DE3411986A1 - Bildwandlersystem mit halbleiter-flaechensensor - Google Patents

Bildwandlersystem mit halbleiter-flaechensensor

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DE3411986A1
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sensor
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Wolfram Dipl.-Ing. 1000 Berlin Liebsch
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/58Means for changing the camera field of view without moving the camera body, e.g. nutating or panning of optics or image sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

  • Bildwandlersystem mit Halbleiter-Flächensensor
  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur elektrischen Bildwandlung mit Halbleiter-Flächensensoren z.B. für den Einsatz in Videokameras, bei der ein Bild durch ein geeignetes Objektiv auf die Sensorfläche projiziert wird und die photoempfindliche Fläche des Halbleitersensors aus einzelnen Haibleiterzeilen und die Zeilen aus einzelnen Halbleiterpunkten bestehen und das Auslesen der Bildinformation durch Frame-, gegebenenfalls auch durch Interline-oder Punkttransfer erfolgt.
  • Halbleiter-Flächensensoren für Bildwandler mit einer vergleichbaren Auflösung gegenüber herkömmlichen Röhrenkameras sind nicht verfügbar. Der Aufwand für die Herstellung von Halbleiter-Flächensensoren hoher Bildpunktezahl ist groß und die Produktionsausbeute bei der Herstellung gering. In der Fachzeitschrift "Fernseh- und Kino-Technik" Jg. 37, 1983, Heft 5, Seite 140-142, sind der Stand der Technik und neuere Entwicklungen bei Kameraröhren und -;albleitersensoren für Fernsehkameras dargestellt. Halbleitersensoren sind den Röhrenwandlern hinsichtlich Geometrieverzerrungen, Trägheit, Abgleich, Konvergenzfehler, Nachziehen und zum Teil auch Störabstand überlegen. Die schlechte Bildauflösung und der hohe Preis verhinderten bis heute den Einsatz von Halbleiter-Flächensensoren in Fernsehkameras für allgemeine Anwendungen (Reportage- und Heimkameras). Eine Verbesserung der Bildauflösung, wie aus dem Bericht in "Markt und Technik?, 1983, Nr.17, Seite 15-17, von der International Solid State Circuit Conference (ISSCC) zu entnehmen ist, wird gegenwärtig nur durch eine weitere Erhöhung der Bildpunktezahl des Halbleitersensors erreicht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das AuSlösungsvermögen von Videokameras mit Halbleiter-Flächensensoren durch eine mechanisch-optische Anordnung wesentlich zu verbessern und damit den Anforderungen der Praxis zu entsprechen0 Mit Hilfe eines geeigneten Objektivs wird wie bei bekanntten Bildwandlerelementen in Videokameras zunächst durch Variation der Bildweite ein scharfes Bild in einer Bildebene erzeugt, in der die photoempfindliche Oberfläche eines Halbleiter-Flächensensors liegt. Durch Einbringen einer dünnen planparallelen optischen Platte in den Strahlengang zwischen Objektiv und Bildebene erfolgt erfindungsgemäß durch Einstellen eines bestimmten Drehwinkels um eine senkrecht zum Meridionalschnitt stehende Achse eine definierte Bildversetzung (Fig.1), die eine Funktion des Winkels « und der Dicke d der planparallelen optischen Platte ist. Durch zwei- oder mehrmalige Bildversetzung synchron zur gewählten Bildauslesefrequenz eines niedrig auflösenden Halbleitersensors in vertikaler und/oder horizontaler Richtung erhält man eine entsprechend erhöhte Auflösung des auf die Halbleiterfläche projizierten Bildes, die sich im einfachsten Fall bereits verdoppelt.
  • Die Größe der Bildversetzung beträgt dabei je nach Auf lösungsvervielfachung ganzzahlige Bruchteile des Abstandes der Halbleiter-Zeilen bzw. -Spalten. Dabei wird die hohe Bildpunktfokus si erung in einem Halbleiter-Flächensensor ausgenutzt. Das Verhältnis von Bildpunkteabstand zu Bildpunktedurchmesser bestimmt den maximal möglichen Auflösungsgewinn, Fig.1 zeigt die prinzipielle optisch-mechanische Anordnung ohne Antrieb z.B. für die Verwendung nach dem Zeilensprungverfahren, ohne daß eine Signalzwischenspeicherung erforderlich ist. Die Empfindlichkeit der mechanischoptischen Anordnung bleibt gegenüber Fertigungs-, Lagertoleranzen und Vibration gering. Dies zeigen die partiellen Ableitungen (2) und (3) für das System optische Platte und Bildsensor0 n,n - Brechungsindex des optischen Materials - - Einfallswinkel zur Flächennormalen d - Plattendicke v - Versetzung Eine weitere Möglichkeit der Bildversetzung kann durch Anwendung des bekannten longitudinalen Effekts in einem anisotropen Stoff (Kristall) erreicht werden. Fig.2 zeigt die prinzipielle Anordnung. Die Dicke des Kristalls 6 wird so gewählt, daß die Phasendifferenz zwischen den Teilwellen t ist. Beim Anlegen der Spannung wird die Schwingungsebene um 90° umgeschaltet. Die Kombination dieses elektrooptischen Schalters mit einer planparallelen Kristallplatte 7 ermöglicht das Ansteuern unterschiedlicher Positionen und somit eine durch die angelegte Spanrung X verursachte Bildversetzung. Diese Anordnung setzt polarisiertes Eingangslicht voraus; sie hat jedoch den Vorteil, daß keine mechanisch bewegten Teile vorhanden sind.
