DE3103588A1

DE3103588A1 - "schachbrett-farbfilter mit toleranz"

Info

Publication number: DE3103588A1
Application number: DE19813103588
Authority: DE
Inventors: Roland Norman Belle Mead N.J. Rhodes
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1980-02-04
Filing date: 1981-02-03
Publication date: 1981-12-17
Also published as: GB2068677A; GB2068677B; US4286285A; DE3103588C2; JPS56123186A

Description

RCA 74861/Sch/Ro.
US-Ser.No. 118,213
AT: 4. Februar 1980

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Schachbrett-Farbfilter mit Toleranz.

Die Erfindung bezieht sich auf schachbrettartige Farbcodierfilter, insbesondere für die Anwendung bei Kameras mit einer Anordnung diskreter Sensoren, wie etwa ein CCD-Element, das in Zeilensprung abgetastet wird.

Schachbrettartige Farbcodierfilter können in Verbindung mit Kameras verwendet werden, die einzelne CCD-Bildaufnahmeeinrichtungen haben. Ein neues Schachbrett-Filter für solche Anwendungen ist in der US-Patentanmeldung USSN 094,286 vom 19. November 1979 (Erfinder: Roland Norman Rhodes) beschrieben. Bei solchen Filtern muß die Ausrichtung des Schachbrettes bezüglich der Photosensoren des CCD-Elementes sehr genau sein, insbesondere bezüglich der Parallelität der horizontalen Zeilen. Wenn ein Parallelitätsfehler existiert, dann ändert sich der Betrag einer speziellen Farbe über einem diskreten Photosensor längs einer horizontalen Zeile, und damit ergibt sich ein Farbverschiebungsfehler bei der Abtastung, der schwer zu kompensieren ist. Beim Zeilensprungverfahren ändert sich infolge der Unparallelität die Größe des Farbfehlers zwischen zwei ineinandergeschachtelten Halbbildern. Damit tritt aber ein "Flackern" im Farbfehler auf, der bei der NTSC-Norm bei 30 Hz liegt.

Es ist daher ein Farbfilter erwünscht, welches Farbverschiebungs- und Flackerprobleme ausschließt.

Gemäß der hier zu beschreibenden Erfindung wird dies erreicht mit einem Farbfilter, das sich horizontal wiederholende Sätze von Farbbereichen aufweist, bei denen die Höhe einer ersten Gruppe der in abwechselnden Zeilen

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liegenden Farbbereiche niedriger als die Höhe der in der zweiten Gruppe der übrigen abwechselnden Reihen liegenden Farbbereiche ist.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 den oberen linken Teil eines horizontal und vertikal periodischen Farbfilters gemäß der Erfindung zur Verwendung bei einer Dreiphasen-Vertikai übertragungs-CCD-Bildaufnahmeeinrichtung, und

Fig. 2 ein ähnliches Filter zur Verwendung bei einer Zweiphasen-Vertikai übertragungs-CCD-Bildaufnahmeeinrichtung.

Fig. 1 zeigt eine CCD-Bildaufnahmeeinrichtung 10, auf der sich das Muster eines Farbfilters 12 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung befindet. Die Einrichtung 10 hat eine Mehrzahl von Kanalgrenzen 14, welche die horizontale Breite, typischerweise 30μ, der Photosensorelemente 16 begrenzt. Weiterhin hat jeder Photosensor 16 (wie in der vorerwähnten Anmeldung erläutert ist) ein vertikales Muster horizontal verlaufender leitender Streifen 15a und 15b. Während der Ladungsansammlung bei Beleuchtung während des ungeraden Halbbildes werden den horizontalen Streifen 15a und 15b Spannungen in Sätzen von drei Potentialen zugeführt, welche die vertikalen Abmessungen der Photosensoren 16 zwischen Streifen 15a definieren. Während des nächsten geraden Halbbildes wird bei der dargestellten Anordnung die Position der Sätze der drei Potentiale um einen Streifen (10μ) nach unten verschoben und damit die effektive vertikale Positionierung der Photosensoren zwischen den Linien 15b verschoben. Diese Verschiebung liefert ungeradzahlige und geradzahlige Abtastzeilen, die in der mit'Zeile Nummer¹'bezeichneten Spalte durch den Buchstaben "1" bezeichnet werden, wobei der Index die Zeilennummer angibt, und damit erhält man die gewünschte verschachtelte Abtastung. Diese Verschiebung liefert weiterhin Überlappungsbereiche, welche durch die ungeradzahlig und geradzahlig numerierten Linien definiert sind, die räumlich in ihre Höhe zwischen 10 und 2Ou abwechseln. In Fig. 1 sind die 20μ hohen Überlappungsbereiche durch die Nummer 60 bezeichnet, während die 10μ Überlappungsbereiche mit 62 bezeichnet sind. Die Ausgangssignale des Elementes

