DE2740795C2

DE2740795C2 - Festkörper-Farbfernsehkamera

Info

Publication number: DE2740795C2
Application number: DE2740795A
Authority: DE
Inventors: Fumio Yokohama Kanagawa Nagumo; Toshimichi Tama Tokyo Nishimura; Seisuke Tokyo Yamanaka
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1976-09-10
Filing date: 1977-09-09
Publication date: 1983-01-20
Also published as: CA1106488A; AU510038B2; JPS5334417A; US4131913A; AU2860477A; JPS6118912B2; DE2740795A1; GB1575719A; AT366860B; NL7710000A; FR2364582B1; ATA653177A; FR2364582A1

Description

a) einer Einrichtung (L) zur Projektion eines Objektes (O) auf die Bildaufnahmeeinrichtung (10).

b) einem Farbfilter (1) bestehend aus einzelnen parallel zueinander angeordneten Streifen, welche Farbfilterelemente unterschiedlicher Durchlässigkeit enthalten, die abwechselnd entsprechend für weißes Licht und Licht einer ersten und zweiten Primärfarbe angeordnet sind,

c) einem Syachronisiersignalgenerator (It) zum Erzeugen von Treiberpulssignalen, welche der Bildaufnahmeeinrichtung (tO) zugeführt werden, und von Abtastsignalen, welche den Ausgang der Bildaufnahmeeinrichtung (10) steuern,

d) einem ersten Abtast- und Speicherkreis (12) zum Abtasten des Helligkeitssignals (Y) der Bildaufnahmeeinrichtung (10), wobei dem ersten Abtast- und Speicherkreis (12) ein erstes Abtastsignal vom Synchronisiersignalgenerator (ll)zugefünrtist,

e) einem Helligkeitssig.tal-Vei .rbeitungskreis (20) zum Erzeugen eines H jlligkeitss'gnals (YO) von jedem der genannten Farbfi^! crelemente über den ersten Abtast- und Speicherkreis (12),

f) einem Codierer (26) zum Mischen des erzeugten Helligkeitssignals (Yo) mit den gleichzeitig erzeugten Farbdifferenzsignalen,

gekennzeichnet durch

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g) einen zweiten Abtast- und Speicherkreis (21) zum gleichzeitigen Abtasten der den ersten und zweiten Primärfarben (R. B) entsprechenden Signale und des Helligkeitssignals (Y) mit einem zweiten, vom Synchronisiersignalgenerator (11) erzeugten Abtastsignal (P'd) und zur abwechselnden Abgabe von ersten und zweiten Farbdifferenzsignalen (R-Y, B-Y) von jedem der Farbfilterstreifen, wobei das erste Färb- so differenzsignal (R - Kaliber die eine horizontale Reihe (n) von Farbfilterelementen und das zweite Farbdifferenzsignal (B-Y) über die benachbarte Reihe (n+\) von Farbfilterelementen erzeugt wird.

h) ein an dem Ausgang des zweiten Abtast- und Speicherkreises (21) angeschlossenes Bandpaßfilter (30),

i) eine mit dem Ausgang des Bandpaßfilters (30) verbundene Verzögerungsleitung (24),

j) einen zweifachen Umschalter (25). dessen Eingänge an dem entsprechenden Eingang oder Ausgang der Verzögerungsleitung (24) liegen und dessen Ausgänge mit den entsprechenden Eingängen von Demodulatoren (31, 32) für die ersten und zweiten Farbdifferenzsignale (R- Y, B— Y) verbunden sind, wobei ein Steuersignal (Pt,) vom Synchronisiersignalgenerator (II) den zweifachen Umschalter (25) bei jedem horizontalen Intervall umschaltet,

k) Tiefpaßfilter (33, 34), welche zwischen den Ausgängen der Demodulatoren (31,32) und den Eingängen des Codierers (26) geschaltet sind, an dem der Ausgang des Helligkeitssignal-Verarbeitungskreises (20) derart angeschlossen ist, daß das Helligkeitssignal (Yo) mit den demodulierten Farbdifferenzsignalen gemischt wird.

2. Festkörper-Farbfernsehkamera nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Ausgangsseite des ersten Abtast- und Speicherkreises (12) und mit der Ausgangsseite des zweiten Abtast- und Speicherkreises (21) eine Subtrahierstufe (36) verbunden ist, die ausgangsseitig Farbdifferenzsignale (R -Yi, B- Yi) abgibt (Fig. 8).

3. Festkörper-Farbfernsehkamera nach Anspruch

2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abtast- und Speicherkreise (12, 21) eingangsseitig an gesonderten Biidaufnahmeeinrichtungen (1OA iOB) angeschlossen sind, welche voneinander getrennt das Helligkeitssignal bzw. die Primärfarbsignale abgeben (F ig. 12).

4. Festkörper-Farbfernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer unterschiedliche Farbdifferenzsignale (R — Y, B- Y) an verschiedenen Ausgängen (3Λ 3B) abgebenden Bildaufnahmeeinrichtung (10) der erste Abtast- und Speicherkreis zwei einander parallel geschaltete, der Entfernung von Seitenbandkomponenten aus dem Helligkeitssignal dienende Abtast- und Halteschaltungen (12/4, i2B) aufweist (F i g. 10).

5. Festkörper-Farbfernsehkamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abtast- und Speicherkreis zwei gesonderte Abtast- und Speicherschaltungen (21A. 2\B) aufweist, die ausgangsseitig über gesonderte Bandpaßfilter (30/4. 3QB) an dem zweifachen Umschalter (25) angeschlossen sind (F i g. 10).

