DE2752699A1

DE2752699A1 - Festkoerper-farbkamera

Info

Publication number: DE2752699A1
Application number: DE19772752699
Authority: DE
Inventors: Shigeyuki Ochi; Seisuke Yamanaka; Hiroshi Yamazaki
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1976-11-26
Filing date: 1977-11-25
Publication date: 1978-06-29
Also published as: FR2372559B1; FR2372559A1; JPS5377131A; AT365874B; ATA850177A; AU3088277A; US4175268A; DE2752699C2; IT1088314B; JPS6118914B2; GB1576443A; CA1106965A; CH621026A5; NL7713098A; AU510815B2

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Farbkamera, bei der als Festkflrper-Bildfühlvorrichtung ein Halbleiterkörper, z.B. eine mit Ladungskopplung arbeitende Vorrichtung in Form eines Chips oder eine Vorrichtung der sog. Eimerkettenbauart (bucket brigade device) oder dgl. verwendet wird.

Es ist bereits eine Festkörper-Farbkamera bekannt, bei der eine mit Ladungskopplung arbeitende Vorrichtung in Form eines Chips verwendet wird, der bei Trägern, die in Abhängigkeit von einem aufzunehmenden Gegenstand erzeugt werden, nach einem Zwischenzeilen-Übertragungssystem arbeitet. Ein solcher Chip in Form eines Trägerübertragungssystems weist gewöhnlich für jedes von mehreren Bildfühlelementen, die senkrecht übereinander angeordnet sind, ein senkrechtes Schieberegister auf. Die den betreffenden senkrechten Schieberegistern entnommenen Träger werden einem waagerechten Schieberegister durch 1H, d.h. eine waagerechte Abtastlinie zugeführt, und die 1H entsprechenden Informationen werden über die Ausgangsklemme des waagerechten Schieberegisters ausge-

geben. Die Frequenz von Taktimpulsen P_H, die dem waagerechten Schieberegister zugeführt werden, wird gewöhnlich mit 4,5 MHz oder mehr gewählt. Wählt man jedoch die Frequenz der Taktimpulse P_H so, daß sie der Farbhilfsträgerfrequenz des normgemäßen Farbfernsehsignals nach dem NTSC-System entspricht, ist es nicht erforderlich, die Taktfrequenz des Farbhilfsträgers umzuwandeln, so daß es möglich ist, eine einfache Signalverarbeitungsschaltung zu benutzen, um ein Ausgangssignal der Kamera in ein für das NTSC-System geeignetes Signal zu verwandeln. Eine solche Anordnung ist in der US-Patentanmeldung 794 804 der Anmelderin vom 9. Mai 1977 beschrieben. Wählt man als Taktfrequenz die Frequenz des Farbhilfsträgers, tritt jedoch das nachstehend beschriebene Problem auf. Beim NTSC-System kehrt bekanntlich die Phase der Farbhilfsträgerfrequenz fg nach je vier Teilbildern zum Ausgangswert zurück. Wählt man bei einem mit Ladungskopplung arbeitenden Chip in der waagerechten Richtung für die Teilung der Bildfühlelemente den Betrag T_H, kann es vorkommen, daß je nach der Phasenbeziehung zwischen den Bildfühlelementen und der Farbhilfsträgerfrequenz fg einem senkrechten Schieberegister dort, wo kein Bildfühlelement vorhanden ist, kein Signal entnommen werden kann. Daher ist es erforderlich, daß es sich bei den Signalen, die den Bildfühlelementen des senkrechten Schieberegisters entsprechen, um Signale handelt, die durch Verschieben von Signalen der Bildfühlelemente auf der linken und der rechten Seite des senkrechten Schieberegisters um eine Zeitspanne gewonnen werden, die 1/2 T„ entspricht. Wird das Signal in der phasenmäßigen Reihenfolge der Farbhilfsträgerfrequenz ausgegeben, ist es zu diesem Zweck erforderlich, eine Phaseneinstellschaltung vorzusehen, und daher muß man ferner eine Schaltsignalgeneratorschaltung vorsehen, die ein Schaltsignal für die Phaseneinstellung erzeugt. Infolgedessen wird der gesamte Schaltungsaufbau kompliziert, und daher wird es sinnlos, Taktsignale zu verwenden, die die gleiche Frequenz haben wie der Farbhilfsträger.

