DE2752699A1 - Festkoerper-farbkamera - Google Patents
Festkoerper-farbkameraInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Farbkamera, bei der als Festkflrper-Bildfühlvorrichtung ein Halbleiterkörper, z.B.
eine mit Ladungskopplung arbeitende Vorrichtung in Form eines Chips oder eine Vorrichtung der sog. Eimerkettenbauart
(bucket brigade device) oder dgl. verwendet wird.
Es ist bereits eine Festkörper-Farbkamera bekannt, bei der eine mit Ladungskopplung arbeitende Vorrichtung in Form eines
Chips verwendet wird, der bei Trägern, die in Abhängigkeit von einem aufzunehmenden Gegenstand erzeugt werden, nach
einem Zwischenzeilen-Übertragungssystem arbeitet. Ein solcher Chip in Form eines Trägerübertragungssystems weist gewöhnlich für jedes von mehreren Bildfühlelementen, die senkrecht übereinander angeordnet sind, ein senkrechtes Schieberegister auf. Die den betreffenden senkrechten Schieberegistern entnommenen Träger werden einem waagerechten Schieberegister durch 1H, d.h. eine waagerechte Abtastlinie zugeführt, und die 1H entsprechenden Informationen werden über
die Ausgangsklemme des waagerechten Schieberegisters ausge-
geben. Die Frequenz von Taktimpulsen PH, die dem waagerechten
Schieberegister zugeführt werden, wird gewöhnlich mit 4,5 MHz oder mehr gewählt. Wählt man jedoch die Frequenz der Taktimpulse
PH so, daß sie der Farbhilfsträgerfrequenz des normgemäßen
Farbfernsehsignals nach dem NTSC-System entspricht, ist es nicht erforderlich, die Taktfrequenz des Farbhilfsträgers
umzuwandeln, so daß es möglich ist, eine einfache Signalverarbeitungsschaltung zu benutzen, um ein Ausgangssignal
der Kamera in ein für das NTSC-System geeignetes Signal zu verwandeln. Eine solche Anordnung ist in der US-Patentanmeldung
794 804 der Anmelderin vom 9. Mai 1977 beschrieben. Wählt man als Taktfrequenz die Frequenz des Farbhilfsträgers,
tritt jedoch das nachstehend beschriebene Problem auf. Beim NTSC-System kehrt bekanntlich die Phase der Farbhilfsträgerfrequenz
fg nach je vier Teilbildern zum Ausgangswert zurück.
Wählt man bei einem mit Ladungskopplung arbeitenden Chip in der waagerechten Richtung für die Teilung der Bildfühlelemente
den Betrag TH, kann es vorkommen, daß je nach der Phasenbeziehung
zwischen den Bildfühlelementen und der Farbhilfsträgerfrequenz fg einem senkrechten Schieberegister dort,
wo kein Bildfühlelement vorhanden ist, kein Signal entnommen werden kann. Daher ist es erforderlich, daß es sich bei den
Signalen, die den Bildfühlelementen des senkrechten Schieberegisters entsprechen, um Signale handelt, die durch Verschieben
von Signalen der Bildfühlelemente auf der linken und der
rechten Seite des senkrechten Schieberegisters um eine Zeitspanne gewonnen werden, die 1/2 T„ entspricht. Wird das Signal
in der phasenmäßigen Reihenfolge der Farbhilfsträgerfrequenz ausgegeben, ist es zu diesem Zweck erforderlich, eine
Phaseneinstellschaltung vorzusehen, und daher muß man ferner
eine Schaltsignalgeneratorschaltung vorsehen, die ein Schaltsignal für die Phaseneinstellung erzeugt. Infolgedessen wird
der gesamte Schaltungsaufbau kompliziert, und daher wird es sinnlos, Taktsignale zu verwenden, die die gleiche Frequenz
haben wie der Farbhilfsträger.
Da das in Frage kommende Bildelement um 1/2 f., verschoben
wird, läßt sich außerdem die Verlagerung des Bildes selbst dann nicht korrigieren, wenn die Phase so korrigiert wird,
daß man wieder die normale Phase erhält.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Festkörper-Farbkamera
zu schaffen, bei der die Nachteile der bis jetzt bekannten Farbkameras vermieden sind.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe z.B. durch die Schaffung
einer Festkörper-Farbkamera gelöst, bei der drei mit Ladungskopplung arbeitende Chips verwendet werden, wobei die Frequenz
von Taktimpulsen P^, welche den waagerechten Schieberegistern
der Chips zugeführt werden, so gewählt ist, daß ein Farbsignal, dessen Träger die gleiche Frequenz hat wie
der Farbhilfsträger des normgemäßen NTSC-Systems den Ausgangsklemmen
der Chips entnommen werden kann, wobei das Auslesen der Signale in der phasenmäßigen Reihenfolge der Farbhilfsträgerfrequenz
fg erfolgt. Somit ist es gemäß der Erfindung
möglich, die Signalverarbeitungsschaltung fortzulassen,
die bis jetzt dazu dient, die Trägerfrequenz eines Primärfarbensignals in die Farbhilfsträgerfrequenz fg zu verwandeln;
ferner erübrigt sich die Phasenkorrektur, wenn man für die Trägerfrequenz die Farbhilfsträgerfrequenz fg wählt,
so daß man weder eine dem genannten Zweck dienende Phasenkorrekturschaltung noch eine zugehörige Treiberschaltung benötigt;
daher ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung des gesamten Schaltungsaufbaus. Da gemäß der Erfindung die räumliche
Anordnung der Bildfühlelemente die gleiche ist wie bei den wiedergegebenen Bildelementen, wird außerdem eine Beeinträchtigung
des wiedergegebenen Bildes vermieden.
Bei dem vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren zur Erzielung
einer Phasenkorrektur stimmt die räumliche Anordnung der Bildelemente nicht mit der Anordnung der Bildelemente bei
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dem wiedergegebenen Bild überein, da eine Verschiebung um 1/2^ nach links oder rechts erfolgt, so daß sich die Qualität
des wiedergegebenen Bildes verschlechtert. Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil vermieden.
Gemäß der Erfindung werden drei mit Ladungskopplung arbeitende
Chips verwendet, und vor jedem Chip ist ein Signalfarbfilter angeordnet, das rotes bzw. grünes bzw. blaues Licht
durchläßt; die Ausgangssignale der drei Chips werden miteinander vereinigt, so daß man das gewünschte Farbvideosignal
erhält, wobei die Trägerfrequenz für jede Primärfarbe 3,58 MHz beträgt.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der
mit nur zwei Chips oder nur einem Chip der genannten Art gearbeitet wird, wobei die Frequenz der Ausgäbetaktsignale für
das waagerechte Schieberegister bei zwei Chips mit 2 fg bzw.
