DE2605905A1

DE2605905A1 - Festkoerper-farbkamera

Info

Publication number: DE2605905A1
Application number: DE19762605905
Authority: DE
Inventors: Fumio Nagumo; Seisuke Yamanaka
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1975-02-14
Filing date: 1976-02-13
Publication date: 1976-08-26
Also published as: GB1516764A; US4059839A; ATA105376A; FR2301142A1; NL7601577A; JPS5193622A; AT361052B; FR2301142B1; DE2605905C2; JPS5752754B2; IT1055278B; NL187421C; CA1071323A; AU1096876A; NL187421B

Description

Festkörper-Farbkamera

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Festkörper-Farbkamera wie sie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Mehr ins einzelne gehend betrifft die Erfindung eine Festkörper-Farbbildkamera mit einer OCD-(Iadungs)-Verschiebeanordnung. Wenn gemäß dem Stand der Technik eine CCD-Anordnung für eine Bildaufnahmeeinrichtung in an sich bekannter Weise für eine Kamera verwendet wird, wird die Eingangs-Lichtinformation, die dem aufzunehmenden Gegenstand entspricht, in elektrische Signale mit Abtastung eines jeden Bildelementes umgewandelt. Unterschiedlich im Vergleich zu einem bekannten Vidicon ist daher ein Ausgangssignal aus der CCD-Ladungsvers chi eb eanordnung zu erhalten, das von jedem Bildelement abgetastet ist. Das bedeutet, daß dann, wenn die Abtastfrequenz angenommenerweise f ist (wenn die Informationsdichteanordnung der Bildelemente in Horizontalrichtung der CCD-Anordnung "t _H ist, wird die Abtastfrequenz f gleich 1/ ¹Z¹ jj) enthält ein Ausgangs-Videosignal Sy, das während einer Horizontal- oder Zeilenperiode zu erhalten ist, wenn die jeweiligen Bildelemente in jeder Horizontalperiode selbst eingeschrieben werden, eine Gleichstromkomponente

-™

eines

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Luminazsignals S„ und eine Seitenbandkomponente S_M (Wechselstromkomponente), die in der Weise erzeugt ist, daß der Abtastträger f mit der Gleichstromkomponente S_DC moduliert ist, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Fig. 1 zeigt jedoch nur die Grundwelle davon. Wenn das Band der Gleichstromkomponente S_DC derart genügend breit gewählt ist, daß jegliche Auflösungsminderung vermieden ist und da Seitenbänder sich zu niedrigeren und höheren Seiten der Seitenbandkomponente S„ mit der Abtastfrequenz f als Mittenfrequenz erstrecken, ist im obigen Falle die Seitenbandkomponente des Abtastträgers f auf einer hohen Bandkomponente S-p_H der Gleichstromkomponente S-™ überlappt, wie dies Fig. 1 zeigt. Auf diese Weise wird ein in der Fig. 1 schraffierter Anteil als Zeilenfaltung oder Geisterbildfehler erzeugt. Wenn ein Bild unter diesen Umständen wiedergegeben ist, erscheint ein solcher Fehler in der Bildwiedergabe als Flimmern oder Punktmuster oder dgl. In Fig. 1 ist mit S-ryj- eine ITiedrigbandkomponente der Gleichstromkomponente S-Q^ bezeichnet.

Das Flimmern wird durch Zeilenfaltung oder Geisterbildfehler verursacht. Wenn die Bandbreite der Gleichstromkomponente S_DC begrenzt wird, z. B. kleiner gemacht wird als ein halb der Abtastfrequenz f , werden keine Geisterbildfehler erzeugt und es wird somit Rauschen im wiedergegebenen Bild vermieden. Die Begrenzung der Bandbreite der Gleichstromkomponente S^ ist jedoch mit einer Auflösungsverminderung verbunden, und zwar derart, daß eine Begrenzung der Bandbreite der Gleichstromkomponente S-p.Q nicht zu empfehlen ist. TJm die Bandbreite der Gleichstromkomponente S_DC derart auszuwählen, daß keine Auflösungsverminderung auftritt, z. B. daß diese mehr als 3,5 MHz beträgt, und daß kein Geisterbildfehler auftritt, ist es ausreichend, die Abtastfrequenz (sampling frequency) genügend hoch zu wählen.

Da die Abtastfrequenz f das Produkt aus η und f^· (f = H-'fjr) ist, worin η die Anzahl der Zeilenbildpunkte der CCD-Anordnung ist und fjT die Zeilenabtastfrequenz ist (im praktischen Falle

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wird die effektive Abtastzeit in horizontaler Abtastrichtung in Betracht gezogen) ist es erforderlich, wenn die Abtastfrequenz f so hoch gewählt ist, daß das Auftreten eines Geisterbildfehlers wie often beschrieben vermieden ist, die Anzahl η der Bildelemente so zu vergrößern, daß es im Ergebnis schwierig wird, die in Frage kommende CCD-Anordnung herzustellen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Festkörper-Farbkamera zu finden, die mit einer zweidimensionalen Bildeinrichtung arbeitet, die z. B. eine CCD-(Ladungsverschiebe-)Anordnung oder dgl. ist.

