DE69608845T2

DE69608845T2 - Detektionsverfahren mit verteilten Integrations- und Ausleseperioden für eine Abtastungskamera, und entsprechende Detektoranordnung

Info

Publication number: DE69608845T2
Application number: DE69608845T
Authority: DE
Inventors: Marcel-Francis Audier; Veronique Besnard; Christian Pepin
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1995-04-11
Filing date: 1996-04-05
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2016-04-06
Also published as: US5812190A; EP0738074A1; DE69608845D1; FR2733111A1; EP0738074B1; JPH08294061A; FR2733111B1

Description

Die Erfindung betrifft die Abtastung von Bildern und insbesondere die Erfassung von Bildern mithilfe einer Gruppe von Elementarsonden in Verbindung mit einem Bildabtastsystem. Die Erfindung ist insbesondere auf Infrarot-Kameras, übliche Kameras mit Sonden, die im Spektralband des sichtbaren oder nahen Infrarotlichts empfindlich sind, und auf Überwachungsvorrichtungen mit rotierender Sondenleiste anwendbar.
Um eine ausreichende Erfassungsempfindlichkeit zu erzielen, haben die Detektoren die Form einer Leiste, die aus mindestens einer in einer Brennebene der Leiste liegenden Reihe von Elementarsonden besteht, welche in einer Brennebene der Leiste gemäß einer Hauptrichtung senkrecht zur Abtastrichtung angeordnet sind. Die Abtastung erfolgt durch ein geeignetes opto-mechanisches System, das insbesondere einen beweglichen Spiegel und eine Linsenkombination zur Bildung eines Bilds der beobachteten Szene und zur Projektion auf die Erfassungsleiste enthält.
Jede Sonde analysiert dann ein Elementarfeld unter einem Blickwinkel entsprechend den geometrischen Merkmalen der Sonde und ihrer umgebenden Struktur während einer bestimmten Elementar-Belichtungszeit abhängig von den Abtastmerkmalen. Während der Abtastung einer Szene wird also das beobachtete Feld in eine Serie von Elementarfeldern zerlegt, wobei jede Serie von Elementarfeldern durch einen Erfassungskanal definiert und analysiert wird, der mindestens eine Elementarsonde enthält. Bei einer horizontalen Abtastung ist die Anzahl der Erfassungskanäle gleich der Anzahl von Zeilen, die in dem durch das opto-mechanische System projizierten Bild der Szene beschrieben werden.
In jedem Erfassungskanal werden die von jeder Elementarsonde abhängig von der empfangenen Belichtung erzeugten Ladungen gespeichert und dann zur Bildung eines Videosignals multiplexiert. Die Anzahl von so analysierten Zeilen entspricht entweder der Anzahl von Zeilen je Halbbild der verwendeten Videonorm am Ausgang der Kamera, wenn die Abtastung horizontal erfolgt, oder der Zeilenauflösung, wenn die Abtastung vertikal erfolgt.
Um die Empfindlichkeit der Erfassung jedes Kanals zu erhöhen, ist die opto-mechanische Abtastung, auch Parallelabtastung genannt, im allgemeinen mit einer Summierabtastung, auch Serienabtastung genannt, gekoppelt. Ein solches Verfahren ist unter dem Namen TDI (Time Delay and Integration) bekannt und wird beispielsweise in dem Aufsatz von R. J. Martin et al. "Time Division Multiplexed Time Delay Integration" beschrieben, der in der Zeitschrift S. P. I. E. Vol. 930 (1988), Seiten 26 bis 43 veröffentlicht wurde.
Die Serienabtastung ergibt sich für jeden Erfassungskanal, indem mehrere Elementarsonden in Abtastrichtung und gemäß einem Abstand eines ganzzahligen Mehrfachen des Rasterabstands der Bildpunkte angeordnet sind, der durch die verwendete Fernsehnorm festgelegt ist (nachfolgend wird der englische Begriff "Pixel" für einen Bildpunkt verwendet). Ein gleiches Elementarfeld wird also nacheinander von jeder der Sonden eines gegebenen Erfassungskanals analysiert, wobei die Ausgänge der Sonde einen jedem Erfassungskanal zugeordneten TDI-Verarbeitungsmodul speisen. Die von den Sonden erzeugten Ladungen gelangen also in geeignete Injektions- und Integrationsschaltungen und werden dort verzögert und dann addiert. Die Betriebszyklen der von einer Folgeschaltung gesteuerten Schaltungen sind für alle Sonden die gleichen. Dies erfordert ein synchrones Lesen der Integrationsschaltungen entweder unter Verwendung einer Busleitung mit ebenso vielen Spuren, wie es Sonden in jedem Erfassungskanal gibt, oder einer Busleitung mit nur einer Spur in Kombination mit einem Pufferspeicher.
Am Ende der Integration erfolgt das Lesen entweder der Ladungen in einem Summier-Schieberegister vom Typ CCD (Charge Coupled Device) oder von Spannungen in einem in CMOS-Technologie realisierten Summierregister. Eine solche Technologie ist beispielsweise bekannt aus dem Aufsatz von I. M. Baker et al. veröffentlicht in IEEE Conference Publication nº321 (1990). Um alle Helligkeitsinformationen der Elementarsonden verarbeiten zu können, enthält jedes Summierregister, das jedem Erfassungskanal zugeordnet ist, ebensoviele Zellen, wie Informationen gerade verarbeitet werden.
Eines der Hauptprobleme einer solchen Struktur beruht auf ihrem Raumbedarf, der die Integration der Summierregister in der Brennebene der Erfassungsleiste verhindert. Die Register befinden sich also in einer anderen Ebene zusammen mit den zugeordneten Integrationsschaltungen oder auch nicht. Das Problem wird damit auf den Platzbedarf für die Verbindungen verlegt.
Wenn die Injektions- und Integrationsschaltungen und Summierregister entfernt angeordnet werden, begrenzt der Raumbedarf für die Verbindungen zwischen den Sonden und den Schaltungen die Anzahl der Sonden je Erfassungskanal und damit die Empfindlichkeit der Erfassung.
Wenn nur die Summierschaltungen getrennt angeordnet werden, kann die Anzahl von Sonden je Erfassungskanal unter Verwendung von nur einer Verbindung, nämlich einer Busleitung mit nur einer Spur, für den Informationstransfer zwischen den Injektionsschaltungen und den Summiergliedern der Summierregister vergrößert werden.
Eine solche Struktur erfordert jedoch weiter die Verwendung einer in die Injektionsschaltungen integrierten Speicherschaltung, beispielsweise in Form eines Tast- und Haltekreises, um jede zeitliche Koinzidenz zwischen dem Auslesen der in den Injektionsschaltungen enthaltenen Informationen und dem Integrationszyklus zu vermeiden. Eine gleichmäßige Verteilung der Lesezeitpunkte wird so erhalten.
Dieser Speicher verringert aber deutlich die Nutzfläche und damit die Integrationskapazität der Schaltung und bildet eine zusätzliche Gefahr der Verfälschung der Information (Störkopplungen, Leckströme u. s. w.). Dieser Verlust an aktiver Oberfläche kann zu Lasten einer Vergrößerung des Rasterabstands der Sonden ausgeglichen werden, woraus sich eine Vergrößerung der Abmessungen des Erfassungsorgans und dementsprechend eine Verringerung des Abtastwirkungungsgrads ergibt.
