DE2537533C2

DE2537533C2 - Festkörper-Fernsehkamera

Info

Publication number: DE2537533C2
Application number: DE2537533A
Authority: DE
Inventors: Seisuke Mitaka Tokio/Tokyo Yamanaka
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1974-08-22
Filing date: 1975-08-22
Publication date: 1986-11-06
Also published as: NL7509976A; FR2282765B3; CA1036265A; DE2537533A1; JPS5124120A; GB1511526A; JPS5737151B2; FR2282765A1; US4042956A

Description

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

e) die in den geradzahligen horizontalen Zeilen (4a) aufeinanderfolgenden Farbfilterelemente (HA, WB) sind abwechselnd für eine erste Primärfarbe (R)bzw. für deren Komplementärfarbe (Cy)durchlässig;

f) die in den ungeradzahiigen horizontalen Zeiien (4b) aufeinanderfolgenden Farbfiitereiemente (12Λ, i2B) sind abwechselnd für eine zweite Primärfarbe (B) bzw. für deren Komplementärfarbe (Ye)durchlässig.

Z Festkörper-Fernsehkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verarbeitung des Bildsignales zwei Demodulatoren (37Λ, 37B^ enthält, deren Demodulationsachsen um 90°

gegeneinander versetzt sind und daß ferner die Lagen der Aufnahmeelemente (Ii ι l_m__n) se gewählt sind,

daß Vektorkomponenten von Seitenbandkomponenten der Signale, die man durch Addition der Signale von aufeinanderfolgenden ungeradzahligen und geradzahligen Zeilen erhält, symmetrisch sind bezogen auf eine der Demodulationsachsen der Demodulatoren (37A37Ä^wenn panchromatisches Licht projiziert wird.

Die Erfindung betrifft eine FestVprper-Fernsehkamera entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine Festkörper-Fernsehkamera entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist Gegenstand des älteren Patents 25 14 !56. Die einzelnen lichtempfindlichen Aüfnahmccicmente in einer horizontalen Abtastzeile sind hierbei um den halben Abstand gegenüber den Aufnahmeelementen der nächsten horizontalen Abtastzeile versetzt. Für alle horizontalen Zeilen sind dieselben Farbfilterelemente vorgesehen.

Gegenstand eines weiteren älteren Patents 25 14 155 ist ferner eine Festkörperkamera mit mehreren Festkörper-Aufnahmeeinrichtungen. Hierbei sind die streifenförmigen, sich in horizontaler Richtung erstreckenden Filterelemente jeweils nur für eine Farbe transparent.

Bei Festkörper-Fernsehkameras entsprechend deiwOberbegriff des Anspruches 1 werden die lichtempfindlichen Aufnahmeelemente der Festkörper-Aufnahmeeinrichtung nacheinander abgetastet Bezeichnet man die Abtastfrequenz mit /» so ist die Abstandsteilung Fw der Aufnahmeelemente in horizontaler Richtung gleich Mf₀. Die in den einzelnen Aufnahmeelementen gespeicherten elektrischen Ladungen werden taktweise zu einem Ausgangsanschluß übertragen und dort von seriellen Videosignalen abgenommen. Das resultierende Videosignal Sy enthält eine DC-Komponente Soc (das heißt eine Basisbandkomponente des Videosignales) und Seitenbandkomponenten Ssb von Abtastfrequenz f_a die mit der DC-Komponete S&e moduliert sind. In diesem Falle sind obere und untere Seitenbandkomponenten Ssb von Abtastfrequenz f_c vorhanden. Wird der Frequenzbereich der DC-Komponente Sdc genügend breit gewählt, um die Auflösung zu vergrößern, so überlagern sich höhere Bandkomponente Soh der DC-Komponente Sdc über der Seitenbandkomponente Ssb, was zu einem Abtastfehler führt Bei der Wiedergabe eines solchen Videosignales zeigt sich im Bild ein Flimmern. Es läßt sich vermeiden, wenn der Frequenzbereich der DC-Komponente Sdc so weit verengt wird, daß er kleiner als die Hälfte der Abtastfrequenz f_c ist. Hierdurch wird jedoch die Auflösung verschlechtert Um den Frequenzbereich der DC-Komponente Sdc etwa 3,5 MHz zu machen, ohne die Auflösung zu verschlechtern und ohne einen Abtastfehler zu verursachen, genügt es, die Abtastfrequenz f_c genügend hoch zu wählen. Sie ist durch das Produkt π ■ fn gegeben, wobei η die Anzahl der Aufnahmeelemente in horizontaler Richtung und ///die Horizontalfrequenz des Fernsehsignales ist Eine Vergrößerung der Abtastfrequenz /_c erfordert somit eine Vergrößerung der Zahl η der lichtempfindlichen Aufnahmeelemente, was die Herstellung der Festkörper-Aufnahmeeinrichtung verteuert.

