DE3605310C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildaufnahmeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Bildaufnahmeeinrichtung dieser Art ist in der DE 30 21 470 C2 beschrieben. Diese bekannte Bildaufnahmeeinrich­ tung weist einen Bildsensor mit einer Vielzahl von Bild­ elementen auf, die in Zeilen- und Spaltenrichtung angeordnet sind und Bildlicht aufnehmen, das mittels eines Aufnahme­ objektivs auf den Bildsensor projiziert wird. Zum Auslesen der durch die Projektion des Bildlichts erzeugten ladungsförmigen Bildsignale sind ferner Ladungsschiebe­ register vorgesehen, die jeweils durch die Bildelemente der gleichen Spalte gebildet und an ihrem jeweiligen Ausgang mit einem zugeordneten Eingang eines Horizontal-Schiebe­ registers verbunden sind, an dessen Ausgang ein serielles Bildsignal ausgelesen wird.

Eine Bildaufnahmeeinrichtung mit einem weitgehend ähnlichen Aufbau ist ferner aus der DE 14 87 803 A1 bekannt.

Eine Besonderheit dieser bekannten Bildaufnahmeeinrichtungen liegt darin, daß die Empfindlichkeitszentren der Bild­ elemente jeweils benachbarter Zeilen jeweils um das Ausmaß eines halben Bildelements in Zeilenrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird in Verbindung mit dem erläuterten Aufbau der Ladungsschiebe­ register erreicht, daß einerseits das Auflösungsvermögen relativ hoch ist, während andererseits bei geringem Herstellungsaufwand eine hohe Integrationsdichte erzielbar ist.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß das aus den bekannten Bildaufnahmeeinrichtungen ausgelesene Bildsignal nicht ganz frei von hochfrequenten Signalanteilen ist. Diese hoch­ frequenten Signalanteile sind nur schwer aus dem Bildsignal herauszufiltern und führen häufig zum Auftreten von Moir, wodurch die Bildqualität entsprechend herabgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bild­ aufnahmeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß das Auftreten von Moir im Bildsignal mit geringem Aufwand verhindert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeich­ nungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen ge­ löst.

Hierdurch wird erreicht, daß das Entstehen hochfrequenter Signalanteile im Bildsignal wirkungsvoll unterdrückt werden kann, und zwar ohne ein zusätzliches Hochpaßfilter erforderlich zu machen. Erfindungsgemäß wird daher das Auftreten von Moir mit wenig Aufwand verhindert und eine gleichbleibend hohe Bildqualität gewährleistet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 den grundlegenden Aufbau eines Bildsensors,

Fig. 2 den grundlegenden Aufbau einer Bildaufnahmeeinrichtung,

Fig. 3A und 3B zwei Ausführungsbeispiele von optischen Tiefpaßfiltern, und

Fig. 4 ein Farbfilter.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus eines Bildsensors 8 mit einem Bildaufnahmeteil 1, einem Horizontalschieberegister 2, einem Ausgangsver­ stärker 3 und einem Ausgangsanschluß 4.

Ein Merkmal des Bildsensors 8 besteht darin, daß kein Speicherteil als Pufferspeicher vorge­ sehen ist.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für den Aufbau einer Bildaufnahmeeinrichtung. Das Licht von einem Objekt wird auf dem Bildsensor 8 über ein optisches Bildaufnahmesystem 5, ein erfindungsgemäßes optisches Tiefpaßfilter OLPF, einen Belichtungsmechanismus 7, der als Lichtabschirmvor­ richtung dient und eine Irisblende und einen Verschluß enthält, und ein Farbauszugsfilter CSF abgebildet. Ein Taktgenerator 9 dient als Signalquelle und erzeugt ver­ schiedenartige Taktimpulse, welche auf geeignete Weise mittels einer Treiberschaltung verstärkt und danach dem Bildsensor 8 zugeführt werden. Der Taktgenerator 9 und die Treiberschaltung 10 bilden eine Steuereinrich­ tung.

Bei diesem Schaltungsaufbau werden von dem Bildsensor 8 zeit­ lich aufeinanderfolgende Farbsignale R für Rot, G für Grün und B für Blau abgegeben, was nachfolgend erläutert wird.

Die Tast- bzw. Einschaltverhältnisse dieser zeitlich aufeinanderfolgenden Farbsignale werden mittels einer Abfrage/Halteschaltung 11 vergrößert, wodurch hin­ sichtlich einer jeweiligen Farbe das Abfragen und Halten erleichtert wird.

Mit einer Schwarzpegel-Nachziehkorrekturschaltung 12 wird ein elektrisches Signal, das einem (nicht gezeigten) Schwarzpegel-Meßabschnitt bzw. Schwarzpegelteil des Bild­ sensors 8 entspricht, in der Weise festgehalten, daß dessen Pegel zu einem vorbestimmten Bezugsschwarzpegel wird.

Da der gegenüber Licht abgeschirmte Schwarzpegelteil an dem Ende des Horizontalschieberegisters für den Bildauf­ nahmeteil ausgebildet ist, wird ein über die Abfrage/Hal­ teschaltung 11 erhaltenes Videosignal während der Hori­ zontalaustastperiode direkt oder unter Gegenkopplung festgehalten, so daß dessen Pegel zum Bezugsschwarzpegel wird. Auf diese Weise kann ein Dunkelstrom kompensiert werden.