bei nur einem Chip mit 3 fs gewählt wird, ist es möglich,
ein Farbsignal, das die gleiche sich wiederholende Frequenz hat wie der Farbhilfsträger nach dem NTSC-System, auf ähnliche
Weise wie bei der Kamera mit drei Chips direkt den beiden Chips bzw. dem einen Chip zu entnehmen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Beispiel für einen Festkörper-Bildfühler eines Zwischenzeilenubertragungssystems;
Fig. 2A bis 2D Darstellungen zur Veranschaulichung der jeweiligen
Phasenlage des Farbhilfsträgersignals beim NTSC-System;
Fig. 3 eine Darstellung der Beziehung zwischen einem Festkörper-Bildfühler
und der Phase einer Farbhilfsträger»- frequenz;
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Fig. 4 eine Darstellung zur Veranschaulichung eines bekannten Signalausgabeverfahrens;
Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Signalausgabeverfahrens;
Fig. 6 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Signalausgabe und zugehörigen Elektroden;
Fig. 7 eine Ansicht eines Teils eines Festkörper-Bildfühlers zur Verwendung bei einer erfindungsgemäßen Festkörper-Farbkamera
;
Fig. 8 bis 11 jeweils einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII bzw. IX-IX bzw. X-X bzw. XI-XI in Fig. 7;
Fig. 12A bis 12D jeweils die Wellenform von Impulsen zum
Treiben des Festkörper-Bildfühlers;
Fig. 13 und 14 jeweils eine Darstellung zur Veranschaulichung der Trägerverlagerung bzw. Verlagerungsrichtung
für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7;
Fig. 15 eine Ansicht eines Teils einer weiteren Ausführungsform eines Festkörper-Bildfühlers ähnlich demjenigen
nach Fig. 7 zur Verwendung bei einer erfindungsgemäßen Festkörper-Farbkamera;
Fig. 16 den Schnitt XVI-XVI in Fig. 15;
Fig. 17 und 18 Darstellungen zur Veranschaulichung der Trägerübertragung bzw. der Verschiebungsrichtung
bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 15;
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Fig. 19 eine Darstellung eines Farbfilters für eine Kamera mit zwei mit Ladungskopplung arbeitenden Chips;
Fig. 20 einen Teil einer Ausführungsform eines praktisch
brauchbaren Farbfilters;
Fig. 21 ein Blockschaltbild des Hauptteils einer Schaltung für eine erfindungsgemäße Festkörper-Farbkamera;
Fig. 22A bis 22F Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 21;
Fig. 23 einen Teil eines Farbfilters, das bei einer erfindungsgemäßen
Kamera mit nur einem mit Ladungskopplung arbeitenden Chip verwendet wird;
Fig. 24 ein Blockschaltbild einer Schaltung für eine erfindungsgemäße
Festkörper-Farbkamera mit nur einem mit Ladungskopplung arbeitenden Chip; und
Fig. 25A bis 25C, Fig. 26A bis 26C sowie Fig. 27 Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach
Fig. 24.
Wie erwähnt, ist durch die Erfindung ein Festkörper-Bildfühler
geschaffen worden, bei dem mindestens ein mit Ladungskopplung
arbeitender Chip verwendet wird, der als Zwisehenzeilenübertragungssystem
für den Träger ausgebildet ist, welcher in Abhängigkeit von einem aufzunehmenden Gegenstand erzeugt wird·
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines mit Ladungskopplung
arbeitenden Chips 10 in Gestalt eines Zwischenzeilenübertragungssystems. Gemäß Fig. 1 weist der Chip 10 mehrere Bildbzw.
Bildfühlelemente 1 auf, die senkrecht untereinander ange ordnet sind und mehrere senkrechte Reihen bilden. Für jede
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senkrechte Reihe von Bildfühlelementen 1 ist ein einziges senkrechtes Schieberegister 2 vorhanden, und die den verschiedenen
senkrechten Schieberegistern entnommenen Träger werden durch 1 H einem waagerechten Schieberegister 3 zugeführt.
Schließlich werden die Informationen von 1 H über eine Klemme 7 ausgegeben. In Fig. 1 sind die Trägerübertragungs-
bzw. Verschiebungsrichtungen durch Pfeile angedeutet.
Der Chip 10 nach Fig. 1 ist für den Fall bestimmt, daß ein Spiegelbild eines nicht dargestellten Gegenstandes mit Hilfe
eines nicht dargestellten Objektivs auf den Chip projiziert wird; wird dagegen ein seitenrichtiges Bild des Gegenstandes
durch das Objektiv auf den Chip 10 projiziert, wird der Chip so ausgebildet, daß die Bildfühlelemente gegenüber den senkrechten
Schieberegistern 2 umgekehrt angeordnet sind.
Ein Aufnahme- oder Fühltaktimpuls Ps, der dazu dient, in den
entsprechenden Bildfühlelementen 1 Träger zu erzeugen, wird den Bildfühlelementen über eine Klemme 4 zugeführt, während
über eine Klemme 5 den senkrechten Schieberegistern 2 ein z.B. zweiphasiger Übertragungs- oder Verschiebungsimpuls
P.. (Pv1, Py2) zugeführt wird.Ferner wird dem waagerechten
Schieberegister 3 über eine Klemme ein zweiphasiger Takt- bzw. Abfrage impuls züge führt.
Bis jetzt ist es üblich, für die Frequenz der dem waagerechten Schieberegister zuzuführenden Taktimpulse P^ den Wert
4,5 MHz zu wählen. Wenn man jedoch für die Taktimpulse PH z.B.
die Farbhilfsträgerfrequenz fg eines Farbfernsehsignal
wählt, beispielsweise entsprechend dem NTSC-System, ist es nicht erforderlich, eine Umwandlung der Taktfrequenz durchzuführen,
d.h. die Wiederholungsfrequenz des Ausgangsfarbsignals des Chips 10 braucht nicht in die Farbhilfsträgerfrequenz
fs von 3»58 MHz verwandelt zu werden, und daher ergibt
sich ein einfacher Aufbau der Signalverarbeitungsschal-
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tung zum Umwandeln der Ausgangssignale der Kamera in Signale für das NTSC-System. Jedoch ergibt sich das nachstehend behandelte
Problem, wenn man für die Taktsignale die Frequenz fs des Farbhilfsträgers wählt.
Beim NTSC-System entsteht bekanntlich jeweils ein Feld dadurch, daß die waagerechten Zeilen 1 H bis 262,5 H überstrichen
werden, und daß dann die waagerechten Zeilen 262,5 bis 525 H überstrichen und mit den Zeilen des ersten Feldes verzahnt
werden; hierbei wird die Phase der Farbhilfsträgerfrequenz fs bei jeder Zeile des gleichen Feldes umgekehrt, wie
es in Fig. 2A und 2B dargestellt ist; ferner erfolgt eine Phasenumkehrung bei jedem Teilbild des gleichen Einzelbildes,
und außerdem wird die Phase bei jedem von zwei Einzelbildern umgekehrt, so daß die Phase der Farbhilfsträgerfrequenz fo
bei jedem vierten Feld oder Teilbild in ihre ursprüngliche Lage zurückkehrt. Wenn man die Phasen beim ersten Teilbild
gemäß Fig. 2C mit einem Kreis bezeichnet und zur Bezeichnung des zweiten bzw. des dritten bzw. des vierten Teilbildes einen
schraffierten Kreis bzw. ein Quadrat bzw. ein schraffiertes Quadrat verwendet, ergibt sich somit die in Fig. 2C dargestellte
Phasenbeziehung für die Farbhilfsträgerfrequenz fg,
wobei Tj1 der Teilung der Bildfühler 1 in der waagerechten
Richtung entspricht. In Fig. 2C ist die Reihenfolge der Wiederholung bestimmter Phasen bei benachbarten Teilbildern
durch Pfeile angedeutet, und Fig. 2D veranschaulicht die Regelmäßigkeit der Phasenfolge.
Wählt man die Abstände bzw. die Teilung der Bildfühlelemente 1 bei dem Chip 10 nach Fig. 1 in der waagerechten Richtung
gemäß Fig. 2C mit TH, ergibt sich die in Fig. 3 dargeetellte
Phasenbeziehung zwischen den Bildfühlelementen und der Farbhilfsträgerfrequenz fg. Da dem senkrechten Schieberegister 2,
das keine Bildfühlelemente aufweist, kein Signal entnommen wird, ist es erforderlich, als Signal, das dem Bildfühlelement
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auf dem senkrechten Schieberegister entspricht, ein Signal
zu verwenden, das dadurch erzeugt wird, daß das Signal eines Bildf Uhlelements, welches auf der linken oder rechten Seite
des senkrechten Schieberegisters liegt, um den Betrag 1/2f„
zeitlich verlagert wird. Um das Signal mit der gleichen Phase auszugeben wie diejenige der Farbhilfsträgerfrequenz fg, oder
um die phasenmäßige Reihenfolge aufrechtzuerhalten, ist es zu diesem Zweck erforderlich, eine Phasenabgleichschaltung
und einen damit zusammenarbeitenden Schaltsignalgenerator vorzusehen. Hieraus ergibt sich jedoch ein komplizierter Aufbau der Schaltung und es wird sinnlos, für die Taktsignale
eine Frequenz zu wählen, die gleich der Frequenz fg des iarbhilfsträgers ist.
