DE2366630C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Stillbild- Photographiersystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bereits ein elektronisches System zur Erzeugung von Stillbildern bekannt (DE-PS 12 43 233), mit dessen Hilfe durch zeitliche Dehnung in den Tonfrequenzbereich transponierte und bei langsamer Geschwindigkeit aufgezeichnete Einzelbild­ signale in einem Fernsehempfänger als stehende Bilder sichtbar gemacht werden können. In diesem System werden Einzelbild­ signale, 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 aufge­ zeichnete Spur mit einer bezüglich der Aufzeichnungsge­ schwindigkeit erhöhten Geschwindigkeit wiederholt abtastet, so daß das Ausgangssignal des Lesekopfs 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 aufzu­ zeichnenden Signale werden unter Verwendung einer Aufnahme­ röhre mit normengerechter Zeilen- und Bildablenkung erzeugt, was nichts anderes bedeutet, als daß das aufzuzeichnende Signal ein echtes Videosignal ist. Mittels dieser bekannten Schaltungsanordnung ist es nicht möglich, einzelne Bilder zu "fotografieren", diesen einzelnen Bildern entsprechende elek­ trische 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 mit­ tels einer Fernsehkamera eine Szene aufgenommen, und die Fern­ sehkamera gibt die üblichen Videosignale ab, die auf Magnet­ band aufgezeichnet und dann auf einem Monitor wiedergegeben werden können. Zur Erzeugung stillstehender Bilder enthält das bekannte Videosystem eine Torschaltung, die nach Betäti­ gung einer Aktivierungsschaltung vom ersten, nach diesem Zeitpunkt auftretenden Vertikalsynchronisierungsimpuls geöff­ net wird, so daß sie das diesem Impuls nachfolgende, einem Halbbild entsprechende Signal zum Aufzeichnungsgerät durch­ läßt. Die Torschaltung bleibt bis zum dritten Vertikalsynchro­ nisierungsimpuls nach Betätigung der Aktivierungsschaltung geöffnet, so daß das Aufzeichnungsgerät zwei aufeinanderfol­ gende Halbbilder speichert. Vom dritten Vertikalsynchroni­ sierungsimpuls wird die Torschaltung wieder geschlossen, so daß auf dem Aufzeichnungsmedium die einem Vollbild ent­ sprechende 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 Einzelauf­ nahmen zu machen und die diesen Einzelaufnahmen entsprechen­ den 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 kon­ ventionellen 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 er­ findungsgemäße System enthält als bauliche Einheit einen elektronischen Fotoapparat, der wie ein herkömmlicher opti­ scher Fotoapparat betätigt werden kann. Durch Betätigen eines Auslösers kann eine Szene "fotografiert" werden, und es er­ folgt dann automatisch eine Übertragung der der Szene ent­ sprechenden Signale in eine Aufzeichnungseinrichtung. Für eine spätere Betrachtung der fotografierten Bilder kann die Aufzeichnungseinrichtung abgetastet werden, und die abgetaste­ ten Signale können von der Bildwiedergabevorrichtung in sicht­ bare Stehbilder umgewandelt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

Fig. 1 und 2 Blockschaltbilder des erfindungsgemäßen Systems zur Erzeugung von Stehbildern,

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

Fig. 4 ein schematisches Schaltbild eines elektromechanischen Frequenzwandlers zur Verwendung beim erfindungsgemäßen System,

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

Fig. 6 und 7 schematische Darstellungen eines aus Ladungsübertragungselementen aufgebauten optisch-elektronischen Wandlers,

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

Fig. 10 eine Darstellung einer elektronischen Kamera für eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Magnettrommel als Speichermedium verwendet wird,

Fig. 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,

Fig. 12 ein Blockschaltbild des Stehbild-Wiedergabeteils des erfindungsgemäßen Systems,

Fig. 13 bis 15 Darstellungen von Ausführungen des in Fig. 12 dargestellten Wiedergabeteils,

Fig. 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 von im 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

Fig. 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 darstellen. Der Wandler ist mit einer Aufzeichnungseinrichtung 12 verbunden, die die vom Wandler 10 erzeugten elektronischen Signale speichert. Vorzugsweise 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 geeignete Vorrichtungen dargestellt.