Die Erfindung betrifft insbesondere die Behebung dieser Mängel, indem sie ein Erfassungsverfahren und eine entsprechende Struktur der Leiste vorschlägt, durch die die TDI-Summierregister in die Brennebene der Leiste integriert werden können. Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, verschiedene Anwendungsformen einer Abtastkamera miteinander kompatibel zu machen, die durch unterschiedliche Abtastparameter definiert sind und eine Teilabtastung oder eine Anpassung an unterschiedliche Fernsehnormen erlaubt.
Um diese Ziele zu erreichen, entspricht die Geometrie der Matrix der Sonden in der Erfassungsleiste einer besonderen Struktur, die eine Integration einer Schaltung zur Verwaltung der Integrations- und Datentransferzyklen zwischen den Injektions- und Integrationsschaltungen und den Summierschaltungen erlaubt. Diese Struktur ist außerdem mit dem Übergang von einem Betriebsmodus, der durch eine Unterabtastung und eine bestimmte Norm definiert ist, auf einen anderen Modus kompatibel.
Genauer betrachtet, ist Gegenstand der Erfindung ein Erfassungsverfahren für eine Kamera mit verteilten Integrations- und Lesezyklen und mit einer Abtastung gemäß einer vorgegebenen Richtung, um ein aus Pixeln mit einem Rasterabstand entsprechend einer vorbestimmten Norm bestehendes Bild zu erzeugen, wobei die Kamera eine Erfassungsleiste mit mehreren Reihen von Elementarsonden enthält, die gemäß einer zur Abtastrichtung senkrechten Richtung angeordnet sind, wobei die Sonden unterschiedlicher Reihen, die gemäß der Abtastrichtung fluchtend angeordnet sind, einen Kanal zur TDI-Erfassung definieren und jeder Erfassungskanal eine Injektions- und Integrationsschaltung für die von jeder Sonde während einer Belichtungsdauer gelieferten Ladungen in Form eines Tastsignals sowie eine Leseschaltung mit Summiergliedern enthält, um die einem gegebenen Pixel entsprechenden Tastsignale zu summieren, dadurch gekennzeichnet, daß es darin besteht, einen Wert für den Rasterabstand der Sonden eines gegebenen Erfassungskanals zu wählen, der von dem Rasterabstand für die Pixel um einen Bruchteil dieses letzteren abweicht, sodaß eine Koinzidenz zwischen Sonde und Pixel, die für eine Bezugssonde realisiert wird, für alle weiteren dem gleichen elementaren Blickfeld ausgesetzten Sonden nicht mehr stattfindet, und daß es darin besteht, in jedes Summierglied zwischen zwei aufeinanderfolgenden Lesephasen jeder Sonde die aus der zugeordneten Integrationsschaltung kommende Information einzuschreiben.
Gemäß einem besonderen Merkmal des Verfahrens führt die Wahl des Rasterabstands der Sonden innerhalb eines Erfassungskanals, der einen Wert des geometrischen Asynchronverhältnisses in Abtastrichtung zwischen diesem Rasterabstand und dem der Pixel einer gegebenen Norm zu einer Lesereihenfolge für die Integrationsschaltungen innerhalb eines Erfassungskanals, die von den Werten der Vergrößerung und des Pixelrasterabstands aufgrund des betrachteten Betriebsmodus abhängig von einer gegebenen Unterabtastung und einer gegebenen Norm vorbestimmt ist.
Die Erfindung betrifft auch eine Erfassungsleiste mit einer logischen Verwaltungsschaltung zur Steuerung der Informationstransfers zwischen dem Injektions-, Integrations- und Summierschaltungen, die in CMOS-Technologie oder einer gemischten CMOC-CCD-Technologie realisiert sind, welche mit der die logische Verwaltungsschaltung verwendenden Technologie kompatibel ist.
Die Erfindung erlaubt die Vereinfachung der Injektions- und Integrationsschaltungen, indem auf einen Pufferspeicher wie einen Tast- und Haltekreis verzichtet werden kann, und die Verringerung des Rasterabstands zwischen der Sonden in Abtastrichtung, der im Rahmen der verwendeten Technologien der mindestzulässige Wert sein kann, um die Lichterfassungssonden und die Hybridschaltungen zwischen den Injektions- und Integrationsschaltungen und den Leseschaltungen zu realisieren. So verringert man die globalen Abmessungen.
Die Erfindung erlaubt auch eine Erhöhung des Abtastwirkungsgrads wegen der Verringerung der Höhe der Erfassungsleiste im Vergleich zur Höhe des auf die Leiste projizierten optischen Bilds.
Andere Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden nun anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel eines Erfassungskanals einer erfindungsgemäßen Leiste, die vor den Rändern der ersten Pixel der Bildzeile liegt, welche ausgehend von dem Erfassungskanal gebildet wird.
Fig. 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Leiste für eine Kamera mit vertikaler Abtastung und angepaßt an die CCIR-Norm mit 625 Zeilen.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Verwaltungsschaltung, die das Erfassungsverfahren mit verteilten Integrations- und Lesezyklen gemäß der Erfindung steuert.
Fig. 4 ist ein Beispiel für das Adressenregister zum Lesen der Ladungen, die von den Sonden eines Erfassungskanals geliefert und dann integriert werden, wobei die Anzahl von auswertbaren Normen drei betragen kann.
In Fig. 1 sind Nc = 8 Sonden eines Erfassungskanals in einer schematisch dargestellten Erfassungsleiste vorgesehen. Die anderen nicht dargestellten Erfassungskanäle erstrecken sich in Reihen parallel zu der dargestellten Reihe, sodaß eine Höhe oder eine Breite des Bilds gemäß dem Bildabtastmodus überdeckt wird. Auch diese anderen Kanäle enthalten eine gleiche Nutzanzahl von Sonden. Die Sonden C&sub1; des dargestellten Kanals mit der Bezeichnung C&sub0; bis C&sub7; haben angenähert quadratische Form mit einer Kantenlänge von beispielsweise 25 um und sind gemäß der Abtastrichtung Δ fluchtend angeordnet, die waagrecht oder senkrecht sein kann, wobei der räumliche Rasterabstand mit pc bezeichnet ist. Eine solche Erfassungsleiste ist beispielsweise aus der Patentanmeldung FR-2 692 423 im Namen der Anmelderin bekannt.
Man erkennt auch Positionen Pi, wobei i ganz allgemein von null bis J variiert (J beträgt in bekannten Beispielen etwa 760). Diese Positionen entsprechen den Rändern der durch den Erfassungskanal Vk analysierten Pixel der Bildzeile Lk (k variiert allgemein von null bis M und M hat in dem bekannten Beispiel den Wert 1024). Der Rasterabstand der Pixel ist mit pp bezeichnet. Das endgültige Bild, das J · M Pixel enthält, entspricht einer gegebenen Norm.
Die Pixel einer Bildzeile Lk werden ausgehend von Tastsignalen gebildet, die von den Sonden während der Abtastung abhängig von der auf sie fallenden Lichtmenge aus einem nacheinander analysierten Elementarfeld geliefert werden. Diese Signale werden zuerst injiziert, integriert und dann gelesen, um nacheinander durch eine TDI-Verarbeitung in der Brennebene der Leiste kumuliert zu werden. Dann werden sie in Form gebracht, um ein Videosignal zu bilden, das mit der verwendeten Fernsehnorm kompatibel ist, insbesondere mit dem verwendeten Rasterabstand der Pixel.