6. Festkörper-Farbfernsehkamera nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Verzögerungsschaltung (47) einerseits und den Eingängen des zweifachen Umschalters (25) andererseits Bandpaßfilter (30/4,30 B) vorgesehen sind (Fig. 11).

7. Festkörper-Farbfernsehkamera nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abtast- und Speicherkreis (12) und der zweite Abiast- und Speicherkreis (21) ausgangsseitig über eine Addierstufe (46) mit der Verzögerungsleitung (47) verbunden sind (F ig. 11).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Festkörper-Farbfernsehkamera mit einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, welche eine Vielzahl von in horizontalen und vertikalen Reihen angeordneten, individuellen Lichtsensoreinheiten enthält, mit

a) einer Einrichtung zur Projektion eines Objektes auf die Bildaufnahmeeinrichtung,

b) einem Farbfilter, bestehend aus einzelnen parallel zueinander angeordneten Streifen, welche Farbfilterelemente unterschiedlicher Durchlässigkeit enthalten, die abwechselnd entsprechend für

weiiies Licht und Licht einer ersten und zweiten Primärfarb«: angeordnet sind,

c) einem Synchronisiersignalgenerator zum Erzeugen von Treiberpulssignalen, weiche der Bildaufnahmeeinrichtung zugeführt werden, und von Abtastsignalen, welche den Ausgang der Bildaufnahmeeinrichtung steuern,

d) einem ersten Abtast- und Speicherkreis zum Abtasten des Helligkeitssignals der Bildaufnahmeeinrichtung, wobei dem ersten Abtast- und Speicherkreis ein erstes Abtastsignal vom Synchronisiersignalgenerator zugeführt ist,

e) einem Helligkeitssignal-Verarbeitungskreis zum Erzeugen eines Helligkeitssignals von jedem der genannten Farbfilterelemente über den ersten is Abtast- und Speicherkreis,

f) einem Codierer zum Mischen des erzeugten Helligkeitssignals mit den gleichzeitig erzeugten Farbdifferenzsignalen.

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Es ist bereits eine Sensormatrix für eine Farbbilddarsteiiung bekannt (US-PS 39 7i 065), umfassend individuelle Elemente, die helligkeitsempfindlich und .'arbartempfindlich sind und die so miteinander vermischt angeordnet sind, daß jeder Elementtyp in einem wiederholten Muster auftritt, wobei die Helligkeitselemente in der betreffenden Matrix vorherrschend sind. Die Helligkeitselemente treten dabei vorzugsweise in jeder zweiten Elementposition auf, um ein Abtastmuster relativ hoher Frequenz bereitzustellen, welches in zwei zueinander rechtwinkligen Richtungen gleichmaßig ist. Die Farbartmuster sind zwischen den betreffenden Helligkeitselementen vorgesehen. Überdies können dabei einem Mosaik entsprechend selektiv durchlässige Filter vorgesehen sein. Ober die Erzeugung von Farbdifferenzsignalen, wie sie beim Fernsehen verwendet werden, ist in diesem Zusammenhang jedoch nichts bekannt.

Es ist nun auch schon eine Festkörper-Farbkamera bekannt (DE-OS 26 05 905). die eine Festkörper-Bildeinrichtung mil einer Vielzahl von in horizontaler und vertikaler Richtung angeordneten Bildelementen aufweist. Außerdem ist dabei eine Projektionseinrichtung vorgesehen, die einen Gegenstand auf der betreffenden Bildeinrichtung abbildet. Überdies ist eine Ausleseeinrichtung vorgesehen, die zeilensequentiell dem Bild des betreffenden Gegenstands entsprechende Bildinformationen aus der Festkörper-Bildeinrichtung auszulesen gestattet. Zwischen der Bildeinrichtung und der Projektionseinrichtung ist im übrigen ein Farbfilter angeordnet, welches für die Bildinformation so ausgelegt ist. daß eine Farbsignalkomponente nur in jeder zweiten Zeile enthalten ist. Über den Aufbau einer Festkörper-Fernsehkamera der eingangs genannten Art ist in diesem Zusammenhang jedoch nichts bekannt.

Es ist schließlich auch schon eine Farbfernsehkamera bekannt (DE-OS 21 M 211). die mit einer einzigen B'ldaufnahmeröhre in Verbindung mit einer Belichtungsanordnung auskommt, welche aus photoleitenden Festkörperelementen besteht. Obwohl dieser bekannten Farbfernsehkamera eine Schaltungsanordnung zugehörig ist. welche Farbdifferenzsignale sowie Helligkeitssignale zu erzeugen imstande ist, haftet der bekannten Farbfernsehkamera jedoch der wesentliche Nachteil an, daß diese lediglich in Verbindung mit einer Bildaufnahmeröhre verwendbar ist. Über die Verwendung der betreffenden Schaltungsanordnung in Verbindune mit einer Festkörncr-Fcrnsehkamera ist in dem betreffenden Zusammenhang jedoch nichts bekannt.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie eine Festkörper-Fernsehkamera der eingangs genannten Art auszubilden ist, um bei relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand gleichzeitig Farbdifferenzsignale erzeugen zu können.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Festkörper-Fernsehkamera der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch

g) einen zweiten Abtast- und Speicherkreis zum gleichzeitigen Abtasten der den ersten und zweiten Primärfarben entsprechenden Signale uno des Helligkeitssignals mit einem zweiten, vom Synchronisiersignalgenerator erzeugten Abtastsignal und zur abwechselnden Abgabe von ersten und zweiten Farbdifferenzsignalen von jedem der Farbfilterstreifen, wobei das erste Farbdifferenzsignal über die eine horizontale Reihe von Farbfilterelementen und das zweite Farbdifferenzsignal über die benachbarte Reihe von Farbfilr elementen erzeugt wird.

