DE3103216A1

DE3103216A1 - Digitale festkoerper-fernsehkamera

Info

Publication number: DE3103216A1
Application number: DE19813103216
Authority: DE
Inventors: Takashi Atsugi Kanagawa Asaida; Fumio Yokohama Kanagawa Nagumo
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1980-01-31
Filing date: 1981-01-30
Publication date: 1981-11-26
Also published as: AU538956B2; NL8100439A; GB2069795B; JPS6312434B2; ATA43181A; FR2475337B1; JPS56107682A; CA1146264A; GB2069795A; AU6654681A; FR2475337A1; NL191966C; NL191966B; DE3103216C2; AT380612B

Description

7-3 5, Kitashinagawa 6-chome,

Shinagawa-ku

Tokyo / Japan

Digitale Festkörper-Fernsehkamera

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehkamera unter Verwendung einer Festkörper-Bildabtasteinrichtung/ wie einer ladungsgekoppelten Einrichtung, für die Erzeugung eines Farbfernsehsignals durch Ausführung eines digitalen Verfahrens.

Es ist bereits eine Farbfernsehkamera vorgeschlagen worden, bei der ein Bildaufnahme-Ausgangssignal (ein analoges Ausgangssignal), welches von der Festkörper-Bildabtasteinrichtung abgeleitet bzw. gewonnen ist, einem digitalen Zwischenverfahren ausgesetzt wird, wobei schließlich ein analoges Standard-Farbfernsehsignal erzeugt wird. Im Vergleich zu einer anderen herkömmlichen Farbfernsehkamera, bei der ein Farbfernsehsignal in analoger Weise über das gesamte Signalverarbeitungsintervall verarbeitet wird, ist die zuvor erwähnte Farbfernsehkamera hinsichtlich der Signalverarbeitung, des Schaltungsaufbaus, der Zuverlässigkeit etc. besonders überlegen. Demgemäß ist unter Berücksichtigung der Schnittstelle zu anderen digitalen Geräten der Signalprozeß der meisten Farbfernsehkameras

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für eine Digitalisierung seit kurzem geeignet.

Im Falle einer digitalen Verarbeitung des Bildaufnahme-Ausgangssignals zur Erzeugung eines Farbfernsehsignals wird die Verarbeitungsrate hinsichtlich der Erzeugung eines digital modulierten Farbsignal normalerweise als Frequenz gewählt, die das 3- oder 4fache der Farbhilfsträgerfrequenz f ist. Dies wird durch die Farbhilfsträgerfrequenz f des Standard-Farbfernsehsignals, durch die Bandbreite eines Videosignals, durch die einfache Verarbeitung des Signals für den Fall, daß das Videosignal als zweidimentionales Abtastsystem berücksichtigt wird, usw. hervorgerufen.

Wenn als Frequenz eines Bezugstaktsignals ein Wert von 3f oder 4f gewählt wird, dann müssen demgemäß die

SO SO

Schaltungssysteme für die digitale Signalverarbeitung alle mit einer Rate von 3f oder 4f als der Frequenz

se se

eines Steuerimpulses für die Ansteuerung einer Festkörper-Bildabtasteinrichtung, einer Abtastrate, eines Abtastimpulses für das Abtasten - Festhalten des Ausgangssignals der Festkörper-Bildabtasteinrichtung, einer Verarbeitungsrate für die Umsetzung des Bildabtast-Ausgangssignals von dessen Analogform in dessen Digitalform und dgl. verarbeitet werden-.Wenn dieses Bezugstaktsignal für die Verarbeitung bzw. den Betrieb des Schaltungssystems verwendet wird, dann übersteigt die Frequenz jedoch 10 MHz, wodurch die Arbeitsgeschwindigkeit des Schaltungssystems ansteigt. Wenn eine Grenzfrequenz konstant festgelegt bzw. gemacht wird, wie in dem für die Begrenzung für die Begrenzung des Frequenzbandes oder beispielsweise eines Farbsignals verwendeten Digital-Filter, dann nimmt die Anzahl der Verzögerungselemente oder dgl., die in diesem digitalen Filter verwendet werden, Un Verhältnis zu der Verarbeitungsrate zu. Deshalb muß eine digitale Verarbeitungsschaltung großen Ausmasses hergestellt werden, was zu Schwierigkeiten hinsichtlich der Bildung einer integrierten Schaltung führt.

