DE2514157A1 - Festkoerperkamera - Google Patents
FestkoerperkameraInfo
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- DE2514157A1 DE2514157A1 DE19752514157 DE2514157A DE2514157A1 DE 2514157 A1 DE2514157 A1 DE 2514157A1 DE 19752514157 DE19752514157 DE 19752514157 DE 2514157 A DE2514157 A DE 2514157A DE 2514157 A1 DE2514157 A1 DE 2514157A1
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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Description
25U157
It 3179
SONY CORPORATION Tokyo / Japan
Festkörperkamera
Die Erfindung betrifft allgemein eine Festkörperkamera
und insbesondere eine solche, die zwei oder mehr Halbleiterbildsensorplatten aufweist.
Im Falle der Anwendung eines Festkörpersensors wie einer
ladungsgekoppelten Vorrichtung (die im folgenden als CCD-Anordnung
bezeichnet wird) auf eine BiIdaufnahmevorrichtung
einer Fernsehkamera werden lichtelektrische bzw. optische Eingangs:! nf crmationen entsprechend dem Bild
eines aufzunehmenden Objekts in elektrische Signale unter der Bedingung umgewandelt, daß die lichtelektrischen
Informationen an jedem Bildelement abgetastet werden, so daß im-Unterschied zu dem Fall, bei dem ein
bekanntes Vidikon verwendet wird, Ausgangssignale, die
an jedem Bildelement abgetastet werden, von der CCD-Anordnung erhalten werden. Es wird angenommen, daß die
Abtastfrequenz f und der Fluchtungsabstand T„ der
C ri
Bildelemente in der horizontalen Richtung 1/f ist. Die
elektrischen Ladungen, die in den jeweiligen Bildelementen gespeichert sind, werden schließlich mit der
Taktimpulsfrequenzrate zu einem Ausgangsanschluß übertragen und zur Bildung eines seriellen Videosignals abgegeben.
Das resultierende Videosignal Sy enthält Gleichspannungskomponenten
S-,- und Seitenbandkomponenten Se_
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der Abtastfrequenz f , moduliert mit den Gleichspannungskomponenten
Sp. Hierbei sind die Seitenbandkomponenten
SSB °^en ^1^ unten mit der gleichen Abtastfrequenz f in
ihrer Mitte angeordnet. Wenn das Frequenzband der Gleichspannungskomponenten S ausreichend breit gewählt wird,
um die Auflösung zu erhöhen, wird eine höhere Bandkomponente S der Gleichspannungskomponente SDC der Seitenbandkomponente
SeT1 der Abtastfrequenz f überlagert und damit
DU C
verursacht ein bestimmter Teil (der schraffierte Teil in Fig. 4) einen Überlappungsfehler. Wenn mit dem obigen
Videosignal in diesem Zustand ein Bild wiedergegeben wird, wird in dem wiedergegebenen Bild ein Flimmern verursacht.
Da dieses Flimmern durch den überlappungsfehler hervorgerufen
wird, können der überlappungsfehler und damit das
Flimmern durch Beschränkung des Frequenzbandes der Gleichspannungskomponente S_c auf weniger als die Hälfte der Abtastfrequenz
f vermieden werden. Wenn jedoch das Frequenzband der Gleichspannungskomponente S in der obigen Weise
beschränkt wird, wird die Auflösung verschlechtert..Um zu
erreichen, daß das Frequenzband der Gleichspannunqskomponente Snr, z.B. zu 3,5 MHz gewählt wird, ohne die Auflösung zu verschlechtem,
wobei jeder Überlappungs fehler verhindert wird, genügt es, die Abtastfrequenz f hoch genug zu wählen. Da
die Abtastfrequenz f durch das Produkt η-f„ (f = n»f„)
C xl C il
erhalten wird, wobei η die Anzahl der Bildelemente in der horizontalen Richtung der CCD-Anordnung und f„ die Horizon-
rl
talfrequenz des Fernsehsignals ist (praktisch kann eine effektive Abtastzeitperiode in der horizontalen Richtung
in Betracht gezogen werden) , muß, wenn die Abtastfrequenz f hoch gemacht wird, um den überlappungsfehler zu vermeiden,
di$ Anzahl η der Bildelemente entsprechend erhöht werden,
was dazu führt, daß die Herstellung der CCD-Anordnung schwierig wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Festkörperkamera zu schaffen, die von dem Nachteil des Standes der
Technik frei ist.
