DE2752699C2 - Festkörper-Farbkamera - Google Patents
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Description
2. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildfühler eine
erste Gruppe (10/1) und eine zweite Gruppe (10B) aus Ladungstransportelementen und eine Filtereinrichtung
aus mehreren Farbfilterelementen (20) aufweist, die den Bildfühlelementen entsprechen,
daß die Filterelemente (20) eine ausgewählte Durchlässigkeit besitzen, derart, daß
eine erste Primärfarben-Information (R) und eine erste Leuchtdichtesignal-Infotmation (Y) nacheinander
zur ersten Gruppe (10A) treten und eine zweite Primärfarben-Information (S) und
eine zweite Leuchtdichtesignal-Informatioa (Y)
nacheinander zur zweiten Gruppe (10B) treten, daß die Filterelemente (20) so angeordnet sind,
daß die erste Primärfarben-Information (R) und die erste Leuchtdichtesignal-Information (Y) zwischen
aufeinanderfolgenden Horizontalzeilen gegenphasig zur ersten Gruppe (10/4) und die
zweite Primärfarben-Information (B) und die zweite Leuchtdichtesignal-Information (Y) zwischen
aufeinanderfolgenden Horizontalzeilen gegenphasig zur zweiten Gruppe (10B) hindurchtreten;
daß je eine von erster und zweiter Primärfarben- und Leuchtdichtesignal-Information von
erster und zweiter Gruppe (10A, lOB) so gewählt
abgeleitet ist, daß das Norm-Farbfernsehsignal gebildet ist, und daß eine Schaltungsanordnung
(32/4, 32B, SW2, SW3) die von erster und zweiter
Gruppe (10/4, 10B) abgeleitete erste bzw. zweite
Primärfarben- und Leuchtdichtesignal-Information bei jedem Vertikal-Teilbildintervall phaseninvertiert,
um die gleichen mehreren Filterelemente, die den mehreren Bildfühlelementen entsprechen,
gemeinsam in jedem Vertikal-Teilbild zu verwenden.
3. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vier Bildfühlelemente
jeweils eine Einheit bilden und daß die von diesem zum vertikalen Schieberegister
(2) gewählt übertragenen Bildinformationen der vorgegebenen Farbhilfsträgerphasenfolge des
Norm-Farbfernsehsignals entsprechen.
4. Festkörper-Farbkamera nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Bildführer (3) Ladungstransportelement-Chips (10) aufweist, daß die Filtereinrichtung (20) für
drei Primärfarben ausgebildet und im Lichtweg jedes Ladungstransportelements angeordnet ist
und daß ein Mischer die Ausgangssignale der Ladungstransportelemente zum Ableiten des
Farbbildsignals mischt.
5. Festkörper-Farbkamera nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ladungstransportelemente durch ladungsgekoppelte Bauelemente (CCD) gebildet sind.
6. Festkörper-Farbkamera nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ladungstransportelemente durch Eimerkettenspeicher (BBD) gebildet sind.
Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Farbkamera mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Eine Festkörper-Farbkamera, die Ladungstranspo-telemente
als Bildfühlelemente verwendet, ist aus der DE-OS 25 37 533 bekannt. Bei einer solchen
Farbkamera wird die Licht- oder Bildinformation des Objekts in entsprechende elektrische Ladungen
an Teilen eines Halbleitersubstrats umgewandelt, nämlich den Bildfühlelementen. Diese sind bei der
bekannten Farbkamera mit Elektroden verbunden, an denen zur Bildabtastung bestimmte Vorspannungen
mit vorgegebenem Potential angelegt sind. Bei Anlegen eines Ubertragungsimpulses werden die elektrischen
Ladungen ausgelesen und gespeichert. Die gespeicherten Ladungen werden nacheinander mittels
eines Auswertetaktimpulses ausgewertet und ein.m Auswerteregister zugeführt, an dessen Ausgang das
Farbvideosignal abgenommen wird. Durch das Farbfilter werden jeweiligen Primärfarben zugeordneten
Bildfühlelementen farbengetrennte Signale zugeführt. Die Frequenz, mil der abgetastet wird, beträgt allgemein
mindestens 4, 5 MHz.
Es ist bereits eine Festkörper-Farbkamera vorgeschlagen worden (Patentanmeldung P 27 41784.1)
bei der ein Ladungstransportelement-Chip verwendet wird, der bei Trägern, die in Abhängigkeit von
einem aufzunehmenden Objekt erzeugt werden, nach einem Zwischenzeilen-Übertragungssystem arbeitet.
Ein solcher Chip in Form eines Träger-Übertragungssystems weist gewöhnlich für jedes von mehreren
Bildfühlelementen, die vertikal übereinander angeordnet sind, ein vertikales Schieberegister auf. Die
den betreffenden vertikalen Schieberegistern entnommenen Träger werden einem horizontalen
Schieberegister pro 1H, d. h. einer Horizontalabtastzeile zugeführt, und die 1H entsprechenden Informationen
werden über die Ausgangsklemme des horizontalen Schieberegisters ausgegeben. Die Frequenz
von Taktimpulsen P1,, die dem horizontalen Schieberegister
zugeführt werden, wird gewöhnlich mit 4,5 MHz oder mehr gewählt. Wählt man jedoch die
Frequenz der Taktimpulse P1, so, daß sie der Farbhilfsträgerfrequenz
des Norm-Farbfernsehsignals z. B. nach den 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. Wählt man als Tatfrequenz die Frequenz des Farbhilfsträgers,
tritt jedoch das nachstehend beschriebene Problem auf. Beim NTSC-System kehrt bekanntlich die Phase
der Farbhilfsträgerfrequenz /s nach je vier Teilbildern
zum Ausgangswert zurück. Wählt man bei einem Ladungstransportelement-Chip in horizontaler
Richtung τη für die Teilung der Bildfühlelemente,
kann es vorkommen, daß je nach der Phasenbeziehung zwischen den Bildfühlelementen und der Farbhilfsträgerfrequenz
fs einem vertikalen 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 vertikalen Schieberegisters
entsprechen, um Signale handelt, die durch Verschieben von Signalen der Bildfühlelemente auf der
linken und der rechten Seite des vertikalen Schieberegisters um eine Zeitspanne gewonnen werden, die
Vs 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 wirH. der gesamte Schaltungsaufbau kompliziert, und daher wird es sinnlos, Takt
signale zu verwenden, die die gleiche Frequenz haben wie der Farbhilfsträger.