Abfrage/Halteschaltungen 13 bis 15 dienen zum Ab­ fragen und Halten hinsichtlich einer jeweiligen Farbe. Mit diesen Abfrage/Halteschaltungen werden die seriellen Farbsignale mit der der Farbwiederho­ lungsperiode des Farbfilters entsprechenden Periode und in Phase zur jeweiligen Farbe abgefragt.

Mit 16 bis 19 sind jeweils Tiefpaßfilter bezeichnet. Das Tiefpaßfilter 16 hat eine Grenzfrequenz von beispiels­ weise ungefähr 3 MHz. Die Tiefpaßfilter 17 bis 19 haben Grenzfrequenzen von beispielsweise ungefähr 500 kHz.

An den jeweils aus den Tiefpaßfiltern 16 bis 19 erhalte­ nen Signalen werden jeweils mittels Prozessoren 20 bis 23 verschiedenartige Kor­ rekturen, wie eine Gammakorrektur, eine Weißpegelbegrenzung, eine Aperturkompensation und dergleichen, ausgeführt.

Aus den jeweils mittels der Prozessoren 20 bis 23 abgelei­ teten Signalen Y, B, G und R bildet eine Matrixschaltung 24 Leuchtdichtesignale, wie beispielsweise Signale Y, R-Y und B-Y, sowie ein Farbdifferenzsignal. Aus diesen Leucht­ dichtesignalen und dem Farbdifferenzsignal bildet ein Codierer 25 ein Fernsehnormsignal wie ein NTSC-Signal, mittels einer Aufzeichnungs­ vorrichtung 26 aufgezeichnet wird.

Der Belichtungsmechanismus 7 wird von einer Belich­ tungssteuerschaltung 27 gesteuert.

Die Fig. 3A und 3B zeigen Beispiele für den Aufbau von optischen Tiefpaßfiltern OLPF. Fig. 3A zeigt ein Beispiel, bei dem eine doppeltbrechende Kristallplatte verwendet wird. Fig. 3B zeigt ein Beispiel, bei dem ein Beugungsgitter verwendet wird.

In jedem dieser Fälle ist das optische Tiefpaßfil­ ter derart gestaltet, daß das Bild um die Hälfte eines Bildelemente-Teilungsabstands vertikal versetzt wird.

Bei diesen Ausführungsbeispielen ist es nicht erforder­ lich, ein weiteres optisches Tiefpaßfilter OLPF einzu­ setzen, welches das Bild in der Horizontalrichtung ver­ setzt. Die Moir-Erscheinungen in horizontaler und verti­ kaler Richtung können allein dadurch vermindert werden, daß lediglich ein optisches Tiefpaßfilter für die Vertikalrich­ tung vorgesehen wird.

Die Funktion des Tiefpaßfilters wird ausführlich unter Bezug auf Fig. 4 anhand eines Bildsensors erläutert. Aus den über das optische Tiefpaßfilter OLPF erhaltenen Bil­ dern wird das auf einem Bildelement PC 1 des Bildsensors abgebildete Bild zugleich auch auf einem Bildelement PC 2 abgebildet. Daher wird die dem Bildelemente-Teilungsab­ stand in Vertikalrichtung entsprechende Hochfrequenz­ komponente des Objektbilds verringert und eine durch eine dieser Frequenz nahegelegene Komponente des Bilds verur­ sachte Moir-Erscheinung unterdrückt. Ferner besteht bei diesem erfindungsgemäßen Bildsensor sowohl eine horizontale Überlappung der Empfindlichkeits­ verteilung der jeweiligen Bildelemente mit der Empfind­ lichkeitsverteilung der jeweils in Horizontalrichtung benachbarten Bildelemente als auch eine Überlappung in Vertikalrichtung. Daher wird durch die Versetzung des Objektbilds in Vertikalrichtung auch die dem horizontalen Bildelemente-Teilungsabstand des Objektbilds entsprechende Hochfrequenzkomponente unscharf bzw. ver­ wischt und dadurch vermindert.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann mit dem opti­ schen Tiefpaßfilter für die Vertikalrichtung die Wirkung eines räumlichen Tiefpaßfilters in horizontaler und ver­ tikaler Richtung erzielt werden. Auf diese Weise kann durch eine außerordentlich einfache Gestaltung ein Bild hoher Qualität und mit geringen Pseudo-Signalen erhalten werden.

Claims (4)

1. Bildaufnahmeeinrichtung mit einem Bildsensor (8), der eine Vielzahl von in Zeilen- und Spaltenrichtung angeord­ neten Bildelementen (PC) für den Empfang von Bildlicht auf­ weist, sowie mit Ladungsschieberegistern (CH), die jeweils durch die Bildelemente der gleichen Spalte gebildet und derart gestaltet sind, daß die Empfindlichkeitszentren der Bildelemente jeweils benachbarter Zeilen jeweils um das Ausmaß eines halben Bildelements in Zeilenrichtung gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Bildsensor ein optisches Tiefpaßfilter (OLPF) angeordnet ist, welches derart aufgebaut ist, daß es das Bildlicht ausschließlich in der zur Zeilenrichtung senk­ rechten Richtung gegenseitig versetzt.

2. Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das optische Tiefpaßfilter (OLPF) auf dem Bildsensor (8) Doppelbilder erzeugt, die - bezogen auf die Zeilenrichtung - in Spaltenrichtung jeweils um die Hälfte des Zeilenteilungsabstands gegeneinander versetzt sind.

3. Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Tiefpaßfilter (OLPF) durch eine Kristallplatte gebildet ist (Fig. 14A).

4. Bildaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Tiefpaßfilter (OLPF) durch ein Beugungsgitter gebildet ist (Fig. 14B).