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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine digitale Festkörper-Fernsehkamera zu schaffen, in der die Anzahl der digitalen Verarbeitungsschaltung, die von dem Bezugstaktsignal bearbeitet bzw. gesteuert werden, so klein wie möglich gemacht ist, wobei die Schaltungen, die durch eine unterhalb der Bezugstaktfrequenz liegende Frequenz bearbeitbar bzw. steuerbar sind, verwendet werden, so daß der Aufbau der integrierten Schaltungsanordnung leichter ist. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß in Abweichung von dem Bezugstakt bzw. von dessen Frequenz die Abtastrate zur Steuerung der Festkörper-Bildabtasteinrichtung mit einer Frequenz vorgenommen werden kann, die unterhalb der des betreffenden Bezugstaktsignals liegt. Deshalb sind unter Beachtung des obigen Aspekts die digitalen Verarbeitungsschaltungssysteme, die mit der zuvor erwähnten Abtastrate arbeiten, in der Anzahl erhöht, wobei Teile mit ungleichen Verarbeitungsraten zwischen die betreffenden Schaltungssysteme eingefügt sind, und zwar dadurch daß ein"."".' Digital-Digital-Wandler zwischen die betreffenden Einrichtungen gekoppelt ist.

Darüber hinaus ist eine digitale Festkörper-Fernsehkamera zu schaffen, bei der die Ausgangssignale einer eine ladungsgekoppelte Einrichtung oder dgl. für die Erzeugung eines diskreten Bildaufnahmesignals verwendenden Bildaufnahmeeinrichtung mit Hilfe digitaler Schaltungen behandelt werden, um schließlich ein Standard-Fernsehsignal zu erhalten, sowie dazu, ein Bildausgangssignal zu erhalten, welches eine geringere Signalverzerrung aufgrund der Temperaturdrift, der Säkularvariation, einer Störung etc. der Schaltung enthält.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen erfaßte Erfindung.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

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Fig. 1 veranschaulicht die Beziehung der räumlichen

Abtastung zwischen zwei Festkörper-Bildabtasteinrichtungen .

Fig. 2 zeigt in einem Blockdiagramm ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm einer Gamma-Korrektur-

schaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 4 zeigt eine Kurvendarstellung, die zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung herangezogen wird.

Fig. 5 zeigt in einem Blockdiagramm eine bei der

Erfindung verwendete Filtereinrichtung.

Fig. 6 zeigt in einem Blockdiagramm ein bei der

Erfindung verwendetes digitales Filter.

Fig. 7 zeigt in einem Blockdiagramm einen bei der

Erfindung verwendeten Digital-Digital-Wand-

ler.

Fig. 8 zeigt in einem Blockdiagramm bei der Erfindung verwendete digitale Modulatoren.

Fig. 9A und 9B zeigen Vektor-Diagramme, die zur Erläuterung

der Erfindung herangezogen werden.

Fig. 1OA - 1OF zeigen Signalverläufe, die zur Erläuterung

der Arbeitsweise des Modulators gemäß Fig. 8 herangezogen werden.

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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, welches auf eine Farbfernsehkamera angewendet wird, die eine ladungsgekoppelte Einrichtung (CCD-Einrichtung) als Bildabtasteinrichtung verwendet. Dazu wird nachstehend auf Fig. 1 und weitere Figuren Bezug genommen. Bei dieser Ausführungsform wird eine zwei Chips umfassende Farbfernsehkamera verwendet, bei der eine CCD-Einrichtung 1, ein Grün-Signal G lediglich von ihrer gesamten Oberfläche liefert und bei der eine andere CCD-Einrichtung 2 ein Rot-Signal R und ein Blau-Signal B alternativ in einer zeilenseguentiellen Weise liefert, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht. Um die Erzeugung einer Umschaltstörung zu vermeiden und um die Auflösung in der horizontalen Richtung bzw. in der Zeilenrichtung zu verbessern, ist die räumliche Abtastphase zwischen der CCD-Einrichtung 1 und der CCD-Einrichtung 2 um T/2 verschoben, wobei T eine Anordnungsteilung der Bildelemente in der horizontalen Richtung bedeutet.

Gemäß Fig. 2 werden das Bildaufnahme-Ausgangssignal oder die Rot- und Blau-Signale R bzw. B von dem CCC-Chip 2 zunächst in ein eine Abtastprobe bildendes 8-Bit-Digitalwort oder Wortsignal mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers 3 umgesetzt, und sodann wird das umgesetzte Signal einer Signalverarbeitungsschaltung 4 zugeführt, um eine Signalverarbeitung zu bewirken. Da das Eingangssignal dieses Analog-Digital-Wandlers 3 oder das Ausgangssignal selbst des CCD-Chips 2 bereits durch den CCD-Steuertakt abgetastet ist, genügt in diesem Zusammenhang der Analog-Digital-Wandler 3, um lediglich eine Funktion hinsichtlich der Quantisierung des Ausgangssignals des CCD-Chips 2 vorzunehmen. Die zuvor erwähnte Signalverarbeitung bezieht sich auf eine Verarbeitung für die Gamma-Korrektur, die Weiß-Beschneidung, die Schwarzwertpegel-Klemmung oder dgl., wie dies bekannt ist.