Um einen direkten Vergleich zwischen der Position der Elementarsonden der Leiste und der der Pixel des endgültig erhaltenen Bilds zu erlauben, wurde die Zeile Lk von Pixeln in der Figur so verschoben, daß die Positionen Pi der Pixel dieser Zeile parallel zum und gegenüber dem Erfassungskanal Vk liegen. Die Position Po des ersten Pixels koinzidiert in einem gegebenen Bezugszeitpunkt räumlich mit der Seite cR der ersten Sonde Co, die als Bezugssonde dient. Dieser Bezugszeitpunkt entspricht dem Ende der Belichtungszeit der Sonde Co für eines der aufeinanderfolgend von dem untersuchten Erfassungskanal Vk analysierten elementaren Bildfelder.
Erfindungsgemäß unterscheidet sich der Rasterabstand pC der Sonden vom Rasterabstand der Pixel pp, um einen Wert gleich einem Bruchteil dieses letzteren Abstands, sodaß die synchrone Koinzidenz zwischen Sonden und Pixeln, die für die Bezugssonde Co gegeben ist, für alle anderen dem gleichen elementaren Bildfeld ausgesetzten Sonden nicht mehr gegeben ist.
Die von den verschiedenen Sonden kommenden Informationen bilden also phasenverschobene Analysezyklen. Diese Phasenverschiebung mit einer Periode größer als der der Bearbeitung der. Sonden eines bestimmten Erfassungskanals erlaubt ein sequentielles Auslesen über eine einspurige Busleitung. Dieses Auslesen wird so geregelt, daß es mit dem Ende des Injektions- und Integrationszyklus des betrachteten Erfassungskanals entsprechend einem gegebenen elementaren Bildfeld in Phase ist, sodaß kein Pufferspeicher erforderlich wird.
Insbesondere sind die Rasterabstände der Sonden und der Pixel, pc, pp, so gewählt, daß ein gemeinsames räumlichzeitliches Koinzidenzraster Pst zwischen den beiden Serien von Elementen existiert. Mit anderen Worten gibt es zwei ganze Zahlen von Sonden und Pixeln Kc beziehungsweise KP, die je größer als 1 sind und der folgenden Beziehung genügen:
Pst = Kp · pp = Kc · Pc
Die Bedingung der Nicht-Koinzidenz erfordert, daß die Anzahl Nc von Sonden in jedem Erfassungskanal kleiner als Kc bleibt, wobei Kc einer fiktiven Zahl von Sonden entspricht, für die eine periodische Koinzidenz der Injektions- und Integrationszyklen besteht. Die räumliche Verschiebung Di zwischen einer Sonde Ci, die sich von der Bezugssonde unter scheidet, und der Position Pi des nächstliegenden abzutastenden Pixels ist also niemals null. Beispielsweise ist die Verschiebung D&sub1; für die erste Sonde C&sub1; unmittelbar gleich der Differenz zwischen den Werten der Rasterabstände pp und pc.
Die Verschiebung Di kann genauer betrachtet einfach ausgehend von den Werten der Rasterabstände pp und pc und der Mindestverschiebung Dmin für eine der Sonden eines bestimmten Erfassungskanals quantifiziert werden. Eine einfache Rechnung zeigt, daß der Wert der Mindestverschiebung sich abhängig von obigen Parametern wie folgt ergibt:
Dmin = pc/Kp = pp/Kc (1)
So ist es möglich, die Sonden Ci abhängig vom zunehmenden ganzzahligen Wert ihrer Verschiebung bezüglich des nächstliegenden Pixels einzuordnen, wie sie sich nach Normalisierung durch den Mindestwert Dmin ergibt. Beispielsweise ergibt sich in dieser Einordnung der Rang U&sub1; der ersten Sonde C&sub1; wie folgt:
U&sub1; = D&sub1;/Dmin (2)
Wegen D&sub1; = pp - pc kann man auch schreiben:
U&sub1; = (pp - pc)/Dmin
Erfindungsgemäß bestimmt diese Einordnung die Reihenfolge des Auslesens der verschiedenen Injektions- und Integrationszyklen der verschiedenen Sonden in einem gemeinsamen Erfassungskanal, indem so eine Verteilung der Integrationszyklen definiert wird.
Diese Reihenfolge kann ganz allgemein durch die aufeinanderfolgenden Werte der Größen Ui einer arithmetischen Reihe bestimmt werden, die nacheinander auf die Werte von i entsprechend den Nc tatsächlich durch den Erfassungskanal verwendeten Sonden eingestellt wird, d. h. um eine Amplitude gleich einem ganzzahligen Vielfachen von Kc verschoben, also mathematisch gesprochen modulo Kc, wobei i die Nummer der Sonde in der ansteigenden Rangfolge ist (wie sie in Fig. 1 gezeigt ist). Die Reihe hat also einen ersten Ausdruck Uo mit dem Wert null entsprechend der Bezugssonde Co und eine Diffe renz r, sodaß gilt:
Ui = (i · r)modulo Kc
Die Differenz r dieser Reihe kann einfach dadurch bestimmt werden, daß man fiktiv den Fall annimmt, daß die Differenz den Wert U&sub1; · r hat, wobei die erste Sonde C&sub1; den Rang 1 hat. Unter diesen Bedingungen läßt sich die obige Beziehung wie folgt schreiben:
1 = (U&sub1; · r) modulo Kc
oder: r = (nKc + 1)/U&sub1; wobei n eine geeignete ganze Zahl ist,
oder auch: r = (nKc + 1)Dmin/D&sub1; (gemäß Gleichung (2))
Indem man andrerseits als Bezug den Leseabstand D&sub1; entsprechend dem vom abgetasteten Bild während der Dauer des Datentransfers von einer Sonde zu einer Summierschaltung nimmt, kann die Bedingung der Nicht-Koinzidenz der Injektions- und Integrationszyklen durch den Bereich von Werten ausgedrückt werden, in den derjenige des Rasterabstands pc der Sonden gehört. Dieser Wert ist nämlich so, daß der Mindestabstand Dmin einerseits größer als der für den Datentransfer erforderliche Abstand D&sub1; und andrerseits kleiner als die maximale Verschiebung entsprechend dem zwischen dem Zeitpunkt des Endes der Belichtung der Sonde des letzten Rangs und dem (= Bezugszeitpunkt) der Bezugssonde ist. Diese doppelte Begrenzung läßt sich durch die folgende doppelte Ungleichung ausdrücken:
D&sub1; < Dmin < (pp-D&sub1;)/Nc-1)
In der Praxis werden der durch pp definierte Rasterabstand der Pixel in Abtastrichtung und die Anzahl von Zeilen in der Richtung senkrecht zur Abtastrichtung durch die Fernsehnorm festgelegt. Die Anzahl Nc von Sonden wird durch die gewünschte Empfindlichkeit je Erfassungskanal vorgegeben, und der Rasterabstand pc der Sonden wird durch die verwendete Technologie begrenzt, die einen Mindestwert festlegt.
Um den Platzbedarf für jeden Erfassungskanal zu begrenzen, muß die Reihenfolge des Lesens der Summierschal tungen für die Akkumulierung der Ladungen und die Bildung des Helligkeitssignals für jedes Pixel gewählt werden. Es ist also günstig, die Reihenfolge des Lesens von der Sonde höchsten Rangs zur Sonde niedrigsten Rangs gemäß der Definition der oben beschriebenen arithmetischen Reihe zu nehmen.
