DE69208330T2 - Linearer Filmabtaster, der mit verschiedenen Zeilenraten funktioniert - Google Patents

Description

Mit hoher Zeilenabtastfreguenz arbeitende Zeilenabtasteinrichtung
• Die Erfindung betrifft die elektronische Bilderzeugung im allgemeinen und Abtasteinrichtungen zur Erzeugung von Fernsehbildsignalen nach einer Filmvorlage und Signalverarbeitungstechniken für solche Einrichtungen im besonderen.
• Die Erfindung bietet Vorteile für elektronische Bilderzeugungen jeder Art, findet aber insbesondere bei einer Filmabtasteinrichtung mit zeilenförmiger Anordnung der Sensoren in einem Fernsehbild-Aufnahmegerät zur Erzeugung von Bildsignalen mit einem Laufbildfilm als Vorlage Anwendung. Typisch für eine Filmabtasteinrichtung mit zeilenförmiger Anordnung der Sensoren ist die Verwendung eines lichtempfindlichen Linear-Ladungsspeicherelements (CCD) mit einer seriellen Ausgabe für die Darstellung einer Zeile eines Fernsehbildrasters. Eine Bildabtasteinrichtung für Farbfernsehen weist in der Regel drei separate CCD-Anordnungen auf, und zwar je eine für Rot, Grün und Blau. Der Film wird mit gleichförmiger Geschwindigkeit senkrecht zur Ausdehnung der Sensoranordnungen in Zeilenrichtung zwischen der zeilenförmigen Sensoranordnung und einer Lichtquelle bewegt. Die Filmbewegung erzeugt die senkrechte Bildfeld- oder Zeilen-Abtastung und die zyklische Linerarbewegung der CCD-Anordnungen die waagerechte (Zeilen-)Abtastung.
• Bei einer Ausführung einer solchen Filmbtasteinrichtung sind die drei CCD-Anordnungen als separate Elemente ausgebildet. Ein als Strahlenteiler wirkendes optisches System bildet dabei auf jeder CCD-Anordnung einen beleuchteten Teilabschnitt des Films ab. Zum Umschalten der Fernsehnorm nach der die Filmabtasteinrichtung arbeitet, muß lediglich die Zeilenintegrationszeit für die zeilenförmig angeordneten Sensoranordnungen geändert werden. Dadurch wird der effektive Zeilenabstand auf dem Film geändert. Eine physische Neuanordnung der Sensoren ist nicht erforderlich. Statt getrennter zeilenförmig angeordneter Sensoren können auch drei CCD-Zeilensensoren auf einem einzigen Festkörpersubstrat angebracht werden. Da auf den verschiedenen Zeilensensoren verschiedene beleuchtete Teilabschnitte des Films abgebildet werden, muß der Signalausgang der Sensoren mit Schieberegistern oder einem Speicher korrigiert werden, um in der senkrechten Richtung gleiche zeitliche Abstände zu erhalten. Trotz der Zuordnungsschwierigkeiten ist eine Minimierung des Einsatzes von Strahlenteilern für Abtastungen mit hoher Auflösung in hohem Maße wünschenswert, weil dadurch die bei der Strahlenteilung durch Absorption und Streuung verursachten Lichtverluste verringert werden können.
• Ein Beispiel einer Filmabtasteinrichtung hoher Auflösung mit getrennten zeilenförmig angeordneten Sensoren auf einem gemeinsamen Substrat wird in US-A-5 045 932 offenbart (entspricht dem vorveröffentlichten Dokument WO-A-9100667). Die darin offenbarte Erfindung wurde an den gleichen Zessionar abgetreten wie die vorliegende Erfindung. Nach dieser Offenbarung erzeugt eine Abtasteinrichtung für einen Laufbildfilm aus der Kombination einer Einzelkomponente hoher Auflösung und einer Vielzahl von Farbkomponenten geringerer Auflösung ein Fernsehsignal hoher Auflösung. Die Einzelkomponente wird von einem Luminanzsignal abgeleitet, das von einer zeilenförmigen Sensoranordnung mit einer für Abtastungen hoher Auflösung geeigneten Zeilenauflösung erzeugt wird. Die Farbkomponenten geringerer Auflösung werden von drei zeilenförmigen Sensoranordnungen geringer Auflösung auf einem gemeinsamen Substrat zur Erzeugung unscharfer Rot-, Grün- und Blau- Signale abgeleitet. Das hochauflösende Ausgangsfernsehsignal setzt sich aus der Einzelkomponente und den drei Farbkomponenten zusammen.