Das der obigen Signalverarbeitung unterzogene digitale Signal wird einer Filtereinrichtung 6 zugeführt. Wie dargestellt,

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_ 9 —

einer besteht die Piltereinrichtung 6 aus/simultanschaltung 7, die zeilensequentielle Signale in einer Simultanform erzeugt. Ferner ist ein digitales Filter 8 vorgesehen, welches für eine erwünschte Filtereigenschaft sorgt. Außerdem ist eine Matrixschaltung 9 vorgesehen. Die Matrixschaltung 9 wirkt in der Weise, daß im Band begrenzte digitale Farbsignale oder ein Rot-Signal C-, und ein Blau-Signal C₀ und außer dem digitale leuchtdichte-Signale Y_n und Y₀ erzeugt werden. Das Filter 8 ist ein zweidimensionales räumliches Filter, welches dazu herangezogen wird, eine durch das zeilensequentiell arbeitende Fernsehsystem hervorgerufene Umschalt störung zu beseitigen. Das Filter 8 bewirkt außerdem eine Bandbegrenzung bezüglich der leuchtdichte— Signalkomponenten und Farbsignal-Komponenten, und außerdem erfolgt dadurch eine vertikale Aperturkorrektur.

Das Signalverarbeitungssystem zwischen dem CCD-Chip 2 und der Filtereinrichtung 6 arbeitet mit einer Abtastrate der CCD-Einrichtung 2. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die

4 Abtastrate der CCD-Einrichtung 2 mit ~-f (=F_O) gewählt, so

•3 SO fa

daß der Analog-Digital-Wandler 3, die Verarbeitungsschaltung 4 und die Filtereinrichtung 6 alle mit der Abtastrate von

Tjf arbeiten. Ein Taktimpuls CKF mit dieser Abtastrate wird von einem Taktimpulsgenerator 10 abgegeben. Die nachfolgenden digitalen Verarbeitungsschaltungen werden auf der Grundlage eines Taktimpulses CKB mit 3f oder 4f₂ arbeiten.

Die digitalen Farbsignale C_n und C_n von der Matrixschaltung 9

ti D

her werden einem Digital-Digital-Wandler 20 zugeführt, in

4
welchem die mit der Abtastrate von -^f verarbeiteten digita-

»3 SC

len Farbsignale C„ und C_ in digitale Farbsignale C-. bzw. C_D

Kd Kd

mit einer Abtastrate von 4f umgesetzt werden. Die so umgesetzten digitalen Farbsignale C und C werden einem digitalen Farbmodulator 21 zugeführt, in welchem die betreffenden Signale beispielsweise mit einem Quadratur-2-Phasensignal

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- 1O -

moduliert werden. Dieses modulierte digitale Farbsignal

—t —* ->

C__ (=C_. + C_n) wird einem digitalen Addierer oder Mischer 23 zugeführt/ in welchem das betreffende Signal mit dem digitalen Leuchtdichtesignal Y_. oder Y_ gemischt wird, welches in einer digitalen Verzögerungsschaltung 22 um eine bestimmte Zeitspanne verzögert ist. Damit wird von dem digitalen Addierer 23 ein digitales Bildsignal DVS₁ erhalten bzw. abgeleitet.

Unterdessen wird einem digitalen Sychronisiersignal-Generator 24 ein Impuls von dem Generator 10 her zugeführt, um ein digitales Burst-Signal S sowie ein Synchronisiersignalgemisch SYNC zu erzeugen, welches dann dem digitalen Bildsignal DVS₁ in einem Addierer oder Mischer 25 hinzuaddiert wird. Das digitale Bildsignal DVS₁ wird dann in einem Digital-Analog-Wandler 102 in ein Analog-Signal umgesetzt, welches dann einem Addierer oder Mischer 103 zugeführt wird.