Selbst wenn die Phase so korrigiert wird, daß sie mit der normalen Phase übereinstimmt, kann die Verlagerung eines
Bildes nicht korrigiert werden, denn das dem betreffenden BildfUhlelement entsprechende Signal wird um 1/2 fu verschoben.
Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil durch die Anwendung
eines besonderen SignalausgabeVerfahrens vermieden.
Bei bekannten Anordnungen werden die in sämtlichen Bildfühlern 1 gespeicherten Signale in der in Fig. 4 durch Zahlen angegebenen Reihenfolge innerhalb der Periode eines Teilbildes als
Ausgangssignale der mit Ladungskopplung arbeitenden Vorrichtung ausgegeben» während gemäß der Erfindung die Signale in
der Reihenfolge der Phase der Farbhilfsträgerfrequenz fg des
Farbfernsehsignals nach dem NTSC-System ausgegeben werden. Wie in Fig· 5 gezeigt, werden die BildfUhlelemente, denen Signale entnommen werden sollen, In Abhängigkeit von dem betreffenden Teilbild bestimmt. In Fig. 5 bezeichnen die Zahlen die
Reihenfolge bei der Signalausgabe entsprechend der Reihenfolge der Teilbilder. Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung
werden drei Chips verwendet, wobei bei jedem Chip die Signale
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in der aus Fig. 5 ersichtlichen Reihenfolge ausgegeben werden, und den Chips sind Farbfilter zugeordnet, mittels welcher
Rot-, Grün- und Blau-Signale erzeugt werden.
Im folgenden wird eine erste Ausführungsform der Erfindung
näher erläutert. Damit die Signale in der aus Fig. 5 ersichtlichen Reihenfolge ausgegeben werden können, ist die
jedem Bildfühlelement zugeordnete Elektrode in zwei Elektrodenelemente unterteilt, z.B. gemäß Fig. 6 in eine Bildfühlelementgruppe
(schraffiert), deren Signale beim ersten und zweiten Teilbild ausgegeben werden, sowie eine Bildfühlelementgruppe
(ohne Schraffur), deren Signale beim dritten und vierten Teilbild ausgegeben werden, und den betreffenden
Gruppen von Elementen werden in der gewünschten Weise Aufnahmeimpulse oder Fühlertaktsignale Pg1 und P32 zugeführt,
wie es im folgenden erläutert ist.
Im folgenden wird anhand von Fig. 7 bis 11 ein mit Ladungskopplung arbeitender Chip 10 beschrieben, dem die Signale in
der vorstehend beschriebenen Weise entnommen werden. Fig. 7 zeigt eine Ansicht des Chips 10, während Fig. 8 bis 11 die
Schnitte VIII-VIII, IX-IX, X-X und XI-XI in Fig. 7 zeigen.
In Fig. 7 erkennt man mehrere Bildfühlelemente S1, S2, S, und
S^, auf die das Bild eines Gegenstandes projiziert wird, und
deren Indexzahlen 1 bis 4 jeweils das betreffende Teilbild bezeichnen. Im folgenden wird ein Satz bzw. eine Gruppe von
Bildfühlern betrachtet, die innerhalb einer senkrechten Reihe angeordnet sind. Innerhalb jeder Gruppe sind die Bildfühler,
welche in der durch Pfeile bezeichneten Trägerübertragungsrichtung den Teilbildern 1 bis 4 entsprechen, in Form einer
Reihe periodisch in Gruppen zu vier Bildfühlern angeordnet, und zwischen benachbarten senkrechten Reihen von Bildfühlern
sind gemäß Fig. 7 schraffiert gezeichnete Kanalbegrenzungseinrichtungen 11 vorhanden, die eine solche Grundrißform haben,
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daß sie sich annähernd über vier Ränder jedes Fühlers erstrecken. Zwischen den senkrecht verlaufenden Teilen der
Kanalbegrenzungseinrichtungen 11 und den Fühlern ist jeweils ein Überlaufabfluß 12 vorhanden, dem ein Steuergatter
GD zugeordnet ist.
Jeder senkrechten Reihe von BildfUhlergruppen ist ein senkrechtes Schieberegister 2 zugeordnet, das durch zweiphasige
Ubertragungs- oder Verschiebungsimpulse Py1 und Pvp betätigt
wird; gemäß Fig. 7 sind für die beiden Phasen Elektroden fiv1 und φγ2 vorhanden. Um die Richtung der Trägerübertragung
zu bestimmen, sind gemäß Fig. 9 die Elektroden ^v1 und ^v2
so ausgebildet, daß die Dicke einer isolierenden Schicht 14, die sich auf einer Unterlage aus SiO2 o.dgl. befindet, welche
auf der Oberseite 13a eines Halbleitersubstrats 13 angeordnet ist, so verändert wird, daß sich eine Veränderung der Tiefe
des in Fig. 9 mit einer Vollinie dargestellten Potentials ergibt, und daß unter der isolierenden Schicht 14 von geringer Dicke eine Potentialsperre und eine Potentialsenke 15a
entstehen. In Fig. 7 sind auf den dünnen Teilen der isolierenden Schicht 14 sog. Speicherelektroden ^y|(s) 1^ ^V2(S)
angeordnet. Ferner sind den dicken Teilen der isolierenden Schicht 14 entsprechende sog, Ubertragungseleklroden
und
Zwischen jedem Bildfühler 1 und den zugehörigen Speicherelektroden ist ein Ubertragungsgatter jL angeordnet, das dazu
dient, die Träger des betreffenden Fühlers zu der zugehörigen Potentialsenke 15a nach Fig. 9 zu übertragen; jedoch bilden
die Ubertragungsgatter Bestandteile der genannten SpeichereBetroden, und gemäß Fig. 8 hat lediglich die Siliziumdioxidschicht 14 in diesem Bereich eine andere Dicke.
Gemäß der Erfindung ist die Elektrode ^5, die jedem Fühler
zugeordnet ist, um ihm den Aufnahme- oder Fühlimpuls zuzu-
führen, in zwei Elektroden ^31 und ^32 unterteilt, denen
entsprechend Fig. 6 die gewünschten Fühltaktimpulse P31 und
P32 zugeführt werden. Den Bildfühlern S1 und S2, die beim
ersten bzw. zweiten Teilbild benutzt werden, ist die erste Elektrode 031 gemeinsam zugeordnet, und entsprechend ist den
Bildfühlern S, und S^ für das dritte bzw. das vierte Teilbild
die zweite Elektrode 0S2 gemeinsam zugeordnet. Diese
beiden Elektroden haben eine solche Form, daß sie die Bereiche der zugehörigen Bildfühler und die Gatter GD der überlauf
abflüsse 12 überdecken. Im vorliegenden Fall sind die Elektroden ^31 und ^32 durchsichtig, und der Chip 10 ist mit
Ausnahme der von den Bildfühlern S1-S^ eingenommenen Flächen
optisch abgeschirmt.
Im vorliegenden Fall ist angenommen, daß dann, wenn die Spannung, die an die Elektroden ^3 und φ» des Chips 10 angelegt
wird, von dem Wert 1 auf den Wert 0 übergeht, die Potentialsenke 15a in dem Chip eine geringere Tiefe annimmt.