Diese neue im Oberbegriff des Patentanspruches 1 umrissene Kamera ist erfindungsgemäß gekennzeichnet, wie dies im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben ist. Weitere Einzelheiten und Weiterbildungen lassen sich den Unteransprächen entnehmen.

Bei einer wie erfindungsgemäßen Festkörper-Farbkamera ist vorgesehen, daß ein Signal, das einer Farbkomponente eines aufzunehmenden Gegenstandes entspricht, in einem Ausgangssignal in bzw. mit jeder zweiten Zeile bzw. ein über die andere Zeile moduliert ist. Ein Signal mit relativ hoher Auflösung läßt sich aus einem Zeilensignal erhalten, das nur eine Luminanzsignal-Komponente enthält und eine Farbsignalkomponente ist aus dem anderen Zeilensignal bzw. Signal der anderen Zeile zu gewinnen. Da eine vertikale Korrelation zwischen benachbarten Zeilen bei einem Videosignal vorliegt, können ein gewöhnliches zusammengesetztes Farb-Yideosignal oder Farbsignale von Rot (R), Grün (G) und Blau (B) sequentiell erhalten werden durch Mischen der obigen zwei Signale.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das durch ein Farbfilter hindurchgegangene Lieht derart selektiert, daß Farbkomponenten in Zeilenfolge erhalten werden, Jedoch eine Luminanzkomponente über die Gesamtfläche

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des Filters hinweg gewonnen wird. Die'Luminanzkomponente ist in dem Falle durch die gesamte Fläche des Filters hindurch zu erhalten. Die Seitenbandkomponenten, die Geisterbilder erzeugen, werden jedoch nicht mit der Luminanzkomponente gemischt. Daher läßt sich damit immer eine Luminanzkomponente ohne Zeilenfaltung . oder GeisterMldfehler gewinnen. Mit Hilfe der Erfindung kann aus diesem Grunde stets ein Bild mit guter Qualität und gutem Bildstand wiedergegeben werden.

Mit Hilfe der Erfindung kann des weiteren die Erzeugung eines Geisterbildfehlers durch eine relativ einfach aufgebaute Schaltung vermieden werden, so daß die vorliegende Erfindung auch aus der Praxis her besonders vorteilhaft ist. Da die Niedrigbandkomponente des weiteren keiner betriebsmäßigen Behandlung unterworfen ist, selbst wenn diese signalbeaufschlagt ist, ist die Vertikalauflösung nicht verschlechtert. Da der Fehler der Zeilenfaltung oder G-eisterbildfehler mit Hilfe der Erfindung des weiteren vollständig zu beseitigen ist, läßt sich die im folgenden beschriebene Besonderheit erreichen. Wenn eine Kamera bekannter Art ohne Auflösungsverschlechterung sein soll, ist für das Band des LuminanzSignaIs (Band der Gleichstromkomponente) erforderlich, daß dieses größer als 3,5 Mz gewählt wird. Um des weiteren die Bildung von Geisterbildfehlern unter diesen Umständen zu vermeiden, muß die Anzahl η der Bildpunkte oder Bildelemente in Zeilenrichtung größer als 700 sein. Wenn jedoch die Anzahl η der Bildelemente so groß wird, wie dies bekannter Stand der Technik ist, wird die Herstellung einer GGD-Anordnung im allgemeinen zu schwierig. Eine wie bekannte Kamera läßt sich daher nicht mit geringen Kosten herstellen. Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung jedoch wird kein Geisterbildfehler erzeugt, wenn das Band des Luminanzsignals groß gewählt wird. Selbst wenn das Band des Luminanzsignals etwa 4,0 MHz groß gewählt wird, ist daher eine Anzahl η der Bildelemente mit etwa 400 ausreichend, was dazu führt, daß eine diesbezügliche CCD-Anordnung leicht und wenig aufwendig herstellbar ist.

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Bei einer erfindungsgemäßen Festkörper-Farbkamera, wie z. B. eine Farbkamera mit 1-Chip-CCD-Anordnung wird ein Farbfilter zusammen mit einem CCD-Chip verwendet, wobei das Filter so angeordnet ist, daß das Ausgangssignal, das jeder zweiten Zeile entspricht, nur Farbkomponentensignale des Gegenstandes enthält.

Weitere Erläuterungen und Vorteile der Erfindung gehen aus der anhand der Figuren gegebenen Beschreibung hervor.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm eines üblichen Frequenzspektrums eines Ausgangssignals, das von einer CCD-Kamera zu erhalten ist.

Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht einer für die Erfindung angepaßten CCD-Anordnung.

Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht eines Anteils eines Farbfilters, das zusammen mit einer CCD-Anordnung nach Fig. verwendet wird.

Fig.4A, 4B, 4C zeigen Diagramme von Impulsformen von Signalen, wie sie für den Betrieb der CCD-Anordnung verwendet werden.

Fig. 5 zeigt ein elektrisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Festkörpe r-Farbkamera.

Fig. 6A bis 6C, 6A' bis 6C und Figuren 7A bis 7C zeigen Diagramme von Frequenzspektren, die die Phasenbeziehung des Ausgangssignals einschließen.

Fig. 8 und 10 zeigen Teilansichten anderer Ausführungsformen eines Farbfilters, das für die vorliegende Erfindung angepaßt ist und

Fig. 9 zeigt ein schematisch.es Diagramm eines Anteils einer Festköüper-Kamera mit Zwischenzeilen-Verschiebesystem.

Mit Bezug auf die Figuren werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Festkörper-Farbbildkamera beschrieben. Für diesen Fall wird ein 3-Phasen-CCD eines Halbbild-Verschiebesystems als Festkörperkamera verwendet.

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Zunächst soll mit Bezug auf Pig. 2 eine 3-Phasen-CCD-Anordnung ■beschrieben werden. In Fig. 2 ist mit 10" die CCD-Anordnung insgesamt bezeichnet. Wie an sich bekannt, besteht diese aus einer photo empfindlichen Matrixanordnung 1OA, auf die das Bild eines aufzunehmenden Gegenstandes projeziert wird, aus einer zeitweise speichernden Matrixanordnung 10B, von der elektrische Ladungen gespeichert werden, die auf Licht-Informationssignalen des Gegenstandes beruhen, die von der photoempfindlichen Matrixanordnung 1OA zu erhalten sind, und aus einem Ausleseregister 1OC, mit dem die aufgenommenen Ausgangssignale oder Videosignale ausgelesen werden. Die photoempfindliche Matrixanordnung 1OA ist aus einer vorgegebenen Anzahl

Bildelementen I_1-1; ¹-|_2' ···· ¹1-n' ¹2-1'*'·* ¹m-n S^etilde"^t» die in horizontaler Richtung und in vertikaler Richtung bzw.

zu Zeilen und Spalten ausgerichtet bzw. angeordnet sind. In Horizontalrichtung gesehen haben sie eine vorgegebene Zeichendichte Xjj und in vertikaler Richtung eine solche 'C₁₇' . Ein η Jl

jedes der Bildelemente I_-1; I_1-2? ···· ^_m-_n enthält drei photoempfindliche Einheiten 2.

Wenn das Bild des Gegenstandes auf die photoempfindliche Matrixanordnung 1OA projeziert bzw. geworfen wird, werden in den photo empfindlichen Einheiten 2 eines Halbleiterkörpers elektrische Ladungen induziert bzw. erzeugt, und zwar entsprechend einer jeglichen der Elektroden oder Anschlüsse 0.. bis 0,, die jeweils mit den ersten, zweiten bzw. dritten photoempfindlichen Einheiten 2 eines jeden der Bildelemente 1..;... 1 verbunden sind. Diese Elektroden oder Anschlüsse 0₁ bis 0~ werden an Bild-Abtastvorspannungen gelegt, bzw. mit solchen beaufschlagt, die vorgegebene Potentialbeziehungen haben. Dann, wenn in wie bekannter Weise, ein Transfer-Taktimpuls an die Elektroden bzw. Anschlüsse 0₁ bis 0., angelegt wird, werden die in den jeweiligen Bildelementen I_1-1 .... I_1-11J ^p-1 *···

I₀;...1 ....1 in horizontalen Abtastzeilen induzierten du m—1 m—η

elektrischen Ladungen sequentiell nacheinander in einer jeden horizontalen Abtastzeile der entsprechenden horizontalen Zeilenabtastpositionen der zeitweilig speichernden Matrixanord-

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nung 1OB gespeichert. Zu diesem Zwecke ist die zeitweilig speichernde Matrixanordnung 1OB im wesentlichen gleich der photoempfindlichen Matrixanordnung 10A ausgebildet. Sie ist jedoch insgesamt optisch abgeschirmt. Die Einzelteile der zeitweilig speichernden Matrixanordnung 10B sind dementsprechend mit denselben Bezugszeichen versehen, die die entsprechenden Einzelteile der photoempfindlichen Matrixanordnung 10A haben, jedoch sind diese in 10B mit ' versehen und ihre Beschreibung im einzelnen ist als entbehrlich weggelassen. In Pig. 2 sind Kanalbegrenzungen (channel stoppers) mit dem Bezugszeichen 3 versehen.

