DE1096409B - Kameraroehre zur Aufnahme von farbigen Bildern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kameraröhre zur Aufnahme von farbigen Bildern, bei der mittels einer einzigen Röhre und eines damit zusammenarbeitenden Farbenfilters Licht von m Farbkomponenten in ein elektrisches Signal umgesetzt werden kann, das Information über die m Farbkomponenten und über den Zeitpunkt ihres Auftretens enthält.

Eine solche Kameraröhre wird z.B. bei einem Dreifarben-Fernsehsystem verwendet. In diesem Fall ist m = 3. Bekanntlich ist es vorteilhaft, bei der Aufnahme eines Bildes nicht drei Kameraröhren, sondern nur eine einzige Kameraröhre zu verwenden. Statt drei Abtastsystemen, die vollkommen im Tritt sein sollen, reicht ein einziger Abtastmechanismus aus. Die Einstellung ist viel einfacher, weil nun nicht die Helligkeitspegel dreier gesonderter Röhren angepaßt werden müssen.

Es ist bekannt, einer einzigen Kameraröhre, die ein besonders ausgebildetes Farbenfilter enthält, z.B. bei einer Kameraröhre von der Bildikonoskop- oder von der Bildorthikonart, beim Betrieb ein einziges Ausgangssignal zu entnehmen, das Information über die drei Farbkomponenten und über den Zeitpunkt ihres Auftretens enthält. Dieser Teil des diese letztgenannte Information enthaltenden Signals wird als das Indexsignal bezeichnet und tritt meist in Form von Impulsen auf, die entweder im Ultraschwarzbereich oder im Ultraweißbereich liegen.

Um dies zu erreichen, besteht das genannte Farbenfilter aus einer Anzahl von Gruppen, die je drei Farbenfilter zum Durchlassen des roten, grünen bzw. blauen Lichtes enthalten. Zwischen je zwei Gruppen sind sogenannte Indexfilter angeordnet, die entweder vollkommen durchsichtig oder vollkommen undurchsichtig sind.

Im erstgenannten Fall ist keine zusätzliche Lichtquelle erforderlich, weil dann die Intensität des von den Indexstreifen durchgelassenen Lichtes größer als die des Lichtes ist, das über die Farbenfilter bis zum Aufnahmeschirm durchgedrungen ist. Das Licht von höchster Intensität wird in ein elektrisches Signal größtmöglicher Amplitude umgesetzt. Weil aber die Amplituden der Indexsignale größer als die der größtmöglichen Amplituden der Bildsignale sein müssen, d. h. im Ultraweißgebiet liegen müssen, bedeutet dies, daß zum Erzeugen der Bildsignale das auf dem Aufnahmeschirm angebrachte lichtempfindliche Material nicht voll ausgenutzt wird. Das Erhalten des Indexsignals geht somit auf Kosten des zu erreichenden Kontrastes. Außerdem werden durch Streuung des von den Indexstreifen durchgelassenen Lichtes auch diejenigen Teile des Aufnahmeschirmes beleuchtet, die ausschließlich mit dem von den Farbenfiltern stammenden Licht bestrahlt werden müssen, was Farbenverzeichnung herbeiführt.

Im zweiten Fall wird über das Filter sowohl das Licht einer zusätzlichen Lichtquelle als auch das Licht der Kameraröhre zur Aufnahme
von farbigen Bildern

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 28. April 1958

Johan Wim Braicks, Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

aufzunehmenden Szene auf den Aufnahmeschirm projiziert. Die zusätzliche Lichtquelle verwendet einen Teil der Umwandlungskapazität des Schirmes, um ein Ausgangssignal konstanten Pegels zu erzeugen (der neue Schwarzpegel). Da aber kein Licht durch die undurchsichtigen Indexstreifen fallen kann, wird beim Abtasten des Aufnahmeschirmes dieser konstante Pegel in denjenigen Zeitpunkten unterbrochen, in denen der Elektronenstrahl unter Indexstreifen liegende Teile des Schirmes abtastet. Auch hier entsteht deshalb das Indexsignal auf Kosten des zu erreichenden Kontrastes, weil das von der Szene kommende Licht nun lediglich das lichtempfindliche Material von dem künstlich geschaffenen Schwarzpegel an bis zur Sättigungsgrenze zur Umwandle lung in elektrische Signale benutzen kann.