Zur Wiedergabe der gespeicherten Aufzeichnung wird die Aufzeichnungseinrichtung 12 elektrisch mit einer Bildwiedergabe- 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 Wiedergabeformat kompatiblen Geschwindigkeit an die Bildwiedergabevorrichtung 16 angelegt werden.

Fig. 2 zeigt ein ausführlicheres Blockschaltbild der in Fig. 1 allgemein dargestellten Anordnung. Nach Fig. 2 enthält der Wandler 10 eine Optik 18, ein lichtempfind­ liches Target 20 und eine Abtastschaltung 22. Die Optik kann beispielsweise eine für herkömmliche Film­ kameras 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 be­ schreibenden System ist das Target 20 eine Matrix aus einzeln addressierbaren lichtempfindlichen Speicher­ elementen. Ein zweckmäßiger Wandler hat beispielsweise Abmessungen der Größenordnung von 1,25 x 1 cm. Das Target 20 ist lichtempfindlich; das bedeutet, daß sich die elek­ trischen Kennlinien jedes Speicherelements proportional mit dem einfallenden Licht ändern. Das Target speichert somit Analogdaten. Die Optik 18 fokussiert ein gewünsch­ tes Bild auf das Target 20 für eine von der Verschluß­ zeitsteuerung bestimmten Dauer, die wiederum von den Beleuchtungsbedingungen usw. abhängt.

Wie im Zusammenhang mit den Fig. 6 und 7 genauer erläutert wird, sind geeignete Targets das Vidikon und eine Matrix aus Ladungsüber­ tragungselementen. Diese Targets eignen sich für eine sequentielle Ablesung des gespeicherten Signals. Das be­ deutet, daß das Target 20 selbst so wirkt, daß das ge­ speicherte Signal für eine beträchtliche Zeitdauer fest­ gehalten 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 Schnapp­ schußfotografie ermöglicht wird.

Die Abtastschaltung 22 liefert Steuersignale zum Steuern der Ablesegeschwindigkeit der im Target 20 ge­ speicherten Analogdaten. Wenn ein Target vom Vidikontyp verwendet wird, dann regelt die Abtastschaltung die Abtastgeschwindigkeit der verschiedenen Speicher­ elemente, wobei das Signal die Strommenge ist, die zum Wiederaufladen der Speicherelemente auf ein Bezugspo­ tential erforderlich ist. Wenn das Target 20 von einer Matrix aus beispielsweise ladungsgekoppelten Elementen gebildet wird, dann bewirkt die Abschaltung 22 die Regelung der Taktfrequenz der Schieberegister­ ablesungen der Daten. Mit der Aufzeichnungseinrichtung 26 ist zur Erzielung der gewünschen Aufzeichnungsgeschwin­ digkeit ein Antrieb 25 verbunden. Der Antrieb ist zur Gewährleistung der Synchronisation auch mit der Abtast­ schaltung 22 verbunden. Wenn der Antrieb einen Synchronmotor enthält, wird das Abtaststeuersignal vor­ zugsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl der Motor­ welle 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 synchro­ nisiert werden.

