DE2538609C2 - Festkörper-Farbfernsehkamera - Google Patents
Festkörper-FarbfernsehkameraInfo
- Publication number
- DE2538609C2 DE2538609C2 DE2538609A DE2538609A DE2538609C2 DE 2538609 C2 DE2538609 C2 DE 2538609C2 DE 2538609 A DE2538609 A DE 2538609A DE 2538609 A DE2538609 A DE 2538609A DE 2538609 C2 DE2538609 C2 DE 2538609C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- color
- red
- blue
- image
- color information
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 44
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 16
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 15
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
- H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
- H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
- H04N25/133—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements including elements passing panchromatic light, e.g. filters passing white light
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
- H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
- H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
- H04N25/134—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
- H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
- H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
- H04N25/135—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on four or more different wavelength filter elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14806—Structural or functional details thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14893—Charge coupled imagers comprising a photoconductive layer deposited on the CCD structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Farbfernsehkamera
entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Verwendung von Festkörper-Sensoren, beispielsweise ladungsgekoppelten Einrichtungen (im
folgenden als CCD bezeichnet) als Bildaufnahmeeinrichtungen einer Fernsehkamera, werden optische
Eingangsinformationen entsprechend einem Objektbild beim Abtasten jedes Bildelementes in elektrische
Signale umgewandelt. Anders als bei den bekannten Vidicon werden in einem CCD bei jedem Bildelement
die Ausgangssignale abgetastet. Bezeichnet man die Abtastfrequenz mit 4 so ist die Abstandsteilung tu in
horizontaler Richtung gleich 1//Ö Die in den einzelnen
Bildelementen gespeicherten elektrischen Ladungen werden schließlich einem Ausgangsanschluß mit einer
Geschwindigkeit zugeführt, die durch eine Taktimpulsfrequenz
bestimmt wird, die Videoinformation wird
damit in serieller Form abgenommen. Das resultierende
Videosignal .V> enthali Gleichstromkomponenten So1
und Seitenbandkomponenten S\/jder Abtastfrequenz /!,
moduliert mit den Gleichstromkomponenten Sd, .
Die Seitenbandkomponente S-,η ist oberhalb und
unternalb der sich im Zentrum befindenden Abtastfrequenz
L verteilt. Wird der Frequenzbereich der
Gleichstromkomponente .S,» genügend breit gewählt,
um die Auflösung zu vergrößern so überlagert sich eine
höhere Bandkomponente Sn,ι der Gleichstromkomponente
mit der Seitenbandkomponente. so daß ein bestimmter Teil davon einen Abtastfehler hervorruft.
Ein aufgrund eines solchen Videosignales reproduzier-.
?s Bild enthält dann ein flimmern
Da dieses Flimmern durch den AbtaWehier verursacht wird, läßt sich der AbtasiKhler und demgemäß das
Flimmern vermeiden, indem der Frequenzbeieich der
Gleichstromkomponente Sdc kleiner als die halbe Abtastfrequenz fc gewählt wird. Wird jedoch der
Frequenzbereich der Gleichstromkomponente Sdc in
diesem Sinne beschnitten, so wird die Auflösung verschlechtert. Um den Frequenzbereich der Gleichstromkomponente
Soc etwa 33 MHz zu machen, ohne
die Auflösung zu verschlechtern, kann die Abtastfrequenz fc genügend hoch gemacht werden Die Abtastfrequenz
fc ist gegeben Ctirch das Produkt
η ■ fH(fc = π ■ (η).
wobei π die Zahl der Bildelemente in horizontaler
Richtung des CCD und /Ή die Horizontalfrequenz des
Fernsehsignales ist (praktisch eine effektive Abtastzeitperiode in horizontaler Richtung). Wird die Abtastfrequenz
fc so hoch gemacht, daß der genannte Abtastfehler
entfällt, so muß entsprechend die Zahl η der Bildelemente vergrößert werden, was die Herstellung
des CCD erschwert.
Eine ähnliche Festkörper-Farbfernsehkamera wurde bereits in der DE-PS 25 14 ' 56 vo. geschlagen. Diese
Kamera hat eine Filteranordnung, bei der die Farbfilterelemente in einer bestimmten horizontalen Abtastzeile
so ausgerichtet sind, daß sie eine Phasendifferenz von 180° relativ zu denjenigen in der nachstbenachbarten
horizontalen Abtastzeile haben.
Dies bedeutet, daß alle drei Farbinformationen
moduliert werden. Durch Addition der Signale zweier benachbarter horizontaler Abtastzeilen kann erreicht
werden, daß das resultierende Videosignal nur aus Gleichspannungskomponenten besteht und damit das
Auftreten von Uberlagerungsfehlern vermieden werden kann Eine derartige Signalverarbeitung setzt voraus,
dsß die Anzahl der Bildsensorelemente ausreichend
groß ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Auftreten von Abtast bzw. Auflösungsfehlern bei
derartigen Festkörper-Karbfernsehkameras zu vermeiden
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch Mischen der Ausgangssignale zweier aufeinanderfolgender Zeilen können die Seitenbandkomponenten
der Farbinformationen für Rot und Blau im Bereich der Gleichstromkomponente beseitigt werden. Die
Farbinformation für Grün jedoch, die das Auslösungs-Vefrhögen erheblich beeinflußt, wird ungehindert
durchgelassen.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der
Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt
F i g. I ein bei der erfindungsgemäßen Kamera verwendeter Festkörper-Bildsensor;
F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles des in
Fig. 1 dargestellten Festkörper-Bildsensors;
Fig. 3A einen Querschnitt längs der Linie I-I der
Fig.2;
Fig. 3B einen Querschnitt längs der Linie IE-II der
Fig.2;
F i g. 4 eine Ansicht eines Teiles eines im Rahmen der Erfindung verwendbaren Farbfilters;
F i g. 5A bis 5F Darstellungen zur Erläuterung der Beziehung zwischen den durch den Farbfilter gemäß
F i g. 4 hindurchtretenden Farblic'.itarten;
F i g. 6 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Kamera;
F ι g. 7A bis 7E Frequenzspektren von Videosignalen einschließlich der Phasenbeziehung unter den GleichsirornkoiTiponenten,
F i g. 8 Teiie von Farbfiltern eines weitere.ι Ausführungsbeispiels
der Erfindung:
F i g. 9A und 9B Frequenzspektren des Videosignales bei Verwendung der Farbfilter gemäß F i g. 8;
Fig. 10 Teile eines weiteren Ausführungsbeispieles von Farbfiltern;
Fig. 11A und 11B Diagramme der Frequenzspektren
des Videosignales bei Verwendung der Farbfilter gemäß Fig. 10;
Fig. 12A und 12B Teile von Farbfiltern eines Ausführungsbeispieles, bei dem zwei CCD Verwendung
finden;
Fig. 13 ein Prinzipschaltbild einer Ausführung unter
Verwendung der Farbfilter gemäß Fig. 12A und 12B;
Fig. 14A bis 14F Freqeunzspektren der Videosignale
einschließlich der Phasenbeziehungen der Gleichstromkomponenten;
Fig. 15A und 15B Teile eines weiteren Ausführungsbeispieles vo.. Farbfiltern;
Fig. 16 eine Schemadarstellung zur Erläuterung der
Beziehung zwischen den CCD zur Erläutsrung des Projektionszustandes eines aufzunehmenden Objektes;
Fig. 17 ein Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispieles
unter Verwendung der Farbfilter gemäß den Fig. 15Aundl5B;
F ig. 18A bis 18E Frequenzspektren der Videosignale
des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 17.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert, wobei Dreiphasen-CCD Verwendung
finden als Beispiele für solid state-Bildsensoren.