Da das jeweilige Büdelement um ('/.) %H verschoben
ist, kann selbst dann eine Bildverschiebung nicht korrigiert werden, wenn die Phase korrigiert wird
und die normale Phase wieder vorliegt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Festkörper-Farbkamera
der eiugangs genannten Art so auszubilden, daß bei einfachem. Sclialtungsaufbau
ίο die Farbhilfsträgerfrequenz eines Norm-Farbfernsehsignals
an der Ausgangsklemme auftritt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.
Gemäß der Erfindung ist es möglich ohne Signalverarbeitungsschaltung
auszukommen, die bisher erforderlich war. Ferner erübrigt sich eine Phasenkorrektur,
wenn für die Abtastfrequenz die Farbhilfsträgerfrequenz fs gewählt ist, so daß weder eine
Phasenkorrekturschaltung noch eine zugeordnete Ansteuerschaltung erforderlich sind. Dadurch ergibt
sich ein sehr einfacher Schaltungsaufbau. Da weiter die räumliche Anordnung der Bildfühlelemente der
der wiedergegebenen Bildelemente entspricht, wird weiter eine Beeinträchtigung des wiedergegebenen
Bildes vermieden.
Bei der Erfindung können drei ladungsgekoppelte Bauelemente verwendende Chips verwendet werden,
wobei jedem Chip ein den Primärfarben entsprechendes Farbfilter zugeordnet ist. Die Ausgangssignale
von den drei Chips werden addiert, wodurch das Farbvideosignal erhalten wird, wobei die Trägerfrequenz
für die Primärfarben der Farbhilfsträgerfrequenz von /s = 3,58 MHz entspricht.
Weiter können Farbkameras mit zwei und mit nur einem Ladungstransportelement-Chip verwendet
werden, wobei dann die Frequenz der Ausgabetaktsignale für das horizontale Schieberegister zu 2/s
bzw. 3 fs gewählt ist. Es werden Farbdifferenzsignale
verarbeitet, wobei selektive Farbfilter vorgesehen sind. Auf diese weise kann ebenfalls ausgangssei tig
ein Farbvideosignal mit der Farbhilfsträgerfrequenz von 3,58 MHz erhalten werden.
Die Erfindung ist auf Farbfernsehsignale nicht nur des NTSC-, sondern auch des PAL-Systems anwendbar.
Als Ladungstransportelemente sind nicht nur ladungsgekoppelte Bauelemente {CCD), sondern
auch Eimerkeltenspeicher (BBD), und dergleichen
so verwendbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt:
F i g. 1 ein Beispiel für einen Festkörper-Bildfühler
eines Zwischenzeilenübertragungssystems;
Fig. 2 A 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
Farbhilfsträgerfrequenz;
F i g. 4 eine Darstellung zur Veranschaulichung eine1; bekannten Signalausgabeverfahrens;
F i g. 5 eine Darstellung zur Erläuterung des bei der b1) Erfindung verwendeten Signalausgabeverfahrens;
F i g. 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. 12 A bis 12 D jeweils den Signalverlauf von
Impulsen zum Ansteuern des Festkörper-Bildfühlers;
Fig. 13 und 14 jeweils eine Darstellung zur Veranschaulichung
der Trägerverschiebung bzw. -richtung für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7;
Fig. 15 eine Ansicht eines Teils einer weiteren Ausführungsform eines Festkörper-Bildfühlers ähnlich
demjenigen nach Fig. 7;
Fig. 16 den Schnitt XVl-XVI in Fig. 15;
Fig. 17 und 18 Darstellungen zur Veranschaulichung der Trägerverschiebung bzw. -richtung bei
dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 15;
Fig. 19 eine Darstellung eines Farbfilters für eine
Kamera mit zwei Ladungstransportelement-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. 22 A bis 22 F Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 21;
Fig. 23 einen Teil eines Farbfilters, das bei einer Farbkamera mit nur einem Ladungstransportelement-Chip
verwendbar ist;
Fig. 24 ein Blockschaltbild einer Schaltung für eine erfindungsgemäße Festkörper-Farbkamera mit
nur einem Ladungstransportelement-Chip; und
Fig. 25 A bis 25 C, Fig. 26 A bis 26C sowie
Fig. 27 Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 24.
Wie erwähnt, ist durch die Erfindung eine Festkörper-Farbkamera geschaffen worden, bei der
mindestens ein Ladungstransportelement-Chip verwendet wird, der als Zwischenzeilenübertragungssystem
für den Träger ausgebildet ist, welcher in Abhängigkeit von einem aufzunehmenden Objekt erzeugt
wird.
F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ladungstransportelement-Chips 10 in Gestalt eines
Zwischenzeilenübertragungssystems. Gemäß F i g. 1 weist der Chip 10 mehrere Bildfühlelemente 1 auf,
die senkrecht untereinander angeordnet sind und mehrere vertikale Reihen bilden. Für jede vertikale
Reihe von Bildfühlelementen 1 ist ein einziges vertikale Schieberegister 2 vorhanden, und die den verschiedenen
vertikale Schieberegistern 2 entnommenen Träger werden pro 1 H einem horizontalen Schieberegister
3 (Ausgaberegister) zugeführt. Schließlich werden die Informationen von 1 H über eine Ausgangsklemme
7 ausgegeben. In Fig. 1 sind die Träger-Ubertragungs- bzw. Verschiebungsrichtungen
durch Pfeile angedeutet.
Der Chip 10 nach Fig. 1 ist fü" den Fall bestimmt,
daß ein Spiegelbild eines (nicht dargestellten)
Objekts mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Objektivs auf den Chip 10 projiziert wird; wird tlagegen ein seitenrichtiges
Bild des Objekts durch das Objektiv auf den Chip 10 projiziert, wird der Chip 10 so ausgebildet,
daß die Bildfühlelemente 1 gegenüber den vertikalen Schieberegistern 2 umgekehrt angeordnet
sind.
Ein Aufnahme- oder Fühltaktimpuls P.S) der dazu
dient, in den entsprechenden Bildfühlelementen 1 Träger zu erzeugen, wird den Bildfühlelementen 1
über eine Klemme 4 zugeführt, während über eine Klemme 5 den vertikalen Schieberegistern 2 ein, z. B.
zweiphasiger, Übertragungs- oder Vertikalschiebetaktimpuls
Pv (/Vi, P^) zugeführt wird. Ferner wird
dem horizontalen Schieberegister 3 über eine Klemme ein zweiphasiges Abfrage- bzw. Taktträgersignal Pn
zugeführt.
