NL8001821A - Kleurbeeldkamera. - Google Patents

Description

( VO 0316

Titel : "Kleurbééldkamera.

De uitvinding heeft "betrekking op een vaste-toestandkleurbeeld-kamera. Meer in het "bijzonder heeft de uitvinding "betrekking op een vaste-toestandkleurentelevisiekamera, velke is voorzien van een aantal vaste-toestand-heeldaftastinrichtingen.

^ De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelieht onder ver-' wijzing naar de tekening. Daarbij toont : fig. 1 schematisch de opbouw van een vaste-toestandbeeldaftast-inriehting; fig. 2A en 2B respectievelijk in dwarsdoorsnede en in bovenaan-. ^ zicht de opbouw van een beeldelement en het beeldelementstelsel, waarbij een vaste-toestandbeeldaftastinrichting van het MQST-type; fig. 3 schematisch de opbouw van een vaste-toestandbeeldkamera met. drie aftast inrichtingen; fig. 4 schematisch een beeldaftastinrichting met een 6x6 beeldelementmatrix ter toelichting van de geïnternilieerde aftasting» welke wordt toegepast bij een gebruikelijke vaste-toestandbeeldkamera; fig. 5 de optische opstelling van beeldaftastinrichtingen in een vaste-toestandbeeldkamera bij een uitvoeringsvorm volgens de uit-20 vinding; fig. 6k een pulstempeerdiagram» waarin vertikale aftastpulsreek-sen zijn aangegeven, welke worden gebruikt voor het eerste raster bij de in fig. 5 afgeheelde uitvoeringsvorm; fig. βΒ een pulstempeerdiagram, waarin de vertikale aftastpuls-25 reeksen zijn aangegeven, welke voor het tweede raster bij de in fig. 5 afgeheelde uitvoeringsvorm worden toegepast; fig. 7 in blokschema een stelsel voor het aandrijven van de in fig. 5 afgebeelde beeldaftastinrichtingen; fig. 8 schematisch de optische opstelling van beeldaftastin-2q richtingen bij een vaste-toestandbeeldkamera voor een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding; fig. 9 een pulstempeerdiagram ter toelichting van de beeldsigna-len, welke met de in fig. 8 afgebeelde aftastinrichtingen worden verkregen; 25 fig. 10 en 11 respectievelijk vaste-toestandbeeldkamera's van 80 0 1 8 21 >> 2 het type met drie, respectievelijk twee aftastinrichtingen volgens de uitvinding; fig. 12A en 12B respectievelijk voorbeelden van een kleurfilter voor de in fig. 11 weergegeven rode en blauwe beeldaftastinrichting; 5 fig. 13 de optische opstelling van de groene beeldaftastinrich ting en de rode en blauwe beeldaftastinrichting, weergegeven in fig.

10.of 11; fig. ih in blokschema een stelsel voor het aandrijven van de in.fig, 11 afgeheelde vaste-toestandbeeldkamera met twee aftastinrich-10 tingen; en fig. 15 een pulstempeerdiagram ter toelichting van de signaalgolf-vormen, die in verschillende punten van het in fig. 1U afgebeelde. aandrijfstelsel optreden.

Vaste-toestandbeeldaftastinrichtingen worden geklassificeerd in 15 drie groepen, n.l. teeldaftastinriehtingen van het MOST (veldeffect-transistor met geïsoleerde poortelektrode)-type, beeldaftastin-richtingen van het CTD (Change Transfer Device)-type en beeldaftast-inrichtingen van het CID (Charge Injection Device)-type, waarbij elk van deze typen een bepaalde foto-elektrische conversiefunctie en af-20 tastfunctie heeft, die voor de toegepaste beeldopneeminrichtingen nodig is. zie het artikel "MOS Type Area-Imaging Sensor and Television Camera", van Nagahara en anderen, in de Japanese Journal of Electronics van april 1976,pag. 368 - 372.

Bij wijze van voorbeeld zal hierna een vaste-toestandbeeldaf-25 tastinrichting van het MOST-type worden beschreven.

