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"Vorrichtung für den gmpfang farbiger Fernsehbilder" Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung farbiger Bilder unter Verwendung der am
Ausgang eines Farbfernsehempfängers zugänglichen Signale, die Jeweils die antelligen
Werte der drei Grundfarben Rot, GrUn, Blau Ubertragen.
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Die im folgenden beschriebene erfindungsgemäße Anordnung zur Darstellung
des Empfangshildes ist unabhängig vom benutzten Farbrernsehsystem, kann also beliebig
am Ausgang eines PAL-, SECAM- oder NTSC-Empfängers und grundsätzlich an jedem Gerät
angeschlossen werden, das getrennte Amplituden fUr die verhältnisrichtige Wiedergabe
der drei Farbbestandteile in jedem Bildpunkt liefert.
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Das Wesen der erfindung besteht in der Ubertragung eines Verfahrens
zur
photographischen Aufnahme und projizierten Wiedergabe von Farbfil@en auf eine optisch
selektiv verwertbare Porm der Zeilenrasterschrift des Fernsehens. Die Beschaffenheit
der Farbbildsendung, das BASF-Signal selkst, ist dabei ohne Einfluß zur die Synthese
des Kmpfangsbildes und kann deshalb im folgenden außer Betracht bleiten. Die Fig.
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1 und 2 sollen das Wesen der Erfindung, insbesonder@ die physik@lisehs
@rundlage derselben und ihr Berühen auf den Gesetren der Lichtoptik veranschaulichen.
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Fig. 1 baschreibt die bewährte Herstellung und Verwendung des Zylinderlinsenraster-Farbfilms,
bei dem der Film selbst Träger dieses Rasters ist. Von einem Farbpunkt Q des photographisch
aufzunahmenden Gesichtsfeldes fällt ein strahlenbUndel durch die Blende Bl und das
zweiteilige Objektiv O1, O2, in dessen Eintrittspupille das Farbfilter Fi liegt,
auf das Zylinderlinsenraster 1. Die Zeichnung ist hinsichtlich der Maßverhältnisse
als rein schematisch zu verstehen und soll nur die physikalisch-optischen Zusammenhänge
erklären.
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Fi besteht aus drei in sich homogenen Anfärbungs- bzw. Durchlaßzonen
mit prallelen Grenzlinien; die Strichelungen im querschnitt der Filterscheibe deuten
die Trennung in einen roten, einen grünen und einen blauen Transparenzbereich an.
Das
Zylinderlinsenraster I ist eine mosaikartige Vielheit unter sich gleicher, in die
Filmoberfläche auf der Belichtungsseite eingopreßter Linsen, deren jede einem bestimmten
Bildpunkt sugeordnet zu denken ist. Im folgenden wird der Gedankengang der Erfindung
nur für den dargestellten Bildpunkt Q als Strahlenquelle der Aufnahme entwickelt,
was aber für diesen einen Punkt gilt, ist fUr die Gesamthelt aller Punkte de. Bildfeldes
gültig. Auf der Rückseite des Films befindet slch die photographische Emulsion A.
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Infolge riohtig gewählter Brennweite der Zylinderlinsen des Rasters
I entwerfen die vom Bildpunkt Q kommenden Strahlen genau in der Ebene der Emulsion
A ein kleines Beugungsbildehen des Farbfilters Pi, wie dies aus der Zeichnung erkennhar
ist, und das Gleiche tut natürlich Jede einzelne Linse des Rasters I fur den ihr
zugeordneten Bildpunkt, Aus der Lage der feinen Strichelungen ist ersichtlich, daß
infolge der Kreuzung der abbildenden Strahlen die Parbfolge des Filters Fi in seinem
Beugungs@ild vertauscht ist. Je nach der Zusammensetzung der von Q kommenden Strahlung
aus Anteilen in Rot, Grün und Blau muß nun längs der photographischen Spur des Pilterbildchens
die Schwärzung verschieden ausfallen, genügend gleiche Empfindlichkeit der Amulsion
A im ganzen optischen Spektrum verausgesetzt.
