DE3304592A1

DE3304592A1 - Festkoerperkamera

Info

Publication number: DE3304592A1
Application number: DE19833304592
Authority: DE
Inventors: Fumio Atsugi Kanagawa Nagumo
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1982-02-10
Filing date: 1983-02-10
Publication date: 1983-08-18
Also published as: NL192714B; NL8300506A; JPS58137384A; CA1189952A; GB2114854B; US4506294A; FR2521376A1; AT382996B; GB8303444D0; DE3304592C2; FR2521376B1; NL192714C; ATA46983A; GB2114854A

Description

Be s c h reibung

Festkörperkamera

^i^e Erfindung bezieht sich generell auf eine Festkörperkamera, die ein Objekt dadurch aufnimmt, daß. das Abbild «■"^ des betreffenden Objekts verschoben wird. Die Erfindung - betrifft insbesondere eine Festkörperkamera, in der ein oder zwei Bildsensoren dazu verwendet werden, drei Primärfarbsignale zu erzeugen.

Eine bekannte Analogsignal-Verarbeitungsschaltung für die Verwendung in Verbindung mit einer CCD-Kamera (das ist eine Kamera mit ladungsgekoppelten Einrichtungen), die ^eiⁿ Aufnahmeverfahren anwendet, indem das Abbild um 1/2. einer Ausrichtungsteilung von B±ldfeststelleinheiten verschoben wird, ist so aufgebaut, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. In Fig. 1 sind ladungsgekoppelte Einrichtungen 1, 2 und 3 gezeigt, die R (Rot)-, B (Blau)-lind G (Grün)-Signale eines Objektes erzeugen, dessen Bild auf die betreffenden Einrichtungen durch optische Linsen L1, L2 bzw. 1/3 projiziert wird. Diese ladungsgekoppelten Einrichtungen 1, 2 und 3 werden von einem gemeinsamen Steuertakt her mit der Frequenz von 2 fsc angesteuert (fsc ist die Frequenz eines Farbhilfsträgers). Das betreffende Taktsignal wird von einem Taktgenerator CKG über einen Anschluß 4 her zugeführt. Die ladungsgekoppelten Einrichtungen 1 und 2 sind von der ladungsgekoppelten Einrichtung 3 in der Querrichtung sxi der Aufnahmestelle um 1/2 der Aucrichtungsteilung L der Bildfeststelleinheiten versetzt. Die Ausgangs-

j^ signale der ladungsgekoppelten Einrichtungen 1 , 2 und 3 werden an Abtast- und Halteschaltungen 5, 6 bzw. 7 abgegeben. Die den betreffenden Bxldfeststelleinlieiten der ladungsgekoppelten Einrichtungen 1 und 2 entsprechenden abgetasteten Daten sind in der räumlichen Position miteinander koinzident, wie dies in Fig. 2A mit R1 , R3, R-5 ... und B1, B3, B5 ... veranschaulicht ist, während die abgetasteten Daten der ladungsgekoppelten Einrichtung 3 um T/2 Ausrichtung^teilung der Bildfeststelleinheit veriQ setzt sind, wie dies in Fig. 2A mit G2, G4 ... veranschaulicht ist. Da die ladungsgekoppelten Einrichtungen jedoch durch das gemeinsame Taktsignal gesteuert werden,· tritt das von der ladungsgekoppelten Einrichtung 3 her gewonnene G-Signal zeitlich koinzident mit den Signalen ■je R und B auf, wie dies Fig. 2B zeigt. Demgemäß werden die Ausgangssignale von den ladungsgekoppelten Einrichtungen 1 und 2 über die Abtast- und Halteschaltungen 5 bzw. 6 und Tiefpaßfilter (Nachfilter) 9, 10 mit dem Band von beispielsweise 0,5 KHz an eine Matrixschal-2Q tung 12 abgegeben, während das Ausgangssignal der ladungsgekoppelten Einrichtung 3 über die Abtast- und Halteschaltung 7 j eine Abtast- und Halteschaltung 8 und ein Tiefpaßfilter (Nachfilter) 11 an die Matrixschaltung 12 abgegeben wird. Fig. 2C veranschaulicht einen Abtastimpuls mit der Periode von 1/2 fsc für die Abtast- und Halteschaltungen 5> 6 und 7» während Fig. 2D einen Abtastimpuls für die Abtast- und Halteschaltung 8 veranschaulicht. Durch den zuletzt genannten Abtastimpuls wird das G-Signal um die Periode von 1Jh fsc ver-3Q zögert, was der 1/2-Ausrichtungsteilung der Bildfeststelleinheiten entspricht. Damit wird das betreffende Signal zum G-Signal gemacht, welches der in Fig. 2E dargestellten Aufnahmeposxtion entspricht, und dann an die Matrixschaltung 12 abgegeben. An den von der Matrixschaltung 12 wegführenden Ausgangsanschlussen 13» 14 und 15 werden ein Y- (Luminanz)-Signal bzw. zwei Färb-

differenzsignale I und Q erhalten.