In der oben beschriebenen Weise wird eine Aufzeichnung eines gewünschten Bildes, d. h. eine "Fotografie" bei­ spielsweise auf einem Magnetband erzeugt. In der Praxis wird die Aufzeichnungseinrichtung im Anschluß an die Be­ lichtung des Targets mit dem Wandler 10 verbunden. Zur Wiedergabe der Bilder wird das Medium, auf dem die Sig­ nale aufgezeichnet sind, von der Kamera abgetrennt und auf einer Bildwiedergabevorrichtung, beispielsweise einem Fern­ sehempfänger wiedergegeben. Wie bereits erläutert wurde, sind Anpassungseinheiten erforderlich, damit gewähr­ leistet wird, daß die elektronische Aufzeichnung an das Wiedergabegerät in einem kompatiblen Format angelegt wird. Eine geeignete Anpassungseinheit 14 ist in Fig. 2 genauer dargestellt; sie enthält einen Einzelbildwähler 28, eine Abtastanpassungseinheit 30, eine Wiedergabe­ geschwindigkeits-Steuereinheit 32 und eine Bildwiedergabevorrichtung 34. Mit dem Einzelbildwähler 28 kann zu der ge­ wünschten Aufzeichnung in der Aufzeichnungseinrichtung weiter­ geschaltet werden; es sei daran erinnert, daß beispiels­ weise nicht weniger als 300 oder mehr getrennte Einzel­ bilder gespeichert werden können. Die Abtastanpassungs­ einheit liefert Synchronisierungssignale, damit gewähr­ leistet wird, daß die ausgewählte Aufzeichnung wiederholt dreißigmal pro Sekunde für eine Fernsehwiedergabe abge­ tastet wird. Die Abtastanpassungseinheit liefert ferner Steuersignale an die Wiedergabegeschwindigkeits-Steuerein­ heit 32, die ihrerseits 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 wäh­ rend jeder Vollbildzeit wiederholt abgetastet wird, wird auf dem Fernsehschirm ein stehendes Bild wieder­ gegeben. Eine geeignete Verbindung zu einem Fernseh­ gerät ist in den Fig. 13 und 14 schematisch dargestellt.

Aufzeichnungsteil

Wie oben bereits erläutert wurde, wird nach den ameri­ kanischen Fernsehnormen eine Bildwechselfrequenz von im wesentlichen 30 Vollbildern pro Sekunde angewendet, die aus zwei verschachtelten Teilbildern mit jeweils einer Frequenz von 60 Teilbildern pro Sekunde bestehen. Somit muß jedes vollständige aufgezeichnete Vollbild zwei Teil­ bilder enthalten, die bei der Wiedergabe jeweils eine effektive Dauer von 1/60 s haben. Ein bevorzugtes Band­ format, 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 Zei­ len, d. h. von den Zeilen 1, 3, 5, 7 . . . 499 gebildet, während das andere Teilbild von den geradzahligen Zei­ len 2, 4, 6, 8 . . . 500 gebildet wird. In der darge­ stellten Ausführungsform wird ein Doppelkopfaufzeich­ nungsgerät verwendet, und zwei Rasterzeilen werden gleichzeitig gelesen. Beispielsweise werden anfänglich die Zeilen 1 und 2 des Rasters abgetastet und auf ge­ trennten Spuren A und B des Magnetbandes 15 aufgezeich­ net. Ein Auflösungselement ist allgemein bei 17 darge­ stellt, 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 ange­ bracht werden, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Typischer­ weise kann die Zahl der pro Zeile verwendeten Auflösungs­ elemente in der Größenordnung von 200 bis 300 liegen.

Somit zeichnet die Spur A des Magnetbandes 15 nachein­ ander die Blau-, Grün- und Rot-Komponenten der ungerad­ zahligen Zeilen auf, während die Spur B in gleicher Weise Daten für die geradzahligen Zeilen des Rasters aufzeichnet.

Dieser Teil des Magnetbandes bildet dann ein volles Farb­ bild. Wie im Zusammenhang mit den Fig. 13 bis 15 noch er­ klärt wird, wird ein Stehbild wiedergegeben, wenn ein solcher Abschnitt dreißigmal pro Sekunde abgetastet und an ein Fernsehgerät angelegt wird. Die Spur C des Magnet­ bandes kann zur Erzeugung von Synchronisiersignalen ver­ wendet werden.