Bis jetzt ist es üblich, für die Frequenz des dem horizontalen Schieberegister 3 zuzuführenden Taktträgersignals
Pn den Wert 4,5 MHz zu wählen. Wenn man jedoch für die Taktträgersignale P11 z. B. die
Farbhilfsträgerfrequenz fs eines Norm-Farbfernsehsignals
wähii, 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 umgesetzt zu werden, und daher
ergibt sich ein einfacher Aufbau der Signalverarbeitungsschaltung zum Umsetzen 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 Teilbild dadurch, daß die horizontalen Zeilen 1 H
bis 262,5 H überstrichen werden, und daß dann die horizontalen Zeilen 262,5 bis 525 H überstrichen und
mit den Zeilen des ersten Teilbilds verzahnt werden; hierbei wird die Phase der Farbhilfsträgerfrequenz fs
bei jeder Zeile des gleichen Teilbilds umgekehrt, wie
es in Fig. 2 A und 2B dargestellt ist; ferner erfolgt
eine Phasenumkehrung bei jedem Teilbild des gleichen Vollbildes, und außerdem wird die Phase
bei jedem von zwei Vollbildern umgekehrt, so daß die Phase der Farbhilfsträgerfrequenz /s bei jedem
vierten 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 /..„ wobei τ,/ der Teilung der BUdfühlelemente 1 in horizontaler
Richtung entspricht. In Fig. 2 C ist die Reihen-
folge der Wiederholung bestimmter Phasen bei benachbarten Teilbildern durch Pfeile angedeutet, und
Fig. 2D veranschaulicht die Regelmäßigkeit der
Phasenfolge.
Wählt man die Teilung der Bildfühlelemente I bei
dem Chip 10 nach Fig. 1 in horizontaler Richtung gemäß Fig. 2C zu rlh ergibt sich die in Fig. 3
dargestellte Phasenbez'ehung zwischen den Bildfühlelementen 1 und der Farbhilfsträgerfrequenz /s. Da
dem vertikalen Schieberegister 2, das keine Bildfühl-
hO elemente aufweist, kein Signal entnommen wird, ist
es erforderlich, als Signal, das dem Bildfühlelement am vertikalen Schieberegister 2 entspricht, ein Signal
zu verwenden, das dadurch erzeugt wird, daß das Signal eines Bildfühlelements 1, welches auf der
linien oder rechten Seite des vertikalen Schieberegisters
2 liegt, um den Betrag V»tw zeitlich verschoben
wird. Um das Signal mit der gleichen Phase auszugeben wie diejenige der Farbhilfsträgerfrequenz
fs, 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 fs
des Farbhilfsträgers ist.
Selbst wenn die Phase so korrigiert wird, daß sie mit der normalen Phase übereinstimmt, kann die
Lageverschiebung eines Bildes nicht korrigiert werden, denn das dem betreffenden Bildfühlelement entsprechende
Signal ist um (Vz) τ,, verschoben.
Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil durch die Anwendung eines besonderen Signalausgabeverfahrertb
vermieden.
Bei bekannten Anordnungen werden die in sämtlichen Bildfühlern 1 gespeicherten Signale in der in
F i g. 4 durch Ziffern angegebenen Reihenfolge innerhalb der Periode eines Teilbildes als Ausgangssignale
der Ladungstransportelement-Vorrichtung ausgegeben, während gemäß der Erfindung die
Signale in der Reihenfolge der Phase der Farbhilfsträgerfrequenz fs des Farbfernsehsignal nach dem
NTSC-System ausgegeben werden. Wie in Fig. 5 gezeigt, werden die Bildfühlelemente I, denen Signale
entnommen werden sollen, in Abhängigkeit von den betreffenden Teilbild bestimmt. In Fig. 5 bezeichnen
die Ziffern 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 in der aus F i g. 5 ersichtlichen Reihenfolge ausgelesen werden, und den Chips sind jeweils
Farbfilter zugeordnet, mittels denen 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 1 zugeordnete Elektrode in zwei Elektrodenelemcnte
unterteilt, z. B. gemäß F i g. 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 Fühltaktimpulse P.S1 und Ps.>
zugeführt, wie das weiter unten erläutert ist.
Im folgenden wird anhand von Fig. 7 bis 11 ein
mii ladungsgekoppelten Bauelementen (CCD) aufgebauter
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
bzw. XI-XI in Fig. 7 zeigen.
In F i g. 7 erkennt man mehrere Bildfühlelemente S1, Ss, S3 und S4, auf die das Bild eines Objekts
projiziert wird, und deren Indizes 1 bis 4 jeweils das betreffende Teilbild bezeichnen. Im folgenden wird
ein Satz bzw. eine Gruppe von BildfübJelementen betrachtet, die innerhalb einer vertikalen Reihe angeordnet
sind. Innerhalb jeder Gruppe sind die Bildfühlelemente, welche in der durch Pfeile bezeichneten
Träger-Übertragungsrichtung den Teilbildern 1 bis 4 entsprechen, in Form einer periodischen Einheit
in Gruppen zu vier Bildfühlelementen angeordnet, und zwischen benachbarten vertikalen Reihen
von Bildfühlelementen sind gemäß Fig. 7 schraffiert gezeichnete Kanalbegrenzungseinrichtungen 11
(Channelstopper) vorhanden, die annähernd vier Ränder (Ecken) jedes Bildfühlelements umgeben.
Zwischen den vertikal verlaufenden Teilen der Kanalbegrenzungseinrichtungen 11 und den Bildfühlelementen
ist jeweils ein Überlaufabfluß 12 vorhanden, dem ein Steuergatter G1, zugeordnet ist.
ίο Jeder vertikalen Reihe von Bildfühlelementen ist
ein vertikales Schieberegister 2 zugeordnet, das durch zweiphasige Vertikalschiebetaktimpulse Pn und P1.,
angesteuert wird; gemäß Fig. 7 sind für die beiden Phasen Elektroden φνι und φν., vorhanden. Um die
Richtung der Träger-Übertragung zu bestimmen, sind gemäß Fig. 9 die Elektroden ».·. und <pVi so ausgebildet,
daß die Dicke einer Isolierschicht 14, aus SiO;, o. dgl. auf der Oberseite 13 α eines Halbleitersubstrats
13 so verändert wird, daß sich eine Veränderung der Tiefe des in F i g. 9 mit einer Vollinie
dargestellten Potentials 15 ergibt, und daß unter der Isolierschicht 14 geringer Dicke eine Potentialsperre
und eine Potentialsenke ISa entstehen. In Fig. 7
sind auf den dünnen Teilen der Isolierschicht 14 sog.
Speicherelektroden vn(.s) und Ί'ν-L·) angeordnet.
Ferner sind in den dicken Teilen der Isolierschicht 14 entsprechende sog. Übertragungselektroden <j"n(r)
und wo(r) zugeordnet.