Den Bildfühlern 1 und den senkrechten Schieberegistern 2 werden die in Fig. 12A - 12D dargestellten Impulse zugeführt.
Der Fühlertaktimpuls P3, welcher der ersten Elektrode ^3V
und der zweiten Elektrode ^32 zugeführt wird, besteht ähnlich
wie bei bekannten Anordnungen aus einem Speicherimpuls Psc»
mittels dessen der Träger erzeugt wird, welcher der Lichtinformation des Gegenstandes entspricht, und einem im folgenden
als Steuerimpuls bestehenden Impuls PST» der dazu dient,
den Träger in das senk· echte Schieberegister 2 zu überführen,
und dessen Einheitsperiode vier Teilbildern entspricht.
Der erste Fühlertaktimpuls P31, der der ersten Elektrode φ^
zugeführt wird, enthält den Steuerimpuls PST innerhalb Jeder
Senkrechtaustastperiode V.BLK des ersten und des zweiten Teilbildes, wie es in Fig. 12A gezeigt ist, während der den
zweiten Elektroden ^32 zugeführte zweite Fühlertaktimpuls
P32 den Steuerimpuls P3T beim dritten und vierten Teilbild
enthält, wie es in Fig. 12B gezeigt ist.
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Bei dem ersten Senkrechtverschiebungs-Taktimpuls Pv1 und dem
zweiten Senkrechtverschiebungs-Taktimpuls Py2* welch letzterer
Py1 entspricht, die der ersten Elektrode ^y1 und der
zweiten Elektrode ^y2 jedes senkrechten Schieberegisters 2
zugeführt werden, handelt es sich gemäß Fig. 12C und 12D um Impulse, deren Phasen bei jedem Teilbild einander entgegengesetzt
sind.
Im folgenden wird anhand von Fig. 8 und 9 erläutert, auf welche Weise dem Chip 10 die Signale mit Hilfe der vorstehend
beschriebenen Impulse entnommen werden. Als Beispiel wird das Entnehmen des Signals für das erste Teilbild beschrieben,
das in Fig. 12 der mit IV bezeichneten Periode entspricht. Da innerhalb der Speicherperiode, die im wesentlichen einer
senkrechten Periode des Potentials in dem Chip 10 entspricht, das in Fig. 8 durch eine Vollinie bezeichnete Potential vorhanden
ist, werden in den Bildfühlern dem Bild des Gegenstandes entsprechende Träger erzeugt. Im vorliegenden Fall nehmen
innerhalb der Trägerspeicherperiode zur Übertragung der Träger in das senkrechte Schieberegister 2 die Senkrechtverschiebungsimpulse
Py1 und Py2 abwechselnd die Werte 1 und 0
an, doch ist in Fig. 8 der Einfachheit halber nur die Potentialsenke unter der Elektrode ^y1 als eine geringe Tiefe aufweisend
dargestellt. Die Träger der BildfUhler S1 und S2,
denen der erste Fühlertaktimpuls Pg1 zugeführt wird, werden
während der auf die Speicherperiode folgenden Uberführungsperiode
in das senkrechte Schieberegister 2 überführt. Da die Senkrechtverschiebungs-Taktimpulse Py1 und Py2» die gegenphasig
sind, den Elektroden ^y1 und ^y2 des senkrechten
Schieberegisters 2 zugeführt werden, und da ihre Phasenbeziehung z.B. gemäß Fig. 12C und 12D gewählt ist, führt die
Potentialbeziehung zwischen den Senkrechtverschiebungs-Taktimpulsen
Py1 und Py2 während einer Periode P, während welcher
^y1 den Wert 1 und ^31 den Wert 0 hat, dazu, daß nur die
Potentialsenke unter der Elektrode φ^ tiefer wird, während
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die Potentialsenke unter der Elektrode ^g1 eine geringere
Tiefe annimmt. Mit anderen Worten, bei dem senkrechten Schieberegister 2 ergibt sich eine Potentialbeziehung, wie sie
in Fig. 9 mit gestrichelten Linien angedeutet ist, so daß nur Träger C von dem Bildfühler S1 aus über das Gatter #G zu
dem senkrechten Schieberegister 2 übertragen werden. Somit werden die in dem Fühler Sp erzeugten Träger selbst dann
nicht übertragen, wenn das Potential an der den Fühlern S^
und S2 gemeinsam zugeordneten Elektrode ^s1 den Wert 0 annimmt.
Nach dem Ablauf der Übertragungsperiode werden dem senkrechten Schieberegister 2 die Senkrechtverschiebungs-Taktimpulse
Pv1 und Py2 gemäß Fig. 12C und 12D innerhalb der Periode 1 H
zugeführt, so daß während dieser Periode in der üblichen Weise die Träger aus dem senkrechten Schieberegister 2 in das
waagerechte Schieberegister 3 nach Fig. 1 überführt werden.
Fig. 0 veranschaulicht die Überführung der Träger von dem Fühler S^ zu dem senkrechten Schieberegister 2. In Fig. 8
läßt das mit gestrichelten Linien angedeutete Potential, das der Tiefe der Potentialsenke entspricht, erkennen, daß die
Träger C ausgegeben werden, wenn ^31 den Wert 0 und ^v1 den
Wert 1 hat. Fig. 10 zeigt, daß die Leitungen zum Zuführen der Taktsignale zu den Elektroden φ^ und ^v2 auf den Kanalbegrenzungseinrichtungen
angeordnet sind; Fig. 9 läßt erkennen, daß die Übertragung der Träger in dem senkrechten
Schieberegister 2 in der senkrechten Richtung durchgeführt wird, wobei die das Potential darstellende gestrichelte
Linie anzeigt, daß die Träger übertragen werden, wenn ^v1
den Wert 0 und ^„2 den Wert 1 hat; gemäß Fig. 11 sind die
Bildfühler S^ - S^ durch die Kanalbegrenzungseinrichtung
gegeneinander isoliert.
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Die dem waagerechten Schieberegister 3 parallel zugeführten Träger werden nacheinander mit Hilfe eines Fühlers ausgegeben, wobei dem waagerechten Schieberegister Taktimpulse
PH zugeführt werden. Wie erwähnt, werden bei der Benutzung
von drei Chips 10 für die Farben Rot, Grün und Blau Taktimpulse zugeführt, welche die gleiche Frequenz fg haben wie
der Farbhilfsträger, wobei diese Frequenz im vorliegenden
Fall 3,58 MHz beträgt.
Da die Verschiebungstaktimpulse Py1 und Py2 in Abständen von
1V gegenphasig sind, wird beim Eintreffen des zweiten Teilbildes nur das Potential unter der Elektrode jiy2 durch den
anderen Verschiebungstaktimpuls Py2 noch tiefer gemacht. Infolgedessen werden nur die Träger aus dem Fühler S2 zu dem
senkrechten Schieberegister 2 und dann zu dem waagerechten Schieberegister 3 entsprechend dem Intervall 1 H übertragen
und dann nacheinander ausgegeben. Fig. 13 zeigt die Richtung der Trägerübertragung für die beiden ersten Teilbilder. In
Fig. 13 bezeichnen die ausgezogenen Pfeile die Übertragung der Träger für das erste Teilbild, während die gestrichelten
Pfeile die Übertragung der Träger beim zweiten Teilbild bezeichnen.
Entsprechend werden bei den beiden letzten Teilbildern durch die Kombination des zweiten Fühlertaktimpulses P32 mit den
Verschiebungstaktimpulsen Py1 und Py2 die Träger für jedes
Teilbild bei den Fühlern S, und S^ in der entsprechenden
Reihenfolge ausgegeben. Fig. 14 veranschaulicht die übertragung der Träger bei den beiden letzten Teilbildern.
