NL192554C - Halfgeleider beeldopneeminrichting. - Google Patents

Description

1 192554

Halfgeleider beeldopneeminrichting

De uitvinding heeft betrekking op een halfgeleider beeldopneeminrichting voorzien van eerste en tweede fotogevoelige elementen corresponderend met oneven en even rasters van een televisiesignaal die 5 afwisselend in een matrix zijn opgesteld; een aantal verticale schuifregisters, die parallel ten opzichte van elkaar zijn opgesteld voor het verschuiven van ladingen vanuit die eerste en tweede fotogevoelige elementen; een aantal overdrachtspoorten, die respectievelijk geplaatst zijn tussen die eerste en tweede elementen en die verticale schuifregisters voor het verschuiven van een lading uit de eerste en tweede fotogevoelige elementen naar de verticale schuifregisters; een horizontaal schuifregister dat gekoppeld is 10 met één einde van elk van de verticale schuifregisters; een optisch diafragma voor het regelen van het invallen van het licht op de eerste en tweede elementen; middelen voor het besturen van een diafragma voor het zodanig openen ervan, dat de eerste en tweede elementen gelijktijdig aan het licht worden blootgesteld; en besturingsmiddelen voor het besturen van de overdrachtspoorten en de verticale en horizontale schuifregisters, zodanig, dat de maximum intervallen, die ter beschikking staan voor het laden 15 van elk van de eerste en tweede fotogevoelige elementen hetzelfde zijn en een tijdsduur hebben van ten minste twee rasterperioden.

Een dergelijke beeldopneeminrichting is al beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 8205039.

De onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt, doordat starttijdstippen van de ladingsintervallen voor respectievelijk de eerste en tweede fotogevoelige elementen relatief verschoven zijn over een vooraf 20 vastgesteld interval en waarbij de ladingen uit die eerste en tweede fotogevoelige elementen respectievelijk resulterend van de belichting achtereenvolgens worden uitgelezen nadat het diafragma gesloten is.

Opgemerkt wordt dat uit DE-A-2916334 een halfgeleider beeldopneeminrichting bekend is waarbij echter geen compensatie wordt geboden voor de donkerstroom.

25 De uitvinding wordt bij wijze van voorbeeld aan de hand van de tekeningen beschreven, waarin overeenkomstige delen dezelfde verwijzingscijfers dragen, en waarin: figuur 1 een schema is van de opstelling en de circuitopbouw van een videocamera, figuur 2 een bovenaanzicht van een halfgeleiderbeeidvoeler, die in de camera uit figuur 1 wordt toegepast en 30 figuren 3A tot 3H tijdsdiagrammen zijn, die worden gebruikt voor het verduidelijken van de werking van de camera volgens figuur 1.

De camera in figuur 1 omvat een ladingsgekoppeld element (CCD) 1 van het interlineaire overdrachtstype, waaruit een stilstaand beeldvideosignaal wordt verkregen hetgeen in detail in het volgende wordt beschre-35 ven. Een videosignaalregistratie- en reproductiegedeelte 3 registreert het opgenomen videosignaal op een roterende magnetische schijf 2 van velmateriaal en het videosignaal kan van de magnetische schijf 2 worden gereproduceerd, teneinde op een niet getekende televisieontvanger een stilstaand beeld te vormen. Een systeembesturingsstelsel 23 bestuurt de werking van de camera met inbegrip van de CCD 1.

