Brevet FR2226796A1 — publié le 19741115

La présente invention se rapporte aux canneras de télévi- sion en couleurs et concerne plus particulièrement un procédé et un appareil simplifiés destines à produire des signaux électroniques dtimages au moyen d'une caméra ne comprenant que deux tubes de caméra ou tubes Vidicon pour produire un signal composite d1image en couleurs compatible. Differentes formes de caméras en couleurs à un seul ou à deux tubes ont déjà été proposés dans le but de simplifier les camas à trois tubes maintenant treks répanduesdans lesquelles chacune des trois couleurs est produite par un tube séparé fournissant respectivement les informations du rouge, du vert et du bleu. Des caméras à deux tubes ont déjà été décrites par exemple dans le Brevet des Etats Unis dtAmérique n 2 738 379, notam- ment la modification illustrée par la figure 5, ainsi que dans le Brevet des Etats Unis d2Amérique n 3 015 688. Dans l'-un ou dans l'autre cas, ces caméras comprennent un filtre optique spécial du type à réseau sur la face ou à l'avant de l'un au moins des deux tubes. Ce filtre produit une succession de signaux pour différentes couleurs de manière à produire les signaux decirominence voulus.Dans le cas du dispositif décrit dans le Brevet des Etats Unis dthmérique n 2 738 379 précité, les signaux qui proviennent du tube de camera comportant le filtre à réseau peuvent être utilisés pour la transmission de couleurs séquentielles de manière quine seule -couleur soit émise dans chaque période de trame. Selon le Brevet des Etats Unis d'Amérique n 3 015 688 précité, le tube de caméra qui comporte le filtre produit un signal composite couvrant le vert et le rouge et-le second tube porte un filtre optique de manière à réagir à la luniière bleue de l'image. Le tube qui porte le filtre à réseau est donc utilisé pour effectuer une transmission simultanée des signaux du rouge et du vert, ces deux signaux étant entrelacés en ce sens que l'analyse est perpendiculaire au réseau. Bien entendu, la résolution du signal dans le spectre des couleurs dépend du nombre et de la dimension des stries.Un réseau grossier comportant moins de stries plus la-ges donne uné moins bonne ré-solution de signaux. Le Brevet des Etats Unis d'Amérique n0 3 586 764 décrit un dispositif à deux tubes plus récent. Un prisme spécial de Kosters associé à des filtres appropriés rouge et bleu , permet de former côte à côte des imagos rouge et bleue sur le second tube Vidicon.Un balayage horizontal spécial est prévu dans le second tube de tanière que l'tulle des images soit ana lysée horizontalement dans le sens normal et que l'autre soit analysée en sens inverse puisque le prisme inverse l'image cor respondante. La signal de sortie du second tube Vidcon est traité à la fois directement et par l'intermédiaire d'une ligne à retard dans un circuit de commande d'aiguillage et de séquence. Ce dJspos-Ltif pose un problème de positionnement horizon tal qui est difficile à résoudre et qui se remarque beaucoup plus qu'un réduction de la résolution verticale. Le balayage inversé d'une ligne sur deux oblige le courant dans ltenroule- ment de déflexion horizontale à varier suivant une courbe dont la pente est exactement opposée à celle correspondant aux autres lignes. Cela impose d'importants circuits d'ajustage d1enroulements et il est difficile, non seulement d'obtenir la linéarité, mais encore de la conserver. Un léger écart apparait nettement à la reproduction sous forme d'un mauvais positionnement des lignes horizontales qui nuit considérablement à la restitution des couleurs.Le passage en matrice des signaux est difficile en raison des problèmes de décalage entre les signaux dc luminance et de ehrominance. En faits ce Brevet fait apparattre les signaux de couleurs à des sorties indépen- dantes et non un signal composite. Il est beaucoup plus facile de commander les variations de tension à une fréquence plus faible et de manière régulière comme dans le balayage vertical. Selon l'invention, un signal image en couleurs est produit par - e simple caméra en couleurs ne comprenant que deux tubes Vidicon ordinaires du type monochromatique. La partie optique de la caméra; comporte plusieurs miroirs séparateurs de faisceau. classiques dont une forme est connue sous le nom de miroirs dichloïqllesS qui peuvent également