Wie Fig. 1 zeigt, enthält ein CCD 10 eine lichtempfindliche Anordnung 10/1. auf die ein Bild eines
(in Fig. 1 nicht dargestellten) Objektes projiziert wird,
ferner eine Zeitspeicheranordnung 10ß. die elektrische Ladungen entsprechend einer Eingangslichtinformation
des Bildes von der lichtempfindlichen Anordnung 104 speichern kann, sowie schließlich ein Auswerteregister
IOC zur Auswertung eines Bildsignales. Die lichtempfindliche Anordnung 1OA enthält eine vorbestimmte
Zahl von Bildelementen 1|.|, Il2, ... \m-n, die in
horizontalen und vertikalen Richtungen mit einer vorbestimmten Abstandsteilung τ η bzw. τ·// angeordnet
'iind, wobei η und in positive ganze Zahlen sind. Jedes
der Bildelemente 1|.|, li.j, ... lm.„ besitzt drei
lichtempfindliche Eihhekan 2, die mit drei Elektroden
Φι, <$2 bzw. i>3 verbunden sind und zusammen die
lichtempfindliche Anordnung 104 des Dreiphasen-CCD bilden.
Die F ι g. 2, 3A und 3B zeigen ein praktisches Ausführungsbeispiel der lichtempfindlichen Anordnung
104 mitden Bildelementen Im, 1|.j,. .. I171n.
In den Fig. 3A und 3B ist ein Halbleitersubstrat vorgesehen, der beispielsweise P-Typ-Leitfähigkeit
besitzt. Bereiche 4a, 46 ... desselben Leitfähigkeitstyps wie der des Halbleitersubstrates 3, jedoch mit
unterschiedlicher Störstellenkonzentration und einer Abstandsteilung r« sind als Kanalstopper vorgesenen.
Ihre Herstellung erfolgt durch Diffusion von einer Hauptseite 3a des Halbleitersubstrates 3. In den
P-Typ-Bereichen 4a, 46... sind nach dem Diffusionsverfahren
hergestellte Überfluß-Drain-Bereiche 5a, 5b ...
vorgesehen, die Überschußelektronen abgeben, die im Substrat 3 umgeben von den P-Typ-Bereichen 4a, 4b
erzeugt werden können. Die Leitfähigkeit der Bereiche 5a, 5b unterscheidet sich von der des Substrates 3 (am dargestellten Ausführungsbeispiel bf /izen die Bereiche 5ü, JU N-Typ-Lciilälligkcu). Gemäu uCii *~ i g. 3A Unu 3u ist eine Isolierschicht 6 aus Siliciumoxyd oder dgln. auf der Oberseite 3a des Substrates 3 vorgesehen; sie wird bei dem erwähnten Diffusionsverfahren verwendet.
erzeugt werden können. Die Leitfähigkeit der Bereiche 5a, 5b unterscheidet sich von der des Substrates 3 (am dargestellten Ausführungsbeispiel bf /izen die Bereiche 5ü, JU N-Typ-Lciilälligkcu). Gemäu uCii *~ i g. 3A Unu 3u ist eine Isolierschicht 6 aus Siliciumoxyd oder dgln. auf der Oberseite 3a des Substrates 3 vorgesehen; sie wird bei dem erwähnten Diffusionsverfahren verwendet.
Eine leitende Schicht 7, die beispielsweise aus Aluminium besteht, dient als Elektrode auf der
Isolierschicht 6. Eine erste leitende Schicht 7a, die den Kanalstopper 4a rechtwinklig kreuzt und eine vorbestimmte
Breite in der horizontalen Hbene aufweist, befindet sich somit auf der Isolierschicht 6. Eine zweite
leitende Schicht 7b, deren Breite dieselbe wie die der ersten leitenden Schicht 7a ist, befindet sich gleichfalls
auf der Isolierschicht 6 parallel zur ersten leitenden Schicht 7a mit einem vorbestimmten Abstand von
letzterer. In entsprechender Weise sind mehrere leitende Schichten 7c, 7c/ ... aufeinanderfolgend und
abwechselnd bezüglich der vertikalen Ausrichtung der lichtempfindlichen Anordnung 204 auf der isolierschicht
6 vorgesehen, in diesem Falle wird die Gesamtzahl der leitenden Schichten 7 (7a. 7b. 7c. 7d...)
dre inal so groß wie die Zahl der Bildelemente gewählt,
was sich leicht durch die Tatsache erklärt, daß es sich um
ein Dreiphasen-CCD 10 handelt Die Gruppen jeder dritten leitenden Schicht (7a. 7d ...), (7b. /e ...). ...
werden elektrisch verbunden; von diesen verbundenen Gruppen leitender Schichten werden die Elektroden Φι.
Φ2 und Φ) nach außen geführt (Fig. 1).
Eine Metallschicht 9. die beispielsweise aus Aluminium
besteht, dient als undurchsichtiger Körper und befindet sich getrennt durch eine Isolierschicht 8 aus
SiOj oder dgln. auf der leitenden Schicht 7. In diesem
Falle besteht die Metallschicht 9 aus einer Anzahl von bandf-;rTiigen Streifen 9a. 9ö..., die je eine vorbestimmte
Breite W haben, sich in vertikaler Richtung erstrecken und wenigstens jeden der Kanalstopper &a.
4h ... bedecken, jedoch nicht die Kanalstopper, die zu anderen Kanäler gehören (vgl. Fig.2). Die in Fig.2
schraffierten Bereiche wirken daher als lichtempfindliche Einheiten der einzelnen Bildelemente Ii ,, Ii ?, ...
Im-» Wie Fig. JB zeigt, ist in der lichtempfindlichen
Einheit 2 keine leitende Schicht 7(7a, 7b...) vorhanden,
die die Oberseite 3a des Halbleitersubstraces 3 bedeckt.
Bei der lichtempfindlichen Anordnung 10Λ des oben
erläuterten Aufbaues verursacht eine Eingangs-Lichtinformation eines Objektbiides die Induktion einer
elektrischen Ladung im Halbleitersubstrat 3, entsprechend der lichtempfindlichen Einheit 2, die zu einer der
Elektroden Φι, Φϊ und Φ3 gehört, die mit einer zur
10
Bildfeststellung dienenden Vorspannung gespeist wird, die eine vorgegebene Potentialbeziehung gegenüber
der Eingangs-Lichtinformalion aufweist Wird somit in
bekannter Weise ein Übertragungs-Taktimpuls an die Elektroden Φ\ bis Φι gelegt, so kann die in jedem der
Bildelemente 1,.,. I12, ... I1n, ... I2n, ... U1, ... \m.„
gespeicherte elektrische Ladung in den horizontalen Abtaslzeilen gespeichert werden in der Zeitspeicheranordnung
lOß während der vertikalen Austastzeit in den entsprechenden horizontalen Abtastpositionen.
Zu diesem Zweck ist die Zeitspeicheranordhung lOfl im wesentlichen gleich wie die lichtempfindliche
Anordnung 104 ausgebildet, wobei es natürlich erforderlich ist. daß die ganze Zeitspeicheranordnung
lOfl gegenüber dem Licht abgeschirmt ist; die Teile der Zeitspeicheranordnung 100, die den entsprechenden
Teilen der lichtempfindlichen Anordnung 104 /ueeord
net sind, sind mit denselben Bezugszeichen unter Beifügung eines' gekennzeichnet.