Zwischen jedem Bildfühlelement 1 und den zugehörigen Speicherelektroden ist ein Übertragungsgatter ψ(1 angeordnet, das dazu dient, die Träger des
betreffenden Bildfühlelements zu der zugehörigen Potentialsenke ISa nach Fig. 9 zu übertragen;
jedoch bilden die Übertragungsgatter φα Bestandteile
der genannten Speicherelektroden, und hat gemäß Fig. 8 lediglich die Siliziumdioxid- bzw. Isolierschicht
14 in diesem Bereich eine andere Dicke.
Gemäß der Erfindung ist die Elektrode <ps, die
jedem Bildfühlelement 1 zugeordnet ist, um ihm den Fühltaktimpuls zuzuführen, in zwei Elektroden
<p.si und q>Si unterteilt, denen entsprechend Fig. 6 die
gewünschten Fühltaktimpulse Px, bzw. PS2 zugeführt
werden. Den Bildfühlelementen S1 und Sä, die beim
ersten bzw. zweiten Teilbild benutzt werden, ist die erste Elektrode <pst gemeinsam zugeordnet, und entsprechend
ist den Bildfühlelementen S8 und Sj für
das dritte bzw. das vierte Teilbild die zweite Elektrode (ps-, gemeinsam zugeordnet. Diese beiden Elektroden
ψ M, <pXi haben eine solche Form, daß sie die
so Bereiche der zugehörigen Bildfühlelemente und die Gatter Gn der Überlaufabflüsse 12 überdecken. Im
vorliegenden Fall sind die Elektroden <ps; und m^
durchsichtig, und ist der Chip 10 mit Ausnahme der von den Bildfühlelementen S,—S4 eingenommenen
Flächen optisch abgeschirmt.
Im vorliegenden Fall ist angenommen, daß dann, wenn die Spannung, die an die Elektrodengruppen
φχ und φν des Chips 10 angelegt wird, von »1« auf
»0« übergeht, die Potentialsenke 15 α in dem Chip 10
eine geringere Tiefe annimmt. Den Bildfühlelementen 1 und den vertikalen Schieberegistern 2 werden die in
Fig. 12A—12D dargestellten Impulse zugeführt.
Der Fühlertaktimpuls Ps, welcher der ersten Elektrode
q>Si und der zweiten Elektrode φ.« zugeführt
wird, besteht ähnlich wie bei bekannten Anordnungen aus einem Speicherimpuls Psr zum Indeszieren
des Trägers, welcher der Licht- bzw. Bildinformation des Objekts entspricht, und einem im folgenden als
Steuerimpuls bestehenden Impuls PST, der dazu dient,
den Träger in das vertikale Schieberegister 2 zu überführen, und dessen Einheitsperiode vier Teilbildern
entspricht.
Der erste Fühlertaktimpuls P,S1, der der ersten
Elektrode ψ!η zugeführt wird, enthält den Steuerimpuls
P.S7- innerhalb jeder Vertikalaustastperiode
V.BLK des ersten und des zweiten Teilbildes, wie in Fig. 12A gezeigt, während der den zweiten Elektroden
q>Si zugeführte zweite Fühlertaktimpuls PSi
den Steuerimpuls PST beim dritten und vierten Teilbild
enthält, wie in Fig. 12 B gezeigt. :
Bei dem ersten Vertikalschiebetaktimpuls Pn und
dem zweiten Vertikalschiebetaktimpuls Py.,, mit Py2 = Pn, die der ersten Elektrode ^n und der
zweiten Elektrode φν., jedes vertikalen Schieberegisters
2 zugeführt werden, handelt es sich gemäß Fig. 12C und 12D um Impulse, deren Phasen bei
jedem Teilbild invertiert werden.
Im folgenden wird anhand von F i g. 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 1V bezeichneten Periode entspricht.
Da innerhalb der Speicherperiode, die im wesentlichen einer Vertikalperiode des Potentials in dem
Chip 10 entspricht, das in Fig. 8 durch eine Volllinie bezeichnete Potential vorhanden ist, werden in
den Bildfühlelementen dem Bild des Objekts entsprechende Träger erzeugt. Im vorliegenden Fall
werden innerhalb der Trägerspeicherperiode zur Übertragung der Träger in das vertikale Schieberegister
2 die Vertikalschiebetaktimpulse Pn und PVi
abwechselnd »1« und »0«, doch ist in Fig. 8 der Einfachheit halber die Potentialsenke unter der
Elektrode </<n nur tief dargestellt. Die Träger der
Bildfühlelemente S1 und S2, denen der erste Fühltaktimpuls
P-S1 zugeführt wird, werden während der auf
die Speicherperiode folgenden Überführungsperiode in das vertikale Schieberegister 2 überführt. Da die
Vertikalschiebetaktimpulse Pn und P1.-.., die gegenphasig
sind, den Elektroden q>vx und <j>Vi des vertikalen
Schieberegisters 2 zugeführt werden, und da ihre Phasenbeziehung z.B. gemäß Fig. 12C und
12 D gewählt ist, führt die Potentialbeziehung zwischen den Vertikalschiebetaktimpulsen Pn und PVi
während einer Periode P, nämlich (/,·, = »1« und
<7S1 = »0«, dazu, daß nur die Potentialsenke unter
der Elektrode ψνχ tief wird, während die Potentialsenke
unter der Elektrode q>S] eine geringere Tiefe
annimmt. D.h., bei dem vertikalen Schieberegister 2 ergibt sich eine Potentialbeziehung, wie sie in F i g. ν
mit Strichlinien angedeutet ist, so daß nur Träger C von dem Bildfühlelement S1 über das Gatter Φα zu
dem vertikalen Schieberegister 2 übertragen werden. Somit werden die in den Bildfühlelement S;, erzeugten
Träger C selbst dann nicht übertragen, wenn das Potential an der den Bildfühlelementen S1 und S2
gemeinsam zugeordneten Elektrode <pS] zu »0« wird.
Nach den Ablauf der Übertragungsperiode werden dem vertikalen Schieberegister 2 die Vertikalschiebetaktimpulse
Pn und PVi gemäß Fig. 12C und 12D
innerhalb der Periode 1H zugeführt, so daß während
dieser Periode in der üblichen Weise die Träger aus dem vertikalen Schieberegister 2 in das horizontale
Schieberegister 3 nach Fig. 1 überführt werden.