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Durch die Erfindung wird eine Festkörperkaitiera geschaffen,
die N Bildsensoreinrichtungen jeweils mit mehreren BiIdalementen,
die wenigstens in einer Richtung mit einem Fluchtungsabstand.τ ausgerichtet sind, eine Einrichtung,
n.
um ein Objekt gleichzeitig auf die Bildsensoreinrichtungen zu projizieren, eine Einrichtung zur Wahl der Lage der
Bilder, die auf die Bildsensoreinrichtungen projiziert werden, wobei die Lage der Bilder des Objekts zwischen
zwei Bildsensoreinrichtungen um T£/N in dieser Richtung
verschieden ist, N Einrichtungen zum Auslesen der auf die Bildsensoreinrichtungen projizierten Bilder sequentiell
in dieser Richtung, Einrichtungen zur Verschiebung der Lesesteuersignale der Leseeinrichtungen um —-— bezüglich
einer Folgefrequenz der Bildelemente, eine Einrichtung zum Mischen der jeweiligen Ausgangssignale der N Leseeinrichtungen,
und eine Einrichtung zur Abgabe eines Ausgangssignals von der Mischeinrichtung aufweist.
Durch die Erfindung wird außerdem eine Festkörperkamera geschaffen, bei der N CCD-Anordnungen (N ^ 2) verwendet
werden, das Bild eines Objekts auf die CCD-Anordnungen unter der Bedingung projiziert wird, daß die CCD-Anordnungen
um T H/N verschoben sind und bei der beim Auslesen
von Signalen aus den CCD-Anordnungen abwechselnd Signale von den CCD-Anordnungen mit einer Phase von 2τν^Ν abgegeben
werden, um das Auftreten jedes Überlappungsfehlers zu vermeiden und die Auflösung in horizontaler Richtung ohne
Erhöhung der Anzahl von Bildelementen zu verbessern, die in der horizontalen Richtung angeordnet sind, wobei τ
den Fluchtungsabstand der verwendeten Bildsensoren in
der horizontalen Richtung darstellt.
Die ,erfindungsgemäße Festkörperkamera verwendet also mehr
als eine plattenförmige ladungsgekoppelte Vorrichtung, wobei
die Lage der Bilder, die auf die jeweiligen ladungsgekoppelten Vorrichtungen projiziert werden, um t"h/n versetzt
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sind. Nach dem Auslesen der Bilder, die in Größen elektrischer Ladungen umgewandelt sind, werden die Lesesteuersignale
der entsprechenden Bildelemente der ladungsgekoppelten Vorrichtungen entsprechend den unterschiedlichen Abständen vor
dem Mischen der Ausgangssignale aller ladungsgekoppelter
Vorrichtungen verschoben, so daß ein Ausgangsvideosignal großen Bandbreite erhalten wird. Außerdem können Farbvideoinformationen
durch Anordnung von Farbfiltern vor den jeweiligen ladungsgekoppelten Vorrichtungen erhalten werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis IO
beispielsweise erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine Darstellung der Anordnung von Festkörper- ·
bildsensoren, die bei der Erfindung verwendbar sind,
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Festkörperbildsensoren in Fig. 1,
Figur 3A einen Querschnitt längs der Linie I-I in Fig. 2,
Figur 3B einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 2,
Figur 4 das Frequenzspektrum des Ausgangssignals, das
von den Festkörperbildsensoren in Fig. 1 abgegeben wird,
Figur 5 ein Schaltbild eines Beispiels der Farbbildaufnahmekamera gemäß der Erfindung,
Figur 6 eine Darstellung der relativen Anordnung des Bildes eines Objekts und der Festkörperbildsensoren
der Kamera in Fig. 5,
Figur 7 Teile zur Abgabe von Signalen der Festkörperbildsensoren in Fig. 5,
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Figur 8 ein Vektordiagramm, aus dem die Phase eines Abtastsignal
trägers für die Festkörperbildsensoren in Fig. 5 hervorgeht,
Figur 9 eine Darstellung der relativen Anordnung des Bildes eines Objekts und von Festkörperbildsensoren
eines weiteren Beispiels der Erfindung, und
Figur 10 ein Diagramm, aus dem Teile zur Abgabe von Signalen des in Fig. 9 gezeigten Beispiels hervorgehen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise
bei Verwendung von 3-Phasen-CCD-Anordnungen als Festkörperbildsensoren beschrieben.
Zunächst werden die 3-Phasen-CCD-Ariordnungen beschrieben, die
für die Erfindung verwendet werden können. In Fig. 1 bezeichnet 1OA allgemein die CCD-Anordnung. Die CCD-Anordnunq 1OA
besteht aus einem fotoelektrischen Feld 2OA, auf das das Bild eines Objekts (in Fig. 1 nicht gezeigt) projiziert wird,
aus einem Zwischenspeicherfeld 3OA, das elektrische Ladungen entsprechend den nichtelektrischen Eingangsinformationen
des Objektbildes des fotoelektrischen Feldes 2OA speichern
kann, und aus einem Leseregister 4OA, das ein Bildsignal ausgeben kann. Das fotoelektrische Feld 2OA hat eine bestimmte
Anzahl von Bildelementen I1--,/ l,2i ··· 1 _ / die
in der horizontalen und vertikalen Richtung mit einem bestimmten Fluchtungsabstand τ angeordnet sind, wobei η und m positive
ganze Zahlen sind. Jedes der Bildelemente 1·. w 1, «r
... 1 hat drei Fotosensoren 2, die mit drei Elektroden (J)1, α- und ^3 (werden später beschrieben) verbunden sind,
um das fotoelektrische Feld 2OA der 3-Phasen-CCD-Anordnung
zu bilden.