Da ferner drei Farbfilter für die Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) verwendet werden, wird die Trägerfrequenz für die einzelnen Farbkomponenten auf 1/3 ■ f_c herabgesetzt. Dies verursacht einen Abtastfehler über die gesamte Bandbreite der DC-Komponente Sdc, was die Erzielung einer hohen Bildqualität ausschließt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nur eine Festkörper-Aufnahmeeinrichtung benötigende Festkörper-Fernsehkamera entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß eine durch Überlagerung der DC-Komponente (Basisbandkomponente) mit abtastfrequenten Seitenbandkomponenten des erzeugten Videosignals verursachte Beeinträchtigung der Bildwiedergabe vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 2.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Festkörper-Aufnahmeeinrichtung,

F i g. 2 eine Teilaufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Farbfilters,

F i g. 3A und 3B Phasendiagramme zur Erläuterung der Phasenbeziehungen der Farbkomponenten beim Farbfilter gemäß F ig. 2,

F i g. 4 ein Prinzip-Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Festkörper-Fernsehkamera,

F i g. 5A bis 5E Diagramme zur Erläuterung der Funktion der Kamera gemäß F i g. 4,

F i g. 6A bis 6E Frequenz-Spektren der Videosignale einschließlich Darstellungen der Phasenbeziehungen der Seitenbandkomponenten, F i g. 7A und 7B Frequenz-Spektren zur Erläuterung der Erfindung.

Eine Festkörper-Einrichtung 10 (Fig. 1) enthält eine Festkörper-Aufnahmeeinrichtung 1OA, auf die das Bild eines (in F i g. 1 nichi dargestellten) Objektes projiziert wird. Eine Speichereinrichtung 105 speichert die elektrischen Ladungen entsprechend der Lichtinformation des Bildes; ein Auswerte-Register IOC liefert die Video-Ausgangssignale. Die Einrichtungen 1OA, 105 und das Register lOCsind auf einem Halbleitermaterial, beispielsweise einem Siliziumsubstrat 105 ausgebildet Die Aufnahmeeinrichtung 10/4 besitzt eine Anzahl von Aufnahme- bzw. Bildelementen li_i, li_2... Im -n, die in horizontalen Zeilen und vertikalen Spalten angeordnet sind und in horizontaler Richtung eine vorbestimmte Abstandsteilung th aufweisen. Jedes der Bildelemente 11 _ 1,11 _? .. - lm-n besitzt eine lichempfindliche Zelle 2. Die lichtempfindlichen Zellen der Bildelement? :n den ungeradzahligen horizontalen Zeilen sind mit 2a und die in den geradzahligen Zeilen mit 2b bezeichnet

Die Lichtinformation des Bildes wird :a entsprechende elektrische Ladungen an Teilen des Halbleitersubstrates 105 umgewandelt, und zwar an den lichtempfindlichen Zellen 2; sie sind mit Elektroden Φ\, Φι und Φ3 verbunden, denen zur Bildabtastung bestimmte Vorspannungen mit einem vorbestimmten Potential zugeführt werden. Wird daher den Elektroden Φ\ bis Φ3 ein Übertragungs-Taktimpuls zugeführt, so werden die elektrischen Ladungen, die im Halbleitersubstrat 105entsprechend den jeweiligen Bildelementen li_i, li_₂ — li-a, I₂_i.. - lm-i · - - lm-n in den horizontalen Zeilen gespeichert sind, zur Zeitspeichereinrichtung 105 übertragen und während der vertikalen Austastperiode, die auf jede horizontale Abtastzeile folgt, in Positionen gespeichert, die den horizontalen Abtastzeilen entsprechen. Die Speichereinrichtung 105 ist gleichartig wie die Aufnahmeeinrichtung 1OA ausgebildet, jedoch optisch als Ganzes abgeschirmt Die Teile der Speichereinrichtung 105 sind daher mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet (unter Hinzufügung eines ') wie die der Aufnahmeeinrichtung 1OA