comprendre des éléments de filtres colorés appropriés ou en variante, les filtres colorés peuvent être indépendants des miroirs. L1 ensemble optique produit sirrultanément trois images différentes de la scène.L'une des images contient toutes les couleurs et elle est formée sur un premier tube Vidicon qni produit Lin signal de luminance appelé quelque fois signal Y. Les deux autres images sont dirigées sur des régions séparées verticalement du second tube Vidicon par des éléments de filtres appropriés de manière que lune des images repré sente la partie bleue de la scène et que l'autre image représente la partie rouge. Il faut bien remarquer que ces images sont alignées verticalement, mais séparées l'une de l'autre sur l.'deran du second tube. Le balayage horizontal des deux tubes est splchronisé de manière qu'il soit le mtme pour les trois images, à la fréquencebabituelle de 15625 Hertz. Il faut remarquer que dans le format standard, cela conduit à une durée de 64 microsecondes pour une seule ligne de balayage. La déflexion verticale du tube de luminance est également nor maltes l'image étant analysée en lignes horizontales successives, de préférence en trames entrelacées de manière qu' une première trame contienne 312,5 lignes et que la suivante contienne le mtme nombre de lignes entrelacées avec celles de la premier trame pour obtenir l'image habituelle de 625 lignes. Le dispositif de déflexion verticale du tube de couleurs de cette caméra est modifié de sorte qu'à chaque ligne de balayage horizontal du tube de luminance, l'une ou l'autre des deux images du second tube soit balayée horizontalement, ctest- à-dire par lignes successives. Par exemple, un premier balayage horizontal du tube de luminance est effectué simultanément avec un balayage de l2iimage bleue du second tube puis pendant le second balayage horizontal du tube de luminance, Image rouge du tube de couleurs est balayée horizontalement. Ce mode de balayage du tube de couleurs donne une résolution horizontale égale à lamoitié de celle du tube de luminance puisque les deux images de ce second tube sont balayées en pratique, sur la moitié de la largeur de 11 image de luminance. En l'absence d'un traitement ultérieur avant la visualisation, un scintillement chromatique se produirait, appelé généralement effet de chute d'eau, en raison du balayage successif des images rouges et bleues. Ce scintillement est éliminé en mémorisant le signal ae chrominance d'une ligne dans un circuit à retard, dont le retard est égal à la durée d'une ligne horizontale et en additionnant ce signal retardé au signal de chrominance de lignes en teints réel. Il en résulte que la résolu tion verticale est en fait le quart de celle du tube de luini- nance. Mais la résolution verticale des signaux de forme standard est généralement quatre fois supérieure à la résolution horizontale.Selon l'invention, la luminance cIromat-qlle hori zen tale est encore à peu près égale à la résolution verticale. Un dispositif qui présente une résolution de luminance de 4 mégahertz présente donc une résolution chromatique de 1 mégahertz. En diffusion normale, la résolution chromatique (rougetleue) n'est que 500 KHz. Le traitement destiné à éliminer le scintillement de lignes consiste à combiner le signal de sortie du tube de couleurs avec l'inverse du signal provenant du tube de luminance. Le signal résultant est appliqué à un circuit qui aialille le signal suivant deux circuits parallèles. Dans un circuit, le signal traverse une ligne à retard dont le retard est de 64 microsecondes, le temps de balayage normal d'une ligne horizontale. Dans 1' autre circuit, le signal traverse directement des atténuateurs appropriés qui introduisent le mQme affaiblissement du signal que celui qui résulte de son passage dans la ligne à retard.Les sorties des deux circuits sont reliées à un circuit additionneur et la somme de ces signaux est combinée avec le signal provenant du tube de luminance pour produire le signal de couleurs. Cette disposition présente plusieurs avantages. La partie optique de la caméra est imple et et directe et comprenant des miroirs séparateurs de faisceau classiques qui peuvent titre du type réfléchissant seulement certains couleurs, ou associés à des filtres colorés courants placés en série de manière à fournir les deux images (bleue et rouge) au tube