Eine Möglichkeit zum Aufzeichnen der dem belichteten Bild entsprechenden elektronischen Signale mit einer niedrigen 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 Wiedergabe­ gerät 39. In dieser Ausführungsform läuft ein Magnet­ kopf 40 längs der Innenwand einer Trommel 42 um, um die ein Band 44 geschwungen ist. Ein Bandhalter ist bei 46 dargestellt. Zur Steuerung der Drehzahl des Kopfes 40 ist eine (nicht dargestellte) Vorrichtung, beispielsweise ein Synchronmotor vorgesehen. Das von dem oben beschrie­ benen Wandler erzeugte Signal wird auf dem Band 44 auf­ gezeichnet. In dieser Ausführungsform ist es erwünscht, daß die gesamte Bildinformation während einer Umdrehung des Kopfes 40 aufgezeichnet wird. Als zweckmäßige Ge­ schwindigkeit hat sich eine Geschwindigkeit in der Größen­ ordnung 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 einen Bruchteil einer Sekunde belichtet wird. In der dargestellten bevorzugten Ausführung des CCD- Targets werden die Zeilen 499 und 500 (Fig. 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 Voll­ bild nacheinander auf der gleichen Spur liegen) die er­ forderliche Bildwechselfrequenz von 30 Vollbildern pro Sekunde erzielt wird.

In Fig. 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 Be­ lichtung 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 Veranschau­ lichung ist eine Kassettenaufzeichnungseinrichtung 62 dargestellt. Die hier dargestellte Aufzeichnungseinrichtung, die eine rotierende Trommel 67 enthält, um die das Magnet­ band geschlungen ist, ist im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 19 unten beschrieben.

Das Ausgangssignal des UND-Gatters 56 ist an den Verschluß 52 zu dessen Aktivierung angelegt; es ist auch an die Lo­ gikschaltung 64 angelegt, die das Anlegen der entspre­ chenden Farb- und Synchronisierungssignale an den Auf­ zeichnungskopf 65 bewirkt. Die Arbeitsweise der Kamera­ optik 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 Abtast­ schaltung mit der Antriebsmotoranordnung 60 verbunden. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 56 ist an die Logik­ schaltung 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 Kassettenaufzeichnungsgeräts 62 mit der Datenable­ 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 gespei­ chert 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 Impulsdauer­ modulator 68 zur Verbesserung des Rauschabstandes ver­ arbeitet 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 ange­ angelegt und anschließend auf dem Band in der Aufzeichnungseinrichtung 62 mit Hilfe des Aufzeichnungskopfes 65 aufgezeichnet. Die Abtastschaltung 58 und die Antriebs­ motoranordnung 60 sind so gekoppelt, daß während einer Umdrehung des Aufzeichnungskopfs (ausschließlich des Spalts 66) die Abtastschaltung 58 eine vollständige Ab­ tastung des Wandlers 49 bewirkt. Auf diese Weise wird auf dem Magnetband eine Vollbildinformation, d. h. also ein ganzes Bild aufgezeichnet. Bei einer Aufzeichnungs­ kopfgeschwindigkeit von 60 Umdrehungen pro Minute kann für die Dauer einer Sekunde ein weiteres Bild aufgenom­ men werden. Das UND-Gatter 56 verhindert die Betätigung des Verschlusses, bis das vorherige Signal auf dem Band aufgezeichnet ist. Nach der Aufzeichnung des Bildes be­ wirkt eine Bandtransportschaltung 70 zusammen mit einem Bandantriebsmotor 72 über die Antriebsverbindung 73 den Vorwärtstransport eines neuen Bandabschnitts 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 an­ schließend 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. Andererseits 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 Fig. 6 und 7 dargestelltes Target verwendet werden, das Schiebe­ register mit Ladungsübertragungselementen enthält. 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, ar­ beiten bei niedrigen Spannungswerten und können leicht in Form integrierter Schaltungen hergestellt werden. Die Ladungsübertragungsgeschwindigkeit kann durch ein­ faches Verändern der Taktfrequenz geändert werden. Ein Teil eines Target-Feldes mit ladungsgekoppelten Bauelementen ist in Fig. 6 und 7 schematisch dargestellt. Horizontale Zeilen 78 bilden jeweils Schieberegister mit Ladungs­ übertragungselementen.