Werden die Träger oder Signale mit Hilfe der beschriebenen Taktimpulse ausgegeben, ist es möglich, die Signale mit einer
Phase auszugeben, die gleich der Phase der Farbhilfsträgerfrequenz fg ist. Wenn man z.B. drei mit Ladungskopplung arbeitende Chips verwendet und davor monochrome Filter anordnet,
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die rotes bzw. grünes bzw. blaues Licht durchlassen, und wenn man die AusgangsSignaIe der Chips vereinigt, erhält man somit
das gewünschte Färbvideosignal, bei dem die Trägerfrequenz
aller Primärfarbensignale 3,58 MHz beträgt.
V/erden in der vorstehend beschriebenen Weise drei Chips verwendet,
wird für die Frequenz der den waagerechten Schieberegistern 3 zuzuführenden Taktimpulse P„ die Farbhilfsträgerfrequenz
fs des NTSC-Systems gewählt, und die Signale werden
in der phasenmäßigen Reihenfolge der Farbhilfsträgerfrequenz ausgegeben. Gemäß der Erfindung ist es daher möglich, die
bis jetzt gebräuchliche Signalverarbeitungsschaltung fortzulassen, mittels welcher die Trägerfrequenz der Primärfarbensignale
in die Farbhilfsträgerfrequenz fg verwandelt wird*
und daher erübrigt sich die Phasenkorrektur, die erforderlich ist, wenn die Trägerfrequenz in die Farbhilfsträgerfrequenz fg
verwandelt wird. Somit erübrigt sich die Verwendung einer Phasenkorrekturschaltung und der Schaltung zum Treiben der
Phasenkorrekturschaltung, so daß sich gemäß der Erfindung ein erheblich einfacherer Schaltungsaufbau ergibt.
Ferner ergibt sich bei den Bildfühlern die gleiche räumliche Anordnung wie bei den wiedergegebenen Bildelementen, so daß
die Qualität des wiedergegebenen Bilds nicht beeinträchtigt wird. Bei dem bekannten Verfahren zur Phasenkorrektur stimmt
die räumliche Anordnung der Fühler nicht mit derjenigen der wiedergegebenen Bildelemente überein, und wegen der Phasenkorrektur
erfolgt eine Verschiebung der Bildelemente nach links oder rechts um 1/2 ΓΗ· Diese Verschiebung führt
bei der bekannten Anordnung zu einer Beeinträchtigung der Qualität des wiedergegebenen Bildes.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden mit Ladungskopplung arbeitende Chips verwendet, bei denen jeder
senkrechten Reihe von Bildfühlern ein senkrechtes Schiebeil 0 9 8 ? 6 / 0 5 6 7
register zugeordnet ist. Jedoch läßt sich die Erfindung auch bei einem Chip anwenden, bei dem ein senkrechtes Schieberegister
z.B. zwei senkrechten Reihen von Bildfühlern zugeordnet ist. Ein solcher Chip wird im folgenden als abgeänderter
Chip bezeichnet. Fig. 15 zeigt einen solchen abgeänderten Chip 10, bei dem ein senkrechtes Schieberegister 2
zwei auf der linken bzw. der rechten Seite liegenden Reihen von Bildfühlern zugeordnet ist, wobei mehrere solche Sätze
waagerecht nebeneinander liegen und die Uberlaufabflüsse 12
jeweils zwischen benachbarten Sätzen angeordnet sind. In Fig. 15 bezeichnen die schraffierten Flächen die weiter oben
beschriebenen Kanalabgrenzungseinrichtungen. Da die Signal« der Fühler bei den betreffenden Teilbildern auf ähnliche
Weise ausgegeben werden wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, ist die Verdrahtung der Elektroden von
gleicher Art wie bei der anhand von Fig. 7 beschriebenen Anordnung. Die Beziehungen zwischen den Potentialen der Taktimpulse,
welche den Elek-troden φ^, Φ§2* ^V1 1^ ^V2 sowie
den abzutastenden Bildfühlern zugeführt werden, ergeben sich aus der nachstehenden Tabelle in Verbindung mit Fig. 15.
Zeitpunkt | Fühlertaktsignal | *S2 | V-Register signal |
Takt- | Ausgäbe- |
1. Teilbild | *S1 | 1 | *V1 | *V2 | fühler |
2. Teilbild | O | 1 | O | 1 | Fühler 1 |
3. Teilbild | O | O | 1 | O | Fühler 2 |
4. Teilbild | 1 | O | O | 1 | Fühler 3 |
1 | 1 | O | Fühler 4 |
Fig. 16 zeigt den Schnitt XVI-XVI des abgeänderten Chips 10 nach Fig. 15, der Fig. 8 entspricht und die Potentialbeziehungen
der Taktimpulse veranschaulicht, die den Elektroden während der Speicherperiode entsprechend den Vollinien bzw. während
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S?
der Übertragungs- oder Verschiebungsperiode entsprechend der
gestrichelten Linie beim ersten Teilbild zugeführt werden.
Dem abgeänderten Chip 10 v/erden ebenfalls die in Fig. 12
dargestellten Taktimpulse zugeführt.
Für den abgeänderten Chip 10 sind die Signal- bzw. Trägerübertragungsrichtungen
bei den verschiedenen Teilbildern in Fig. 17 und 18 ähnlich dargestellt wie bei dem weiter oben
beschriebenen Ausführungsbeispiel.
V/enn der abgeänderte Chip 10 verwendet wird, und wenn man
als Frequenz der dem waagerechten Schieberegister 3 zuzuführenden Taktimpulse PH die Frequenz fg des Farbhilfsträgers
wählt, wobei die Signale nit der gleichen Phase ausgegeben werden wie die Farbhilfsträgerfrequenz, läßt sich die
gleiche Wirkung erzielen wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel. Bei dem abgeänderten Chip 10 entspricht
die Fläche, die in der waagerechten Richtung jeweils von zwei Fühlern eingenommen wird, zwei Dritteln der entsprechenden
Fläche bei dem bekannten mit Ladungskopplung arbeitenden
Chip, so daß die Vorrichtung bzw. die Kamera nach der Erfindung einen kompakten Aufbau erhält, wobei sich gleichzeitig
eine bessere Bildauflösung ergibt.
In den weiteren Figuren sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, bei denen ein oder zwei Chips verwendet
werden, um das gewünschte Farbvideosignal zu erzeugen.
Zunächst wird ein Ausführungsbeispiel mit zwei Chips beschrieben. Bei einem Farbvideosignal EQ nach dem NTSC-System
wird das Trägerfarbsignal durch den Farbhilfsträger ausgedrückt,
der durch die Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y) moduliert wird, so daß es bei der Erzeugung eines Farbvideosignals
mit Hilfe zweier mit Ladungskopplung arbeitender Chips
zur Vereinfachung der Signalverarbeitung erwünscht ist, daß
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die Farbdifferenzsignale als Ausgangssignale der Kamera den
Chips auf direktem V/ege entnommen werden.
Im folgenden werden die diesem Zweck dienenden Farbfilter und Schaltungsanordnungen beschrieben. Zunächst wird auf
das Filter zum Gewinnen des Farbdifferenzsignals von R eingegangen. Da zwischen den Farbinformationen R und Y die Phasendifferenz
180° besteht, muß man ein in Fig. 19 dargestelltes gedachtes Farbfilter 20 verwenden, das den Signalausgäbebedingungen
nach Fig. 5 entspricht. Yienn man in der waagerechten Abtastrichtung zwei Fühler zu einer Teilungseinheit
zusammenfaßt und die Lichttrennungseigenschaften so wählt, daß man abwechselnd die Informationen R und Y erhält, lassen
die Filterelemente für das erste und das zweite Teilbild farbiges Licht so durch, wie es im oberen Teil von Fig. 19
dargestellt ist. Beim dritten Teilbild ist die Phase der Farbhilfsträgerfrequenz fg der Phase beim ersten Teilbild
entgegengesetzt, und entsprechend haben das zweite und das vierte Teilbild entgegengesetzte Phasen. Somit sind die Lichttrennungseigenschaften
beim dritten und vierten Teilbild denjenigen beim ersten und zweiten Teilbild entgegengesetzt,
und daher lassen die Filterelemente beim dritten und vierten Teilbild farbiges Licht so durch, wie es im unteren Teil von
Fig. 19 dargestellt ist.