Zoals figuur 2 toont, omvat de CCD 1 eerste en tweede fotogevoelige elementen SO en SE, die 40 afwisselend in een matrix zijn opgesteld. De fotogevoelige elementen SO corresponderen met oneven rasters en de fotogevoelige elementen SE corresponderen met even rasters, zodat de fotogevoelige elementen SO horizontaal zijn opgesteld en de fotogevoelige elementen SE horizontaal zijn geplaatst. De CCD 1 omvat voorts een aantal bilaterale verticale schuifregisters 4, die in verticale afstanden tot elkaar zijn opgesteld tussen naburige fotogevoelige elementen SO en SE. De respectieve overdrachtspoorten 4a en 4b 45 zijn geplaatst tussen de fotogevoelige elementen SO en SE en het naburige verticale schuifregister 4 om ladingen daarnaar toe te schuiven. De CCD 1 omvat voorts een horizontaal uitgangsschulfregister 5 dat gekoppeld is met één einde van elk van de verticale schuifregisters 4.

De werking van het CCD 1 zal worden verduidelijkt aan de hand van figuur 1 en de tijdsdiagrammen uit figuur 3. De maximale intervallen, die ter beschikking staan voor het laden van de eerste en tweede 50 fotogevoelige elementen SO en SE zijn zodanig ingesteid, dat zij dezelfde lengte hebben en deze periode kan bijvoorbeeld twee rasterperioden bedragen. De hoeveelheid lading in de voelerzones aan het eind van een ladingsinterval hangt af van de sterkte van het invallende licht en is evenredig met de hoeveelheid licht, die ingevallen is op de voelerzones in de beide rasterperioden. De ladingen in de eerste en tweede fotogevoelige elementen SO en SE worden verschoven naar het verticale overdrachtsregister 4 via de 55 overdrachtspoorten 4a respectievelijk 4b. De getrokken en onderbroken pijlen in figuur 2 geven respectievelijk de elektronenstroom aan vanuit de voelerzones tijdens respectievelijk de oneven en even raster-overdracht.

192554 2

De poortverrichting van de poorten 4a en 4b wordt bestuurd door poortsignalen 0S, die worden opgewekt door een poortsignaalgenerator 6. Na deze poort- en overdrachtsverrichting, worden de ladingen in het verticale schuifregister 4 regel voor regel achtereenvolgens verschoven naar het horizontale schuifregister 5 onder besturing van een signaal 0V, dat gegenereerd wordt door een verticale stuursignaalgenerator 7b. De 5 ladingen in het horizontale uitgangsschuifregister 5 worden dan uitgelezen als het uitgangsvideosignaal onder besturing van een signaal 0H, dat opgewekt wordt door een horizontale stuursignaalgenerator 7a. Deze besturing van de schuif registers 4 en 5 wordt synchroon uitgevoerd met de verticale synchronisatie-signalen van een standaardtelevisiesignaal, bijvoorbeeld een NTSC-, een PAL- of een SECAM-systeem, welke verticale synchronisatiesignalen een referentiesignaal vormen. De figuur 3A toont dit referentiesignaal, 10 waarvan de cyclus gelijk is aan één rasterperiode.

De poortsignalen 0S die gevormd worden door een poortsignaalgenerator 6, omvat twee pulsseries, die afwisselend raster voor raster worden gevormd voor de toevoer aan de poorten 4a en 4b in respectievelijk de oneven en even rasters van elk beeld. Voor de eerste fotogevoelige elementen SO, corresponderend met het oneven raster, is het maximum beschikbare ladingsinterval TSOA (figuur 3B) van twee raster-15 perioden vooraf bepaald en voor de tweede fotogevoelige elementen SE, corresponderend met de even rasters, heeft het maximum ter beschikking staande ladingsinterval TSEA dezelfde duur, dat wil zeggen twee rasterperioden, maar start niet tot halverwege een beeldperiode, dat wil zeggen één rasterperiode, later als getekend is in figuur 3C.

Vergelijking van de tijdsdiagrammen van figuren 3B en 3C tonen dat de maximum ter beschikking 20 staande ladingsperiode voor de eerste fotogevoelige elementen SO beginnen op tijdstip to en dat de maximum ter beschikking staande ladingsperiode voor de tweede fotogevoelige elementen SE starten één rasterperiode later op tijdstip tE.

