Brevet FR2535856A1 — publié le 19840511

La présente invention se rapporte à un filtre de séparation des couleurs, et plus particulièrement à un perfectionnement d'un filtre de séparation des couleurs pour une caméra de télévision en couleur du type à un seul tube capteur. En général, dans une caméra de télévision en couleur du type à un seul tube capteur, où est incorpore un filtre de séparation des couleurs à raies ayant des éléments de filtrage de la lumière jaune servant de couleur complémentaire dans la modulation spatiale de la lumière bleue et de la lumière cyan servant de couleur complémentaire dans la modulation spatiale de la lumière rouge, une image de projection du filtre est directement ou indirectement formée sur une surface de conversion photo-électrique ou surface photoréceptrice du tube capteur. Un motif de charge résultant de l'image de projection est exploré par un faisceau d'électrons.Un signal chromatique est obtenu selon la relation dans le temps, due à l'allure d'exploration et la relation spatiale due au filtrage de séparation des couleurs du motif de charge, et un signal de luminance est obtenu selon le motif de charge. Cependant, dans une caméra de télévision en couleur conventionnelle du type ci-dessus décrit, il se produit une périodicité non souhaitable d'un signal de luminance qui est due à des caractéristiques imparfaites du filtre de séparation des couleurs, et un bruit de battement apparat sur l'écran dégradant ainsi la qualité de l'imagez La présente invention est basée sur la conside- ration de l'inconvénient conventionnel et elle a pour objet de produire un filtre de séparation des couleurs permettant de réduire le bruit de battement apparaissant sur un écran. Afin d'atteindre l'objectif ci-dessus de la présente invention, on prévoit un filtre de séparation des couleurs où une moyenne d'une composante du signal de luminance correspondant à une série de parties de filtre jaune et cyan est sensiblement égale à celle d'une composante du signal de luminance correspondant à une série de parties de filtre vert et blanc. Selon le filtre de séparation des couleurs, un bruit de battement clair/sombre dans un canal de luminance peut être réduit de manière significative, pour obtenir ainsi une image de haute qualité. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue en plan d'éléments de filtrage en raies pour expliquer un filtre de séparation des couleurs selon l'invention; - la figure 2 est une graphique montrant la transmittivité spectrale , sur l'axe des ordonnées en fonction de la longueur d'onde, sur l'axe des abscisses, afin d'expliquer un filtre de séparation des couleurs selon l t art antérieur; et - les figures 3 à 5 montrent des graphiques de la transmittivité spectrale en fonction de la longueur d'onde pour expliquer un filtre de séparation des couleurs selon l'invention. Afin de mieux comprendre un filtre de séparation des couleurs selon l'invention, on décrira le principe de son fonctionnement en se référant à des éléments de filtre à raies montrés sur la figure I avant de décrire un mode de réalisation préféré. La figure I est une vue en plan d'éléments de filtre à raies pour un filtre de séparation des couleurs en regardant à partir de l'axe optique du filtre de séparation des couleurs. En se référant à la figure 1, les chiffres de référence la à lc désignent des éléments du filtre à raies du jaune; et 2a à 2c des éléments du filtre à raies du cyan. Les éléments du filtre à raies du jaune la à 7c et les éléments du filtre à raies du cyan 2a à 2c constituent en combinaison les parties 3 de filtre jaune, les parties 4 de filtre cyan, les parties 5 de filtre vert où les éléments du jaune et du cyan se chevauchent et des parties 6 de filtre blanc. Les parties 6 ne moduleront aucune des-trois couleurs primaires. Un tel filtre de séparation des couleurs est révélé dans les publications de brevets japonais NOs 8698/70 