Die in der Speichereinrichtung 105 gespeicherten Ladungen werden nacheinander mittels eines Auswerte-Taktimpulses ausgewertet, der dem Auswerte-Register lOCzugeführt wird. Von einem mit dem Auswerte-Register IOC verbundenen Ausgangsanschluß 11 nimmt man daher ein Video-Ausgangssignal ab. Das Auswerte-Register IOC besitzt Auswerteelemente 12i, 122 ... 12η, die in horizontaler Richtung ausgerichtet sind und deren Anzahl der Zahl der Bildelemente der Einrichtungen 105 oder 1OA in einer horizontalen Abtastzeile entspricht. Da die Auswertung mit Drei-Phasen-Prüfimpulsen erfolgt, die den Elektroden Φα. Φβ und Φα zugeführt werden, besitzen die Auswerteelemente 12i... 12„ drei Auswerteeinheiten 13ι__Λ 13|_6 und 13i __c... 13_n-_a, 13„„b und 13_n-c

Ein speziell ausgebildetes Farbfilter ist vor der oben beschriebenen Aufnahmeeinrichtung 1OA angeordnet, so daß das farbmäßig getrennte Bild eine? Objektes auf die Aufnahmeeinrichtung 1OA fällt und man ein Färb-Videosignal erhält Das Farbfilter besitzt erste bis vierte Farbfilterelemente, durch die unterschiedliche Lichtfarben hindurchtreten.

Ein Ausführungsbeispiel eines im Rahmen der Erfindung verwendbaren Farbfilters wird anhand von F i g. 2 erläutert Werden die Teile eines Farbfilters 16, die den Bildelementen der Aufnahmeeinrichtung 1OA entsprechen, durch Blöcke veranschaulicht, die durch gestrichelte Linien dargestellt sind, und werden die Teile des Farbfilters 16, die den Kanalstops 3i, 32 ... gegenüberliegen, durch von strichpunktierten Linien umgrenzte Blecke veranschaulicht, so ist das Farbfilter 16 in eine Vielzahl von Teilen unterteilt, wobei jeweils der einem Bildelement entsprechende Teil eine Einheit darstellt Wird dieses Farbfilter 16 vor der Aufnahmeeinrichtung 1OA angeordnet, so werden die Teile des Farbfilters 16, die wenigstens die Abschnitte enthalten, welche den lichtempfindlichen Zellen 2 der Aufnahmeeinrichtung 1OA gegenüberliegen bzw. Abschnitte mit der Breite r#/4 (ohne Schraffur) als lichtdurchlässige Teile ausgebildet und d«i enderen Teile (mit Schraifur) als lichtabschirmende Teile.

Bezeichnet in F i g. 2 der Pfeil 4a die Abtastrichtung einer ungeradzahligen horizontalen Abtastzeile und der Pfeil 4b die Abtastrichtung einer geradzahligen horizontalen Zeile, so ist das Farbfilter 16 derart ausgebildet, daß erste und zweite Filterelemente 1IA und 115 mit der gewünschten Farbselektivität aufeinanderfolgend abwechselnd in den mehreren Abschnitten der ungeradzahligen horizontalen Abtastzeile 4a angeordnet sind, während dritte und vierte Filterelemente 12A, 125 mit gegenüber den erstgenannten Filterelementen anderen Farbselektivitäten aufeinanderfolgend und abwechselnd in den einzelnen Teilen der geradzahligen horizontalen Abtastzeile 4b vorgesehen sind.

Die Lichtarten, die durch die ersten und dritten lichtdurchlässigen Filterelemente 1IA und 12A hindurchtreten, werden so gewählt, daß sie unterschiedliche Primär-Lichtfarben sind, während durch die zweiten und vierten lichtdurchlässigen Filterelemente 115 und 125komplementäre Lichtfarben hindurchtreten. In diesem Falle wird die den komplementären Lichtfarben gemeinsame Lichtfarbe so gewählt daß sie von den beiden primären Lichtfarben abweicht. Läßt man beispielsweise durch das erste Filterelement 1IA als primäre Lichtfarbe rotes Licht R hindurchtruen (vgl. F i g. 2), so wird das durch das zweite Filterelement 115 hindurchtretende Licht als komplementäre Lichtfarbe bzw. cyanfarbiges Licht C_r gewählt. Läßt man in entsprechender Weise durch das dritte Filterelement 12A als primäre Lichtfarbe blaues Licht 5 hindurchtreten, so iäßt das vierte Filterelement

12ß gelbes Licht Y_c passieren. Für die folgende Beschreibung wird angenommen, daß das Farbfilter 16 die vorstehend erläuterte Farbselektivität besitzt.

Im Farbfilter 16 werden die Lagebeziehungen zwischen dem ersten und zweiten Filterelement IM und llß und zwischen dem dritten und vierten Filterelement 12,4,12ßwie folgt gewählt: Wird durch eine Fernsehkamera unter Verwendung des obigen Farbfilters 16 ein schwarzes und ein weißes Objekt aufgenommen, so werden die Vektor-Ausgangssignale, wie später noch beschrieben werden, gleich Null.