Wie dem Fachmann bekannt ist, werden typischerweise drei Metallelektrodenleiter 78 zur Bildung eines Bits eines Schieberegisters mit ladungsgekoppelten Bauelementen (CCD-Schieberegister) verwendet, wobei die Datenspei­ cherung unterhalb der Mittelelektrode in einem darunter­ liegenden Halbleitersubstrat erfolgt. Vertikale diffun­ dierte 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 Be­ lichtung 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 proji­ ziert wird, Farbfilter 80 angebracht. Wie zu erkennen ist, grenzen diese Farbfilter 80 an spaltenartige Zonen des Halbleitersubstrats 81 an, die von jeweils zwei dif­ fundierten Kanälen 79 gebildet werden.

Ein typisches Auflösungselement des Targets ist bei 87 dargestellt; es enthält eine Gruppe von drei im Abstand voneinander liegenden Metallelektroden 78 und drei spal­ tenartige Zonen 83 a, 83 b, 83 c 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 500zeiliges Raster bilden, und es kann hori­ zontale Auflösungselemente in der Größenordnung von 300 bis 350 enthalten, die eine fernsehkompatible Auf­ lösung ergeben.

Im Betrieb fokussiert die Kameraoptik das gewünschte Bild auf die Speichermatrix, und jedes Auflösungsele­ ment speichert ein den Rot-, Blau- oder Grün-Komponenten des Bildabschnitts entsprechendes Analogsignal. Der Ver­ schluß 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, be­ wirkt der Vertikaltaktgeber 85 eine Verschiebung der Daten nach unten, und zwar vorzugsweise in Verschiebun­ gen 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 ab­ gelesen, damit auf einem Mehrspurband eine Aufzeichnung der Teilbilder 1 und 2 der zwei für jedes Fernsehvoll­ bild benötigten verschachtelten Teilbilder erzeugt wird (siehe Fig. 3). Der Vorgang wird dann wiederholt, bis die gesamte Matrix abgelesen ist. Die Schiebere­ gister 82 und 84 werden von einem Taktgeber 86 ge­ steuert.

Der Betrieb und die Herstellung von Schieberegistern mit Ladungsübertragungselementen ist dem Fachmann be­ kannt, 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 Magnetaufzeichnungs­ geräten hier beschrieben worden. Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 11 sind Beispiele von Anordnungen zum Aufzeichnen mehrerer Bilder mit dem Aufzeichnungsgerät dargestellt.

Fig. 8 zeigt eine elektronische Kamera 90. Zum Aufzeich­ nen eines von der Kameraoptik auf einen lichtempfindlichen optisch-elektronischen Wandler fokussierten elektronischen Signals ist mit Hilfe nicht dargestellter Einrichtungen eine Bandkassette 91 angebracht. Eine geeignete Anord­ nung ist in Fig. 9 dargestellt.

In der in Fig. 9 dargestellten Anordnung kann ein Halb­ leiter-Target 92 verwendet werden, das beispielsweise ein Feld aus ladungsgekoppelten Bauelementen , wie oben beschrieben wurde. In einem geeigneten Halter ist ein Magnetband 93 angebracht, das um angetriebene und nicht-angetriebene Rollen 95 an Aufzeichnungsköpfen 94 A und 94 B vorbeigeführt ist. Das Band wird mit einer von der Elektronik 96 bestimmten Geschwindigkeit und Dauer über die Köpfe 94 A und 94 B transportiert. Die Elektro­ nik 96 enthält Schaltungen zum Steuern der Datenab­ lesung vom Target 92 und zur Synchronisierung mit der Bandstellung. Geeignete Steuerschaltungen wurden im Zusammenhang mit Fig. 5 allgemein beschrieben. Schal­ tungen zur Ausführung der Steuerungen und Funktionen von Fig. 5 sind in der Technik bekannt; sie müssen da­ her hier nicht näher erläutert werden.