Die Fig. 2, 3A und 3B zeigen ein praktisches Beispiel des fotoelektrischen Feldes 2OA einschließlich der Bildelemente
1-1 i—z m—η
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In den Fig. 3A und 3B bezeichnet 3 ein Halbleitersubstrat z.B. mit P-Leitfähigkeit. Zonen 4a, 4b, ..., deren Leitfähigkeit
die gleiche wie die des Halbleitersiabstrats 3 ist bzw. deren Leitfähigkeit vom P-Typ ist, die jedoch
in der Verunreinigungskonzentration verschieden sind, sind auf dem Substrat 3 im Fluchtungsabstand τ „ als Kanalbe-
grenzer durch Diffusion von der Hauptfläche bzw. oberen Fläche 3a des Halbleitersubstrats .3 her gebildet. In den
P-Zonen 4a, 4b, ... sind durch Diffusion sogenannte "fiberlauf "-Drainzonen 5a, 5b, ... gebildet, um überschüssige
Elektronen abzugeben, die in dem Substrat 3 umgeben von den P-Zonen 4a, 4b, ... erzeugt werden können. Die Leitfähigkeitsart
der Zonen 5a, 5b, ... ist von derjenigen des Substrats 3 verschieden bzw. ist bei dem gezeigten Beispiel
eine N-Leitfähigkeit. In den Fig. 3A und 3B bezeichnet eine Isolierschicht aus SiO2 oder dergleichen, die auf der
oberen Oberfläche 3a gebildet ist und die bei der oben erwähnten Diffusionsmethode verwendet wird. Eine leitende
Schicht 7, z.B. aus Aluminium, die als Elektrode dient, ist auf der Isolierschicht 6 gebildet. Dies bedeutet, wie
in Fig. 2 gezeigt ist, daß eine erste leitende Schicht 7a, die den Kanalbegrenzer 4a rechtwinklig schneidet und eine
bestimmte Breite auf der horizontalen Ebene hat, auf der Isolierschicht 6 gebildet ist, und eine zweite leitende
Schicht 7b, deren Breite gleich der der ersten leitenden Schicht 7a ist, ist ebenfalls auf der Isolierschicht 6
parallel zu der ersten leitenden Schicht 7a in einem bestimmten Abstand von dieser gebildet. In gleicher Weise
sind mehrere leitende Schichten 7c, 7d, ... auf der Isolierschicht 6 aufeinanderfolgen und wiederholt bezüglich der
vertikalen Richtung des fotoelektrischen Feldes 2OA gebildet. Hierbei ist die Gesamtzahl der leitenden Schichten 7
(7a, 7b, 7c, 7d, ...) dreimal so groß wie diejenige der Bildelemente gewählt, was leicht verständlich ist, da die
CCD-Anordnung 1OA eine dreipahseige ist. Die Gruppen jeder dritten leitenden Schicht (7a, 7d, ...)r (7b, 7e, ...),
sind elektrisch verbunden und die Elektroden (JL , (j>2* ^3
sind von den angeschlossenen Gruppen leitender Schichten herausgeführt, wie Fig. 1 zeigt.
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Eine Metallschicht 9, die z.B. aus Aluminium hergestellt ist und als lichtundurchlässiger Körper dient, ist durch eine
Isolierschicht 8 aus SiO2 oder dergleichen hindurch auf der
leitenden Schicht 7 gebildet. Hierbei besteht die Metallschicht 9 aus mehreren bandförmigen Streifen 9a, 9b, ...,
von denen jeder eine bestimmte Breite W hat, sich in der vertikalen Richtung so weit erstreckt, daß er wenigstens
jeden Kanalbegrenzer 4a, 4b, ... bedeckt, jedoch nicht die Kanalbegrenzer bedeckt, die zu den anderen Kanälen gehören,
wie Fig. 2 zeigt. Die schraffierten Teile in Fig. 2 wirken daher als Fotosensoren 2 der jeweiligen Bildelemente I1-1*
I1-2, ... lm_n- Wie Fig. 3B zeigt, ist in dem Querschnitt,
der durch den Fotosensor 2 verläuft, keine leitende Schicht 7 (7a, 7b, ...) gegenüber der oberen Oberfläche 3a des Halbleitersubstrats
3 vorhanden.