de couleurs. Le trajet optique du tube de luminance consiste en un système optique direct.Les tubes Vidicon peuvent autre dtun type normal, le filtrage de couleurs étant effectué par de simples éléments optiques passifs disposés devant ce tube-DeuxtubesVidicon seulement sont nécessaires. Le balayage horizontal est normal et ltalignement vertical des images en couleurs assure un bon positiennement horizontal. Les autres circuits électroniques nécessaires dans les circuits de traitement sent relativement simples, le composant le plus important étant la ligne à retard de 64 microsecondes et un circuit diviseur du balayage vertical du tube de couleurs qui produit un signal de forme d'onde en dents de scribe étagée de balayage vertical provoquant l'analyse altertlative des zones d'imagesbleue et rouge alignées verticalemer1t, en synchronisme avec le balayage du tube de luminance. L'invention concerne donc essentiellement une nouvelle caméra de télévision en couleurs ne comprenant que deux tubes Vidicon, de préférence chacun de type monochromatique normal, associés à des circuits de counande et de traitement appropriés, et qui fournit un signal image en couleurs entièrement compatible dont la résolution est satisfaisante pour la diffusion.Le filtrage des couleurs de la lumière extérieure est effectué par un dispositif optique placé devant les tubes Vidicon de manière à former deux images en couleurs séparées, alignées verticalement sur les tubes de couleurs et qui sont balayes alternativement ligne par ligne, en syn- chronisme avec le balayage d'une image contenant toutes les couleurs, ou image de luminance fonnée sur l'autre tube Vidicon de la caméra. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels La figure 1 représente schématiquement la disposition du système optique d'une caméra d'images en couleurs selon 17in- vention, la figure 2 est un diagramme schématique molltlant la manière selon laquelle le balayage des deux tubes Vidicon est commandé ainsi que la manière selon laquelle les signaux résultants sont traités, et la figure 3 représente l'écran des deux tubes Vidicon de la caméra et montre l'ordre dans lequel les images sont balayées ainsi que la forme d'onde du signal de déflexion verticale du tube de-chrominance. Le dispositif optique représenté sur la figure 1 reçoit les images transmises par un objectif 10 de cinématographe ou de télévisi.on (d'une longueur focale de 25 irim par exemple) et les sépare de manière à fournir à deux tubes Vidicon des images entières de couleurs séparées. L'information d'objet (représenté par une flèche) passe do l'objectif 10 à une lentille ll qui se trouve dans son plan focal et qui couvre tout le format image formée dans ce plan. L' image trtlsnlise par la lentille 11 est partiellement trans- mise et part-ollement réfléchie par un séparateur de faisceau 12 neutre. La partie tra nsmise est concentrée par la lentille 14 dans un nouveau plan focal où est placé un tube Vidicon 15 Limage sur ce tube couvre le moins champ de vision et ses dimensions sont exactement les mêmes que si elle était formée à la lentille il, dans le plan focal utilisé habituellement. Cette image contient toutes les couleurs mais -son intensité est réduite à cause du séparateur de faisceau et d'autre pertes dans le système optique. Un filtre coloré (non représenté) peut ètre placé devant le tube Vidicon 15 pour ajuster les informa- tions de couleurs et adapter la réponse spectrale du -tube à la réponse en couleurs de 11 oeil humain. Un signal de luminance ou signal "Y" est ainsi formé dans la caméra. Le faisceau réfléchi par le séparateur 12 est dirigé vers, et réfléchi par un miroir 18 parallèle au séparateur de faisceau- 12. Ce miroir peut autre du type à surface frontale ou à séparation de faisceau qui transmet les parties infrarouges et/ou ultraviolettes du spectre et élimine donc les signaux parasites. Le faisceau réfléchi par le miroir 18 est concentré par une lentille 20 pour former une image dans un nouveau plan focal où se trouve le second tube Vidicon 25. Maisazant que l'image atteigne ce tube, elle est séparée géométriquement et chromatiqu9ment. Un séparateur de faisceau dichroïque 22 à 45 transmet la partie jaune-rouge du spectre et réfléchit la partie bleue.La partie bleue est renvoyée vers la face à 45 d'un prisme 24 qui la réfléchit et