Wenn es unmöglich ist, ein Filter so herzustellen, daß eine Flächeneinheit des Filters, die der Fläche eines Bildfühlers
entspricht, bei einem bestimmten Teilbild das farbige Licht R, jedoch bei einem anderen Teilbild das farbige Licht Y durchläßt,
d.h. daß ein und dieselbe Flächeneinheit des Filters zwei verschiedene Arten von farbigem Licht durchläßt, ist
es unmöglich, einem Fühler nach Fig. 19 bei dem ersten Teilbild das R-Signal und bei dem dritten Teilbild das Y-Signal
zu entnehmen.
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Daher wird gemäß der Erfindung das farbige Licht, das dem
ersten und dem zweiten Teilbild entspricht, entsprechend den Lichttrenneigenschaften des Filters 20 mit den im oberen Teil
von Fig. 19 genannten Farben gewählt, und beim dritten und vierten Teilbild werden die Ausgangssignale vor ihrer Verwendung
umgekehrt. Somit ist es möglich, die gleichen Ausgangssignale zu erhalten wie bei dem gedachten Filter 20 nach
Fig. 19.
Bei dem genannten Ausführungsbeispiel wird daher ein mosaikförmiges
Filter 2OA nach Fig. 20 verwendet. Ein Vergleich von Fig. 20 mit Fig. 19 zeigt, daß das Filter 2OA die gleichen
Lichttrenneigenschaften hat, wie sie sich ergeben, wenn man die obere iteihe von Fühlern nach Fig. 19 für das erste
und das zweite Teilbild abtastet und beim dritten und vierten Teilbild die Ausgangssignale 1R, 1Y, 1R, 1Y, 2Y, 2R, 2Y,
2R usw. elektrisch umkehrt. Auf ähnliche Weise kann man das Farbdifferenzsignal von B mit Hilfe eines Farbfilters 2OB
gewinnen, das farbige Lichtstrahlen B und Y durchläßt. Da bekanntlich bei dem Farbsignal nach dem NTSC-System zwischen
den Farbdifferenzsignalen von R und B eine Phasendifferenz von 90° vorhanden ist, wird zum praktischen Gebrauch z.B. das
Filter 2OB gegenüber dem Filter 2OA gemäß Fig. 20 um eine Strecke versetzt, die 90° oder 1/2 H entspricht. Statt die
beiden Filter gegeneinander zu versetzen, kann man jedoch die Signale entsprechend elektrisch beeinflussen, z.B. mit
Hilfe einer Verzögerungsleitung.
Fig. 21 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung, bei der die beiden Filter 2OA und 2OB nach Fig. 20 verwendet
werden. Das Bild eines Gegenstandes 0 wird mit Hilfe eines Objektivs L und der Filter 2OA und 2OB auf den Chips 1OA und
1OB erzeugt. Den beiden Chips werden über Klemmen 6 Taktimpulse PH zugeführt, deren Frequenz doppelt so hoch ist wie
die Frequenz fs des Farbhllfsträgers, so daß gemäß Fig. 19
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die den Fühlern entnommenen Informationen der halben Teilung
der Fühler entsprechen. Abfrage- und Halteschaltungen 21A und 21B, die an die Ausgänge der Chips 1OA und 1OB angeschlossen
sind, werden die gleichen Taktimpulse Pp1 als Treiberimpulse
zugeführt. Das Abfragesignal bzw. der Taktimpuls P^,
welcher den Abfrage- und Halteschaltungen 21A und 21B zugeführt wird, ist in Fig. 22D dargestellt. Aufgenommene bzw.
gefühlte Punktfolgesignale S. und S der Chips 1OA und 1OB werden über die Abfrage- und Halteschaltungen Signalverarbeitungsschaltungen
22A und 22B zugeführt, von denen jede eine Gamma-Korrekturschaltung usw. aufweist; von dort aus gelangen
die Signale zu Helligkeits- und Farbdifferenz-Signalverai-heitungsschaltungen
23, 24A und 24B.
Im folgenden wird die Schaltung 23 zum Verarbeiten des Leuchtdichte-
bzw. Helligkeitssignals Y beschrieben. Die betreffenden aufgenommenen Ausgangssignale SA und S„ bestehen aus den
in Fig. 22A und 22B dargestellten Signalkomponenten, und die genannten Signale, welche die Verarbeitungsschaltungen 22A
und 22B durchlaufen, werden einem Schalter SW1 zugeführt, der
durch das in Fig. 22E dargestellte Schaltsignal S.. gesteuert wird, und zwar mit der Schaltfrequenz 2fg, so daß man das in
Fig. 22C dargestellte zusammengesetzte Signal Sc erhält. Das
Signal Sc wird einer Abfrage- und Halteschaltung 25 zugeführt,
die durch das Abfragesignal Sy nach Fig. 22F gesteuert wird,
wobei mit der Atiragefrequenz fg gearbeitet wird. Auf diese
V/eise werden dem zusammengesetzten Signal S^ die Helligkeitskomponenten Y„ und Yt, entnommen, welche aus dem Chip 1OA bzw.
dem Chip 1OB stammen, und die dann einem Tiefpaßfilter 26 zugeführt werden, dem ein Helligkeitssignal entnommen wird, das
aus Komponenten besteht, die eine niedrige Frequenz von z.B. 1 bis 2 MHz haben.
Von dem Schalter SW1 aus wird das zusammengesetzte Signal Sc
ferner gemäß Fig. 21 einem Tiefpaßfilter 27 zugeführt, dessen Kennlinie den gleichen Verlauf hat wie diejenige des Tiefpaß-
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filters 26. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 27 und das
Signal Sc werden beide einer Subtraktionsschaltung 28 zugeführt,
die ein Signal erzeugt, welches nur die hochfrequenten Komponenten des zusammengesetzten Signals Sp enthält, zu
denen die Primärfarbenkomponenten von R und B gehören, woraufhin das Signal einem Beimischer 29 zugeführt wird, der außerdem
mit der niederfrequenten Komponente aus dem Tiefpaßfilter 26 gespeist wird. Daher erzeugt der Beimischer 29 ein zusammengesetztes
Helligkeitssignal Y, dessen niederfrequente Komponente aus den echten Helligkeitssignalen YR und Yß besteht,
und dessen hochfrequente Komponente durch die hochfrequente Komponente des zusammengesetzten Signals Sc gebildet wird.
Gemäß Fig. 21 ist eine Verzögerungsleitung 30 vorhanden, durch welche die durch das Tiefpaßfilter 27 hervorgerufene Verzögerung
ausgeglichen wird.
Da die Verarbeitungsschaltungen 24Λ und 24B für die R- und
B-Farbdifferenzsignale gleichartig ausgebildet sind, wird im folgenden nur die Schaltung 24A beschrieben. Gemäß Fig. 21
gehören zu der Schaltung 24A zum Verarbeiten des Farbdifferenzsignals (R-Y) ein Bandpaßverstärker 31A, ein Phasenwender
32A und ein Schalter SW2, der nach je 2 V betätigt wird. Da
die Seitenbandkomponenten mit der Taktfrequenz fs als Mittenfrequenz
als Farbdifferenzsignal von R verwendet werden, wird die Bandbreite des Bandpaßverstärkers 31A so gewählt, daß sie
auch die Taktfrequenz fs umschließt. Da es genügt, daß die
umgekehrten Ausgangesignale beim dritten und vierten Teilbild
als Farbdifferenzsignale verwendet werden, wie es anhand von Fig. 19 beschrieben wurde, wird der Schalter SW2 bei dem
dritten und dem vierten Teilbild umgestellt, wie es in Fig.21 mit gestrichelten Linien angedeutet ist, so daß das Farbdifferenzsignal
(R-Y) diesem Schalter entnommen werden kann.