De poorten 4a en 4b worden periodiek geopend gedurende korte tijdsintervallen TTO en TTE, zoals de figuren 3B en 3C tonen, en tijdens deze korte tijdsintervallen worden de ladingen in de fotogevoelige 25 elementen SO en SE naar de verticale schuifregisters 4 verschoven.

De aandacht wordt erop gevestigd, dat de intervallen TSOA en TSEA de theoretisch maximum beschikbare ladingsintervallen zijn en dat de feitelijke ladingsintervallen worden gestuurd door een diafragma 9 (zie figuur 1). Het diafragma 9 is opgesteld tezamen met een irisdiafragma 8 in de lichtbaan naar de CCD 1 en wordt bestuurd in afhankelijkheid van het invallende licht teneinde een adequate 30 ladingsperiode voor de voelerzones van de CCD 1 te verkrijgen. De werking van het diafragma 9 wordt bestuurd door een systeembesturingseenheid 23 via een diafragmabesturingscircuit 10 en het irisdiafragma 8 wordt op overeenkomstige wijze gestuurd door de besturingseenheid 23 via een irisbesturingscircuit 11.

Het irisdiafragma 8 wordt normaal volledig open gehouden en het diafragma 9 wordt eveneens normaal open gehouden, zodat het invallende licht erdoorheen kan vallen, zodat de lichtsterkte gedetecteerd kan 35 worden. Het diafragma 9 wordt gesloten en het iris 8 op de vereiste waarde ingesteld onder besturing van de systeembesturingseenheid 23, die op zijn beurt gestuurd wordt door een diafragmastartpuls p, die wordt gestart door het sluiten van een diafragmaschakelaar 22. Wanneer de startpuls p gestuurd wordt naar de systeembesturingseenheid 23 op het tijdstip ts volgens figuur 3D, wordt de besturingseenheid 23 geactiveerd, zodat juist na het tijdstip tO gesynchroniseerd met het oneven rasterreferentiesignaal (figuur 3A), dit 40 de eerste beeldstarttijd is volgend op het tijdstip ts, welk besturingsproces wordt gestart teneinde de uitgangs-tweeraster stilstaande videosignalen VO en VE te verkrijgen binnen een drierasterperiode TFS (figuren 3H en 3A). Een drierasterperiode is nodig tengevolge van de verschuiving tussen rasterinterval nadat de startpuls p aan de diafragma 9 geopend is teneinde de werkzame belichting te beginnen op het tijdstip tE synchroon met de achterflank van het bovengenoemde oneven rasterinterval. Dat wil zeggen dat 45 het gesloten interval TCL van het diafragma 9 correspondeert met de interval tussen het begin van de oneven rasteriaadtijd en het begin van de even rasteriaadtijd van de fotogevoelige zones SO en SE. Het diafragma 9 wordt dan gesloten niet later dan één rasterperiode voor het einde van de voor het oneven veld ter beschikking staande ladingsinterval TSOA. De effectieve belichtingstijd TSA varieert dus van ongeveer 0 tot een feitelijk maximum van twee rasterperioden, hetgeen voor een zestig rasters per seconde televisie-50 systeem 1/30 seconden is. Met andere woorden, de effectieve belichtingstijd TSA is variabel in afhankelijkheid van het invallende licht, zoals is aangeduid door een pijl g in figuur 3E.

Tengevolge van de bovenbeschreven werking van het diafragma 9 en de tijdsbesturing ervan, tezamen met de besturing van het irisdiafragma 8, wordt de passende hoeveelheid invallend licht uitgestraald naar de CCD 1 en bovendien wordt het invallende licht uitgestraald naar de eerste en tweede fotogevoelige 55 elementen SO en SE op hetzelfde tijdstip. Dientengevolge heeft elk raster het identieke beeldsignaal alhoewel het beeld verschilt met één lijn tengevolge van de interiiniëringsrelatie van het televisiesignaal. Omdat de belichting op hetzelfde tijdstip plaatsvindt, vindt flikkering van het eerste type niet plaats.