Da das in Frage kommende Bildelement um 1/2 f., verschoben wird, läßt sich außerdem die Verlagerung des Bildes selbst dann nicht korrigieren, wenn die Phase so korrigiert wird, daß man wieder die normale Phase erhält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Festkörper-Farbkamera zu schaffen, bei der die Nachteile der bis jetzt bekannten Farbkameras vermieden sind.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe z.B. durch die Schaffung einer Festkörper-Farbkamera gelöst, bei der drei mit Ladungskopplung arbeitende Chips verwendet werden, wobei die Frequenz von Taktimpulsen P^, welche den waagerechten Schieberegistern der Chips zugeführt werden, so gewählt ist, daß ein Farbsignal, dessen Träger die gleiche Frequenz hat wie der Farbhilfsträger des normgemäßen NTSC-Systems den Ausgangsklemmen der Chips entnommen werden kann, wobei das Auslesen der Signale in der phasenmäßigen Reihenfolge der Farbhilfsträgerfrequenz f_g erfolgt. Somit ist es gemäß der Erfindung möglich, die Signalverarbeitungsschaltung fortzulassen, die bis jetzt dazu dient, die Trägerfrequenz eines Primärfarbensignals in die Farbhilfsträgerfrequenz f_g zu verwandeln; ferner erübrigt sich die Phasenkorrektur, wenn man für die Trägerfrequenz die Farbhilfsträgerfrequenz fg wählt, so daß man weder eine dem genannten Zweck dienende Phasenkorrekturschaltung noch eine zugehörige Treiberschaltung benötigt; daher ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung des gesamten Schaltungsaufbaus. Da gemäß der Erfindung die räumliche Anordnung der Bildfühlelemente die gleiche ist wie bei den wiedergegebenen Bildelementen, wird außerdem eine Beeinträchtigung des wiedergegebenen Bildes vermieden.

Bei dem vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren zur Erzielung einer Phasenkorrektur stimmt die räumliche Anordnung der Bildelemente nicht mit der Anordnung der Bildelemente bei

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dem wiedergegebenen Bild überein, da eine Verschiebung um 1/2^ nach links oder rechts erfolgt, so daß sich die Qualität des wiedergegebenen Bildes verschlechtert. Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil vermieden.

Gemäß der Erfindung werden drei mit Ladungskopplung arbeitende Chips verwendet, und vor jedem Chip ist ein Signalfarbfilter angeordnet, das rotes bzw. grünes bzw. blaues Licht durchläßt; die Ausgangssignale der drei Chips werden miteinander vereinigt, so daß man das gewünschte Farbvideosignal erhält, wobei die Trägerfrequenz für jede Primärfarbe 3,58 MHz beträgt.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der mit nur zwei Chips oder nur einem Chip der genannten Art gearbeitet wird, wobei die Frequenz der Ausgäbetaktsignale für das waagerechte Schieberegister bei zwei Chips mit 2 f_g bzw. bei nur einem Chip mit 3 f_s gewählt wird, ist es möglich, ein Farbsignal, das die gleiche sich wiederholende Frequenz hat wie der Farbhilfsträger nach dem NTSC-System, auf ähnliche Weise wie bei der Kamera mit drei Chips direkt den beiden Chips bzw. dem einen Chip zu entnehmen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Beispiel für einen Festkörper-Bildfühler eines Zwischenzeilenubertragungssystems;

Fig. 2A bis 2D Darstellungen zur Veranschaulichung der jeweiligen Phasenlage des Farbhilfsträgersignals beim NTSC-System;

Fig. 3 eine Darstellung der Beziehung zwischen einem Festkörper-Bildfühler und der Phase einer Farbhilfsträger»- frequenz;

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Fig. 4 eine Darstellung zur Veranschaulichung eines bekannten Signalausgabeverfahrens;

Fig. 5 eine Darstellung zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Signalausgabeverfahrens;