Das Farbdifferenzsignal (B-Y) kann auf ähnliche Weise einem Schalter SW, entnommen werden, der zu der anderen Signalverarbeitungsschaltung
24b gehört.
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a?
Die so gewonnenen Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y) sowie das Helligkeitssignal Y werden gemäß Fig. 21 einem Farbcodierer
33 zugeführt, der an seiner Ausgangsklemme 34 das
gewünschte Farbvideosignal Sn-,^ erscheinen läßt.
Fig. 23 und die weiteren Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Erzeugen des Farbvideosignals Sj^^
mit Hilfe eines einzigen mit Ladungskopplung arbeitenden Chips. In Fig. 23 ist als Beispiel das Farbfilter 20 dargestellt,
das bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet wird. Dieses Farbfilter weist senkrechte
Streifen für die Farben Rot, Grün und Blau auf. Die Reihenfolge der Signalausgabe ist die gleiche wie die weiter oben
beschriebene.
Fig. 24 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Farbkamera, bei der das Farbfilter 20 nach Fig. 23 verwendet
wird. Zwar ist die Schaltung 23 zum Verarbeiten des Helligkeitssignals Y im wesentlichen ebenso aufgebaut wie bei der
Schaltung nach Fig. 21, doch werden die niederfrequenten Komponenten des Helligkeitssignals Y in der nachstehend beschriebenen
Weise gewonnen. Im vorliegenden Fall werden die Primärfarbensignale nicht matriziert, sondern das Helligkeitssignal
für das NTSC-System kann direkt aus jedem der Primärfarbensignale von R, G und B gewonnen werden, die sich nach
dem Punktfolgesystem ergeben. Im Hinblick hierauf ist eine Steuer- bzw. Gatterschaltung 40 dem Tiefpaßfilter 26 vorgeschaltet.
Ein in Fig. 25A dargestelltes aufgenommenes bzw. gefühltes Signal SD wird der Schaltung 40 von dem Chip 10
aus über die Abfrage- und Halteschaltung 21 zugeführt.
Bei dem Signal S1 nach Fig. 25B zum Steuern der Schaltung
40 handelt es sich um ein Impulssignal, das mit den Taktimpulsen Pu synchronisiert ist, welche dem Chip 10 zugeführt
werden, wobei die Frequenz die gleiche ist, wobei sich jedoch
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die Impulsbreiten entsprechend den zu steuernden Primärfarbensignalen
unterscheiden. Mit anderen V/orten, der Pegel Εγ
des Helligkeitssignals Y nach dem NTSC-System wird auf bekannte Weise durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt:
EY = 0,30 ER + 0,59 EG + 0,11 Eß (1)
Hierin bezeichnen E~, E„ und Eß die Pegel der Primärfarbensignale
für R, G und D. Wenn die Pegel der zugehörigen gesteuerten Ausgangssignale der Gleichung (1) entsprechen
sollen, genügt es daher, wenn die Impulsbreiten „*, „*
und B1, die den zugehörigen Primärfarbensignalen R, G und B
entsprechen, so gewählt werden, daß sie gemäß Fig. 25B die Bedingungen der nachstehenden Gleichung erfüllen:
R Β _ B
Π73Ο" = o75? " Π7ΤΤ (2)
Somit erzeugt die Steuerschaltung 40 ein gesteuertes Ausgangssignal
PG1 nach Fig. 25C in Form eines impulsbreitenmodulierten
Signals, so daß dann, wenn das gesteuerte Ausgangssignal
PG1 durch das Tiefpaßfilter 26 geleitet wird, die Möglichkeit
besteht, eine niedrige Komponente zu gewinnen, bei der die gleiche Pegelbeziehung besteht wie bei dem Helligkeitssignal
nach dem NTSC-System. Gemäß Fig. 24 ist ein Impulsformer 41 zum Erzeugen des Impulssignals S1 vorhanden. Somit is-t es
bei der vorstehend beschriebenen SignalVerarbeitungsschaltung
nicht erforderlich, eine Schaltung vorzusehen, die bewirkt, daß die betreffenden Primärfarbensignale gleichzeitig auftreten,
und es wird auch keine Matrixschaltung benötigt, mittels welcher das Helligkeitssystem für das NTSC-System gewonnen
wird.
Bei der Verarbeitungsschaltung 24 für die Farbdifferenzsignale
von R und B kann ähnlich wie bei dem He11igkeitssignal
nach dem Impulsbreitenmodulationsverfahren gearbeitet werden.
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Zu diesem Zweck sind gemäß Fig. 24 eine Steuerschaltung 44
und ein Steuersignalformer 45 vorhanden. Der Steuersignalformer 45 liefert ein Steuersignal S2 mit den Impulsbreiten
Top, "Cn? undt^p» die gemäß Fig. 26B so gewählt sind, daß
sie der nachstehenden Gleichung entsprechen und die zugehöri gen Primärfarbensignale R, G und B steuern.
B2 CG2
Wenn ein Impuls, der das Primärfarbensignpi von R steuert,
als Phasenmittelpunkt gewählt wird, werden für eine Phasendifferenz OjvD zwischen diesem Impuls und einem Impuls zum
Steuern des Primärfarbensignals von B und für eine Phasendifferenz ORG zwischen dem genannten Impuls und einem das
Primärfarbensignal von G steuernden Impuls nicht die Werte 120° und 240° verwendet, sondern die Phasenwinkel werden wie
folgt festgelegt:
0RB * 116'5°
ÖRG = 222,9° (4)
Wird die Beziehung zwischen dem Primärfarbensignal R und dem Farbsynchronsignal gemäß Fig. 27 gewählt, und wird das gesteuerte
Ausgangssignal P^g nach Fig. 26C von der Steuerschaltung
44 aus einem Bandpaßverstärker 31 zugeführt, erhält man
das Ausgangssignal Ec entsprechend der nachstehenden Berechnung:
Ec = K {o,63 R cos(cost + 13,5°) + 0,45 B
cos(U>st + 13,5 - 116,5°) + 0,59 G
cos(^st + 13,5° - 222,9°)}
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Hierin bezeichnet K eine Konstante und tüß die Winkelfrequenz
der Taktimpulse P^.
Wird das impulsbreitenmodulierte gesteuerte Ausgangssignal
PG2 dem Bandpaßverstärker 31 zugeführt, kann der Schaltung das
Farbträgersignal S„ nach dem NTSC-System direkt entnommen werden.
Bei der Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ist es somit nicht erforderlich, eine SignalVerarbeitungsschaltung
vorzusehen, bei der die Seitenbandkomponenten mit der in ihrer
Mitte liegenden Taktfrequenz nachgewiesen und dann dem Codierer zugeführt v/erden, um zur Erzeugung eines Farbträgersignals
moduliert zu v/erden.
Das Helligkeitssignal Y und das Farbträgersignal Sc werden
nach ihrer Erzeugung einem Beimischer 47 zugeführt, um mit den Synchronisationssignalen (VD, HD, dem Farbsynchronsignal
usw.) eines Impulsgenerators 35 vereinigt zu werden, der dann
das Färbvideosignal nach dem NTSC-System erzeugt.