h) ein an dem Ausgang des zweiten Abtast- und Speicherkreises angeschlossenes Bandpaßfilter.

i) eine mit dem Ausgang des Bandpaßfilters verbundene ^verzögerungsleitung,

j) einen zweifachen Umschalter, dessen Eingänge an dem entsprechenden Eingang oder Ausgang der Verzögerungsleitung liegen und dessen Ausgänge mit den entsprechenden Eingängen von Demodulatoren für die ersten und zweiten Farbdifferenzsignale verbunden sind, wobei ein Steuersignal vom Synchronisiersignalgenerator den zweiten Um schalter bei jedem horizontalen Intervall umschaltet.

k) Tiefpaßfilter, welche zwischen den Ausgängen der Demodulatoren und den Eingängen des Codierers geschaltet sind, an dem der Ausgang des Helligkeitssignal-Verarbeitungskreises derar a: geschlossen ist. daß das Helligkeitssignal mit den demodulierten Farbdifferenzsignalen gemischt w .d.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß mil relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand erreicht ist. daß gleichzeitig Farbdiflerenzsignale erzeugt werden. Von Vorteil ist ferner, daß durch die von der Festkörper-Fernsehkamera gemäß der Erfindung abgegebenen Signale ruhige Bilder wiedergegeben werden können, d. h. Bilder, in denen kein Flattern infolge von Abtastfehlern auftritt. Schließlich bringt die Erfindung den Vorteil mit sich, daß ohne eine Vertikalkorrelation bei einem Schwarzweißbild ausgekommen werden kann, w»;ir das betreffende Bild ohne Farbe wiedergegeben wird.

Zweckmäßige Weiürbildungen der Erfindup? erge ben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Teilvorderansicht eines optischen Farbfilters, welcher tür Erläuterung der vorliegenden Krim dung verwendet wird;

F i g. 2A bis 2D Wellenformbilder, welche zur Erläuterung des in Fig. 1 gezeigten Farbfilters verwendet werden-

F i g. 3 eine Teilvorderansicht, eines optischen Farblilters, welcher bei einer Fernsehkamera nach dem Stand der Technik bzw. bei einer Fernsehkamera nach der

vorliegenden Erfindung verwendet wird;

Fig.4 ein Blockschaltbild der Schaltung einer Festkörper-Fernsehkamera nach dem Stand der Technik;

Fig.5 eine Vorderansicht einer Festkörper-Bildsensorvorrichtung, welche bei der vorliegenden Erfindung Verwendung findet;

Fig. 6 ein Blockschaltbild der Schaltung der erfindungsgemäßen Festkörper-Farbfernsehkamera;

Fig. 7 ein Wellenformbild, welches zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Kamera nach F i g. 6 verwendet wird;

Fig.8, 10, Il und 12 Blockschaltbilder weiterer erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele; und

F i g. 9 eine Vorderansicht einer weiteren erfindungsgemäßen beispielhaften Ausführungsform der Festkörperbildsensorvorrichtung.

Wenn ein Gegenstand von einer Fernsehkamera unter Vci wcudüüg eines DGppc'grunfsrbfi!icr3 ! gemäß F i g. I aufgenommen wird, sind im allgemeinen das Spektrum und Phasenverhältnis der Farbsignalkomponenten der Kamera so, wie in den Fig. 2A bis 2D gezeigt.

Falls angenommen wird, daß die Abtastfrequenz in der Horizontalabtastrichtung mit /cund das Band einer Grünfarbkomponente G mit der Abtastfraquenz /ir (4,5 MHz) gewählt ist, so weist das abgetastete Ausgangssignal in Relation zum Grünfarbsignal (beispielsweise dem Grünsignal in der n-ten Zeile) in dem Ausgangssignal einer Festkörperbildsensorvorrichtung zusätzlich zu den Modulationssignalkomponenten (Gleichstromkomponenten oder Basisbandkomponenten) Soc Seitenbandkomponenten (Wechselstromkomponenten) Smg auf. deren Träger bei einer Abtastfrequenz fc gemäß F i g. 2A liegt. Falls die Abtastfrequenz /Oetwa 4,5 MHz, wie zuvor erwähnt, ist, so ist das Verhältnis der Signalbänder wie in Fig. 2A gezeigt, worin die Seitenbandkomponenten Smg in Modulationssignalkomponenten Sog gemischt sind. Somit wird ein Abtastfehler verursacht, welcher das wiedergegebene Bild verschlechtert. Im allgemeinen wird der Abtastfehler durch Anwendung der Vertikalkorrelation oder des Vertikalkorrelationsprozesses beseitigt. Das heißt, die Phase des von einer benachbarten Horizontalabtastzeile (beispielsweise der [n-ten +] 1 Zeile) erhaltenen Trägers ist jener aus der /j-ten Horizontalabtastzeile, wie aus F i g. I ersichtlich, entgegengesetzt, so daß die in Fig. 2B gezeigten Ausgangsspektren von der (n-ten + 1)-Zeile erhalten werden. Somit wird ein sog. Vertikalkorrelationsprozeß zum Mischen benachbarter Zeilen durchgeführt, wobei der Abtastfehler dementsprechend beseitigt wird.