Fig. 6 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Signalausgabe und zugehörigen Elektroden;

Fig. 7 eine Ansicht eines Teils eines Festkörper-Bildfühlers zur Verwendung bei einer erfindungsgemäßen Festkörper-Farbkamera ;

Fig. 8 bis 11 jeweils einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII bzw. IX-IX bzw. X-X bzw. XI-XI in Fig. 7;

Fig. 12A bis 12D jeweils die Wellenform von Impulsen zum Treiben des Festkörper-Bildfühlers;

Fig. 13 und 14 jeweils eine Darstellung zur Veranschaulichung der Trägerverlagerung bzw. Verlagerungsrichtung für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7;

Fig. 15 eine Ansicht eines Teils einer weiteren Ausführungsform eines Festkörper-Bildfühlers ähnlich demjenigen nach Fig. 7 zur Verwendung bei einer erfindungsgemäßen Festkörper-Farbkamera;

Fig. 16 den Schnitt XVI-XVI in Fig. 15;

Fig. 17 und 18 Darstellungen zur Veranschaulichung der Trägerübertragung bzw. der Verschiebungsrichtung bei dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 15;

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Fig. 19 eine Darstellung eines Farbfilters für eine Kamera mit zwei mit Ladungskopplung arbeitenden Chips;

Fig. 20 einen Teil einer Ausführungsform eines praktisch brauchbaren Farbfilters;

Fig. 21 ein Blockschaltbild des Hauptteils einer Schaltung für eine erfindungsgemäße Festkörper-Farbkamera;

Fig. 22A bis 22F Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 21;

Fig. 23 einen Teil eines Farbfilters, das bei einer erfindungsgemäßen Kamera mit nur einem mit Ladungskopplung arbeitenden Chip verwendet wird;

Fig. 24 ein Blockschaltbild einer Schaltung für eine erfindungsgemäße Festkörper-Farbkamera mit nur einem mit Ladungskopplung arbeitenden Chip; und

Fig. 25A bis 25C, Fig. 26A bis 26C sowie Fig. 27 Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 24.

Wie erwähnt, ist durch die Erfindung ein Festkörper-Bildfühler geschaffen worden, bei dem mindestens ein mit Ladungskopplung arbeitender Chip verwendet wird, der als Zwisehenzeilenübertragungssystem für den Träger ausgebildet ist, welcher in Abhängigkeit von einem aufzunehmenden Gegenstand erzeugt wird·

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines mit Ladungskopplung arbeitenden Chips 10 in Gestalt eines Zwischenzeilenübertragungssystems. Gemäß Fig. 1 weist der Chip 10 mehrere Bildbzw. Bildfühlelemente 1 auf, die senkrecht untereinander ange ordnet sind und mehrere senkrechte Reihen bilden. Für jede

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senkrechte Reihe von Bildfühlelementen 1 ist ein einziges senkrechtes Schieberegister 2 vorhanden, und die den verschiedenen senkrechten Schieberegistern entnommenen Träger werden durch 1 H einem waagerechten Schieberegister 3 zugeführt. Schließlich werden die Informationen von 1 H über eine Klemme 7 ausgegeben. In Fig. 1 sind die Trägerübertragungs- bzw. Verschiebungsrichtungen durch Pfeile angedeutet.

Der Chip 10 nach Fig. 1 ist für den Fall bestimmt, daß ein Spiegelbild eines nicht dargestellten Gegenstandes mit Hilfe eines nicht dargestellten Objektivs auf den Chip projiziert wird; wird dagegen ein seitenrichtiges Bild des Gegenstandes durch das Objektiv auf den Chip 10 projiziert, wird der Chip so ausgebildet, daß die Bildfühlelemente gegenüber den senkrechten Schieberegistern 2 umgekehrt angeordnet sind.