Wie vorstehend beschrieben, werden gemäß der Erfindung die Signale entsprechend der Phase der Farbhilfsträgerfrequenz
fg des NTSC-Systems ausgegeben, um die gestellte Aufgabe zu
erfüllen, und es bestehen keine Begrenzungen bezüglich der Anzahl der bei der Kamera verwendeten mit Ladungskopplung
arbeitenden Chips. Ferner ist es gemäß der Erfindung möglich, Chips der Bauart mit verdeckten Kanälen zu verwenden.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung werden die Taktimpulse P^
so gewählt, daß die Wiederholungsfrequenz der einem Chip entnommenen Farbsignale gleich der Frequenz fs des Farbhilfsträgers
für das NTSC-System wird. Werden für die drei Primärfarben drei Chips verwendet, gilt fH = fg. Liefert ein einziger Chip gemäß
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Fig. 24 die Primärfarbensignale von R, G void B, gilt
PH = ^ fS» "1^ wenn die Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y)
durch zwei Chips erzeugt werden, wie es in Fig. 21 gezeigt ist, gilt PH = 2 f,
1S *
Zwar gilt die vorstehende Beschreibung für Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen das erzeugte Farbsignal dem
NTSC-System entspricht, doch sei bemerkt, daß sich die Erfindung auch anwenden läßt, wenn mit einem Farbsignal nach
dem PAL-System gearbeitet wird.
Zwar werden bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Ladungskopplung arbeitende Chips als Festkörper-Bildfühler
verwendet, doch wäre es auch möglich, andere mit Ladungsübertragung arbeitende Chips zu verwenden, z.B. solche
der sog. Eimerkettenbauart, mit Ladungsinjektion arbeitende Vorrichtungen sowie Festkörper-Vorrichtungen vom MOS-Typ.
teivbanwalt:
809826/0B62
Leerseite
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHEFestkörper-Farbkamera mit
einem Bildfühler, bei dem mehrere Bildfühlelemente sowohl waagerecht als auch senkrecht aufeinander ausgerichtet sind, einem Speicherregister von durch die Bildfühlelemente gefühlten Bildinformationen,einem Ausgaberegister zum Ausgeben der gespeicherten Bildinformationen,einer Ausgangsklemme, der das Bildsignal durch das Ausgaberegister zugeführt wird, sowieeiner Filteranordnung zum Erzeugen vorbestimmter farbiger Bilder auf den verschiedenen Bildfühlelementen, gekennzeichnet durch eine Elektrodenanordnung zum Wiedergeben eines Farbbildsignals aus den Bildfühlelementen derart, daß eine einer Verzahnung entsprechende Reihenfolge der Signalabtastung und eine vorbestimmte Farbhilfsträger-Phasenreihenfolge eines normgemäßen Farbfernsehsignals eingehalten wird, sowie durch eine Einrichtung zum Zuführen eines Taktträgersignals (P^) zu dem Ausgaberegister (3)» wobei das Taktträgersignal so gewählt ist, daß das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme (7) eine vorbestimmte Farbhilfsträgerfrequenz hat, die gleich derjenigen des normgemäßen Farbfernsehsignals ist.809826/05622. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Speicherregister ein senkrechtes Schieberegister(2) ist, das parallel zur senkrechten Richtung der Bildfühler (1) angeordnet ist, und mittels dessen die Ladungssignale, welche die durch den Bildfühler gefühlten Bildinformationen repräsentieren, zu dem Ausgaberegister (3) durch das der Elektrodenanordnung zugeführte Taktsignal (p„) übertragen werden.3. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das senkrechte Schieberegister (2) nach Bedarf dazu verwendet wird, die Bildinformationen zu übertragen, die auf beiden Seiten der Bildfühlelemente (S1 - S^) gefühlt werden.4. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vier Bildfühlelemente des Bildfühlers zu einer Einheit vereinigt sind, von der aus die gewählten Bildinformationen zu dem senkrechten Schieberegister (2) übertragen werden, wobei die Bildinformationen der vorbestimmten Hilfsträger-Phasenreihenfolge des normgemäßen Farbfernsehsignals entsprechen.5. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Bildfühler drei Chips (10) mit Bilderzeugungsvorrichtungen gehören, die mit Ladungsübertragung arbeiten, daß die Filteranordnung für drei Primärfarben im Strahlenweg jeder der Bilderzeugungsvorrichtungen angeordnet ist, und daß Ausgangssignale der Bilderzeugungsvorrichtungen gemischt werden, um das Farbbildsignal zu gewinnen.6. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den mit Ladungsübertragung arbeitenden Chips um mit Ladungskopplung arbeitende Chips handelt.7. Festkörper-Farbkamera mit einem Bildfühler, zu dem ein erster und ein zweiter Chip gehören, die mit Ladungsübertragung arbeitende Bilderzeugungsvorrichtungen aufweisen, zu welchen mehrere Bildfühlelemente gehören, die sowohl waagerecht als auch senkrecht aufeinander ausgerichtet sind, einem Speicherregister zum Speichern von durch die Bildfühlelemente gefühlten Bildinformationen, einem Ausgaberegister zum Ausgeben der gespeicherten Bildinformationen, einer Ausgangsklemme, der das Bildsignal von dem Ausgäberegister aus zugeführt wird, sowie mehreren Farbfilterelementen, die den BiIdfUhlelementen entsprechen, wobei die Filterelemente solche Strahlendurchlässigkeitswerte haben, daß sie eine erste Primärfarbeninformation und eine erste Helligkeitssignalinformation nacheinander bei dem ersten mit Ladungsübertragung arbeitenden Chip und eine zweite Primärfarbeninformation sowie eine zweite Helligkeitssignalinformation nacheinander bei dem zweiten mit Ladungsübertragung arbeitenden Chip durchlassen, gekennzei c'h'-h e t durch eine Elektrodenanordnung zum Wiedergeben eines Farbbildsignals aus den Bildfühlelementen der mit Ladungskopplung arbeitenden Bilderzeugungsvorrichtungen derart, daß eine verzahnte Signalabtast-Reihenfolge und eine vorbestimate Farbhilfsträger-Phasenreihenfolge entsprechend einem normgemäßen Farbfernsehsignal eingehalten wird, sowie durch eine Einrichtung zum Zuführen eines Taktimpulsträgersignals zu dem Ausgaberegister(3), wobei das Trägersignal so gewählt ist, daß das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme (7) eine vorbestimmte Farbhilfsträgerfrequenz hat, die gleich derjenigen des normgemäßen Farbfernsehsignals ist. .-·■■. -,.■:. .. .:·■.·■■: ■ . -: - ·. ■ - ■ ■ ·.0. Festkörper-Farbkameianach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente so angeordnet sind, daß sie bei dem ersten mit Ladungsübertragung arbeitenden Chip bei aufeinander folgenden waagerechten Reihen erste Färb- und Helligkeitssignalinformationen gegenphasig durchlassen, und daß sie bei dem zweiten Chip bei aufeinander folgenden waage--4- 275269?Reihen die zweiten Färb- und Helligkeitssignalinformationen durchlassen, wobei von den ersten und zweiten Färb- und Helligkeitssignalinformationen, die dem ersten bzw. dem zweiten Chip entnommen werden, eine zu dem Zweck gewählt wird, das genannte normgemäße Farbfernsehsignal zu gewinnen.9. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung, mittels welcher die ersten und zv/eiten Färb- und Helligkeitssignalinfoma tionen, die dem ersten bzw. dem zweiten mit Ladungsübertragung arbeitenden Chip entnommen werden, bei jedem senkrechten Teilbildintervall phasenmäßig umgekehrt werden, so daß die gleiche Anzahl von Filterelementen, die jeder der genannten Anzahlen von Bildfühlelementen entsprechen, bei jedem senkrechten Teilbild gemeinsam benutzt werden.10. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Ladungsübertragungschips um mit Ladungskopplung arbeitende Chips handelt.
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