Da die betreffenden Träger der Rotkomponente R und der Blaukomponente B direkt die Hälfte der Grünkomponente G ausmachen, ist das Verhältnis zwischen den Modulationssignalkomponenten Sdr. Sdb und den Seitenbandkomponenten Smr, Smb zu den entsprechenden Rot- und Blaukomponenten R und B in F i g. 2C gezeigt Das heißt der Träger der Rotkomponente R in einer vorbestimmten Horizontalzeile steht in entgegengesetztem Phasenverhältnis zum Träger der Blaukomponente B, wobei die Träger der Rot- und Blaukomponenten in der aufeinanderfolgenden Zeiie ebenso in einem entgegengesetzten Phasenverhältnis stehen. Obwohl in diesem Falle die Rot- und Blaukomponenten Srb aus jeder Horizontalabtastzeile erhalten werden, stehen die aufeinanderfolgenden gleichen Farbsignalinformationen in der Horizontaloder Zeilenperiode nicht in entgegengesetztem Phasenverhältnis (um 90° vorgeschoben), so daß es unmöglich ist, Seitenbandkomponenten S\w, (S^g) durch den Vertikalkorrelationsprozeß wie im Falle der Grünkomponente C zu beseitigen. In Fig. 2C sind die Farbkomponenten bei der (n-ten + I)-ZeUe durch Bezugszeichen in Klammern bezeichnet.

Falls der Pegel der Gleichstromkomponenten, welche in der unteren Bandseitc der Seitenbandkomponenten gemischt sind, im Vergleich mit jenem der Modulationssignalkomponenten ausreichend niedrig ist, so können keine ernsthaften Probleme auftreten. Falls jedoch die Träger der Komponenten R und B niedrig sind, wie z. B.

—fc, wie bei dem obigen Beispiel, so ist das

Pegelverhältnis der Seitenbandkomponenten, die in das untere Band der Gleichstromkomponenten gemischt sind, groß, so daß entsprechend die Wirkung der Ssitep.bsr.dkom^cnsnten Huf d?*? wipderpepehene Bild nicht übersehen werden kann.

Um die obige Wirkung auf das wiedergegebene Bild zu eliminieren, falls die Bänder der R- und ß-Kompo-

nenten niedriger als r/i- infolge von optischen Mitteln

sind, wird das Verhältnis zwischen den Modulationsund Seitenbandkomponenten wie in Fig.2D gezeigt, worin die Seitenbandkomponente sich nicht mit der Mod .htionskomponente mischt. Es ist jedoch nicht leicht, das Durchlaßband einer optisch erwünschten Wellenlänge zu begrenzen oder ein optisches Tiefpaßfilter der Wellenlängenabhängigkeitsart, wie oben er- ' wähnt, zu schaffen.

Um den obigen Abtastfehler zu beseitigen oder zu eliminieren, und zwar ohne Verwendung des oben erwähnten optischen Tiefpaßfilters, kann in Erwägung gezogen werden, daß die Lichttrenncharakteristik des Farbfilters 1 gemäß Fig.3 so ausgewählt ist, daß eine Lichtkomponente Y, welche bei dem Standardsystem das Helligkeitssignal genannt wird, aus einem gewünschten durchlässigen oder transparenten Bereich erhalten wird. Das heißt in diesem Farbfilter 1 ist die ungerade Zeile aus den durchlässigen Bereichen Y-R- Y-R... ausgewählt oder gebildet, wobei die gerade Zeile aus den durchsichtigen Bereichen B-Y-B-Y ...

gebildet ist. Falls die durchsichtigen Bereiche Y so ausgewählt sind, daß sie bei jeder Zeile phasenumgekehrt oder in bezug auf Phase entgegengesetzt sind, wird die Helligkeitskomponente Yin jeder Zeile in der Phase umgekehrt werden. Somit kann ein Abtastfehler infolge der Helligkeitskomponente Y durch den Vertikalkorrelationsprozeß wie beim Pro.oß der Grünsignalkomponenten gemäß Fig.' beseitigt werden.

Da der Träger der Komponenten R und B dieselbe Frequenz wie jener der Komponenten Y hat und da deren Durchlaßbänder nicht eingeschränkt sind, wird das Verhältnis zwischen den Modulationskomponenten und den Seitenbandkomponenten in R und B dasselbe, wie in F i g. 2A gezeigte. Was die Seitenbandkomponenten anbetrifft die sich auf die Komponenten R und B beziehen, so kann die Vertikalkorrelation nicht Anwendung finden, so daß die Seitenbandkomponente innerhalb der entsprechenden Modulationskomponenten verbleiben. Der Pegel der Seitenbandkomponenten in der unteren Bandseite der Modulationskomponente in dem in F i g. 2A verbleibenden Zustand ist jedoch viel tiefer oder niedriger als jener des Standes der Technik gemäß F i g. 2C, so daß die Wirkung der verbliebenen

Seuenbandkomponente auf das wiedergegebene Bild bei der praktischen Verwendung kein Problem darstellt. Fig.4 zeigt die Schaltung einer Fernsehkamera, bei welcher das Farbfilter gemäß F i g. 3 und ein CCD-Chip des beispielsweise in F i g. 5 gezeigten Halbbiidübertragungssystems als Festkörperbildsensorvorrichtung 10 verwendet wird. Diese Festkörperbildsensorvorrichtung odet CCD-Einrichtung 10 besteht aus einer Bildsensoranordniing 10/4, welche eine Vielzahl von Bildsensorzellen, Bildelementen oder Lichtsensoreinheilen 2 aufweist, welche in Zeilen und Spalten angeordnet sind, auf welche ein Bild eines Gegenstandes

0 durch ein optisches Linsensystem L und ein Farbfilter

1 projiziert wird. Eine Zwischenspeicheranordnung 10ß. welche die in vbhängigkeit von dem Bild des Gegenstandes O induzierten Träger speichert und ein Horizontalschieberegister 10(7 zum Auslesen der gespeicherten Träger mit einer Ausgangsklemme 3 sind ebenso dargestellt.