werden abgeleitet, in dem die Ladungen durch Beleuchtung der Spalten der Photosensoren 16 in ein Register vertikal verschoben werden, dann erfolgt eine Vertikal verschiebung in ein anderes Register und schließlich eine Horizontal verschiebung mit der NTSC-Horizontalabtastfrequenz aus dem letzten Register heraus. Eine solche Einrichtung ist unter dem Namen "Dreiphasen-Vertikal transfer-Einrichtung" bekannt.

Es sei nun das Filter 12 betrachtet: Es hat eine erste Reihe mit gelben und blauen Farbfilterbereichen, die zwischen den Horizontal!innen 50 und 52 liegen, welche sich zyklisch über die erste Horizontal reihe wiederholen. Die horizontale Breite dieser gelben (Y) und blauen (B) Farbfilterbereiche beträgt 30μ, und ihre Kanten fluchten mit vertikalen Linien 14. Die nächste Reihe des Filters hat rote (R) und cyanfarbene (Cy) Farbfilterbereiche, die zwischen horizontalen Linien 52 und 54 liegen, welche sich zyklisch über die zweite Reihe des Filters horizontal wiederholen. Diese zweite Farbfilterreihe liegt von oben gesehen im zweiten der größeren Überlappungsbereiche zwischen den ungeradzahligen und geradzahligen Halbbildern und ist 15μ hoch, und damit beträgt die Höhe der gelben und blauen Bereiche 45μ, da die Summe der beiden Reihen gleich 60μ sein muß, nämlich der Höhe von zwei Photosensoren. Da der größere Überlappungsbereich 60 20μ hoch ist, verbleibt eine Toleranz von 2 1/2μ oberhalb und unterhalb der roten und cyanfarbenen Bereiche, so daß eine Gesamtausrichtungstoleranz von 5μ entweder oben, unten oder für Schrägstellung verfügbar ist. Die dritte Reihe hat gelbe und blaue Farbfilterbereiche zwischen den Linien 54 und 56, während die vierte Reihe wieder rote und cyanfarbene Farbfilterabschnitte zwischen den Linien 56 und 58 hat. Es sei betont, daß die roten und cyanfarbenen Reihen sich in seitlich abwechselnden Reihen der Überlappungsbereiche 60 wiederholen.

Die horizontalen Reihen der roten und cyanfarbenen Farbfilterelemente können in den 10μ Überlappungsbereichen 62, also zwischen 15a'und 15b, placiert werden, jedoch würde dann die Herstellung der roten und cyanfarbenen Farbfilterbereiche schwieriger werden, da sie dann nur 5μ hoch wären, wenn man die gleiche Ober- und Unterseitentoleranz von 2 1/2μ annimmt.

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Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung mit einen Zweiphasen-Vertikai transfer-Element, wobei entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet worden sind. Während der Ladungsansammlung bei Beleuchtung während der ungeraden Halbbilder werden Spannungen den horizontalen Streifen 15a und 15b in Sätzen von zwei oder vier Potentialen zugeführtj welche die vertikale Dimension der Photosensoren 16 zwischen den Streifen 15a definieren. Während des nächsten geraden Halbbildes wird die Position der Sätze der zwei oder vier Potentiale um einen bzw. zwei Streifen (15μ) nach unten verschoben, und damit wird die effektive vertikale Lage der Photosensoren 16 verändert, und diese Positionen sind in Fig. 2 durch die Streifen 15b gezeigt. Bei dieser Ausführung sind alle Überlappungsbereiche 15μ hoch. Wenn dieselbe Ober- und Unterseitentoleranz von 2 1/2μ erreicht werden soll, dann bedeutet das, daß die roten und cyanfarbenen Filterabschnitte 10μ hoch sein müssen, so daß 50μ für die gelben und blauen Reihen übrigbleiben, da die Gesamthöhen für zwei Reihen sich auf 60μ aufaddieren müssen.