Unter diesen Bedingungen wird die Zahl von Summierstufen jedes Moduls zumindest gleich der Zahl Nech von Tastsignalen. Die Zahl von Summierstufen des TDI-Verarbeitungsmoduls, der jedem Erfassungskanal zugeordnet ist, ist dann nämlich so, daß mindestens eine Summierglied der Verarbeitung der Helligkeitsinformationen jedes der abgetasteten Signale zugeordnet ist.
Die Zahl von in der Brennebene der Leiste zu verarbeitenden Informationen für jeden Erfassungskanal und je Lesezyklus wird dann durch die Anzahl von Tastsignalen, die von der ersten Sonde in der Reihenfolge der Injektionszyklen und durch die letzte Sonde in dieser Reihe geliefert werden, abgesehen von einer Einheit. Eine einfache Rechnung zeigt dann, daß die Anzahl von Tastsignalen und damit die Mindestanzahl Ntdi von Summierstufen je Erfassungskanal folgenden Wert hat:
Ntdi = Nech = PE{(nc - 1)pc/pp}
Hierbei bedeutet PE den ganzzahligen Teil.
Nachfolgend wird eine erste Struktur einer Erfassungsleiste entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren für eine einzige Fernsehnorm und einen einzigen Abtastmodus beschrieben. Dieses Beispiel entspricht der internationalen Fernsehnorm gemäß CCIR mit 625 Zeilen. Diese Norm mit dem Format 4/3 soll für eine Kamera mit vertikaler Bildabtastung verwendbar sein.
Ein Beispiel einer an diese Norm angepaßten Kamera enthält eine Leiste, wie sie in der bereits erwähnten Patentanmeldung FR-2 692 423 beschrieben ist. Das Basisschema einer solchen Leiste ist teilweise in Fig. 2 dargestellt. Es enthält M = 1024 in vier Unterblöcke B1 bis B4 aufgeteil te Erfassungskanäle, wobei jeder Kanal Vk jedes Unterblocks (k variiert von 1 bis 256) aus Nc = 8 in Reihe gemäß der senkrechten Richtung π der Abtastung fluchtend und mit einem Rasterabstand pc angeordneten Sonden besteht. Jeder Unterblock besteht also aus einer Matrix mit Nc Zeilen für M/4 Spalten von Sonden. In diesem schematischen Ausführungsbeispiel haben die Sonden eine im wesentlichen quadratische Form mit einer Kantenlänge von etwa 25 um, und der Rasterabstand der Sonden entspricht der doppelten Länge einer Kante einer Sonde.
Die Sonden eines gemeinsamen Kanals Vk sind an eine gemeinsame Zelle Ck eines Summier-Schieberegisters angeschlossen. Ein logischer Verwaltungsmodul LG steuert die Zeitparameter, die mit der Verarbeitung der von der Erfassungsleiste (Injektion, Integration und Summierung) gelieferten Ladungen und mit der opto-mechanischen Abtastung dieser Leiste verknüpft sind.
Um eine regelmäßige Struktur zu erhalten, besitzen die Erfassungskanäle Vk jedes Unterblocks Abstände voneinander in waagrechter Richtung Δ gemäß einem Rasterabstand der Sonden pc, also zweimal der Kantenlänge einer Sonde. Die Unterblöcke liegen hintereinander und sind gemäß dieser Richtung Δ um einen Abstand gleich der halben Länge einer Sonde gegeneinander verschoben, damit das Abtastgesetz von SHANNON global respektiert wird. Aus Gründen des Raumbedarfs sind die so benachbarten Unterblöcke paarweise zusammengefaßt, nämlich B1 und B2 einerseits und B3 und B4 andrerseits, mit einer Verschiebung gleich einer Kantenlänge einer Sonde zwischen den beiden Unterblöcken einer Gruppe. Die beiden Unterblöcke einer gemeinsamen Gruppe sind dann an ein gemeinsames Schieberegister S1 bzw. S2 angeschlossen. Am Ausgang der Schieberegister werden die Daten S'1 oder S'2 nach Verstärkung in dem Verstärker A&sub1; und A&sub2; gemischt, um das Ausgangssignal SV zu bilden.
Unter diesen Bedingungen besitzt das von der Leiste über das opto-mechanische Projektionssystem erzeugte Bild optische Merkmale (Dimensionen wie Breite Li und Höhe Hi), eine Anzahl Ni von Nutzzeilen je Halbbild (ein Bild wird von zwei ineinander verschachtelten Halbbildern erzeugt), eine Halbbildperiode Tt, einen Zeilenabstand je Halbbild (gleich dem rasterabstand pP der Pixel), für die Beispielswerte, die an die CCIR-Norm von 625 Zeilen angepaßt sind, in der nachfolgenden Tabelle I zusammengefaßt sind. Tabelle I
In der Praxis ergibt sich für einen Wirkungsgrad des linearen Durchlaufs des Abtastspiegels von beispielsweise 80% der effektive Abtastwirkungsgrad ρb abhängig vom Wert Hb der Höhe der Leiste wie folgt:
ρb = 0,8 · Hi/(Hi + Hb)
In diesem Beispiel kann außerdem die Leseverschiebung D&sub1; abhängig von den anderen Parametern gemäß der folgenden elementaren Beziehung unter Berücksichtigung der Tatsache berechnet werden, daß der verwendete Sondenrasterabstand pmin möglichst nahe an der technologischen Grenze liegt, die beispielsweise bei 45 um angenommen wird, und daß die globale Zeit T&sub1; zum Lesen für den Transfer der Ladungen 3 usec beträgt: D&sub1; = T&sub1; · Ni · pmin/(ρb · Tc) 3 um
Um den optimalen Wert des Rasterabstands der Sonden und die entsprechende Differenz r zu bestimmen, die die optimale Reihenfolge des Starts der Injektions- und Integrationszyklen für die verschiedenen Sonden eines Erfassungskanals bedingt, kann man in der Praxis die Kette folgender Selektionen auf jeden besonderen Fall anwenden:
- Vorbestimmter Bereich von Werten für die fiktive Länge des Erfassungskanals, die in Betracht gezogen werden kann, was eine Anzahl von Sonden K~ entsprechend der Koinzidenzperiode zwischen den Positionen der Sonden und der Pixel als zwei unendliche Folgen ergibt;
- entsprechende Werte der Leseverschiebung D&sub1; gemäß der Obergrenze, d. h. gleich der Verschiebung Dmin (gemäß Gleichung (3)), wobei diese Werte in Kenntnis von pp und Kc aus der Gleichung (1) erhalten werden;
- entsprechende Werte des Rasterabstands pc aus der Gleichung (1) und den Werten von pp, Kc und Kp (Kp hat den ersten Wert oberhalb Kc, was für pc einen Wert oberhalb des Mindestwerts pmin ergibt, der in diesem Beispiel mit 45 um angenommen wird);
- Werte für den Rang U&sub1; der ersten Sonde aufgrund der Gleichung (2) (unter Berücksichtigung der Tatsache, daß gilt: D&sub1; = pp - cp) und der Differenz r ausgehend von der Gleichung (4).
Im Rahmen dieses ersten Ausführungsbeispiels werden die verschiedenen Werte der untersuchten charakteristischen Parameter (Kc, D&sub1;, pc, U&sub1;, r), die gemäß der obigen Auswahlkette bestimmt wurden, in der nachfolgenden Tabelle II zusammengefaßt. Tabelle II
So ergibt sich für dieses Ausführungsbeispiel der günstigste Fall, bei dem der Rasterabstand pc der Sonden sich möglichst gut der technologisch vorgegebenen Grenze (45 um) annähert, durch eine Anzahl von fiktiven Sonden gleich 11 je Erfassungskanal, und führt zur Wahl eines Rasterabstands der Sonden mit einer effektiven Länge von 45,6 um (unter Berücksichtigung einer Genauigkeit von 0,1 um). Da dieser letzt genannte Wert geringfügig vom Grenzwert abweicht, kann die Berücksichtigung des Formats 4/3 der CCIR-Norm noch erreicht werden, indem man die Anzahl von Sonden gemäß der Richtung A senkrecht zur vertikalen Abtastrichtung n anpaßt. Dies kann zu einer leichten Anamorphose des Bilds führen, die hinsichtlich der Verzerrungen und Verformungen des optischen Systems aber vernachlässigbar bleibt.