Die Festkörperbildsensorvorrichtung oder CCD-Einrichtung 10 wird mit einem Steuerimpulssignal Pa von einem Synchronisier- oder Synchronsignalgeber ti gespeist. Dieser Steuerimpuls Pa weist eine Vielzahl von Impulsen auf, welche notwendig sind, um Träger in Abhängigkeit von dem Bild des Gegenstandes O zu induzieren, die Träger zu übertragen und die Träger entsprechend auszulesen. Das Helligkeitssignal Y in dem aufgenommenen Ausgangssignal, das an der Klemme 3 erhalten wird, wird dem Vertikalkorrelationsprozeß unterworfen. Zu diesem Zwecke wird das Ausgangssignal von der Klemme 3 einer Abtasthalieschaltung 12 zugeführt, und ein Helligkeitssignal Yi, das aus der Abtasthalteschaltung 12 ausgelesen wird, wird einer Vertikalkorrelationsprozeßschaltung 20 zugeführt. Bei der Schaltung gemäß F i g. 4 zur Vermeidung einer Verschlechterung der Auflösung in der Vertikalrichtung wird die untere Bandkomponente des Helligkeitssignals Y, nicht dem Vertikalkorrelationsprozeß unterworfen, mit Ausnahme an ihrem hohen Bandende. Bei der Vertikalkorrelationsprozeßschaltung 20 wird dementsprechend das Helligkeitssignal V, zunächst einem Tiefpaßfilter 13 zugeführt, durch welches eine Tiefbandkomponente Y_L (etwa 500 bis 1000 kHz) des Helligkeitssignals Y, abgeleitet wird. Da die untere Bandkomponente Yl und das Helligkeitssignal Yj einer Subtraktionsstufe 14 zugeführt werden, erzeugt diese Subtraktionsstufe 14 nur eine obere Bandkomponente Yh des Helligkeitssignals Yi. Die obere Bandkomponente Yh wird durch eine Verzögerungsleitung oder -schaltung 15 von 1H (H ist die Horizontalzeilenperiode) einer Addierstufe zugeführt, welche ebenso mit der Komponente VT/gespeist wird, die nicht verzögert ist.

Da das Phasenverhältnis zwischen den Trägern der benachbarten Horizontalabtastzeilen entgegengesetzt ist, werden die Seitenbandkomponenten durch den obigen Signalprozeß beseitigt Als Ergebnis und falls das Ausgangssignal von der Addierstufe 16 und die untere Bandkomponente Yl der nächsten Stufe der Addierstufe 17 zugeführt werden, erzeugt diese Addierstufe 17 ein Helligkeitssignal Yo. aus welchem die Seitenbandkomponenten beseitigt werden. Eine Verzögerungsleitung oder -schaltung 18 ist an der Eingangsseite der Subtraktionsstufe 14 vorgesehen, welche dazu dient, die Inkonsistenz der Obertragungszeit zu korrigieren, welche durch die Zeitverzögerung des Tiefpaßfilters 13 verursacht wird.

Da die Rotkompönente R und die Blaukomponente B alle 2W-Zeitspannen erhalten werden, ist es zum Erhalt eines gewünschten Farbfernsehsignals Sn notwendig, daß diese Komponente R und B wie das Helligkeitssignal Y gleichzeitig und aufeinanderfolgend erhalten werden. Nun wird die Schaltung für diesen Zweck beschrieben werden.

Das Ausgangssignal von der Klemme 3 wird einer Abtasthalteschaltung 21 zugeführt, welche ein Rotfarbsignal R (oder Blaufarbsignal B) erzeugt und dieses durch das Tiefpaßfilter 22 einer Simultanschaltung 23 zuführt, welche aus einer Verzögerungsleitung oder -schaltung 24 von 1H und einem Schaltkreis 25 gebildet ist. Der Schaltkreis 25 ist so gebildet, daß er stets ein Rotfarbsignal R einer seiner Ausgangsklemmen und ein Blaufarbsignal öder anderen seiner Ausgangsklemmen liefert. Das heißt folgendes: falls der Schaltkreis 25 mechanisch ausgeführt wäre, würde er als ein Wechselkontaktumschalter 25 gemäß Fig.4 ausgebildet sein. In diesem Falle werden ein verzögertes Ausgangssigns! von der Verzcgerungsschalt'jiig 24 und ein nichtverzögertes Ausgangssignal von dem Tiefpaßfilter 22 dem Schaltkreis 25 an seinen gewünschten Anschlußklemmen zugeführt. Zwei Schalter SW₁ und SWb des Schaltkreises 25 werden durch ein Steuersignal Pb von dem Signalgeber 11 zu jedem IW-Zeitpunkt umgeschaltet. .

Somit werden die Primärfarbsignale R und B (abgetasteten Ausgangssignale), welche jeweils nach 1H abwechselnd erhalten werden, gleichzeitig angelegt und dann der Ausgangsseite des Schaltkreises 25 zugeführt. Die gleichzeitigen Primärfarbsignale R und B zusammen mit dem Helligkeitssignal Yo werden dem Farbcodierer 26 zugeführt, welcher an seiner Ausgangsklemme 27 das Farbfernsehsignal So des Normalsystems erzeugt, wie z. B. des NTSC-Systems. In diesem Falle werden der Farbcodierer 26 und die Abtasthalteschaltung 12 bzw. 21 mit den gewünschten Steuerimpulsen Pcund Pdvon dem Geber 11 gespeist.