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Im Zuge der Entwicklung des belichteten Films werden diese versohiedenen
Schwärzungen nach bekanntem Umkehrverfahren in ihre Reziprokwerte überführt. Wc
bei Q beispielsweise Rot überwog, also im Endzustand das Beugungsbildchen in der
dem roten Transparenzbereich von Fi starr zugeordneten Zone die größte Lichtdurchlässigkeit
aufweist, geht nachher bei der Projektion defl Films mit weißem Licht E, das auf
seine RUckseite fällt, dieses bevorzugt hindurch. Aufgrund der Reziprozität des
Strahlenganges muß dlese Lichtmenge die rote Zone von Fi passieren und in dieser
die entsprechende Anfärbung erfahren. Aus dieser Vorschrift kann ohne weiteres gefolgert
werden, daß jede @eliebige im Beugungsbildchen des Dreizonenfarhllters bei der Aufnahme
resultierende Bchwärzungs- d. h. Durchlässigkeitsverteilung die vollständige spektrale
Dosierung des ganzen von dem zugehörigen Bildpunkt bei der Exposition empfangenen
Farbgemisches wiederspiegelt und folglich das weiße Licht beim Durchleuchten des
Films durch die drei Anfärbungszonen von Fi in demjenigen Abschirm- bzw, Intensitätsverhältnis
hindurchgeht, welches den originalen Farbwert des gedachten Punktes richtig reproduziert.
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Hiervon ausgehend ist die den Erfindungsgegenstand bildende
Anwendung
des beschriebenen Farbwshlprinzips auf das Farbfernsehen wie folgt gekennzeichnet;
Ebenso wie die Beugungsbildeten die Anfärbung des projizierten Filmbildes in den
Bereichen der drei Grundfarben bestimmen, wird ohne ihr Vorhandensein, bei sonst
identischer Optik nach Fig. 2 die gleiche Wirkung dadurch drei von Ausgang eines
Farbfernschempfängers utt den Rot-, GrUn- und Blau@mplituden getrennt steuerbare,
abtastend bewegte Elektronenstrahlen R, G, B erreicht, deren Einfallspunkte r, g,
b auf einem die Rückseite eines Linsenrasters I bedeckenden, rein wei@es Licht aussendenden
L@uchtschirm P genau so liegen, daß sie sich mit Größe, Ort und zonaler Ordnung
der Elementarbereiche aller im Falle der Fig. 1 durch Fi festgelegten Beugungsbildchen
Punkt für Punkt decken. Die Anfärbung wird dann in dem von 3edem Treffbereich ausgehenden,
die Abbildung als Bildpunkt Q' auf einem Projektionsschirm bewirkenden weißlichtstrom
beim Passieren der vorbestimmten Zone von Fi genau so dosiert, wie es im Falle der
Fig. 1 durch die spektrale Durchlässigkeitsverteitsverteilung der Beugungsbildchen
geregelt wurde.
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Die in Preßglastechnik herstellbare Zylinderlinsenplatte 1 nach Fig.
2 ist, wie in dem beschriebenen Falle der Erregung
des Weißlichtschirmes
durch intensitätsgest@uerte Elektronenstrahlen, in eine Hochvakuu@@öhre eingebaut,
angedeutet du roh die gestrichelte Teilu@@andung T derselben. Mit Rücksicht auf
die @renzen der Konzentrierbarkeit solcher Strahlen kann das eingebaute Zylinderlinsenraster
I bedeutend größere Ab@@ssungen erhalten, als ein im Sinne der Fig. 1 aufgen@@@@@@r
Farbfilm üblicher, durch die gängigen Kinoprojekteren vorgeschriebenar @@@@@lkreite
von beispielsweise 35 @@. Entsprechend einer derartigen di@@@@ienalen Vergrößerung
von I müssen ihr die übrigen Teile der dargest@llten Projektionsoptik angepaßt sein,
Gestalt und U@@andung der den ausgenutzten Lichtkegel begren@enden Öffnungen beeinflussen
die Form und die Schwärzungsverteilung des photographierten Beugungsbildchens; auf
diese Kinflüsse muß auch im Falle der Erfindung wegen der Gleichheit der optischen
Anordnung (Fig. 2) Bedacht genommen weden.
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Die Größe das für die Vorrichtung nach Fig. 2 benötigten Linsenrasters
I. das in die Elektronenstrahlröhre eingebaut ist, wird jedoch nicht unbedingt durch
den Auftreffquerschnitt der drei benachbarten Elektronenbündel auf dem Weißlichtschirm
P bestimmt. Fig. 3 zeigt eine Anordnung, mit der von Rot, Grün, Blau (Er, Eg, Eb)
übertragenden Elektronenstrahlen
erzeugte Ströme weißen Lichtes
durch Glasfiberbündel K den vorgeschriebenen Zonen R, G, B des Zylinderlin senrasters
zugeführt werden. Die Strahleinfallszonen 1, ?, 3 auf P können dabei, wie Fig 3
zeigt, in Bezug auf die ihrem Bereich zugeteilte Zylinderlinse örtlich ganz verschieden
gelegen sein. Die Anwendung von Glasfibern zur Lichtleitung ist eine bekannte, schon
weit ausgebaute Technik; sle macht es auch möglich, durch entsprechende Führung
der Glasfibern die beliebig geteilt und gekreuzt werden können, die Verteilung der
ausgelösten Weißlichtstrdme auf der Rückseite des Linsenrasters I entzerrend ahzuändern,
und so Verzerrungen im optischen Strahlengang zu korrigieren. Solche Glasfibern
sind mit Durohmessern bis zur Größenordnung einiger Mikro ehältlich; im vorliegenden
Falle müssen sie zur Vermeidung von Lichtverschwendung an ihren Ansatzstelien cm
Weißlichtschirm P größeren Querschnitt haben als an ihren Endpunkten an der Rückfläche
des Linsenrasters I, d. h. sie müssen schwach konisch sein.