Ganz allgemein werden die Abmessungen einer Leiste dieses Typs durch diejenigen der Unterblöcke mit dem Rasterabstand psb dieser Unterblöcke gemäß der Richtung π bedingt. Die Einstellung der zeitlichen Phase erfordert jedoch, daß ihr Rasterabstand einerseits gleich oder leicht größer als die Höhe eines Erfassungskanals und andrerseits gleich einem ganzzahligen Vielfachen v des Zeilenrasterabstands pp des endgültigen Bilds ist. Dies ergibt folgende Ungleichheit:
pc · (Nc - 1) + pmin < ν · p (= psb))
Die zahlenmäßige Anwendung dieser Beziehung auf das obige Beispiel (mit pc = 45,6 um; Nc = 8; pmin = 45 um; pp = 33,4 um) liefert den Wert m = 11, also den Wert des Unterblockrasters psb und den Wert für die Höhe Hb der Leiste. Die Gesamtheit der Werte der räumlich/zeitlichen Merkmale in Verbindung mit der Leiste 8 für dieses Ausführungsbeispiel, nämlich Nc, Kc, psb, pc, Ntdi, Hb, ρb, Ti (Integrationsdauer), Vb (Abtastgeschwindigkeit) und T&sub1; sind in der nachfolgenden Tabelle III zusammengefaßt, die auch zum Vergleich die Werte dieser gleichen Merkmale enthält, die mit einer äquivalenten Leiste gemäß dem Stand der Technik erhalten würden, welche einen Rasterabstand der Sonder gleich einem ganzzahligen Vielfachen des Pixelrasterabstands besitzt (unter Berücksichtigung des Mindestwerts des Sondenrasterabstands von 45 um und des Pixelrasterabstands von 33,4 um, wobei der Sondenrasterabstand den doppelten Wert des Pixelrasterabstands besitzt): Tabelle III
Aus dieser Tabelle erkennt man insbesondere, daß die Erfassung durch optimale Verteilung der Integrationszyklen unter Verwendung eines Rasterabstands der Sonden größer als das Pixelraster (wobei der Unterschied ein Bruchteil des letzteren ist) eine Verringerung der Anzahl der Summierstufen in der Brennebene um fast 40% erlaubt. Diese Verringerung führt zu einer erheblichen Verringerung der Gesamtfläche der Leseschaltung, die von den Transfer- und Summierschaltungen gebildet wird, und damit zu einer Ersparnis hinsichtlich der verbrauchten Leistung. Andrerseits ist eine deutliche Verbesserung (mehr als 3%) des Signal/Rauschverhältnisses festzustellen, das ausgehend von den Werten des Abtastwirkungsgrads gemessen wird (oder eine Verbesserung der Reichweite um etwa 10% bei gleicher Auflösung).
Es kann auch wünschenswert sein, die Auflösung des Bildes in Abtastrichtung zu erhöhen, um eine Vergrößerung in dieser Richtung zu erzielen. Diese Verbesserung der Auflösung wird wie üblich durch eine sogenannte Untertastung erreicht. Während einer Halbbildperiode wird nur ein Teil des Bildes abgetastet und die Abtastgeschwindigkeit wird proportional verringert.
Mit einer üblichen Erfassungsleiste kann auch wegen der erforderlichen Synchronisierung zwischen dem Pixelraster und dem Sondenraster diese Funktion nur realisiert werden, wenn das Verhältnis zwischen dem Sondenraster und dem Pixelraster des Detektors im normalen Abtastmodus einem ganzzahligen Vielfachen der gewünschten Vergrößerung gleicht. Für eine erfindungsgemäße Erfassungsleiste wird der Sondenra sterabstand vom Wert der gewünschten Vergrößerung unabhängig. Eine Änderung der Vergrößerung eines Bildes beeinflußt also nur die Reihenfolge des Lesens der Sonden, deren Basisparameter der arithmetischen Reihe beim Lesen, nämlich U1g für die erste Sonde und die Differenz rg abhängig vom Rasterabstand ppg der Pixel entsprechend der gewünschten Vergrößerung g folgende Werte annehmen:
U1g = (pc - ppg)/D&sub1; und rg = (nKc + 1)/U1g
Verwendet man beispielsweise eine Leiste der oben beschriebenen Art und wünscht man einen Vergrößerungsfaktor von 2, dann ergeben sich die Basisparameter der arithmetischen Reihe zum Lesen wie folgt:
U&sub1; = 19 und r = 7
In der nachfolgenden Tabelle IV sind die Werte des Rasterabstands pc der Sonden und der Anzahl Ntdi von Summiergliedern je Kanal für eine Erfassungsleiste B gemäß der Erfindung und für eine bekannte Erfassungsleiste Bo für den Fall einer Vergrößerung des Werts 2 und eines Pixelrasterabstands von 16,7 um angegeben. Tabelle IV
Im Untertastungs-Modus bietet das erfindungsgemäße Verfahren einen erhöhten Vorteil aufgrund des wachsenden Abstands hinsichtlich der für die TDI-Funktion erforderlichen Anzahl von Summiergliedern, wenn die gewünschte Vergrößerung auch zunimmt. Außerdem zeigt die Berechnung der Abtastwirkungsgrade abhängig von der Vergrößerung bei einer klassischen Erfassungsleiste eine zur Vergrößerung proportionale Abnahme wegen der Zunahme des Sondenrasterabstands, während dieser Wirkungsgrad bei einer das erfindungsgemäße Verfahren nutzenden Erfassungsleiste nahezu konstant bleibt.
Die Optimierung der Leistungen durch das erfindungs gemäße Verfahren kann auch genutzt werden, um im Fall einer Abtastleiste mit vertikaler Abtastung die Realisierung mehrerer Fernsehnormen kompatibel zu machen. Das Verfahren besteht darin, den optimalen Wert, d. h. den dem technologisch möglichen Grenzwert nächstliegenden Wert des für alle betreffenden Normen gemeinsamen Rasterabstands der Sonden zu suchen und daraus die Werte der Lesereihenfolge entsprechend jeder dieser Normen abzuleiten. Solche Werte können erhalten werden, indem man Tabellen wie die Tabelle II entsprechend der CCIR-Norm erstellt. Beispielsweise kann eine Suche nach dem optimalen Rasterabstand der Sonden für die US-Norm mit 525 Zeilen unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Leiste der oben beschriebenen Art zu Ergebnissen führen, die in der nachfolgenden Tabelle V enthalten sind. Tabelle V
Vergleicht man die Tabellen II und V, dann kann die Kompatibilität zwischen den Normen CCIR mit 625 Zeilen und US mit 525 Zeilen erhalten werden, indem man einen gemeinsamen optimalen Rasterabstand für die Sonden gleich 45,6 umm nimmt. Die Bestimmung des Unterblockrasters PSb erfolgt, indem man dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen des Zeilen- Rasterabstands für beide Normen größer als die Höhe eines Erfassungskanals bestimmt. Diese Bestimmung ergibt sich ausgehend vom Wert des ganzzahligen Faktors K, wenn gilt:
Psb = κ · Psb(CCIR) · pp(US)/pp(CCIR) 435,875 um.
Eine solche Anpassung führt zu einer nicht wahrnehmbaren Anamorphose hinsichtlich des endgültigen Resultats. Die nachfolgende Tabelle VI faßt die Auswahl der Werte der verschiedenen Parameter für jede der Normen ausgehend von einer gemeinsamen Realisierung mit einer erfindungsgemäßen Leiste zusammen, die einen Rasterabstand der Sonden von 45,6 um, ein Unterblock-Rastermaß von 435,875 um und einen Abtastwirkungsgrad von 68,3% besitzt. Tabelle VI