Wenn die Primärfarbsignale R und B gleichzeitig erzeugt werden und das gewünschte Farbfernsehsignal So wie oben erzeugt wird, können zwar die durch den Abtastfehler verursachten Mängel beseitigt werden, wobei jedoch das nachfolgende neue Problem auftritt. Da die Primärsignale gleichzeitig erzeugt und die Abtastausgangssignale in benachbarten Horizontalzeilen gleichzeitig verwendet werden, kann dann, wenn die Ausgangssignale an der /V-ten Zeile (beispielsweise der ungeraden Zeile) und die (N-Ie+ I)-ZeUe in Betracht gezogen werden, die Farbdifferenzausgangssignale EcR(N)+ EcR(N+i)in den entsprechenden Zeilen durch die nachfolgenden Gleichungen ausgedrückt werden:

^{= α}

+ b [B(N-I) -

(1)

(2)

worin a und b Konstanten sind.

Bei dem Farbdifferenzsignal enthält dementsprechend jede Zeile das Primärfarbsignal, so daß dann, wenn ein Bild, welches keine Vertikalkorrelation hat, aufgenommen wird, insbesondere ein Schwarzweißbild, die Farbdifferenzsignale, die ausgedrückt wurden, nicht zu »Null« werden. Als Ergebnis wird das Bild mit Farbe wiedergegeben, so daß die Bildwiedergabe verschlechtert ist Mit anderen Worten enthält das Farbdifferenzsignal EcF(N) in der N-ten Zeile auch das Primärfarbsignal B(N-\) und das Farbdifferenzsignal £cR(yv+i) in der (7V-ten + I)-ZeUe das Primärfarbsignal Äpv> Wenn somit -

die Inhalte eines Bildes in jeder Zeile unterschiedlich «ind, sind die Primärfarbsignale ßf/v-1) und /fyv; nicht stets bei dem richtigen Pegel.

Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Festkörper-Farbfernsehkamera, bei welcher die Verschlechterung des wiedergegebenen Bildes, welche durch die Seitenbandkomponenten verursacht ist, ohne Verwendung des optischen Tiefpaßfilters beseitigt und auch jede Wirkung eliminiert wird, welche durch Fehlen der Vertikalkorrelation verursacht ist, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die F i g. 6 und 7 beschrieben, worin Bauelemente, welche jenen gemäß Fig.4 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen lind.

Erfindungsgemäß werden die Primärfarbsignale nicht gleichzeitig verarbeitet bzw. aufbereitet, sondern es werden die Farbdifferenzsignale gleichzeitig verarbeitet oder aufbereitet. In diesem Falle ist es möglich, daß Farbdifferenzsignale R Yund ß-Vvon den Seitenbandkomponenten bzw. den Modulationskomponenten extrahiert werden.

Ein Beispiel der in F i g. 6 gezeigten Erfindung ist der Fall, bei welchem die Farbdifferenzsignale von den Seitenbandkomponenten extrahiert werden. In diesem Falle ist, da das in Fi g. 3 gezeigte Farbfilter verwendet wird, das Verhältnis zwischen der Modulationskomponente und der Seitenbandkomponente wie in F i g. 7 gezeigt. Was die Seitenbandkomponente anbetrifft, und zwar in einer ungeraden Zeile, werden das Helligkeitssignal Yi und das Primärfarbsignal Rm entgegengesetzter Phase erhalten, wobei auf ähnliche Weise in jeder geraden Zeile das Helligkeitssignal V, und das Primärfarbsignal B mit entgegengesetzter Phase erhalten werden. Die gewünschten Farbdifferenzsignale R-Yund B-Ykönnen somit von den Seitenbandkomponenten in entsprechenden Zeilen in zeilensequentieller Weise erhalten werden.

Wie in F i g. 6 gezeigt, werden erfindungsgemäß die entsprechenden abgetasteten Ausgangssignale der Komponenten Y und R (oder B), die von der Abtasthalteschaltung 21 erhalten werden, einem Bandpaßfilter 30 zugeführt von welchem eine Seitenbandkomponente mit einem gewünschten Band (500 KHz bis 1 MHz) mit der Trägerfrequenz fc als Mittelpunkt (wie in F i g. 7 in gestrichelten Linien gezeigt), abgeleitet. In diesem Falle unterscheidet sich die Synchronisation des Impulses, der von dem Signalgeber 11 der Abtasthalteschaltung 21 zugeführt wird, von jenem gemäß F i g. 4, wobei der Steuerimpuls Pd', welcher sämtliche Signale aus jedem Bildelement abtastmäßig halten kann, der Abtasthalteschaltung 21 von dem Geber 11 zugeführt wird.

Falls die Seitenbandkomponenten von dem Bandpaßfilter 30 der Schaltung 30 zugeführt werden, um gleichzeitig aufzutreten, so können die Farbdifferenzsignale R-Yund B-Yvon dem Schaltkreis 25 gleichzeitig erhalten werden. Diese Signale K-y und B-Y werden den Demodulatoren 31 und 32 zugeführt, um demoduliert zu werden. Die demodulierten Ausgangssignale der Demodulatoren 31 und 32 werden durch die Tiefpaßfilter 33 und 34 einem Farbcodierer 26 zugeführt. Obwohl die Seitenbandkomponente, die durch das Bandpaßfilter 30 extrahiert sind, die obere Bandkomponente der Modulationskomponente enthalten, wie in Fig.7 gezeigt, ist der Pegel dieser oberen Bandkomponente sehr niedrig, so daß die obere Bandkomponente außer acht gelassen werden kann.