  • Für die technische Ausführung eines hochzeilen Rernsehsystems, das kompatibel zum eingeführten Fernsehsystem ist und bei der ein niedrig auflösender Halbleitersensor verwendet wird, ergibt sich eine einfache technische Realisierungsmöglichkeit, wie sie in der Ausführung III beschrieben ist.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen I. Frametransfer (COD-System) Bildsensoren auf CCD-Basis (Charge Coupled Devices) besitzen einen internen Zwischenspeicher. Der Bildzwischenspeicher dient dabei zur Aufnahme des vollständigen Ladungsmusters durch Ladungsverschiebung, die innerhalb eines Bruchteils der für die Belichtung der photoempfindlichen Halbleiterfläche erforderlichen Zeit erfolgt. Durch eine definierte Bildversetzung nach dem beschriebenen Verfahren synchron zur Bildauslesefrequenz werden die zwischen den Haibleiterzeilen liegenden Bildpunkte in der nächsten Bildphase ausgelesen. Die gewandelte Bildpunktezahl ist bereits bei einmaliger Bildversetzung doppelt so groß wie die Bildpunktezahl des Halbleitersensors. Für die Anwendung nach dem Zeilensprungverfahren stehen 18,4 ms für die Integrationsphase und 1,6 ms für die Ladungsverschiebung und Plattenumschaltung zur Verfügung. Eine Anordnung nach Figo 3 mit der Optik 4 und dem Halbleitersensor 3 kann verwendet werden. Dabei wird die optische Platte 1 als Kreisscheibe mit Massenausgleich 5 nach Fig.4 ausgeführt und durch einen Motor 2 angetrieben. Gegenüber einer schwingenden Platte ergeben sich die Vorteile: - keine mechanische Wechselbeanspruchung - keine Geräuschentwicklung geringes Drehmoment (nur Reibungsverluste) - einfacher Aufbau.
  • Die Synchronisation der Drehzahl (Frequenz und Phase) des Motors ist mit lieferbaren integrierten Schaltkreisen durchführbar. Als Meßwertgeber für die Synchronisation kann z.B.
  • eine fadenförmige Markierung in der Kreisscheibe dienen, die durch ein externes Photoelement oder durch die im Halbleitersensor vorhandenen Photoelemente abgetastet wird.
  • Umgekehrt könnte auch die stabilisierte Drehzahl des Motors den Bildauslesetakt bestimmen. Für eine weitere Vervielfachung der Auflösung kann die Scheibe in entsprechende Segmente eingeteilt werden. Die einzelnen Segmente unterscheiden sich durch die Plattendicke und/oder durch ihren Winkel oC voneinander.
  • Eine Schärfeverbesserung durch eine geringere Schnittweitenänderung, insbesondere in einem extrem nichtparaxialen Strahlengang, kann durch Verwendung eines Collimanars erreicht werden.
  • II. Interlinetransfer (CID-System) Bildsensoren auf CID-Basis (Charge Injektion Device) besitzen einen internen Zeilenspeicher. Das Bildsignal kann direkt durch entsprechende Adressierung der Bildzeilen (auch Bildpunkte) abgefragt werden. Wegen der erforderlichen Integrationszeit wird die Zeile kurz vor dem Plattenumschaltpunkt ausgelesen. Die synchrone Steuerung erfolgt durch Markierung in der optischen Platte. Ein Sensor, der auf der Bild-Halbleiterfläche mit integriert sein kann, erkennt dabei den Plattenwechselpunkt und adressiert die auszulesende Zeile. Als optische Platte kann eine segmentierte Kreisscheibe oder ein umlaufendes Plattenband verwendet werden.
  • III. Kompatibles HDTV-System Eine erhöhte Auflösung und Kompatibilität zum jetzigen Fernsehsystem erhält man unter Verwendung des beschriebenen Verfahrens durch Teilung des Vollbildes in vier Teilbilder.
  • Die Bildfolgefrequenz für eine erhöhte Auflösung beträgt dabei 12,5 Hz. Eine Bandbreitenerhöhung ist daher nicht erforderlich und die ualitat des jetzigem Systems wird unwesentlich beeinträchtigt. Bei Benutzung eines SmpfGngers mit doppelter Zeilenzahl (1250) wird die zusätzliche Bildinformation voll ausgewertet. Ein Fernsehempfänger mit der einfachen Zeilenzahl (625) nach dem eingeführten System gibt das 3. Teilbild als 1. Teilbild und das 4. Teilbild als 2. Teilbild des nächsten Vollbildes wieder. Der zu verwendende Halbleiter-Flächensensor benötigt nur 1/4 der Zeilenzahl gegenüber bekannten Verfahren.
  • - Leerseite -