Die Farbsignale werden wie das oben angegebene analoge Signal verarbeitet, und nach Hindurchleiten durch die Tiefpaßfilter 9, 10 und 11 werden die betreffenden Signale der Matrixoperation unterworfen. Sodann v/erden die abgetasteten Ausgangs signale R„ ₁ νατά B„ _r . der Signale R bzw. B und ein entsprechend abgetastetes Ausgangssignal G₂ des Signals G zusammengefaßt, so daß ein Fehler entsprechend einer fehlerhaften Ausrichtung nicht hervorgerufen wird. Mit anderen Worten.ausgedrückt heißt dies, daß die Komponente G^ nicht aus der ladungsgekoppelten Einrichtung 3 gelesen wird, sondern vielmehr interpoliert wird, indem sie durch ' 15-^iHdas Tiefpaßfilter 11 geleitet wird und :" sodann von dem Tiefpaßfilter 11 das abgetastete Ausgangssignal entsprechend der Komponente G„ erhalten wird.

Nunmehr sei ein Fall betrachtet, gemäß dem die Ausgangssignale von den ladungsgekoppelten Einrichtungen 1, 2 und 3 bei dem Aufnahmeverfahren, gemäß dem das Bild versetzt ist, wie dies oben erwähnt worden ist, abgetastet* und dann in digitale Daten umgesetzt werden. Fig. 3A zeigt die Abtastpositionen der ladungsgekoppel- *^βϊ1 Einrichtungen 1, 2 und 3> in denen ein Symbol χ kennzeichnend ist für eine Halteperiode (die in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dasselbe bedeutet). Um eine digitale Modulation auszuführen, die durch einen umlaufenden Vektor gekennzeichnet ist, in welchem ein Farbdifferenzsignal, d.h. das I-Signal und das andere Farbdifferenzsignal, d.h. das Q-Signal, abwechselnd mit der Periode von 1/4 fsc auftritt, wie dies Fig. 4 zeigt, ist als entsprechende Datenrate der I- und Q-Signale eine Datenrate von 2 fsc erforderlich.

Zu diesem Z_weck wird das I-Signal zu den Zeitpunkten ti und t3 gemäß Fig. 3A erzeugt, und das Q-Signal wird zu

den Zeitpunkten t2 und tk gemäß Fig·. 3-A erzeugt. Da kein Signal G zu den Zeitpunkten ti und t3 vorhanden ist, werden in diesem Fall durch Verzögern des ursprünglichen G-Signals um 1/4 fsc Signale erhalten, wie sie in Fig. yß gezeigt sind. Sodann werden diese Signale und das ursprüngliche Signal zusammengefaßt, um die in Fig. 3C gezeigten G-Signcle zu erzeugen, und die so erzeugten G-Signale werden dann dazu ausgenutzt, das I-Signal bereitzustellen, wie dies Fig. 3^ veranschaulicht. Wenn das Verzögerungselement angenommen wird mit

Z"¹ ( = exp { - (jco/4 fsc} )
und wenn r, b und g als bestimmte Faktoren oder Koeffizienten angenommen werden, dann gilt die Beziehung I=r«R+b'B+g«G'Z~.

Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß ein Fehler entsprechend bzw. ähnlich der fehlerhaften Ausrichtung von (i/4 fsc = 70 ns) erzeugt wird. Diese Tatsache ist dem Q-Signal gänzlich ähnlich. Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Festköriperkamera zu schaffen, die frei ist von dem dem Stand der Technik anhaftenden Mangel.

Darüber hinaus soll eine Festkörperkamera geschaffen werden, die ein Problem der Positionsverschiebung zwischen Farbsignalen löst, welches dann hervorgerufen wird, wenn die Signale von einer Farbkamera digital verarbeitet werden, in der die räumliche Abtastposition zwischen den Farbsignalen verschieden ist, wie dies oben angegeben worden ist.