Die Beschreibung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren realisierten Erfassungsleiste wird nachfolgend durch ein Beispiel der Verwaltungssteuerschaltung vervollständigt, die in die Brennebene der Kamera integriert ist und vorzugsweise in CMOS-Technologie ausgeführt ist. Diese Schaltung enthält eine Gruppe von logischen Schaltungen, um ein verteiltes sequentielles Auslesen der Elementarsonden durchzuführen und einen Mehrmodusbetrieb der Leiste in Anpassung an verschiedene Abtastmodi und verschiedene Normen zu erlauben.
Nach obigen Ausführungen erfordert die Verringerung des Rastermaßes der Sonden eines gegebenen Erfassungskanals gemäß der vorliegenden Erfindung eine eindeutige Beziehung zwischen der Lese-Reihenfolge der Sonden und der Wahl eines Betriebsmodus (Abtastung und Norm). Diese Beziehung führt dann zu einer Struktur, die die Gesamtheit der Zeitabläufe bezüglich der Informationstransferzyklen (Integration, Summierung, Auslesen und Neu-Initialisierung) und der Bildung des Videosignals steuern kann.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer solchen in die Brennebene der Leiste integrierten Verwaltungsschaltung. In diesem Beispiel werden die zeitlichen Referenzen von einem Schieberegister 1 geliefert. Die zeitliche Auflösung dieses Registers 1 wird durch die Halbperiode eines Bezugstaktgebers 3 oder auch durch das Verhältnis zwischen der Dauer eines Zyklus Ti zur Integration der Ladungen bestimmt, der ein Tastsignal eines Pixels definiert und der die Anzahl von Bits des Registers bestimmt.
Das Register 1 ist an das Schreibregister 4 und an das Leseregister 5 für die TDI-Summierregister 2 sowie an einen Generator 6 für Integrationszyklusperioden T&sub1; über einen Dekoder 7 gekoppelt, der von einem Wähler 8 für die Lesedauer T&sub1; je Transfer gesteuert wird (T&sub1; entspricht der Integrationsperiode Ti und der für die Neu-Initialisierung benötigten Zeit). Der Generator 6 für die Integrationsperioden steuert die Summierregister 2 und die Integratoren für die Ladungen, die von den Sonden über das Schreibregister 4 für das Summierregister 2 beziehungsweise ein Schieberegister 10 zum Lesen und zur Neu-Initialisierung geliefert werden, das an ein Demultiplexer-Register 11 für die Integratoren 9 gekoppelt ist.
Die Verwaltungsschaltung enthält auch einen Modus- Wählschalter 12 (bezüglich Abtastmodus und Norm), der an den Integrationsperiodenintegrator 6 gekoppelt ist und Dekoder 13 und 14 aktiviert, die an den Ausgang des Schreibregisters 4 beziehungsweise des Demultiplexerregisters 11 angelegt werden.
Unter diesen Bedingungen liefern die fünf Register 1, 10, 11, 4, 5 ein Beispiel für die Basisstruktur der Verwaltung der Zeitdiagramme der Informationstransfer-Zyklen betreffend die Integration, die Summierung, das Auslesen und das Neu-Initialisieren der aus den Sonden kommenden Tastsignale, um im Zeitverlauf ein Videosignal zu bilden, das mit einem gegebenen Abtastmodus und einer gegebenen Norm kompatibel ist.
Das erste Register 1 ist insbesondere der sequentiellen Adressierung der Summierregister 2, die am Ende des Analysezyklus angekommen sind, und der Bildung des Videosignals SV nach Verstärkung in einem Verstärker 15, durch Aktivierung des Ausgangsregisters 16 gewidmet. Das erste Register 1 ist so dimensioniert, daß es die für die anderen Register 10, 11, 4, 5 erforderlichen Impulse gemäß dem nachfolgend im einzelnen angegebenen Betriebsschema inkrementieren kann.
Das Schieberegister 10 enthält eine ausreichende Anzahl von Zellen, um einen vollständigen Lese- und Neu- Initialisierungszyklus für die Gesamtheit der M · Nc Integratoren 9 entsprechend den Nc auf M Erfassungskanäle verteilten Sonden zu realisieren. Dieses zweite Register liefert die Lese- und Neu-Initialisierunszeitpunkte für jeden der Integratoren 9, wobei diese Zeitpunkte durch den Integrationsperioden-Generator 6 geregelt werden, der von dem ersten Register 1 über einen Synchronisationstaktgeber 17 gesteuert wird.
Die aus dem zweiten Register 10 kommenden Steuerungen werden von dem dem Dekoder zugeordneten dritten Register 11 demultiplexiert und in der durch den Betriebsmodus definierten Reihenfolge, wie in den obigen Beispielen angegeben, an die verschiedenen Integratoren angelegt.
Das vierte Register 4 ermöglicht es in Verbindung mit der Dekodiermatrix 13, jedes der Ntdi Summierglieder in jedem der M Empfangskanäle zum Sammeln der Tastsignale zu adressieren, die von den Sonden eines gegebenen Kanals geliefert werden und der Bildung eines Pixels zugeordnet sind. Die Anzahl Ntdi von für einen Erfassungskanal aktivierten Summiergliedern, die durch den Modus-Wählschalter 12 definiert wird, hängt vom Betriebsmodus ab, wie in den obigen Beispielen dargestellt.
Schließlich wählt das fünfte Register 5, das durch einen aus den letzten Bits des ersten Registers kommenden Impuls inkrementiert wird, nacheinander die Summierglieder 2 am Ende des Pixel-Bildungszyklus aus und ermöglicht ihr sequentielles Auslesen für die Erarbeitung des Videosignals SV. Danach inkrementiert es ihre Neu-Initialisierung und ordnet sie der Verarbeitung der Tastsignale bezüglich eines neuen Pixels zu.
Fig. 4 zeigt genauer ein Beispiel für ein Adressenregister 11 und ein Leseregister 10 für von den Nc Sonden eines Erfassungskanals während einer Belichtungsdauer gelieferte und dann integrierte Ladungen, wenn die Anzahl von auswählbaren Normen beispielsweise, aber nicht beschränkend zu verstehen, den Wert drei nicht übersteigt. Das Lese- und Neu-Initialisierungsregister 10 ist ein Schieberegister mit ebenfalls Nc Stufen, die vollständig oder teilweise benutzt werden können. Die von der Injektionsschaltungen in die Integratoren i&sub1;, i&sub2;, ..., iNc - 1, iNc injizierten Ladungen werden in Spannungspegel in den Zellen C&sub1;, C&sub2;, ..., CNc-1, CNc mithilfe von Transferverbindungen I&sub1;, I2x, I2y, I2z, I3x, I3y, I3z, ..., I(Nc - 1)x, I(Nc - 1)y, I(Nc - 1)z, I(Nc)x, I(Nc)y, I(Nc)z umgesetzt. Die Wahl unter diesen Verbindungen am Wählschalter 12 durch die ausgewählte Norm Sx, Sy oder Sz festgelegt. Die Wahl von Sx, Sy oder Sz führt zur Aktivierung einer der drei Spulen Bx, By oder Bz in Reihe, die in jeder der drei Verbindungen liegen, welche jede der Zellen des Schieberegisters 10 mit dem Integrator verbindet, dessen Leserang für die gewählte Norm der Nummer der Zelle der betreffenden Verbindung entspricht. Die Gesamtheit dieser Verbindungen I&sub1; bis I(NC)z bildet das Adressenregister 11.