Ein Aufnahme- oder Fühltaktimpuls P_s, der dazu dient, in den entsprechenden Bildfühlelementen 1 Träger zu erzeugen, wird den Bildfühlelementen über eine Klemme 4 zugeführt, während über eine Klemme 5 den senkrechten Schieberegistern 2 ein z.B. zweiphasiger Übertragungs- oder Verschiebungsimpuls P.. (P_v1, Py₂) zugeführt wird.Ferner wird dem waagerechten Schieberegister 3 über eine Klemme ein zweiphasiger Takt- bzw. Abfrage impuls züge führt.

Bis jetzt ist es üblich, für die Frequenz der dem waagerechten Schieberegister zuzuführenden Taktimpulse P^ den Wert 4,5 MHz zu wählen. Wenn man jedoch für die Taktimpulse P_H z.B. die Farbhilfsträgerfrequenz f_g eines Farbfernsehsignal wählt, beispielsweise entsprechend dem NTSC-System, ist es nicht erforderlich, eine Umwandlung der Taktfrequenz durchzuführen, d.h. die Wiederholungsfrequenz des Ausgangsfarbsignals des Chips 10 braucht nicht in die Farbhilfsträgerfrequenz f_s von 3»58 MHz verwandelt zu werden, und daher ergibt sich ein einfacher Aufbau der Signalverarbeitungsschal-

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tung zum Umwandeln der Ausgangssignale der Kamera in Signale für das NTSC-System. Jedoch ergibt sich das nachstehend behandelte Problem, wenn man für die Taktsignale die Frequenz f_s des Farbhilfsträgers wählt.

Beim NTSC-System entsteht bekanntlich jeweils ein Feld dadurch, daß die waagerechten Zeilen 1 H bis 262,5 H überstrichen werden, und daß dann die waagerechten Zeilen 262,5 bis 525 H überstrichen und mit den Zeilen des ersten Feldes verzahnt werden; hierbei wird die Phase der Farbhilfsträgerfrequenz f_s bei jeder Zeile des gleichen Feldes umgekehrt, wie es in Fig. 2A und 2B dargestellt ist; ferner erfolgt eine Phasenumkehrung bei jedem Teilbild des gleichen Einzelbildes, und außerdem wird die Phase bei jedem von zwei Einzelbildern umgekehrt, so daß die Phase der Farbhilfsträgerfrequenz fo bei jedem vierten Feld oder Teilbild in ihre ursprüngliche Lage zurückkehrt. Wenn man die Phasen beim ersten Teilbild gemäß Fig. 2C mit einem Kreis bezeichnet und zur Bezeichnung des zweiten bzw. des dritten bzw. des vierten Teilbildes einen schraffierten Kreis bzw. ein Quadrat bzw. ein schraffiertes Quadrat verwendet, ergibt sich somit die in Fig. 2C dargestellte Phasenbeziehung für die Farbhilfsträgerfrequenz fg, wobei Tj₁ der Teilung der Bildfühler 1 in der waagerechten Richtung entspricht. In Fig. 2C ist die Reihenfolge der Wiederholung bestimmter Phasen bei benachbarten Teilbildern durch Pfeile angedeutet, und Fig. 2D veranschaulicht die Regelmäßigkeit der Phasenfolge.

Wählt man die Abstände bzw. die Teilung der Bildfühlelemente 1 bei dem Chip 10 nach Fig. 1 in der waagerechten Richtung gemäß Fig. 2C mit T_H, ergibt sich die in Fig. 3 dargeetellte Phasenbeziehung zwischen den Bildfühlelementen und der Farbhilfsträgerfrequenz fg. Da dem senkrechten Schieberegister 2, das keine Bildfühlelemente aufweist, kein Signal entnommen wird, ist es erforderlich, als Signal, das dem Bildfühlelement

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auf dem senkrechten Schieberegister entspricht, ein Signal zu verwenden, das dadurch erzeugt wird, daß das Signal eines Bildf Uhlelements, welches auf der linken oder rechten Seite des senkrechten Schieberegisters liegt, um den Betrag 1/2f„ zeitlich verlagert wird. Um das Signal mit der gleichen Phase auszugeben wie diejenige der Farbhilfsträgerfrequenz f_g, oder um die phasenmäßige Reihenfolge aufrechtzuerhalten, ist es zu diesem Zweck erforderlich, eine Phasenabgleichschaltung und einen damit zusammenarbeitenden Schaltsignalgenerator vorzusehen. Hieraus ergibt sich jedoch ein komplizierter Aufbau der Schaltung und es wird sinnlos, für die Taktsignale eine Frequenz zu wählen, die gleich der Frequenz f_g des iarbhilfsträgers ist.