F i g. 8 veranschaulicht die Überführung der Träger von dem Bildfühlelement S1 zu dem vertikalen
Sch.eberegister 2. In Fig. 8 läßt das mit Strichlinien angedeutete Potential, das der Tiefe der Potentialsenke
entspricht, erkennen, daß die Träger C ausgegeben (ausgelesen) werden, wenn φ,Ν1 = »0«
und ψνχ = »1«. Fig. 10 zeigt, daß die Leitungen
zum Zuführen der Taktsignale zu den Elektroden <pn und ψν., auf den Kanalbegrenzungseinrichtungen
11 angeordnet sind; Fig. 9 läßt erkennen, daß die
ίο Übertragung der Träger in dem vertikalen Schieberegister
2 in vertikaler Richtung durchgeführt wird, wobei die das Potential darstellende Strichlinie anzeigt,
daß die Träger übertragen werden, wenn <pn =
»0« und (py; = »1«; gemäß Fig. 11 sind die BiIdfühler
S1 bis S4 durch die Kanalbegrenzungseinrichtung
11 gegeneinander isoliert.
Die dem horizontalen Schieberegister 3 parallel zugeführten Träger werden nacheinander (sequentiell)
Bildelementweise ausgegeben, wobei dem horizontalen Schieberegister 3 Taktimpulse P11 zugeführt
werden. Wie erwähnt, werden bei der Benutzung von drei Chips 10 für die Farben Rot, Grün bzw.
Blau Taktimpulse zugeführt, welche die gleiche Frequenz fs haben wie der Farbhilfsträger, wobei
diese Frequenz im vorliegenden Fall 3,58 MHz beträgt.
Da die Vertikalschiebetaktimpulse Pn und PVi
alle IV invertiert werden, wird beim Eintreffen des zweiten Teilbildes nur das Potential unter der Elektrode
(/!··>
durch den anderen Verschiebungstaktimpuls Py, tief. Infolgedessen werden nur die Träger
vom Bildfühlelement Ss zu dem vertikalen Schieberegister
2 und dann zu dem horizontalen 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
PSi mit den Vertikalschiebetaktimpulsen Pn und Py* die Träger für jedes Teilbild von den
Bildfühlelementen S:) und S1 in der entsprechenden
Reihenfolge ausgegeben. Fig. 14 veranschaulicht die Übertragung der Träger bei den beiden letzten
Teilbildern.
so 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 Farbhilfsträgcrfrequer.z /Λ ist.
Wenn man z. B. drei mit ladungsgekoppelten Bauelementen arbeitende Chips 10 verwendet und davor
monochrome Filter anordnet, die rotes bzw. grünes bzw. blaues Licht durchlassen, und wenn man die
Ausgangssignale der Chips 10 vereinigt, erhält man somit das gewünschte Farbvideosignal, bei dem die
Trägerfrequenz aller Primarfarbensignale 3,58 MHz beträgt.
Werden in der vorstehend beschriebenen Weise drei Chips verwendet, wird für die Frequenz der den
horizontalen Schieberegistern 3 zuzuführenden Taktimpulse P11 die Farbhilfsträgerfrequenz js des NTSC-Systems
(als Norm-Farbfernsehsignal) gewählt und
werden die Signale in der phasenmäßigen Reihenfolge der Farbhilfsträgerfrequenz fs ausgegeben. Ge-
maß der Erfindung ist es daher möglich, die bis jetzt gebräuchliche Signalverarbeitungsschaltung fortzulassen,
mittels welcher die Trägerfrequenz der Primärfarbensignale in die Farbhilfsträgerfrequenz /-s·
umgesetzt wird, und daher erübrigt sich die Phasenkorrektur, die erforderlich ist, wenn die Trägerfrequenz
in die Farbhilfsträgerfrequenz /s umgesetzt wird. Somit erübrigt sich die Verwendung einer
Phasenkorrekturschaltung und deren Ansteuerschaltung, so daß sich ein erheblich einfacherer Schaltungsaufbau
ergibt.
Ferner ergibt sich bei den Bildfühlelementen die gleiche räumliche Anordnung wie bei den wiedergegebenen
Bildelementen, so daß die Qualität des wiedergegebenen Bilds nicht beeinträchtigt wird. Bei
dem bekannten Verfahren mit Phasenkorrektur stimmt die räumliche Anordnung der Büdfühlelemente
nicht mit derjenigen der wiedergegebenen Bildelemente überein, und wegen der Phasenkorrektur
erfolgt eine Verschiebung der Bildelemente nach links oder rechts um (Vs) t„. Diese Verschiebung
führt bei der bekannten Anordnung zu einer Beeinträchtigung der Qualität des wiedergegebenen Bildes.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden Ladungstransportelement-Chips verwendet,
bei denen jeder vertikalen Reihe von Bildfühlelementen ein vertikales Schieberegister zugeordnet
ist. Jedoch läßt sich die Erfindung auch bei einem Chip anwenden, bei dem ein vertikales
Schieberegister z.B. zwei vertikalen Reihen von Bildfühlelementen zugeordnet ist. Ein solcher Chip
wird in folgenden als abgeänderter Chip bezeichnet. Fig. 15 zeigt einen solchen abgeänderten Chip 10,
bei dem ein vertikales Schieberegister 2 zwei links bzw. rechts liegenden Reihen von Bildfühlelementen
zugeordnet ist, wobei mehrere solche Sätze horizontal nebeneinander liegen und die Überlaufabflüsse 12
jeweils zwischen benachbarten Sätzen angeordnet sind. In Fig. 15 bezeichnen die schraffierten Flächen
die weiter oben beschriebenen Kanalabgrenzungseinrichtungen. Da die Signale der Büdfühlelemente
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 F i g. 7 beschriebenen Anordnung. Die Beziehungen zwischen den Potentialen der Taktimpulse,
welche den Elektroden ms„ φΧ2, φνί und
V-ri sowie den abzutastenden Bildfühlelementen zugeführt
werden, ergeben sich aus der nachstehenden Tabelle in Verbindung mit F i g. 15.
Fühler- Vertikal- ausgehendes
taktsignal schiebewktsignal Bildfühlekmenl
Zeitpunkt φ5ι φ$1 φνι φν2
1. Teilbild | O | 1 | O | 1 |
2. Teilbild | O | 1 | ί | O |
3. Teilbild | 1 | O | O | 1 |
4. Teilbild | 1 | O | 1 | O |
Fig. 16 zeigt den Schnitt XVI-XVl 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 Volllinien bzw. während der Übertragungs- oder
Schiebeperiode entsprechend der Strichlinie beim ersten Teilbild zugeführt werden.
Dem abgeänderten Chip 10 werden ebenfalls die in Fig. 12 dargestellten Taktimpulse zugeführt.