Bei der Kameraröhre nach der Erfindung sind diese Bedenken behoben und die Röhre hat zu diesem Zweck das Merkmal, daß als Kameraröhre eine Röhre von der Vidikonart verwendet wird, deren photoleitende Schicht, die an der Oberfläche einer mit der Ausgangsklemme verbundenen durchsichtigen plattenförmigen Elektrode angeordnet ist, in k quer zur Abtastrichtung orientierte Streifen geteilt ist, von denen jeder Informationen über sämtliche m Farbkomponenten liefert, und daß zwischen je zwei nebeneinanderliegenden Streifen kleine Räume ausgespart sind.

Der Verwendung einer Kameraröhre von der Vidikonart liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich nur mit einer solchen Aufnahmeröhre Indexsignale erhalten lassen und

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trotzdem das lichtempfindliche Material voll benutzt Das Filter 4 ist in Vorderansicht in Fig. 2 dargestellt.

f wird. Dieses Filter besteht aus k Gruppen T_x bis 7_7s von (m+i)

Es sei bemerkt, daß Kameraröhren der Vidikonart vertikalen Streifen, in dem Sinne, daß von je (m-j-1) bekannt sind, wobei die leitende Unterlage der photo- Streifen m als Farbenfilter wirksam sind und einer als leitenden Schicht des Aufnahmeschirmes in Gruppen 5 Indexstreifen ausgebildet ist. Im vorliegenden Beispiel unterteilt ist, wobei jede Gruppe aus drei Streifen besteht. ist m = 3 gewählt, so daß jede Gruppe drei Farbenfilter R, Dabei sind die ersten Streifen aus jeder Gruppe mitein- G und B enthält, die von dem darauf auffallenden Licht ander verbunden, ebenso auch der zweite und der dritte die roten, grünen bzw. blauen Farbkomponenten durchstreifen aus jeder Gruppe. Von diesen drei Verbindungen lassen.

werden drei Ausgänge gebildet, die je an einen geson- io Zur Erläuterung sei an dieser Stelle bemerkt, daß die derten Verstärker angeschlossen sind. Indem man z.B. photoleitenden Streifen aus einem Material aufgebaut durch Anordnung von Farbenfiltern vor den photo- sind, dessen elektrische Impedanz sich umgekehrt proleitenden Streifen dafür sorgt, daß das Licht von einer portional zur Intensität der darauffallenden elektroersten Farbkomponente nur den ersten, Licht von einer magnetischen oder Korpuskularstrahlung ändert,
zweiten Farbkomponente nur den zweiten und schließlich 15 Das von den Farbenfiltern durchgelassene Licht, d. h. Licht von einer dritten Farbkomponente nur den dritten eine elektromagnetische Strahlung, fällt auf die photo-Streifen trifft, so erhält man an jedem der drei Ausgänge leitenden Streifen 6_X bis 6_ft, so daß die Impedanz von ein Signal, das ausschließlich von einer Farbkomponente jedem dieser Streifen örtlich in dem Maße abnimmt, wie bestimmt wird. die Helligkeit der betreffenden Farbe zunimmt.

Dazu ist es aber nötig, nicht nur k Gruppen zu bilden, 20 Ferner ist das Filter 4 mit Indexstreifen ζ versehen,

sondern außerdem jede Gruppe wieder in Streifen zu die undurchsichtig für das darauffallende Licht sind und,

unterteilen, die untereinander verbunden werden müssen. wenigstens an der Röhre zugewandten Oberfläche (d. h.

Bei der Kameraröhre nach der Erfindung braucht man an der Seite, wo das Filter 4 auf der Elektrode 5 ruht),

die photoleitende Schicht nur in k Gruppen zu unter- derart abgearbeitet sind, daß keine unerwünschten

teilen. Eine weitere Unterteilung dieser Gruppen ist nicht 25 Reflexionen auftreten können.

nötig, so daß jede Gruppe als ein Streifen zu betrachten Die ausgesparten Räume zwischen den Streifen 6_X bis

ist. Auch gesonderte Verbindungen erübrigen sich. Die 6_S befinden sich gerade hinter den Streifen ζ des Filters 4.