Selbst wenn die Phase so korrigiert wird, daß sie mit der normalen Phase übereinstimmt, kann die Verlagerung eines Bildes nicht korrigiert werden, denn das dem betreffenden BildfUhlelement entsprechende Signal wird um 1/2 fu verschoben.

Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil durch die Anwendung eines besonderen SignalausgabeVerfahrens vermieden.

Bei bekannten Anordnungen werden die in sämtlichen Bildfühlern 1 gespeicherten Signale in der in Fig. 4 durch Zahlen angegebenen Reihenfolge innerhalb der Periode eines Teilbildes als Ausgangssignale der mit Ladungskopplung arbeitenden Vorrichtung ausgegeben» während gemäß der Erfindung die Signale in der Reihenfolge der Phase der Farbhilfsträgerfrequenz f_g des Farbfernsehsignals nach dem NTSC-System ausgegeben werden. Wie in Fig· 5 gezeigt, werden die BildfUhlelemente, denen Signale entnommen werden sollen, In Abhängigkeit von dem betreffenden Teilbild bestimmt. In Fig. 5 bezeichnen die Zahlen die Reihenfolge bei der Signalausgabe entsprechend der Reihenfolge der Teilbilder. Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung werden drei Chips verwendet, wobei bei jedem Chip die Signale

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in der aus Fig. 5 ersichtlichen Reihenfolge ausgegeben werden, und den Chips sind Farbfilter zugeordnet, mittels welcher Rot-, Grün- und Blau-Signale erzeugt werden.

Im folgenden wird eine erste Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Damit die Signale in der aus Fig. 5 ersichtlichen Reihenfolge ausgegeben werden können, ist die jedem Bildfühlelement zugeordnete Elektrode in zwei Elektrodenelemente unterteilt, z.B. gemäß Fig. 6 in eine Bildfühlelementgruppe (schraffiert), deren Signale beim ersten und zweiten Teilbild ausgegeben werden, sowie eine Bildfühlelementgruppe (ohne Schraffur), deren Signale beim dritten und vierten Teilbild ausgegeben werden, und den betreffenden Gruppen von Elementen werden in der gewünschten Weise Aufnahmeimpulse oder Fühlertaktsignale Pg₁ und P₃₂ zugeführt, wie es im folgenden erläutert ist.

Im folgenden wird anhand von Fig. 7 bis 11 ein mit Ladungskopplung arbeitender Chip 10 beschrieben, dem die Signale in der vorstehend beschriebenen Weise entnommen werden. Fig. 7 zeigt eine Ansicht des Chips 10, während Fig. 8 bis 11 die Schnitte VIII-VIII, IX-IX, X-X und XI-XI in Fig. 7 zeigen.

In Fig. 7 erkennt man mehrere Bildfühlelemente S₁, S₂, S, und S^, auf die das Bild eines Gegenstandes projiziert wird, und deren Indexzahlen 1 bis 4 jeweils das betreffende Teilbild bezeichnen. Im folgenden wird ein Satz bzw. eine Gruppe von Bildfühlern betrachtet, die innerhalb einer senkrechten Reihe angeordnet sind. Innerhalb jeder Gruppe sind die Bildfühler, welche in der durch Pfeile bezeichneten Trägerübertragungsrichtung den Teilbildern 1 bis 4 entsprechen, in Form einer Reihe periodisch in Gruppen zu vier Bildfühlern angeordnet, und zwischen benachbarten senkrechten Reihen von Bildfühlern sind gemäß Fig. 7 schraffiert gezeichnete Kanalbegrenzungseinrichtungen 11 vorhanden, die eine solche Grundrißform haben,

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daß sie sich annähernd über vier Ränder jedes Fühlers erstrecken. Zwischen den senkrecht verlaufenden Teilen der Kanalbegrenzungseinrichtungen 11 und den Fühlern ist jeweils ein Überlaufabfluß 12 vorhanden, dem ein Steuergatter G_D zugeordnet ist.