• Bei einer Filmabtasteinrichtung der in US-A-5 045 932 offenbarten Art wird der Abstand der Farbsensoranordnungen auf dem Substrat im allgemeinen so gewählt, daß er einer ganzzahligen Anzahl von Abtastzeilen für eine bestimmte Fernsehnorm entspricht. Nach dem aktuellen Entwicklungsstand für hochauflösendes Fernsehen stehen vor allem zwei Normen zur Diskussion: eine mit 1250 Abtastzeilen und eine weitere mit 1125 Abtastzeilen. Der vorgegebene Abstand der zeilenförmigen Farbsensoranordnungen erschwert natürlich die Umschaltung von einer Fernsehnorm auf eine andere. Zur Lösung dieses Problems gibt es zur Zeit zwei Möglichkeiten:
• 1. Anpassung eines zeilenförmig angeordneten Sensors an eine bestimmte Fernsehnorm und Umschaltung auf andere Normen durch elektronische Interpolation.
• Die Grundsätze einer Zeilennormumstellung dieser Art sind an sich bekannt und werden beispielsweise in US-A-4 051 531 beschrieben.
• 2. Verwendung verschiedener Sensoren, die jeweils nur für eine Norm geeignet sind.
• In beiden Fällen wird die senkrechte Versetzung der zeilenförmigen Sensoranordnungen in Richtung der Filmbewegung so gewählt, daß sie einer ganzzahligen Anzahl von Abtastzeilen einer der beiden Normen entspricht. Die senkrechte Zuordnung der versetzten Anordnungen erfolgt dann durch Zeilenverzögerungen in der nachgeschalteten Signalverarbeitungselektronik. Wenn beispielsweise die drei Farbsensoranordnungen durch jeweils eine Abtastzeile voneinander getrennt sind, dann wird das Ausgangssignal der zu diesem Zeitpunkt für die Abtastung eingesetzten Anordnung nicht verzögert, während das Ausgangssignal der mittleren, um eine Zeile versetzten Anordnung um eine Zeile und das Ausgangssignal der äußeren, um zwei Zeilen versetzten Anordnung um zwei Zeilen verzögert wird. (Aus Gründen, die durch die Konstruktion und Herstellung von Sensorchips bedingt sind, ist der Abstand zwischen mehreren Sensoranordnungen in der Regel größer als eine Abtastzeile und meistens auch größer als vier Zeilen).
• Der Abstand zwischen den einzelnen Anordnungen kann innerhalb der durch die Chipgröße und der Forderung nach einer vertretbaren Anzahl elektronischer Zeilenverzögerungselemente gesetzten praktischen Grenzen weiter vergrößert werden. Eine solche Vergrößerung des Abstands zwischen den einzelnen Sensoranordnungen über das auf chipfertigungstechnischen Gründen erforderliche Minimum hinaus bietet die Möglichkeit, den Abstand zwischen den einzelnen Sensoranordnungen so zu wählen, daß dieser einer ganzzahligen Zeilenzahl für eine erste Zeilennorm und einer anderen, aber immer noch annähernd ganzzahligen Zeilenzahl für eine zweite Norm entspricht. Wenn der Vergrößerung des Abstands zwischen den Sensoranordnungen keine Grenzen gesetzt sind, kann die Annäherung in der Regel so genau vorgenommen werden, wie dies für zwei beliebige Zeilennormen erforderlich ist. Eine gute Annäherung ist jedoch in der Praxis schon mit einer bescheidenen Sensorgröße realisierbar.
• Zum Umschalten von einer Zeilennorm auf eine andere muß die Zeilenverzögerung in der Signalverarbeitungselektronik entsprechend erhöht oder verringert werden. Diese elektronische Zeilenverzögerung läßt sich relativ einfach und kostengünstig realisieren. Infolgedessen kann ohne elektronische Interpolation unter Beibehaltung der Vorteile eines Systems mit mehreren Sensoranordnungen auf einem gemeinsamen Substrat nach zwei verschiedenen Normen gearbeitet werden.
• Im einzelnen wird durch die Erfindung eine Zeilenabtasteinrichtung der in Anspruch 1 beanspruchten Art geschaffen.
• Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Es zeigen
• Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen hochauflösenden Filmabtasteinrichtung mit einem für zwei Fernsehnormen geeigneten zeilenförmigen Sensor,
• Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild des in Fig. 1 gezeigten zeilenförmigen Farbsensors mit den für zwei Normen erforderlichen Zeilenzuordnungsverzögerungen,
• Fig. 3 ein Zeilendiagramm, das zum besseren Verständnis der im wesentlichen ganzzahligen Zuordnung von zwei Zeilennormen dienen soll, und
• Fig. 4 eine alternative Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten Luminanzsensors mit einem für zwei Normen geeigneten erfindungsgemäßen zeilenförmigen Aufbau.