Nach Fig. 10 enthält eine elektronische Kamera ein Halb­ leitermatrix-Target 100. Dieses Target kann beispiels­ weise dem Target ähnlich sein, das im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben wurde. Bei dieser Ausführungsform 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 Tar­ get 100, und er zeichnet die Daten auf der umlaufenden Trommel 102 auf. Mit der Trommel 102 ist ein Motor ver­ bunden, 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 Wie­ dergabeteil eingelegt werden, wenn die Speicherkapazität der Trommel erreicht ist oder wenn die aufgezeichneten Bilder betrachtet werden sollen.

Fig. 11 zeigt eine Kamera mit einem Vidikon und mit einer Energieversorgungs- und Platten- oder Trommel­ speichereinheit 130. Bei dieser Ausführungsform wird das aufzuzeichnende Bild von der Optik 132 der Kamera auf den Verschluß 134 reflektiert. Ein Okular 136 ermöglicht es dem Benutzer, das aufzuzeichnende Bild zu betrachten. Die Vidikon­ röhre 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 be­ schriebenen Aufzeichnungseinrichtungen ein Bild oder eine Reihe von Bildern aufgezeichnet worden ist, dann sind zur Wiedergabe der aufgezeichneten Signale auf einem Bildwiedergabegeräte besondere Vorrichtungen erforderlich. Ein Blockschaltbild eines geeigneten Wiedergabeteils ist in Fig. 12 dargestellt. Der Wiedergabeteil der hier be­ schriebenen Anordnung bewirkt die Abtastung der elek­ tronischen Signale, die mit Hilfe des Aufzeichnungsteils des hier beschriebenen Systems gespeichert worden sind.

Fig. 12 zeigt einen Detektor 150. Die Funktion dieses Detektors besteht darin, die von der elektronischen Kamera entsprechend einem Bild aufgezeichneten elektro­ nischen 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 wie­ dergegeben werden soll. Die Ton-Magnetbandeinheit 158 ist an die Bildtransporteinheit 156 und an die Wieder­ gabe-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.

Fig. 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 Fig. 15B zu erkennen ist, be­ rühren 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 Fernsehformats ergeben.

Nach Fig. 13 enthält eine Ausführung der hier beschrie­ benene Anordnung eine festverdrahtete Verbindung des Wiedergabeteils 169 mit dem Fernsehempfänger. Eine sol­ che Anordnung ergibt eine maximale Wirksamkeit.

Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform, die dem Benutzer maximale Bequemlichkeit bietet. Bei dieser Ausführungs­ form 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 Kanal 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 Fernseh­ vollbild bildenden verschachtelten Teilbilder auf ge­ trennten Spuren aufgezeichnet sind. In Fig. 16 entspricht der zwischen den nicht angetriebenen Rollen 172 und 174 laufende Teil des Magnetbands 170 der elektronischen Auf­ zeichnung 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 nur während einer halben Umdrehung benachbart liegt, da sich das Band nur um eine Hälfte der Trommel 182 er­ streckt. Demnach tastet der Magnetkopf 176 das Band zwischen den Rollen 172 und 174 in 1/60 s vollständig ab. Dasselbe gilt für den Magnetkopf 178, so daß das benötigte Fernsehvollbild mit einer Gesamtdauer von 1/30 s entsteht. Die Magnetköpfe rotieren kontinuier­ lich mit 1800 Umdrehungen pro Minute, so daß auf dem Fernsehempfänger eine stillstehende Wiedergabe des auf­ gezeichneten Bildes erzeugt wird. Wenn es erwünscht ist, das nächste auf dem Band aufgezeichnete Bild zu betrach­ ten, dann wird das Band um eine Strecke mechanisch vor­ wärtsbewegt, 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 Magnetkopf 190 erforderlich. Wenn sich der Magnetkopf 190 mit 1800 Umdrehungen pro Minute dreht, ergibt sich eine Vollbildzeit von 1/30 s, wie es erforderlich ist.