Jeder senkrechten Reihe von BildfUhlergruppen ist ein senkrechtes Schieberegister 2 zugeordnet, das durch zweiphasige Ubertragungs- oder Verschiebungsimpulse Py₁ und P_vp betätigt wird; gemäß Fig. 7 sind für die beiden Phasen Elektroden fi_v1 und φγ2 vorhanden. Um die Richtung der Trägerübertragung zu bestimmen, sind gemäß Fig. 9 die Elektroden ^_v1 und ^_v2 so ausgebildet, daß die Dicke einer isolierenden Schicht 14, die sich auf einer Unterlage aus SiO₂ o.dgl. befindet, welche auf der Oberseite 13a eines Halbleitersubstrats 13 angeordnet ist, so verändert wird, daß sich eine Veränderung der Tiefe des in Fig. 9 mit einer Vollinie dargestellten Potentials ergibt, und daß unter der isolierenden Schicht 14 von geringer Dicke eine Potentialsperre und eine Potentialsenke 15a entstehen. In Fig. 7 sind auf den dünnen Teilen der isolierenden Schicht 14 sog. Speicherelektroden ^y|(s) ¹^ ^V2(S) angeordnet. Ferner sind den dicken Teilen der isolierenden Schicht 14 entsprechende sog, Ubertragungseleklroden und

Zwischen jedem Bildfühler 1 und den zugehörigen Speicherelektroden ist ein Ubertragungsgatter jL angeordnet, das dazu dient, die Träger des betreffenden Fühlers zu der zugehörigen Potentialsenke 15a nach Fig. 9 zu übertragen; jedoch bilden die Ubertragungsgatter Bestandteile der genannten SpeichereBetroden, und gemäß Fig. 8 hat lediglich die Siliziumdioxidschicht 14 in diesem Bereich eine andere Dicke.

Gemäß der Erfindung ist die Elektrode ^₅, die jedem Fühler zugeordnet ist, um ihm den Aufnahme- oder Fühlimpuls zuzu-

führen, in zwei Elektroden ^₃₁ und ^₃₂ unterteilt, denen entsprechend Fig. 6 die gewünschten Fühltaktimpulse P₃₁ und P₃₂ zugeführt werden. Den Bildfühlern S₁ und S₂, die beim ersten bzw. zweiten Teilbild benutzt werden, ist die erste Elektrode 0₃₁ gemeinsam zugeordnet, und entsprechend ist den Bildfühlern S, und S^ für das dritte bzw. das vierte Teilbild die zweite Elektrode 0_S2 gemeinsam zugeordnet. Diese beiden Elektroden haben eine solche Form, daß sie die Bereiche der zugehörigen Bildfühler und die Gatter G_D der überlauf abflüsse 12 überdecken. Im vorliegenden Fall sind die Elektroden ^₃₁ und ^₃₂ durchsichtig, und der Chip 10 ist mit Ausnahme der von den Bildfühlern S₁-S^ eingenommenen Flächen optisch abgeschirmt.

Im vorliegenden Fall ist angenommen, daß dann, wenn die Spannung, die an die Elektroden ^₃ und φ» des Chips 10 angelegt wird, von dem Wert 1 auf den Wert 0 übergeht, die Potentialsenke 15a in dem Chip eine geringere Tiefe annimmt. Den Bildfühlern 1 und den senkrechten Schieberegistern 2 werden die in Fig. 12A - 12D dargestellten Impulse zugeführt. Der Fühlertaktimpuls P₃, welcher der ersten Elektrode ^₃V und der zweiten Elektrode ^₃₂ zugeführt wird, besteht ähnlich wie bei bekannten Anordnungen aus einem Speicherimpuls P_sc» mittels dessen der Träger erzeugt wird, welcher der Lichtinformation des Gegenstandes entspricht, und einem im folgenden als Steuerimpuls bestehenden Impuls P_ST» der dazu dient, den Träger in das senk· echte Schieberegister 2 zu überführen, und dessen Einheitsperiode vier Teilbildern entspricht.