Das von der CCD-Einrichtung 1 abgeleitete bzw. gewonnene Grün-Signal G wird ebenfalls einer entsprechenden digitalen Verarbeitung unterzogen, und zwar unter Heranziehung eines Analog-Digital-Wandlers 33, einer Signalverarbeitungsschaltung 34, einer Filtereinrichtung 36, eines Digital-Digital-Wandlers 40 und eines digitalen Farbmodulators 41, um ein moduliertes digitales Signal C_ zu erhalten. Dieses Signal C_r wird einem Addierer oder Mischer 43 zugeführt, in welchem es einem digitalen Leuchtdichte-Signal Y von einer digitalen Verzögerungsschaltung 42 her hinzuaddiert wird, um ein digitales Bildsignal DVS,, zu liefern. Dieses digitale Bildsignal DVS₂ wird über eine digitale T .„-Verzögerungsleitung 105 und einem Digital-Analog-Wandler 104 an den Addierer 103 abgegeben, in welchem das betreffende Signal dem digitalen Bildsignal DVS₁ hinzuaddiert wird, um ein analoges Standard-Fernsehsignal TVS zu erzeugen. In diesem Falle ist die Filtereinrichtung 36 nicht'mit einer Simultanschaltung versehen. Die digitale T^,,-Verzögerungsleitung

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105 ist im Anschluß an den Mischer 43 vorgesehen, um die Zeitdifferenz zwischen den digitalen Bildsignalen DVS₁ und DVS₂ auszugleichen, die sich aus der T/2-Versetzung der Bildelemente zwischen den CCD-Chips 1 und 2 ergibt, wie sie in Fig. 1 veranschaulicht sind, und zwar in einer solchen Weise, daß die in dem digitalen Farbmodulator 41 in der Phase voreilende Modulationsachse wieder so hergestellt wird, daß sie mit der räumlichen Abtastphase des Grün-Signals G koinzidiert. Wenn das Rot-Signal R und das Blau-Signal B mit derselben räumlichen Abtastphase auftreten wie das Grün-Signal G, dann ist die digitale Verzögerungsleitung 105 nicht erforderlich.

Jede bei der Erfindung verwendete Schaltung wird nachstehend im einzelnen beschrieben.

Zum ersten ist eine in der Signalverarbeitungsschaltung 4 vorgesehene digitale ^-Korrekturschaltung 50 in Fig. 3 veranschaulicht. Die digitale ^"-Korrekturschaltung 50 besteht aus einem Festwert- bzw. Lesespeicher (ROM) 51, der als Nachschautabelle verwendet wird. Außerdem sind Verriegelungsschaltungen 52 und 53 an der Eingangsseite bzw. an der Ausgangsseite des ROM-Speichers 51 vorgesehen. Der ROM-Speicher 51 speichert ein ^-korrigiertes Ausgangscodewort, welches einem Eingangscodewort entspricht, wie dies in Fig. 4 veranschaulicht ist. Demgemäß wird ein 8-Bit umfassendes Eingangscodewort, welches das Verriegelungs-Ausgangssignal darstellt, an den ROM-Speicher 51 abgegeben, um diesen derart zu adressieren, daß das adressierte Codewort ausgelesen wird. Die Verriegelungsschaltungen 52 und 53 werden durch denselben Taktimpuls CKF gesteuert, weshalb Elemente mit geringer Geschwindigkeit dafür verwendet werden können. Ferner weist der ROM-Speicher 51 eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite im Verhältnis von 1:1 auf, so daß er mit einer relativ vereinfachten Verknüpfungsschaltung aufgebaut sein kann.

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In Fig. 5 ist die Filtereinrichtung 6 veranschaulicht, bei der die Simultanschaltung oder der Schalter 7 zwei in Reihe bzw. Kaskade geschaltete Verzögerungselemente 55 und 56 enthält, deren jedes eine Verzögerungszeit von 1H aufweist. Außerdem sind ein Addierer 57 und eine Dämpfungseinrichtung 58 vorhanden. Das digitale Farbsignal R oder B von der Signalverarbeitungsschaltung 4 sowie die um 2H durch die Verzögerungsschaltungen 55 und 56 verzögerten Signale werden in dem Addierer 57 addiert und sodann wird das addierte Signal der Dämpfungseinrichtung 58 zugeführt, in der der Pegel des Additionssignals auf 1/2 bedämpft wird, um eine vertikale Interpolation auf der Grundlage der Ausgangssignale zweier horizontaler Zeilen in bezug auf dasselbe Farbsignal auszuführen. Diese zweidimensionale räumliche Filterwirkung als vertikaler Interpolator für die obige Schaltung weist folgende Übertragungsfunktion H(v) auf:

H(v) = fi+\ (ω"^Ί +co) J >

_ -ι
wobei co ein Verzögerungselement für zwei Abtastzeilen in der vertikalen Richtung bedeutet. Sodann führt ein Schaltkreis 59 im Anschluß an die Dämpfungseinrichtung 58 eine Schaltoperation in jedem Zeilenintervall (1H) aus, um die zeilensequentiellen digitalen Farbsignale in einem Simultanbetrieb bereitzustellen.