Die in der Zeitspeicheranordnung 105 gespeicherten Ladungen werden nacheinander mit den Intaktimpulse
ausgewertet, welcher dem Auswerteregister IOC zugeführt
wird; sie werden dann von einem Anschluß 11 (Fig. 1) als Videosignal Sy abgenommen. Wie Fig. 1
zeigt, enthält das Auswerteregister lOcnur Auswerleele
mente 12,. 12? ... 12, entsprechend den horizontalen
Bildelementen. In diesem Falle erfolgt die Auswertung
mit dreiphasigen Abtastimpulsen ΦΛ. Φflund Φν. so daß
die Auswerteelemente 12,. 122... 12„drei Auswerteeineinheiten
Π, ,13, ,,13t c; 13?.132i)132. enthalten. Es
versteht sich, daß auch andere solid state-Bildsensoren.
beispielsweise eine Photodiodenanordnung, anstelle von CCD benutzt werden können.
Anhand von F i g. 4 sei nun ein Farbfilter 20 erläutert,
der im Rahmen der Erfindung verwendbar ist. Der Farbfilter 20 enthält eine lichtdurchlässige Fläche 20a.
die in eine Vielzahl von Bereichen unterteilt ist. die sämtlich gleich Flächengröße besitzen und die jeweils
einem der Bildelemente Ii · bis U„ des CCD 10 entsprechen. Die unterteilten Flächen des Farbfilters 20
sind in seitlicher Richtung (horizontale Abtastrichtung) und in Längsrichtung (vertikale Abtastrichtung) mit
Abstandsteilungen r« bzw. n/ angeordnet. Die einzelnen
Flächenbereiche lassen jeweils die gewünschten Lichtarten durch. Zum Zwecke der Erläuterung sind die
lichtdurchlässigen Bereiche, die sich in den ungeradzahligen horizontalen Abtastzeilen 4a befinden, nacheinander
(von links nach rechts gem. F i g. 4) mit S0. Z>» ca do.
ea fo ··■ bezeichnet; entsprechend sind die in den
geradzahligen Abtastzeilen 4b vorhandenen Bereiche mit ac be. Ce. de,ec,fe ■■■ markiert
Wie Fig.6 für das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt wird das Bild eines Objektes 14 durch
ein optisches Linsensystem 15 und den Farbfilter 20 auf den CCD 10 projiziert; ein elektrisches Signal
entsprechend dem projizierten Bild des Objektes 14 wird vom Anschluß 11 abgenommen. In diesem Falle
sind die Farbselektivitäten der Bereiche a„ ba C0 .. , aft
be, cc... des Farbfilters 20 so gewählt bzw. angeordnet
daß sich bei Abtastung der Bildelemente Im bis U^des
CCD 10 folgende Farbsignale ergeben:
1. Das grüne Signal erhält man von der gesamten Oberfläche des CCD 10 bzw. von den einzelnen
Horizontsien Abtastzeile!?.
2. Die roten und blauen Signale erhält man derart, daß
ihre horizontalen Perioden unterschiedlich sind und bei jeder horizontalen Abtastperiode in der Phase
umgekehrt werden. Die Lichtkomponenten, die
50
55
60
65 erforderlich sind, um ein grünes Signal von der ganzen lichtdurchlässigen Fläche 20a zu erhalten,
unabhängig von der Anordnung der Bereiche aft bo
..„ aft be .... sind vier verschiedene Lichtarten,
beispielsweise weißes Licht W, gelbes Licht Ye, zyanfarbiges Licht Cy und grünes Licht G.
Demgemäß sind im Farbfilter 20 die einzelnen Bereiche für die obigen vier Lichtarien so
angeordnet, daß sie die vorstehenden Bedingungen (I) und (2) erfüllen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.4 sind die
Filterelemente bzw Bereiche a„ bis f„ in den ungeradzahligen
Abtastzeilen 4a gleich W-G-Ye-Cy-Ye-G
gewählt, diese Gruppe von Filterelementen ist wiederholt als Einheit in horizontaler Abtastrichtung angeordnet.
In den geradzahligen Abtastzeilen 4b sind die Abschnitte afbis fr gewählt als C- W-Cy- YeCy- W. auch
diese Gruppe ist wiederholt als Einheit in horizontaler Abtastrichtung vorgesehen. Auf diese Weise ist der
ganze Farbfilter 20 aufgebaut. Fallen die obigen Lichtfarben durch die entsprechenden Bereiche des
Farbfilters 20, so sind die genannten Bedingungen erfüllt, was nun anhand der Fig. 5A bis 5F näher
erläutert werden soll.
Da das grüne Licht G zuvor als gemeinsames durchlässiges Licht gewählt wurde, wird eine Farblichtinformation
mit drei unterschiedlichen Primärfarben in Betracht gezogen. Grünes Licht G erhält man von der
ganzen Oberfläche des Farbfilters 20 unabhängig vom Vorhandensein der Bereiche (vgl. Fig. 5B), so daß die
Bedingung (1) erfüllt ist. Rotfarbiges Licht R erhält man jeweils von den Bereichen aa ca eo ■ ■ : die Anordnung
zwischen den Bereichen W und Ye, die das rote Licht passieren lassen, ist doch in den geradzaligen und
ungeradzahligen Zeilen jeweils umgekehrt. Die Ausgangsbeziehung (Beziehung der Lichtdurchlässigkeit) in
den ungeradzahligen Zeilen ergibt sich daher aus Fig. 5C und in den geradzahligen Zeilen aus Fig. 5D
(entgegengesetzte Phasenlage gegenüber 5C).
In entsprechender Weise sind in den Fig. 5E und 5F
die Ausgangsbeziehungen des blauen Lichtes B dargestellt, wobei F i g. 5E die Ausgangsbeziehung für
die ungeradzahligen Zeilen und Fig. 5F die für die geradzahligen Zeilen zeigt Auch im Falle des blauen
Lichtes B sind die Ausgangsphasen jeweils umgekehrt Da man rotes Licht R von jedem zweiten Abschnitt
blaues Licht B dagegen von jedem dritten Abschnitt erhält sind die Wiederholungsfrequenzen Tr und Tb
unterschiedlich.
Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt kann die Bedingung (2) gleichzeitig erfüllt werden, wenn die
Bereiche des Farbfilters 20 in ihrer Anordnungsbeziehung so gewählt werden wie Fig.4 zeigt Bei der in
F i g. 6 dargestellten erfindungsgemäßen Anordnung finden der oben beschriebene Farbfilter 20 und das CCD
10 zur Erzeugung eines gewünschten Farbvideosignales Verwendung.