In fig, 1 waarin schematisch een vaste-toestandbeeldaftastin-richting van het MOST-type is aangegeven, is 11 een horizontale af-tastketen voor X-positie of kolamadressering, 12 een vertikale af-tastketen voor Y-positie of rij-adressering, 13 vertikale veldeffect-30 schakeltransistoren met geïsoleerde poortelektrode (hierna eenvoudig . betiteld als MOSTs), die door vertikale aftastpulsen uit de vertikale aftastketen 12 worden in- en uitgeschakeld, ih fotodioden, gevormd onder gebruik van de toevoerelektrodejuncties van de MOSTs 13, 15 een vertikale signaaluitgangslijn, die de afvoerelektroden van de MOSTs 35 13 van dezelfde kolom met elkaar verbindt, 16 horizontale aftast- MOSTs, die door horizontale aftastpulsen uit de horizontale aftastketen 11 worden in- en uitgeschakeld en waarvan de afvoerelektroden 8 0 0 1 8 21 ·* 3 met een horizontale signaaluitgangslijn 17 en de toevoerelektroden met de vertikale signaaluitgangslijn 15 zijn verbonden, 18 een aandrijf spanningsbron (n.l. de spanningsbron voor video-uitgang), die via een veerstand 19 met de horizontale signaaluitgangslijn 17 is 5 verbonden om de fotodioden 1U aan te drijven, en 20 een signaaln.it-gangsklem. De horizontale en vertikale aftastketens 11 respectievelijk 12 regelen de horizontale en vertikale schakel-MOSTs 16 en 13 één-voor-êên en de fotostromen uit de volgens een tvee-dimensionaal-stelsel gerangschikte fotodioden 1U worden via de veerstand 19 uit-10 gelezen·Aangezien de respectieve signalen uit de fotodioden 1¼ overeenkomen met een daarop geprojecteerd optisch beeld, verschaffen de uit de fotodioden uitgelezen stromen., het oorspronkelijke videosignaal.

De bovenbeschreven vaste-tóestandbeeldaftastinrichting is daarin 15 gekenmerkt, dat daarbij de toevoer elektroden van de schakel-MOSTs voor de foto-elektrische conversiefuncties daarvan kunnen worden gebruikt en dat schüifregisters van het MOST-type voor de aftastketens kunnen worden toegepast. Derhalve kan dit type vaste-toestandbeeld-aftastinrichting op een eenvoudige wijze met sterke integratie worden 20 vervaardigd en derhalve worden gerealiseerd onder gebruik van de M0S-LSI-technologie, als aangegeven in de fig. 2A en 2B, Fig. 2A toont in dwarsdoorsnede de opbouv van êên beeldelement en fig. 2B toont in bovenaanzicht een deel van de beeldelementconstructie. In deze figuren is 23 een halfgeleidersubstraat-met een geleiding van het H-type, 25 waarop foto-elektrische eonversie-elementen en aftastketens worden geïntegreerd, 2k een putgebied of verontreinigingsgebied met een geleiding van het P-type, gevormd op de halfgeleidersubstraat 23 van het ïT-type, 13 een vertikale schakel-MOST met een poort elektrode 25* waaraan de vertikale aftastpulsen uit de vertikale aftastketen 12 worden 30 toegevoerd, 26 een gebied met grote verontreinigingsconcentratie en een geleiding van het N-type, welk gebied als de toevoerelektrode van de MOST 13 dient en tevens tezamen met het gebied 2k van het P-type een fotodiode 1U vormt, waarbij tussen deze gebieden een PN-junctie wordt gevormd, 27 een gebied met grote verontreinigingsconcentratie en een 35 geleiding van het N-type, welk gebied als de afvoerelektrode van de MOST 13 dient en met een uiteinde van een geleiderlaag 28 en de vertikale signaaluitgangslijn 15 is verbonden. Het andere uiteinde van de 300 1 8 21 h uitgangslijn 28 of 15, dat gemeenschappelijk met de afVoerelektroden van. een aantal van der gelijke vertikale schakel-MOSTs 13 is verbonden, is verbonden met êên uiteinde van een horizontale schakel-MOST 16, die door de horizontale aftastpulsen uit de horizontale aftastketen 5 11 wordt in- en uitgeschakeld, terwijl het andere uiteinde van de MOST 16 met de horizontale signaaluitgangslijn 17 is verbonden. Het gebied. 2k en de substraat 23 worden gewoonlijk op aardpotentiaal (0.7) gehouden. Soms kunnen de PN-junctie tussen het gebied 2k en de substraat 23 in de keerrichting zijn voorgespannen. De verwijzingen 10 291, 292 en 293 geven isolatiefilms aan, welke gewoonlijk uit SiO^ be st aan ΐ

Tijdens het bedrijf wordt de fotodiode 1U bij een aftasting tot de videospanning V geladen, doch de diode wordt overeenkomstig de hoeveelheid licht, die de diode tijdens de periode van een raster 15 treft, met A.ontladen. Wanneer de bijbehorende schakel-MOSTs 13 ^ en 16 bij de volgende aftasting worden ingéschakeld, wordt deze ont- laadfractie geconpenseerd door een laadstroom uit de videospannings-bron 18. Deze laadstroom, overeenkomende met de ontlaadfractie,. wordt uitgelezen over de weerstand 19, die met de videospanningsbron 18 is ver-20 bonden, zodat aan de uitgangsklem 20 een videosignaal wordt verkregen.