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

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Festkörperkamera geschaffen, die folgende Merlanale aufweist:

a) Es ist eine Vielzahl von Bildsensoren voi-gesehen, deren jeder eine Vielzahl von Bildfeststelleinheiten aufweist, die um eine Ausrichtungteilung voneinander in Abstand vorgesehen sind; Td) es ist eine Projektionseinrichtung vorgesehen, die ein Bild gleichzeitig auf sämtliche Bildsensoren projiziert;

c) es ist eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen, die das Bild auf jedem Sensor um eine bestimmte Strecke in einer vorgegebenen Richtung in Bezug auf zumindest einen anderen Sensor der betreffenden Sensoren verschiebt}

d) es ist eine Leseeinrichtung vorgesehen, die mit den Bildfeststelleinheiten derart gekoppelt ist, daß sie die betreffenden Bilder sequentiell in der betreffenden vorgegebenen Richtung liest und Videosignale entsprechend den betreffenden Bildern erzeugt;

e) es ist eine Abtasteinrichtung vorgesehen, die jedes der Videosignale mittels eines Abtastsignals abta-· stet und abgetastete Signale erzeugt;

f) es ist .eine Umsetzeinrichtung vorgesehen, welche die abgetasteten Signale in digitale Signale umsetzt;

g) es ist eine Interpolationseinrichtung vorgesehen, die ein aus dem digitalen Signal während zweier benachbarter Abtastproben zwischen den betreffenden beiden benachbarten Abtastproben in jedem Videosignal erzeugtes Signal interpoliert und die interpolierte Ausgangssignale erzeugt, so daß die Gruppenverzögerungscharakteristiken der Ausgangssignale weitgehend äquivalent sind;

h) es ist eine Einrichtung vorgesehen, welche die interpolierten Ausgangssignale zusammenfaßt und ein gewünschtes Signal erzeugt.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert. In den Zeichnungen sind

einander entsprechende Elemente und Teile d-arch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.

Fig. 1 zeigt in einem Blockdiagramm eine Analogsignal-Verarbeitungsschaltung für die Verwendung in Verbindung mit einer bekannten CCD-Kamera.

Fig. 2A bis 2E zeigen Zeitdiagramme, die zur Erläuterung der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung dienen.

Fig. 3A bis 3^ zeigen Zeitdio.gramme, die zur Erläuterung einer digitalen Verarbeitung der Signale von.der i-n Fig. 1 dargestellten CCD-Kamera dienen.

Fig. 4 zeigt ein Vektordiagramm der betreffenden Signale. Fig. jjA bis 5E zeigen Zeitdiagramme, die zur Erläuterung der Signalverarbeitungsar't gemäß der· vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Fig. 6 zeigt eine Kurvendarstellung zur Veranschaulichung

einer Frequenzcharakteristik. Fig. 7 zeigt in einem systematischen Blockdiagramm ein ' Ausführungsbeispiel der Festkörperkamera gemäß der vorliegenden Erfindung.

i*ig. 8A bis 8J zeigen Zeitdiagramme, die zur Erläuterung der Arbeitsweise des in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung verwendet werden. Fig. 9-A. und SB zeigen in Blockdiagrammen Schaltungsteile gemäß Fig. 7.

Fig.10 zeigt in einem Blockdiagramm ein weiteres Ausführungsbeispiel eines der in Fig. SB gezeigten Schaltungsteile.

Fig.1IA bis 11H zeigen Zeitdiagramme, die zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung herangezogen werden, wobei der in Fig. 10 dargestellte Schaltungsteil verwendet ist.

Fig.12 zeigen Zeitdiagramme, die zur Erläuterung eines weitei"en Ausführungsbeispiels der Erfindung herangezogen werden.

-ΠΙ Fig.13 zeigt ein Vektordiagramm von Signalen.

Fig.i4 zeigt in einer scheniati sehen Darstellung den Haupt teil eines weiteren Ausfülrrungsbeispiels der Erfindung.

Fig.15 zeigt Zeitdiagramiae, die zur Erläuterung des in Fig. 14 dargestellten Ausführungsbeispiels herangezogen werden.

Nunmehr wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Zunächst wird die Art der Signalverarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. $A bis 5E beschrieben werden.