Die in der zeitweilig speichernden Matrixanordnung 10B gespeicherten Ladungen werden mit Hilfe des Ausleseregisters 10G sequentiell ausgelesen, und zwar durch Anlegen eines Auslese-Taktimpulses an das Register, womit an dessen Ausgangsanschluß 4 ein Ausgangssignal zu erhalten ist. Das Ausleseregister 10C hat Auslesebereiche 5.,; 5₂; ··· 5_n, die nur den entsprechenden horizontalen Zeilenbildelementen entsprechen. Da das Auslesen mittels der 3-Phasen-Taktimpulse 0. bis 0~ erfolgt, haben die jeweiligen Auslesebereiche 5..; 5₂; ···· 5_n jeweils drei Einheiten O_1-1; O_1-2; O_1-3; 6^₁; 6₂_₂;6₂_₃; ... 6^₁; 6_n_₂; 6^__y

Bei der vorliegenden Erfindung werden die CCD-Anordnung 10 einer Halbbild-Verschiebeanordnung, ausgebildet wie oben beschrieben, und ein farbfilter, das eine bestimmte spezielle Farb-Lichtdurchlässigkeit hat, dazu verwendet, Farbkomponenten in der Art der Zeilenfolge und auch ein Luminanzsignal zu erzeugen, das über die ganze CCD-Anordnung zu erhalten ist, und zwar infolge geeigneter Signalverarbeitung ohne Geisterbildfehler (folded error).

Nachfolgend wird ein Farbfilter beschrieben, das für die vorliegende Erfindung passend ist. Dieses Farbfilter ist bezüglich der von ihm hindurchgelassenen Farben derart ausgewählt, daß die Farbkomponenten, die von den ungeradzahligen und die von den geradzahligen Halbbildbereichen des Farbfilters zu erhalten sind,dieselben sind und daß Farbkomponenten in der

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Art der Zeilenfolge bei jeder ungeradzahligen oder geradzahligen horizontalen Abtastzeile zu erhalten sind.

Fig. 3 zeigt einen Anteil oder Ausschnitt eines Farbfilters 30, das den oben beschriebenen Bedingungen genügt. Dieses Farbfilter 20 ist so ausgestaltet, daß es auch für den Fall eines Farb-Zeilensprung-Abtastsystems zu verwenden ist.

Das Farbfilter 20 nach Fig. 3 ist von der Art mit transversalen Querstreifen, die sich in der horizontalen Zeilenabtastrichtung erstrecken. Für diesen Fall sind die Bildelemente 1^₁; 1 -j_o ϊ ^Ί1-η' ^Ί3-1 *·· 3-n' *" ^U1-1 ' ^Ί1-2 ' Ί-3 '"^U in den ungeradzahligen horizontalen Abtastzeilen angeordnet bzw. ausgerichtet sind (es können auch die geradzahligen Abtastzeilen sein), in zwei Anteile in Bezug auf die Yertikalrichtung aufgeteilt und die Flächenanteile des Farbfilters, die den oberen oder den unteren Anteilen der geteilten Bereiche oder den oberen Anteilen beim dargestellten Beispiel entsprechen, sind verschieden ausgewählt in Bezug auf Primär- oder Grundfarb-Lichtdurchlässigkeit, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Diese Anteile oder Bereiche, die Licht der Grundfarben durchlassen, sind entsprechend einer vorgegebenen Anordnung in horizontaler Zeilenabtastrichtung vorgesehen. Mit den Grundfarben sind das rote Farblicht R, das grüne Farblicht G und das blaue Farblicht B wie an sich bekannt gemeint. Die Anordnung der Grundfarben in Zeilenrichtung ist somit R-G-B

Die anderen oder übrigbleibenden Bereiche sind alle so ausgewählt, daß sie weißes Lieht W hindurchlassen oder sind transparent.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Farbfilter 20 sind mit F_Q insgesamt die Bildelementbereiche der ungeradzahligen Halbbilder gekennzeichnet. Mit iF_Q ist ein i-ter Zeilenabtasfbereich der ungeradzahligen Halbbilder bezeichnet, wobei i = 1, 2 ... m sein kann. Mit F™ sind in gleicher Weise die geradzahligen Halbbilder bezeichnet. Die oben beschriebene Aufteilung der Halbbilder dient dem besseren Verständnis iex .Aufnahme= "hereiche

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eines Zeilensprung-Abtastsystems. In Fig. 3 wird durch ϊ'ττ die Informationsdichte der Anordnung der Bildelemente der Vertikalrichtung angegeben.

Sofern ein Farbfilter in der oben "beschriebenen Art aufgebaut ist, werden die Par bicomponent en, die von dem ungeradzahligen Halbbild F_Q und die von dem geradzahligen Halbbild F-p, zu erhalten sind während benachbarter Zeilenabtastperioden gleich, namentlich während der Halbbilder iF_Q und iFg, womit der gewünschte Zweck erfüllt wird.