Im folgenden sei nun ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das die obige Bedingung erfüllt. Der lichtdurchlässige Teil besitzt die beiden Filterelemente IM und llßoder \2A und 12ßals Einheit und diese Einheiten folgen wiederholt aufeinander in der horizontalen Abtastrichtung mit einer Anordnungsfrequenz von 2.τ, wenn die

to Abstandsteilung Th der Bildelemente winkelmäßig als ,τ bezeichnet wird. Infolgedessen ergeben sich die in F i g. 3A dargestellten Phasenbeziehungen der Farbkomponenten, die man von einer ungeradzahligen horizontalen Abtastzeile [m-te Abtastzeile] und einer geradzahligen horizontalen Abtastzeile [(m + l)-te Zeile] erhält. Wird in Fig.3A die Winkelhalbierende des Winkels 2λ zwischen den Vektoren R_m und ß_m+) als neue Achse (cos-Achse) gewählt und eine senkrecht hierzu verlaufende Achse ais sin-Achse, so kann die obige Phasenbeziehung wie in F i g. 3B dargestellt werden.

Es sei angenommen, daß der Abstand vom Zentrum der ersten Bildelemente li-i, h-i ... lm-i bis zum Zentrum des zweiten Filterelementes llß gleich η sei. Der Abstand vom Zentrum der ersten Bildelemente 11 -1, Ϊ2-ι... Jm-i bis zum Zentrum des dritten Fiitereiementes Ϊ2Α sei τι. Die Abstände vom Zentrum der zweiten Bildelemente li_2,12-2··· im-2 bis zum Zentrum des vierten Filterelementes 12ßseien Γ3 bzw. τ*. Dann lassen sich die in F i g. 3A dargestellten Winkel a,ß\ und/?2 wie folgt ausdrücken:

= — I π - —— ^L · .τ )
2 \ hi J

2 \ hi J

_ß, _{ff +} IL = JL .±_{(2r4 + r; +} -_r,) (2)

Th ^{2 2} Tu

a Ti ⁺ T-, Tx-T₁ (n \ It ! ,τ . . ,,.

ßi = — ■ rr --^ ^L'T-(T~^e) ⁼ T (2 r,+T₂-Tj). (3)

tu 'it V 2 / 2 i_H

Wenn/?=/?! =βϊ, so kann man/?aus den Gleichungen (2) und (3) wie folgt ausdrücken:

ß = 4 · — (.T₁ + u). <4)

2 Th

Erhält man Ausgangssignale Scos und Ssin auf der cos- und sin-Achse in den Phasenbeziehungen gemäß Fig. 3B.so können diese wie folgt ausgedrückt werden:

5cos = (C_m + G_m*\) sin β - (R_n, +, cos«- ß_msin/5) — /?_mcos«- R_m+i sin/?) (5)

Ssin = (C_n,-1 - Cn, + Äm₊i - B_n,) cos β + (R_n, - ß_m+,)sin« (6)

Wenn in diesem Falle eine vertikale Korrelation besteht, so sind die m-te Zeile und die (m+ t)-te Zeile in ihrer Video-Information im wesentlichen gleich. Es gelten daher die folgenden Beziehungen:

G_n, = Gm~\ = G
50

B_n, = ßn-M = B

Setzt man diese Beziehungen in die Gleichungen (5) und (6) ein, so lassen sich die Ausgangssignale 5cos und Ssin wie folgt ausdrucken:

Scos = 2 G sin β — (R + B)[cos a - sin ß) (7)

Ssin = (R — B)(COS β + sin λ) (8)

Ist ein aufzunehmendes Objekt weiß, so gilt R=B= G=bestimmter Wert A. Es ist daher notwendig, daß die Farbkomponente oder das Ausgangssignal Scos auf der cos-Achse zu diesem Zeitpunkt gleich Null ist Aus der Bedingung, daß das Ausgangssignai Scos gleich Null ist ('Scos=0), ergibt sich die folgende Beziehung:

cos* = 2 im β (9)

Setzt man die Gleichung (9) in die Gleichung (7) und (8) ein, so lassen sich letztere wie folgt ausdrücken:

cos a

(10)

Ssin -(R-B) (sina+ Λ- —cos²«Y (11)

Wird die Summe der Abstände τι und Γ3 in Betracht gezogen, so ist die Summe (r> + 7-3) gleich oder kleiner als Γ///2, da der Bereich mit einer Breite entsprechend der Breite des Kanalstops fehlerfrei zwischen den benachbarten Bildelementen angeordnet ist.