Claims (5)

  1. Patentansprüche 1. Bildwandlersystem mit Halbleiter-Flächensensor, bei dem ein Bild durch ein geeignetes Objektiv auf die Sensorfläche projiziert wird und die photoempfindliche Fläche des Halbleitersensors aus einzelnen Halbleiterzeilen und die Zeilen aus einzelnen Halbleiterpunkten bestehen, das Auslesen der Bildinformation durch rame-1 Interline- oder Punkttransfer erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne planparallele optische Platte (i) in den Strahlengang zwischen Objektiv und Bildebene eingebracht wird und durch Einstellen eines bestimmten Drehwinkels um eine senkrecht zum Meridionalschnitt stehende Achse eine definierte Bildversetzung erfolgt (Fig.1), die eine Funktion des Winkels X und der Plattendicke d ist und durch zwei- oder mehrmalige Bildversetzung durch synchrone Steuerung der Lage der planparallelen optischen Platte zur gewählten Bildauslesefrequenz eines niedrig auflösenden Halbleiter-Flächensensors in vertikaler und/ oder horizontaler Richtung sich eine entsprechende erhöhte Auflösung ergibt.
  2. 2. Bildwandlersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Verfahren mit Frametransfer (CCD-Halbleitersensoren) die planparallele optische Platte als Kreisscheibe ausgeführt ist und durch einen Motor angetrieben wird, der von der Bildauslesefrequenz synchronisiert wird, oder die stabilisierte Drehzahl des Motors den Bildauslesetakt bestimmt und daß für eine weitere Vervielfachung der Auflösung die Kreisscheibe in entsprechende einzelne Segmente aufgeteilt ist, die sich durch den für die Bildversetzung erforderlichen Winkel oc oder der Plattenstärke d unterscheiden.
  3. 3. Bildwandlersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Verfahrenmit Interlinetransfer (CID-Halbleitersensoren) die Bildinformation kurz vor dem Plattenumschaltpunkt ausgelesen wird, wobei die Synchronisierung durch Markierung in der optischen Platte erfolgt. Zur Steuerung der Bildversetzung kann ein Umlauf endes Plattenband oder eine segmentierte Kreisscheibe dienen 4. Bildwandlersystem nach Anspruch 1 für die Anwendung in einem kompatiblen Mehrzeilen-Fernsehsystem (HDTV), dadurch gekennzeichnet, daß ein Vollbild aus
  4. 4 Teilbildern besteht und jedes Teilbild mit einer Bildfrequenz von 50 Hz ausgelesen wird und Fernsehempfänger nach dem bestehenden System keine Auflösungserhöhung erfahren, jedoch Fernsehempfänger mit der doppelten Zeilenzahl die erhöhte Auflösung mit 12,5 Hz Bildwechselfrequenz wiedergeben.
  5. 5. Bildwandlersystem mit Halbleiter-Flächensensor, bei dem ein Bild durch ein geeignetes Objektiv auf die Sensorfläche projiziert wird und die photoempfindliche Fläche des Halbleitersensors aus einzelnen Halbleiterzeilen und die Zeilen aus einzelnen Halbleiterpunkten bestehen, das Auslesen der Bildinformation durch Frametransfer erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildversetzung zur Vervielfachung der Auflösung durch Kombination eines elektro-optischen Schalters, der von einer Spannung U gesteuert wird, mit einer planparallelen Kristallplatte erfolgt.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0289182A2 (de) * 1987-04-27 1988-11-02 GEC-Marconi Limited Abbildungsanlage
FR2753595A1 (fr) * 1996-09-17 1998-03-20 Sagem Procede d'acquisition, selon une resolution determinee, d'une image electronique d'une scene au moyen d'une pluralite d'elements photosensibles

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3323956C1 (de) * 1983-07-02 1984-01-05 Bodenseewerk Gerätetechnik GmbH, 7770 Überlingen Elektrooptisches Empfangssystem

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3323956C1 (de) * 1983-07-02 1984-01-05 Bodenseewerk Gerätetechnik GmbH, 7770 Überlingen Elektrooptisches Empfangssystem

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Society for Information Display, Internatio- nal Symposium, Digest of Technical Papers, 1982, S.288 u. 289 *
WESTPHAL, Physik, 20. u. 21.Aufl., Berlin Göttingen Heidelberg 1959, Springer-Verlag, S.496 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0289182A2 (de) * 1987-04-27 1988-11-02 GEC-Marconi Limited Abbildungsanlage
EP0289182A3 (de) * 1987-04-27 1990-04-25 GEC-Marconi Limited Abbildungsanlage
FR2753595A1 (fr) * 1996-09-17 1998-03-20 Sagem Procede d'acquisition, selon une resolution determinee, d'une image electronique d'une scene au moyen d'une pluralite d'elements photosensibles

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