Im folgenden sei nun anhand von F i g. 6 die erfindungsgemäße Signalverarbeitung erläutert Im
Schema der F i g. 6 kennzeichnet das Bezugszeichen T eine Schaltung zur Signalverarbeitung. Da das Bild des
Objektes 14 auch das CCD 10 durch den oben erläuterten Farbfilter 20 geworfen wird, erhält man
durch Abtastung der verschiedenen Bildelemente t, .,
... inM, des CCD 10 am Ausgangsanschluß 11 des CCD
10 ein zusammengesetztes Farbvideosignal S0. welches
die roten, grünen und blauen Videosignale Sn Sg und S6
enthält
Es seien nun die einzelnen Signalbereiche erläutert. Das grüne Videosignal Sg, welches einen direkten
Einfluß auf die Auflösung besitzt, soll einen verhältnismäßig breiten Frequenzbereich einnehmen. Im allgemeinen
soll der Frequenzbereich des grünen Videosigna- s les Sg von 3,0 bis 5,0 MHz reichen: erfindungsgemäß
wird jv'cich der Frequenzbereich des grünen Videosignales
Si gleich 3^ MHu gewählt, um die Auflösung nicht
zu verschlechtern. Um ferner das Auftreten eines Fehlers zu vermeiden, der von den Seilenbündkomponenten
des Signales Sf in seinem Frequenzbereich verursacht werden kann, wird die Trägerfrequenz
(fc = i/r//) gleich 7.0MHz gewählt. Werden die
Frequenzbereiche der roten und blauen Videosignale 5, und St. wenigstens gleich 500 KHz gewählt, so ergeben
sich keine ernsthaften Probleme hinsichtlich der Auflösung der Farbinformationen. Erfindungsgemäß
werden daher die Frequenzbereiche der Signale 5, und
Sb gleich 500KHz gewählt. Die obige Einschränkung
der Frequenzbereiche kann durch einen optischen Filter Ferreicht werden, der im optischen Weg /vom Objekt
14 zum CCD 10 angeordnet ist (vgl. F i g. 6).
Die F i g. 7A bis 7E zeigen die Frequenzspektren und die Phasenbeziehung der Farbkomponenten im zusammengesetzten
Videosignal S0. das in seiner Bandbreite wie oben beschrieben beschränkt ist. F i g. 7A veranschaulicht
die Frequenzspeklren der ungeradzahligen Zeilen und F i g. 7B die Frequenzspektren der geradzahligen
Zeilen. Da die Horizontalperiode des roten Video' ignales S,gleich 2 r«ist. wird die Trägerfrequenz
gleich VjTi/. In entsprechender Weise ergibt sich die
Trägerfrequenz des blauen Videosignales S* zu 'Z1Th-Die
Stgnalbandbreiten und Spektren sind wie oben beschrieben.
Anhand von Fig.6 sei nun die Signalverarbeitung
erläutert. Das zusammengesetzte Videosignal SO wird einem Tiefpaßfilier 25 zugeführt, dessen Grenzfrequenz
etwa 2.0 MHz beträgt. Eine durch den Tiefpaßfilter 25 hindurchgelassene Tiefpaßkomponente und das in
seiner Bandbreite nicht beschnittene zusammengesezte Videosignal S0 werden einer Subtraktionsstufe 26
zugeführt, die das in F i g. 7C veranschaulichte Subtraktionssignal
erzeugt. Dieses Signal wird von der Subtraktionsstufe 26 einer Verzögerungsschaltung 27
zugeführt, die ein zugeleitetes Signal um eine horizonta-Ie
Abtastperiode verzögert. Das verzögerte Signal von der Verzögerungsschaltung 27 und das ursprüngliche
zusammengesetzte Videosignal S0 werden einer Addierstufe
28 zugeführt. Da in diesem Falle die Farbsignale in der Phase umgekehrt sind, werden bei Addition beider
Signale die roten und blauen Farbsignale Sr und St,
ausgelöscht, so daß nur die DC-Komponente S«
erscheint Anders ausgedrückt: Werden aufeinanderfolgende bzw. benachbarte Videosignale addiert indem
ihre vertikale Korrelation ausgenutzt wird, so kann man « ein Ausgangssignal erhalten, in welchem die Seitenbandkomponenten
der roten und blauen Farbsignale Sr und Sb eliminiert sind (vgl. Fig. 7D). In Fig. 6 ist noch
eine Verzögerungsschaltung 29 vorgesehen, um die Zeitverzögerung zu kompensieren, die das Signal durch eo
den Tiefpaßfilter 25 erfährt
Das von der Verzögerungsschaltung 27 verzögerte Signal und das von der Subtraktionsstufe 26 gelieferte,
nicht verzögerte Signal werden ferner einer Subtraktionssiufe
30 zugeführt, die nur die roten und blauen ts
Farbsignalkomponenten herauslöst Da die Seitenbandkomponenten Sssa der grünen Signale S^- in aufeinanderfolgenden
oder benachbarten horizontalen Abtastperioden gleiche Phase besitzen (diese grünen Signale
Sg werden der Subtraktionsstufe 30 zugeführt), werden
die Seitenbandkomponenten Ssbg durch Subtraktion
ausgelöscht. In entsprechender Weise werden die DC-Komponenten Sdc der grünen Signale auf Null
gelöscht. Es verbleiben damit nur die Seitenbandkomponenten Ssbr und Sbb der roten und blauen Signale in
den unterschiedlichen horizontalen Perioden (vgl. Fig.7E). Das Signal der Subtraktionsstufe 30 wird
daher den Bandfiltern 31/? und 31S zugeführt, welche
nur die Seitenbandkomponenten Ssbr und Ssbb passieren
lassen, so daß die beiden Seitenbandkomponenten frequenzmäßig getrennt werden. Wenn dann die
Ausgangssignale der Bandfilter 31/? und 315 den Demodulatoren 32/? und 32ß zur Demodulation
zugeführt werden, kann man rote und blaue Farbsignale Sr und Sb erhalten. Werden diese Signale Sr und Sb
zusammen mit den Signalen Sr + Sr. + Sh von der
Addierstufe 28 einer Matrixschaltung 34 zugeführt, so kann man an den Ausgangsanschlüssen 34a. 346 und 34r
der Matrixschaltung 34 beispielsweise das Helligkeitssignal Vund die Farbdifferenzsignale B — Kund R-Y
des NTSC-Systems annehmen.
Es kann in diesem Falle möglich sein, daß die Hoch-Tief-Beziehung zwischen den Trägerfrequenzen
der roten und blauen Signale Sr und Sr die
frequenzmäßig getrennt werden sollen, umgekehrt als im obigen Falle ist. Es genügt dann, wenn die
Filterelemente Ye und Cy des Farbfilters 20 ausgetauscht werden.
Bei dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die Kamera ein CCD und ein
Farbfilter. Außer dem oben erläuterten Beispiel können jedoch noch zwei weitere Ausführungen in Betracht
gezogen werden, die auch die genannten Bedingungen (1) und (2) erfüllen. Bei der einen Ausführung (im
folgenden als zweites Ausführungsbeispiel bezeichnet) enthält die Kamera zwei CCD und zwei Farbfilter. Bei
dem anderen Ausführungsbeispiel (im folgenden drittes Ausführungsbeispiel genannt) enthält die Kamera drei
CCD und drei Farbfilter.
Es werden zunächst die wesentlichen Teile des zweiten Ausführungsbeispieles erläutert, wobei entsprechende
Elemente mit denselben Bezugszeichen wie bei der bereits erläuterten Ausführung bezeichnet sind.
F i g. 8 zeigt einen ersten und einen zweiten Farbfilter 204 bzw. 20B, die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
verwendet werden. In dem ersten Farbfilter 20/4 enthält die ungeradzahlige Zeile 4a eine Gruppe von Bereichen
W- Ye- Ye. die wiederholt unter Bildung des lichtdurchläs. igen Teiles angeordnet sind; die geradzahlige Zeile
Ab enthält die Gruppe von Bereichen C-Cy-Cy. die gleichfalls wiederholt angeordnet ist In entsprechender
Weise sind beim zweiten Farbfilter 20ßdie ungeradzahligen Zeilen 4a aus der wiederholten Aufeinanderfolge
der Bereiche G-Cy-G zusammengesetzt und die
geradzahligen Zeilen 46 aus der wiederholten Aufeinanderfolge der Bereiche W- Ye- W. Die beiden Farbfilter
204 und 20ß sind so angeordnet daß das zusammengesetzte
Videosignal, das man durch den ersten Farbfilter 20/4 erhält die entgegengesetzte Phase des Videosigna-Ies
besitzt das man durch den zweiten Farbfilter 20ß erhält; auf diese Weise wird jeder Fehlereinfluß
eliminiert Die beiden Farbfilter 20Λ und 20ß sind zu diesen? Zweck räumlich snit einem Abstand von r/j/2
angeordnet (was zeitlich einer Phasendifferenz von 180° entspricht); das Bild des Objektes wird auf die in der
beschriebenen Anordnung vorgesehenen Farbfilter
projiziert.