• Wie in Fig. 1 gezeigt, transportiert ein Filmtransport 10 einen Laufbildfilm 12 mit im wesentlichen gleichförmiger Geschwindigkeit von einer Vorratsspule 16 durch ein Filmfenster 14 zu einer Aufwickelspule 18. Eine Lichtquelle 20 erzeugt einen Lichtstrahl, der durch einen Kreis auf einen Zeilenumsetzer 22 gelenkt wird und auf einen zeilenförmigen Abschnitt des Films 12 in dem Filmfenster 14 fällt. Das Licht wird durch das Bild auf dem Film 12 moduliert und fällt durch eine Objektivlinse 24 auf einen Strahlenteiler 26, der einen Teil des modulierten Lichts zu einem unscharfen Farbsensor 28 durchläßt und den Rest zu einem hochauflösenden Luminanzsensor 30 reflektiert.
• Der Farbsensor 28 besteht aus drei Einzelfarbsensoren, von denen einer auf rotes, einer auf grünes und einer auf blaues Licht anspricht. Der in Fig. 2 besser dargestellte Farbsensoraufbau umfaßt eine rotempfindliche zeilenförmige CCD-Anordnung 36r mit lichtempfindlichen Bereichen R1, R2, ..., eine grünempfindliche zeilenförmige CCD-Anordnung 36 g mit lichtempfindlichen Bereichen G1, G2, ... und eine blauempfindliche zeilenförmige CCD-Anordnung 36b mit lichtempfindlichen Bereichen B1, B2 Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält jede CCD-Anordnung 36r, 36g, 36b 960 aktive lichtempfindliche Bereiche. Die Spektralsensibilisierung der lichtempfindlichen Bereiche erfolgt in der Weise, daß an dem Sensor 28 (nicht dargestellte) zeilenförmige Farbfilterstreifen angebracht werden, die die CCD-Anordnungen 36r, 36g und 36b überdecken. Zu jeder zeilenförmigen CCD-Anordnung gehört ein entsprechendes Transfergate 38r, 38g, 38b, das die einzelnen CCD-Anordnungen von entsprechenden Ausgangsschieberegistern 40r, 40g, 40b trennt. Die in den Ladungssenken der entsprechenden CCD-Anordnungen gespeicherte Bildladung wird durch Tiefstellung des entsprechenden Transfergate 38r, 38g, 38b an das entsprechende Schieberegister 40r, 40g, 40b übertragen. Zur Durchführung der Ladungsübertragung beaufschlagt ein Sensor-Taktgeber 42 (Fig. 1) die Transfergates 38r, 38g, 38b mit einem entsprechenden Steuersignal.
• Der Sensor-Taktgeber 42 liefert außerdem ein Taktsignal mit einer vorgegebenen Frequenz für die Verschiebung der entsprechenden Bildsignale aus den Ausgangsregistern 40r, 40g und 40b.
• Wie ferner in Fig. 1 und 2 gezeigt, überträgt der unscharfe Farbsensor 28 über drei Kanäle Farbdaten an einen Analog-Digital(A/D)-Umsetzer 50, der die Farbdaten digitalisiert und die digitalisierten Daten über getrennte Kanäle einer Farbzeilenzuordnungschaltung 51 zuführt. Da die drei Farbsensoranordnungen 36r, 36g 36b auf dem Sensor 28 in Richtung der Filmbewegung (Seiten- oder Bildfeldrichtung) beabstandet sind, entsprechen die zu verschiedenen Zeiten gelesenen lichtempfindlichen Bereiche verschiedenen senkrechten Orten im Bildfeld des Films. Diese feste Fehlzuordnung wird von der mit geeigneten Zeilenverzögerungen 52a, 52b und 53a, 53b für die Zuordnung der Farbzeilen zueinander und zu der Luminanzzeile arbeitenden Farbzuordnungsschaltung 51 korrigiert. Bei einer Filmabtasteinrichtung dieser Art wird die Beabstandung der Sensoranordnungen 36r, 36g, 36b auf dem Substrat im allgemeinen so gewählt, daß sie einer ganzzahligen Anzahl Abtastzeilen für eine bestimmte Fernsehzeilennorm entspricht.
• Fertigungstechnisch gesehen, würde der für eine Einrichtung, die in einem hochauflösenden System mit 1125 Zeilen verwendet werden soll, erforderliche Mindestabstand der Sensoranordnungen 8 Zeilen bzw. 91,13 µm auf dem Film betragen. (Um das Maß mit dem Sensor in Beziehung zu setzen, wird dieser Wert mit der optischen Vergrößerung des Linsensystems, die bei diesem Ausführungsbeispiel für einen Film im Academy-Format 35 mm 1,36 beträgt, multipliziert. Alle weiteren, im folgenden erörterten Maße beziehen sich ebenfalls auf Filmmaße im Academy-Format 35. Für andere Formate gilt im Prinzip das gleiche. Eine Änderung der Sensorbeabstandung oder Zeilenverzögerung ist nicht erforderlich). Normalerweise würde sich daher