Bei dem fotoelektrischen Feld 2OA, das in der obigen Weise aufgebaut ist, bewirkt die lichtelektrische Eingangsinformation
des Objektbildes die Induktion einer elektrischen Ladung in dem Halbleitersubstrat 3 entsprechend dem Foto—
sensor 2 der zu irgendeiner der Elektroden (j>., O2 und (J)3
gehört, die mit einer BiIdsensorvorspannung versorgt werden,
die eine bestimmte Potentialbeziehung zu der lichtelektrischen Eingangsinformation hat. Wenn daher ein bekannter
Übertragungstaktimpuls auf die Elektroden (b. bis du gegeben
wird, kann die elektrische Ladung, die in jedem Bildelement 1I-I' Xl-2' ··· 1I^n' 12-1' ··· X2-n' ·'" 1ItMi in den horizontalen
Abtastzeilen induziert sind, in das Zwischenspeicherfeld 3OA während der Vertikalaustastzeit an ihren entsprechenden
Horizontalabtaststellen gespeichert werden. Zu diesem Zweck ist das Zwischenspeicherfeld 3OA im wesentlichen
gleich dem fotoelektrischen Feld 2OA aufgebaut, es ist jedoch
selbstverständlich notwendig, daß das gesamte Zwischenspeicherfeld 3OA gegen Licht abgeschirmt ist, weshalb die
Teile des Zwischenspeicherfeldes 3OA, die denjenigen des fotoelektrischen Feldes 2OA entsprechen; mit den gleichen
Bezugsziffern und einem zusätzlichen Strich versehen sind,
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und ihre Beschreibung daher unterbleibt.
Die Ladungen, die in dem Zwischenspeicherfeld 3OA gespeichert sind, werden sequentiell mit einem Lesetaktimpuls bzw. einem
Abtastimpuls ausgelesen, der auf das Leseregister 40A gegeben wird, und dann von einem Anschluß 11 (Fig. 1) als das
Videosignal Sy abgegeben. Wie Fig. 1 zeigt, besteht das
Leseregister 4OA nur aus Leseelementen 12 , 12«, ... 12
L· £ Xx
entsprechend den horizontalen Bildelementen. Hierbei wird
der Lesevorgang mit 3-Phasen-Abtastimpulsen φ , (j)„ und ώ
durchgeführt, weshalb die Leseelemente 12.., 122» ··· 12
drei Leseeinheiten IS1-, 13 , 13., , 13„ , ... haben.
Von der wie oben gebildeten CCD-Anordnung 1OA wird das Videosignal Sy erhalten, das Signalkomponenten wie in Fig.4
hat. In Fig. 4 bezeichnet S-„ eine Gleichspannungskomponente
und S eine Seitenbandkomponente.
Bei der Erfindung werden wenigstens zwei CCD-Anordnungen 1OA verwendet, die in der obigen Weise aufgebaut sind. Selbstverständlich
ist auch eine andere Art von Festkörperbildsensoren wie z.B. eine Fotodiodenanordnung anstelle der CCD-Anordnung
für die Erfindung verwendbar.
Fig. 5 zeigt ein Farbkameragerät, bei dem die Festkörperkamera der Erfindung verwendet ist. In dem Beispiel der Fig.5
wird das Lichtbild eines Objekts 14 durch eine Linse 15 und längs der Bahnen i,, die durch strichpunktierte Linien gezeigt
sind, auf drei CCD-Anordnungen 1OA, 1OB und IOC projiziert. In Fig. 5 bezeichnen 16a und 16b Halbspiegel, die auf der
Lichtbahn £ liegen, und 17a und 17b Spiegel. Die Bilder des Objekts 14, die auf die CCD-Anordnungen 1OA bis IOC projiziert
werden, werden so ausgewählt, daß eines der Bilder gegenüber dem anderen umTH/3 verschoben ist. Wie Fig. 6 zeigt, ist
die relative Lage der CCD-Anordnungen 1OA bis IOC so gewählt, daß, wenn die CCD-Anordnung 1OA als Bezug genommen wird, das
Bild des Objekts 14, das auf die CCD-Anordnung 1OB projiziert wird, um T H/3 gegenüber dem Bild verschoben ist, das auf die
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CCD-Anordnung 1OA projiziert wird, und das Bild des Objekts 14, das auf die CCD-Anordnung IOC projiziert wird, um 7^/3
gegenüber dem verschobenist, das auf die CCD-Anordnung 1OB
projiziert wird.