Die Frequenzspektren und Phasenbeziehungen zwischen den Farbsignalen des zusammengesetzten Videosignales
Sa die man über die CCD durch die oben
genannten Farbfilter erhält, sind in den F i g. 9A und 9B dargestellt, wobei sich eine ins Einzelne gehende
Beschreibung »rübrigt. Werden die in F i g. 6 dargestellte
Schaltung und die vertikale Korrelation für das zusammengesetzte Videosignal Sn verwendet, so werden
daher die Seitenbandkomponenten der roten und blauen Farbsignale S/? und 5s ausgelöscht und man
erhält dieselbe Beziehung wie bereits erläutert. Da das rote Licht R gewöhnlich die Farbfilter 204 und 205
gemäß Fig.8 durchsetzt, wird seine Trägerfrequenz
l/r//. Die Trägerfrequenz des blauen Lichtes S wird
ViTH. da die Träger der Frequenz '/\Th ausgelöscht
werden.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel finden die drei in Fig. 10 dargestellten Farbfilter 2OX, 20V und 2OZ
Verwendung. Damit eine Phasendifferenz von 120° zwischen den Ausgangssignalen der drei CCD besteht,
die den drei Farbfiltern 2OX, 20 Y und 2OZ entsprechen,
sind diese drei Farbfilter 20X, 20 Y und 2OZ im Abstand T///3 angeordnet (vgl. F i g. 10); das Bild des Objektes 14
wird über die so angeordneten Farbfilter auf die CCD projiziert. In den drei Farbfiltern 20 V. 20 Y. 20Zsind die
Lichtarten, die durch die einzelnen Filterbereiche hindurchgelasscn werden, so gewählt wie in Fig. 10
veranschaulicht; eine diesbezügliche Beschreibung erübrigt sich daher. Die Frequenzspektren des zusammengesetzten
Videosignals von den CCD. die den Farbfiltern 2OX bis 2OZ gegenüberstehen, sind in den
Fig. 11A und HB veranschaulicht. Werden daher die Schaltung gem. F i g. 6 und die vertikale Korrelation für
das zusammengesetzte Videosignal verwendet, daß durch das dritte Ausführungsbeispiel erzeugt wird, so
werden gleichfalls die beschriebenen Wirkungen erzielt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet Röhrenbildsensoren und zwei Farbfilter
gemäß den Fig. 12A und 12B. wodurch das Auftreten jeglicher Kreuzfehler bei der Farbbildaufnahme vermie
den und die Auflösung in der horizontalen Abtastrichtung vergrößert wird, ohne daß die Zahl der in
horizontaler Richtung angeordneten Bildelemente erhöht wird.
Bei diesem in Fig. 13 veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird das Bild eines Objektes 140 durch ein
optisches Linsensystem 150 längs durch einfach strichpunktierte Linien gekennzeichnete optische Wege
auf zwei CCD 1004 und lOOß projiziert. Das Bezugszeichen 160 ist ein Halbspiegel und 170 ein
Reflektionsspiegel; beide sind in der optischen Bahn angeordnet Ein erster Farbfilter 1804 und ein zweiter
Farbfilter 1805 besitzen die in den Fig. 12A und 12B dargestellten gewünschten Farbselektivitäten. Die
Lichtarten, die durch den ersten und zweiten Farbfilter 1804, 1805 treten, sind so gewählt, daß es drei
unterschiedliche Primärlichtfarben sind, also rotes Licht
R, grünes Licht G und blaues Licht S. Der erste Farbfilter 1804 läßt wenigstens grünes Licht G in den
obigen Primärlichtfarben durch. Der Farbfilter 1804 kann in diesem Falle so ausgebildet sein, daß das grüne
Licht G vom ganzen Farbfilter 1804 erhalten wird (Monochromer Filter) oder von bestimmten Bereichen
davon. Bei dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist
der ganze Filter 1804 so ausgebildet, da3 er den
Durchtritt von grünem Licht G gestattet, was in F i g. 12A als Teil 190a gekennzeichnet ist
Der zweite Γ irbfilter 1805 ist in der Farbselektivität
so gewählt, daß wenigstens die übrigen Primärlichtfarben oder das rate und blaue Licht R bzw. B durch den
zweiten Farbfilter 1805 hindurchtreten. Der in Fig. I2B
> dargestellte Farbfilter 1805 läßt nur das rote und blaue Licht R bzw. B hindurch. Zu diesem Zweck ist eine lichte
durchlässige Fläche 190b des Farbfilters 1805 in eine Vielzahl von Bereichen entsprechend den Bildelementen
lii bis lm-ndes CCD unterteilt. In diesem Falle sind
ίο der erste, dritte, fünfte... lichtdurchlässige Bereich 220a
der ungeradzahligen horizontalen Abtastzeilen 210a (bei Betrachtung von links nach rechts in Fig. 12B) so
gewählt, daß rotes Licht R hindurchtritt. Der zweite,
vierte, sechste ... Abschnitt 2206 lassen dagegen blaues
Licht öhindurch.
In den geradzahligen horizontalen Abtastzeilen 210fr
ist dagegen die Farblichtdurchlässigkeit umgekehrt gewählt. Der Grund für diesen Phasenunterschied in der
Lichtdurchlässigkeit nach jeder horizontalen Abtastpe riode(l W^besteht in der Eliminierung eines Kreuz- bzw.
Faltfehlcrs durch Ausnutzung der vertikalen Korrelation
Da im Farbfilter 1805 gemäß Fig. I2B die Abschnitte für das rote und blaue Licht R bzw. 5
abwechselnd vorgesehen sind, sind die Signale in den einzelnen horizontalen Abtastperioden in der Phase um
180° verschoben.
Vorstehend wurde angenommen, daß der erste Farbfilter 1804 ein monochromer Filter ist (vgl.
Fig. 12A). Findet ein Zweifarbenspiegel anstelle des Halbspiegels 160 Verwendung (vgl. Fig. 13). so kann
selbstverständlich der erste Filter 1804 weggelassen werden.
Indem man die beiden Farbfilter 1804, 1805 mit den oben beschriebenen Farbselektivitäten in den optischen
Wegen anordnet, wird auf die CCD 1104 und 1005 ein
farblich getrenntes, gewünschtes Bild des Objektes 140 projiziert. Es wird also die grüne Lichtkomponente des
Objektes auf das CCD 1004 projiziert, so daß das Videosignal Sg am Ausgangsanschluß 1104 des CCD
1004 das Frequenzspektrum gemäß Fig. 14A besitzt. Um in diesem Falle das Auftreten eines Kreuzfehlers
durch die Seitenbandkomponenten der grünen Farbkomponente zu verhindern, werden zuvor die Bandbreite
und die Abtastfrequenz fe{ = l/r/v) in der DC-Komponente
Sm des grünen Lichtes gewählt. Die Bandbreite
der DC-Komponente S1x soll in einem Bereich von
3.0 bis 5.0 MHz liegen, um eine Verschlechterung der
Auflösung zu vermeiden. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel beträgt die Bandbreite der DC-Komponente
Sp<- etwa 3.5 MHz. Demgemäß liegt der minimale
Wert der Abtastfrequenz, der das Auftreten jedes Kreuzfehlers oder Abtastfehlers verhindert, bei
7,0 MHz. Das Videosignal Sg mit dem oben beschriebenen
Frequenzspektrum wird einem Tiefpaßfilter 240 zugeführt, so daß die Seitenbandkomponente Ssb
eliminiert wird. Das Ausgangssignal dieses Tiefpaßfilters (wobei die Seitenbandkomponente Ssb eliminiert
ist) zeigt Fig. 14B. Es wird über einen Verzögerungskreis 250 zu einem Ausgangsanschluß 260G übertragen.