Die digitalen Farbsignale R und B, die von dem Schaltkreis gleichzeitig gelegt werden, werden digitalen Filtern 8R bzw. 8B zugeführt, um die gewünschten Filtereigenschaften zu liefern. Als digitale Filter 8R und 8B werden digitale Transversalfilter mit symmetrischen Impulsverhalten verwendet, um für eine stabilisierte Verarbeitung und für eine konstante Gruppenlaufzeitentzerrung zu sorgen.

In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel der digitalen Filter 8R oder 8B veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel

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ein
handelt es sich um/als Tiefpassfilter gebildetes septernäres digitales Filter, in welchem sechs Verzögerungsoperatoren bis 66 in Reihe geschaltet sind, deren jeder eine Verzögerung von 1/F_C hervorruft. Ein Ausgangssignal, beispielsweise des Verzögerungsoperators 63, und Ausgangssignale dreier Addierer 67 bis 69 werden über Elemente 70 bis 73 - die Impulsansprechkoeffizienten h_Q bis h-j aufweisen - einem Addierer zugeführt, um von diesem ein digitales Farbsignal R_L oder B_L abzugeben bzw. abzuleiten, welches ein auf etwa 800 kHz begrenztes Frequenzband aufweist.

Den Operatoren 61 bis 66 wird der Taktimpuls CKF von dem Generator 10 her zugeführt; die Verzögerungszeit in der horizontalen Richtung beträgt 1/F_, so daß der Vorgang mit niedriger Geschwindigkeit ausgeführt werden kann. Das Filter mit dem zuvor erwähnten Aufbau weist die konstante Gruppenlaufzeit-Entzerrung auf, weshalb kein Verzögerungsfehler zwischen dem R- oder B-Kanal und dem G-Kanal vorhanden ist. Das andere digitale Filter 8B ist ebenfalls in derselben Weise wie oben ausgeführt aufgebaut, so daß dessen Beschreibung weggelassen wird.

Zurückkommend auf Fig. 5 sei bemerkt, daß die bandbegrenzten digitalen Farbsignale R- und B_ von den digitalen FiI-

Jj JLj

tern 8R und 8B der Matrixschaltung 9 zusammen mit den im Band nicht begrenzten digitalen Farbsignalen RXr und B zugeführt werden, so daß die folgenden digitalen Leuchtdichtesignale Y_ und Y_ daraus erzeugt werden:

K Jd

Y_R = 0,30 R_L + 0,25

Y_B = 0,11 B_L + 0,25

wobei R„ und B„ die Hochfrequenzkomponenten der digitalen Farbsignale R^ bzw. B bedeuten.

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Wenn die digitalen Farbsignale R₁. und B₇. , die durch die Matrixschaltung 9 hindurchgeleitet werden, mit C_D bzw. C angegeben werden, dann werden diese Signale C_. und C_D dem Digital-Digital-Wandler 20 zugeführt (Fig. 2), in welchem die betreffenden Signale einer Geschwindigkeitsbzw. Frequenz-Umsetzung unterzogen werden. Die Digital- Digital-Wandlung stellt eine Art von Interpolation dar,

4 so daß die Verarbeitungsrate von F₀ = -^f__ in die von F ' = 4f dadurch umgesetzt werden kann, daß lediglich

ο SC

zwei Proben zwischen entsprechen Proben des digitalen Farbsignals C_n oder C_D interpoliert werden.

i\ ti

In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel des Digital-Digital-Wandlers 20 gezeigt, bei dem die Frequenz- bzw. Geschwindigkeitsumsetzung durch Interpolation unter Ausnutzung einer linearen Approximation vorgenommen wird. Jeder der Verzögerungsoperatoren 80 und 81 besteht aus einem D-Flip-Flop oder dgl., das durch den Taktimpuls CKB mit 4f ge-

SO

steuert wird und das eine Verzögerung von 1/4f hervorruft. Die Verzögerungsoperatoren 80 und 81 sind in Reihe miteinander geschaltet. Die Ausgangssignale der betreffenden Stufen werden einem Addierer 82 zugeführt, in welchem ein Ursprungs-Ausgangssignal, ein um -n verzögertes Aus-

m- ι ^sc

gangssignal und einA-ψ verzögertes Ausgangssignal addiert

sc
werden. Das so addierte Ausgangssignal des Addierers 82 wird dann einer Pegelverschiebeschaltung 83 zugeführt, in der der

Ί Pegel des betreffenden Ausgangssignals auf -^ abgesenkt wird.

Durch Ausführen des obigen Signalprozesses werden zwei Proben zwischen den beiden ursprünglichen Proben mit einer

Periode von -τψ erneut interpoliert, so daß die Umsetzung

se

der Prozessgeschwindigkeit ausgeführt wird und daß ein Intervall zwischen zwei ursprünglichen Abtastungen an eine gerade Linie approximiert ist.

