DE2625034A1

DE2625034A1 - Halbbildfolge-farbfernsehkameraanordnung

Info

Publication number: DE2625034A1
Application number: DE19762625034
Authority: DE
Inventors: William James Rowley Clark; Alan Elmer Sarson
Original assignee: Elliott Brothers London Ltd
Current assignee: Allard Way Holdings Ltd
Priority date: 1976-04-08
Filing date: 1976-06-03
Publication date: 1977-10-27
Also published as: DE2625034C3; GB1524155A; NL7703871A; DE2625034B2; US4125857A

Description

PATE NTANWA LTE

MANITZ. FINSTERWALD & GRÄMKOW

U M 1378

München, den

P/1/mü-E 2078

ElLIOT BROTHERS (LONDON) LIMITED, Marconi House, New Street,
Chelmsford, Essex CM1 1PL

HALBBILDPOLGE-PARBPERNSEHKAMERAANORDNUNG

Die Erfindung betrifft eine Harbbildfolge-Farbfernsehkameraanordnung.

Wie wohlbekannt ist es möglich unter Verwendung einer einzigen Kameraröhre Farbfernsehsignal zu erzeugen, indem man sich des Behelfes bedient, daß eine erforderliche Anzahl von Farbfiltern sequentiell zwischen die Schirmplatte bzw. den Schirmträger der Kameraröhre und der zu beobachtenden Szene eingebracht wird. Während sich jeder Pilter vor den Schirmträger befindet wird ein vollständiges Halbbild bzw. Teilbild abgetastet, weshalb auch das System als Halbbildfolgeverfahren bekannt ist. Gewöhnlich wurden 5 verschiedene Pilter vorgesehen sein, von denen jeder für eine andere der 3 Primärfarben rot, grün und blau passiv ist.

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DR. C. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIP L.-IN C. W. GRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

β MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART 80 (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7270

TEL. (089) 22 42 II. TELEX 5-29672 PATMF SEELBERGSTR. 23/25. TEL. (0711)56 72 61 POSTSCHECK. MÖNCHEN 77062-605

Ein ernsthafter Mangel bei einer Harbbildfolge-Farbfernsehkamera besteht darin, daß es angesichts der erforderlichen Geschwindigkeit notwendig ist, die Filter auf einer Trommel oder Scheibe zu befestigen, die sich kontinuierlich dreht. Dadurch bewegt sich der jeweilige Filter tatsächlich am Schirmträger vorbei, während jedes Halbbild bzw. Teilbild abgetastet wird. Dies hat zur Folge, daß die Farbverunreinigung von Halbbild zu Halbbild die Qualität des erzeugten Farbsignales ernsthaft herabsetzt, wenn nicht das Scheiben- oder Trommelsystem übermäßig groß ist. yfenn die Filter auf einer Trommel angeordnet sind, ist es bekannt, die Drehung der Trommel abzustufen bzw. zu synchronisieren, so daß der Schatten der die benachbarten Filter trennenden Abstandsstücke der Abtastlinie über den Schirmträger folgt. Obwohl dadurch die Farbverunreinigung von einem Halbbild zum nächsten auf ein Minimum gebracht wird, ist wiederum die Trommel unmäßig groß. Die Größe der Trommel kann dadurch vermindert werden, daß ein 45 °- Spiegel vorgesehen wird, um das Licht in rechten Winkeln zur Kameraröhren-Achse einzubringen, doch erfordert diese Maßnahme eine Linse mit einer beträchtlichen hinteren Brennweite.

Man muß annehmen, daß es weitgehend die vorgenannten Schwierigkeiten und natürlich die allgemeine Tendenz mechanisch bewegte Teile zu vermeiden sind, die zur Abweisung der Halbbildfolge-Fernsehkamera für die Verwendung in Fernsehsystemen mit geschlossenem Stromkreis führte, zugunsten der Fernsehkamera mit getrennten Kameraröhren für die verschiedenen Farben.

Das Halbbildfolgeverfahren weist jedoch immer noch den Vorteil auf, daß es nur eine einzige Kameraröhre benötigt,und für viele industrielle Zwecke, für die gegenwärtig eine Einzelausgang-Schwarz/Weiß-Fernsehkamera verwendet wird, könnte die Anwen-

/sein dung einer Halbbildfolge-Farbfernsehkamera vorteilhaft, waren nicht die vorstehend angegebenen Schwierigkeiten.