et 8699/70. Dans le filtre de séparation des couleurs ayant la construction ci-dessus décrite, les grandeurs des signaux que l'on obtient par les parties 3, 4, 5 et 6 sont définies par Ye, Cy, Gr et Wh, respectivement. Un signal de couleur R basé sur la lumière rouge est donné par R= Wh + Ye - Cy -Gr; et un signal de couleur B basé sur la lumière bleue est donné par B = Wh + Cy - Ye - Gr. Un signal de luminance L est la moyenne des signaux de couleur qui est donnée par L = (Wh + Ye ±Cy + Gr)/4. En général, quand le signal de luminance a une période qui est égale ou plus faible qu'une période horizontale d'un motif en monarque constitué par les parties 3, 4, 5 et 6, il ne faut aucune résolution selon le principe de fonctionnement de la caméra de télévision en couleur du type à un seul tube capteur. Cependant, des problèmes sont souvent posés avec une longue périodicité du motif en monarque dans l'utilisation du filtre de séparation des couleurs du type ci-dessus décrit, donnant lieu à un bruit de battement.Pour la simplicité de la description, on suppose maintenant qu'unie série comprenant les parties 3 et 4 et une série comprenant les parties 5 et 6 dans le motif en mosaSque sont parallèles à la direction du balayage horizontal et qu'un n-ième faisceau d'électrons de balayage se déplace le long de la série des parties 3 et 4 dans la direction de l'extension de cette série. Alors, la série comprenant les parties 3 et 4 s'détend dans la direction de la flèche Ail (tracé fantôme) et la série comprenant les parties 5 et 6 s'étend dans la direction de la flèche A21, suivie par les séries dans les directions des flèches A12 et A22, afin qu'il se produise une périodicité de période P en direction verticale.Cette périodicité est plus longue qu'une périodicité en direction horizontale et elle est comparable à la plage de la résolution de luminance. Ainsi, la différence entre les grandeurs de la luminance le long des directions Ail et A22 a pour résultat une sortie ondulée. Plus particulièrement, la sortie ondulée LR est donnée comme la différence entre le signal de luminance L1 = (Cy + Ye)/2 correspondant à la série des parties 3 et 4 et un signal de luminance L2 = (Wh + Ge)/2 correspondant à la série des parties 5 et 6. La différence apparat sous forme d'un bruit de battement sur l'écran. De plus, si les directions Ail, A21, A12, A22 coincident sensiblement avec la direction de balayage horizontal, la périodicité de la charge provoque une flexion périodique du faisceau d'électrons selon le balayage horizontal quand le faisceau d'électrons fait impact sur la pellicule de conversion photo-électrique, donnant lieu ainsi à un pairage défectueux de la trame et à une reptation défectueuse due à un potentiel irrégulier de surface. En étudiant la sortie ondulée, l'inventeur de la présente demande a trouvé que les caractéristiques du filtre de séparation des couleurs selon l'art antérieur était incomplètes. Plus particulièrement, en se référant à la figure 2 montrant la relation entre la transmittivité optique et la longueur d'onde dans le filtre de séparation des couleurs selon l'art antérieur, on peut voir que dans une plage WRl de plus courtes longueurs d'onde, la relation qui suit n'est pas exacte W GN= + G x = + A + où W pk est la transmittivité spectrale du blanc représentée par la courbe 14 , G est la transmittivité spectrale du vert représentée par la courbe 13 , C N, est la transmittivité spectrale du cyan représentée par la courbe I1 et Y # est la transmittivité spectrale du Jaune représentée par la courbe I2 , mais le terme à gauche est plus important que le terme à droite et en outre, la courbe 13 est décalée par rapport à la courbe I2 . Une telle inégalité et un tel déplacement sont responsables de la production de la sortie ondulée. Même dans les caractéristiques selon l'art antérieur, la production de la sortie ondulée est supprimée dans une plage de longueurs