Ermittelt man den Winkel tx praktisch, so läßt sich die Gleichung (1) — da der Winkel λ durch die Gleichung (1) gegeben isi — umschreiben, indem die Bedingung Γ2 + Γ3 S r»/2 verwendet wird:

-IiL \

a = — ν

J. j

JL hn-Ui + Tj) }<£]_!! — fS-T. (12)

ι 2 ι ι ) 4

ds²« = 4a²/ {(a²-^Y-M a²}

30

Wird das Verhältnis a etwa gleich 2,3231 gewählt, so ergibt sich cos« -5- 0,706. Wie aus Gleichung (12) hervorgeht, gilt dann a -τ—τ-

Infolgedessen kann der Winkel/?aus Gleichung (9) wie folgt errechnet werden:

35 ß~2V (13)

Aus den Gleichungen (12) und (13) und der Gleichung η + r> = r₃ + Γ4 können die einzelnen Abstände ermittelt werden. Die Abstände ri, rj und Γ4 lassen sich wie folgt ausdrücken:

40

'4 -	0,365 /„ - T₃
	/3 -0,135 τ,,
Nimmt	man an, daß
	hi
	4 '

(14) 45

50

so erhält man praktisch folgende Gleichungen (15) aus den Gleichungen (14):

55

τ, = u = 0,115 r„ J

60

Um bei dem Farbfilter 16 gemäß F i g. 2 die durch die Gleichungen (12) und (13) gegebenen Winkel α und β zu erzielen, werden die Lagebeziehungen zwischen den einzelnen Filterelementen so gewählt, daß sie die durch die Gleichungen (14) gegebenen Abstände einhalten.

Das obige Ausführungsbeispiel gilt für den Fall, daß der Winkel »=~ gewählt wird; man kann jedoch den

Winkel cc auch kleiner als -^- annehmen. In einem solchen Falle muß natürlich bei einer Änderung des Winkels a auch der Winkel /^geändert werden, wie sich aus Gleichung (9) ergibt

2 ι τ« ι 2 ι ι_Η

Wird das Ausgangspegelverhältnis zwischen dem Ausgangssignal Scos auf der cos-Achse und dem Ausgangssignal Ssin auf der sin-Achse als a bezeichnet, so erhält man aus den Gleichungen (10) und (11) die Gleichung 25 %

Es wird daher ein solches Farbfilter 16 verwendet, daß aufgrund der relativen Lagebeziehungen zwischen seinen Filterelementen die Phasenbeziehung der Video-Ausgangssignale die Winkel erfüllt, die beispielsweise durch die Gleichungen (12) und (13) gegeben sind; auf diese Weise erhält man das gewünschte Färb-Videosignal des Objektes.
Anhand von F i g. 4 sei nun der Aufbau einer erfindungsgemäßen Festkörper-Fernsehkamera erläutert.

In F i g. 4 bedeutet 21 ein aufzunehmendes Objekt, dessen Bild durch ein optisches Linsensystem 22 und das Farbfilter 16 ;n Form eines in gewünschter Weise farbmäßig zerlegten Bildes auf die Einrichtung 10 geworfen wird. Das an einem Ausgangsanschluß 11 abgegebene Färb-Videosignal wird über einen Signalumschalter 23 und eine Verzögerungsschaltung 24 einer Mischstufe 25 zugeführt. Der Übertragungsweg für die Videosignale, ίο die man nacheinander bei jeder horizontalen Abtastzeit erhält, ist in zwei Zweige unterteilt; zwei Umschalter SWa und SWb, die bei jedem Bildelement miteinander gekoppelt umgeschaltet werden, sind in den beiden Zweigen des Signalübertragungsweges vorgesehen. Wie F i g. 4 zeigt, sind diese miteinander gekoppelten Schalter SWa und SWb jeweils im entgegengesetzten Schaltzustand. Den Schaltern SWa und SWe nachgeschaltet sind zwei Umschalter SWc und SW₀, die miteinander gekoppelt bei 1 //(wobei //jeweils eine horizontale Abtastperiode ist) umgeschaltet werden.