Als Resultat erhält man vom Ausgangsanschluß 260G das Grünfarbesignal Sg- Die Verzögerungsschaltung
250 ist in diesem Falle vorgesehen, um die Zeitverzögerung zu kompensieren, die durch eine in der
Signalverarbeitung vorgesehen Schaltung verursacht
•es wird, die später noch beschrieben wird.
Im folgenden seien die Signalsysteme für die Rotfarbe- und Blaufarbe-Signale Sr und Sb erläutert In
Fig. 13 bezeichnet der gestrichelte Block 300R das
Signalsystem für das Rotfarbe-Signal Sr und der gestrichelfi Block 300ß das Signalsystem für das
Blaufarbe-Signal Se. Die beiden Signalsysteme 300/? und 3005 sind im schaltungstechnischen Aufbpu gleich,
so daß im folgenden nur das Signalsystem 300/? s
erläutert wird (die entsprechenden Teile des Signalsystems 300ß sind mit denselben Bczugszcichcn, unter
Ersatz von R durch ^bezeichnet).
Da der zweite Farbfilter 180ß das rote und blaue Licht R bzw. B hindurchläßt, erhält man an einem
Ausgangsanschluß HOtf des CCD 1000 Rotfarbe- und
Blaufarbe-Videosignalkomponenten S, bzw. 5/» In
diesem Falle sind die Komponenten Sr und 5;,
zusammenhängend-kontinuierlich, abwechselnd und in der Phase um 180° bei jeder horizontalen Abtastzeile is
verschoben. Die Komponenten S, und Si, werden zum
Zwecke der Trennung Schaltkreisen 310/? bzw. 310ß zugeführt.
Da die Grünfarbekomponente Sg durch den ersten
Farbfilter 'SOM nicht moduliert wird, beträgt ihre
Trägerfrequenz \/τμ. Die Rotfarbe- und Blaufarbe-Komponenten
S, und Sb werden durch die ersten und
zweiten Bereiche 220a bzw. 2206 des Farbfilters 180ß moduliert, so daß ihre Trägerfrequenz Vjrnbetragt. Der
Frequenzbereich der DC-Komponente der Grünfarbe C ist verhältnismäßig breit gewählt.
In Fig. 14C sind die Frequenzspektren der Komponente
Sr dargestellt, die man während der Abtastperiode
der ungeradzahligen horizontalen Zeilen erhält. Fig. 14D veranschaulicht die Frequenzspektren der
Komponente S, während der Abtastperiode der geradzahligen horizontalen Zeilen. Da in diesem Falle
die Phasendifferenz von 180° zwischen den Farbkomponenten besteht, wird die Phase der roten Farbe R
umgekehrt. Das Ausgangssignal S, des Schaltkreises 310/? wird daher einem Tiefpaßfilter 320/? zugeführt, um
die Gleichstromkomponente Sdc herauszuziehen. Die
Gleichstromkomponente So und die Komponente S^
die im Durchlaßbereich nicht beschränkt sind, werden einer Subtraktionsstufe 330/? zugeführt, die dann eine
Seitenbandkomponente SsBr gemäß Fig. 14E erzeugt.
Ein kleiner Teil der Hochbandkomponente Sdh der Gleichstromkomponente S/χ- bleibt jedoch in der
Tiefbandseite der Seitenbandkomponente SsBr- Eine
Verzögerungsschaltung 340/?. die an den Ausgang des Schaltkreises 310/? angeschlossen ist. kompensiert die
durch den Tiefpaßfilter 320/? verursachte Zeitverzögerung.
Das Ausgangssignal der Subtraktionsstufe 330/? wird über eine Verzögerungsschaltung 350/?, die ein zügeführtes
Signal um eine horizontale Abtastperiode (IH)
verzögert, einer Addierstufe 360 zugeführt, die auch mit
dem Ausgang der Verzögerungsschaltung 340/? gespeist wird. Die Addierstufe 360/? erzeugt daher ein
Farbsignal Sr an einem Anschluß 260R, in welchem die
benachbarten Seitenbandkomponenten ausgelöscht sind, so daß keine Seitenbandkomponente vorhanden ist
(vgL Fig. 14F). Durch die Signalverarbeitung unter Ausnutzung der vertikalen Korrelation wird daher das
Rotfarbesignal Sr ohne Faltfehler erzeugt; die Bandbreite
der Gleichstromkomponente Sdc der Rotfarbe R kann daher auf '/2Th ausgedehnt werden. Wird die
Bandbreite auf U^uη ausgedehnt, so ist sie 33 MHz, was
eine ideale Signalbandbreite darstellt Da beim Stand der Technik demgegenüber ein Faltfehier auftritt, wird
die Bandbreite höchstens '/+r//gewählt
Aus dem Videosigna] Sb erhält man das Blaufarbesignal
Ss aus dem gleichen Grunde ohne Faltfehler; d'e
Bandbreite des Blaufarbesignales Se (Gleichstromkomponente Sw) kann daher auch auf 'Λτ// ausgedehnt
werden.
Man kann die an den Anschlüssen 260/?, 260G und 260ß erhaltenen Ausgangssignale einer (in Γ i y. 1 j nicht
dargestellten) Matrixschaltung zuführen, die dann das Hclligkeitssignal und die Farbdifferenzsignate beispielsweise
des NTSC-Systemes erzeugt.
Die zwei in den Fig. 15A und 15B dargestellten Farbfilter 1804'und ISOß' können für das in Fig. 17
dargestellte weitere Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden. Jeder dieser beiden Farbfilter
besitzt Bereiche, die den Durchtritt von grünem Licht gestatten und bei jedem zweiten 1H angeordnet sind.
Der erste Farbfilter 180/4'besitzt in den ungeradzahligen
horizontalen Abtastzeilen 210a lichtdurchlässige Abschnitte 370a, die den Durchtritt von grünem Licht G
gestatten; in den geradzahligen horizontalen Abtastzeilen 210Ö sind eine Vielzahl von Bereichen in
horizontaler Richtung angeordnet, deren Lichtdurchlässigkeit genau so gewählt ist wie bei den Bereichen der
geradzahligen horizontalen Abtastzeilen des in F i g. 12B dargestellten Farbfilters 180B.
Der zweite Farbfilter 180ß' ist gleichartig wie der Farbfilter 180ß gemäß Fig. 12B aufgebaut; in den
geradzahligen Abtastzeilen sind jedoch lichtdurchlässige Abschnitte 370£>
vorgesehen, die den Durchtritt von grünem Licht G gestatten.
Werden die beiden Farbfilter 1804' und 180ß' verwendet, um durch Ausnutzung der vertikalen
Korrelation einen Faltfehler zu eliminieren, so wird die Lagebeziehung des über die Farbfilter 180Λ'und 180ß'
auf die CCD 1004, lOOß geworfenen Bildes des Objektes 140 im Raum gerade um γη/2 verschoben.