In Fig. 5A sind die Abtastpositionen dreier ladungsgekoppelter Einrichtungen (CCD) gezeigt, die ein Bild aufnehmen, und zwar unter der Verschiebung des Bildes um 1/2 Ausrichtungsteilung der Bildfeststelleinheiten, was äem Stand der Technik ähnlich ist. Um das I-Signal zu den Zeitpunkten T1 und T3 bereitzustellen, wird in diesem Falle das in Fig. 5B durch G" dargestellte G-Signal durch eine Mittelwertinterpolation bereitgestellt. Dieses Signal G" genügt folgender Beziehung:

G» = -L ( Z"¹ + Z )

G = H

so V>> -r^{(z + z) = cos}

Da die Komponenten des Signals G" in den Perioden T2 und Τ4 keine Beziehung zur Erzeugung des I-Signals haben, werden sie festgehalten oder sind unverändert die Originaldaten. Sodann wird das I-Signal durch folgende Rechnung bereitgestellt:

I = r · K + b · B + fL (ίθ) · g . G.

Da der Term H₁ (co) keine Phasenverzögerungskompoiiente enthält, kann in diesem Falle das I-Signal aus den drei Farbsignalen erzeugt werden, deren jedes eine gleich große Gruppenverzögerungszeit aufweist. Demgemäß wird dort koiii Fehler ähnlich der fehlerhaften Ausrichtung infolge eines Verzö^erungsfelilers hervorgerufen, Ferner ist in der Kurvendarstellung gemäß Fig. 6, welche die Frequenzcharakteristik von PL (to) zeigt, mit Rücksicht darauf, daß H. · (ü)) = 1 im Frequenzband (1,5 I¹IHz) des I-Signals ist, wie dies durch eine Schraffur in der betreffenden Kurvendarstellung angedeutet ist, durch die Differenz in der Amplitudencharakteristik nahezu kein Problem vorhanden.

Fig. $C veranschaulicht die Erzeugung des Q-Signals, in welchem innerhalb der- Perioden T2 und Tk ein R-Signal R^f und ein B-Signal B¹ vorgesehen sind₅ wobei im Mittelwert interpolierte Daten existieren. Das Q-Signa.1 ist durch diese interpolierten Signale und das ursprüngliche G-Signal bereitgestellt. Im Falle dieses Q-Signals kann ähnlich dem obigen I-Signal die Erzeugung eines Fehlers vermieden werden, der gleich der fehlerhaften Ausrichtung ist.

Ferner wird das Y-Signal von einem R-Signal R, von dem B-Signal B und von dem G-Signal G erzeugt. Diese Signale werden dadurch erhalten, daß die Ursprungsdaten und solche, die durch die Mittelwertinterpolation erzielt werden, zusammengefaßt werden, wie dies Fig. ^D veranschaulicht. Im Hinblick auf das Y-Signal kann es möglich sein, daß das R-Signal, das B-Signal und das G-Signal - wobei jedes Signal durch die Vor-¥ert-Festhaltung und Verzögerung um die i/2-Ausrichtungsteilung der Bildfeststelleinheiten interpoliert ist - zur Erzeu-

- 13 τ gung der Signale Y₁ _., Y„ „, Y_ _, ... verwendet wird.

L-in Ausführungsbeispiel der Festkörper-Fax-bkarnex'a gemäß - der vorliegenden Erfindung, die ein derartiges Aufnahmesystem mit einer 1^-Ausrichtungsteilungsverschiebung und drei Bildsensoren oder ladungsgekoppelte Einrichtungen bzw. CCD-Einrichtungen ver\^endet, auf deren jede ein Bild durch optische Linsen LI, L2 bzw. L3 projiziert wird, ist der in Fig. 1 gezeigten Kamera ähnlich.