Zur Erläuterung des Zweckes des Signalumschalters 23 und der Verzögerungsschaltung 24 sei nun das von der Einrichtung 10 gelieferte Färb-Videosignal in Betracht gezogen. Betrachtet man ein Videosignal So, wie es

P ΐ er ^R 7A!ort KnciArAnH auf I '^htinfrtrmati/jnAn die auf diS ÜChtS!nⁿfind!ichen ZCÜSH 22 IZi der Un^wrudZuh!!^!!

horizontalen Abtastzeile 4a (vergleiche F i g. 5A) treffen, so erhält man von den lichtempfindlichen Zellen 2b ein

Videosignal Sf gemäß F i g. 5C. In anderen Worten: Betrachtet man den Zustand vor Übertragung der Signale, so fällt der zeitliche Abstand T\ zwischen einem Ausgangssignal Scm vom zweiten Filterelement 115 und einem Ausgangssignal So2 vom ersten Filterelement IM mit dem Zeitabstand zusammen, wenn die Lichtinformationen (räumlich gesehen) durch die Filterelemente 1 \A und 11B des Farbfilters 16 hindurchtreten.
Die Verarmungsschicht, die von den zur Bildabtastung dienenden Vorspannungen erzeugt wird, welche den im Halbleitersubstrat IO5 unter den lichtempfindlichen Zellen 2a und 2b vorgesehenen Anschlüssen Φ\ bis Φ3 zug-führt werden, erscheint jedoch nicht nur unter den lichtempfindlichen Zellen 2a und 2b, sondern über den gesamten Bildelementen (das heißt in denselben Flächen, die in Fig.5A durch gestrichelte Blöcke dargestellt sind).

Das Videosignal So gemäß F i g. 5B wird daher zu einem Durchschnittssignal Soa gemäß F i g. 5D umgeschaltet. Infolgedessen wird die Zeitdistanz Ti zwischen den Zentren benachbarter Signale Soa um den Wert ΔΤ größer als die Zeitdistanz T\ (Ti > Ti). Wird die Zeitdistanz Ti zwischen den Videosignalen Soa und So nicht eingehalten, so kann die Phasenbeziehung gemäß F i g. 3 und damit auch der anfänglich erläuterte Zweck nicht erreicht werden.

Wird beispielsweise das zuerst erhaltene Signal S01 des Videosignales So absichtlich um eine Zeitspanne entsprechend ΔΤverzögert, und wird das folgende Signal So 2 so abgenommen wie es ist, so ergibt sich in diesem Falle ein Zeitabstand T₁. Das Videosignal Sn wird daher während des Zeitintervalles. in dem das Videosignal So 1 erhalten wird, das heißt bei der ungeradzahligen horizontalen Abtastperiode und bei jedem zweiten Bildelement, um eine gewünschte Zeitperiode verzögert. Die Verzögerungsschaltung 24Λ gemäß F i g. 4 dient diesem Zweck. Die Verzögerungszeit ziTwird hier in folgender Weise erzielt. Wie F i g. 5 zeigt, wird das Zentrum la des Signales So 1 im Videosignal So zur Linie L verschoben

(L- Ia= η = 0,115 r_H);

das Zentrum Ib des Signales S02 wird zur Linie L des zweiten Auftretens verschoben
45

(L-Ib= T₃ = 0,25 th).

In anderen Worten: Das Videosignal So wird in der Phase um τ\ für das Signal So\ und um Γ3 für das Signal So2 verzögert Die dazwischen bestehende Zeitdifferenz (=0,135 th) entspricht der obigen Verzögerungszeit AT.
Was das Videosignal Sf anbelangt, das während der geradzahligen horizontalen Abtastperiode erhalten wird, so ergibt sich sein Durchschnittssignal Se* gemäß Fig.5E. In diesem Falle werden jedoch die Signale Se\ und Sf₂ um η und F₄ verschoben, wie F i g. 5E durch gestrichelte Pfeile andeutet Unter dem Gesichtspunkt der Phasenbeziehung sind diese Signale Sf 1 und Sf 2 in der Phase um 0,25 th

(= T₂) und 0,115 th( = n)

voreilend; werden sie als Verzögerungszeiten gewählt so kann die Beziehung unter dem zeitlichen Gesichtspunkt gleich der Beziehung unter dem räumlichen Gesichtspunkt gemacht werden. In F i g. 4 dient die Verzögerungsschaltung 24Ä zur Verzögerung des Signales St 1; ihre Verzögerungszeit beträgt 0,25 th- In entsprechender Weise dient die Verzögerungsschaltung 24Czur Verzögerung des Signales Se2 um eine Verzögerungszeit von 0,115f„.

Wie oben erwähnt sind der Signalumschalter 23 und die Verzögerungsschaltung 24 vorgesehen, um die Signale So und Sf mit der anfänglichen Phasenbeziehung zu liefern, wobei diese Signale dann der Mischstufe 25 zugeleitet werden. Das Ausgangssignal der Mischstufe 25 wird einer Operationsschaltung 30 zugeführt (vergleiehe F i g. 4), die ein gewünschtes Färb-Videosignal erzeugt

Die Funktion der Schaltung 30 sei im folgenden anhand der F i g. 6A bis 6E erläutert Es sind dies Diagramme, die die Phasenbeziehungen zwischen den Frequenz-Spektren der Videosignale So und Se und den Seitenbandkomponenten der Signale R, G und B veranschaulichen.

Die Videosignale So und Sf (vergleiche Fig.6A und 6B), die man aufeinanderfolgend und abwechselnd bei jeder horizontalen Abtastperiode erhält, werden einem Tiefpaßfilter 28 zugeführt, das eine gewünschte Bandkomponente der Signale durchläßt (F i g. 6C). Der Ausgang des Tiefpaßfilters 28 und die in der Bandbreite nicht beschnittenen Videosignale So und Se werden einer Subtraktionsstufe 29 zugeführt. Der Ausgang der Subtraktionsstufe 29 sind die Seitenbandkomponenten Smo (oder Sme) — vergleiche F i g. 6D —, enthaltend die Hochbandkomponenten Soh der DC-Komponenten Sdc auf ihrer Tiefbandseite. In F i g. 4 bezeichnet 26 eine Verzögerungsschaltung, die dazu dient, die durch das Tiefpaßfilter 28 verursachte Verzögerungszeit zu kompensieren.

Das subtrahierte Ausgangssignal Smo (oder S_Me) der Subtraktionsstufe 29 wird einer Verzögerungsschaltung 31 zugeführt, hierdurch um eine horizontale Abtastperiode verzögert und dann einer Addierstufe 32 zugeleitet, die auch von der Verzögerungsschaltung 26 mit den Videosignalen So und Sf gespeist wird, die in der Bandbreite nicht beschnitten sind. Die Addierstufe 32 erzeugt damit ein Additions-Ausgangssignal mit der Phasenbeziehung gemäß F i g. 6E.

Die Verarbeitung der Signale, deren untere Seitenbanrtkomponenten entsprechend sind, soll eine Verschlechterung der vertikalen Auflösung vermeiden. Werden nämlich Signale verarbeitet, die untere Seitenbandkomponenten enthalten, die die Auflösung erheblich beeinträchtigen können, so besteht die Gefahr, daß die Auflösung verschlechtert wird, nachdem die Signalverarbeitung erfolgte. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird diese Gefahr vermieden.

ΓΎ»·. K AA\*\nr*r· A iipnAnnKMnnftl Aar· A AA'tar-cittta QO Ilfivri »lfia/4a*· einem Tiefr*i» ftf il»OF* QQ TkinAloitttl Ans· Ata LSU₁) /IUUIiIUIIJ-ZiUJgUtIgJJIgIIUl UVl MUUlbldtilli. *Ά »» Il U VtIWUWl VIIIVIlI I 1 Vl |/H fc/1 111 Vl WSW« 1.UgVIVItVi₁ UUJ UlV

DC-Komponente Socdurchläßt. Diese DC-Komponente Socdes Tiefpaßfilters 33 wird über eine Verzögerungsschaltung· 34 einer Matrix 35 (als hinterer Stufe) zugeführt; die Verzögerungsschaltung 34 kompensiert die durch das Farb-Demodulationssystem verursachte Verzögerung. Das Ausgangssignal der Addierstufe 32 wird einer zur Beschneidung der Bandbreite dienenden Schaltung 36 zugeführt, die eine gewünschte Seitenbandkomponente hindurchläßt. Wird das Ausgangssignal der Schaltung 36 zwei Demodulatoren 37/4 und 375 zugeleitet, deren Demodulationsachsen unterschiedlich sind, so demoduliert beispielsweise der Demodulator 37A, dessen Demodulationsachse die cos-Achse ist, eine Farbkomponente

während der andere Demodulator 37ß, dessen Demodulationsachse die sin-Achse ist, eine Farbkomponente (B- C) demoduliert. Werden diese demodulierten Ausgangssignale der Matrix 35 zugeführt, so werden demgemäß die gewünschten Videosignale erzeugt; beispielweise kann man an den Ausgangsanschlüssen 35a, 35i> und 35c der Matrix 35 das Helligkeitssignal Yund die Farbdifferenzsignale (R- Y) und (B- Y) des NTSC-Systems abnehmen.

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird das anhand von Fig.2 erläuterte Spezial-Farbfilter 16 verwendet, und es werden die Videosignale während benachbarter horizontaler Abtastperioden addiert, indem ihre Korrelation zur Erzeugung eines gewünschten Videosignales ausgenutzt wird. Bei einer derartigen Konstruktion erfordert die Farbfernsehkamera nur eine einzige Festkörper-Aufnahmeeinrichtung 1OA, was den Aufbau der Farbfernsehkamera vereinfacht; eine nachteilige Wirkung der Seitenbandkomponente Sm auf die DC-Komponente Sdc läßt sich durch das Farbfilter 16 bei einfachem Aufbau und einfacher Signalverarbeitung vermeiden.

Das Farbfilter 16 enthält eine Einheit der ersten und zweiten Filterelemente HA, WB, die aufeinanderfolgend in den ungeradzahligen horizontalen Abtastzeilen angeordnet ist, und eine Einheit der dritten und vierten Filterelemente 12A, YlB, die aufeinanderfolgend in den geradzahligen horizontalen Abtastzeilen vorgesehen ist

(vergleiche F i g. 2). Die Farbkomponenten werden daher durch den -y -Träger moduliert (Abtastfrequenz f_c).

Die Frequenz des praktischen Trägers ist daher gleich -=- fc.

Wird das Band der DC-Komponente Sdc zu 3,5 MHz und die Abtastfrequenz f_c zu 9,0 MHz gewählt, so zeigt F i g. 7 A die sich ergebenden Frequenz-Spektren; der Träger besitzt in diesem Falle eine Frequenz von 4,5 MHz. Der durch die Seitenbandkomponente Sm erzeugte Abtastfehler ist daher größer als 1,0 MHz; es entsteht infolgedessen kein Abtastfehler auf der unteren Seite der DC-Komponente Sdc, der die Auflösung beeinträchtigen könnte. Ohne Vergrößerung der Zahl der Bildelemente der Aufnahmeeinrichtung 1OA in der horizontalen Abtastrichtung (beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zahl der Bildelemente etwa 470) kann man somit ein Bild von verhältnismäßig hoher Qualität erreichen.

Beim Stand der Technik werden im allgemeinen drei Farbfilter (Rotfilter R, Grünfilter G und Blaufilter B) von streifenförmiger Gestalt verwendet; F i g. 7B zeigt ihre Frequenz-Spektren, selbst wenn ihre Frequenzbeziehung ähnlich der bei der Erfindung gewählt wird und wenn die Trägerfrequenz gleich -=- /_c oder 3,0 MHz beträgt

J

Der Abtastfehler tritt hier in der gesamten DC-Komponente Sdc auf; demgemäß läßt sich kein Bild hoher Qualität erzielen.

Durch die Erfindung werden demgegenüber diese Nachteile der bekannten Ausführungen vermieden.

In der folgenden Tabelle sind in Spalte 5 die Farben des Farbfilters 16 beim oben erläuterten Beispie! wiedergegeben; statt dessen können mit demselben Resultat auch die in den Spalten II und III angegebenen Farben des Filters verwendet werden.

Tabelle	25 37 533	II	HI
Farblicht	Spalte I	G M B Y	R Cy G M
Filterelement Erstes [UA) zweites (1 Iß; drittes (!ΙΑ; viertes (12BJ	R Cy B Y

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Tiefbandkomponente der DC-Komponente im Ausgangs-Videosignal, die besonders die vertikale Auflösung beeinträchtigen kann, unter-15 drückt werden, ohne daß eine schaltungstechnische Verarbeitung notwendig ist (vergleiche F i g. 6C und 6E); hierdurch IgSt sich die Auflösung in vertikaler Richtung vergrößern.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel findet als Einrichtung 10 ein Dreiphasensystem Verwendung. Man kann jedoch statt dessen auch ein Zweiphasensystem vorsehen.

Als Festkörper-Fernsehkamera kann auch eine Diodenanordnung benutzt werden.

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Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:
1. Festkörper-Fernsehkamera, enthaltend

a) eine Festkörper-Aufnahmeeinrichtung (iOA) mit einer Anzahl von lichtempfindlichen Aufnahmeelementen (li-i... im-n), die in horizontalen Zeilen und vertikalen Spalten angeordnet sind,

b) ein vor der Festkörper-Aufnahmeeinrichtung angeordnetes Farbfilter (16) mit Farbfilterelementen (11A itB, ilA, 12BJL die entsprechend der Anordnung der Aufnahmeelemente gleichfalls in horizontalen Zeilen und vertikalen Spalten vorgesehen sind, wobei die in einer horizontalen Zeile aufeinanderfolgenden Farbfilterelemente für unterschiedliche Farben durchlässig sind,

c) eine Einrichtung (105, IOC) zur Gewinnung eines Bildsignales aus den elektrischen Signalen, die aufgrund der Lichtinformation, die durch die Farbfilterelemente auf die einzelnen Aufnahmeelemente fällt, in diesen erzeugt werden,

d) eine Einrichtung zur Verarbeitung dieses Bildsignaies in eine Farbvideosignal,