Falls die Farbdifferenzausgangssignale Ecr(n) und Ecr(n+\), die erfindungsgemäß erhalten werden, auf ähnliche Weise wie nach den Gleichungen (1) und (2) ausgedrückt werden, so werden entsprechend die nachfolgenden Gleichungen (3) und (4) erhalten:

EcRlN) ⁼ O [R(N) ~

+ b [B(N- 1) - Yo(N- I))

\) — Yo(N+\))

(4)

Die Farbdifferenzsignale, die durch die Gleichungen (3) und (4) ausgedrückt sind, enthalten auch die Primärfarbsignale, wobei jedoch die obigen Primärfarbsignale die Helligkeitssignale enthalten. Sogar dann, wenn keine Vertikalkorrelation besteht, insbesondere wenn ein Schwarzweißbild aufgenommen wird, weruen somit die Ausdrücke mit den Konstanten a und b in den Gleichungen (3) und (4) entsprechend zu »Null«. Als Ergebnis enthält das wiedergegebene Biid keine Farbe wie beim Stand der Technik.

Wie zuvor beschrieben, werden erfindungsgemäß die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y, die von der Bildsensorvorrichtung 10 erhalten werden, gleichzeitig auftreten, wobei diese gleichzeitigen Farbdifferenzsignale und Helligkeitssignale verwendet werden, um das gewünschte Farbvideosignal zu erhalten, so daß ein Vorteil erzielt wird, der darin besteht, daß eine Verschlechterung des wiedergegebenen Bildes ungeachtet der Verwendung einer Vertikalkorrelation und ohne Verwendung eines optischen Tiefpaßfilters vermieden werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Beispiel gemäß Fig.6 werden die entsprechenden Farbdifferenzsignale R-X und B-Y aus den Seitenbandkomponenten erzeugt, wobei es jedoch möglich ist, daß dieselben Farbdifferenzsignale aus der Gleichstromkomponente oder der Basisbandkomponente erzeugt werden.
F i g. 8 zeigt ein Blockschaltbild eines anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden das Helligkeitssignal V, und das Primärfarbsignal R oder B — v, eiche Signale von den Abtasthalteschaltungen 12 und 21 unabhängig erhalten werden — einer Subtraktionsschaltung 36 zugeführt, um einem Subtraktionsvorgang unterworfen zu werden. Die Subtraktionsschaltung 36 erzeugt somit das Farbdifferenzsignal R-Yi oder B-Y,. Falls dieses Signal durch ein Tiefpaßfilter 37 der Simultanschaltung

23 zugeführt wird, können die Farbdifferenzsignale R-Y so und ß-ydaraus gleichzeitig erhalten werden.

Bei dem in F i g. 6 und 8 gezeigten erfindungsgemäßen Beispiel sind zwei Verzögerungsschaltungen 15 und

24 vorgesehen, wovon jede eine 1 H-Verzögerungsperiode hat (obwohl sie in F i g. 8 nicht gezeigt sind), wobei eine einzige Verzögerungsschaltung ausreicht In diesem Falle kann eine weitere Verzögerungsschaltung an der Seite der Festkörperbildsensorvorrichtung 10 vorgesehen werden. Das heißt, wie in F i g. 9 gezeigt, es kann ein Verzögerungselement 40, dessen Bitzahl so ausgewählt ist, daß sie dieselbe ist, wie jene des Horizontalschieberegisters IOC der Fe^tkörperbiidsensorvorrichtung 10, auf einem Halbleitersubstrat gebildet sein, auf welchem das Horizontalschieberegister IOC gebildet ist. Ein Ausgangssignal, welches einer Ausgangsklemme 3Λ des Horizontalschieberegisiers IOC geliefert wird, wird dem Verzögerungselement 40 zugeführt, wobei das Signal durch einen Taktimpuls ausgelesen wird, der dem Horizontalschieberegister

lOCzugeführt wird. Ein Ausgangssignal, welches um 1H verzögert wird, wird somit an einer Ausgangsklemme 3/?erhalten.

Fig. 10 ist ein Blockschaltbild, welches ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zeigt, bei welchem die Festkorperbildsensorvorrichtung 10 gemäß F i g. 9 verwendet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Verzögerungsleitung oder Verzögerungsschaltung 18 mit der Verzögerungszeit von IA/ in dem Helligkeitssignal-Übertragungssystem vorgesehen, wobei jedoch das Verzögerungselement 41 in dem Farbdifferenzsignal vom Übertragungssystem verwendet wird. Aus diesem Grunde werden die Ausgangssignale an die Klemmen 3,4 und 30 durch die Abtasthaltescha'tungcn 21,4 und 215 den Bandpaßfiltern 30A und 3OS zugeführt, von welchen zeilensequentielie Farbdifferenzausgangssignale erhalten werden, welche jenen der Fig. 6 ähnlich sind. Wenn das Fsrbdifferenzsi^n?.! R-Y 2P. der Klemme 3/4 erhalten Fig. 5 so verwendet wird, daß die Anzahl der Verzögerungsschaltungen herabgesetzt wird. Bei dem Beispiel ger"äß F i g. 11 w^-d ein; Fang· oderTrapschaltung 4¹T Γ·!ΐ uem Ausgangssignai der Abtasthalteschaltung i'l gespeist, um das Helligkeisssignal zu erzeugen, welches eine Trägerfrequenz ic hat, die gefangen wird. Dieses Helligkeitssignal von der Trapschaltung 45 un<i die Seitenbandkomponente des Primärfarbsignals von dem Bandpaßfilter 30 werden einer Addierstufe 46