d'onde WR2. La présente invention sera décrite en détail en se référant aux figures 3 à 5. Les niveaux de signaux Cy, Ye, Wh et Gr sont donnés comme suit où SX est le produit de l'énergie spectrale de la source de lumière des longueurs d'onde respectives entre #O et #n , de la sensibilité spectrale de la surface photoréceptrice et des composantes de transmitti vité spectrale à l'exclusion de celles du filtre de séparation des couleurs; C A , Y > , W pt , et G # sont des composantes de transmittivité spectrale du filtre de séparation des couleurs; et O > est le facteur de réflexion spectrale d'un objet à photographier.Par conséquent, les signaux de luminance L1 et L2 sont donnés comme suit Pour éliminer la sortie ondulée , il est nécessaire d'établir C?+ Y A = W + G > (c'est-à-dire que la moyenne d'une combinaison des composantes du cyan et du jaune est égale à celle d'une combinaison des composantes du blanc et du vert) lorsque l'on utilise un filtre où les éléments du filtre jaune croisent les éléments du filtre cyan ou lorsque l'on utilise une matrice de filtrage des composantes du jaune, du cyan, du vert et du blanc. Afin d'obtenir sensiblement les résultats cidessus , il y a typiquement quatre agencements comme suit: 1. En se référant à la figure 3, la partie de filtre blanc 6 (figure 1) a la même courbe de transmittivité spectrale qu'une courbe d'enveloppe supérieure (donnée par les points a1 S a2 et a3) donnée par une courbe de transmittivité spectrale 7 (donnée par les points b1, b2, a2 et a3) de la partie 3 de filtre jaune (figure 1) et une courbe de transmittivité spectrale 8 (donnée par les points a1, a2, b3 et b4) tandis que la partie de filtre vert5ala même courbe de transmittivité spectrale qu'une courbe d'enveloppe inférieure donnée par les points b1, b2 , a2 t b3 et b4. 2. En se référant à la figure 4, quand la partie de filtre jaune 3 a une courbe de transmittivité spectrale (d1, d2, d3, d4, C4 et c5) et la partie de filtre cyan 4 a une courbe de transmittivité spectrale (c1, c2, d4, d6, d7 et d8 ), la partie de filtre blanc 6 doit avoir une courbe de transmittivité spectrale (C1, c2, C3, C4 et C5) au-delà d'une courbe d'enveloppe partielle supérieure (c2, d4 et c4 ) des courbes de transmittivité spectrale des parties de filtre jaune et cyan 3 et 4 par rapport à toute longueur d'onde se trouvant entre #1 et # 2. Dans la même condition, le filtre vert 5 doit avoir une courbe de transmittivité spectrale (d3, d5 et d6) en dessous d'une courbe d'enveloppe partielle inférieure (d3, d4 et d6 ) des courbes de transmittivité spectrale des parties de filtre jaune et cyan 3 et 4 par rapport à toute longueur d'onde se trouvant entre # 1 et A 2 En même temps, les transmittivités spectrales dans la largeur de bande entre # 1 et A 2 doivent satisfaire à la condition W X - C # = Y # - G . 3. En se référant à la figure 5, quand la partie 3 de filtre jaune a une courbe de transmittivité spectrale (f1 , f2, f3 ' f5' f6' f7, e5 et e6 ) et que la partie 4 du filtre cyan a une courbe de transmittivité spectrale (e1, e2, e3, e4, f7, f8, fg et f10), la partie de filtre blanc a une courbe de transmittivité spectrale (12 et 14) qui est en dessous d'une courbe d'enveloppe partielle supérieure (e2, e3 et e4) des courbes de transmittivité spectrale des parties de filtre du cyan et du jaune 4 et 3 par rapport à toute longueur d'onde se trouvant entre # 3 et # 4 , et a une courbe de transmittivité spectrale (14 et 1 qui est au-dessus d'une courbe d'enveloppe partielle supérieure (14, f7 et e5) des courbes de transmittivité spectrale des parties de filtre cyan et jaune 4 et 3 par rapport à toute longueur d'onde se trouvant entre #4 et pX 5. Dans les mêmes conditions, la partie de filtre vert 5 doit avoir une courbe de transmittivité spectrale (f3, f4 et f6) au-delà d'une courbe d'enveloppe partielle inférieure (f3, f5 et f6) des courbes de transmittivité spectrale des parties de filtre jaune et cyan 3 et 4 par rapport à toute longueur d'onde-se trouvant entre # 3 et # 4 et avoir une courbe de transmittivité spectrale (f6 et f8) en dessous d'une courbe d'enveloppe partielle inférieure (f6, f7 et f8) des courbes de transmittivité spectrale des parties de filtre jaune et cyan 3 et 4 par rapport à toute longueur d'onde se trouvant entre # 4 et #5. En mame temps, la condition W ,- C = Y Y - G , doit être satisfaite entre # 3 et # 5. - 4. Les conditions données par les articles 2 et 3 sont mélangées. Quand un filtre de séparation des couleurs est conçu, il y a deux types de filtres de séparation des couleurs : un filtre en pellicule utilisant une interférence d'une pellicule optique mince; et un filtre utilisant la coloration (c'est-à-dire un colorant ou un pigment) par absorption de lumière. Dans ce dernier type de filtre, les filtres colorants d'utilité générale sont fabriqués pour une commercialisation selon une chaste de production en masse de façon que les pellicules en résine organique soient colorées par un colorant organique. Cependant, la caractéristique de transmittivité spectrale du filtre de couleur de ce type n'est pas satisfaisante pour une reproduction en couleur dans une télévision en couleur. En particulier, le filtre coloré a une faible transmittivité spectrale de la composante du filtre cyan dans une plage de courtes longueurs d'onde et la partie de filtre vert est généralement obtenue par chevauchement entre les éléments de filtre cyan et jaune. Par suite, la courbe de transmittivité spectrale. devient continue, donc on obtient la caractéristique semblable à celle de la figure 4. Par ailleurs, la caractéristique d'absorption de l'élément du filtre cyan du filtre organique se trouve à une plage de longueurs d'onde relativement courtes, donc il y a dégradation de la reproduction des couleurs. Afin d'empêcher cela, on a proposé d'utiliser une composante de filtre magenta au lieu de la composante de filtre blanc pour absorber une partie de la lumière verte dans la bande des relativement grandes longueurs d'onde comme cela est révélé dans la publication du brevet japonais NO 85009/82. En général, la composante de filtre magenta a une caractéristique de protection partielle qui protège partiellement la bande des longueurs d'onde et l'énergie de la lumière d'au moins l'une des trois couleurs primaires. Cette caractéristique est montrée sur la figure 2 et elle présente les inconvénients précédemment décrits. Afin d'établir sensiblement la condition W > - C ;t = Y x - G it dans le cas montré sur la figure 4, une surface (d3, d5, d6, d4 et d3) définie par la courbe d'enveloppe partielle inférieure (d3, d4 et d6) des courbes de transmittivité spectrale des parties de filtre jaune et cyan 3 et 4 et de la courbe de transmittivité spectrale (d3, d5 et d6) de la partie de filtre vert 5 est sensiblement égale à une surface (c2, d4, c4, d3 et c2) définie par la courbe d'enveloppe partielle supérieure (c2, d4 et c4) des courbes de transmittivité spectrale des parties de filtre jaune et cyan 3 et 4 et de la courbe de transmittivité spectrale (c2, 3 et c4 ) de la partie de filtre-blanc 6.De plus, l'égalité de surface ci-dessus peut être établie entre /-1 et X 2 en pondérant les surfaces avec la sensibilité spectrale du tube de la caméra, afin d'atteindre ainsi l'effet sensible. Selon une expérience, entre itO et X (par exemple 400 à 700 nm) au moment où l'on photographie un objet blanc, avec un rapport du niveau moyen du signal de luminance L = (Wh + Ye +Cy + Gr)/4 au niveau de sortie ondulée LR = L1 ~ L2 = t(Wh + Gr) rV (Cy + Ye) } /2 d'environ 1,0 à 1,2%, on peut obtenir une amélioration sensible. Cependant, lorsque le rapport augmente à 1,5% ou plus, il y a dégradation de la qualité de l'image. On a également trouvé qu'il était préférable que le rapport ne dépasse pas 3% dans la pratique lorsque des barres de couleur