Claims (4)

1. Halfgeleider beeldopneeminrichting voorzien van: eerste en tweede fotogevoelige elementen corresponderend met oneven en even rasters van een televisiesignaal die afwisselend in een matrix zijn opgesteld; 55 een aantal verticale schuifregisters, die parallel ten opzichte van elkaar zijn opgesteld voor het verschuiven van ladingen vanuit die eerste en tweede fotogevoelige elementen; een aantal overdrachtspoorten, die respectievelijk geplaatst zijn tussen die eerste en tweede elementen 192554 4 en die verticale schuifregisters voor het verschuiven van een lading uit de eerste en tweede fotogevoelige elementen naar de verticale schuifregisters; een horizontaal schuifregister dat gekoppeld is met één einde van elk van de verticale schuifregisters; een optisch diafragma voor het regelen van het invallen van het licht op de eerste en tweede elementen; 5 middelen voor het besturen van een diafragma voor het zodanig openen ervan, dat de eerste en tweede elementen gelijktijdig aan het licht worden blootgesteld; en besturingsmiddelen voor het besturen van de overdrachtspoorten en de verticale en horizontale schuifregisters, zodanig, dat de maximum intervallen, die ter beschikking staan voor het laden van elk 10 van de eerste en tweede fotogevoelige elementen hetzelfde zijn en een tijdsduur hebben van ten minste twee rasterperioden, met het kenmerk, dat de starttijdstippen van de ladingsintervallen voor respectievelijk de eerste en tweede fotogevoelige elementen relatief verschoven zijn over een vooraf vastgesteld interval en waarbij de ladingen uit die eerste en tweede fotogevoelige elementen respectievelijk resulterend van de belichting achtereenvolgens worden uitgelezen nadat het diafragma gesloten is.

2. Halfgeleider beeldopneeminrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voordat de ladingen, die resulteren uit de belichting zijn uitgelezen uit de eerste en tweede fotogevoelige elementen, de besturingsmiddelen ervoor zorgen, dat elk residu en elke lading in de verticale schuifregisters uitgeschoven wordt gedurende een interval nadat het diafragma gesloten is en voordat het uitlezen begon.

3. Halfgeleider beeldopneeminrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het interval nadat het 20 diafragma is gesloten en voordat het uitlezen plaatsvond, één rasterperiode is.