Fig. 7 zeigt in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbei-.spiel der Festkörperkainera gemäß der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Ausgangssignale der ladungsgekoppelten Einrichtungen 1, 2 und 3» die jeweils eine Vielzahl von Bildfeststelleinheiten aufweisen, an die Abtast- und Halteschaltungen 5 j 6 bzw. 7 abgegeben, denen ein gemeinsamer Abtastimpuls P1 (siehe Fig. Sa) über einen Anschluß 16 zugeführt wird. Die Ausgangssignale der Abtast- und Halteschaltungen 5, 6 und 7 werden an A/D-Wandler (Analog-Digital-Wandler) I7» 18 und 19 abgegeben und dann in digitale Signale R, B bzw. G umgesetzt, beispielsweise in digitale Daten mit acht Bits pro Abtastprobe. Diese digitalen Farbdaten werden an Interpolationsschaltungen 20, 21 und 22 abgegeben und erfahren dadurch eine Mittelwert-Intei-polation. Die Ausgangsdaten R, B und G von den Interpplationsschaltungen 20, 21 und 22 werden alle einer Matrixschaltung 23 zugeführt, die dann durch digitale Berechnung die Signale Y, I und Q erzeugt. Diese Signale werden an eine Verzögerungsschaltung 24 für einen Phasenausgleich und an Tiefpaßfilter 25 und 26 abgegeben, die von digitalem Filteraufbau sind, wobei ein verzögertes Signal und die Signale, deren Bänder auf 1,5 MHz bzw. 0,5 MHz begrenzt sind, an Ausgangsanschlussen 275 28 und 29 abgegeben werden.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten. Au s führung sb ei spiel uei-Erfindung werden die von den ladungsgekoppelten Einrichtungen 1, 2 und 3 mil Hilfe des gemeinsamen Anti"iebs- bzw. Steuerimpulses gelesenen Signale durch den gerneiiisamen Abtastimpuls Pl in den Abtast- und Halteschaltungen 5 > & und 7 abgetastet und festgehalten, so daß von den A/D-Vandlern 17 und 19 die Farbsignale R bzw. G gewonnen werden, wie dies in Fig. 8D veranschaulicht ist. Obwohl nicht dargestellt, tritt das B-Signal in derselben zeitlichen Lage auf wie das R-Signal.

In Fig. 9-A. und ^B sind Ausführungsbeispiele der Interpolationsschaltungen 20 bzw. 22 gezeigt. Die Interpolationsschaltung 21 stimmt vom Schaltungsaufbau her mit der Interpolationsschaltung 20 überein. Zunächst wird die Interpolationsschaltung 20 beschrieben. Wie in Fig. 9-A- gezeigt, wird das R-Signal von dem A/D-¥andler 17 (siehe Fig. 7) einer Verzögerungsschaltung 30, einer Addierschaltung 31und einem Schaltkreis 32 8Ji dessen einem Eingangsanschluß zugeführt. Die Verzögerungsschaltung 30 wird'durch einen Impuls CK1 betätigt bzw. gesteuert, wie er in Fig. 8B gezeigt is.t, um das Eingangssignal um die der Periode (i/2 fsc) des Impulses CK1 entsprechende Zeitspanne zu verzögern und um sodann das verzögerte Signal an die Addierschaltung 3I abzugeben. Wenn beispielsweise die abgetasteten Daten des Signals R1 der Interpolationsschaltung 20 zugeführt werden, wird am Ausgang der Verzögerungsschaltung 30 ein abgetastetes Datensignal R ₁ vor dem ersteren Signal gewonnen. Demgemäß wird am Ausgang der Addierschaltung 31 ein Datensignal (R - + R-) erhalten, welches einer Multiplizierschaltung 33 zugeführt wird, um mit 1/2 multipliziert zu werden und als Datensignal R¹ aufzutreten. Die Daten R' werden dem Schaltkreis 32 an dessen anderen Eingangsanschluß zugeführt. Ist ein abgetastetes Datensignal i/2 (R. +R. ₁), welches durch

j die Mittelwert-Interpolation der vorhergellenden und nachfolgenden Abtastdaten R. ₁ bzw. R. - gegeben ist. R., darm wird das aus den interpolierten Daten (R_Q)j (Rp), .... bestehende Signal R', wie dies in Fig. SF gezeigt ist, am Ausgang der Multiplizierschaltung 33 erzeugt. Da der Schaltkreis 32 abwechselnd das Eingangssignal R und das Signal R¹ auswählt, und zwar durch den Impuls CK1, wird von dem Schaltkreis 32 ein interpoliertes R-Signal R gewonnen, wie es in Fig. 8H gezeigt ist.

Ähnlich __ dem Fall des R-Signals wird von der Interpolationssclialtung 21 ein interpoliertes B-Signal B bereitgestellt, wie es in Fig. 8J veranschaulicht ist.