eine Verzögerung von 8 Zeilen im Grünkanal und 16 Zeilen im Rotkanal anbieten. Würde man diesen Sensor ohne Änderung der Anzahl senkrechter Verzögerungselemente für die Zuordnung der Signale für die geplante Europa-Norm "Eureka" mit 1250 Zeilen einsetzen, ergäben sich senkrechte Farbzuordnungsfehler. Der senkrechte Zuordnungsfehler zweier Signale aus benachbarten Farbsensoranordnungen wäre gleich dem Abstand zwischen den Sensoranordnungen (91,13 µm) minus dem Achtfachen des Zeilenabstands des 1250-Zeilensystems (81,11 µm) und somit ca. 10 pm oder fast ein ganzer Zeilenabstand. Ein Fehler dieser Größenordnung ist nicht akzeptabel und würde zu einer sichtbaren Fehlzuordnung der Farben führen. Wenn dagegen erfindungsgemäß mit einer elektronischen Verzögerung von 9 Zeilen gearbeitet wird, ergibt die größere Verzögerung bei der Eureka-Norm mit 1250 Zeilen eine Verschiebung von 92,12 µm auf dem Film und somit eine Abweichung von max. 1,0 µm von der Ist-Beabstandung der Sensoranordnungen. Für die roten und grünen Signale beträgt der Fehler in diesem Fall nur ca. 10% des Zeilenabstands. Der Abstand zwischen den roten und blauen Sensoranordnungen ist doppelt so groß wie der Abstand zwischen den roten und grünen Sensoranordnungen und ergibt einen doppelt so hohen Zuordnungsfehler.
• Die Fehlzuordnung bei der Norm mit 1250 Zeilen kann weiter verringert werden, wenn man den Abstand zwischen den Sensoranordnungen für die Norm mit 1125 Zeilen auf 9 Zeilen erhöht. Das entspricht einer Erhöhung von 91,13 auf 102,52 µm auf dem Film. Bei der Norm mit 1125 Zeilen werden jetzt für die Zuordnung von Grün zu Blau 9 Zeilenverzögerungen und für die Zuordnung von Rot zu Blau 18 Zeilenverzögerungen benötigt. Bei der Norm mit 1250 Zeilen werden für die Zuordnung von Grün zu Blau 10 Zeilen und für die Zuordnung von Rot zu Blau 20 Zeilen benötigt. Der Restzuordnungsfehler bei 1250 Zeilen entspricht der Differenz zwischen der Beabstandung der Sensoranordnungen und 10 Zeilenabständen bei der Norm mit 1250 Zeilen, d.h. 102,52-102,3 = 0,18 µm. Dies entspricht 1,8% eines Zeilenabstands und ergibt eine visuell belanglose senkrechte Fehlzuordnung der Farben. Fig. 3 verdeutlicht, daß die mit der erfindungsgemäßen Abtasteinrichtung erzielten Zeilenverzögerungen im wesentlichen ganzzahligen Vielfachen des Zeilenabstands der jeweiligen Norm entsprechen.
• Wie in Fig. 2 gezeigt, bewirkt die Verzögerung 52a in dem grünen Kanal eine Verzögerung um 9 Zeilen und die Verzögerung 52b eine zusätzliche Verzögerung um eine Zeile. In dem roten Kanal bewirkt die Verzögerung 53a eine Verzögerung um 18 Zeilen und die Verzögerung 53b eine zusätzliche Verzögerung um 2 Zeilen. Die Ausgänge der 9- und 19-Zeilen-Verzögerungen 52a und 52b sind direkt an die Pole a von Paketschaltern 54a und 54b angeschlossen, während die Ausgänge der kombinierten Verzögerungen 52a und 52b (10 Zeilen) und 53a und 53b (20 Zeilen) an die Pole b der Schalter 54a und 54b angeschlossen sind. Die Schalter 54a und 54b werden gemeinsam von einem Zeilennormregler 55 gesteuert, der die Auswahl zwischen der Norm mit 1125 Zeilen und der Norm mit 1250 Zeilen trifft und dementsprechend den Normausgang für die weitere Verarbeitung festlegt.
• Wenn der Zeilennormregler 55 eine der hochauflösenden Zeilennormen anwählt, wird die Zeilenintegrationszeit der entsprechenden Farbsensoren 36r, 36g, 36b, entsprechend geändert, um beim Durchlauf eines Teilabschnitts eines Filmbilds durch das Filmfenster 14 die erforderliche Zeilenzahl zu erzeugen (also entweder 1125 oder 1250), damit dieser Teilabschnitt das richtige Bildformat (Bildseitenverhältnis) für die betreffende Norm hat (16:9 für eine hochauflösende Norm). Da die Zeilenintegrationszeit von dem Steuersignal gesteuert wird, das der Sensor-Taktgeber den zeilenförmigen CCD-Anordnungen 36r, 36g, 36b aufschaltet, überträgt eine Leitung 55a von dem Regler 55 an den Sensor-Taktgeber 42 ein Zeilennorm-Kennsignal.