Werden beispielsweise die CCD verschoben, so wird das CCD lOOß um rH/2 gegenüber den CCD 1004
verschoben (vgl Fig. 16), was eine Verschiebung des
Objektbildes um rw/2 bewirkt.
Das projizierte und um r«/2 verschobene Bild des
Objektes 140 wird den Ausgangsanschlüssen 1104 und llOß (vgl. Fig. 17) als elektrisches Signal zugeführt,
dessen Amplitude von der Lichtmenge des Bildes abhängt; bei Verwendung der zweiphasen Gi O 1004
und lOOß erfolgt zu diesem Zweck die Zufuhr von Abtastimpulsen Φ * und Φβ- Werden mit diesem
Abtastimpulsen Φα und ΦΒ von den CCD 1004 und lOOß
Videosignale S4' und S8' erhalten, so werden sie
nacheinander ausgewertet, wobei sie zeitlich mit einer Phasendifferenz von 180° erscheinen.
Werden die Videosignale Sa' und $b ohne die obige
Phasenbezieh'jng ausgewertet so wird das Bild des Objektes 140 unter einer räumlichen Verschiebung um
τγη/2 projiziert (wie in Fig. 16 dargestellt); die
Videosignale Sa und Se' der CCD 1004 und lOOß sind jedoch zeitlich in Phase, was für die im folgenden
beschriebene Signalverarbeitung nicht vorteilhaft ist
Bei dem Ausführungsbeispiel mit den Farbfiltern 1804'und 1800'gemäß den Fig. 15A und 15B werden
die Komponenten der Rotfarbe R und Blaufarbe B aufeinanderfolgend und abwechselnd erhalten, wobei
die Komponenten bei jedem zweiten 1H bezüglich der
jeweiligen CCD 1004 und lOOS erhalten werden. Um
demgemäß im Falle der F i g. 17 die Signalverarbeitung mit den in rote, grüne und blaue Videosignale Sr, Sg und
Sb unterteilten Signalen zu erhalten (wie hn Fal'e der
Fig. 13), ist ein Wählschalter 410 vorgesehen, der die
Signale trennt Er kann aus zwei Umschaltern SWA und
SWb bestehen, die miteinander gekoppelt bei jedem 1H
umgeschaltet werden.
Die Frequenzspektren des Videosignales Sg sind in
den Fig. 18A und 18B dargestellt. Fig. 18A zeigt das
vom CCD 100.4 erhaltene Signal Se und Fig. 18B das
von CCD lOOß c-haltene Signal Sg; die Phase der
Signale Se ist umgekehrt, da beide CCD lOOA und lOOS
um τ h/2 (bzw. 180=) zeitlich und räumlich verschoben
sind.
Der Frequenzbereich der Gleichstromkomponente des Grünfarbesignales G ist zu 3,5 MHz und die
Trägerfrequenz (Abstandfrequenz F1) zu 4,5 MHz
gewählt. Es ergibt sich daher ein Faltfehler in der Gleichstromkomponente Spc. Um ihn zu vermeiden, ist
bc\ diesem Ausführungsbeispiel ein Signalverarbeitungssystem
300G (in Fig. 17 in einem gestrichelten
Block dargestellt), das so wie die Systeme 300/? und 30^5 in F i g. 13 aufgebaut ist. Die entsprechenden Teile
sind mit denselben Bezugszeichen und dem Buchstaben »C« statt »R« und »B« bezeichnet. Fig. 18C zeigt das
Grünfarbesignal Sc, das man am Anschluß 260G erhält.
Die Videosignale S1- und S1, (vgl. Fig. 18D) werden
vom Umschalter SWb über 1 · irschaltungen 420/? und
420ß, Bandfiltern 430/?. 430S zugeführt und erzeugen
die gewünschten Rot- und Blaufarbe-Signale Ss und Sb
(vgl. Fig. 18E), die zu den Ausgangsanschlüssen 260/?
und 260S übertragen werden. Wird die Bandbreite dieser Signale größer als '/4γη gewählt, so ergibt sich ein
Faltfehler; die Bandbreite wird daher gleich V4Th oder
kleiner gewählt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Bandbreite maximal mit 1,1 MHz gewählt werden.
Mit dieser Ausführung läßt sich ein gutes Videosignal ohne Faltfehler erzielen; es kann ferner die Zahl Λ/der
Bildelemente in horizontaler Richtung verringert werden, ohne daß die horizontale Auflösung verschlechtert
wird. Wird die Bandbreite der Gleichstromkomponente gleich 3.5 MHz und die Abtastfrequenz fL gleich
4.5MHz gewählt, so kann ein CCD mit etwa 280 Bildelementen in horizontaler Richtung benutzt werden.
Hierzu 12 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Festkörper-Farbfernsehkamera, bestehend aus einem Bildsensor mit in horizontaler und vertikaler
Richtung angeordneten Bildelementen, einer Einrichtung zur Projektion eines Bildes eines Objektes
auf den Bildsensor, einer Einrichtung zum Auslesen von Bildinformationen in Form elektrischer Signale,
die im Bildsensor gespeichert sind, einer Filteranordnung vor dem Bildsensor und einer Einrichtung zur
Verarbeitung der elektrischen Signale zur Erzeugung von Farbvideosignalen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Filteranordnung (20) so ausgebildet ist, da die Farbinformationen für Rot und
Blau des aufgenommenen Objekts in den elektrischen Signalen zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Zeilen gegenphasig sind, und daß die Farbinformation für Grün von der Filteranordnung nicht
beeinflußt wird.
2. Farbfti .isehkamera nach Anspruch 1, dadurch
lUIIUIlg \4.v; 31/
ausgebildet ist, daß die Frequenzbereiche der Farbinformationen für Rot und Blau begrenzt sind
(z.B. auf 500 KHz, F ig. 6).
3. Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Bildsepsoren, denen jeweils
unterschiedliche Filteranordnungen zugeordnet sind.
4. Farbfernsehkamera nach Anspruch 3, gekennzeichnet
durch zwei Bildsensoren und zwei Filteranordnungen (fM, 20Ä F i g. 8), von denen die eine
den Durchtritt der Farbinformation für Grün und die andere den Durchtritt der Farbinformationen für
Rot und Blau gestattet.