Mit Hilfe der Interpolationsschaltung 22, wie sie in Fig. 9B gezeigt ist, wird das Signal G von dem A/D- ¥andler 1$ (siehe Fig. 7) einer Verzögerungsschaltung 34 zugeführt, deren Ausgangssignal G¹ einer Verzögerungsschaltung 35» einer Addierschaltung 36 und einem Schaltkreis 37 an dessen einem Eingangsanschluß zugeführt wird. Das Ausgangssignal der Addierschaltung 36 wird einer Multiplizierschaltung 38 zugeführt, deren Ausgangssignal G' an den Schaltkreis 37 abgegeben wird, und zwar an dessen anderen Eingangsanschluß. Die Ver-.

zögerungsschaltung 3k wird das G-Signal durch einen Impuls CK2 verriegeln bzw. zwischenspeichern, wie dies Fig. 8C veranschaulicht, und ausgangsseitig das Signal G¹ erzeugen, wie es in Fig. 8E gezeigt ist. Dieses Signal G¹ sowie das durch die Verzögerung dieses Signals G¹ mittels der Verzögerungsschaltung 35 um 1/2 fsc bereitgestellte Signal werden dem Addierkreis 36 zugeführt, der dann die Ausgangssignale G_ + G , G_p + G. , erzeugt. Diese Ausgangssignale werden mit I/2 in der Multiplizier schaltung 38 laultipliziex't und als Ausgangssignal G" abgegeben. Wenn ein abgetastetes Datensignal 1/2 (G. . +G. .j ) , welches durch die Mittelwert-Inter-

• H

polation der vorangehenden und nachfolgenden Abtastdaten (G. - +G. .. ) erhalten wi.rd, dargestellt wird durch das Signal G., dann wird das Signal G" zu dem in Fig. 8G gezeigten Signal. Der Schaltkreis 37 wird durch den Impuls CK2 umgeschaltet, um ein interpoliertes Signal G bereitzustellen, wie es in Fig. 81 gezeigt ist. Der Schaltkreis 37 ist so betrieben, daß die interpolierten Daten während der Periode niedrigen Pegels des Impulses CK1 ausgewählt werden, und zwar im Gegensatz zu dem Schaltkreis 32.

Die Matrixschaltung 23 verwendet die oben erwähnten interpolierten Daten R, B und G und erzeugt das Y-Signal sowie zwei Farbdifferenzsignale I und Q.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Interpolationsschaltung 22 für das G-Signal. Bei diesen Ausführungsbeispiel wird das G-Signal von den: A/D-Ivandler 19 an eine Verzögerungsschaltung 39 abgegeben. Das Signal G sowie das durch die Verzögerungsschaltung 39 verzögerte Signal 'werden an die Addierschaltung 36 abgegeben. Die Verzögerungsschaltung 39 wird durch einen Impuls CKI, wie er in Fig. 11A angedeutet ist, betrieben, der ähnlich dem in Fig. 8B gezeigten Impuls ist.

Das Ausgangssignal der Addierschaltung 36 wird in der Multiplizierschaltung 38 mit 1/2 mulitpliziert und als Signal G" abgegeben, welches die interpolierten Mittelwertdaten (G₁) = j (G₀ + G₂), (G₃ = j (G₂ + G^) ... umfaßt, wie dies in Fig. 11E veranschaulicht ist. Fig. 11B zeigt die Verschiebungen der Bildfeststelleinheiten in den entsprechenden ladungsgekoppelten Einrichtungen 1, 2 und 3» die in Fig. 7 veranschaulicht sind. Fig. 11C zeigt das G-Signa.1, das, aus der ladungsgekoppelt en Einrichtung 3 gleichzeitig mit dem Auslesen der ladungsgekoppelten Einrichtungen 1 und 2 ausgelesen ist. Fig. 11F veranschaulicht das Signal, welches am Ausgang der Ver-

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zögerungsschaltung 39 auftritt. Dieses in Fig. 11F gezeigte Signal sowie das in Fig. 11L· rezeigte Signal G" werden abwechselnd durch den Schaltkreis 37 ausgewählt. Infolgedessen wird von dorn. Schaltkreis 37 ©in interpoliertes G-Signal G gewonnen, wie es in Fig. 11H veranschaulicht ist. In diesem Falle sind die Interpolationsschaltungen 20 und 21 für die Signale R und B dieselben, ■wie sie in Fig. 9A gezeigt sind. Von der Interpolationsschaltung 20 wird ein interpoliertes R-Signal R erhalten, wie es in Fig. 11G gezeigt ist.