Verteilung der erzeugten Signale kann rein elektrisch Wird nun der Aufnahmeschirm 2 vom Elektronenstrahl 8

geschehen. Dazu benötigt man Indexsignale, die erzeugt zeilenweise, jeweils in Richtung von dem Streif er O₁ zum

werden, wenn der Elektronenstrahl beim Abtasten des 30 Streifen 6_fe auf an sich bekannte Weise abgetastet, so

Aufnahmeschirmes die zwischen den k Gruppen oder entsteht ein Ausgangssignal 9, wie in Fig. 3 a dargestellt.

Streifen ausgesparten Räume passiert und dabei die Dies läßt sich wie folgt erklären:

gemeinsame Verbindung unmittelbar trifft. _TTr. 1

Zum Betreiben einer Kameraröhre nach der Erfindung ^{Wie oben erwahnt}'^lst ^^{eweüs die Im}P^{edanz des} V "^ten

ist eine Schaltungsanordnung erforderlich, die das Merk- 35 Teiles eines jeden photoleitenden Streifens abhängig von

mal aufweist, daß der von dem Elektronenstrahlsystem der Intensität der betreffenden Farbkomponente, die

erzeugte Elektronenstrahl zeilenweise in einer Richtung vom vor ihm liegenden Filter durchgelassen worden ist.

senkrecht zur Längsrichtung der k photoleitenden Streifen Der Augenblicksstrom durch den Widerstand 10, der

abgelenkt wird, und bei der außer den Signalen, die über die Ausgangsklemme mit der Elektrode 5 verbunden

Information über die m Farbkomponenten enthalten, 40 ist, wird also von der örtlichen Impedanz des in diesem

auch Indexsignale über eine mit der genannten Ausgangs- Zeitpunkt abgetasteten Streifens abhängig sein. Passiert

klemme verbundene Ausgangsimpedanz während der der Strahl 8 aber einen Raum zwischen zwei photo-

Zeiträume erzeugt werden, da der Elektronenstrahl durch leitenden Streifen, so fällt er unmittelbar auf die Elek-

die ausgesparten Räume zwischen den k Streifen hin- trode 5, und deshalb wird der größtmögliche Strom den

durchgeht. 45 Widerstand 10 durchfließen.

Eine Ausbildung einer Kameraröhre nach der Erfindung Dieser Maximalstrom führt auch einen Maximal-

mit den entsprechenden Schaltungsanordnungen wird an Spannungsabfall herbei, so daß jeweils während der Zeit,

Hand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert. da der Strahl 8 einen der erwähnten Räume passiert,

Fig. 1 zeigt die Kameraröhre und die zum Betrieb ein Indeximpuls / erzeugt wird, wie in Fig. 3 a ver-

dieser Kameraröhre erforderliche Schaltungsanordnung, 50 anschaulicht. Zwischen zwei Indexsignalen z' enthält das

die in Blockform dargestellt ist; Signal Information über die rote (R), die grüne (G) und

Fig. 2 zeigt das in der Kameraröhre untergebrachte die blaue (B) Farbe; diese Informationen können auf

Farbenfilter; eine im folgenden geschilderte Weise gespaltet werden.

Fig. 3 dient zur Erläuterung. Die Amplituden der Indexsignale z' werden infolge

Fig. 1 ist ein Querschnitt einer Vidikon-Kameraröhre 1 55 des genannten Maximalspannungsabfalles stets größer in Draufsicht. Diese an sich bekannte Röhre ist nach als die des hellsten Farbsignals sein. Dieses Ausgangsder Erfindung mit einem besonderen Aufnahmeschirm 2 signal 9 wird einerseits über den Verstärker 11 der Torversehen, der an der Vorderseite der Röhre auf der Glas- schaltung 12 und andererseits der Phasenumkehr- und wand 3 ruht. Trennschaltung 13 zugeführt.