Für den abgeänderten Chip 10 sind die Signalbzw. Träger-Übertragungsrichtungen bei den verschiedenen Teilbildern in Fig. 17 und 18 ähnlich dargestellt wie bei dem weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Für den abgeänderten Chip 10 sind die Signalbzw. Träger-Übertragungsrichtungen bei den verschiedenen Teilbildern in Fig. 17 und 18 ähnlich dargestellt wie bei dem weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiel.
ίο Wenn der abgeänderte Chip 10 verwendet wird,
und wenn man als Frequenz der dem horizontalen Schieberegister 3 zuzuführenden Taktimpulse P„ die
Frequenz /s des Farbhilfsträgers wählt, wobei die Signale mit 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 horizontaler
Richtung jeweils von zwei Bildfühlelementen eingenommen wird, zwei Dritteln der entsprechenden
Fläche bei dem bekannten mit ladungsgekoppelten Bauelementen arbeitenden Chip, so daß die Kamera
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 E11
nach dem NTSC-System wird das Trägerfarbsignal durch den Farbhilfsträger ausgedrückt, der durch
die Farbdifferenzsignale (R—Y) und (B—Y) moduliert
wird, weshalb es bei der Erzeugung eines Farbvideosignals mit Hilfe zweier Ladungstransportelement-Chips
zur Vereinfachung der Signalverarbeitung erwünscht ist, daß die Farbdifferenzsignale als Ausgangssignale
der Kamera den Chips auf direktem Wege entnommen werden.
Ao 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 imaginäres Farbfilter 20 verwenden, das
den Signalausgabebedingungen nach Fig. 5 entspricht. Wenn man in der horizontalen Abtastrichtung
zwei Büdfühlelemente zu einer Schrittweite nimmt
so und die Lichtaufteilungscharakteristik so wählt, daß man abwechselnd die Informationen R und V erhält,
lassen die Farbfilterelemente 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 fs
der Phase beim ersten Teilbild entgegengesetzt, und entsprechend haben das zweite und das vierte Teilbild
entgegengesetzte Phasen. Somit sind die Lichtaufteilungscharakteristiken beim dritten und vierten
Teilbild denjenigen beim ersten und zweiten Teilbild entgegengesetzt, und daher lassen die Farbfilterelemente
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 herzustellen, bei dem eine Flächeneinheit des Filters, die der Fliehe
eines Bildfühieleinents entspricht, bei einen bestimmten
Teilbild das farbige Licht (FarOifUorma-
tionen) R, jedoch bei einem anderen Teilbild das farbige Licht Y durchläßt, d.h. ein und dieselbe
Flächeneinheit des Filters zwei verschiedene Arten von farbigem Licht durchläßt, ist es unmöglich, einen
Bildfühler nach Fig. 19 bei dem ersten Teilbild das Ä-Signal und bei dem dritten Teilbild das Y-Signal
zu entnehmen.
Daher wird bei der Erfindung das farbige Licht, das dem ersten und dem zweiten Teilbild entspricht,
entsprechend den Lichtaufteilungcharakteristiken 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 investiert. Somit ist es möglich, die gleichen Ausgangssignale zu erhalten wie bei dem
imaginären Filter 20 nach Fig. 19.
Bei dem genannten Ausführungsbeispiel wird daher ein mosaikförmiges Farbfilter 2OA nach Fig. 20
verwendet. Ein Vergleich von Fig. 20 mit Fig. 19
zeigt, daß das Farbfilter 20A die gleichen Lichtaufteilungscharakteristiken
hat, wie sie sich ergeben, wenn man die obere Reihe von Bildfühlelementen nach Fig. 19 für das erste und das zweite Teilbild
abtastet und beim dritten und vierten Teilbild die Ausgangssignale IR, IY, IR, IY 2Y, 2R, 2Y,
2R usw. elektrisch invertiert. Auf ähnliche Weise kann man das Farbdifferenzsignal von B mit Hilfe
eines Farbfilters 20ß 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 Farbfilter 2OB gegenüber dem
Farbfilter 2OA gemäß Fig. 20 um eine Strecke versetzt, die 90° oder (1Ii)Tn entspricht. Statt die
beiden Farbfilter 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 Farbfilter 2OA und 20ß nach Fig. 20 verwendet werden. Das Bild eines Objekts
O wird mit Hilfe eines Objektivs L und der Farbfilter 20 A und 2OB auf den Chips 10/1 und
lOß erzeugt. Den beiden Chips 10/4, lOß werden
über Klemmen 6 Taktimpulse F11 zugeführt, deren Frequenz doppelt so hoch ist wie die Frequenz fs
des Farbhilfsträgers, so daß gemäß Fig. 19 die den
Bildfühlelementen entnommenen Informationen der halben Teilung (Schrittweite) der Bildfühlelemente
entsprechen. Abfrage- und Halteschaltungen 21/1 und 21B, die an die Ausgänge der Chips 10/1 und
1OB angeschlossen sind, werden die gleichen Taktimpulse Pn als Ansteuerimpulse zugeführt. Das Abfragesignal
bzw. der Taktimpuls P11, welcher den Abfrage- und Halteschaltungen 21/1 und 21B zugeführt
wird, ist in Fig. 22D dargestellt. Aufgenommene bzw. gefühlte Punktfolgesignale S, und S(1 der Chips
10/1 und lOß werden über die Abfrage- und Halteschaltungen Signalverarbeitungsschaltungen 22/1
und 22ß zugeführt, von denen jede eine Gamma-Korrekturschaltung usw. aufweist; von dort aus gelangen
die Signale zu Leuchtdichte- und Farbdifferenz-Signalverarbeitungsschaltungen 23, 24/1 und
24ß.
Im folgenden wird die Schaltung 23 zum Verarbeiten des Leuchtdichte- bzw. Helligkeitssignals Y
beschrieben. Die betreffenden aufgenommenen Ausgangssignale SA und 5/, bestehen aus den in Fig.
22 A und 22 B dargestellten Signalkomponenten, und die genannten Signale, welche die Verarbeitungsschaltungen 22A und 22ß durchlaufen, werden
einem SchalterSW1 zugeführt, der durch das in Fig.