• Wie ebenfalls aus Fig. 2 ersichtlich, weist der Luminanzsensor 30 eine zeilenförmige Anordnung 44 auf, die für Licht sensibilisiert ist, dessen spektrale Zusammensetzung annähernd einer Luminanzfunktion entspricht. Die zeilenförmige Sensoranordnung 44 erzeugt ein für die Erfordernisse beider hochauflösender Normen ausreichendes Vollauflösungssignal, d.h. die Luminanz-Sensoranordnung 44 enthält eine ausreichende Anzahl aktiver lichtempfindlicher Bereiche für die Pixelauflösung beider hochauflösender Normen. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel enthält die Luminanzsensoranordnung 1920 aktive lichtempfindliche Bereiche. Die Sensoranordnung 44 ist in vier Segmente gleicher Größe - 44a, 44b, 44c und 44d - mit jeweils P1, P2, ... lichtempfindlichen Bereichen unterteilt. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält jedes Segment 480 aktive lichtempfindliche Bereiche. Ein mit dem Sensor-Taktgeber 42 verbundenes Transfergate 46 ist zwischen den Segmenten 44a, 44b, 44c, 44d und entsprechenden, ebenfalls mit dem Sensor-Taktgenerator 42 verbundenen Ausgangsschieberegistern 48a, 48b, 48c, 48d angeordnet. Mit einer solchen Architektur werden die Bildladungen in allen lichtempfindlichen Bereichen in der Sensoranordnung 44 gleichzeitig den Ausgangsregistern 48a, 48b, 48c, 48d zugeführt und gleichzeitig mit einem Viertel der normalerweise für die hochauflösende Datenübertragungsgeschwindigkeit erforderlichen Taktfrequenz aus diesen verschoben, d.h. die Datenausgabegeschwindigkeit des Luminanzsensors 30 ist vier mal so hoch wie die Taktfrequenz, mit der die einzelnen Ausgaberegister 48a, 48b, 48c und 48d beaufschlagt werden.
• Die Sensoren 28 und 30 werden in Fig. 2 nebeneinander gezeigt, um die Anordnung der zeilenförmigen Sensoranordnungen 36r, 36g, 36b und 44 zueinander hervorzuheben. Besonders zu beachten ist, daß die Farb- und Luminanzsensoren 28 und 30 im wesentlichen dieselbe Länge, aber unterschiedliche Auflösungen haben. Die geringere Auflösung oder Schärfe wird dadurch bewirkt, daß die Farbsensoranordnungen 36r, 36g, 36b weniger lichtempfindliche Bereiche (960) aufweisen als der Luminanzsensor (1920). Wie in US-A-5 045 932 offenbart, ergeben sich dadurch geringere Farbauflösungen in der waagerechten Abtastrichtung und entsprechend größere lichtempfindliche Farbbereiche, was sich vorteilhaft auf das Störspannungsverhalten auswirkt. Zusätzlich wird die Farbauflösung in der senkrechten Abtastrichtung dadurch reduziert, daß für zwei Luminanzzeilen jeweils nur eine Farbzeile abgetastet wird, so daß das senkrechte Farbmaß im Verhältnis zu den lichtempfindlichen Luminanzbereichen vergrößert (verdoppelt) werden kann. Die Gesamtfläche der lichtempfindlichen Farbbereiche ist daher vier mal so groß wie die der lichtempfindlichen Luminanzbereiche. Berücksichtigt man ferner, daß die Integrationszeit eines lichtempfindlichen Farbbereichs doppelt so groß ist wie die eines lichtempfindlichen Luminanzbereichs (weil jede Farbzeile nur halb sooft ausgelesen wird), dann wird mit dem von den lichtempfindlichen Farbbereichen abgegebenen Signal eine achtfache Verbesserung des Rauschverhaltens erzielt.
• Der Abstand zwischen den Farbsensoranordnungen 36r, 36g und 36b entspricht einer ganzzahligen Anzahl Zeilen, so daß jeweils drei getrennte Zeilen des Films 12 auf dem Sensor 28 abgebildet werden. Da die Farbsensoranordnungen pro Farbzeilenauslesung während eines Zweizeilenintervalls (hohe Auflösung) Licht einfangen, entspricht der Abstand zwischen den einzelnen Farbsensoranordnungen einem ganzzahligen Vielfachen des doppelten Abstands der Zeilen mit hoher Auflösung. Bei der Norm mit 1125 Zeilen entspricht der Abstand von 9 Zeilen zwischen der grünen Farbsensoranordnung 36g und der blauen Farbsensoranordnung 36b 18 hochauflösenden Luminanzzeilen und der Abstand von 18 Zeilen zwischen der grünen Farbsensoranordnung 36g und der roten Farbsensoranordnung 36r 36 hochauflösenden Luminanzzeilen. Bei der Norm mit 1250 Zeilen entspricht der Abstand von 10 Zeilen 20 hochauflösenden Luminanzzeilen und der Abstand von 20 Zeilen 40 hochauflösenden Luminanzzeilen. Der