Der Aufnahmeschirm selbst besteht aus einem Filter 4, 60 Bei dieser Schaltung 13 wird das Signal 9 zunächst in einer durchsichtigen plattenförmigen Elektrode 5 und der Phase umgekehrt, anschließend werden in der Trenn- k photoleitenden, vertikal angeordneten länglichen schaltung die Impulse/ unterhalb der Linie 14 (Fig. 3a) Streifen O₁ bis 6_ft. Die photoleitenden Streifen sind dabei von dem Farbsignal abgetrennt und drei Verzögerungsauf der dem Elektronenstrahlerzeuger 21 zugewandten netzwerken 15, 16 und 17 zugeführt. Ein am Eingang des Oberfläche der Elektrode 5 angeordnet; das Farben- 65 Verzögerungsnetzwerkes 15 im Zeitpunkt i₆ startender filter4 ist auf der gegenüberliegenden Oberfläche an- Impuls/ wird von diesem Netzwerk derart verzögert, gebracht. Es leuchtet ein, daß das Farbenfilter 4 auch daß seine Vorderflanke am Ausgang des Verzögerungsaußerhalb der Röhre angebracht werden kann, wenn nur netzwerkes 15 im Zeitpunkt t₂ auftritt (Fig. 3). Dieser dafür gesorgt wird, daß das von den Farbenfiltern durch- gleiche Impuls wird vom Netzwerk 16 über einen Zeitzulassende Licht auf die photoleitenden Streifen fällt, 70 raum tg-t_s und vom Netzwerk 17 über einen Zeitraum

ί₅-ί₄ verzögert. Die drei Ausgangssignale der Verzögerungsnetzwerke 15, 16 und 17 werden anschließend den impulsverzerrenden Schaltungen 18, 19 und 20 zugeführt. Diese letztgenannten Schaltungen können z.B. monostabile Multivibratoren darstellen. Das Ausgangssignal 5 des Verzögerungsnetzwerkes 15 führt den Multivibrator der impulsverzerrenden Schaltung 18 im Zeitpunkt t₂ von dem stabilen in den unstabilen Zustand, und dieser kippt im Zeitpunkt t_s in den stabilen Zustand zurück. Das Ausgangssignal der impulsverzerrenden Schaltung 18 ist in Fig. 3 b dargestellt. Auf ähnliche Weise starten die Ausgangssignale der Verzögerungsnetzwerke 16 und 17 die Multivibratoren der Schaltungen 19 und 20, so daß letztere Ausgangssignale entsprechend den Fig. 3 c und 3d erzeugen. Die so erhaltenen Signale steuern die Torschaltung 12. Diese kann aus drei Entladungsröhren bestehen, die derart eingestellt sind, daß sie, ungeachtet der Tatsache, daß das Gesamtsignal 9 an eine Steuerelektrode von jeder dieser Röhren geführt wird, gesperrt bleiben. Nur die Ausgangssignale der impulsverzerrenden Schaltungen 18,19 und 20 sorgen dafür, daß diese Röhren entsperrt werden.

Es wird z.B. das Signal nach Fig. 3b an eine zweite Steuerelektrode der ersten der drei Torröhren geführt, und es entsperrt diese Röhre jeweils während einer Zeitspanne t₃-t₂. Während dieser Zeitspanne enthält das Signal 9 ausschließlich Information über die rote Farbkomponente, so daß über die Ausgangsklemme dieser Röhre das rote Signal abgenommen werden kann.

Auf entsprechende Weise bewirken die Signale der Fig. 3c und 3d, daß die zweite und die dritte Torröhre nur während der Zeiträume ί₄-ί₃ und tg-t_t entsperrt werden, so daß den Ausgangsklemmen dieser letztgenannten Röhren die grünen bzw. die blauen Signale entnommen werden können.

Die genannten Ausgangsklemmen der drei Torröhren sind mit R, G bzw. B bezeichnet in Fig. 3; die diesen Klemmen entnommenen Farbsignale können zeitmäßig integriert und anschließend auf bekannte Weise zu einem Helligkeitssignal zusammengesetzt und außerdem einer Hilfsträgerwelle aufmoduliert werden, wonach das Helligkeitssignal und die modulierte Hilfsträgerwelle zusammen, nach Modulierung auf eine Hauptträgerwelle, ausgesandt werden können.

Auch können die drei einzelnen Farbsignale auf andere Weise benutzt werden, z.B. dadurch, daß sie mindestens einer Kontrollbildröhre mit drei Elektronenstrahlerzeugern zur Kontrolle des aufgenommenen Bildes zugeführt werden.

Bei der Verwendung einer Kameraröhre nach der Erfindung zur gleichzeitigen Aufnahme von drei Farbsignalen erfolgt die Umwandlung von Licht in elektrische Signale mit der für die betreffende Aufnahmeröhre größtmöglichen Ausbeute. Wie eingangs bereits erwähnt, ist dies bei den bekannten Anlagen, die entweder eine zusätzliche Lichtquelle oder für die die Indexsignale bestimmenden Streifen vollkommen lichtdurchlässige Filter verwenden, keineswegs der Fall.