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Nach Angleichung der Prozeß- bzw. Verarbeitungsrate werden die digitalen Farbsignale C_ und C_ einer Gegentaktmodula-

K 13

tion in dem digitalen Modulator 21 unterzogen, um das modulierte digitale Farbsignal C_n-, bereitzustellen. Dies bedeutet, daß bei diesem Ausführungsbeispxel eine Quadratur-2-Phasen-Modulation ausgeführt wird. Deshalb werden die digitalen Farbsignale C_ und C„ in eine Komponente V₀₁₃, die

K η . KJB

mit der R-Achse in Phase ist, und in eine Komponente ü_Rß aufgelöst, die auf einer um 9O verschobenen Achse liegt. Fig. 8 zeigt die Gegentaktmodulatoren 21 und 41, bei denen das digitale Farbsignal C einer Schaltung 90 zugeführt wird,

Jd

um aus dem betreffenden Signal eine Farbkomponente Βεχηθ abzuleiten, welchem mit der R-Achse in Phase auftritt, wobei mit B der Pegel eines Farbsignals und mit θ ein Winkel zwischen dem Vektor B des Farbsignals C₁₃ und der um 90° ver-

Jö

setzten Achse U„_. bezeichnet sind, wie dies in Fig. 9A ver-

KJtJ ...

anschaulicht ist. Bei diesem Beispiel beträgt θ etwa 30 . Die Schaltung 90 führt außerdem eine geeignete Pegeleinstellung der Farbkomponente aus. In entsprechender Weise

wird das digitale Farbsignal von C_ einer weiteren Schalls

tung 91 zugeführt, um von dieser eine Farbkomponente Bcosö auf der um 90° versetzte]
einstellung zu erhalten.

auf der um 90° versetzten Achse ü__, nach geeigneter Pegel-

KJq

Andererseits wird das digitale Farbsignal C_ im Pegel in der Schaltung 93 eingestellt und dann an eine Subtrahiereinrichtung 94 zusammen mit dem Ausgangssignal der Schaltung 90 abgegeben, um eine Farbkomponente (R-Bsin9) auf der R-Achse oder auf der V -Achse zu erhalten. Diese in der Phase liegende Komponente V₀₀ und die um 90 versetzte

Kx3

Komponente ϋ_ΏΟ werden alternativ zu allen 1/2f -Zeitpunkten

KB SC

durch einen Umschaltkreis oder Datenmultiplexer 95 erhalten und danach einer Multipliziereinrichtung oder einem Vorzeicheninverter 96 zugeführt. Dem Vorzeicheninverter 96 wird ein Träger f von dem Taktimpulsgenerator 10 her zu-

SO

geführt; der betreffende Inverter nimmt eine Multiplikation mit-1 in der ersten Hälfte der Trägerperiode und mit +1 in

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der letzten Hälfte der Trägerperiode vor, so daß die Komponenten V₀₀ ι

Kd

zogen sind.

nenten V„„ und U_._. einer Quadratur-2-Phasen-Modulation unter-

RB KB

Die digitale Farbmodulationseinrichtung 41, die in dem Grün-Signalsystem vorgesehen ist, ist ebenfalls als Gegentaktmodulator aufgebaut. Demgemäß wird das digitale Farbsignal C_ den Schaltungen 97 und 98 zugeführt, in denen es auf eine Quadraturkomponente U₀₀ und in eine in Phase be-

KB

findliche Komponente V_nD aufgeteilt wird. Diese Komponen-

KB

ten werden mit einer Frequenz von 2f über einen Daten-

se

multiplexer 99 geschaltet und dann mit dem Träger f in einer Multipliziereinrichtung oder einem Vorzeicheninverter 100 multipliziert, um ein der Quadraturmodulation unterzogenes digital moduliertes Signal c_. abzugeben. Eine weitere Beschreibung bezüglich der obigen Anordnungen wird unter Bezugnahme auf den Modulator 41 gemäß Fig. 8 sowie unter Bezugnahme auf Fig. 9B gegeben werden.

Das Eingangssignal C_, für den Farbmodulator 41 (das Signal C_ weist lediglich eine Amplitudenkomponente und keine Phasenkomponente auf) wird in die Komponenten auf der V_n-Achse und auf der U_ -Achse in entsprechender Weise wie

KB

Fig. 9A veranschaulicht aufgelöst. In diesem Falle liefert das Eingangssignal C„ die Bildinformation, die um eine