22 E dargestellte Schaltsignal Sa, gesteuert wird, und
zwar mit der Schaltfrequenz 2/s, so daß man das in Fig. 22C dargestellte Signalgemisch Sc erhält. Das
Signalgemisch Sc wird einer Abfrage- und Halteschaltung
25 zugeführt, die durch das Abfragesignal
Ό SY nach Fig. 22F gesteuert wird, wobei mit der
Abfragefrequenz /s gearbeitet wird. Auf diese Weise werden dem Signalgemisch Sc die Leuchtdichtekomponenten
YR und Yn entnommen, welche von dem
Chip 1OA bzw. dem Chip lOß stammen, und dann
's einem Tiefpaßfilter 26 zugeführt, dem ein Leuchtdichtesignal
entnommen wird, das aus Komponenten besteht, die eine niedrige Frequenz von z.B. 1 bis
2 MHz haben.
Von dem Schalter SWx aus wird das Signalgemisch
S1. ferner gemäß Fig. 21 einem Tiefpaßfilter 27 zugeführt,
dessen Kennlinie den gleichen Verlauf hat wie diejenige des Tiefpaßfilters 26. Das Ausgangssignal
des Tiefpaßfilters 27 und das Signalgemisch S,- werden beide einem Substrahierer 28 zugeführt,
die ein Signal erzeugt, welches nur die hochfrequenten Komponenten des Signalgemischs S,- enthält, zu
denen die Primärfarbkomponenten von R und B gehören, woraufhin das Signal einem Addierer 29 zugeführt
wird, der außerdem mit der niederfrequenten Komponente aus dem Tiefpaßfilter 26 gespeist
wird. Daher erzeugt der Addierer 29 ein zusammengesetztes Leuchtdichtesignal /, dessen niederfrequente
Komponente aus den wahren Leuchtdichtesignalen Y11 und Y11 besteht, und dessen hochfrequente
Komponente durch die hochfrequente Komponente des Signalgemischs Sr gebildet ist. Gemäß
Fig. 21 ist eine Verzögerungsleitung 30 vorhanden, durch welche die durch das Tiefpaßfilter 27 hervorgerufene
Verzögerung ausgeglichen wird.
Da die Verarbeitungsschaltungen 24/1 und 24ß für die R- und B-Farbdifferenzsignale gleichartig
ausgebildet sind, wird im folgenden nur die Schaltung 24/1 beschrieben. Gemäß Fig. 21 gehören zu
der Schaltung 24/4 zum Verarbeiten des Farbdifferenzsignals (R—Y) ein Bandpaßverstärker 31/1, ein
Phaseninverter 32/1 und ein Schalter SW2, der alle
2 V betätigt wird. Da die Seitenbandkomponenten mit der Taktfrequenz fs als Mittenfrequenz als Farbdifferenzsignal
von R verwendet werJen, ist die
so Bandbreite des Bandpaßverstärkers 31/1 so gewählt,
daß sie auch die Taktfrequenz /s aufweist. Da es genügt,
daß die invertierten Ausgangssignale 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 Strichlinien angedeutet ist, so daß
das Farbdifferenzsignal (R—Y) diesem Schalter SW2
entnommen werden kann.
Das Farbdifferenzsignal (ß—Y) kann auf ähnliche
Weise einem Schalter SWx entnommen werden, dei
zu der anderen Signalverarbeitungsschaltung 24/3 gehört.
Die so gewonnenen Farbdifferenzsignale (R—Y]
unJ (ß—V) sowie das Leuchtdichtesignal Y werder
gemäß Fig. 21 einem Farbcodierer 33 zugeführt der an seiner Ausgangsklemme 34 das gewünscht*
Farbvideosignal Syrsr erscheinen läßt.
Fig. 23 und die weiteren Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Erzeugen des
Farbvideosignals Sy7-M- mit Hilfe eines einzigen Ladungstransportelement-Chips. In Fig. 23 ist als
Beispiel das Farbfilter 20 dargestellt, das bei diesem Ausführangsbeispiel verwendet wird. Dieses Farbfilter 20 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 Farbkamera, bei der das Farbfilter 20 nach Fig. 23 verwendet wird. Zwar ist die Schaltung 23 zum Verarbeiten des Leuchtdichtesignals Y im wesentlichen
ebenso aufgebaut wie bei der Schaltung nach F i g. 21, doch werden die niederfrequenten Komponenten
des Leuchtdichtesignals Y in der nachstehend beschriebenen Weise gewonnen. Im vorliegenden Fall
werden die Primärfarbsignale nicht matriziert, sondern das Leuchtdichtesignal für das NTSC-System
kann direkt aus jedem der Primärfarbsignale 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 Sn wird der Schaltung 40 von dem Chip 10 aus über die Abfrage- und
Halteschaltung 21 zugeführt.
Bei dem Signal Sgi nach Fig. 25B zum Steuern
der Schaltung 40 handelt es sich um ein Impulssignal, das mit den Taktimpulsen Pn synchronisiert
ist, welche dem Chip 10 zugeführt werden, wobei die Frequenz die gleiche ist, wobei sich jedoch die Impulsbreiten entsprechend den zu steuernden Primärfarbsignalen unterscheiden. D. h., der Pegel Ev des
Leuchtdichtesignals Y nach dem NTSC-System wird auf bekannte Weise durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt:
differenzsignale von R und B kann ähnlich wie bei
dem Leuchtdichtesignal nach dem Impulsbreitenmodulationsverfahren gearbeitet werden.
Steuerschaltung 44 und ein Steuersignalformer 45 vorhanden. Der Steuersignalfonner 45 liefert ein Steuersignal S„o mit den Impulsbreiten τΗί, τΟϊ und τΒί, die
gemäß Fi g. 26 B so gewählt sind, daß sie der nachstehenden Gleichung entsprechen, und die zugehö-
rigen Primärfarbsignale R, G und B steuern.
E1. = 0,30 £■„ + 0,59 EG + 0,11 E6
Hierin bezeichnen E„, E11 und E11 die Pegel der
Primärfarbsignale für R, G und B. Wenn die Pegel der zugehörigen gesteuerten Ausgangssignale der Gleichung (1) entsprechen sollen, genügt es daher, wenn
die Impulsbreiten tWi, tG, und rm, die den zugehörigen Primärfarbsignalen R, G und B entsprechen,
so gewählt werden, daß sie gemäß Fig. 25 B die
Bedingungen der nachstehenden Gleichung erfüllen:
0,30 0,59 0,11
Somit erzeugt die Steuerschaltung 40 ein gesteuertes Ausgangssignal P(!i nach Fig. 25C in Form
eines impulsbreitenmüdulierten Signals, so daß dann, wenn das gesteuerte Ausgangssignal Ρ,,ι durch das
Tiefpaßfilter 26 geleitet wird, die Möglichkeit besteht, eine niedrige Komponente zu gewinnen, bei
der die gleiche Pegelbeziehung besteht wie bei dem Leuchtdichtesignal nach dem NTSC-System. Gemäß
Fig. 24 ist ein Impulsformer 41 zum Erzeugen des Impulssignals S111 vorhanden. Somit ist es bei der
vorstehend beschriebenen Signalverarbeitungsschaltung nicht erforderlich, eine Schaltung vorzusehen,
die bewirkt, daß die betreffenden Primärfarbsignale gleichzeitig auftreten, und es wird auch keine Matrixschaltung benötigt, mittels welcher das Leuchtdichtesignal für das NTSC-System gewonnen wird.