Claims

1. Erfassungsverfahren für eine Kamera mit verteilten Integrations- und Lesezyklen und mit einer Abtastung gemäß einer vorgegebenen Richtung (Δ, π), um ein aus Pixeln mit einem Rasterabstand pp entsprechend einer vorbestimmten Norm bestehendes Bild zu erzeugen, wobei die Kamera eine Erfassungsleiste mit mehreren Reihen von Elementarsonden (Ci) enthält, die gemäß einer zur Abtastrichtung senkrechten Richtung angeordnet sind, wobei die Sonden unterschiedlicher Reihen, die gemäß der Abtastrichtung fluchtend angeordnet sind, einen Kanal (Vk) zur TDI-Erfassung definieren und jeder Erfassungskanal (Vk) eine Injektions- und Integrationsschaltung für die von jeder Sonde (Ci) während einer Belichtungsdauer gelieferten Ladungen in Form eines Tastsignals sowie eine Leseschaltung mit Summiergliedern enthält, um die einem gegebenen Pixel entsprechenden Tastsignale zu summieren, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Wert (pc) für den Rasterabstand der Sonden eines gegebenen Erfassungskanals wählt, der von dem Rasterabstand (pp) für die Pixel um einen Bruchteil dieses letzteren abweicht, sodaß eine Koinzidenz zwischen Sonde und Pixel, die für eine Bezugssonde (Co) realisiert wird, für alle weiteren dem gleichen elementaren Blickfeld ausgesetzten Sonden nicht mehr stattfindet, und daß man in jedes Summierglied zwischen zwei aufeinanderfolgenden Lesephasen jeder Sonde die aus der zugeordneten Integrationsschaltung kommende Information einschreibt.

2. Erfassungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl Nc von in einem Erfassungskanal vorhandenen Sonden unter dem Wert Kc bleibt, der einer fiktiven Anzahl von Sonden entspricht, für die sich eine periodische Koinzidenz der Injektions- und Integrations zyklen ergibt, wobei eine Sonde (Ci) mit Ausnahme der Bezugssonde (Co) somit eine räumliche Verschiebung (Di) ihrer Position bezüglich der Position (Pi) des nächstliegenden zu tastenden Pixels aufweist, die nie null ist.

3. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonden (Ci) gemäß einer Reihenfolge eingeordnet sind, die vom zunehmenden Wert ihrer Verschiebung bezüglich des nächstliegenden Pixels bestimmt wird, die nach Normierung durch einen Mindestverschiebewert (Dmin) erhalten wird, und daß diese Einordnung die Lesereihenfolge der verschiedenen Injektions- und Integrationszyklen der verschiedenen Sonden eines Erfassungskanals und so eine Verteilung der Integrationszyklen definiert, wobei die Reihenfolge durch die aufeinanderfolgenden Werte der Terme Ui einer arithmetischen Reihe mit der Differenz r bestimmt wird derart, daß gilt:

Ui = (i · r)modulo Kc

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz r abhängig von der Verschiebung D&sub1; der ersten Sonde (C&sub1;) durch folgende Beziehung bestimmt wird:

r = (nKc + 1)Dmin/D&sub1;

wobei n eine geeignete ganze Zahl ist.

5. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Rasterabstands (pc) der Sonden so gewählt ist, daß der Mindestabstand Dmin einerseits durch eine Verschiebung D&sub1; entsprechend einem laufenden Lesevorgang begrenzt und andrerseits kleiner als die Maximalverschiebung ist:

D&sub1; < Dmin < (pp - D&sub1;)/(Nc - 1)

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lesereihenfolge der Summierschaltungen für die Bildung des Helligkeitssignals durch Ladungsakkumulierung für jedes Pixel mit dem Lesen der Sonde mit dem höchstmöglichen Rang beginnt, die durch die arithmetische Reihe Ui definiert ist.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Tastsignalen für die Bildung eines Pixels, die der Mindestanzahl von Summierstufen je Erfassungskanal gleicht, dem ganzzahligen Teil der Größe (Nc - 1) · pc/pp gleicht.

8. Erfassungsleiste zur Durchführung des Verfahrens nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, die mehrere Reihen von Sonden zur Überdeckung einer Teilhöhe des Bilds der Szene aufweist, die auf die Leiste projiziert und von ihr abgetastet wird, wobei jede Reihe einen Erfassungskanal (Vk) mit einer gleichen Nutzanzahl (Nc) von Sonden (Ci) in Flucht gemäß einer Abtastrichtung (Δ) mit einem Abstandsraster (pc) enthält und jeder Erfassungskanal (Vk) Pixel einer Bildzeile (Lk) ausgehend von den von den gerade abgetasteten Sonden gelieferten Tastsignalen bilden sollen, wobei diese Tastsignale zuerst injiziert, integriert und dann gelesen werden, um sequentiell durch Verarbeitungsschaltungen vom TDI-Typ in der Brennebene der Leiste kumuliert und dann in einer Verwaltungsschaltung geformt zu werden und ein Videosignal zu bilden, das mit dem Pixel-Rasterabstand pp einer bestimmten Norm kompatibel ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rasterabstand pc der Sonden sich von dem Rasterabstand pp der Pixel um einen Wert gleich einem Bruchteil dieses letztgenannten Abstands so unterscheidet, daß eine Koinzidenz zwischen Sonde und Pixel nur bei der Bezugssonde (Co) und für eine fiktive Sonde stattfindet, die einer fiktiven Anzahl Kc von Sonden je Erfassungskanal größer als der Nutzanzahl entspricht und ein Rastermaß der räumlich/zeitlichen Koinzidenz Pst zwischen Sonden und Pixel definiert derart, daß gilt:

Pst =Kp · pp = Kc · pc (Kp und Kc sind zwei ganze Zahlen).

9. Leiste nach Anspruch 8 in Anwendung auf eine Kamera mit vertikaler Abtastung, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungskanäle in vier Unterblöcke (B1 bis B4) unterteilt sind, wobei jeder Kanal (Vk) jedes Unterblocks von gemäß der vertikalen Abtastrichtung (π) fluchtend angeordneten Sonden gebildet wird, die einen Sondenrasterabstand pc etwa gleich dem doppelten Wert der Länge einer Kante einer Sonde besitzen, daß die Sonden eines gegebenen Kanals (Vk) an eine gemeinsame Zelle (Ck) eines Summierregisters angeschlossen sind, daß ein logischer Verwaltungsmodul (LG) die Zeitparameter steuert, die mit der Verarbeitung der von der Erfassungsleiste gelieferten Ladungen zusammenhängen, daß die Erfassungskanäle (Vk) jedes Unterblocks gegeneinander gemäß der horizontalen Richtung (Δ) um ein Rastermaß gleich dem Rasterabstand pc der Sonden versetzt sind, daß die Unterblöcke gegeneinander in dieser Richtung (Δ) um einen Abstand von etwa gleich einer halben Kantenlänge einer Sonde wegen des Raumbedarfs versetzt und paarweise gruppiert sind, nämlich innerhalb einer Gruppe gegenseitig um die Kantenlänge einer Sonde versetzt, wobei jeder der aufeinanderfolgenden Erfassungskanäle (Vk, Vk + 1) der beiden Unterblöcke einer gemeinsamen Gruppe abwechselnd an ein gemeinsames Schieberegister S&sub1; oder S&sub2; angeschlossen sein können, und daß der Rasterabstand pc der Sonden durch die Gleichung

Kp · pp = Kc · pc

gegeben ist, wobei Kp der erste Wert oberhalb von Kc ist, der dem Rasterabstand pc der Sonden einen Wert oberhalb des durch die verwendete Technologie gegebenen Mindestwerts Pmin verleiht.

10. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7 in Anwendung auf die Modulation der Abtastung zugun sten einer Erhöhung der Bildauflösung in Abtastrichtung durch Abtastung eines Teils des Bilds und proportionale Verringerung der Abtastgeschwindigkeit entsprechend einer Vergrößerung in dieser Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge des Auslesens der Sonden abhängig vom Wert der gewünschten Vergrößerung g gewählt wird, wobei die Basisparameter der arithmetischen Reihe für die entsprechende Reihenfolge des Auslesens U1g für die erste Sonde und die Differenz rg abhängig vom der gewünschten Vergrößerung g entsprechenden Rasterabstand ppg der Pixel folgende Werte besitzen:

U1g = (Pc - ppg)/D&sub1; und rg = (nKc + 1)/U1g

11. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7 in Anwendung auf eine Mehrnormverwendung, dadurch gekennzeichnet, daß man den gemeinsamen Wert des optimalen Rasterabstands der Sonden einer Leiste mit vertikaler Abtastung für mehrere Normen sucht und dann die charakteristischen Werte U&sub1; und r ableitet, um jede der arithmetischen Reihen zu definieren und die Lese-Reihenfolge der jeder dieser Normen entsprechenden Sonden zu erstellen.

12. Leiste mit Unterblöcken gemäß Anspruch 9 für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11 für eine Mehrnorm-Anwendung, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Rastermaßes Psb der Unterblöcke durch Bestimmung des kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Zeilenrasterabstände für jede der Normen oberhalb der Höhe eines Erfassungskanals ausgehend von dem ganzzahligen Wert κ so erfolgt, daß gilt:

Psb = κ · Psb(CCIR) · pp(US)/pp(CCIR)

und daß die Werte der verschiedenen charakteristischen Parameter für jede der Normen, wie der Rasterabstand der Pixel, der Anzahl (Nc) von Sonden je Erfassungskanal, der Anzahl (Ntdi) von Summierstufen je Erfassungskanal, der Integrationszeit (Ti) und der globalen Ladungstransferzeit (T&sub1;) sowie der Abtastgeschwindigkeit (Vb) für jede der Normen ausgehend von gemeinsamen Werten des Rasterabstands (pc) der Sonden und des Unterblock-Rastermaßes (psb) ausgewählt werden.

13. Einheit bestehend aus einer Verwaltungsschaltung und einer Erfassungsleiste nach Anspruch 8, wobei die Verwaltungsschaltung in die Brennebene der Erfassungsleiste integriert ist und ein erstes Register (1) enthält, das an Schreib- und Leseregister (4, 5) der Register (2) der TDI- Summierung und an einen Generator (6) für Integrationszyklusperioden (Ti) über einen Dekoder (7) gekoppelt ist, der von einer Wählschaltung (8) für die Lesezeit mittels Ladungstransfer gesteuert wird, daß der Generator (6) für Integrationszyklusperioden die Summierregister (2) und Integratoren (9) für von den Sonden über das Schreibregister (4) für das Summierregister (2) beziehungsweise ein Lese- und Neu-Initialisierungsregister (10) gelieferte Ladungen steuert, das an ein Demultiplexierregister (11) für die Integratoren (9) gekoppelt ist.

14. Einheit mit einer Verwaltungsschaltung nach Anspruch 13 und einer Leiste nach Anspruch 12 sowie außerdem einem Wählschalter für den Abtastmodus und die Fernsehnorm, der an den Integrationsperioden-Generator (6) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Wählschalter (12) Dekodierer (13, 14) aktiviert, die an den Ausgang des Schreibregisters (4) beziehungsweise des Demultiplexierregisters (11) angeschlossen sind.

15. Einheit nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Register (1), das Lese- und Neu-Initialisierungsregister (10), das Demultiplexierregister (11), das Schreibregister (4) und das Leseregister (5) eine Basisstruktur für die Verwaltung der Informa tionstransferzyklen betreffend die Integration, das Lesen und das Neu-Initialisieren der von den Sonden kommenden Tastsignale bilden, um im Verlauf der Zeit ein mit einem gegebenen Abtastmodus und einer gegebenen Norm kompatibles Videosignal zu liefern, daß das erste Register (1) ein Schieberegister ist, das der sequentielle Adressierung der Summierregister (2), die am Ende des Analysezyklus angekommen sind, sowie der Bildung des Videosignals (SV) durch Aktivierung des Ausgangsregisters (16) dient und so dimensioniert ist, daß es die für die anderen Register (10, 11, 4, 5) erforderlichen Impulse inkrementiert, daß das Lese- und Neu-Initialisierungsregister (10) ebenfalls ein Schieberegister ist, das einen vollständigen Lese- und Neu-Initialisierungszyklus der Gesamtheit der Integratoren (9) durch Regelung der Lese- und Neu-Initialisierungszeitpunkte durch den Integrationsperiodengenerator (6) realisieren kann, der vom ersten Register (1) gesteuert wird, wobei die aus dem Lese- und Neu-Initialisierungsregister (10) kommenden Steuerungen von dem dem Dekoder (14) zugeordneten Demultiplexierregister (11) demultiplexiert und in der durch den Betriebsmodus definierten Reihenfolge an die verschiedenen Integratoren (9) angelegt werden, daß das Schreibregister (4) in Verbindung mit der Dekodiermatrix (13) eine Adressierung jedes (Ntdi) der Summierglieder jedes Erfassungskanals bei der Sammlung der von den Sonden eines gegebenen Kanals gelieferten und der Bildung eines Pixels zugeordneten Tastsignale adressieren kann, wobei die Anzahl Ntdi von aktivierten Summiergliedern je Erfassungskanal durch den Moduswählschalter (12) definiert ist, und daß das Leseregister (5), das vom ersten Register (1) inkrementiert wird, nacheinander die Summierglieder (2) am Ende des Zyklus zur Bildung eines Pixels auswählt, ihr sequentielles Auslesen für die Bildung des Videosignals (SV) und ihre Neu-Initialisierung erlaubt und sie dann der Tastsignalverarbeitung bezüglich jedes neuen Pixels unterwirft.

16. Einheit nach einem beliebigen der Ansprüche 14 und 15, in der die Verwaltungsschaltung ein Lese- und Neu- Initialisierungsregister (10) enthält, dessen Stufenanzahl der Anzahl (Nc) von Sonden je Kanal gleicht, die ganz oder teilweise genutzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Injektionsschaltungen in die Integratoren (i&sub1;, i&sub2;, ..., iNc - 1, iNc injizierten Ladungen in den Zellen C&sub1;, C&sub2;, ..., CNc - 1, CNc in Spannungspegel mithilfe der Transferverbindungen I&sub1;, I2x, I2y, I2z, I3x, I3y, I3z, ..., I(Nc - 1)x, I(Nc - 1)y, I(Nc)x, I(Nc)y, I(Nc)z übersetzt werden, die das Adressenregister (11) bilden, daß die Wahl zwischen den Verbindungen durch die Wahl einer Norm (Sx, Sy, Sz) definiert wird, die am Wählschalter (12) festgelegt wird, wobei die Wahl der Norm zu einer Serienaktivierung einer der Spulen (Bx, By, Bz) führt, die sich in jeder der Verbindungen befinden, die jede der Zellen des Schieberegisters (10) mit dem Integrator verbindet, dessen Leserang für die ausgewählte Norm der Nummer der betrachteten Verbindung entspricht.