ίο zugeführt, um addiert zu werden. Das Ausgangssignal der Addierstufe 46 wird durch eine Verzögerungsschaltung 47 von 1H einer Addierstufe 48 zugeführt, welche auch mit dem Ausgangssignal der Addierstufe 46 unmittelbar gespeist wird, so daß die Seitenbandkompo-

IS nenien in der Addierstufe 48 aufgehoben werden. Da das Ausgangssignal der Addiers'ufe 48 die Seitcnbandkomponenten relativ zu den Farbsignalen R und B enthält, ist eine Farbschaltung 49 an der Ausgangsstufe Apr Adddjsrstufe 45 vorgesehen, um ^cr*rni* a\p r*Kjcr*»n

wird, wird das Farbdifferenzsignal ö-Van der Klemme 30 erhalten, ."alls diese Farbdifferenzsignale der Simultanschaltung 23 zugeführt werden, welche nur aus einem Schaltkreis 25 gebildet ist, können somit die Farbdifferenzsignale gleichzeitig auftreten. Andere Teile der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 10 sind jenen gemäß F i g. 6 im wesentlichen gleich.

Bei dem in Fig. 10 gezeigten Helligkeitssignalübertragungssystem wird eine derartige Schaltungskonstruktion verwendet, daß zwei Helligkeitssignale, welche an den Klemmen 3A und 30 erhalten werden, einem Korrelationsvorgang unterzogen werden. Eine vorgesehene Addierstufe 42 wird mit zwei Helligkeitssignalen von den Abtastnalteschaltungen 12Λ und 120 gespeist, um die Seitenbandkomponenten derselben, wie zuvor beschrieben, zu beseitigen. Falls jedoch das Ausgangssignal selbst von der Addierstufe 42 als ein Helligkeitssignal Yo genommen wird, wird in diesem Falle die Auslösung in der Vertikalrichtung verschlechtert. In diesem Falle wird daher bei diesem Beispiel die obere Bandkomponente des Ausgangssignals von der Addierschaltung 42 als obere Bandkomponente des Helligkeitssignals VO verwendet. Die untere Bandkomponente eines der Ausgangssignale an den Klemmen 3A und 30 wird als Tiefbandkomponente des Helligkeitssignals Yo verwendet. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 10 wird das Ausgangssignal an der Klemme 3A verwendet. In Fig. 10 zeigt 41 ein Tiefpaßfilter zum Erhalt der obigen Tiefbandkomponente Yl, das mit dem Ausgangssignal einer Abtasthalteschaltung 120 gespeist wird und das sein Ausgangssignal Yl einer Addierstufe 16 zuführt. Eine Verzögerungsleitung 43 wird, falls erforderlich, zur Feinver- bzw. -einstellung verwendet. Die Beschreibung der anderen Schaltungselemente entfäüt, da diese im wesentlichen jenen gemäß F i g. 6 gleich sind.

Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, wobei eine gewöhnliche Festkörperbildsensorvorrichtung gemäß Seitenbandkomponenten zu beseitigen.

Was das Farbsignalübertragungssystem anbetrifft, so kann, falls eine Schaltung unter Verwendung des Ausgangssignals selbst von der Addierstufe 46 und jenes von der Verzögerungsschaltung 47 ähnlich der Schaltung gebildet ist, die in Fig. 10 gezeigt ist, das Farbdifferenzsignal gleichzeitig auftreten.

In F i g. 5 bzw. 9 ist die CCD-Einrichtung (ladungsgekoppelte Einrichtung) eine sog. Halbbildübertragungseinrichtung; es ist selbstverständlich möglich, daß auch eine CCD-Einrichtung (ladungsgekoppelte Einrichtung) nach der Art einer allgemein bekannten Zwischenzeileneinrichtung erfindungsgemäß Verwendung findet.

Bei der obigen Beschreibung ist ferner der Fall erläutert, bei welchem nur eine CCD-Einrichtung verwendet wird: die vorliegende Erfindung ist jedoch auch dann anwendbar, wenn zwei oder mehrere CCD-Einrichtungen verwendet werden.

Fig. 12 zeigt ein schematisches Blockschaltbild, das ein weiteres erfindungsgem?ßes Ausführungsbeispiel zeigt, bei welchem zwei Festkörperbildsensorvorrichtungen oder CCD-Einrichtungen 10/4 und 100 verwendet werden. Bei dem in Fig. 12 gezeigten Beispiel wird ein Bild eines Gegenstandes O durch ein Linsensy tem Leinen Halbspiegel Ha und ein geeignetes Filter Ia auf die CCD-Einrichtung 10/4 projiziert, wodurch nur das Helligkeitssignal abgeleitet wird. Das Bild des Gegenstandes O wird auch durch das Linsensystem L den Halbspiegel H_A, einen Spiegel H₈ und ein Farbfilter 10 (der aus Streifenfarbfilterelementen /?und 0besteht,die in der Horizontalrichtung länglich und abwechselnd in der Vertikalrichtung angeordnet sind) auf die andere CCD-Einrichtung 100 projiziert, wodurch die Primärfarbsignale R und B zeilensequentiell erhalten werden. Die Ausgangssignale, die an den Ausgangsklemmen 3/4 und 30 erhalten werden, werden durch die Schaltung aufbereitet oder verarbeitet, welche jener ähnlich ist, die in Fig. 8 gezeigt ist, um die Farbdifferenzsignale zu erzeugen.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Festkörper-Farbfernsehkamera mit einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, welche eine Vielzahl von in horizontalen und vertikalen Reihen angeordneten, individuellen Lichtsensoreinheiten enthält, mit