Luminanzsensor 30 kann einer vierten getrennten Zeile oder über den Strahlenteiler 26 einer der Farbzeilen, beispielsweise der auf der grünempfindlichen Farbsensoranordnung 36g abgebildeten Zeile zugeordnet werden. Die waagerechte Abtastung (in Zeilenrichtung) wird durch Übertragung der Bildladung aus den zeilenförmigen Sensoranordnungen in die Ausgaberegister und entsprechende Austaktung der Signale aus den Registern bewirkt. Die senkrechte Abtastung (in Bildrichtung) wird durch die Bewegung bewirkt, die der Filmtransport 10 (Fig. 1) dem Film 12 mitteilt und berücksichtigt die erforderliche Anzahl Zeilen in einem Bild.
• Wie in US-A-5 045 932 beschrieben, sind die Luminanzsegmente 44a, 44b, 44c, 44d zu den Farbsensoranordnungen 36r, 36g, 36b so angeordnet, daß die Anzahl lichtempfindlicher Bereiche in einer Farbsensoranordnung einem ganzzahligen Vielfachen der Anzahl lichtempfindlicher Bereiche in einem Luminanzsegment entspricht. Nach der hier beschriebenen Erfindung hat jede Farbsensoranordnung doppelt so viele lichtempfindliche Bereiche wie ein Luminanzsegment, d.h. jede Farbsensoranordnung 36r, 36g, 36b hat 960 lichtempfindliche Bereiche im Vergleich zu 480 lichtempfindlichen Bereichen pro Luminanzsegment 44a, 44b, 44c, 44d. Die Luminanzregister 48a, 48b, 48c, 48d werden einmal pro Zeile parallel ausgelesen, während die Farbregister 40r, 40g, 40b einmal pro zwei Luminanzzeilen parallel ausgelesen werden. Da die Farbregister pro Register doppelt so viele lichtempfindliche Bereiche aufweisen wie die Luminanzregister und die Farbe nur halb sooft ausgelesen wird, ist die Anzahl der pro Sekunde ausgelesenen lichtempfindlichen Bereiche für Farbe und Luminanz die gleiche. Infolgedessen wird zum Auslesen sämtlicher Register 40r, 40g, 40b, 48a, 48b, 48c, 48d nur eine Taktfrequenz benötigt.
• Wie ebenfalls in Fig. 1 gezeigt, ist der Luminanzsensor 30 über vier Kanäle für Luminanzdaten, einen für jedes der Register 48a, 48b, 48c, 48d (Fig. 2), mit mehreren Analog-Digital(A/D)-Umsetzern, hier als Block 56 gezeigt, verbunden. Je nach Zuordnung der Luminanzzeilen zu den Farbzeilen kann in den Luminanzkanal bzw. die Luminanzkanäle eine Zeilenverzögerung eingebracht werden, um die Luminanzzeilen einer ausgewählten Farbzeile zuzuordnen. Da die digitalen Farbwerte Daten mit geringerer Auflösung als die digitalen Luminanzwerte darstellen, werden in einer Farbinterpolationsschaltung 57 in waagerechter und senkrechter Richtung zusätzliche Farbwerte erzeugt. Inzwischen wird die Hochfrequenzkomponente aus den vier Kanälen für Luminanzdaten von einer Einzelkomponenten-Abfrageschaltung 58 abgefragt, die eine Anordnung (nicht dargestellter) Hochpaßfilter umfaßt. Die Signale in den vier Luminanzkanälen werden "endweise" so ausgerichtet, daß sie einer physischen Leitung in einer Umformatierungsschaltung 60 entsprechen, die beispielsweise aus einem herkömmlichen Multiplexer bestehen kann, der in Viertelzeilenfolge so gesteuert wird, daß er ein kontinuierliches Einzelkomponenten-Signal ausgibt.
• Die Einzelkomponente wird in einer Additionsschaltung 62 zu den einzelnen Farbkanälen addiert und bildet dann ein Farbausgangssignal hoher Auflösung. Dieses Ausgangssignal hoher Auflösung wird in einen Bildspeicher 62 mit einem ersten Bildfeldspeicher 64a und einem zweiten Bildfeldspeicher 64b eingegeben. Bis zu diesem Punkt ist das Signal hoher Auflösung ein sequentielles Signal. Daher lädt ein Verschachtelungsregler 66 ein Videobild sequentiell in einen der Bildfeldspeicher und fragt Videofelder (eines vorher geladenen Bildes) im Verschachtelungsformat aus dem anderen Bildfeldspeicher ab. Auf diese Weise wird am Ausgang des Bildspeichers 64 ein digitales rotes, grünes, blaues Feldsignal hoher Auflösung zur weiteren Verwendung, beispielsweise eine sofortige Ausstrahlung oder eine Aufzeichnung, beispielsweise auf Videoband (nach entsprechender Normumwandlung oder -codierung, wie jeweils erforderlich) bereitgestellt. Die weitere Verwendung des Signals ist jedoch nicht Gegenstand dieser Erfindung.