Die zum Betrieb der CCD-Anordnung 10 erforderlichen Signale für Zeilensprung erfüllen die nachfolgende Beziehung. Die Betriebssignale S., S₂ und S^ bestehen aus Bildabtast-Vorspannungssignalen und aus Transfer-Taktimpulsen, wie dies in den Figuren 4A bis 4C gezeigt ist. Wenn nun angenommenerweise N. die ungeradzahlige Halbbildperiode und IT^ die geradzahlige Halbbildperiode ist, wird entsprechend der Eingangs-Lichtinformation in dem Halbleiterkörper unterhalb der Elektrode 0. während der Periode N. eine elektrische Ladung induziert bzw. erzeugt, die dann ausgelesen wird. Entsprechend der Eingangs-Lichtinformation werden jeweils elektrische Ladungen in dem Halbleiterkörper unterhalb der Elektroden 0₂ und 0~ während der nachfolgenden Periode ΪΓ-g induziert und dann elektrisch ausgelesen.

Die den Elektroden bzw. Anschlüssen φ, bis 0~ zuzuführenden bzw. zugeführten Signale S. bis S, enthalten Bildabtast-Vorspannungsimpulse S.., S„. und S^., die in ihrer Potentialbeziehung derart ausgewählt sind, daß nur der Bildabtast-Impuls S.. niedrig ist, vergleichsweise zu den anderen Impulsen Sp. und δ.*., wie dies aus den Figuren 4A bis 4C zu ersehen ist. Mit bzw. bei diesem Impuls oder dieser Vorspannung S.,. wird die der Eingangs-Lichtinformation entsprechende elektrische Ladung im Halbleiterkörper unterhalb der Elektrode 0. gespeichert. Die gespeicherte Ladung wird zu einem Zeitpunkt mittels der Transfer-Taktimpulse S.-g bis S,_B in Vertikal-

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richtung transferiert bzw. verschoben, wobei die Impulse die Transfer-Zeit-(Perioden)-Dauern Δ Τ und die gewünschte PotentialbeZiehung untereinander haben.

Während der nächsten Periode N_x, werden die Impulse S₀. und S^.

13 * 2t ok

der Betriebsimpulse S_ und S, potentialmäßig dem Obigen entgegengesetzt abgesenkt und elektrische Ladungen werden in dem Halbleiterkörper unterhalb der Elektroden 0_? und 0^ induziert. Mit dem Transfer bzw. der Verschiebung der Ladungen wird zunächst die im Halbleiterkörper unterhalb der Elektrode 0_O befindliche Ladung unter die Elektrode 0~ verschoben, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Daraufhin wird die Ladung mittels der Transfer-Taktimpulse S.-g und S^-g in gleicher Weise während der Periode Ή. verschoben. Wenn, wie oben beschrieben, der Ort, an dem die elektrischen Ladungen entsprechend den Eingangs-Lichtinformationen gespeichert sind, beim geradzahligen Halbbild verschoben ist, so ist das Zentrum der Bildelemente in Yertikalrichtung natürlich um Zmt'/2 (weiter) bewegt, vergleichsweise zum Fall des geradzahligen Halbbildes. Auf diese Weise sind die Informationsinhaite der Bildelemente, die um Tu¹/2 verschoben sind als Informationen zu erhalten und es kann somit die Zeilensprung-Bildabtastung gegeben werden.

Fachfolgend wird im Zusammenhang mit Fig. 5 eine erfindungsgemäße Festkörper-Farbkamera beschrieben.

Mit 11 ist ein aufzunehmender Gegenstand bezeichnet, der durch das optische Linsensystem L und das oben beschriebene Farbfilter 20 auf die CCD-Anordnung 10 projeziert wird. Auf diese Weise wird ein wie gewünscht farbsepariertes Bild des Gegenstandes 11 auf die CCD-Anordnung 10 projeziert. Wenn nun in der ungeradzahligen horizontalen Abtastzeile im ungeradzahligen Halbbild ein Ausgangs signal zu erhalten ist, das mit Sq bezeichnet ist und bei geradzahligen horizontalen Abtastzeilen ein Signal S^ zu erhalten ist, so enthält nur das Ausgangssignal S₀ Farbkomponenten, wie dies für das in Fig. 3 dargestellte Farbfilter 20 ersichtlich ist. Das Ergebnis ist,

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daß die Farbkomponenten "bei jeder zweiten bzw. bei ein über der anderen mit 1 H bezeichneten der Horizontalabtastperioden zu erhalten sind. Das bedeutet, daß die Farbkomponenten in Zeilenfolge zu erhalten sind, während als Ausgangssignal S-g ein Luminanzsignal zu erhalten ist, das alle Farbkomponenten enthält. Zusammengefaßt, die Luminanzinformation des Gegenstandes 11 ist bei jeder horizontalen Abtastzeile zu erhalten. In gleicher Weise sind die Färb- und die Luminanzkomponenten beim geradzahligem Halbbild zu erhalten.