Ein allgemeiner Bedarf besteht beispielsweise nach Unterwasser-Inspektion von Aufbauten, wie den Säulen von Piers und Ölanlagen,

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nach Verfall aufgrund von Korrosion. Gegenwärtig sind Fernsehkameras für solche Unterwasser-Inspektionen häufig einfarbig, da es wünschenswert ist eine so kleine Kamera wie praktikabel vorzusehen. Es besteht jedoch kein Zweifel darüber, daß beispielsweise viele Arten von Korrosion viel leichter entdeckt werden können, wenn das zur Beobachtungsperson übertragene Bild farbig ist.

Durch die Erfindung wird eine verbesserte Halbbildfolge-Farbfernsehkameraanordnung geschaffen, die verhältnismäßig kompakt aufgebaut werden kann und besonders gut geeignet ist zum Gebrauch für industrielle Zwecke, wie die Unterwasser-Inspektion von einem dem Verfall ausgesetzten Aufbau.

Gemäß der Erfindung wird eine Halbbildfolge-Farbfernsehkameraanordnung geschaffen, mit Einrichtungen zur sequentiellen Anordnung verschiedener Farbfilter zwischen dem Schirmträger einer Kameraröhre und einer aufgenommenen Szene, und mit einer Einrichtung zum Verhindern der Entstehung von Bildsignalen auf dem Target der Kameraröhre, ausgenommen während eines Bruchteils jedes sequentiellen Farb-Halbbildes.

Vorzugsweise ist die Kameraröhre ein Bild-Isocon und es sind Einrichtungen vorgesehen zur Ausblendung bzw. Torsteuerung des Bildabschnittes des Bild-Isocons, so daß ein Elektronenbild dessen Target nur während eines Bruchteils jedes Farb-Halbbildes erreicht,

Der Bruchteil jedes Farb-Halbbildes, während dessen ein Elektronenbild das Target erreicht, sollte so gewählt sein, daß die Beleuchtung des Schirmträgers während dieses Bruchteils eines Halbbildes ausreicht, um den Betrieb des Targets oberhalb des Knickes seiner Transfer-Kennlinie zu gestatten.

Vorzugsweise sind die Filter Segment-Filter, die auf einer Scheibe angebracht sind, welche so angeordnet ist, daß sie vor dem

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Schirmträger der Kamera mittels eines Synchronmotors gedreht werden kann, der mit der Abtast-Zeitfolge und der oben genannten Ausblend-Zeitfolge des Bildabschnittes der Kameraröhre synchronisiert ist.

Vorzugsweise umfaßt die Scheibe eine Vielzahl von Filtern mit der gleichen Farbcharakteristik.

Vorzugsweise sind sechs einzelne Segment-Filter in dieser Scheibe vorgesehen, wobei diese sechs Filter in Drehrichtungsfolge drei unterschiedliche Primärfarbenfilter aufweisen, auf welche in der gleichen Reihenfolge drei weitere der Primärfarbenfilter folgen.

Gewöhnlich wäre eine Einrichtung zur verhältnismäßig starken Beleuchtung eines Zieles in verhältnismäßig naher Entfernung vorgesehen. Diese Einrichtung umfaßt vorzugsweise eine Y/blfram-Jodid-Lampe auf, die vor einem Reflektor und hinter einer Linse angebracht ist.

Insbesondere für Zwecke der Unterwasser-Inspektion ist es vorteilhaft, eine Farbbalance-Steuerung vorzusehen, damit der Farbkontrast optimiert werden kann.

Wenn eine Farbbalance-Steuerung vorgesehen ist, sind vorzugsweise Einrichtungen zurunabhängigen Einstellung des Ausblend-Intervalles in Bezug auf jede Farbe vorgesehen, wodurch der Farbkontrast eingestellt bzw. abgeglichen werden kann.

Der Bruchteil eines Farb-Halbbildes ist normalerweise kleiner als 1/4 eines Farb-Halbbildes und vorzugsweise 1/10 oder weniger eines Farb-Halbbildes. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt der Bruchteil ungefähr 1/25 eines Farb-Halbbildes.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Halbbildfolge-Farbfernsehkameraanordnung gemäß der Erfindung,

Figur 2 die Vorderansicht der in Figur 1 verwendeten Filterscheibe, und

Figur 3 ein erläuterndes Diagramm.

In der Figur 1 ist eine Bild-Isocon-Kameraröhre 1 von bekannter Form dargestellt. Zeitsignale, Stromversorgung und ähnliches sind durch den Block 2 angedeutet. Vor dem Schirmträger des Bild-Isocons 1 ist eine Filterscheibe 3 angebracht, die mittels eines Synchronmotors 4 gedreht wird.