Teilung von -j eines Farbelements gegenüber den Signalen C_R und C_n voreilt, die von den R- und B-Chips abgegeben werden,

wie dies in Fig. 1 veranschaulicht ist, so daß dieser Vorgang mit G¹ auf dem Vektor gemäß Fig. 9B angegeben ist. Dies bedeutet, daß das Signal G¹ in einer Position veranschaulicht ist, die um 135° von dem Vektor (? der tatsächlichen Farbe grün verzögert ist. Um das Grün-Farbsignal C-, entsprechend dem tatsächlichen Grün-Farbvektor G zu erzeugen, der tatsächlich ebenfalls einer Quadratur-2-Phasen-Modulation ausgesetzt ist, ist demgemäß eine Verzögerungszeit von

^\r/2 für C- und C erforderlich. Aus diesem Grunde ist, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist, die Verzögerungsgleitung

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1 3 105 mit der Verzögerungszeit von ^Vi/2 oder -ο·-τέ dem

se

Mischer 43 nachgeschaltet. In diesem Falle wird der Taktimpuls CKB von dem Taktimpulsgenerator 10 an den Digital-Analog-Wandler 102 abgegeben, während im übrigen der betreffende Impuls einem Phasenschieber 101 zugeführt wird, in welchem seine Phase um eine Größe zur Korrektur der T/2-Teilung korrigiert wird. Damit wird ein korrigierter Impuls dem Digital-Analog-Wandler 104 zugeführt.

Wenn das digitale Burst-Signal S₀ in der Synchronisiersignal-Generatorschaltung 24 erzeugt wird, dann wird mit Rücksicht darauf, daß das Burst-Signal mit einer Phasenlage auftritt, die entgegengesetzt ist zur Phase bezüglich der U-Achse, das Burst-Signal in eine Komponente der R-Achse und in eine Komponente der dazu um 90 versetzten Achse aufgelöst, und die den betreffenden Achsen entsprechenden Codewörter werden in einem Speicher gespeichert. Wenn die obigen Codewörter selektiv alle 1/4f -Zeitpunkte gemischt werden, kann ein erwünschtes digitales Burst-Signal S erzeugt werden. Im praktischen Falle werden einem ROM-Speicher Taktimpulse mit einer Frequenz von f und

SO

2f , ein Burst-Kennzeichenimpuls und ein Horizontal-

Synchronisierimpuls zugeführt; die zuletzt erwähnten Impulse treten in Synchronismus mit den zuerst erwähnten Impulsen auf. Demgemäß werden diese Impulse verknüpfungsmäßig so verarbeitet, daß das digitale Burst-Signal S_n erzeugt wird.

In den Fig. 1OA bis 10F sind Signalverläufe dargestellt, die zur Erläuterung der Arbeitsweise des Modulators 21 herangezogen werden. In Fig. 1OA ist dabei die Phase eines Hilfsträgers eines NTSC-Signals veranschaulicht. In Fig, 1OB ist der Signalverlauf des Signals mit der Frequenz von 2f veranschaulicht, welches zum Umschalten des Multi-

plexers 35 dient. In Fig. 1OC sind die Komponenten eines Ausgangssignals des Multiplexers 95 veranschaulicht. Der

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Signalverlauf eines zum Umschalten des Vorzeicheninverters 96 dienenden Signals mit der Frequenz von f ist in Fig.

5C

1OD gezeigt. Ein Ausgangssignal des Vorzeicheninverters 96 ist in Fig. 1OE angedeutet. Aus Fig. 1OE geht hervor, daß das Ausgangssignal des Modulators 21 ein Signal ist, welches einer Quadratur-2-Phasen-Modulation unterzogen worden ist. In Fig. 1OF ist die Phase des dem Mischer 25 zugeführten digitalen Burst-Signals veranschaulicht.

Wie oben bezüglich der Erfindung beschrieben, wird das digitale Verarbeitungsschaltungssystem X von dem CCD-Chip 1 (oder 2) für die Filtereinrichtung 6 (oder 36) mit der Ab-

4
tastrate F₀ = ₃f des CCD-Chips 1 oder 2 betrieben, und

ο 9 SC

das andere digitale Verarbeitungsschaltungssystem Y,welches dem Schaltungssystem X folgt, wird mit der Frequenz bzw. Arbeitsrate von F_c' = 4f bearbeitet bzw. betrieben, so daß das digitale Verarbeitungs-Schaltungssystem X mit bei niedriger Geschwindigkeit erfolgender Arbeitsweise verwendet werden kann, weshalb eine preiswerte digitale Schaltung verwendet werden kann. Außerdem kann eine Angleichung der Verarbeitungsraten durch den Digital-Digital-Wandler 20 erzielt werden, der einen relativ einfachen Schaltungsaufbau zeigt, so daß keine Schwierigkeiten hinsichtlich der Schaltungsauslegung vorhanden sind. Im übrigen eignet sich die betreffende Schaltungsanordnung vollständig für die Realisierung als integrierte Schaltung.