Der Pegel der Luminanzkomponente des Ausgangssignals S_Q, das bei den jeweiligen Halbbildern JP₀ und F-p zu erhalten ist, beträgt 2/3 desjenigen Pegels des Ausgangssignals S-g. Das am Ausgangsanschluß 4 auftretende Ausgangssignal wird somit einem Pegelschalter-Kreis 12 zugeführt, der einen Verstärker 12A und einen Schalter SW. hat, der bei jeder 1H-Periode Kontakt schließt, und zwar mit dem Kontakt O bei ungeradzahligem Halbbild und dem Kontakt E bei geradzahligem Halbbild.

Das Frequenzspektrum und die Phasenbeziehungen der Ausgangssignale S_n und S-g sind in den Figuren 6A bis 6C und in den Figuren 6A¹ bis 6C jeweils dargestellt.

Fig. 6a bezieht sich auf das Ausgangssignal S_Q. In diesem sind die Träger der R-, G- und B-Farbkomponenten bei 1/3 ·£_Η erzeugt, da sie durch bzw. mit den jeweiligen aufgeteilten Bereichen moduliert sind. Da des weiteren die jeweiligen Farbkomponenten Phasendifferenzen von 120° haben, ist die in Fig. 6A gezeigte Phasenbeziehung erfüllt. Die Weiß-Komponente W ist nicht moduliert, da hierfür kein aufgeteilter Bereich vorliegt und deren Trägerfrequenz ist

In Fig. 6A' ist auf das Ausgangssignal S„ Bezug genommen. Dieses Ausgangssignal S^ ist nur die Luminanzkomponente, und zwar aufgrund des Aufbaues des Farbfilters 20. Dementsprechend wird bei 1/3· ^jj k^ein Träger erzeugt. In den Bezugszeichen S_LQ

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SjJ₀, S_LE und St™ der Figuren 6A "bis 60 und 6A¹ "bis 60' weist der Suffix "L" auf die untere Bandkomponente, "H" auf die obere Bandkomponente, "O" auf die ungeradzahlige Abtastzeile und "E" auf die geradzahlige Abtastzeile jeweils Mn.

Es wird wieder auf Fig. 5 Bezug genommen, der entsprechend Ausgangs signale S₀ und S™, die bei einer jeden 1 H-Periode zu erhalten sind, vom Pegelschalter-Schaltkreis 12 sequentiell und abwechselnd an ein !Tiefpaßfilter 13 gegeben werden, durch das hindurch deren untere Bandkomponenten von ungefähr 1,0 bis 2,0 MHz hindurchgelassen werden; siehe Figuren 6B und 6B¹. Die unteren Bandkomponenten S-j-q und S_x-, werden an ein Subtrahierglied 14 gegeben, dem außerdem die Aus gangs Signa le S^ und S^, zugeführt werden, die bezüglich ihrer Bandbreite nicht begrenzt sind. Das Differenz-Ausgangssignal 5a, das aus dem Subtrahierglied 14 zu erhalten ist, enthält nur die oberen Bandkomponenten, wie dies in den Figuren 60 und 60' jeweils gezeigt ist. Mit 15 ist in Fig. 5 ein Yerzögerungsschaltkreis bezeichnet, der zwischen dem Pegelschalter-Kreis 12 und dem Subtrahierglied 14 liegt. Dieser 7erzögerungsschaltkreis dient dazu, die Verzögerung der Ausgangssignale zu kompensieren, die durch das Vorhandensein des Tiefpaßfilters 13 auftritt. Das hindurchgelassene Band des Tiefpaßfilters 13 ist so gewählt, daß kein Geisterbildfehler in den Ausgangssignalen S_T„ und S_„ enthalten ist, die durch dieses hindurchgehen

JjU ha

oder daß kein solcher Fehler durch die untere Seitenbandkomponente S- erzeugt wird, deren Band in den Figuren 6A und 60 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Diese Seitenbandkomponente S_M wird bei dem Träger erzeugt, der das Zweifache (der Frequenz) der Farbkomponente hat (2/3* f_H).

