DE3211668A1

DE3211668A1 - Verfahren zur erhoehung der aufloesung von fernsehkameras

Info

Publication number: DE3211668A1
Application number: DE19823211668
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 3300 Braunschweig Reimers
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-03-30
Filing date: 1982-03-30
Publication date: 1983-10-13
Also published as: JPS58179087A; DE3211668C2; US4507677A

Description

Rl.-Nr. 2031/82
25.3.1982 FE/PLI/Rz/Pe

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Verfahren zur Erhöhung der Auflösung von Fernsehkameras

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Erhöhung der Auflösung von Fernsehkameras mit drei Halbleiter-Bildsensoren nach der Gattung des Haupt an Spruchs«,

Im Gegensatz zu Bildaufnahmeröhren stellen Halbleiter-Bildsensoren Abtastsysteme dar, bei denen die aufbelichtete optische Information in zwei Dimensionen durch diskrete Bildpunkte abgetastet wird. Die Auflösung des erzeugten Videosignals errechnet sich daher nach dem Abtasttheorem direkt aus der auf dem Bildsensor reali-

2 -:

Rl.-Kr. 203.1/82 : * : Σ· *· *i..^:^*.._

sierten Bildpunktzahl. Eine Erhöhung der Auflösung ist ^ daher nur durch technologisch außerordentlich problematische Vergrößerung der Bildpunktzahl des Halbleiter-Bildsensors möglich.

Nach genauer Untersuchung des Signalspektrums am Ausgang eines Halbleiter-Bildsensors, haben sich jedoch Möglichkeiten ergeben, die Auflösung durch eine geeignete Signalverarbeitung auch ohne technologische Maßnahmen zu vergrößern. Das Spektrum ist das eines pulsamplitudenmodulierten Signales, das aus einem Anteil im Basisband sowie aus Anteilen besteht, die sich um Vielfache einer Trägerfrequenz gruppieren. Die eigentliche Begrenzung der Auflösung nach dem Abtasttheorem resultiert nun daher, daß die trägerfrequenten Signalanteile Anteile im Basisband erzeugen, die das Basisbandsignal verfälschen..Gelingt es jedoch, die trägerfrequenten Anteile zu eliminieren, so steht auch bei begrenzter Bildpunktzahl eine höhere Auflösung zur Verfugung.

, Aus der DE-OS 28 39 651 ist bereits eine Festkörper-Fernsehkamera mit mehreren Halbleiter-Bildsensoren bekannt, bei welcher durch geeignete geometrische Anordnung der Halbleiter-Bildsensoren und entsprechende Signalverarbeitung ebenfalls die Auflösung der Fernsehkamera verbessert werden kann. Die dabei vorgesehene Signalverarbeitung ist jedoch relativ aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erhöhung der Auflösung von Fernsehka-

— 3 —

Rl.-Nr. 203V82." '··' '"*- *'&*·- ο Ο 1 1 r η ο

o/ I I b bo

meras mit Halbleiter-Bildsensoren anzugeben, bei welchem die Signalverarbeitung wesentlich einfacher durchführbar ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß es nicht nur weniger aufwendig ist, sondern daß damit auch noch vorhandene Störanteile praktisch vollständig eliminiert werden können.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des Verfahrens bei einer Farbfernsehkamera, bei welcher die drei Halbleiter-Bildsensoren mit ,je einem Farbfilter zur Erzeugung des Grün-, Rot- und Blausignals versehen sind« 20

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei nurVfur die Erfindung wichtigen Teile eingezeichnet sind. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

^ Fig. 2 das FrequenzSpektrum eines an den Bildsensoren

abnehmbaren Videosignals.

In Fig. 1 ist ein Teil einer Farbfernsehkamera mit drei Halbleiter-Bildsensoren 1, 2, 5 und entsprechenden

C^/ah"

(in Fig. 1 nicht sichtbaren) Farbfiltern zur Erzeugring eines Grünsignals G, eines Eotsignals R und eines Blausignals B eines einzigen auf den Bildsensoren 1, 2, 3 fokussierten Bildes dargestellt. Die drei Bildsensoren 1, 2, 3 weisen jeweils eine beliebige Anzahl diskreter Bildpunkte auf, deren Periode?^· beträgt. Durch einen horizontalen Versatz der einzelnen Bildsensoren 1, 2, gegeneinander um ein Drittel der Bildpunktperiode (2TjJ/,) werden drei Ausgangspektren (gemäß Fig. 2) erzeugt, bei denen die tragerfrequenten Anteile erster Ordnung gegeneinander um 120° phasenverschoben an den Klemmen 4, 5> 6 abnehmbar sind.