0,63 0,59 0,45
Wenn ein Impuls, der das Primärfarbsignal von R is steuert, als Phasenmittelpunkt gewählt wird, werden
für eine Phasendifferenz S111, zwischen diesem Impuls und einem Impuls zum Steuern des Primärfarbsignals von B und für eine Phasendifferenz θηϋ zwischen dem genannten Impuls und einem das Primärfarbsignal von G steuernden Impuls nicht die Werte
120° und 240° verwendet, sondern die Phasenwinkel werden wie folgt festgelegt:
0RB= 116,5°
ÖRC = 222,9' (4)
Wird die Beziehung zwischen dem Primärfarbsignal R und dem Farbsynchronsignal gemäß Fig.
27 gewählt, und wird das gesteuerte Ausgangssignal P„2 nach Fig. 26C von der Steuerschaltung 44 aus
einem Bandpaßverstärker 31 zugeführt, erhält man das Ausgangssignal E1- entsprechend der nachstehenden Berechnung:
K [0,6? R COS(U)5 1 + 13,5°) + 0,45 B
cosK/+13,5-116,5°) + 0,59 G
13,5°-222,9°)}
R-Y
B-Y
sm«,, /J
Hierin bezeichnen K eine Konstante und <ds die
Winkelfrequenz der Taktimpulse P11.
Wird das impulsbreitenmodulierte gesteuerte Ausgangssignal P02 dem Bandpaßverstärker 31 zugeführt,
kann der Schaltung das Farbträgersignal S1- 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 liegen-
den Taktfrequenz erfaßt und dann dem Codierer zugeführt werden, um zur Erzeugung eines Farbträgersignals moduliert zu werden.
Das Leuchtdichtesignal Y und das Farbträgersignal S,- werden nach ihrer Erzeugung einem Ad-
dierer 47 zugeführt, um mit den Synchronsignalen (VD, HD, dem Farbsynchronsignal [Burst,] usw.)
eines Impulsgenerators 35 vereinigt zu werden, der dann das Farbvideosignal nach dem NTSC-System
erzeugt.
Wie vorstehend beschrieben, werden gemäß der Erfindung die Signale entsprechend der Phase der
Farbhilfsträgerfrequenz fs des NTSC-Systems ausgegeben und es bestehen keine Begrenzungen bezüglich der Anzahl der bei der Kamera verwendeten
Ladungstransportelement-Chips. Ferner ist es gemäß der Erfindung möglich, Buried-Channel-Chips zu
verwenden.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung werden
die Taktimpulse P11 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 f„ = fx. Liefert
ein einziger Chip gemäß Fig. 24 die Primärfarbsignale
von R, G und B, gilt P1, = 3 fs, und wenn die
Farbdifferenzsignale (R—Y) und (B—Y) durch zwei
Chips erzeugt werden, wie es in Fig. 21 gezeigt ist,
&hP„ = 2fs.
Zwar gilt die vorstehende Beschreibung für Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen das er-
zeugte Norm-Farbfernsehsignal 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 beschnebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung mit ladungsgekoppelten
Bauelementen arbeitende Chips als Festkörper-Bildfühlelemente
verwendet, doch ist es auch möglich, andere Ladungstransportelement-Chips zu verwenden,
z. B. solche der sog. Eimerkettenbauart (BBD), mit Ladungsinjektion arbeitende Vorrichtungen
(CID) sowie MOS-Festkörper- Vorrichtungen.
Hierzu 15 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Festkörper-Farbkamera, mit
a) einem Bildfühler mit mehreren Bildfühlelementen (1, S1 bis S4), die sowohl horizontal
als auch vertikal angeordnet sind,
b) einem vertikalen Schieberegister (2) mit einem Speicherregister (φν s) zum Speichern
von von den Bildfühlelementen gefühlten Bildinformationen und einem Übertragungsregsiter
(<pVT) zum Übertragen der
Bildinformationen von den Bildfühlelementtn zu dem Speicherregister,
c) einem mit dem vertikalen Schieberegister verbundenen Ausgaberegister (3) zum Ausgeben
der in dem vertikalen Schieberegister gespeicherten Bildinformationen,
d) einer Ausgangsklemme (7), der das Farbbildsignal von dem Ausgaberegister züge-
führt ist, und
e) einer die Bildfühlelemente überdeckenden vorgegebene Lichtaufteilungscharakteristik
aufweisenden Filtereinrichtung (20), durch die hindurch die Bildfühlelemente die vor- 2s
gegebenen begrenzten Farbbildinformationen erfühlen,
gekennzeichnet durch,
f) eine Elektrodeneinrichtung zum Aufnehmen der Farbbildinformation von den
Bildfühlelementen (1, S1 bis S4) und zum
Übertragen der Farbbildinformationen zum Ausgaberegister (3) mit einer den Bildfühlelementen
(S1 bis S4) entsprechenden ersten Elektrodengruppe (S, S2) und einer
dem vertikalen Schieberegister (2) entsprechenden zweiten Elektrodengruppe (V1,
VJ,
g) eine mit der Elektrodeneinrichtung verbundene Taktimpuisquelle (4, 5), die Fühltaktimpulse
(Ps„ P11J und Verukalschiebetaktimpulse
(P vu PvJ zum Ansteuern
durch korrelierende Zeitphasen der Bildfühlelemente (S1 bis S4) bzw. des vertikalen
Schieberegisters (2) mit einer Zeitphase der Taktimpulse erzeugt, derart, daß eine
verzahnte oder Zeilensprung-Abtastfolge und eine vorgegebene Farbhilfsträgerphasenfolge
der ausgangsseitigen Signalinformation am Ausgang des vertikalen Schieberegisters
(3) entsprechend der Folge eines Norm-Farbfernsehsignals erreicht sind, und
h) eine Zuführeinrichtung (6) zum Zuführen eines Taktträgersignals (P,,) zum Ausgaberegister
(3) zum Auslesen der übertragenen Farbbildinformationen vom vertikalen Schieberegister (2) gemäß der Trägersignalfrequenz,
die so gewählt ist, daß das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme (7) eine vorgegebene Farbhilfsträgerfrequenz
gleich der des Norm-Farbfernsehsignals hat.
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