Wie am besten in der Figur 2 zu sehen ist, besteht die Filterscheibe 3 aus sechs einzelnenSegment-Filtern, die durch sich radial erstreckende, tragende Rippen 5 getrennt sind. Zwei der Segment-Filter B sind Blau-Filter, zwei der Segment-Filter R sind Rot-Filter und zwei der Segment-Filter G sind Grün-Filter.

Der Synchronmotor 4 ist mit der Abtastung des Targets des Bild-Isocons synchronisiert, sqjdaß diejenige Zeitspanne, während der einer der Filter B, R oder G an dem Schirmträger vorbeigeht, einer Halbbild-Periode entspricht. Anstatt jedoch die Entstehung eines optischen Bildes auf dem Target des Bild-Isocons während einer vollständigen Farb-Halbbild-Periode zu gestatten, ist der Bildabschnitt des Bild-Isocons so ausgebildet, daß er nur während eines Bruchteils jeder Halbbild-Periode synchron aufgeblendet wird. Die Größe des letztgenannten Bruchteiles einer Halbbild-Periode ist so gewählt, daß die Beleuchtung des Schirmträgers während des Bruchteiles ausreicht, damit das Speicher-Target des

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Bild-Isocons oberhalb des Knicks seiner Transfer-Kennlinie arbeiten kann.

Damit die Beleuchtung des Schirmträgers verstärkt wird, sind Einrichtungen zur verhältnismäßig starken Beleuchtung eines Objektes 6 vorgesehen, das durch die Kameraanordnung untersucht werden soll. Die Beleuchtungseinrichtung besteht aus einer Wolfram-Jodid-Lampe 7, die vor einem Reflektor 8 und hinter einer Linse 9 angebracht ist. Durch Verstärkung der Beleuchtung, kann der Bruchteil jeder Halbbild-Periode, währenddessen der Bildabschnitt des Bild-Isocons 1 aufgeblendet wird, reduziert werden, In der Praxis findet man, daß der Bruchteil jeder Halbbild-Periode, währenddessen der Bildabschnitt des Bild-Isocons aufgeblendet werden muß, ohne weiteres genügend klein gemacht werden kann, damit eine ernsthafte Verschlechterung aufgrund der Färbverunreinigung vermieden wird, ohne daß eine unmäßig große Scheibe erforderlich ist, wie es nach dem Stand der Technik notwendig war, um eine ähnliche Wirkung zu erzielen.

Das Aufblend-Intervall, währendjäem der Bildabschnitt des Bild-Isocons aufgeblendet ist, kann für die verschiedenen Farben individuell eingestellt werden, so daß eine unabhängige Einstellung der Parbbalance-Steuerung möglich ist. Diese individuellen Einstellungen können dazu genutzt werden, den Farbkontrast in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Objektes 6 zu optimieren, wie es für eine Inspektion erforderlich ist.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel einer Halbbildfolge-Farbfernsehkameraanordnung, wie es schematisch in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, besteht die Beieuchtungslampe 7 aus einer Wolfram-Jodid-Lampe mit 1000 W, während der Reflektor so gewählt ist, daß er den Lichtstrom in der Achse erhöht, um so eine Lichtstärke von ungefähr 22.000 Lumen, ungefähr gleichmäßig verteilt über 4IrStSrEdIaJi, zu liefern. Die Linse 9 weist

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eine Brennweite von 5 cm auf.

Die Dimensionierung der Filterscheibe und die Bestimmung der nominellen Aufblend-Periode, während der der Bildabschnitt des Bild-Isocons aufgeblendet ist, wird nun für das vorgenannte Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die Figur 3 beschrieben. In der figur 3 ist eines der Segment-Filter R, G oder B mit dem Bezugszeichen 10 dargestellt, die sich radial erstreckenden Rippen mit dem Bezugszeichen 5, die Umrißlinie des Schirmträgers des Bild-Isocons 1 ist mit dem Bezugszeichen 11 und die aktive Fläche der Fotokathode des Bild-Isocons mit dem Rechteck 12 angegeben.

Jedes Segment-Filter erstreckt sich nominell über einen Winkel von 60°, wie dargestellt. Jede radiale Rippe 5 ist mit NDA umrissen und eine radiale linie, die die rechte obere Ecke (bei Betrachtung der Figur) des Rechteckes 12 berührtest durch die Bezugszeichen IiD angegeben. Eine sich radial durch den Mittelpunkt des Semgait-Filters erstreckende linie ist mit BD angegeben. Dabei gilt: Winkel MDF = 2Θ und Winkel MDB = 0.

Das Dreieck 12 weist eine kurze Seite a und eine längere Seite b auf.

Die Breite der radialen Rippe 5 benachbart zur rechten oberen Ecke des Rechteckes 5 beträgt S, mit anderen Worten gilt: Winkel NDA = ADIi.