l'image est donc transmise par le prisme vers le tube 25. Desfiltrescolorésde réglage (non représentés)peuventttre introduits devant l'écran du tube s'il y a lieu d'augmenter la pureté des couleurs. La raison pour laquelle un prisme 24 est utilisé plutôt qu'un miroir est qu'in est nécessaire de compenser le plus long trajet de limage bleue. Les images bleues et rouges doivent se trouver exactement dans le mAme plan focal sur le tube 25 et une matière à indice de réfraction (1,5) plus élevé est introduite dans le trajet de la lumière bleue pour ramener en arrière le plan focal de ce trajet, jusque dans la mAme position que cele de l'image rouge transmise. Les positions des miroirs 12 et 18 séparateurs de faisceaux déterminent la longueur du trajet du faisceaux transmis par la lentille 20 et par conséquent, la dimension des images sur le tube 25.Du fait qutil est nécessaire de former deu images qui couvrent le meme champ de vision qu'une seule image sur le tube 15, les longueurs sont choisies de preérence de manière que chacune des deux images du tube 25 soit exactement la moitié de l'image du tube 15. Au moyen d'un seul objectif de caméra, le dispositif optique produit donc des images séparées sur deux tubes Vidicon. Le tube de luminance reçoit donc une seule image de la dimeneion totale et avec toutes les couleurs, et le tube-de couleurs reçoit deux images séparées de demi-dimension s l'une en rouge et l'autre en bleue. La figure 2 montre les bobinages de déviation horizontale et verticale du tube Vidicon 15, désignés respectivement par H1 et V; de memesles bobinages de déviation horizontale et verticale du tube Vidicon 25 sont désignés par H2 et V2. Le signal de sortie du tube 15 est appliqué à un préamplificateur 30 et le signal du tube 25 est appliqué à un autre préamplificateur 32. De la sortie du préamplificateur 30, le signal de luminance passe par un circuit inverseur 33 et de là, à un circuit additionneur 35 qui reçoit également le signal de sortie du préamplificateur 32. De cette manière, le ignal de sortie de l'additionneur 35 représente un composite des couleurs de la scène vue par la caméra, de la manière bien connue sous forme de(R-Y) et (B-Y). Les signaux qui commandent le balayage synchrone des deux tubes Vidicon 15 et 25 et qui commandent aussi 11 addition du signal de chrominance au signal de luminance provenant du préamplificateur 30, sont tous produits par un générateur 40 de synchronisation principale de réalisation habituelle et qui délivre une sous-porteuse de 4,43 mégahertz, un signal de déviation horizontale de 15625 Hertz et un signal de déviation verticale de 50 Hertz.Le signal de déviation horizontale est appliqué aux deux bobinages de déflexion H1 et X2 de manière que les faisceaux d'électrons des deux tubes effectuent le balayage horizontal en synchronisme. Ie signal de déviation verticale de 50 Hertz est appliqué directement au bobinage de déviation verticale V1 du tube 15 ainsi qu'ail circuit 42 de commando de signaux de synchronisatIon de sous-porteuse de chro-.ninance et à un circuit additionneur 45 dont le signal de sortie est appliqué au bobinage de déflexion verticale V2 du second tube 25.L'autre entrée du circuit additionneur reçoit le signal de sortie d'un circuit basculeur 46 divi ser qui reçoit un signal d'entrée provenant du circuit de balayé horizontal . L'autre entrée du circuit additionneur 45 reçoit une fréquence moitié de la fréquence de balayage horizontal , soit 7812 > 5 Hertz. Le signal de sortie du circuit additionneur consiste en une modification du signal de déflexion verticale habituel en dents dv scie de 50 Hertz comprenant des premières parties de la dent de scie à une amplitude supérieure, et des parties intermédiaires à une amplitude inférieure. Le faisceau dlelec- trons balaie donc d'abord une ligne horizontale d'une zone d'image colorée, par exemple l'image bleue représentée sur la figure 3, puis balaie une fois horizontalement l'autre zone d'image.La succession correspondant aux deux tubes Vidicon est représentée par des lignes numérotées sur la figure 3, montrant les quatre premiers balayages dtune trame de l1 image de luminance ou Y, et la succession des mêmes quatre premières lignes de balayage sur les zones d'image rouge et bleue du tube de chrominance. Le signal de sortie de l'additionneur 35 est appliqué