In Fig. 12A, 12B, 12C und 12D sind die interpolierten Farbsignale R, B bzw. G veranschaulicht, die durch das Aufnahmeverfahren mit bzw. unter der Verschiebung der 1/3-Ausrichtungsteilung der Bildfeststelleinheiten erhalten werden, bei denen die Erfindung angewandt ist. Im Falle der 1/3-Ausrichtungsteilungsverschiebung werden drei verschobene bzw. versetzte ladungsgekoppelte Einrichtungen gemeinsam durch das Taktsignal mit der Taktrate fsc so gesteuert, daß eines der Signale R, B und G, die gleichzeitig aus den ladungsgekoppelten Einrichtungen gelesen werden, als Bezugssignal herangezogen "wird, während die übrigen beiden Signale verzögert werden, um eine erste Interpolation zu erzielen.

Unter Heranziehung beispielsweise der Abtastdaten R1 und R2 von einer ladungsgekoppelten Einrichtung her werden die folgenden Berechnungen ausgeführt (R₂) = \ (2 H₁ + R₄)

(R₃) β ^"(R_{1 +} 2 R₄),

um die interpolierten Daten (Rp) bzw. (R^) bereitzustellen. Auf der Grundlage derartiger interpolierter Signale R, B und G werden Farbdifferenzsignale L, M bzw. N bereitgestellt. ¥ie durch den umlaufenden Vek-

tor in Fig. 13 dargestellt, sind drei Farbdifferenzsignale einer digitalen Drei-Phasen-Modulationsverar-

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beitung unterworfen, um zu dem Trägerfarbsignal zu werden.

Fig·. 14 zeigt den Hauptteil eines weiteren Ausführungsbeispiels der lürfindung, gemäß dem eine einzelne ladungsgekoppelte Einrichtung 1 dazu verwendet wird, die Signale Ii und B zu erzeugen, während eine weitere einzelne ladungsgekoppelte Einrichtung 3 dazu verwendet wird, das G-Signa.1 zu erzeugen. Dies bedeutet., daß Fig. 14 den

IQ Hauptteil einer sogenannten Zwei-CCD-System-Festkörper-Farbkamera gemäß der Erfindung z.eigt. Da bei diesem Ausfülirungsbeispiel die Signale R und B von der ladungsgekoppelten Einrichtung 1 in einer zweifach sequentiellen "Weise abgegeben werden, werden sie getrennt und der Mittelwert-Interpolation unterworfen, um die interpolierten R- und B-Signale R und B bereitzustellen, wie dies in Fig. 1 jjA und IJB veranschaulicht ist. Venn diese interpolierten Signale R und B und das G-Signal von der ladungsgekoppelten Einrichtung 3 gemäß Fig. 1J5C an die Matrixschaltung abgegeben werden, können das Y-Signal und zwei Farbdifferenzsignale bereitgestellt werden.

Wie aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ersichtlich sein dürfte, kann gemäß der vorliegenden Erfindung dann, wenn die hinsichtlich der räumlichen Abtastposition verschiedenen Farbsignale der digitalen Verarbeitung unterzogen werden, um zwei Farbdifferenz signale zusammenzusetzen·, verhindert werden, daß der Fehler .ähnlich der fehlerhaften Ausrichtung erzeugt wird.

Patentanwalt

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Festkörperkamera, dadurch gekenn

zeichnet ,

a) daß eine Vielzahl von Bildsensoren (1, 2, 3) vorgesehen ist, die jeweils eine Vielzahl von Bildfeststelleinheiten aufweisen, die um eine Ausrich-"tungsteilung I in Abstand voneinander vorgesehen sind,

b) daß Projektionseinrichtungen (L1, L2, L3) vorgesehen sind, die ein Bild gleichzeitig auf die
Bildsensoren (i, 2, 3) projizieren,

c) daß Verschiebeeinrichtungen vorgesehen sind, die das Bild auf jedem Sensor (1, 2, 3) um eine be-

stimmte Strecke in einer vorgegebenen Richtung bezogen auf zumindest einen weiteren Sensor der betreffenden Sensoren verschieben,,

d) daß mit den Bildfeststelleinheiten Leseeinrichtungen gekoppelt sind, die die betreffenden BiI-der sequentiell in der vorgegebenen Richtung lesen und die für die betreffenden Bilder kennzeichnende Videosignale erzeugen,