Das Ausgangssignal S des Subtrahiergliedes 14 hat nur die obere Bandkomponente und wird an ein Addierglied 16 gegeben, dem außerdem das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 13 oder die Signale S_1n und S_1E zugeführt werden, die nur aus unteren Bandkomponenten bestehen. In diesem Falle ist das als Differenz auftretende Ausgangssignal S , das die Farbkomponenten enthält,

EL

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in jeder 1 Η-Periode zu erhalten, so daß ein Schaltkreis vorgesehen ist, der verhindert, daß dieses Ausgangs signal S dem Addierglied 16 zugeführt wird. Diesbezüglich wird das Ausgangssignal S mittels eines Verzögerungsschaltkreises 17

el

um 1 H verzögert, und zwar zu einem Signal S '. Nachfolgend

el

wird dieses Signal S ' an das Addierglied 16 zusammen mit dem

el

als Differenz auftretenden Ausgangssignal S gegeben, das

ei

nicht verzögert ist. Dies erfolgt über einen Schalter der bei einer jeden 1 Η-Periode schaltet. Der Schalter SWp wechselt zu einem Kontakt E über, wenn die geradzahlige horizontale Abtastzeile abgetastet wird. Der Schalter SWp geht auf den Kontakt 0 über, wenn die ungeradzahlige horizontale Abtastzeile abgetastet wird. Wenn somit der Schalter SWp an dem Kontakt 0 anliegt, werden, wie dies Pig. 6C zeigt, das als Differenz auftretende Ausgangssignal S und die untere Band-

CX

komponente S_T~ an das Addierglied 16 gegeben. Ein Ergebnis ist, daß das Ausgangssignal eines Tiefpaßfilters 18 nur die Gleichstromkomponente SjJ₀ ist. Wenn man diese Gleichstromkomponente SjJ₀ analysiert, ist deren untere Bandkomponente die Komponente Sy₀. Ihre obere Bandkomponente ist jedoch die obere Bandkomponente in der Gleichstromkomponente vor der 1 Η-Periode, nämlich die obere Bandkomponente S₁₃-P, in der kein Geisterbildfehler (siehe Pig. 7A) enthalten ist. Wenn im Gegensatz dazu der Schalter SW„ mit dem Kontakt E in Berührung ist, besteht die Gleichstromkomponente S^ aus Komponenten St^St™. Aus

AjSj 1 1 Pf Π πι

diesem Grunde wird in keinem Palle eine Geisterbildkomponente der Parbkomponente in die Gleiehstromkomponenten Sjj₀ und Sjj^, hereingemiseht. Auf diese Weise ist die Gleichstromkomponente zu erhalten, die keinen Geisterbildfehler enthält. Das heißt, daß durch geeignete Verwertung der Ausgangssignale, die von benachbarten horizontalen Abtastperioden zu erhalten sind, die Gleichstromkomponente Sj.„ zu erhalten ist, die keinen Geisterbildfehler enthielt. Wenn dementsprechend das nicht verzögerte Ausgangssignal S und das verzögerte Ausgangs-

CX

Signal S ' dem Subtrahierglied 19 zugeführt werden, sind

CX

die Gleiehstromkomponenten Sj^ der gleichen Phasenbeziehung aufgehoben und es sind von dort nur die Parbkomponenten (siehe

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Fig. 7B) zu erhalten. Aufgrund des Aufbaues des Farbfilters 20 werden Farbkomponenten in Zeilenfolge erhalten. Wenn jedoch das nicht verzögerte Ausgangssignal S und das verzögerte Ausgangssignal S ' wie in Fig. 5 gezeigt verwendet werden, kann

CL

die Farbkomponente vor 1 H als dasjenige Aus gangs signal verwendet werden, das der geradzahligen Horizontalabtastperiode entspricht. Daher sind vom Standpunkt des Signals gesehen, die Farbkomponenten von allen Bereichen des Farbfilters 20 zu erhalten.

Diejenigen Farbkomponenten, die "bereits der Differenzbildung unterworfen sind, werden über ein Bandpaßfilter 21 an Demoduiatoren oder Detektoren 22A und 22B gegeben, die passende Demodulationsachsen jeweils haben, um die Komponenten als gewünschte Farbkomponenten zu demodulieren. Wenn z. B. die y-Achse (Fig. 7C) als Demodulationsachse des Demodulators 22A ausgewählt ist, wird der Demodulator 22A die Farbkomponente P+"R

E. p— demodulieren. Wenn in entsprechender Weise die

x-Achse (Fig. 7C) als Demodulationsachse des Demodulators 22B gewählt ist, demoduliert der Demodulator 22B die Farbkomponente B-G. Wenn somit diese Farbkomponenten und die Gleichstromkomponente einem Matrixschaltkreis 23 zugeführt werden, erhält man an dessen jeweiligen Ausgangsanschlüssen 23a, 23b und 23c die gewünschten Tideo-Ausgangssignale. Zum Beispiel sind das luminanzsignal T und die Farb-Differenzsignale B-Y und R-Y des ITISC-Systems als Tideo-Ausgangssignal an 23a bis 23c zu erhalten.