à un modulateur 50 qui reçoit également un signal provenant du générateur de signaux de synchronisation de la sous- porteuse de chrominancef afin de positionner correctement ce dernier signal sur la plage arrière du signal de synchronisation hori zonale comme il est nécessaire dans les signaux d'image de télévision en couleurs. Le signal de sous-porteuse de chrominance à 4,43 Mégahertz est appliqué à un circuit 52 de commu talion de phase, d'une part directementa et autre part par l'intermédiaire d'un déphaseur 53.Le circuit 52 de commutation de phase est commandé par le signal de sortie du circuit diviseur 46 à circuit bas cul cur de manière que les signaux de sous-porteuse de chrominance directs et déphasés de 900 apparaissent alternativement à la sortie du circuit de commutation de phase. Le signal de sortie est appliqué au modulateur équl libré 50 qui module en double bande latérale le signal composite de couleurs qui apparait à s sortie. Ce signal de sortie est divisé entre deux circuits. L'un des circuits comprend une ligne à retard 55 de 64 microsecon- des qui retarde le signal composite de couleurs d'une période égale à la durée dsune ligne de balayage horizontal . L'utre circuit comprend un atténuateur 57 qui introduit le mtme affaibli.ssement que celui qui se produit au passage du signal dans la ligne à retard 55.Le signal de couleurs affaIbli apparat donc sans retard notable ets à la sortie de la ligne à retard 55, il apparait retardé dtun balayage horizontal. Ces signaux de sortie sont mélangés dans un additionneur 60 de ma- nière à produire le signal de chrominance habituel en double bande latérale de bonne qualité. Le signal de sortie de ;t additionneur 60 represente donc la somme du signal de couleurs d'une ligne balayée par les deux tubes Vidicon et du signal de couleurs provenant de la dernière ligne balayée. Ces deux signaux sont combinés dans un dernier additionneur 65 dont le signal de sortie constitue le signal composite d'image en couleurs compatible avec le standard habituel. La succession des balayages des deux tubes Vidicon sera maintenant examinée plus en détail. La preifliere ligne de balayage horizontal du tube de chrominance s'effectue sur l'image bleue. Le signal correspondant appliqué au modulateur équili.bré 50 est le signal B - Y auquel est additionné le signal de synchronisation de sous-porteuse de chrominance de 4,43 Mégahertz provenant du commutateur de phase 525 dans la mye phase produite. Ce signal traverse ensuite ltatténuateur 57 et passe ensuite à la ligne à retard 55. Pour la première ligne de balayage, le signal de sortie de l'additionneur 60 est un signal do chrominance d'une résolution B - Y seulement. La ligne suivante, ou seconde ligne, produit à l'entrée du modulateur équilibré 50 un signal qui représente R - Y. Le signal de sous-porteuse de chrominance provenant du circuit déphaseur 53 et ajouté par le commutateur de phase 52 avec le signal R - Y résultant qui traverse l'atténuateur 57, est combiné dans l'additionneur 60 avec le signal B - Y retardé correspondant à la ligne précédente, la somme de ces deux signaux produisant le signal de chrominance de la seconde ligne de balayage horizontal . De la mAme manière, au troisième balay age horizontal le signal de sortie de l'additionneur 60 est une combinaison de(B - Y) et (R - Y)2, ou signal retardé, du second balayage effectué Pur l'image rouge du tube de chro Liinance 25. Il a été constaté que la résolution apparente d'une image en couleurs reproduite à partir du signal de sortie convient parfaitement à la restitution fidèle des couleurs et à la finesse de image. A partir de la sortie de l'additionneur 65, le signal corllpesite d'image en couleurs peut autre traité de la même manière que les signaux composites classiques ac tellement très répandus. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent autre apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Caméra de télévision en couleurs du type comprenant un seul tube d'analyse de couleurs, caractériséeen ce qu'elle comporte un dispositif optique qui reçoit une image lumineuse dtune scène et qui la sépare en deux images disposées verti calmement, des filtres optiques introduits dans 1-e dispositif optique de manière que les deux images contiennent de manière prédominante -deux différentes couleurs composantes de la scène et un circuit de commande de balayage dudit tube drallalyse qui provos le balayage horizontal des images à une fréquence normale et qui provoque le balayage vertical alterné des deux images après chaque balayage horizontal de manière que le balayage sf cffectue dans une direction verticale. 