·*■ A» ™

e) aaß Abtasteinrichtungen (5j 6> 7) vorgesehen sind, welche die Videosignale jeweils mittels eines Abtastsignals abtasten und abgetastete Signale erzeugen,

f) daß Umsetzeinrichtungen (17₅ 18> 19) vorgesehen sind, welche die abgetasteten Signale in digitale Signale umsetzen,

g) daß Interpolationseinrichtungen (20, 21, 22) vorgesehen sind, die ein aus dem digitalen Signal während zweier benachbarter Abtastproben in jedem Videosignal erzeugtes Signal interpolieren una aie solche interpolierten Ausgangssignale erzeugen, daß die Gruppenverzögerungscharalcteristiken der Ausgangssignale 'weitgehend äquivalent sind, h) und daß Einrichtungen (23) vorgesehen sind, welche die interpolierten Ausgangssignale zusammensetzen und ein gewünschtes Signal erzeugen.
2. Festkörperkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Leseeinrichtung einen Taktgenerator (CKG) aufweist, der ein Lesetaktsignal mit einer Frequenz von 2 fsc erzeugt, wobei fsc die Frequenz eines Farbhilfsträgers bedeutet.
3. Festkörperkamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenz des Abtastsignals 2 fsc beträgt und daß der bestimmte Abstand eine Hälfte des Ausrichtungsabstands (L/2) ist.
k. Festkörperkamera nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet , daß die in einer Vielzahl vorgesehenen Bildsensoren (1, 2, 3) für die Erzeugung von roten, grünen und blauen PrimärfarbSignalen vorgesehen sind und daß die Verschiebeeinrichtung das dem grünen Primärfarbsignal entsprechende Bild in Bezug auf aie anderen Sensoren (1, Z) verschiebt.
5· Festkörperkamera nach Anspruch, h, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuamnienf assungseinrichtung (23) zwei Farbdifferenzsignale (i, Q) und ein Luminanzsignal (Y) erzeugt.
6. Festkörperkamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Interpolationseinrichtung drei Interpolationsschaltungen (5» 6, 7) für die roten, grünen und blauen Primärfarbsignale aufweist und daß zwei der Interpolationsschaltungen für die roten und blauen Primärfarbsignale weitgehend identisch sind.
7· Festkörperkamera nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß eine der Interpolationsschaltungen (5» 6) für das rote oder blaue Primärfarbsignal und die Interpolationsschaltung (7) für das grüne Primärfarbsignal jeweils eine Verzögerung sschaltung (30» 3^-) umfassen, welche das digitale Signal um eine Periode des Abtastsignals verzögert, daß eine Mittelungsschaltung (33» 38) vorgesehen ist, die das digitale Signal und das verzögerte Signal mittelt,
daß eine Signalauswahlschaltung (32; 37) vorgesehen ist, die das digitale Signal oder das Ausgangssignal der Mittelungsschaltung (33; 38) auswählt, wobei das Ausgangssignal der Signalauswahlschaltung (32; 37) das interpolierte Signal ist,
und daß eine weitere Interpolationsschaltung eine das digitale Signal um eine Periode des Abtastsignals verzögernde Verzögerungsschaltung., eine das digitale Signal und das verzögerte Signal mittelnde Mittelungsschaltung und eine Signalauswahlschaltung aufweist, die das verzögerte Signal oder das Ausgangssignal der Mittelungsschaltung auswählt, wobei das Ausgangssignal der betreffenden Signalauswahlschaltung das interpolierte Signal ist.

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8. Festkörperkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . daß die in einer Vielzahl vorgesehenen Bildsensoren (i, 2, 3) für* die Lrzeugung von roten, grünen und blauen Prirnärfarb signal en vorgesehen sind

und daß die Verschiebeeinrichtung das Bild auf jedem Sensor um ein Drittel der Ausrichtungsteilung in Bezug auf die anderen beiden Sensoren verschiebt.

9· Festkörperkamera nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet , daß die Interpolationseinrichtung einen Interpolationssignalgenerator enthält, der zwei Reihen von Signalen aus dem digitalen Signal zweier benachbarter Abtastproben erzeugt, wobei die betreffenden beiden Reihen von Signalen die Summe des gewichteten digitalen Signals der beiden benachbarten Abtastproben sind,

und daß eine Interpolationsschaltung vorgesehen ist, welche die beiden Reihen von Signalen zwischen den betreffenden beiden benachbarten Abtastproben interpoliert.