• Eine alternative Ausführungsform des hochauflösenden Luminanzsensors 30 wird in Fig. 4 gezeigt und in US-A-5 023 711 (an den gleichen Zessionar abgetreten wie die vorliegende Erfindung) ausführlich offenbart. Wie aus Fig. 4 im einzelnen ersichtlich besteht der Luminanzsensor 30 aus vier Segmenten gleicher Größe - 140a, 140b, 140c und 140d - mit jeweils einem Satz ganzzeiliger lichtempfindlicher Bereiche. Bei dieser Ausführungsform enthält jeder Satz 480 aktive lichtempfindliche Bereiche plus vier äußere lichtempfindliche Bereiche an beiden Enden. Die Segmente sind auf dem Sensorsubstrat so angeordnet, daß benachbarte Enden sich um acht lichtempfindliche Bereiche (einschließlich der vier äußeren lichtempfindlichen Bereiche) überlappen und somit zwischen den Segmenten 140a und 140b, 140b und 140c und 140c und 140d einen Überlappungsbereich 141 bilden. Jeder ganzzeilige Ausgang setzt sich daher aus teilzeiligen Signalen der vier Segmente 140a, 140b, 140c und 140d zusammen, die an den in Fig. 4 mit den Pfeilen c bezeichneten Überkreuzungspunkten miteinander verbunden sind. Zwischen den Segmenten 140a, 140b, 140c und 140d und entsprechenden Ausgabeschieberegistern 144a, 144b, 144c und 144d sind vier Transfergates 142a, 142b, 142c und 142d angeordnet.
• Wenn die zeilenförmigen Segmente und die sich überlappenden benachbarten Enden dieser Segmente, wie in US-A-5 023 711 beschrieben, versetzt angeordnet werden, können die abgetasteten Ausgangssignale der verschiedenen Segmente einer Reihe digitaler Filter aufgeschaltet werden, die unabhängig voneinander arbeiten und gefilterte Ausgangssignale liefern, die ohne Verarbeitungshilfen an den Überkreuzungspunkten in Gruppen zusammengefaßt werden können. Dabei sind die Überlappungsbereiche der zeilenförmigen Segmente in Relation zu dem für die digitalen Filter benötigten Verarbeitungskern so ausgebildet, daß an den Überkreuzungspunkten jeweils beidseitig zusammenhängende, verarbeitete Tastsignale von Tastsignalfolgen abgeleitet werden, die ganz in dem entsprechenden zeilenförmigen Segment liegen.
• Die zeilenförmigen Segmente 140a und 140c sind gegenüber den zeilenförmigen Segmenten 140b und 140d um eine ganzzahlige Anzahl von n Zeilen versetzt angeordnet, so daß jeweils zwei getrennte Zeilen des Films 12 von der Objektivlinse 24 auf dem Sensor 30 abgebildet werden. Erfindungsgemäß kann die ganzzahlige Zeilenzah n so gewählt werden, daß sie auch einem im wesentlichen ganzzahligen Vielfachen zweier Fernsehzeilennormen entspricht. So kann n beispielsweise für 9 hochauflösende Luminanzzeilen der Norm mit 1125 Zeilen festgelegt werden und gleichzeitig im wesentlichen 10 hochauflösenden Luminanzzeilen der Norm mit 1250 Zeilen entsprechen. Mit Hilfe entsprechender ganzzahliger Vielfacher der Zeilenverzögerungen in den entsprechenden Kanälen, wie im Zusammenhang mit dem zeilenförmigen Farbsensor 28 beschrieben, können die Ausgangssignale dann so gewählt werden, daß sie der jeweils verwendeten Norm entsprechen. In den getrennten Luminanzkanälen würde in diesem Falle eine der Farb-Zuordnungsschaltung 51 direkt analoge (nicht dargestellte) Einzelkomponenten-Zuordnungsschaltung mit einem (dem Schalter 54 in Fig. 2 analogen) Paketschalter zum Umschalten von einer Norm auf die andere in Abhängigkeit von der Ausgabe des Zeilennormreglers 55 vorgesehen werden.
• Die Erfindung wurde hier an Hand einer bestimmten, zur Zeit bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß Änderungen und Abweichungen verwirklicht werden können, ohne den in den Ansprüchen abgesteckten
• Rahmen der Erfindung zu sprengen. Die Erfindung wurde hier im Zusammenhang mit Zeilennormen hoher Auflösung beschrieben, eignet sich jedoch auch für andere Zeilennormen. Ferner könnte die erfindungsgemäße Zeilenabtasteinrichtung auch an mehr als zwei Fernsehnormen, beispielsweise drei Normen hoher Auflösung, angepaßt werden, wenn der Zeilenabstand so gewählt wird, daß sich im wesentlichen ganzzahlige Vielfache aller drei (oder mehr) Normen ergeben.