Die auf die CCD-Anordnungen 1OA bis IOC projizierten Bilder,
werden an Ausgangsanschlussen 11a bis lic der CCD-Anordnungen
1OA bis IOC als elektrische Signale S_, S und S^, entsprechend
den Größen der Lichtbilder durch Zufuhr der Abtastimpulse (J). bis <j>c abgegeben. Die elektrischen Signale werden dann über
Tiefpaßfilter 19a bis 19c auf einen Addierer 21 gegeben, um sie zusammenzusetzen. Die Signale S-, S und S_,, die von den
CCD-Anordnungen 1OA, 1OB und IOC abgegeben werden, haben eine Phasendifferenz von 2tt/n (N ist die Anzahl der CCD-Anordnungen)
bzw. von 120° bei diesem Beispiel und werden sequentiell und abwechselnd ausgelesen bzw. ausgegeben. Um die drei Signale
SA bis S-, mit der Phasendifferenz von 120° mit den gleichen
Abtastimpulsen <j) bis (| aufeinanderfolgende und abwechselnd
abzugeben, werden die Leseregister 4OA bis 4OC entsprechend den CCD-Anordnungen 1OA bis IOC mit den Abtastimpulsen (|A
bis <|)_, versorgt, wie Fig. 7 zeigt. Die Leseelemente 12., bis
12 , die in jedem Leseregister 4OA bis 40C gebildet sind, entsprechen den Bildelementen, die in der horizontalen Abtastrichtung
angeordnet sind, und jedes der Leseelemente 12 1 bis 12n hat drei Einheiten, um daher die Phasendifferenz
von 120° den gleichen Abtastimpulsen <b. bis φ- zwischen den
Leseregistern zu verleihen, die den entsprechenden Leseregistern 4OA bis 4OC zugeführt werden, genügt es, daß die
Abtastimpulse <JL bis (4_ den Leseeinheiten um Eins verschoben
zugeführt werden, wie Fig. 7 zeigt. Wenn somit die elektrischen Ladungen entsprechend einer horizontalen Periode von
den drei Zwischenspeicherfeldern 3OA bis 3OC zu den entsprechenden Leseregistern 4OA bis 4OC übertragen werden, werden
die elektrischen Ladungen in den schraffierten Einheiten durch die Abtastimpulse (b, fehlerfrei gespeichert. Wenn daher
die Ladungen in diesem Zustand ausgelesen werden, wird die Phasenbeziehung beim Auslesen 120° und die ausgelesenen
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Signale, die die Phasenbeziehung von 120° haben, können
sequentiell und abwechselnd erhalten werden. Damit ist die Phasendifferenz von 120° zwischen den zusammengesetzten
Signalen S bis S gegeben.
Wenn die Abtastimpulse (j>A bis h , die auf die Leseregister
4OA bis 4OC gegeben werden, von drei unabhängigen Impulsgeneratoren (nicht gezeigt) erhalten werden, genügt es,
daß die Phasendifferenz von 120° zwischen ihnen besteht. Hierbei ist es nicht notwendig, die in Fig. 7 gezeigte
Schaltung zu verwenden, sondern die Schaltuna ähnlich dem
Fall der Verwendung einer einzigen CCD-Anordnung genügt.
Wenn die Phase eines Abtastimpulsträgers W1 eines Ausgangssignals
der CCD-Anordnung 1OA in einem resuliertenden Videosignal SyT zu 0° gewählt wird, wie Fig. 8 zeigt, haben ähnliche
Abtastimpulsträger wie W„ und W- der CCD-Anordungen
1OB und IOC die Phasendifferenz von 120°, wie Fig. 8 zeigt. Hierbei sind die Pegel der Abtastimpulsträger W1 bis W3
gleich, wenn das Objekt 14 von weißer und schwarzer Farbe ist, so daß, wenn diese Abtastimpulsträger W1 bis W3 kombiniert
werden, sie zu Null werden. Dies bedeutet, daß die Abtastimpulsträger und die entsprechenden Seitenbandkomponenten
unterdrückt werden, wenn sie auf den Addierer 21 gegeben werden. Damit können die Gleichspannungskomponenten
SCDT ^n ^em resultieren^en Videosignal SY_, im wesentlichen
frei von dem Einfluß des Überlappungsfehlers sein.
Daher können die Seitenbandkomponenten S„D, die in die
hohen Bandkomponenten SDH in den Gleichspannungskomponenten
SDC 9emisckt sind, wie Fig. 4 zeigt, vernachlässigt werden,
und damit wird kein überlappungsfehler erzeugt. Daher kann
das Frequenzband der Gleichspannungskomponenten in dem Videosignal S viel breiter als im Vergleich zum Stand
der Technik gewählt werden. Bei dem gezeigten Beispiel kann das Frequenzband bis zu einem Band unmittelbar vor
einem solchen Band erweitert werden, in dem die zweiten
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und höheren Harmonischen in den Seitenbandkomponenten er-
3 zeugt werden^bzw. praktisch bis zu etwa ""ö—f·
In dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel sind optische Farbfilter 22R, 22G und 22B, die die Primärfarben Rot (R), Grün (G) und
Blau (B) durchlassen, vor den CCD-Anordnungen 1OA, 1OB und IOC angeordnet, um die Festkörperfarbkameravorrichtung ähnlich
der 3-Röhren-Farbkameravorrichtung zu bilden. Somit werden von den CCD-Anordnungen 1OA bis IOC Ausgangssignale
erhalten, die Farbkomponenten entsprechend den Farben Rot, Grün und Blau haben. Wenn hierbei ein Objekt mit den Farben
Schwarz und Weiß aufgenommen wird, sind die Pegel der Farbkomponenten Rot, Grün und Blau im wesentlichen gleich. Somit
werden die Seitenbandkomponenten aufgrund der gleichen Theorie, die anhand der Fig. 8 beschrieben wurde, beseitigt und es
wird kein überlappungsfehler verursacht. Wenn ein Objekt
mit Farbe aufgenommen wird, werden überlappunasfehler verursacht,
da die Pegel der Farbkomponenten Rot, Grün und Blau verschieden sind. Hierbei wird jedoch im Falle eines Farbbildschirms
die Qualität des Bildes durch den überlappungsfehler nicht so sehr verschlechtert.
Das Videosignal des Addierers 21 wird auf ein Bandpaßfilter 2 3 gegeben, dessen Mittenfrequenz f ist. Das Ausgangssignal
des Bandpaßfilters 2 3 wird auf einen Demodulator 24A gegeben, dessen Demodulationsachse die gleiche ist, wie die des Abtastimpulsträgers
S1 bzw. die, die dem Farbsignal Rot entspricht.
Der Demodulator 24A erzeugt dann Farbsignalkompo-
nenten (R χ—) , wobei R die Farbe Rot, G die Farbe Grün
und B die Farbe Blau darstellt. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters
23 wird auch auf einen Demodulator 24B gegeben, dessen Demodulationsachse um -~— gegenüber dem Abtastimpulsträger
W1 voreilt und der dann ein Farbsignal (G - B) erzeugt.
Wenn daher diese Farbsignale und die Gleichspannungskomponenten SDC des Addierers 21 dem Matrixkreis 25 in der nächsten
Stufe zugeführt werden, können Farbsignale Rot (R),
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- i2 -
Grün (G) und Blau (B) erhalten werden. In Fig. 5 bezeichnet 26 einen Verzögerungskreis, der in den Signalweg zwischen
dem Addierer 21 und dem Matrixkreis 25 zur Kompensation der Verzögerung des Bandpaßfilters 23 geschaltet ist.
Im Falle des Aufbaus der Farbkameravorrichtung in der oben beschriebenen Weise kann es möglich sein, daß ohne
die Farbfilter 22R bis 22B die Halbspiegel 16a und 16b durch Zweifarbenspiegel ersetzt werden und die Farbselektivität
in der beschriebenen Weise gewählt wird, um die .gleichen Wirkungen zu erzielen.
Um beim Stand der Technik die gewünschte Auflösung zu erreichen, ist es notwendig, die Anzahl der Bildelemente in
der horizontalen Richtung zu erhöhen, wie zuvor erwähnt wurde, was zu einem Herstellungsproblem führt. Wenn z.B.
das Übertragungsband der Gleichspannungskomponenten'S_c
zu etwa 3,5 MHz gewählt wird,muß die Abtastfrequenz f in
der Größenordnung von 7,0 MHz gewählt werden, um das Signal ohne Überlappungsfehler abzugeben. Daher sind beim Stand
der Technik mehr als 400 horizontale Bildelemente erforderlich. Da bei der Erfindung dagegen der überlappungsfehler
völlig beseitigt wird», kann die Abtastfrequenz f zu etwa 4,0 MHz gewählt werden und damit reichen etwa 250 horizontale
Bildelemente aus.
Daher wird die Herstellung der bei der Erfindung verwendeten CCD-Anordnungen sehr viel einfacher. Obwohl die Anzahl der
horizontalen Bildelemente etwa 250 beträgt, werden drei CCD-Anordnungen verwendet und eine lichtelektrische Einaangsinformation
zu einem Bildelement wird von drei CCD-Anordnungen 1OA bis IOC abgegeben, so daß die horizontale Auflösung
ohne Erhöhung der Anzahl der Bildelemente in der horizontalen Richtung erhöht werden kann.
Wenn daher gemäß der Erfindung der gleiche Grad an Auflösung wie beim Stand der Technik erhalten wird, kann die
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Anzahl der Bildelemente in der horizontalen Richtung weiter verringert werden, so daß die CCD-Anordnung kompakter wird
und leichter herzustellen ist.
Wenn die Farbfilter 22R, 22G und 22B weggelassen werden, kann die Kameravorrichtung der Erfindung in dieser Form als
Schwarz-Weiß-Kamera verwendet werden.
Bei der Erfindung genügt es, daß die Anzahl der Festkörpersensoren
mehr als Zwei beträgt, d..h., es ist nicht notwendig,
die Erfindung auf den Fall der Verwendung von drei Festkörpersensoren, wie sie oben beschrieben wurden, zu beschränken.
Wenn zwei CCD-Anordnungen verwendet werden, genügt es, wenn die Größe der Verschiebung des auf die CCD-Anordnungen
projizierten Objektbildes t„/2 ist und die Phasen-
Il
beziehung bei Abgabe der Signale so gewählt ist, daß sie 180° ( =
ergibt.
180° (= 2xi/2) beträgt, wie sich aus der obigen Beschreibung
Bei der obigen Beschreibung der Erfindung wird die CCD-Anordnung
als Festkörpersensor verwendet, es ist jedoch leicht ersichtlich, daß die Erfindung auch auf einen Festkörpersensor
z.B. in Form einer Fotodiodenanordnung, einer sogenannten "Eimerketten"-Anordnung ("Bucket-Brigade") oder dergleichen
angewandt werden kann.
Fig. 9 zeigt eine Ausfuhrungsform, bei der zwei Festkörpersensoren
1OA und 1OB verwendet sind, um das Bild des Objekts 14, das auf die CCD-Anordnung projiziert wird, um τ Η/2 in
der horizontalen und vertikalen Richtung zu verschieben und so die vertikale Auflösung ebenfalls ohne Erhöhung der Anzahl
vertikaler Bildelemente zu verbessern. Wenn man das Bild des Objekts 14 betrachtet, nimmt einer der Festkörpersensoren
bzw. die CCD-Anordnung 1OA die Bildelemente mit den Kreisen 0 in einem Festkörperblock auf, während die
andere CCD-Anordnung um ΤΗ/2^1β durch eine strichpunktierte
Linie gezeigt ist, in der horizontalen und vertikalen Rich-
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tung verschoben ist und die Bildelemente mit den Kreuzen X
aufnimmt, die gegenüber denen mit dem Kreis 0 um T„/2 (mit
der Phasendifferenz TT ) in der horizontalen und vertikalen Richtung verschoben sind.
Die Ausgangssignale der CCD-Anordnungen 1OA und 1OB werden durch einen in Fig. 10 gezeigten Kreis kombiniert. Wenn
hierbei 2-Phasen-CCD-Anordnungen 1OA und 1OB verwendet werden und die Signale der CCD-Anordnungen 1OA und 1OB
durch Verschiebung der Phase um TT nach Abgabe der Signale
kombiniert werden, kann ein Signal ohne überlappungsfehler
erhalten werden, wie zuvor beschrieben wurde. Da jedoch bei dem Beispiel der Fig. 10 die 3-Phasen-CCD-Anordnungen wie
im Falle der Ausführungsform der Fig. 5 verwendet werden,
ist es notwendig, daß die Signale bei jeder horizontalen Abtastung umgeschaltet und dann kombiniert werden. Da die
Signale nur bei jeder horizontalen Abtastung umgeschaltet werden, wird die Phasenbeziehung zwischen den Signalen,
die von den Leseregistern 4OA bis 4OB abgegeben werden, die gleiche. Wenn daher eines der AusgangssignaIe der CCD-Anordnungen
1OA und 1OB nicht um 'cTL/2 bzw. TT" verzögert
wird, kann das Signal, das die in Fig. 9 gezeigte Phasenbeziehung hat, nicht erhalten werden. Fig. 10 zeigt die
Ausführungsform, die die obige Signalverarbeitung durchführt.
Bei der Ausführungsform der Fig. 10 werden Abtastsignale
φ,, φη und φη, die von einem Impulsgenerator 31
erhalten werden, abwechselnd auf die CCD-Anordnungen 1OA und 1OB bei jeder horizontalen Abtastung über drei Schalter
SW1, SW _ und SW- gegeben, die miteinander gekoppeltsdnd,tmdbei
jeder horizontalen Abtastung umgeschaltet werden. Ein Verzögerungskreis 32, dessen Verzögerungszeit zu ^H/2 gewählt
wird, ist in die Ausgangsseite einer der CCD-Anordnungen 10A und 1OB geschaltet bzw. der CCD-Anordnung 1OB bei der
gezeigten Ausführungsform geschaltet. Das verzögerte Ausgangssignal
des Verzögerungskreises 32 und das Ausgangssignal der CCD-Anordnung 1OA werden zur Addition auf einen
Addierer 33 gegeben. Da dieser Addierer 33 abwechselnd mit
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25H157
den von den CCD-Anordnungen 1OA und 1OB bei jeder horizontalen Abtastung erhaltenen Signalen versorgt wird, um ein kombiniertes
Signal zu erhalten, muß das Signal des Addierers 33 zu einem solchen addiert werden, das um eine horizontale
Abtastung voreilt. Hierzu wird das Ausgangssignal des Addierers 33 auf einen Verzögerungskreis 34 gegeben, dessen Verzögerungskreis
eine horizontale Abtastperiode beträgt, und das Ausgangssignal des Verzögerungskreises 34 und dasjenige
des Addierers 33 werden einem Addierer 35 zugeführt, der ein kombiniertes Signal erzeugt und dieses an einen Ausgangsanschluß 36 abgibt.
Bei dem obigen Aufbau der Erfindung wird die Erzeugung des überlappungsfehlers verhindert und die horizontale und vertikale
Auflösung kann ohne Erhöhung der Anzahl der Bildelemente in der horizontalen und vertikalen Richtung verbessert
werden.
Wenn das Bild eines Objekts 14 auf die um "c^/2 verschobenen
Festkörpersensoren projiziert wird, ist es nicht notwendig,
den Verzögerungskreis 34 und den Addierer 35 vorzusehen.
Bei der obigen Beschreibung wurde die beleuchtete Fläche des Fotosensors 2 nicht berücksichtigt. Da jedoch die beleuchtete
Fläche des Fotosensors 2 als Koeffizient zur Bestimmung des Frequenzbereiches der Gleichspannungskomponenten
S cverwendet werden kann, werden die CCD-Anordnungen 1OA
bis IOC praktisch unter Berücksichtigung der beleuchteten Flächen der Fotosensoren 2 gebildet.
Durch mit der Erfindung durchgeführte Versuche wurde festgestellt,
daß, wenn die beleuchtete Fläche des Fotosensors 2 in der Größenordnung von -^- im Vergleich zu der der
leitenden Schicht 7 gewählt wird (in Fig. 2 ist die Fläche des Fotosensors 2 nicht derart gewählt), der dynamische
Bereich verbessert werden kann.
509841/0738
Claims (11)
- ■ - 16 -25U157AnsprücheFestkörperkamera, gekennzeichnet durch N Bildsensoreinrichtungen, von denen jede mehrere Bildelemente hat, die in wenigstens einer Richtung mit einem Fluchtungsabstand t^ angeordnet sind, wobei N eine positive ganze Zahl ist, Einrichtungen, um das Bild eines Objekts gleichzeitig auf die Bildsensoreinrichtungen zu projizieren, Einrichtunoen zur Wahl der Lage der auf die Bildsensoreinrichtungen projizierten Bilder, wobei die Lage der Bilder zx^ischen zwei Sensoreinrichtungen umT„/N in dieser Richtung verschoben ist, N Einrichtungen, um die auf die Bildsensoreinrichtungen projizierten Bilder sequentiell in dieser Richtung auszulesen, eine Einrichtung, um die Lesesteuersignale der Leseeinrichtungen um 2Τϊ/Ν bezüglich der Folgefrequenz der Bildelemente zu verschieben, eine Einrichtung, um die Ausgangssignale der N Leseeinrichtungen zu mischen, und eine Einrichtung, um das Ausgangssignal der Mischeinrichtung abzugeben.
- 2. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieN Bildsensoreinrichtungen ladungsgekoppelte Vorrichtungen mit übertragungselektroden und Halbleitersubstraten sind.
- 3. Kamera nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch N Farbfilter einrichtungen, um die Bilder durch diese auf die Bildsensoreinrichtungen zu projizieren.
- 4. Kamera nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines Leuchtdichtesignals des Bildes aus dem Ausgangssignal, und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Farbdifferenzsignals aus dem Ausqangssignal.
- 5. Kamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Leuchtdichtesignal erzeugende Einrichtung ein Tiefpaßfilter und die das Farbdifferenzsignal erzeugende509841/0738Einrichtlang ein Hochpaßfilter ist.
- 6. Kamera nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Demodulation von Farbsignalen aus dem Farbdifferenzsignal.
- 7. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Richtung die vertikale Abtastrichtung eines Videosignals ist, und daß bei jeder Bildsensoreinrichtung die Bildelemente in vertikaler Richtung angeordnet sind.
- 8. Kamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieN Leseeinrichtungen Schieberegister sind, die durch wenigstens zwei Taktimpulse betrieben werden.
- 9. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß N gleich 3 ist und daß die Leseeinrichtungen Schieberegister sind, die durch 3-Phasen-Taktimpulse betrieben v/erden, die in der Phase um 120° verschieden sind.
- 10. Kamera nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberegister ladungsgekoppelte Vorrichtungen sind, die durch die 3-Phasen-Taktimpulse betrieben werden.
- 11. Kamera nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um die Lage der Bilder auf den Bildsensoreinrichtungen derart zu wählen, daß sie zwischen zwei Bildsensoreinrichtungen um l/N des vertikalen Fluchtungsabstandes der Bildelemente verschieden ist.5098A 1 /0738
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