Eine Addition dieser tragerfrequenten Anteile aller drei Ausgangssignale G, R, B würde daher bei gleichen Signalamplituden zu einer Auslöschung des Störträgers führen. Diese Tatsache wird erfindungsgemäß ausgenutzt, indem der trägerfrequente Anteil (oberhalb ca. 3 MHz) des Blausignals B über ein Bandfilter 7 einer im Grünkanal angeordneten Addierstufe 8 und der des Rotsignals R über ein Bandfilter 9 einer weiteren im Grünkanal angeordneten Addierstufe 11 zugeführt werden. Damit wird im Grünsignal G der Störträger eliminiert, und die ausnutzbare Grünsignal-Bandbreite erhöht sich bis auf ca. 5 MHz (siehe dazu auch das dargestellte Frequenzspektrum am Ausgang 12 des Grünkanals). Das Rot- bzw. Blausignal wird außerdem einem Tiefpaßfilter 13 bzw. 14 (mit der Grenzfrequenz von ca. 3 MHz) zugeführt, an dessen Ausgang jeweils ein (auf ca. 3 MHz) bandbegrenztes und von Storkomponenten freies Rotbzw. Blausignal an den Klemmen 16 bzw. 17 abnehmbar ist.

— 5 —

Rl.-Nr. 20317&2 : · : :.":·:""' £

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Pig. 1 sei angenommen, daß jeder Halbleiter-Bildsensor 1, 2, 3 ca. 420 Bildpunkte pro Zeile aufweist. Die mit diesem Bildsensor konventionell erzeugbare Signalbandbreite beträgt damit etwa 4- MHz« Die optisch aufgelichtete Vorlage besitze jedoch Spektralanteile bis ca. 5 MHz» Bei bisher üblichen Kameraanordnungen tritt nun das Phänomen auf, daß alle Signalanteile oberhalb 4- MHz (das ist die Nyquistgrenze des angenommenen Bildsensors) durch den vorhandenen trägerfrequenten Anteil als Störkomponenten im Basisband auftreten. Störungsfrei wäre daher nurein Videosignal mit ca. 3 MHz Bandbreite zu erzeugen.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung ermöglicht somit eine wesentliche Auflösungserhöhung bei gleichzeitiger Verringerung der Störanteile» Wegen der im Rot- und Blaukanal angeordneten Tiefpaßfilter 13? 14· sind diese Signale völlig frei von Störkomponenten«, Im Grünsignal ist hierbei jedoch eine völlige Auslöschung des Störträgers nur möglich für unbunte Objekte, während mit zunehmender FärbSättigung zunehmend stärkere Störträgerreste zurückbleiben, was aber - bedingt durch die Eigenschaften des Auges - kaum stören dürfte. Tatsächlich stehen der rote und der blaue Farbauszug ja stets fehlerfrei zur Verfugung, und nur bei hochfrequenten Rot- oder Blaukomponenten auf der Vorlage tritt ein zusätzlicher hochfrequenter Grünanteil auf. Ähnlich wie in diesem Beispiel der grüne Farbauszug läßt sich auch das Luminanzsignal ge-

winnen, wobei die Luminanzmatrix gleichzeitig zur Stör 5 unterdrückung beiträgt.

Leerseite

Claims

Rl.-Nr. 2Ö54/8-2 "- ·· ·

25-5-1902 FE/PLI/Rz/Pe '

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart

Ansprüche 10

(y. Verfahren zur Erhöhung der Auflösung von Fernsehkameras mit drei Halbleiter-Bildsensoren, mit denen durch horizontalen Versatz um jeweils ein Drittel der Bildpunktperiode gegeneinander drei um 120 ° phasenverschobene,

' trägerfrequente Ausgangssignale erster Ordnung erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem einen als Bezugssignal dienenden Signal der Signalanteil oberhalb von ca. 3 MHz der beiden anderen Signale addiert wird, und daß das Signalspektrum der beiden

anderen Signale jeweils auf ca. 3 MHz bandbegrenzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die drei Halbleiter-Bildsensoren mit je einem Farbfilter zur Erzeugung

^ des Grün-, Rot- und Blausignals versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal das Grünsignal und die beiden anderen Signale das Rot- und das Blausignal sind.