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Die Hochvakuumrbbren mit abgelenkten Elektronenstrahlen entfallen
bei Ersatz der letzteren durch ungefärbte Laserstrahlen, die nach Maßgabe der Rot-,
Grün- bzw. Blauwerte moduliert sind. Eine solche Anordnung arbeitet an freier Luft.
Da die Strahlweiten von Gaslasern auf die Größenordnung
einiger
Lichtwellen konzentriert werden können, lassen sich die Verhältnisse, die den geometrischen
und dimensionalen Eigenschaften der kleinen Beugungsbildzonen in Fig.
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1, 2 und 3 entsprechen, durch Laserstrahlen auf direktem Wege leicht
realisieren.
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Die drei voneinander unabhängig@n Elektronenstrahlen nach Pig. 1 und
Fig. 2 werden durch gemeinsame Felder in der Zeilen- und in der Bildriehtung abgelenkt
und liegen dicht benachbart in einer Ebene quer zur Zeilenrichtung, die auf der
Zeichenebene senkrecht stehend zu denken ist. Man kann nun den Leuchtschirm P und
d Glasfibern K in Fig. 3 durch fein@ isclierte Drahtbündel ersetzen, die dem Zonen
R, G, B des Zylinderlinsenrasters I veränderliche elektri sche Ladungen zuleiten,
wenn die Enden dieser Drähte direkt von den modulierten Elektronenstrahlen Er, Eg,
Eb berührt werden, Auf der in solcher Weise verschieden aufladbaren rückseitigen
Oberfläche von I ist eine Kristallschicht auf getragen, die den von Pockels entdeckten
elektrooptischen Effekt der elliptischen Polarisation polarisierten Lichtes zeigt,
und zwar in Abhängigkeit von der angelegten elektri schen Feldstärke, die von den
Elektronenstrahlen Er, Eg, Bb hervorgerufen wird. Dieser Effekt ist unter Verwendung
von
Kaliumdeuteriumphosphat zur Modulation von starken Liehtströmen
in einer anderen Verwendungsart bereits erfolgreich benutzt worden (sog. "Titus"-Fernsehbildröhre).
Bei genügend tiefer Arbeitstemperatur bleibt der als Funktion der örtlichen Feldstärke
entstandene Grad der elliptischen Polarisation dort längere Zeit gespeichert. Die
von den drei Elektronenstrahlen in den definierten, den Beugungsbildchen in Fig.
2 entsprechenden Zonen gesteuerte momentane Größe des Drehungswinkels der Polarisaüonsebene
kann daher während der Speicherzeit elne entsprechende örtliche örtliche Dosierung
der durchgelassenen Llchtmenge ausüben, indem zugleich mit der Abtastung der Drahtbündel
eine ständige Durchstrahlung der Kirstallschicht mit polarisiertem weißen Licht
erfolgt und demnach ein in den Strahlenweg zum Filter Fi (nach Fig. 2) eingeschalteter
flächenförmlger Analysator tlle Steuerung des von den Flächenelementen der Beugungsbildzone
(entsprechend den Bezirken R, G, B in Fig. 3) nach Fi hin gerichteten Lichtes bewirkt,
hiermit aber zugleich die Wahl dioses Lichtweges durch die Anfärbungszonen von Fi
bestimmt. So entsteht ein Relaiseffekt; die Durchstrahlung mit dem polarisierten
weißen Licht von im Prinzip betlebtger Intensität hält während jeder Abtastperiode
an, @o daß auf einem in der Ebene von Q: (Fig. 1 und 2) Liegenden
Projektionsschirm
ein richtiges Farbbild von großer Leuchtdichte zustsndekommt. Die modulierten Elektronenstrahlen
können natürlich die Kirstallschicht auch durch unmit telbare Berührung aufladen.
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Die beschriebenen Anordnungen eigenen sich auch für Zwei-@@bensysteme
mit nur zwei Anfärbzonen im Filter Fi und folglich nur zwei Elektronen- bzw. Laserstrahlen,
das Prinzip der Farbbilderzeugung bleibt dabei unverändert.