Aangezien de vaste-toestandbeeldaftastinrichting met een beeldelement constructie, als weergegeven in fig. 2A en 2B, en als beschreven in het Amerikaanse octrooischrift U. 1 h-8.0U8, een putgebied van het P-type heeft, waarin het foto-elektrische conversie-element is gevormd, 25 vertoont de aft ast inrichting geen "blooming". Bovendien wordt bij deze aftastinrichting infrarood licht bijna volledig in de substraat geabsorbeerd, zodat wordt voorkomen, dat de resolutie achteruit gaat, terwijl de spectrale responsie in het zichtbare gebied een vlakke of balanskarakteristiek heeft, zodat het videosignaal van een object 30 met grote getrouwheid kan worden verkregen. Men kan stellen, dat deze inrichting sterk verbeterde eigenschappen heeft ten opzichte van eventuele andere beeldaftastinrichtingen, welke tot dusverre zijn ontwikkeld en geopenbaard. De andere beeldaftastinrichtingen van het MQST-type, de beeldaftastinrichting van het CTD-type en de beeldaftast-35 inrichting van het CID-type, kunnen evenzeer bij een vaste-toestand-kleurkamera worden toegepast.

Fig. 3 toont schematisch een kleurkamera met drie plaatjes, waar- 800 1 8 21 * 5 "bij gebruik wordt gemaakt ran drie rast e-toestandbeeldaftast inrichtingen. Zoals uit fig. 3 blijkt, wordt licht, dat een lens 31 passeert door bijvoorbeeld een dichroïtisch. prisma 32 voor kleurschei-ding ontleed in rode (R), groene (G) en blauwe (B) componenten. De 5 R-, G- en B-componenten worden respectievelijk op vaste-toestandbeeld- aftastinrichtingen (hierna ook als afbeeldinrichting betiteld) 3^, 33 en 35 voor de componenten R, G en B gefocusseerd. De R-, G- en B-afbeeldinrichtingen 3k, 33 en 35 vervullen foto-elektrische transdu-centfuncties, Bij een gebruikelijke vaste-toestandkleurbeeldkamera 10 vertoont de optische positionering van de afbeeldinrichtingen 33, 3^ en 35 voor elk beeldelement een nauwkeurig overlappende opstelling om een kleurverbreking te beletten. De resolutie van de kleurbeeld-kamera is equivalent aan die van elk van de afbeeldinrichtingen 33, 3¾ en 35 voor wit licht.

15 Bij televisie-uitzendingen, bevat ien raster 525 horizontale af- tastregels in het geval van de HTSC-norm, die in de Verenigde Staten van Amerika en Japan wordt toegepast. Het aantal beeldelementen in vertikale richting voor elke afbeeldinrichting moet hetzelfde zijn als dat van de horizontale aftastregels of tenminste ongeveer 500 20 elementen indien enige vertikale (of onderdrukkings-)intervallen kunnen worden weggelaten. Vat betreft het aantal beeldelementen in horizontale richting wordt opgemerkt, dat dit tenminste ongeveer UOO moet bedragen teneinde een goede beeldkwaliteit te verkrijgen ofschoon dit afhankelijk is van de gewenste resolutie. Dientengevolge omvat elk 25 van de afbeeldinrichtingen 33, 3^· en 35 een plaatje met betrekkelijk grote afmetingen, overeenkomende met die van een geheugen-LSI met een bijzonder grote schaal van meer dan.200 K bits. Voorts is bij de HTSC-norm de verhouding van de beeldafmeting in vertikale richting ten opzichte van die in horizontale richting bijvoorbeeld 3A en der-30 halve is het nodig in de kleinste (vertikale) richting een groot aantal beeldelementen onder te brengen. Een dergelijke constructie is evenwel moeilijk te realiseren. Derhalve is de afmeting van de afbeeldinrichting bijzonder groot vergeleken met de gebruikelijke half-geleider-LSI-inrichtingen, waardoor de produktie-opbrengst sterk 35 wordt verlaagd en de fabricage moeilijk wordt. Bovendien moet het optische stelsel, zoals het dichroitische prisma, op een overeenkomstige wijze groot worden uitgevoerd. Dit leidt tot het gemis aan de aan een 800 1 8 21 * 6 va st e-t o e stand-safbe eldkamer a of kleurenteleyisiekamera gestelde eisen van compactheid, gering gewicht en goedkoopte, terwijl tevens aan de realisatie daarvan beperkingen worden opgelegd.

ïïet televisie-aftasttype is een geïnterlinieerde aftasting, waar-5 bij elke afwisselende horizontale aftastregel tijdens êên raster wordt afgetast en de resterende horizontale regels achtereenvolgens tijdens het volgende raster worden afgetast teneinde een beeld te voltooien.

De foto-elektrisch omgezette signalen, welke afkomstig zijn uit de afbeeldinrichtingen 33, 3^ en 35, moeten aan dit aftasttype worden 10 . aangepast. Ter toelichting van deze geïnterlinieerde aftasting is een afbeeldinrichting Ui, welke terwille van de eenvoud is weergegeven, als een inrichting met een 6x6 beeldelementmatrix, weergegeven in fig. U.