Nachfolgend werden Variationen der Erfindung, und zwar anhand der Figuren, beschrieben. Die obige Beschreibung ist für den Fall gegeben, daß die Erfindung zur Durchführung eines Zeilensprung-Abtastsystems verwendet wird. Die Erfindung läßt sich jedoch aber auch für ein anderes Abtastsystem als ein solches Zeilensprungsystem verwenden. Das Farbfilter 20 sollte hierzu gemäß Fig. 8 aufgebaut sein. Da die Zeichendichte der Bildelemente in Yertikalrichtung V-^ (siehe Fig. 2) ist, läßt sich für diesen Fall das Farbfilter 20 leicht herstellen, ver-

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gleichsweise zu demjenigen nach Pig. 3.

Des weiteren wird die oben "beschriebene CCD-Anordnung 10 in einem Halbbild-Verschiebesystem verwendet. Die CCD-Anordnung 10 nach Fig. 9, die in einem Zwischenzeilen-Versehiebesystem verwendet ist, kann benutzt werden. Die CCD-Anordnung 10 dieses Systems hat Schieberegister 25, die sich in vertikaler Richtung erstrecken und deren Zahl gleich der der Bildelemente in Horizontalrichtung ist. Die*Beschreibung der anderen oder übrigen Konstruktionsmerkmale kann, weggelassen werden.

Das Farbfilter 20, das entsprechend der Fig. 10 aufgebaut ist, kann ebenfalls für die Erfindung verwendet werden. Wenn man dieses Farbfilter 20 benutzt, und falls zwei der Bildelemente, die in Yertikalrichtung ausgerichtet sind, als ein Satz genommen sind, ist eine lichtdurchlässige Einheitsfläche des Farbfilters 20 gebildet, das die zwei Bildelemente bedeckt. Die ungeradzahlige (oder geradzahlige) lichtdurchlässige Fläche ist in einer Anzahl oder Mehrzahl von Bereichen aufgeteilt, und zwar in Bezug auf die horizontale Abtastrichtung und außerdem sind die Abtastflächen bei entsprechenden Halbbildern ausgewählt, wie dies die Fig. 10 zeigt.

Bei Verwendung des Farbfilters 20 nach Fig. 10 wird derselbe Effekt erreicht, wie er oben beschrieben ist.

Aus dem Vorangehenden ist es ersichtlich, daß sich für den Fachmann noch viele, im Rahmen der Erfindung liegende Variationsmöglichkeiten ergeben.

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Claims

- 16 PATENTANSPRÜCHE

(_i) Festkörper-Farbkamera mit einer Pestkörper-Bildeinrichtung, die eine Vielzahl von in Horizontalrichtung und in Vertikalrichtung angeordneten Bildelementen hat, mit einer Projektionseinrichtung zur Abbildung eines Gegenstandes auf der Bildeinrichtung und mit einer Ausleseeinrichtung zum zeilenweisen sequentiellen Auslesen der dem Bild des Gegenstandes entsprechenden Bildinformation, gekennzeichnet durch ein Farbfilter(20), das zwischen der Bildeinrichtung do) und der Projektionseinrichtung (L) angeordnet ist und für die Bildinformation derart ist, daß eine Farbsignalkomponente (R-G-B) nur in jeder zweiten Zeile eingeschlossen ist.
2. Pestkörper-Farbkamera nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zusätzlich eine Verzögerungseinrichtung (17) zur Verzögerung der Ausgangs-Bildinformation um ein Zeilenintervall (1 H) vorgesehen ist, um die Farbsignalkomponente (R-G-B) auf eine Zeile zu geben, in der keine Farbsignalkomponente enthalten oder zu erhalten ist.
3. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Farbfilter (20) des weiteren so angeordnet bzw. ausgestaltet ist, daß es in Bezug auf die Zeile, in der die Farbsignalkomponente enthaltende BiIdinformation zu erhalten ist, einen Farbanteil (R-G-B) und einen transparenten Anteil hat.
4. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (17) auch dazu vorgesehen ist, eine Luminanzsignalkomponente der Zeile zuzuführen, aus der die Farbsignalkomponente zu erhalten ist.
5. Festkörper-Farbkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörper-Bildeinrichtung eine Ladungsverschiebeanordnung (CCD-Anordnung 10) des Halbbild-Transfertyps (frame transfer type) ist»

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6. Festkörper-Farbkamera nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pestkörper-Bildeinrichtung eine Ladungsverschiebeanordnung (CCD-Anordnung 10) des Zwischenzeilen-Verschiebetyps (interlined shift type) ist.
7. Festkörper-Farbkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Bildelemente in sich überlappender Beziehung derart angeordnet sind, daß die Bildelemente von ungeradzahligen und von geradzahligen Halbbildern gemeinsam das Farbfilter (20) einschließen, wenn Zeilensprungverfahren mit zwei kontinuierlichen Halbbildern beim Aufnehmen des Bildes angewendet wird.

Pat entanwalt \v)Lv

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Leers