Bei der obigen Ausführungsform beträgt die Arbeitsrate des digitalen Verarbeitungsschaltungssystems Y = F ' = 4f ,

ο SC

obwohl auch eine Verarbeitungsrate von F_c' = 3f anwend-

& SO

bar ist. Außerdem ist bei dieser Ausführungsform eine Zwei-Chip-Fernsehkamera verwendet worden, obwohl auch eine Einzel-Chip- oder eine. Drei-Chip-Fernsehkamera, d.h. irgendeine Fernsehkamera verwendet werden kann. Außerdem ist die Halbleiter-Bildabtasteinrichtung nicht nur auf

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Fernsehkameras mit CCD-Einrichtungen anwendbar, sondern auch auf solche, die einen MOS-Abtaster verwenden.

anwalt

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Claims

Dip!. -Ing. H. MITSCHERUjCH *.-" .:. \." .:. D-8000 M D NCHEN 22 Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10

Dr. re r. η at. W. KÖRBER ^ (089) "29 66 84

Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS 3103216

PATENTANWÄLTE

30. Januar 1981 SONY CORPORATION
7-35, Kitashinagawa 6-chome,
Shinagawa-ku

Tokyo /Japan

Patentansprüche

Digitale Festkörper-Fernsehkamera mit einer Festkörper-Bildabtasteinrichtung, von der punktsequentielle Bildsignale aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet,

a) daß eine Festkörper-Bildabtasteinrichtung (1,2) für die Aufnahme eines Bildes und für die Erzeugung elektrischer Bildsignale vorgesehen ist,

b) daß ein Analog-Digital-Wandler (3,33) vorgesehen ist, der die aufgenommenen Bildsignale in digitale Bildsignale umsetzt,

c) daß ein digitales Filter (6,36) vorgesehen ist, welches die digitalen Bildsignale von dem Analog-Ditigal-Wandler (3,33) filtert,

d) daß ein digitaler Farbmodulator oder Codierer (21, 41) vorgesehen ist, der ein Hilfsträgersignal in entsprechenden Trägerphasen mit Primärfarbkomponenten (D , C , C) moduliert, die von dem Filter (6,36)

±\ XS \3

individuell erzeugt werden,

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e) daß ein Digital-Analog-Wandler (102, 104) vorgesehen ist, der die Ausgangssignale des digitalen Farbmodulators in analoge Bildsignale umsetzt,

f) und daß ein Digital-Digitalwandler (20,40) vorgesehen ist, der zwischen dem digitalen Filter (6,36) und dem digitalen Farbmodulatur (21,41) vorgesehen ist, und der die Ausgangssignale des digitalen Filters (6,36) mit einer Abtaststeuerrate von — .p.f in digitale Bildsignale mit anderer» Abtaststeuerrate von p.f umsetzt, wobei f eine Farbhilfsträgerfrequenz ist,

SO

wobei ρ 3 oder 4 und m sowie η jeweils weitgehend kleine Zahlen sind, wobei der Analog-Digital-Wandler (3,33) sowie das digitale Filter (6,36) mit einer

Abtastrate von —«p.f gesteuert werden, während m ^ se ^ '

. der Digital-Digital-Wandler (20,40), der digitale Modulator (21,41) und der Digital-Analog-Wandler (102,104) mit einer Abtastrate von p.f gesteuert werden.

2. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Filter (6,36) ein zweidimensional^ räumliches Filter (7) ist, welches als vertikaler Interpolator für das Zeilenwechselsignal wirkt.

3. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalrate der Primarfarbkomponenten (C_R, C , C) durch den Digital-Digital-Wandler in 4f umgesetzt wird,

SC

wobei m und η 3 bzw. 1 sind und wobei ρ 4 ist.

Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Modulator ein Quadratur-Phasen-Gegentaktmodulator ist, der eine Modulation dadurch vornimmt, daß eine abwechselnde Multiplexbildung der in der Phase be-

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findlichen Komponenten (V_._,) und der um 90° versetzten Komponenten (U_._,) jede 1/4-Hilfsträgerperiode mit der Taktfrequenz von 2f erfolgt und daß abwechselnd das Vorzeichen der betreffenden Signale mit jeder 1/2-Hilfsträgerperiode durch die Taktfrequenz f_ invertiert wird.

5. Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Gamma-Korrekturschaltung (50) unter Verwen-./*·■>. dung eines ROM-Speichers vorgesehen ist, der mit der

Abtaststeuerrate von —.p.f betrieben wird.

m ^c se

6. Fernsehkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildabtasteinrichtung (1,2) zwei Abtastbilder umfaßt, deren eines Rot- und Blau-Farbaufnahmesignale liefert und deren anderes ein Grün-Farbaufnahmesignal liefert.

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