Das Auslesen der Signale aus der CCD-Bildaufnahmeeinrichtung 10 erfolgt unter Verwendung von Demodulatoren, Verzögerungsleitungen und einer Matrix, wie sie Fig. 4 der eingangs erwähnten US-Patentanmeldung zeigt. Jedoch sind auch andere Matrix-Gleichungen anwendbar.

Bei der vorliegenden Anmeldung sind abwechselnde Reihen von Zeilen sowohl in ungeradzahligen wie in geradzahligen Feldern mit "A" bzw. "C" bezeichnet. Die Farbzusammensetzung aller "A"-Linien ist dieselbe, gleichgültig bei welchem Halbbild, und entsprechendes gilt für die "C"-Linien. Im vorliegenden Falle ist die Trägerauslesung für die Α-Zeilen gleich R - B + G, die Trägerauslesung für die C-Zeilen gleich R-B und die Leuchtdichteauslesung W = R + B + G. Mit diesen Gleichungen muß die Matrix die Gleichungen G=A-C,R=W+ 2C-A und B=W+C-A lösen.

Leerseite

Claims

* " PATENTANWÄLTE DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER MARIA-THERESIA-STRASSE 22 POSTFACH 86 02 60 D-8OOO MUENCHEN 86 ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANDATA1RES EN BREVETS EUROPEENS TELEFON 089/4 70 60 06 TELEX SS2 638 TELEGRAMM SOMBEZ RCA 74861/Sch/Ro. US-Ser.No. 118,213 AT: 4. Februar 1980 RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.) Schachbrett-Farbfilter mit Toleranz. Patentansprüche

1.) Farbfilter zur Verwendung bei einer Bildaufnahmeeinrichtung mit einer Mehrzahl von Photosensoren, bei welcher das Filter Reihen mit einer Mehrzahl sich horizontal wiederholender Sätze von Farbbereichen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe einer ersten Gruppe der Farbbereiche (zwischen 52 und 54) abwechselnder Reihen (jede zweite Reihe) kleiner als die Höhe der Farbbereiche einer zweiten Gruppe (zwischen 50 und 52) der übrigen abwechselnden Reihen ist.

2.) Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der ersten Gruppe kleiner als die Höhe der Photosensoren (16) ist und daß die Höhe der zweiten Gruppe größer als die Höhe der Photosensoren ist.

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POSTSCHECK MÖNCHEN NR. 691 48 - 8OO · BANKKONTO HYPOBANK MÖNCHEN (BLZ 7O020O40) KTO. 606O2S7378 SWIFT HYPO Dg MM

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3.) Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der ersten Gruppe etwa die Hälfte der Höhe der Photosensoren ^: beträgt und daß die Höhe der zweiten Gruppe etwa 50% größer als die Höhe der Photosensoren ist.

4.) Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Photosensoren 30μ beträgt, die Höhe der ersten Gruppe 15μ ■ beträgt und die Höhe der zweiten Gruppe 45μ beträgt.

5 c ,■ F&fOvT.iei' nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß die erste Gruppe rote und cyanfarbene Farbbereiche und die zweite Gruppe gelbe und blaue Farbbereiche umfaßt.

6.) Farbfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . daß die Bildaufnahmeeinrichtung im Zeilensprungverfahren betrieben wird derart, daß vertikal aufeinanderfolgende Abtastzeilen Überlappungsbereiche . (60, 62) bilden und die erste Gruppe der Farbbereiche in einigen der Überlappungsbereiche (abwechselnde Bereiche 60) liegen.

7.) Farbfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der ersten Gruppe (zwischen 52 und 54) geringer als die Höhe des Überlappungsbereiches (60) ist, in welchem sie liegt.

8.) Farbfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Überlappungsbereiche eine größere Höhe als die übrigen Überlappungsbereiche haben und daß die erste Gruppe der Farbbereiche innerhalb der Überlappungsbereiche größerer Höhe liegen.

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