Zoals uit fig. U blijkt, worden van alle horizontale rijen A^, 15 B.j, A2, Bg, Ag en Bg van de beeldelementen b2 de rijen A1, Ag en Ag in de oneven genummerde rasters afgetast, terwijl de rijen B^, B2 en Bg in de even genummerde rasters worden afgetast en wel overeenkomstig de bovenbeschreven geïnterlinieerde aftasting.

Voor het verkrijgen van een dergelijke aftasting moet men gebruik 20 maken van een gecompliceerd schakelmechanisme, dat de omschakeling van aftastregels voor elk raster in de afbeeldinrichting 1+1 (33, 3U en 35 in het geval van het in fig. 3 afgebeelde stelsel) uitvoert.

Verder verkrijgt men bij de bovenbeschreven aftasting, dat signalen, die in de overgeslagen rijen Bg overblijven na het voltooien 25 van de aftasting van de rijen A^, Ag en Ag in het oneven genummerde raster een superpositie-effect optreedt bij signalen, welke worden uitgelezen uit de rijen B^, Bg en Bg bij de volgende aftasting in het even genummerde raster, waardoor een ongewenste nabeeldvorming of naijling in het weergegeven beeld optreedt. Teneinde een dergelijk effect te 30 elimineren, is het nodig de signalen uit alle beeldelementen in elk raster uit te lezen. Hiertoe worden paren rijen A^ en , Ag en Bg en Α^ en Bg achtereenvolgens in de oneven genummerde rasters afgetast en worden andere paren rijen, bijvoorbeeld B1 en Ag, Bg en Ag, enz, achtereenvolgens in de even genummerde rasters afgetast. Dit betekent, 35 dat het bovengenoemde schakelmechanisme nog meer gecompliceerd wordt en dat tevens een gecompliceerde behandeling van de signalen nodig is. Bovendien moet in het geval van de NTSC-norm het aantal beeldelementen 800 1 8 21 7 *

In vertikale richting ongeveer 500 bedragen om êên raster te bestrijken, zoals boven is vermeld.

Een oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een vaste- toestandkleurbeeldkamera, die met kleine afmetingen en met geringe % 5 kosten kan worden vervaardigd.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een vaste-toestandkleurbeeldkamera , waarbij geen int erlinëringsmechanisme nodig is.

Daartoe voorziet de uitvinding in een vaste-toestandkleurbeeld-10 kamera voorzien van een aantal vaste-toestandbeeldaftastinrichtingen, die elk een twee-dimensionaal stelsel van beeldelementen omvatten, welke met respectieve, voorafbepaalde steken in vertikale en horizontale richtingen zijn opgesteld, waarbij de optische positionering van êên van.de beeldaftastinrichtingen ten opzichte van de andere over 15 de helft van de beeldelementsteek in vertikale richting is verschoven en de horizontale aftastingen in de oneven genummerde en even genummerde rasters voor elk van de beeldaftastinrichtingen naar de tijd over êên horizontale aftastregel ten opzichte van elkaar worden verschoven.

20 Bij een dergelijke vaste-t.oestandkleurheeldkamera kan het aantal beeldelementen, dat in een beeldaftastinrichting moet worden toegepast, worden gereduceerd tot de helft of een kwart van een aantal beeldelementen, dat wordt toegepast bij de beeldaftastinrichting van een gebruikelijke vaste-toestandkleurbeeldkamera.

25 De uitvinding zal thans nader worden toegelicht onder verwijzing naar een aantal uitvoeringsvormen daarvan.

Fig. 5 toont de optische positionering van beeldaftastinrich-tingen of afbeeldinrichtingen bij een bepaalde uitvoeringsvorm volgens de uitvinding. Bij de hierin getoonde uitvoeringsvorm wordt de G-30 afheeldinriehting 33 voor groen licht over de helft van de heeld-elementsteek P^ in vertikale richting ten opzichte van de R- en B-afbeeldinrichtingen 3^ en 35 voor rood en blauw licht verschoven. De orde van overlappende opstelling van de afbeeldinrichtingen kan willekeurig zijn.

^ Bij een vaste-toestandkleurbeeldkamera met de uitvoeringsvorm volgens fig. 5 van de afbeeldinrichtingen worden paren rijen en ,

Gg en Μ^, ... enz in bijvoorbeeld het oneven genummerde raster afge- 800 1 8 21 8 tast, terwijl andere paren rijen Gg en , G^ en ..· enz. in liet even genummerde raster worden afgetast, d.v.z., dat de aftasting voor de G-rijen over êên horizontale aftastregel is verschoven.