2 - Camera de télévision en couleurs selon la revendication 1, caractériséeen ce que le dispositif optique forme trois images séparées d'une scène, une premiere desditesimages consistant en une représentation essentiellement inchangée de la scène et les deux autres images contenant les différentes couleurs composantes de la scène, le circuit de commande de balayage étant réalisé et agencé de manière à balayer alternati vexent, simultanément et en synchronisme, ladite première image et lesdites autres images de couleurs composites de manière qu'un signal de luminance soit produit à partir de l'imagé in change' e et que des signaux de couleurs composantes soient pro- duits à partir de chacune des images de couleurs composantes, le- circuit de traitement comprenant un circuit à retard qui reçoit lesdits signaux de couleurs et qui délivre des signaux de couleurs composantes directs et des signaux de composantes de couleurs retardés de la durée dtune ligne de balayage par rapport aux signaux directs, et qui con.bine les signaux directs et retardés de manière à former un signal de sortie composite qui est positionné avec précision par rapport au balayage de ladite première image. 3 - Caméra de telévision en couleurs selon la revendication 2 , caractérisée en ce qutelle comporte un premier et un second tube d'analyse, le seconddesdits tubes étant le tube d'analyse de couleurs, le dispositif optique dirigeant ladite première image d'une scène sur ledit premier tube et les deux autres images de couleurs composantes de la même scène de manière qu'elles soient alignées l'une au-dessus de l'autre sur ledit second tube, le circuit de commande de balayage comprenant un dispositif de coiumande qui balaie lesdits tubes en synchro nisme et commande le balayage horizontal successif des deux autres images de manière que ledit second tube produise un signal chromatique de sortie qui contient les informations chromatiques provenant alternativement des deux antres images et que ledit premier tube prodùise un signal de luminance, le circuit de traitement combinant également ledit signal provenant dudit second tube avec une inversion dudit signal de luminance et produisant le signal composite de couleurs. 4 - Camara de télévision selon la revendicatian 3, carac térisee en ce que le circuit de commande de balayage composte un dispositif de commande de balayage horizontal connecté de lanière à commander simultanément et en phase la déflexion horizontale de chacun desdits tubes d'analyse, un dispositif de commande de balayage horizontal étant-connecté de manière à commander simultanément la déflexion verticale de chacun desdites tubes, un signal de déflexion superposé faisant passer alternativerent le balayage dudit autre tube entre les deux images, au cours des lignes successives. 5 - Procédé de production d'un signal d'image composite en couleurs au moyen de deux tubes d'analyse, procédé caractérisé en ce qui consiste essentiellement à former une image complètç dune scène à reproduire sur le premier desdits tubes, à former deux images séparées de couleurs composantes de la meme scène, alignées verticalement sur le second tube, à commander le dispositif de balayage des deux tubes en synchronisme et à balayer les images de couleurs composatites du second tube ligne par ligne de manière que chaque signal représentant un seul balayage horizontal du premier tube corresponde à un signal de sortie de balayage horizontal du second tubes l'une ou l'autre des- images de couleurs composantes, à combiner le signal de sortie dudit second tube avec une inversion du signal de sortie dudit pre mier tube, à emmagasiner le signal de couleurs combiné pendant une période égale à la dure d'une ligne de balayage, à additionner le signal de couleurs combiné au signal de cour leurs emmagasiné correspondant a' la ligne de balayage préc6- denté, et à additionner le signal combiné retardé et le signal de couleurs non retardé de la sortie du premier tube de manière à former un signal composite complet d'image en couleurs.