5. Farbfernsehkamera nach Anspruch 3, gekennzeichnet
durch zwei Bildsensoren, denen jeweils eine Fiiteranordnung zugeordnet ist, von denen die eine
in jeder ungeradzahligen horizontalen Zeile eine gemeinsame Farbinformation durchläßt, während
sie in jeder geradzahligen horizontalen Zeile abwechselnd Farbinrormationen für Rot und Blau
durchläßt und von denen die andere in jeder geradzahligen Zeile die gemeinsame Farbinformation
und in jeder ungeradzahligen Zeile gleichartig wie in der geradzahligen Zeile der anderen
Filteranordnung, jedoch in unterschiedlicher Reihenfolge,
abwechselnd die Farbinformationen für Rotund Blau durchläßt.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP49099234A JPS5756270B2 (de) | 1974-08-29 | 1974-08-29 | |
JP9970974A JPS5722275B2 (de) | 1974-08-30 | 1974-08-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2538609A1 DE2538609A1 (de) | 1976-03-11 |
DE2538609C2 true DE2538609C2 (de) | 1982-06-24 |
Family
ID=26440387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2538609A Expired DE2538609C2 (de) | 1974-08-29 | 1975-08-29 | Festkörper-Farbfernsehkamera |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4054906A (de) |
AT (1) | AT359139B (de) |
CA (1) | CA1071752A (de) |
DE (1) | DE2538609C2 (de) |
FR (1) | FR2283610A1 (de) |
GB (1) | GB1522487A (de) |
IT (1) | IT1042184B (de) |
NL (1) | NL7510222A (de) |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5377131A (en) * | 1976-11-26 | 1978-07-08 | Sony Corp | Solid state pick up unit |
US4247799A (en) * | 1978-01-30 | 1981-01-27 | Eastman Kodak Company | Color imaging devices and color filter arrays using photo-bleachable dyes |
US4345011A (en) * | 1978-01-30 | 1982-08-17 | Eastman Kodak Company | Color imaging devices and color filter arrays using photo-bleachable dyes |
JPS54102826A (en) * | 1978-01-30 | 1979-08-13 | Sony Corp | Color camera |
GB2014397B (en) * | 1978-02-10 | 1982-08-18 | Hitachi Ltd | Solid-state colour imaging device |
JPS54107623A (en) * | 1978-02-13 | 1979-08-23 | Sony Corp | Suppression circuit for luminance signal |
NL7900897A (nl) * | 1978-02-15 | 1979-08-17 | Hitachi Ltd | Vaste-stof beeldopneeminrichting. |
US4200892A (en) * | 1978-03-27 | 1980-04-29 | Rca Corporation | Solid state image sensor |
JPS5535536A (en) * | 1978-09-06 | 1980-03-12 | Hitachi Ltd | Solid color image pickup device |
GB2048609B (en) * | 1979-03-30 | 1983-05-25 | Hitachi Electronics | Solid-state colour imaging camera |
JPS57203389A (en) * | 1981-06-10 | 1982-12-13 | Toshiba Corp | Solid-state color image pickup device |
US4500914A (en) * | 1981-08-01 | 1985-02-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Color imaging array and color imaging device |
US4630105A (en) * | 1984-07-31 | 1986-12-16 | Rca Corporation | Symmetric color encoding shift pattern for a solid-state imager camera and decoding scheme therefor |
US4642678A (en) * | 1984-09-10 | 1987-02-10 | Eastman Kodak Company | Signal processing method and apparatus for producing interpolated chrominance values in a sampled color image signal |
US4870495A (en) * | 1985-02-22 | 1989-09-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing element and image sensing apparatus for recording a still image |
US4896207A (en) * | 1988-06-17 | 1990-01-23 | Eastman Kodak Company | Color imaging apparatus employing a horizontal stripe color filter to reduce rise-time artifacts |
US4876590A (en) * | 1988-06-17 | 1989-10-24 | Eastman Kodak Company | Low resolution verifier for a still video image |
JPH07288824A (ja) * | 1994-04-14 | 1995-10-31 | Asahi Optical Co Ltd | 輝度信号生成装置 |
US5998569A (en) * | 1998-03-17 | 1999-12-07 | International Business Machines Corporation | Environmentally stable optical filter materials |
JP3475084B2 (ja) * | 1998-07-09 | 2003-12-08 | 三洋電機株式会社 | 撮像装置 |
US8761504B2 (en) * | 2006-11-29 | 2014-06-24 | President And Fellows Of Harvard College | Spatio-spectral sampling paradigm for imaging and a novel color filter array design |
US9069075B2 (en) | 2012-02-10 | 2015-06-30 | GM Global Technology Operations LLC | Coupled range and intensity imaging for motion estimation |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1512510A1 (de) * | 1966-06-15 | 1969-07-03 | Sony Corp | Vorrichtung zum Erzeugen von Farbsignalen |
US3647948A (en) * | 1969-04-04 | 1972-03-07 | Hitachi Ltd | Chrominance signal generator having striped filter |
US3909520A (en) * | 1969-10-14 | 1975-09-30 | Westinghouse Electric Corp | Readout system for a solid-state television camera |
JPS4920236B1 (de) * | 1970-07-28 | 1974-05-23 | ||
US3869572A (en) * | 1971-12-30 | 1975-03-04 | Texas Instruments Inc | Charge coupled imager |
NL7312152A (de) * | 1972-09-11 | 1974-03-13 |
-
1975
- 1975-08-11 GB GB33403/75A patent/GB1522487A/en not_active Expired
- 1975-08-18 FR FR7525552A patent/FR2283610A1/fr active Granted
- 1975-08-25 AT AT655775A patent/AT359139B/de not_active IP Right Cessation
- 1975-08-25 CA CA234,019A patent/CA1071752A/en not_active Expired
- 1975-08-26 US US05/607,880 patent/US4054906A/en not_active Expired - Lifetime
- 1975-08-29 DE DE2538609A patent/DE2538609C2/de not_active Expired
- 1975-08-29 IT IT26748/75A patent/IT1042184B/it active
- 1975-08-29 NL NL7510222A patent/NL7510222A/xx not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT1042184B (it) | 1980-01-30 |
GB1522487A (en) | 1978-08-23 |
US4054906A (en) | 1977-10-18 |
FR2283610B1 (de) | 1982-05-28 |
CA1071752A (en) | 1980-02-12 |
ATA655775A (de) | 1980-03-15 |
AT359139B (de) | 1980-10-27 |
NL7510222A (nl) | 1976-03-02 |
DE2538609A1 (de) | 1976-03-11 |
AU8377075A (en) | 1977-02-10 |
FR2283610A1 (fr) | 1976-03-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2538609C2 (de) | Festkörper-Farbfernsehkamera | |
DE2514156C3 (de) | Festkörper-Fernsehkamera | |
DE2905816C3 (de) | Festkörper-Farbbildaufnahmeeinrichtung | |
DE2514157C3 (de) | Festkörperkamera | |
DE2602800C3 (de) | Festkörper-Bildsensor | |
DE3228337C2 (de) | Farb-Abbildungsfeld | |
DE2904813C2 (de) | Farbbildaufnahme-Einrichtung mit einer Matrix aus Fotosensoren und einem Mosaikfarbfilter | |
DE2541497C2 (de) | Halbleiter-Farbfernsehkamera | |
DE2514155C2 (de) | Festkörperkamera | |
DE60128991T2 (de) | Ladungsübertragungsvorrichtung und Ansteuerungsverfahren dazu | |
DE3043671C2 (de) | Farbfilter | |
DE2605905C2 (de) | Festkörper-Farbkamera | |
DE2164211C3 (de) | Farbfernsehkamera | |
DE2538952A1 (de) | Farbkodierfilter fuer eine bildaufzeichnungsvorrichtung | |
DE2724170A1 (de) | Festkoerperfarbkamera | |
DE2537533C2 (de) | Festkörper-Fernsehkamera | |
DE2837893A1 (de) | Signalverarbeitungssystem fuer farbfernseh-kameras | |
DE2046026C3 (de) | Farbfernsehkamera mit einer Bildaufnahmeröhre vom Indextyp | |
DE2559578C3 (de) | Fernsehkamera | |
DE2752699C2 (de) | Festkörper-Farbkamera | |
DE2803947A1 (de) | Einrichtung zur modulation von farbsignalen in einer farbfernsehkamera | |
DE2903475A1 (de) | Festkoerper-farbkamera | |
DE3103589C2 (de) | Filter zur Verwendung bei einer Bildaufnahmeeinrichtung | |
DE2817932A1 (de) | Bildsignalkorrekturschaltung | |
DE2144268A1 (de) | Farbfernsehkamera |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
D2 | Grant after examination |