Bij een kleurentelevisiestelsel wordt de resolutie afhankelijk 5 van het luminantiesignaal "bepaald. Het luminantiesignaal omvat rode, groene en "blauwe signaalcamponenten, E, G en B. Bij de NTSC-norm is de verhouding van R + B tot G gelijk aan 0,1*1 : 0,59. Zelfs indien de verhouding gelijk wordt gemaakt aan 0,5 : 0, 5 wordt het kleur-evenwicht echter niet in sterke mate schadelijk "beïnvloed. Der-10 halve levert de vaste-toestandkleurbeeldkamera, waarbij gebruik wordt gemaakt van de in fig. 5 afgeheelde geometrie van de afbeeldinrich-tingen, de gewijzigde signaalverhouding 0,5 : 0,5 en het bovenbeschreven aftastschema, een reeks luminantiesignalen, die over de helft van de beeldelementsteek in vertikale richting voor de opeenvolgende ras-15 ters zijn verschoven. Dit betekent, dat men een effect kan verkrijgen, dat equivalent is aan dat van de constructie, waarbij het aantal beeldelementen in vertikale richting is verdubbeld. Derhalve kan de vertikale richting van ien raster worden bestreken met slechts ongeveer 250 beeldelementen, zelfs indien gebruik wordt gemaakt van de NTSC-norm. 20 Voorts is het bij de beschreven uitvoeringsvorm toegepaste aftastschema in.wezen equivalent aan de geïnterlinieerde aftasting, welke voor het televisie-aftasttype wordt gebruikt. Het is derhalve duidelijk, dat door gebruik te maken van de optische positionering van de afbeeldin-richting, zoals die bij deze uitvoeringsvorm wordt toegepast, het aantal 25 beeldelementen in vertikale richting gelijk kan zijn aan de helft van het aantal aftastregels, dat in het televisiezendstelsel wordt gebruikt, en dat tevens geen nabeeldvormirg optreedt.

De omschakeling van de aftasting van raster-tot-raster kan op een eenvoudige wijze plaats vinden zonder dat gebruik behoeft te worden 30 gemaakt van een speciaal schakelmechanisme voor de afbeeldinrichtingen zelf. Zo is het bij de in fig, 5 afgebeelde opstelling van de afbeeldinrichtingen slechts nodig êên puls 61 aan de vertikale aftastpulsen-voor de G-afbeeldinrichting 33 tijdens het vertikale terugslaginterval T onmiddellijk voor een even genummerd raster toe te voegen, als £ , 35 blijkt uit fig. 6a en 6b. Fig. 6A toont reeksen vertikale aftastpulsen in een oneven genummerd raster, terwijl fig. éB reeksen vertikale aftastpulsen in een even genummerd raster toont. In deze figuren is 62 800 1 8 21 9 een pulsreeks, die aan de afbeeldinrichtingen 3^ en 35 moet worden toegevoerd, terwijl 63 een pulsreeks is, die aan de afbeeldinrichting 33 moet worden toegevoerd.

Fig. 7 toont in blokschema eeii stelsel voor het aandrijven van 5 de.afbeeldinrichtingen volgens fig. 5 (of voor het besturen van de af-tastketens voor de afbeeldinrichtingen). Een synchrone aandrijfpulsge-nerator 71 levert vertikale aandrijfpulsen V aan besturingslijnen 72 en 7^, welke met respectieve vertikale aftastketens van de G-afbeeld-inriehtihg 33 en de M (R en B) afbeeldinrichtingen 3^, 35 zijn ver-10 bonden, horizontale aandrijf pulsen H aan besturingslijnen 77 en 76, welke met respectieve horizontale aftastketens van de G-, R- en B-. afbeeldinrichtingen 33, 3^ en 35 zijn verbonden, en een rasterschakel-pulssignaal F aan een lijn 75. Een aandrijfbesturingsketen 73 is in de vertikale aftastketenbesturingslijn 72 voor de G-afbeeldinrichting 33 15 opgenomen. De besturingsketen 73 ontvangt het rasterschakelpulssignaal F voor het verschaffen van de bovengenoemde puls 6l in het vertikale terugslaginterval Tg. In plaats van de aandrijfbesturingsketen 73 kan een vertragingsket en, welke voor ziet in een vertraging van een horizontale aftastperiode en welke is voorzien van een poortketen, voor 20 omwisseling tussen direkte koppeling en vertraagde koppeling in responsie op het rasterschakelsignaal F, in de vertikale aftastketenbesturingslijn 7^ voor de R- en B-afbeeldinrichtingen 3^ en 35 worden opgenomen.

Fig. 8 toont een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding, 25 waarbij de optische positionering van de afbeeldinrichting 3^ met de helft van de beeldelement steek P^ in vertikale richting is verschoven, zoals ook het geval is bij de eerder beschouwde uitvoeringsvorm, en tevens met de helft van de beeldelementsteek P^ in horizontale richting ten opzichte van de afbeeldinrichtingen 3^· en 35 is verschoven.