Es ist klar, daß die Räume zwischen den Streifen O₁ bis 6_k möglichst schmal sein müssen, um möglichst wenig Bildinformation verlorengehen zu lassen. Dies ist aber vom Querschnitt des fokussierten Elektronenstrahls abhängig. Je besser diese Fokussierung, desto schmaler können diese Räume sein, und desto größer ist die Oberfläche des Aufnahmeschirmes, der zur eigentlichen Um-Wandlung von Licht in Farbsignale benutzt werden kann. Es leuchtet weiter ein, daß das Filter zur Bildung der Indexsignale als solches nicht unbedingt erforderlich ist. Würden die Streifen- weggelassen und die k Gruppen von m Farbenfiltern jeweils aneinander anliegen, so würde das Indexsignal ebenso gut erzeugt werden, wenn der Elektronenstrahl 8 unmittelbar auf die Elektrode 5 aufprallt. Durch das Anbringen der undurchsichtigen Streifen ζ wird aber die Belichtungsverteilung über die Streifen O₁ bis 6_fc besser sein.

Diese Kameraröhre kann auch derart eingerichtet werden, daß farbige Bilder mit m Farbkomponenten abgenommen werden können. In diesem Falle muß jede der k Gruppen des Farbenfilters 4 nicht drei, sondern m Farbenfilter enthalten. Auch die Schaltungsanordnung zum Spalten dieser m Farbinformationen soll dann angepaßt werden. In diesem Fall sind m Verzögerungsnetzwerke, m monostabile Multivibratorschaltungen und tn Torröhren erforderlich.

Die Verzögerungszeiten der m Verzögerungsnetzwerke sind folgende:

Das erste Netzwerk (vgl. das Netzwerk 17 nach Fig. 1)

hat eine Verzögerungszeit, die dem ten Teil der Zeit

entspricht, die der Elektronenstrahl beim Abtasten einer Zeile braucht, um einen der k Streifen abzutasten. Für das Netzwerk 17 ist dies

Für das zweite Netzwerk ist dies der te Teil dieser

Zeit, für das dritte Netzwerk der te Teil usw.; für das

(m—l)-t& Netzwerk ist diese Verzögerungszeit gleich dem — ten Teil und für das letzte der m Netzwerke gleich

der erwähnten Zeit selbst. Die Multivibratorschaltungen werden abwechselnd durch das von dem entsprechenden Verzögerungsnetzwerk stammende Signal von dem stabilen in den unstabilen Zustand geführt und kippen

nach dem ten Teil der vorgenannten Zeit wieder in den

stabilen Zustand zurück. Die Ausgangssignale dieser Multivibratoren entsperren abwechselnd während des

ten Teiles der vorgenannten Zeit die m Torröhren der

Torschaltung 12.

Die m Farbsignale können den m Ausgangsklemmen der Torröhren entnommen werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kameraröhre zur Aufnahme von farbigen Bildern, wobei mittels einer einzigen Röhre und eines damit zusammenarbeitenden Farbenfilters Licht mit m Farbkomponenten in ein elektrisches Signal umgesetzt werden kann, das Information über die m Farbkomponenten und über den Zeitpunkt ihres Auftretens enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Kameraröhre eine von der Vidikon art verwendet wird, deren photoleitende Schicht, die an der Oberfläche einer mit der Ausgangsklemme verbundenen, durchsichtigen plattenförmigen Elektrode angebracht ist, in k quer zur Abtastrichtung orientierte Streifen geteilt ist, von denen jeder Informationen über sämtliche m Farbkomponenten liefert, und daß zwischen je zwei nebeneinanderliegenden Streifen kleine Räume ausgespart sind.

2. Kameraröhre nach Anspruch 1, bei der das genannte Farbenfilter in k Gruppen von m Farbenfiltern geteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Farbenfilter derart auf der von dem Elektronenstrahlerzeuger abgewandten Oberfläche der plattenförmigen

Elektrode angeordnet ist, daß jeweils einer der k photoleitenden Streifen einer der k Gruppen von m Farbenfiltern gegenüberliegt.

3. Kameraröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den k Gruppen von m Farbenfiltern im durchsichtige Streifen angeordnet sind, die

den ausgesparten Räumen zwischen den k photoleitenden Streifen gegenüberliegen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr." 966 569; USA.-Patentschriften Nr. 2641642, 2641643, 2714129.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen