DE2332745C2 - System zur Erzeugung von Stehbildern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Erzeugung von Stehbildern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bereits ein System zur Erzeugung von Stehbildern bekannt (DE-PS 12 43 233), mit dessen Hilfe durch zeitliche Dehnung in den Tonfrequenzbereich transponierte und bei langsamer Geschwindigkeit aufgezeichnete Einzelbildsignale in einem Fernsehempfänger als stehende Bilder sichtbar gemacht werden können. In diesem System werden Einzelbildsignale, die im Tonfrequenzbereich liegen, mittels eines Aufzeichnungskopfs auf der Innenfläche eines rohrförmigen Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet Durch Verschieben dieses Aufzeichnungsträgers wird die aufgezeichnete Spur in den Erfassungsbereich eines Lesekopfs gebracht, der die aufgezeichnete Spur mit einer bezüglich der Aufzeichnungsgeschwindigkeit erhöhten Geschwindigkeit wiederholt abtastet, so daß das Ausgangssignal des 2 -esekopfs als stehendes Bild auf einem Fernsehempfänger sichtbar gemacht werden kann. Dieses bekannte System eignet sich nicht dazu, in einer zu einem Fotoapparat analogen Weise eine Stehbildaufnahme zu machen, und diese Stehbildaufnahme dann an einem beliebigen späteren Zeitpunkt beispielsweise unter Verwendung eines Fernsehapparats wiederzugeben.

Es ist auch eine Schaltungsanordnung bekannt (DE-OS 15 12 563), mit deren Hilfe zeitlich gedehnte Videosignale erzeugt werden können. Diese zeitliche Dehnung wird deshalb herbeigeführt, damit die Videosignale auf einem Aufzeichnungsträger mittels mechanischer Mittel aufgezeichnet werden können. Wegen der hohen Frequenzen, die in einem Videosignal enthalten sind, wäre eine direkte Aufzeichnung mit mechanischen Mitteln ohne eine entsprechende Zeitdehnung völlig unmöglich. Die aufzuzeichnenden Signale werden unter Verwendung einer Aufnahmeröhre mit normengerechter Zeilen- und Bildablenkung erzeugt, was nichts anderes bedeutet, als daß das aufzuzeichnende Signal ein echtes Videosignal ist Mittels dieser bekatmten Schaltungsanordnung ist es nicht möglich, einzelne Bilder zu »fotografieren«, diesen einzelnen Bildern entsprechende elektrische Signale aufzuzeichnen und anschließend als Stehbilder wiederzugeben.

Ein weiteres bekanntes Videosystem (US-PS 29 55 157) arbeitet unter Verwendung von Videosignalen mit den darin enthaltenen Synchronimpulsen. Bei diesem bekannten Videosystem wird mitteis einer Fernsehkamera eine Szene aufgenommen, und die Fernsehkamera gibt die üblichen Videosignale ab, die auf Magnetband aufgezeichnet und dann auf einem Monitor wiedergegeben werden können. Zur Erzeu· gung stillstehender Bilder enthält das bekannte Videosystem eine Torschaltung, die nach Betätigung einer Aktivierungsschaltung vom ersten, nach diesem Zeitpunkt auftretenden Vertikalsynchronisierungsimpuls geöffnet wird, so daß sie das diesem Impuls nachfolgende, einem Halbbild entsprechende Signal zum Aufzeichnungsgerät durchläßt. Die Torschaltung

bleibt bis zum dritten Vertikalsynchronisierungsimpuls nach Betätigung der Aktivierungsschaltung geöffnet, so daß das Aufzeichnungsgerät zwei aufeinanderfolgende Halbbilder speichert Vom dritten Vertikalsynchronisierungsimpuls wird die Torschaltung wieder geschlossen, so daß auf dem Aufzeichnungsmedium die einem Vollbild entsprechende Information gespeichert ist Durch wiederholtes Ablesen der Vollbildinformation kann auf dem Monitor ein stehendes Bild erzeugt werden. Dieses bekannte Videosystem ermöglicht es nicht, nach Art eines Fotoapparats Einzelaufnahmen zu machen und die diesen Einzelaufnahmen entsprechenden elektrischen Signale mit beliebiger Geschwindigkeit in eine Speichereinrichtung zu übertragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welches ein einem konventionellen Fotoapparat analoges, leicht handzuhabendes, elektronisch arbeitendes Gerät enthält, das die Erzeugung von Stehbildern ermöglicht, ohne daß ein fotografischer Film benötigt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Das erfindungsgemäße System enthält als bauliche Einheit einen elektronischen Fotoapparat, der wie ein herkömmlicher optischer Fotoapparat betätigt werden kann. Durch Betätigen eines Auslösers kann eine Szene »fotografiert« werden, und es erfolgt dann automatisch eine Übertragung der der Szene entsprechenden Signale in eine Anfzeichnungseinrichtung. Für eine spätere Betrachtung der fotografierten Bilder kann die Aufzeichnungseinrichtung abgetastet werden, und die abgetasteten Signale können von der Bildwiedergabevorrichtung in sichtbare Stehbilder umgewandelt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt Darin zeigen

F i g. 1 und 2 Blockschaltbilder des erfindungsgemäßen Systems zjr Erzeugung von Stehbildern,

F i g. 3 eine schematische Darstellung eines Magnetbandformats zum Aufzeichnen elektronischer Signale, die ein Farbbild darstellen,

F i g. 4 ein schematisches Schaltbild eines elektromechanischen Frequenzwandlers zur Verwendung beim erfindungsgemäßen System,

Fig.5 ein Blockschaltbild einer elektronischen Signalaufzeichnungseinrichtung zur Verwendung beim erfindungsgemäßen System,

F i g. 6 und 7 schematische Darstellungen eines aus Ladungsübertragungselementen aufgebauten optischelektronischen Wandlers,

Fig.8 und 9 Darstellungen von elektronischen Kameras für eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Magnetband als Speichermedium für das elektronische Signal,

Fig. IO eine Darstellung einer elektronischen Kamera für eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Magnettrommel als Speichermedium verwendet wird, F i g. 11 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Systems, bei dem die elektronische Kamera ein Vidikon als optisch-elektronischen Wandler enthält und eine Magnetplatte als Speichermedium verwendet wird,

F i g. 12 ein Blockschaltbild des Stehbild-Wiedergabeteils des erfindungsgerTiäßen Systems,

F i g. 13 bis 15 Darstellungen von Ausführungen des in F i g. 12 dargestellten Wieojrgabeteils, F i g. 16 bis 19 unter Verwendung eines Magnetbands arbeitende Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtungen,

Das zu beschreibende System zur Erzeugung von Stehbildern ist für die Wiedergabe von Stehbildern mit kommerziellen Fernsehempfängern geeignet. Angesichts dieser Tatsache sei bemerkt, daß eine Anpassungseinheit zwischen dem zum Speichern der elektronischen Aufzeichnung der Bilder verwendeten Medium und dem Wiedergabeteil vorgesehen und so ausgebildet sein muß, daß die Kompatibilität mit dem Fernsehwiedergabeformat gewährleistet ist Das Verständnis des hier zu beschreibenden Systems wird erleichtert wenn zunächst die Erfordernisse des derzeitigen Fernsehformats betrachtet werden. Nachfolgend wird das amerikanische Fernsehsystem beschrieben. Durch Verwendung der erforderlichen Anpassungseinheit können auf Wunsch auch andere Fernsehformate verwendet werden.

Die Normen des amerikanischen Fernsehsystems sehen eine Bildwechselfrequenz vor ^:m wesentlichen 30 Hz vor, wobei zwei ineinander verschachtelte Halbbilder mit einer Halbbildfrequenz von jeweils 60 Hz verwendet werden. Die Zeilenabtastfrequenz von 15 750 Hz definiert 525 Zeilen im Bildraster. Bei dem hier zu beschreibenden System werden demnach die die Aufzeichnung eines Bildes definierenden elektronischen Signale, die auf dem Aufzeichnungsmedium gespeichert sind, jeweils dreißigmal pro Sekunde an das Fernsehgerät angelegt

Die Bildwiedergabevorrichtung und die erforderliche Anpassungseinheit werden unten im Abschnitt »Bildwiedergabeteil« im einzelnen genauer beschrieben. Insbesondere werden mehrere geeignete Ausführungen von Kopplungsvorrichtungen beschrieben.

Gesamtsystem

F i g. 1 zeigt das hier zu beschreibende System in Form eines Blockschaltbilds. Das System enthält einen optisch-elektronischen Wandler 10 zur Erzeugung

elektrischer Signale, die einem optischen Bild entsprechen, auf das er gerichtet ist. und die dieses Bild dsrstellen. Der Wandler ist mit einer Aufzeichnungseinrichtung 12 verbunden, die die vom Wandler 10 erzeugten elektronischen Signale speichert Vorzugs-

weise enthält die Aufzeichnungseinrichtung ein billiges Speichermedium wie Magnetband, Magnetplatte und Magnettrommel. Nach der Belichtung des Wandlers 10 wird die Aufzeichnungseinrichtung elektrisch mit dem Wandler gekoppelt. In den Fig.8 und 9 sind dazu

so geeignete Vorrichtungen dargestellt

Zur Wiedergabe der gespeicherten Aufzeichnung wird die Aufzeichnungseinrichtung 12 elektrisch mit einer Bi^dwiedergabe-Anpassungseinheit 14 verbunden. Wie unten im Zusammenhang mit den Fig. 12 bis 15

noch genauer beschrieben wird, gewährleistet die Anpassungseinheit 14, daß die von der Aufzeichnungseinrichtung 12 aufgezeichneten Signale mit einer dem Wiedergabeformaf kompatiblen Geschwindigkeit an die Bildwiedergabevorrichtung 16 angelegt werden.

F i g. 2 zeigi ein ausführlicheres Blockschaltbild der in F i g. 1 allgemein dargestellten Anordnung. Nach F i g. 2 enthält der Wandler 10 eine Optik 18, ein liciitempfindliches Target 20 und eine Abtastschaltung 22. Die Optik kann beispielsweise eine für herkömmliche Filmkame-

nj ras verwendete Optik sein. Die Optik 18 bewirkt die Steuerung der richtigen Belichtung für eine gegebene Beleuchtungssituation, und sie fokussiert das Bild auf das lichtempfindliche Target 20. Bei dem hier zu

beschreibenden System ist das Target 20 eine Matrix aus einzeln adressierbaren lichtempfindlichen Speicherelementen. Ein zweckmäßiger Wandler hat beispielsweise Abmessungen der Größenordnung von 1,25 · I cm. Das Target 20 ist lichtempfindlich: das bedeutet, daß sich die elektrischen Kennlinien jedes Speicherelements proportional mit dem einfallenden Licht ändern. Das Target speichert somit Analogdaten. Die Optik 18 fokussiert ein gewünschtes Bild auf das Target 20 für eine von der Verschlußzeitsteuerung bestimmten Dauer, die wiederum von den Beleuchtungsbedingungen usw. abhängt.

Wie im Zusammenhang mit den F i g. 6 und 7 genauer erläutert wird, sind geeignete Targets das Vidikon und eine Matrix aus Ladungsübertragungselementen. Diese Targets eignen sich für eine sequentielle Ablesung des gespeicherten Signals. Das bedeutet, daß das Target 20 selbst so wirkt, daß das gespeicherte Signal für eine beträchtliche Zeitdauer festgehalten wird, damit die Ablesung mit einer gewünschten Geschwindigkeit ermöglicht wird. Andererseits sind die Targets für sehr kurz dauernde Signale empfindlich, damit die Verwendung sehr schneller Verschlüsse für die Schnappschußfotografie ermöglicht wird.

Die Abtastschaltung 22 liefert Steuersignale zum Steuern der Ablesegeschwindigkeit der im Target 20 gespeicherten Analogdaten. Wenn ein Target vom Vidikontyp verwendet wird, dann regelt die Abtastschaltung die Abtastgeschwindigkeit der verschiedenen Speicherelemente, wobei das Signal die Strommenge ist, die zum Wiederaufladen der Speicherelemente auf ein Bezugspotential erforderlich ist. Wenn das Target 20 von einer Matrix aus beispielsweise ladungsgekoppclten Elementen gebildet wird, dann bewirkt die Abtastschaltung 22 die Regelung der Taktfrequenz der Schieberegisterablesungen der Daten. Mit der Aufzeichnungseinrichtung Aufzeichnungsgerät 26 ist zur Erzielung der gewünschten Auf/eichnungsgeschwindigkeit ein Antrieb 25 verbunden. Der Antrieb ist zur Gewährleistung der Synchronisation auch mit der Abtastschaltung 22 verbunden. Wenn der Antrieb einen Synchronmotor enthält, wird das Abtaststeuersignal vorzugsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl der Motorwelle erzeugt.

Die vom Target 20 gespeicherten Analogdaten werden am Ausgang 24 in Form elektrischer Signale sequentiell gelesen. Diese Signale werden in der Aufzeichnungseinrichtung 26 aufgezeichnet. Die Abtastschaltung 22 ist über den Antrieb 25 mit der Aufzeichnungseinrichtung 26 gekoppelt, damit die Ablesung und die Signalaufzeichnung synchronisiert werden.

In der oben beschriebenen Weise wird eine Aufzeichnung eines gewünschten Bildes, d. h. eine »Fotografie« beispielsweise auf einem Magnetband erzeugt. In der Praxis wird die Aufzeichnungseinrichtung im Anschluß an die Belichtung des Targets mit dem Wandler 10 verbunden. Zur Wiedergabe der Bilder wird das Medium, auf dem die Signale aufgezeichnet sind, von der Kamera abgetrennt und auf einer Biidwiedergabevorrichtung. beispielsweise einem Fernsehempfänger wiedergegeben. Wie bereits erläutert wurde, sind Anpassungseinheiten erforderlich, damit gewährleistet wird, daß die elektronische Aufzeichnung an das Wiedergabegerät in einem kompatiblen Format augelegt wird. Eine geeignete Anpassungseinheit 14 ist in F i g. 2 genauer dargestellt; sie enthält einen Einzelbildwähler 28, eine Abtastanpassungseinheit 30, eine Wiedergabegeschwindigkeits-Steucreinheit 32 und eine Bildwiedergabevorrichtung 34. Mit dem Ein/elbildwähler 28 kann zu der gewünschten Aufzeichnung in der Aufzeichnungseinrichtung weitergeschaltet werden; es sei daran erinnert, daß beispielsweise nicht weniger als 300 oder mehr getrennte Einzelbilder gespeichert werden können. Die Abtastanpassungseinheit liefert Synchronisierungssignalc, damit gewährleistet wird, daß die ausgewählte Aufzeichnung wiederholt dreißigmal pro Sekunde für eine Fernsehwiedergabe abgetastet wird. Die Abtastanpassungseinheit liefert ferner Steuersignale an die Wiedergabegeschwindigkeiis-Steuereinheit 32. die ihre seits die Geschwindigkeit oder Frequenz der Wiedergabe steuert.

Die Bildwiedergabevorrichtung 34 empfängt entsprechend der vom Einzelbildwähler 28 ausgewählten Aufzeichnung während jeder Vollbildzeit Signale. Da diese Aufzeichnung während jeder Vollbildzeit wiederholt abgetastet wird, wird auf dem Fernsehschirm ein stehendes Bild wiedergegeben. Fine geeignete Verbindung zu einem Fernsehgerät ist in den Fig. 13 und 14 schematisch dargestellt.

Aufzeichnungsteil

Wie oben bereits erläutert wurde, wird nach den amerikanischen Fernsehnormen eine Bildwechselfrequenz von im wesentlichen 30 Vollbildern pro Sekunde angewendet, die aus zwei verschachtelten fcilbildern mit jeweils einer Frequenz von 60 Teilbildern pro Sekunde bestehen. Somit muß jedes vollständige aufgezeichnete Vollbild zwei Teilbilder enthalten, die bei der Wiedergabe jeweils eine effektive Dauer von V₆O s haben. Ein bevorzugtes Bandformat, das sich für die Verwendung bei einem optisch-elektronischen Wandler mit ladungsgekoppelten Elementen zum Aufzeichnen eines Farbbildes eignet, ist in Fig.3 dargestellt.

Wie unten auch noch im Zusammenhang mit dem in den Fig.6 und 7 dargestellten Target mit ladungsgekoppelten Elementen (CCD) beschrieben wird, werden die eine Zeile des Fernsehrasters bildenden Auflösungselemente in der Art eines Schieberegisters sequentiell gelesen. Beispielsweise wird einem 500zeiligen Raster eines der verschachtelten Teilbilder von den ungeradzahligen Zeilen, d.h. von den Zeilen 1, 3, 5, 7 ... 499 gebildet, während das andere Teilbild von den geradzahligen Zeilen 2, 4, 6. 8 ... 500 gebildet wird. In der dargestellten Ausführungsform wird ein Doppelkopfaufzeichnungsgerät verwendet, und zwei Rasterzeilen werden gleichzeitig gelesen. Beispielsweise werden anfänglich die Zeilen 1 und 2 des Rasters abgetaste* und auf getrennten Spuren A und B des Magnetbandes 15 aufgezeichnet Ein Auflösungselement ist allgemein bei 17 dargestellt, und es enthält getrennte Signale für die Blau-, Grün- und Rot-Komponenten des Bildes, dem es ausgesetzt war. Diese Signale können beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß über Abschnitte des Targets Farbfilter angebracht werden, wie in F i g. 7 dargestellt ist Typischerweise kann die Zahl der pro Zeile verwendeten Auflösungselemente in der Größenordnung von 200 bis 300 liegen.

Somit zeichnet die Spur A des Magnetbandes 15 nacheinander die Blau-, Grün- und Rot-Komponenten der ungeradzahligen Zeilen auf, während die Spur B in gleicher Weise Daten für die geradzahligen Zeilen des Rasters aufzeichnet Dieser Teii des Magnetbandes bildet dann ein volles Farbbild. Wie im Zusammenhang mit den Fig. 13 bis 15 noch erklärt wird, wird ein

Stehbild wiedergegeben, wenn ein solcher Abschnitt dreißigmal pro Sekunde abgetastet und an ein Fernsehgerät angelegt wird. Die Spur C des Magnetbandes kann zur Erzeugung von Synchronisiersignalen verwendet werden.

Eine Möglichkeil zum Aufzeichnen der dem belichteten Bild entsprechenden elektronischen Signale mit einer ,liedrigen Frequenz und zur Wiedergabe der aufgezeichneten Daten mit einer höheren, fernsehkompatiblen Frequenz ist in Fig.4 dargestellt. Fig.4 zeigt einen elektrisch-mechanischen Frequenzwandler, der unter Verwendung eines Magnetbandes arbeitet. Der Frequenzwandler enthält ein geschwindigkeitsvariables Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät 39. In dieser Ausführungsform läuft ein Magnetkopf 40 längs der Innenwand einer Trommel 42 um, um die ein Band 44 geschwungen ist. Ein Bandhalter ist bei 46 dargestellt. Zur Neuerung der Drehzahl des Kopfes 40 ist eine (merit

VuffiCniüng, beispielsweise

Synchronmotor vorgesehen. Das von dem oben beschriebenen Wandler erzeugte Signal wird auf dem Band 44 aufgezeichnet. In dieser Ausführungsform ist es erwünscht, daß die gesamte Bildinformation während einer Umdrehung des Kopfes 40 aufgezeichnet wird. Als zweckmäßige Geschwindigkeit hat sich eine Geschwindigkeit in der Größenordnung von 60 bis 100 Umdrehungen pro Minute erwiesen. Bei einer solchen Geschwindigkeit muß der Wandler das gespeicherte Signal für die Dauer von etwa einer Sekunde festhalten. Das bedeutet, daß das Target typischerweise für nur einei, Bruchteil einer Sekunde belichtet wird. In der dargestellten bevorzugten Ausführung des CCD-Targets werden die Zeilen 499 und 500 (F i g. 3) vom Kopf 40 etwa erst 1 Sekunde nach der Belichtung aufgezeichnet. Wie der Darstellung zu entnehmen ist, wird ein Vollbild auf dem Bandabschnitt aufgezeichnet, der um den Umfang der Trommel 42 geschlungen ist.

Es sei daran erinnert, daß für die Wiedergabe auf einem Fernsehgerät eine Bildwechselfrequenz von 30 Vollbildern pro Sekunde erforderlich ist. In der hier beschriebenen Ausführung, bei der ein Bild (d. h. ein Vollbild) während einer Umdrehung des Kopfes 40 bei 60 Umdrehungen pro Minute aufgezeichnet wird, ist zu erkennen, daß durch eine Erhöhung der Drehzahl des Kopfs von 60 Umdrehungen pro Minute auf beispielsweise 1800 Umdrehungen pro Minute (für ein Bandformat, bei dem zwei Teilbilder pro Vollbild nacheinander auf der gleichen Spur liegen) die erforderliche Bildwechselfrequenz von 30 Vollbildern pro Sekunde erzielt wird.

In F i g. 5 ist ein Blockschaltbild einer Aufzeichnungseinrichtung des hier zu beschreibenden elektronischen Systems dargestellt Hier enthält eine Aufzeichnungskamera eine Kameraoptik 48 mit einem Verschluß 52 sowie einen optisch-elektronischen Wandler 49.

Wie aus der Darstellung hervorgeht, spricht der Verschluß 52 auf einen Schalter 54 an, der zur Einleitung der Belichtung des Bildes betätigt wird. Der Schalter 54 ist an eine logische Steuereinheit, beispielsweise ein UND-Gatter 56 angeschlossen, das mit der Abtastschaltung 58 des Targets und mit der Antriebsmotoranordnung 60 der Aufzeichnungseinrichtung verbunden ist Zur Veranschaulichung ist eine Kassettenaufzeichnungseinrichtung 62 dargestellt Die hier dargestellte Aufzeichnungseinrichtung, die eine rotierende Trommel 67 enthält, um die das Magnetband geschlungen ist, ist im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 19 unten beschrieben.

Das Ausgangssignal des UND-Ciiitters 56 ist an den Verschluß 52 zu dessen Aktivierung angelegt; es ist auch an die Logikschaltung 64 angelegt, die das Anlegen der entsprechenden Färb- und Synchronisierungssignale an den Aufzeichnungskopf 65 bewirkt. Die Arbeitsweise der Kameraoptik ist dem Fachmann bekannt, so daß es hier einer näheren Beschreibung nicht bedarf.

Bei einem Vidikon-Target werden die in den verschiedenen Elementen des lichtempfindlichen Feldes durch Abtasten des Feldes und durch Messen des Wiederaufladungsstroms festgestellt. Die Abtastschaltung 58 steuert das Ablesen des Wandlers 49. Wie zu erkennen ist, ist die Abtastschaltung mit der Antriebsmotoranordnung 60 verbunden. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 56 ist an die Logikschaltung 64 angelegt, damit diese für das Anlegen von Signalen an den Aufzeichnungskopf 65 freigegeben wird. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Bandspalt 66 des

fi9 mit Hpr

sung aus dem Wandler 49 synchronisiert ist, d. h. der Vertikalrücklaufzeit der Abtastschaltung 58 entspricht, so daß keine Daten verlorengehen. Dem auf den Wandler 49 fokussierten Bild entsprechenden Signale, die von den lichtempfindlichen Elementen des Wandlers gespeichert werden, werden durch Abtasten des Targets und durch Messen des Wiederaufladestroms festgestellt. Bei einem Farbbild werden für jede der Primärfarben eigene Farbaufzeichnungen erzeugt, die von einem Impulsdauermodulator 68 zur Verbesserung des Rauschabstandes verarbeitet werden können. Eine genauere Beschreibung einer solchen Verarbeitung findet sich in dem Aufsatz von Reynolds »A Helical-Scan Color Videotape Recorder for the Broadcaster«, der im Oktober 1970 im Journal of the SMPTE, Band 79. veröffentlicht worden ist.

Die Signale werden dann an die Logikschaltung 64 angelegt und anschließend auf dem Band in der Aufzeichnungseinrichtung 62 mit Hilfe des Aufzeichnungskopfes 65 aufgezeichnet. Die Abtastschaltung 58 und die Antriebsmotoranordnung 60 sind so gekoppelt, daß während einer Umdrehung des Aufzeichnungskopfs (ausschließlich des Spalts 66) die Abtastschaltung 58 eine vollständige Abtastung des Wandlers 49 bewirkt. Auf diese Weise wird auf dem Magnetband eine Vollbildinformation, d. h. also ein ganzes Bild aufgezeichnet. Bei einer Aufzeichnungskopfgeschwindigkeit von 60 Umdrehungen pro Minute kann für die Dauer einer Sekunde ein weiteres Bild aufgenommen werden. Das UND-Gatter 56 verhindert die Betätigung des Verschlusses, bis das vorherige Signal auf dem Band aufgezeichnet ist Nach der Aufzeichnung des Bildes bewirkt eine Bandtransportschaltung 70 zusammen mit einem Bandantriebsmotor 72 über die Antriebsverbindung 73 den Vorwärtstransport eines neuen Bandab-Schnitts aus der Kassette. Wenn ein Bild aufgenommen ist, wird ein Signal aus dem UND-Gatter 56 an eine Verzögerungsschaltung 74 angelegt Das Signal wird solange verzögert, daß das Bild auf dem Band aufgezeichnet werden kann, und anschließend gibt das Signal die Bandtransportschaltung 70 und den Bandantriebsmotor 72 zum Einstellen eines neuen Bandabschnitts für das nächste Bild frei. Eine Steuerschaltung 76 gibt ein Signal ab, wenn das zur Verfügung stehende Band verbraucht worden ist

Es können verschiedene Kamerakonstruktionen wie etwa die oben beschriebene Kamera verwendet werden. Für Farbbilder kann eine Kamera mit einer Röhre für jede der drei Primärfarben verwendet werden. Anderer-

seils kann auch eine mit einem Farbrad arbeitende Kamera mit einer Röhre von Vorteil sein. Bei dieser Konstruktion könnten drei getrennte Aufzeichnungen durch Drehen des Farbrades erzeugt werden. Anstelle des oben erwähnten Vidikons kann bevorzugterweise ein in F i g. 6 und 7 dargestelltes Target verwendet werden, das Schieberegister mit Ladungsübertragungselementen enth.lt. Wie der Fachmann erkennt, enthalten die Ladungsübertragungselemente Anordnungen mit Feldeffekttransistoren mit isolierter Gate-Elektrode und ladungsgekoppelten Bauelementen. Die Ladungsübertragungselemente sind lichtempfindlich, und sie speichern Analogsignale. Sie sind billig, arbeiten bei niedrigen .Spannungswerten und können leicht in Form integrierter Schaltungen hergestellt werden. Die Ladungsiibertragungsgeschwindigkeit kann durch einfaches Verändern der Taktfrequenz geändert werden. Ein Teil eines Target-Feldes mit ladungsgekoppelten Bauelementen ist in F i g. 6 und 7 schematisch dargestellt. Horizontale Zeilen 78 bilden jeweils Schieberegister mit Ladungsübertragungselementen.

Wie dem Fachmann bekannt ist, werden typischerweise drei Metallelektrodenleiter 78 zur Bildung eines Bits eines Schieberegisters mit ladungsgekoppelten Bauelementen (CCD-Schieberegister) verwendet, wobei die Datenspeicherung unterhalb der Mittelelektrodc in einem darunterliegenden Halbleitersubstrat erfolgt. Vertikale diffundierte oder dotierte Kanäle 79 im Halbleitermaterial selbst bilden das Muster des Targets. Diese diffundierten Zonen verhindern ein seitliches Ausdiffundieren der Ladungen, die in Abhängigkeit von der Belichtung des Targets mit einem Bild erzeugt worden sind. Wie in Fig. 7 am deutlichsten dargestellt ist. sind über der Fläche des Targets, auf die das Bild projiziert wird. Farbfilter 80 angebracht. Wie zu erkennen ist. grenzen diese Farbfilter 80 an spaltenartige Zonen des Halbleitersubstrats 81 an, die von jeweils zwei diffundierten Kanälen 79 gebildet werden.

Ein typisches Auflösungsclemen'. des Targets ist bei 87 dargestellt; es enthält eine Gruppe von drei im Abstand voneinander liegenden Metallelcktroden 78 und drei spaltenartige Zonen 83a, 83/). 83c zum Empfangen und Speichern einer Information entsprechend den Blau-. Grün- und Rot-Komponenten eines belichteten Bildes. Typischerweise kann das Target 500 Schieberegister-Bits enthalten, die ein SOOzeiliges Raster bilden, und es kann horizontale Auflösungselemente in der Größenordnung von 300 bis 350 enthalten, die eine fernsehkompatible Auflösung ergeben.

im Betrieb fokussiert die Kameraopiik das gewünschte Bild auf die Speichermatrix, und jedes Auflösungselement speichert ein den Rot-. Blau- oder Grün-Komponenten des Bildabschnitts entsprechendes Analogsignal. Der Verschluß wird dann geschlossen, und die Matrix speichert die Signale für die Dauer der Ablesung (die eine Zeit in der Größenordnung von etwa einer Sekunde in Anspruch nehmen kann). Wie der Darstellung zu entnehmen ist bewirkt der Vertikaltaktgeber 85 eine Verschiebung der Daten nach unten, und zwar vorzugsweise in Verschiebungen von jeweils gleichzeitig zwei Daten-Bits- oder Datenzeilen in Datenablese-Schieberegister 82 und 84. Der Vertikaltaktgeber 85 wird dann unterbrochen, und die Schieberegister 82 und 84 werden gleichzeitig abgelesen, damit auf einem Mehrspurband eine Aufzeichnung der Teilbilder 1 und 2 der zwei für jedes FernsehvoIlbÜd benötigten verschachtelten Teilbilder erzeugt wird (siehe F i g. 3). Der Vorgan? wird dann wiederholt, bis die gesamte Matrix abgelesen ist. Die Schieberegister S2 und 84 werden von einem Taktgeber "6 gesteuert.

Der Betrieb und die Herstellung von Schieberegistern mit Ladungsübertragungselementen ist dem Fachmann bekannt, so daß es hier keiner näheren Erörterung bedarf. Zusätzliche Einzelheiten können dem Aufsatz »Solid State Imaging Emerges from Charge Transport« von Kovac und anderen in der Zeitschrift »Electronics« Seite 72,28. Februar 1972. entnommen werden.

Es sind verschiedene Anordnungen geeigneter optisch-elektronischer Wandler zusammen mit Magnetaufzeichnungsgeräten hier beschrieben worden. Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis Π sind Beispiele von Anordnungen zum Aufzeichnen mehrerer Bilder mit

\', dem Aufzeichnungsgerät dargestellt.

F i g. 8 zeigt eine elektronische Kamera 90. Zum Aufzeichnen eines von der Kameraoptik auf einer, lichtempfindlichen optisch-elektronischen Wandler fokussierten elektronischen Signals ist mit Hilfe nicht dargestellter Einrichtungen eine Banukasseüe vl angebracht. Eine geeignete Anordnung ist in F i g. 9 dargestellt.

In der in F i g. 9 dargestellten Anordnung kann ein Halbleiter-Target 92 verwendet werden, das beispielsweise ein Feld aus ladungsgekoppeltcn Bauelementen enthält, wie oben beschrieben wurde. In einem geeigneten Halter ist ein Magnetband 93 angebracht, das um angetriebene und nichi-angetriebene Rollen 95 an Aufzeichnungsköpfen 94 Λ und 94ß vorbeigeführt ist.

jo Das Band wird mit einer von der Elektronik % bestimmten Geschwindigkeit und Dauer über die Köpfe 94Λ und 94ß transportiert. Die Elektronik 96 enthält Schaltungen zum Steuern der Datenablesung vom Target 92 und /ur Synchronisierung mit der Bandstellung. Geeignete Steuerschaltungen wurden im Zusammenhang mit F i g. 5 allgemein beschrieben. Schaltungen zur Ausführung des Steuerungen und Funktionen von Fig. 5 sind in der Technik bekannt: sie müssen daher hier nicht näher erläutert werden.

Nach Fig. IO enthält eine elektronische Kamera ein Halbleitermatrix-Target 100. Dieses Target kann beispielsweise dem Target ähnlich sei: . das im Zusammenhang mit F i g. 6 beschrieben wurde. Bei dieser Ausfiihrungsform wird zum Aufzeichnen der elektrischen Signale, die beim Belichten des Targets 100 mit einem Bild erzeugt werden, eine Magnettrommel 102 verwendet. Das Bild wird von einem Linsensystem 104 und einem Verschluß 106 auf das Target 100 fokussiert. Ein Sucher 108 ermöglicht es dem »Fotografen« zu sehen, welches Bild aufgezeichnet wird. Ein magnetischer Aufzeichnungskopf 110 empfängt (über eine nicht dargestellte Schaltung) Daten vom Target 100, und er zeichnet die Daten auf der umlaufenden Trommel 102 auf. Mit der Trommel 102 ist ein Motor verbunden, der die Trommel mit der gewünschten Drehzahl dreht Zum Antrieb des Motors 112 und zur Betätigung des Targets 100 sowie zu dessen Ablesung kann eine zweckmäßigerweise im Griff der Kamera untergebrachte Batterie 114 verwendet werden. Wie aus der Darstellung hervorgeht kann die Trommel aus dem hinteren Teil der Kamera entnommen und in den hier zu beschreibenden Wiedergabeteil eingelegt werden, wenn die Speicherkapazität der Trommel erreicht ist oder wenn die aufgezeichneten Bilder betrachtet werden sollen.

Fig. i i zeigt eine Kamera mit einem Vidikon und mit einer Energieversorgungs- und Platten- oder Trommelspeichereinheit 130. Bei dieser Ausführungsform wird

das aufzuzeichnende Bild von der Optik 132 der Kamera auf den Verschlu3 134 reflektiert. Ein Okular 136 ermöglicht °s dem Benutzer, das aufzuzeichnende Bild zu betrachten. Die Vidikonröhre 138 kann zweckmäßigerweise im Handgriff 140 der Kamera untergebracht sein. Die Vidikonröhre 138 ist in einen Sockel 142 gesteckt, der seinerseits mit Hilfe der Kappe 146 und des Kabelverbinders 148 an ein Kabel 144 angeschlossen ist.

Bildwiedergabeteil

Wenn mit Hilfe der Kamera und den zugehörigen, oben beschriebenen Aufzeichnungseinrichtungen ein Bild oder eine Reihe von Bildern aufgezeichnet worden ist, dann sind zur Wiedergabe der aufgezeichneten Signale auf einem Bildwiedergabegerät besondere Vorrichtungen erforderlich. Ein Blockschaltbild eines geeigneten Wiedergabeteils ist in Fig. 12 dargestellt. Der Wiedergabeteil der hier beschriebenen Anordnung bewirkt die Abtastung der elektronischen Signale, die mit Hilfe des Sufzeichnungsteils des hier beschriebenen Systems gespeichert worden sind.

F i g. 12 zeigt einen Detektor 150. Die Funktion dieses Detektors besteht darin, die von der elektronischen Kamera entsprechend einem Bild aufgezeichneten elektronischen Signale zu erfassen und wiederholt an eine Bildwiedergabevorrichtung 152 mit einer zu dieser Vorrichtung kompatiblen Geschwindigkeit anzulegen. Wenn als Bildwiedergabevorrichtung ein typischer Fernsehempfänger verwendet wird, beträgt die benötigte Geschwindigkeit 30 pro Sekunde. Ein Antrieb 154 sorgt für die erforderliche Abtastgeschwindigkeit. Eine Bildtransporteinheit 156 wählt das gewünschte aufgezeichnete Bild aus, das wiedergegeben werden soll. Die Ton-Magnetbandeinheit 158 ist an die Bildtransporteinheit 156 und an die Wiedergabe-Anpassungseinheit 160 angeschlossen. Die Ton-Magnetbandeinheit 158 kann vorgesehen werden, damit eine eigene Tonspur zur Beschreibung der verschiedenen wiederzugebenden Bilder eingefügt werden kann. Die Wiedergabe-Anpassungseinheit 160 legt die Signale im erforderlichen Format an die Bildwiedergabevorrichtung an. Die Anpassungseinheit kann einen festverdrahteten Anschluß nach Fig. 13 oder 16 oder eine Hochfrequenzkopplung nach Fig. 14 aufweisen. Geeignete Detektoranordnungen sind in den Fig. 15 und 16 bis 19 dargestellt

F i g. 15A zeigt schematisch einen Bildwiedergabeteil für ein von einem Magnetband gebildetes Aufzeichnungsmedium. Ein Magnetband 205 ist um eine Trommel 162 geschlungen. Die an der Trommel 162 anliegende Fläche des Bandes ist magnetisch beschichtet. Magnetköpfe A und B rotieren um die Trommelmitte. Wie in der Schnittansicht von F i g. 15B zu erkennen ist, berühren die Magnetköpfe verschiedene Spuren des Bandes 162, wie sie in dem Bandformat von Fig.3 dargestellt sind. Das Band ist zweckmäßigerweise in einer Kassette 164 untergebracht In dieser Ausführungsform rotieren die Köpfe mit einer Drehzahl von 1800 Umdrehungen pro Minute, damit sich die erforderlichen 30 Vollbilder pro Sekunde des Fernsehiormats e.geben.

Nach Fig. 13 enthält eine Ausführung der hier beschriebenen Anordnung eine festverdrahtete Verbindung des Wiedergabeteils 169 mit dem Fernsehempfänger. Eine solche *.ncrdming ergibt eine maximale Wirksamkeit

Fig. 14 zeigt eine Ausführungs'crm, iiie

Benutzer maximale Bequemlichkeit bietet. Bei diesei Ausführungsform werden die festgestellten Signale an einen HF-Umsetzer 171 angelegt und über eine Antenne 173 zum Fernsehempfänger gesendet. Zur Bildwiedergabe muß der Benutzer seinen Fernsehempfänger nur auf einen nicht benutzten Kana' einstellen. Geeignete HF-Umsetzer sind in der Literatur beschrieben.

In den Fig. 16 bis 19 sind vier Detektoranordnungen dargestellt, die zur Wiedergabe von Signalen in einem fernsehkompatiblen Format geeignet sind.

Fig. 16 zeigt eine Wiedergabetechnik für die Verwendung bei der Ausführungsform, bei der die zwei ein Fernsehvollbild bildenden verschachtelten Teilbilder auf getrennten Spuren aufgezeichnet sind. In Fig. 16 entspricht der zwischen den nicht angetriebenen Rollen 172 und 174 laufende Teil des Magnetbands 170 der elektronischen Aufzeichnung eines Vollbildes. Zwei Magnetköpfe 176 und 178 drehen sich mit einer Drehzahl von 1800 Umdrehungen pro Minute um eine Achse 180. Der Magnetkopf 176 tastet eines der verschachtelten Teilbilder ab, während der Magnetkopf 178 das andere abtastet. Es ist zu erkennen, daß bei dieser Drehzahl jeder Magnetkopf dem Band 170 nui während einer halben Umdrehung benachbart liegt, da sich das Band nur um eine Hälfte der Trommel 182 erstreckt. Demnach tastet der Magnetkopf 176 das Band zwischen den Rollen 172 und 174 in '/eo s vollständig ab. Dasselbe gilt für den Magnetkopf 178, so daß das benötigte Fernsehvollbild mit einer Gesamtdauer von Vm s entsteht. Die Magnetköpfe rotieren kontinuierlich mit 1800 Umdrehungen pro Minute, so daß auf dem Fernsehempfänge! eine stillstehende Wiedergabe des aufgezeichneten Bildes erzeugt wird. Wenn es erwünscht ist, das nächste auf dem Band aufgezeichnete Bild zu betrachten, dann wird das Band um eine Strecke mechanisch vorwärtsbewegt, die dem Längenabschnitt zwischen den Rollen 172 und 174 entspricht.

In Fig. 17 verläuft das Magnetband um nicht angetriebene Rollen 184 und 186 und um den Umfang einer Trommel 188. Hier sind die zwei einem Fernsehvollbild entsprechenden verschachtelten Teilbilder hintereinander auf einem einzigen Kanal gebildet. Daher ist nur ein rotierender Magnetko,'.-' 190 erforderlich. Wenn sich der Magnetkopf 190 mit 1800 Umdrehungen pro Minute dreht, ergibt sich eine Vollbildzeit von V30 s, wie es erforderlich ist.

Fig. 18 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein feststehender Magnetkopf verwendet wird. Wie in der Anordnung von F i g. 17 sind die zwei verschachtelten Teilbilder auf einem einzigen Kanal aufgezeichnet so daß nur ein Magnetkopf 192 benötigt wird. Das Magnetband läuft um nicht angetriebene Rollen 194 und 196 und um die Trommel 198. In dieser Ausführungsform ist die Bandkassette 200 im Inneren der Trommel mit Hilfe von (nicht dargestellten) Trägern befestigt, und sie dreht sich mit der Trommel. Auch hier ergibt eine Drehzahl von 1800 Umdrehungen pro Minute das erforderliche Fernsehvollbildformat

Die in Fig. 19 dargestellte Anordnung gleicht der Anordnung von F i g. 18 mit der Ausnahme, daß die zwei verschachtelten Teilbilder auf getrennten Kanälen aufgezeichnet sind und daß zwei Magnetköpfe 202 erforderlich sind Hier dreht sich die Trommel zur Erzielung des erforderlichen Formats mit einer Drehzahl ven 3500 Umdrehungen pro Minute.

!n de- AuEiai-rungen der F i g. 17 bis 19, in denen sich tfcs 3ar,d aiii Abnahme des unmittelbar zwischen den

13 t

zwei Rollen liegenden Abschnitts um die Trommel erstreckt, ist der Spalt 204 (Fig. 19) entsprechend der Vertikalrücldaufzeit des Fernsehempfängers synchronisiert, so daß keine erkennbare Unterbrechung des stillstehenden Bildps auftritL

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 Patentansprüche:

1. System zur Erzeugung von Stehbildern mit einem optisch-elektronischen Wandler, der einem optischen Bild entsprechende elektrische Signale erzeugt, einer dem Wandler vorgeschalteten Optik zur Fokussierung von Bildern auf den Wandler, einer magnetischen Aufzeichnungseinrichtung, die die elektrischen Signale mit einer ersten Geschwindigkeit aufzeichnet, eine mit einer vorgewählten jo Abtastgeschwindigkeit arbeitende Bildwiedergabevorrichtung zum sequentiellen Wiedergeben des den elektrischen Signalen entsprechenden Bildes und eine an die Bildwiedergabevorrichtung und an die Aufzeichnungseinrichtung angeschlossene Schnitt-Stelleneinheit, die der Aufzeichnungseinrichtung die darin gespeicherten elektrischen Signale in selektiver Weise entnimmt und zur Erzeugung einer stillstehenden Wiedergabe des optischen Bildes wiederholt an die Bildwiedergabevorrichtung mit einer höheren zweiten Geschwindigkeit synchron mit der vorgewählten Abtastgeschwindigkeit anlegt, dadurch gekennzeichnet, daß der optischelektronische Wandler (10; 49; 138), die Optik (18; 48; 104; 132) und die Aufzeichnungseinrichtung (12; 26; 62; 91; 158) zu einer einen elektronischen Fotoapparat bildenden baulichen Einheit zusammengefaßt sind und daß die bauliche Einheit außerdem eine Abtastschaltung (22; 58), welche die in dem Wandler gespeicherten Signale mit der ersten Geschwindigkeit zur Aufzeichnungseinrichtung überträgt, und eine von einem Auslöser (54) gesteuerte Kopplungsvorrichtung (56, 64, 74) enthält, die bei jeder Betätigung des Auslösers (54) die Optik zur Belichtung des Wi jdlers mit einem einzigen Bild und die Übertragung der dem Bild entsprechenden Signale zu der Aufzeichnungseinrichtung auslöst.

2. System nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungseinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie mehrere Vollbildinformationen speichert.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwiedergabevorrichtung ein Fernsehempfänger ist. «

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler ein Vidikon ist

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler aus einer so Matrix aus lichtempfindlichen Ladungsübertragungsetementen besteht

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix aus Ladungsübertragungselementen ladungsgekoppelte Bauelemente enthält, die zur Bildung mehrerer Schieberegister angeordnet sind, wobei entsprechende Zellen in jedem Schieberegister eine Zeile von Auflösungselementen zur Speicherung der einer Zeile eines Fernsehrasters entsprechenden information bilden.

7. System nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die ladungsgekoppelte Bauelemente enthaltende Matrix Taktgeber aufweist, die in entsprechenden Reihen von Auflösungselementcn enthaltene Informationen in zwei parallele Ausgangsschieberegister aus ladungsgekoppelten Bauelementen verschieben.

8. System nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ausgangsschieberegistern enthaltenen Informationen gleichzeitig ausgeschoben und auf getrennten Spuren der magnetischen Aufzeichnungseinrichtung aufgezeichnet werden.