Fig. 18 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein fest­ stehender Magnetkopf verwendet wird. Wie in der Anord­ nung von Fig. 17 sind die zwei verschachtelten Teil­ bilder 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 Band­ kassette 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 Fernsehvoll­ bildformat.

Die in Fig. 19 dargestellte Anordnung gleicht der An­ ordnung von Fig. 18 mit der Ausnahme, daß die zwei ver­ schachtelten Teilbilder auf getrennten Kanälen aufge­ zeichnet sind und daß zwei Magnetköpfe 202 erforderlich sind. Hier dreht sich die Trommel zur Erzielung des er­ forderlichen Formats mit einer Drehzahl von 3600 Um­ drehungen pro Minute.

In den Ausführungen der Fig. 17 bis 19, in denen sich das Band mit Ausnahme des unmittelbar zwischen den zwei Rollen liegenden Abschnitts um die Trommel erstreckt, ist der Spalt 204 (Fig. 19) entsprechend der Vertikal­ rücklaufzeit des Fernsehempfängers synchronisiert, so daß keine erkennbare Unterbrechung des stillstehenden Bildes auftritt.

Claims (8)

1. Elektronisches Stillbild-Photographiersystem mit einer elektronischen Kamera, die mit einer Momentanauslösevorrich­ tung versehen ist, und einem Aufzeichnungsgerät zum Aufzeich­ nen der von der elektronischen Kamera empfangenen Daten auf einem Abschnitt eines Aufzeichnungsmediums, das mehrere sol­ che Abschnitte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ka­ mera eine optisch-elektronische Bildwandlervorrichtung (10; 49; 138) aufweist, die die Fähigkeit zum Speichern von ein optisches Bild repräsentierenden Daten hat, daß die Kamera ferner einen Abtaster (58) zum Abtasten der Bildwandlervor­ richtung für das Lesen der Daten aufweist, daß eine abhängig von der Momentanauslösevorrichtung arbeitende Schaltungsan­ ordnung (56; 64; 74) vorgesehen ist, die mit dem Aufzeich­ nungsgerät gekoppelt ist und das Aufzeichnen von ein einzi­ ges optisches Bild repräsentierenden Daten auf einem ausge­ wählten Abschnitt des Aufzeichnungsmediums in Abhängigkeit von jeder Betätigung der Momentanauslösevorrichtung steuert, und daß eine Wiedergabevorrichtung (32; 150) vorgesehen ist, die einzelne optische Bilder nacheinander aus dem Aufzeich­ nungsmedium liest und ein Videosignal erzeugt, das für die Wiedergabe der ausgewählten optischen Bilder durch eine Wie­ dergabevorrichtung geeignet ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Momentanauslösevorrichtung (54) einen Schalter enthält.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwandlervorrichtung eine Ladungsübertragungsvorrichtung enthält.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwandlervorrichtung ein Feld aus lichtempfindlichen La­ dungsübertragungselementen enthält, die von dem Abtaster (58) abgetastet werden.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld aus Ladungsübertragungselementen ladungsgekoppelte Ele­ mente enthält, die so angeordnet sind, daß sie mehrere Schie­ beregister bilden, wobei die entsprechenden Zellen in jedem Schieberegister eine Zeile aus Auflösungselementen zum Spei­ chern von Informationen entsprechend einer Zeile eines Fern­ sehrasters festlegen.

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Schaltungsanordnung ein Verschluß verbunden ist, damit die Dauer gesteuert wird, während der das einzelne optische Bild von der Bildwandlervorrichtung empfangen wird.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmedium eine Magnetplatte ist.

8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedergabevorrichtung ein Fernsehempfänger ist.