3 192554 Omdat de maximum ter beschikking staande ladingsperiode TSOA en TSEA voor de eerste en tweede fotogevoelige elementen SO en SE hetzelfde zijn, elk met een tijdsduur van twee rasterperioden, zijn zelfs alhoewel het invallende licht niet invalt op de eerste en tweede fotogevoelige elementen SO en SE gedurende het totaal van deze perioden, de geaccumuleerde ladingen tengevolge van donkere stromen in 5 elk van de fotogevoelige elementen SO en SE hetzelfde, zodat eveneens flikkering van het tweede type geëlimineerd is. Zoals dus blijkt uit de figuren 3F en 3G, accumuleren de donkere stroomladingen DO en DE nagenoeg lineair ten opzichte van de tijd gedurende de maximum ter beschikking staande ladings-perioden. Deze donkere stroomladingen DO en DE worden gecombineerd met de feitelijke beeldsignalen SO en SC geaccumuleerd in de fotogevoelige elementen SO en SE gedurende de effectieve belichtingstijd 10 TSA en de gecombineerde beeldsignalen worden dan uitgelezen als de uitgangsvideosignalen VO en VE na een zekere tijdsinterval TSM, dat zodanig wordt gekozen, dat ruis, die resulteert van smeurverschijnselen, wordt voorkomen. Dientengevolge zijn de totale hoeveelheden lading voor elk raster vrijwel hetzelfde omdat: SO+DO=SE+DE De aandacht wordt erop gevestigd, dat de uitgangsvideosignalen VO en VE uitgelezen worden wanneer 15 het diafragma 9 gesloten is. De uitgangsvideosignalen VO en VE worden bovendien uitgelezen ten minste één rasterperiode TSM na het einde van de belichtingstijd. Tijdens deze periode worden alle ongewenste ladingen, dat wil zeggen de smeurruisladingen bijvoorbeeld opgeslagen in de verticale schuifregisters 4, uitgeschoven, terwijl de overdrachtspoorten 4a en 4b gesloten blijven. De uitgelezen videosignalen VO en VE worden geleid naar een bemonsteringshoudschakeling 13 via een 20 versterker 12, zodat de uitgangsvideosignalen VO en VE worden bemonsterd en afgevlakt. De afgevlakte signalen worden via een gelijkstroom-verwijderende condensator 14 geleid naar een afsnijcircuit 15, teneinde op een passend niveau afgesneden te worden. Zoals aangegeven is in figuur 2 heeft het CCD 1 een afgeschermd deel, zodat ten minste één foto-gevoelig element S' in elke horizontale lijn afgeschermd wordt tegen het invallende licht. Dit maakt een 25 referentie zwartsignaal vrij voor toepassing bij het instellen van de uitgangsvideosignalen VO en VE, die verkregen moeten worden tezamen met het beeldsignaal. De uitgangsvideosignalen VO en VE worden afgesneden in het afsnijcircuit 15 met gebruikmaking van het referentiesignaal en derhalve is het zwart-niveau van de uitgangsvideosignalen VO en VE het vereiste vooraf vastgestelde niveau gebleven en veranderen de zwartniveaus niet op ongewenste wijze in afhankelijkheid van de ingang of variaties in de 30 camera. De afsnij-uitgangssignalen uit het circuit 15 worden dan geleid naar een verwerkingsschakeling 16 waarin gamma-correctie, en indien het ingangssignaal een kleursignaal is, een witbalanscorrectie uitgevoerd worden. Het verwerkte videosignaal wordt gecodeerd tot een passend signaalformaat voor registratie op een magnetische schijf 2 in een codeerschakeling 17 en wordt dan geleverd via een registratieschakeling 18, die 35 bijvoorbeeld een versterker kan zijn, aan een videoregistratiekop 19 voor registratie op de magnetische schijf 2. Indien het videosignaal een kleurvideosignaal is, kan het codeercircuit 17 kieurverschilsignalen R-Y en B-Y lijn voor lijn tezamen met een luminantiesignaal Y leveren. In het geval van een televisiesysteem met 60 rasters per seconde, wordt de magnetische schijf 2 aangedreven met 60 omwentelingen per seconde door een motor 20 onder besturing van een stuurschake-40 ling 21, die op zijn beurt bestuurd wordt door de besturingseenheid 23, teneinde op passende wijze gesynchroniseerd te worden met het verticale schuifsignaal 0V uit de V-stuursignaalgenerator 7b. Zoals in het voorgaande is beschreven, is de maximumperiode gedurende welke het diafragma 9 geopend kan zijn in een 60 raster per seconde televisiesysteem 1/30, maar indien dit interval onvoldoende is, kunnen langere belichtingstijden gekozen worden door het totale verwerkingsinterval TFS (figuur 3A) te 45 vergroten van drie rasterperioden tot een langer tijdsinterval, bijvoorbeeld vier rasterperioden. In dit geval wordt natuurlijk het uitlezen van het uitgangsvideosignaal VO en VE verschoven teneinde één rasterperiode later dan getekend is in figuur 3H plaats te vinden.

50 Conclusies

4. Halfgeleider beeldopneeminrichting volgens conclusie 1, met het kenmeik, dat het vooraf vastgestelde interval waarover de starttijdstippen van de ladingsintervallen relatief verschoven zijn één beeldperiode is. Hierbij 3 bladen tekening