Claims (11)

1. Zeilenabtasteinrichtung zum Abtasten einer Farbvorlage in einer Bildfeldabtastrichtung nach einer von zwei Fernsehnormen, wobei jede Norm einen für sie geeigneten Fernsehzeilenabstand festlegt, mit

- einer Vielzahl zeilenförmig angeordneter Farbsensoren (36r, 36g, 36b), die in Bildfeldabtastrichtung durch einen vorgegebenen, ein erstes und zweites ganzzahliges Vielfaches des Zeilenabstands der entsprechenden Norm bildenden Abstand getrennt sind;

- Mittel (42) zum Erzeugen eines Ausgangssignals von jeder zeilenförmigen Farbsensoranordnung;

- Mittel (51) zum Zuordnen der Ausgangssignale zum jeweiligen Fernsehzeile wobei die Zuordnungsmittel in den Signalweg mindestens eines Ausgangssignals erste und zweite Zeilenverzögerungen (52a, 52b, 53a, 53b) einfügen, die dem ersten bzw. zweiten ganzzahligen Vielfachen des Zeilenabstands der jeweiligen Norm entsprechende Signalverzögerungen bewirken; und

- von einer ausgewählten Fernsehnorm abhängigen Mittel (54a, 54b) zum Umschalten zwischen den jeweiligen Zeilenverzögerungen, wobei von der jeweiligen Verzögerung ein Standard-Ausgangssignal für die gewählte Norm abgeleitet wird.

2. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste ganzzahlige Vielfache der ersten Zeilennorm n Zeilen der ersten Norm und das zweite ganzzahlige Vielfache der zweiten Zeilennorm n + m Zeilen der zweiten Norm aufweisen.

3. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Fernsehzeilennormen für hochauflösendes (high definition) Fernsehen gedacht sind, wobei die erste Norm 1125 Zeilen und die zweite Norm 1250 Zeilen pro Fernsehbild aufweisen.

4. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß n mindestens einen Wert 9 und m mindestens einen Wert 1 haben, d.h., daß das erste ganzzahlige Vielfache mindestens 9 Zeilen der ersten Fernsehzeilennorm und das zweite ganzzahlige Vielfache mindestens 10 Zeilen der zweiten Fernsehzeilennorm umfassen.

5. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Abstand der zeilenförmig angeordneten Farbsensoren (36r, 36g, 36b) genau dem ersten Vielfachen des Zeilenabstands der ersten Norm und im wesentlichen dem zweiten Vielfachen des Zeilenabstands der zweiten Norm entspricht.

6. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Vielfache einen Wert 9 hat und das zweite Vielfache im wesentlichen einem Wert 10 entspricht.

7. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der zeilenförmigen Farbsensoranordnungen (36r, 36g, 36b) drei Farbanordnungen aufweist, die jeweils gegenüber rotem, grünem oder blauem Licht sensibilisiert sind.

8. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuordnungsmittel (51) die erste und zweite Verzögerung (52a, 52b) in einen ersten Signalweg einer der roten, grünen und blauen Farbsensoranordnungen und weiterhin zweimal die erste und zweite Verzögerung (53a, 53b) in einen zweiten Signalweg eines weiteren der roten, grünen und blauen Sensoranordnungen einbringen.

9. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten in den ersten und zweiten Signalweg eingefügten Verzögerungen (52a, 53a) 9 bzw. 18 Zeilen, und die zweiten in den ersten und zweiten Signalweg in Kombination mit den ersten Verzögerungen eingefügten Verzögerungen (52b, 53b) 10 bzw. 20 Zeilen ergeben.

10. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlage transparent ist.

11. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlage ein Film ist.