30 In dit geval dienen de videosignalen 91, 92 en 93 naar de tijd te worden verschoven over een periode, welke equivalent is aan de helft van een beeldelement van de G-, B- en R-afbeeldinrichtingen 33, 35 en 3^·, als aangegeven in fig. 9· Hiertoe kunnen horizontale aftastpulsen voor de R- en B-afbeeldinrichtingen 3^ en 35 over 180° worden ver-35 traagd ten opzichte van de horizontale aftastpulsen voor de G-afbeeldinrichting 33 of men kan dezelfde horizontale aftastpulsen voor de afbeeldinrichtingen 33, 3^ en 35 gebruiken, waarbij de uitgangssignalen 800 1 8 21 » , » 10 van de afbeeldinrichtingen 3¼ en 35 over een vertragingsketen worden gevoerd, welke voorziet in een vertragingstijd, die equivalent is aan de helft van een "beeldelement.

Bij een vast e-t oe st andkleurb eeldkamera, waarbij de in fig. 8 af-5 geteelde uitvoeringsvorm wordt toegepast, wordt het luminantiesignaal van de G-afbeeldinrichting 33 door de luminantiesignalen van de R- en B-afbeeldinrichtingen 3^ en 35 geïnterpoleerd. Aangezien de resolutie afhankelijk is van het luminantiesignaal, kan de resulterende, horizontale resolutie bijna worden verdubbeld vergeleken met de horizontale 10 resolutie, welke door elke afbeeldinrichting wordt verkregen. Met andere woorden kan het aantal beeldelementen in zowel horizontale als vertikale richting bij deze uitvoeringsvorm worden gehalveerd vergeleken met. dat in het geval van de gebruikelijke opstelling van de af-beeldinrichtingen, en derhalve kan het totale aantal beeldelementen 15 in horizontale en vertikale richting tot een kwart worden gereduceerd. Bovendien kan een kleursignaal, dat voor het televisiestelsel geschikt is, worden verkregen zonder dat een interliniëringsmeehanisme voor de afbeeldinrichtingen nodig is. Ofschoon een dergelijke verbetering van de horizontale resolutie op zichzelf reeds bekend is, wordt van een 20 effect hiervan een gunstig gebruik gemaakt bij een kamera, waarbij deze uitvoeringsvorm wordt toegepast en waarbij het aantal beeldelementen in vertikale richting kan worden gehalveerd, in welke richting het onderbrengen van een groot aantal beeldelementen lastig is.

De afbeeldinrichtingen, als weergegeven in fig.. 5 en 8, kunnen 25 in combinatie met een optisch stelsel, als weergegeven in fig. 10 of 11, worden gebruikt voor het ontvangen van de bijbehorende juiste licht-componenten.

Fig. 10 toont een beeldkamera met drie aftastinrichtingen, waarbij gescheiden afbeeldinrichtingen V^, en voor drie primaire 30 kleuren, n.l. groen (G), rood (R) en blauw (B) worden gebruikt. In deze figuur is 101 een objectieflens, zijn 102 en 103 spiegels met totale reflectie, is 10^ een spiegel die rood licht reflecteert, en is 105 een spiegel, welke blauw licht reflecteert.

Fig. 11 toont een beeldkamera met twee aftastinrichtingen, waar-35 bij gebruik wordt gemaakt van een afbeeldinrichting voor groen lieht en een enkele afbeeldinrichting voor zowel rood als blauw licht. Met 11 is een objectieflens aangegeven, terwijl 112 een spiegel 800 1 8 21 jj π voor bet reflecteren van rood en blauw lxebt ia. De afheeldinriehting V^ is bevestigd aan een mozaïkachtige filter met rode en blauwe filterelementen, die overeenkomstig beeldelementen, als aangegeven in fig. 12A of 12B zijn opgesteld, en rode en blauwe signalen worden 5 gescheiden door een signaalverwerkingsketen.

Zoals aangegeven in fig. 13, wordt de optische positionering van afheeldinriehting voor groen licht, (aangegeven met 131) over de helft van de beeldelementsteek in vertikale richting verschoven ten opzichte van de afheeldinriehting V.^ voor rood en blauw licht, 10 aangegeven met 132 (de afbeeldinrichtingen VR en Vg in het geval van een kamera met drie aftastinrichtingen). In fig. 13 vindt een dergelijke verschuiving ook in horizontale richting plaats.

Zoals uit fig. 13 blijkt, zijn , Lg en horizontale aftast-regels voor de afheeldinriehting 131» terwijl , Hg en H^ horizon-15 tale aftastregels van de afheeldinriehting 132 zijn. De geïnterlinieerde aftasting is bijvoorbeeld zodanig, dat de lijnen en , Lg en Hg, en H^, ... enz in een eerste raster worden gekozen, terwijl de regels en Hg, Lg en ... enz bij een tweede raster worden gekozen.

20 In dit geval treedt, aangezien de aftasting voor het eerste ras ter over êên horizontale regel ten opzichte van die voor het tweede raster is verschoven, in het weergegeven beeld een loopverschijnsel op, waardoor de beeldkwaliteit wordt gedegradeerd. Aangezien het lu-minantiesignaal in het televisiestelsel echter in het algemeen wordt 25 gegeven door de formule = 0,3 E^ + 0,59 E^ + 0,11 Eg, kan de degradatie van de beeldkwaliteit worden gereduceerd indien het G-signaal met grote energie wordt gefixeerd en de loopverschijnselen in de Ηβη B-signalen met kleine energie optreden.