rouge, bleue, verte, cyan , magenta et jaune (ayant une largeur moyenne de longueur d'onde dans la distribution du signal, c'est-à-dire une plage de longueurs d'onde de formation de l'image de 60 à 70 nm) sont photographiées en tant que barres de couleur due référence pour évaluer la reproduction des couleurs d'une télévision en couleur. Le choix de la plage des longueurs d'onde de la formation de l'image semble être une question de conception mais dans les modes de réalisation qui précèdent, on a pu confirmer qu'une plage de 60 à 70 nm était satisfaisante , dans la pratique, pour des caméras de télévision d'utilisation générale. Selon les modes de réalisation ci-dessus décrits, comme la transmittivité spectrale effective du filtre cyan ou Jaune (c'est-à-dire la transmittivité spectrale par rapport à celle d'une partie sans filtre) peut changer, la fidélité de reproduction des couleurs d'une caméra de télévision en couleur pour la séparation des couleurs complémentaires comme le cyan et le jaune peut être améliorée. Par exemple, en se référant de nouveau aux figures 3 et 5, la reproductibilité du rouge est principalement déterminée par la largeur moyenne de longueur d'onde de l'onde du cyan.Quand les largeurs moyennes des longueurs d'onde des figures 3 et 4 sont comparées, la largeur moyenne de longueur d'onde de la figure 2 est une longueur d'onde à laquelle la transmittivité spectrale de la partie du filtre cyan diminue de moitié tandis que la transmittivité du filtre blanc est sensiblement constante. En se référant à la figure 5, la partie de filtre blanc a une transmittivité spectrale relativement faible en une partie centrale (bande verte ayant une longueur d'onde considérablement longue) tandis que la largeur moyenne longueur d'onde de la partie du filtre cyan est décalée vers le c8té des plus grandes longueurs d'onde. Par conséquent, sans abaisser fortement un niveau de signal rouge, la largeur moyenne de longueur d'onde peut être décalée, améliorant ainsi la fidélité de reproduction des couleurs. Dans les modes de réalisation ci-dessus, on adopte un filtre de séparation des couleurs d'un système à une onde porteuse où le pas du seul filtre est donné le long de la direction de balayage horizontal. Cependant, la présente invention n'est pas limitée à l'agencement ci-dessus. Par exemple, un filtre de couleur du système à deux ondes porteuses comme celui révélé dans le brevet US NO 3 291 901 peut être utilisé pour obtenir le même effet que dans les modes de réalisation ci-dessus. Comme on l'a décrit ci-dessus, le filtre de séparation des couleurs selon llinvention permet de supprimer considérablement la production du bruit de battement sur les canaux de luminance, produisant ainsi des images de haute qualité. REVENDICATIONS 1.- Filtre de séparation des couleurs pour une caméra de télévision en couleur du type à un seul tube capteur, ledit filtre ayant un motif en mosaSque de composantes cyan, jaune, blanche et verte, caractérisé en ce qu'une somme de valeurs correspondant aux longueurs d'onde des transmittivités spectrales des composantes cyan (C À ) et jaune (Y t) est sensiblement égale à une somme de valeurs correspondant aux longueurs d'onde des transmittivités spectrales des composantes blanche (W A ) et verte (G p) dans une plage de longueurs d'onde de formation de l'image d'un objet. 2.- Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la différence entre la somme des niveaux de signaux cyan et jaune et la somme des niveaux de signaux vert et blanc est intégrée pour être sensiblement nulle dans ladite plage des longueurs d'onde de formation de l'image. 3.- Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la composante du filtre blanc est remplacée par une composante ayant une caractéristique de protection partielle qui protège partiellement la bande des longueurs d'onde et l'énergie de la lumière d'au moins l'une des trois couleurs primaires.