Für ein im betrachteten Ausführungsbeispiel verwendetes Bild Isocon vom Typ P 8040, kann a zu 23 mm angenommen werden, während b mit 30,5 mm angesetzt wird.

Ein Farb-Halbbild hat eine Dauer von 1 Sekunde und die Drehgeschwindigkeit der Scheibe beträgt 1,000 Umdrehungen pro Minute (} Umdrehung in 0,06 Sekunden).

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JtO

Dann gilt:

r ^a 1

θ = J 30 - arc tan ^ Grad = 2,4 Grad

Hierbei ist c die radiale Entfernung des Rechteckes 12 entlang der Linie DB vom Mittelpunkt der Scheibe 3.

S = (c² + %—)\ χ 2Θ = 2,08 mm.

Somit beträgt die Breite der radialen Rippe benachbart zur rechten oberen Ecke des Rechteckes 12 1,04 mm.

Zur Drehung um den Winkel θ wird eine Zeit von

Θ⁰ = ^£{5 χ 0,06 = 4 x 10 "⁴ Sekunden

benötigt.

Die Halbbildperiode beträgt 0,01 Sekunden.

Die zur Aufblendung des Bildabschnittes des Bild-Isocons verfügbare Zeit (d. h. die Zeit, während der der aktive Abschnitt der Fotokathode, dargestellt durch das Rechteck 12, vollständig von einem Filter bedeckt ist) ist dann gleich oder kleiner als 0,4 Millisekunden, was -rfp = 4/o der Halbbildperiode beträgt.

Der effektive Verlust an Speicherzeit = 96% der Halbbild-Periode,

Auf dieser Basis hat die Filterscheibe 3 einen Durchmesser D = 2 (c + b + x), wobei χ die Breite der Kante der Scheibe entlang der Segment-Filter ist. Typischerweise ist

In diesem Falle ergibt sich
D = 11,55 cm.

709843/0532 „ Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche ^^J

Halbbildfolge-Farbfernsehkameraanordnung mit einer Einrichtung zum sequentiellen Einbringen unterschiedlicher Farbfilter zwischen den Schirmträger einer Kameraröhre und einer aufzunehmenden Szene, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (2) vorgesehen ist, zur Verhinderung der Entstehung von Bildsignalen auf dem Sarget der Kameraröhre (1), ausgenommen während eines Bruchteiles jedes sequentiellen Farb-Halbbildes.

2· Fernsehkaaeraanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameraröhre (1) ein BiId-Isocon ist und daß Einrichtungen zur Ausblendung des Bildabschnittes des Bild-Isocons vorgesehen sind, so daß ein Elektronenbild dessen Target nur während eines Bruchteils jedes Farb-Halbbildes erreicht.

3. Fernsehkameraanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (B, R, G) Segaent-Filter sind, die auf einer Scheibe (3) angebracht sind, welche vor dem Schirmträger der Kamera (1) mittels eines Synchronmotors (4) gedreht werden kann, der mit der Abtastung und der Ausblend-Zeitfolge (2) des Bildabschnittes der Kameraröhre (1) synchronisiert ist.

4. Fernsehkameraanordnung nach Anspruch 3_f dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (3) eine Vielzahl von Filtern (B, R, G) mit der gleichen Färbcharakteristik aufweist.

5. Femsehkameraanordnung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß in der Scheibe (3) sechs individuelle Segment-Filter (B, R, G) vorgesehen sind, und daß

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die sechs Filter im Drehrichtungssinn drei unterschiedliche Primärfarben-Filter umfassen, denen in der gleichen lifcihenfolge drei v/eitere der Erimärfarben-Filter folgen.

6. Fernsehkameraanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine vor einem Reflektor (8) und hinter einer Linse (9) angeordnete Wolfram-Jodid-Lampe (7) vorgesehen ist, zur verhältnismäßig starken Beleuchtung eines Zielobjektes (6) in verhältnismäßig nahem Abstandsbereich.

7. Pernsehkameraanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß Einrichtungen zur unabhängigen Einstellung des Ausblend-Intervalles in Bezug auf jede Parbe vorgesehen sind, wodurch der Farbkontrast eingestellt v/erden kann.

8. Pernsehkameraanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bruchteil eines Färb-Halbbildes kleiner ist als 1/4 eines Farb-Halbbildes.

9. Pernsehkameraanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bruchteil eines Farb-Halbbildes 1/10 oder weniger eines Färb-Halbbildes beträgt«

10. Pernsehkameraanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bruchteil eines Farb-Halbbildes ungefähr 1/25 eines Parb-Halbbildes beträgt»

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