Fig. 14 toont een stelsel voor het aandrijven van de in fig.

30 11 of 10 afgebeelde beeldkamera met twee of drie aftastinrichtingen.

Fig. 15 toont de signaalgolfvormen, die in verschillende punten van het in fig. 14 afgebeelde stelsel optreden.

Vertikale aandrijfpulsen 11)-2, die door een synchrone aandrijf-pulsgenerator 133 voor interliniëring worden opgewekt, worden toege-35 voerd aan een vertragingsketen 134. Vertraagde pulsen 143 uit de vertragingsketen 134 en klokpulsen 145 voor de respectieve vertikale aftastketens van de afbeeldinrichtingen 131 en 132, worden toegevoerd 800 1 8 21 9 12 aan een pulsvormings- en poort keten 135, die op zijn beurt startpulsen 1 Uit- yoor de vertikale afbuigketen levert teneinde de afbeeldinrichting 131 voor groen licht aan te drijven.

Startpulsen I5I voor de vertikale aftastketen cm de afbeeldinri e h-5 ting 132 voor rood en blauw licht aan te drijven, worden als volgt verkregen.

De vertikale aandrijfpulsen 1k2, die door de pulsgenerator 133 worden opgewekt, en rasterpulsen lj+6, die door dezelfde generator worden opgewekt,, worden toegevoerd aan een poortketen 136, die op zijn 10 beurt een signaal levert, dat slechts gedurende de periode I van het eerste raster aanwezig is, doch in de tweede rasterperiode II afwezig is. Dit signaal 1U-7 wordt toegevoerd aan een vertragingsketen 137 voor het opwekken van vertraagde pulsen 1W. De vertraagde puls 1½ en. de vertikale klokpuls 1^5 worden toegevoerd aan een pulsvor-15 mings- en poortketen 138, die op zijn beurt een vertikale startpuls 152. levert, die slechts in het tweede raster II aanwezig is en met een vertikale klokpulsduur voorijlt bij de vertikale startpuls lMj- voor de afbeeldinrichting 131 voor groen licht. De door de pulsgenerator 133 opgewekte rasterpuls ikè wordt in polariteit omgekeerd door een 20 amkeerinrichting 139, die op zijn beurt een rasterpuls 1^9 levert.

De rasterpuls 1^9 en de vertikale startpuls 1UU voor de afbeeldinrichting 131 voor groen licht worden toegevoerd aan een poortketen 1^0, die op zijn beurt een puls 150 levert, welke slechts in de eerste rasterperiode I aanwezig is en in faze is met de vertikale startpuls 25 De puls 150 en de puls 152 worden toegevoerd aan een poortketen 1 hl. De uitgang van de poortketen 1^1 levert vertikale startpulsen 151 voor de. vertikale aftastketen teneinde de afbeeldinrichting. 132 voor rood en blauw licht aan te drijven.

De geïnterlinieerde aftasting van de afbeeldinrichtingen 131 en 30 132 geschiedt 'door de combinatie van de vertikale startpulsen 1hh en 151, waarbij de pulsen 1hh in de eerste en tweede rasters met elkaar in faze zijn en de pulsen 151 in de eerste en tweede rasters over één vertikale klokpulsduur ten opzichte van elkaar zijn verschoven.

Bij het in fig. 1^ af geheelde stelsel worden de klokpulsen 1 h-5 35 voor de vertikale aftastketens gemeenschappelijk aan de beide afbeeldinrichtingen toegevoerd, doch deze laatste kunnen.respectievelijk door verschillende klokpulsen worden aangedreven. De signalen 1U+ en 800 1 8 21 * 13 * 151 worden bij de bovenbeschreven uitvoeringsvorm op basis van de vertikale aandrijf puls lk2 opgewekt, doch kunnen worden opgewekt op basis van een andere puls, welke overeenkomt met de puls 1^-2. Voorts kan de vertikale startpuls voor de afbeeldinriehting 132 zodanig zijn, . 5 dat deze in de tweede rasterperiode II in faze is met de puls iMt en in de eerste rasterperiode I bij de puls 1¾¾ voorijlt.

Zoals boven beschreven, kan. volgens de uitvinding het aantal beeldelementen, dat in een beeldaftastinrichting moet worden toegepast, worden gereduceerd tot de helft of een kwart van dat bij een 10 gebruikelijke beeldaftastinrichting, kan bij de beeldaftastinrichting een geïnterlinieerd aftastmechanisme vervallen en kunnen de afmetingen en kosten van de beeldaftastinrichting worden gereduceerd, waardoor men een kleine, lichte en goedkope vaste-toestandkleurbeeldkamera verkrijgt.

15 Bij de bovenbeschreven uitvoeringsvormen is een vaste-toestand kleurbeeldkamera met twee of drie aftastinrichtingen beschreven, waarbij drie licht componenten, rood, groen en blauw worden verwerkt, doch men kan ook gebruik maken van een andere constructie, welke bestemd is voor het behandelen van lichtcomponenten, welke complemen-20 tair zijn aan rood, groen en blauw of wel geheel andere verschillende componenten.

Verder kan de uitvinding niet slechts worden toegepast bij kleurkamera1 s, doch ook bij monochromatische kamera's. Indien de twee afbeeldinrichtingen elkaar bijvoorbeeld zodanig overlappen, dat 25 de ene over de helft van een beeldelementsteek ten opzichte van de andere in vertikale richting of in zowel vertikale als horizontale richting is verschoven en een soortgelijk signaalverwerkingsschema wordt gebruikt (waarbij de twee afbeeldinrichtingen in dit geval lu-minantiesignalen alleen leveren en hetzelfde gewicht hebben), kan 30 een kleine en goedkope vaste-toestandbeeldkamera met grote resolutie en bestemd voor televisie-uitzendingen met kleinere vaste-toestandaf— v. -beeldinrichtingen worden gerealiseerd.

35 80 0 1 8 21

Claims (5)

1. 4 ik CONCLUSIES;
2. 1. Vaste-toestandkleurbeeldkamera. gekenmerkt door een aantal vaste-toestandbeeldaftastinrichtingen, die elk een twee-dimensionaal stelsel van "beeldelementen "bezitten, -welke met respectieve, vooraf-bepaalde steken in vertikale en horizontale richtingen zijn gerang- 5 schikt, waarbij de optische positionering van êén van de beeldaf-t ast inrichtingen ten opzichte van de andere "beeldaftastinrichting met de helft van de "beeldelementsteek in vertikale richting is verschoven en de horizontale aftastingen in de oneven genummerde en even genummerde rasters voor elk van de "beeldaftastinrichtingen naar 10 de tijd over êên horizontale aftastregel ten opzichte van elkaar zijn verschoven,
3. 2. Vaste-toestandkleurbeeldkamera volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de n-de horizontale regel van de ene. "beeldaftastinrichting en de n-de horizontale regel van de andere beeldaftastinrichting ge- 15 lijktijdig in het oneven genummerde raster worden afgetast, terwijl de (n+1)-de horizontale regel van de ene beeldaftastinrichting en de n-de horizontale regel van de andere beeldaftastinrichting gelijktijdig in een even genummerd raster worden afgetast.
4. 3. Vaste-toestandkleurbeeldkamera volgens conclusie 1 met het ken-20 merk, dat de n-de horizontale regel van de ene beeldaftastinrichting en de n-de horizontale regel van de andere beeldaftastinrichting gelijktijdig in een oneven genummerd raster worden afgetast, terwijl de n-de horizontale regel van de ene beeldaftastinrichting en de (n+1)-de horizontale regel van de andere beeldaftastinrichting gelijktij-25 dig in een even genummerd raster worden afgetast. 1+. Vaste-toestandkleurbeeldkamera volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de optische positionering van de ene beeldaftastinrichting ten opzichte van de andere beeldaftastinrichting met de helft van de beeldelementsteek in horizontale richting is verschoven. 30 5· Vaste-toestandkleurbeeldkamera volgens conclusie 1, 2, 3 of U met het kenmerk, dat êên beeldaftastinrichting voor groen licht en twee beeldaftastinrichtingen voor rood en blauw licht aanwezig zijn.
5. 6. Vaste-toestandkleurbeeldkamera gekenmerkt door een aantal vaste-toestandbeeldaftastinrichtingen, elk met een twee-dimensionaal stelsel 35 van beeldelementen, die met respectieve steken in vertikale en hori- 800 1 8 21 “N * zontale richtingen zijn gerangschikt, filter organen voor het leveren van voorafbepaald gekleurd licht aan de heeldaftastinrichtingen, en besturingsketenorganen om de respectieve vertikale aftastketens voor de beeldaftastinrichtingen aan te drijven, waarbij de optische posi-5 . tionering van een van de beeldaftastinrichtingen ten opzichte van de andere beeldaftastinrichting met de helft van de beeldelementsteek in vertikale richting is verschoven en de bestnringsketenorganen zodanige aandrijfpulsen aan de vertikale aftastketen voor de ene beeld-;aftastinrichting toevoeren, dat de aftasting voor elk raster bij een 10 voorafbepaalde horizontale regel begint, en zodanig aandrijfpulsen aan de vertikale aftastketen voor de andere beeldaftastinrichting toevoeren, dat de aftasting voor elk ander raster begint in een punt, dat over êên' horizontale regel ten opzichte van de voorafbepaalde horizontale regel voor de genoemde eerste beeldaftastinrichting is ver— 15 schoven. 800 1 8 21