Der erste Fühlertaktimpuls P₃₁, der der ersten Elektrode φ^ zugeführt wird, enthält den Steuerimpuls P_ST innerhalb Jeder Senkrechtaustastperiode V.BLK des ersten und des zweiten Teilbildes, wie es in Fig. 12A gezeigt ist, während der den zweiten Elektroden ^₃₂ zugeführte zweite Fühlertaktimpuls P₃₂ den Steuerimpuls P_3T beim dritten und vierten Teilbild enthält, wie es in Fig. 12B gezeigt ist.

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Bei dem ersten Senkrechtverschiebungs-Taktimpuls P_v1 und dem zweiten Senkrechtverschiebungs-Taktimpuls Py₂* welch letzterer Py₁ entspricht, die der ersten Elektrode ^y₁ und der zweiten Elektrode ^y₂ jedes senkrechten Schieberegisters 2 zugeführt werden, handelt es sich gemäß Fig. 12C und 12D um Impulse, deren Phasen bei jedem Teilbild einander entgegengesetzt sind.

Im folgenden wird anhand von Fig. 8 und 9 erläutert, auf welche Weise dem Chip 10 die Signale mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Impulse entnommen werden. Als Beispiel wird das Entnehmen des Signals für das erste Teilbild beschrieben, das in Fig. 12 der mit IV bezeichneten Periode entspricht. Da innerhalb der Speicherperiode, die im wesentlichen einer senkrechten Periode des Potentials in dem Chip 10 entspricht, das in Fig. 8 durch eine Vollinie bezeichnete Potential vorhanden ist, werden in den Bildfühlern dem Bild des Gegenstandes entsprechende Träger erzeugt. Im vorliegenden Fall nehmen innerhalb der Trägerspeicherperiode zur Übertragung der Träger in das senkrechte Schieberegister 2 die Senkrechtverschiebungsimpulse Py₁ und Py₂ abwechselnd die Werte 1 und 0 an, doch ist in Fig. 8 der Einfachheit halber nur die Potentialsenke unter der Elektrode ^y₁ als eine geringe Tiefe aufweisend dargestellt. Die Träger der BildfUhler S₁ und S₂, denen der erste Fühlertaktimpuls P_g1 zugeführt wird, werden während der auf die Speicherperiode folgenden Uberführungsperiode in das senkrechte Schieberegister 2 überführt. Da die Senkrechtverschiebungs-Taktimpulse Py₁ und Py₂» die gegenphasig sind, den Elektroden ^y₁ und ^y₂ des senkrechten Schieberegisters 2 zugeführt werden, und da ihre Phasenbeziehung z.B. gemäß Fig. 12C und 12D gewählt ist, führt die Potentialbeziehung zwischen den Senkrechtverschiebungs-Taktimpulsen Py₁ und Py₂ während einer Periode P, während welcher ^y₁ den Wert 1 und ^₃₁ den Wert 0 hat, dazu, daß nur die Potentialsenke unter der Elektrode φ^ tiefer wird, während

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die Potentialsenke unter der Elektrode ^g₁ eine geringere Tiefe annimmt. Mit anderen Worten, bei dem senkrechten Schieberegister 2 ergibt sich eine Potentialbeziehung, wie sie in Fig. 9 mit gestrichelten Linien angedeutet ist, so daß nur Träger C von dem Bildfühler S₁ aus über das Gatter #_G zu dem senkrechten Schieberegister 2 übertragen werden. Somit werden die in dem Fühler Sp erzeugten Träger selbst dann nicht übertragen, wenn das Potential an der den Fühlern S^ und S₂ gemeinsam zugeordneten Elektrode ^_s1 den Wert 0 annimmt.

Nach dem Ablauf der Übertragungsperiode werden dem senkrechten Schieberegister 2 die Senkrechtverschiebungs-Taktimpulse P_v1 und Py₂ gemäß Fig. 12C und 12D innerhalb der Periode 1 H zugeführt, so daß während dieser Periode in der üblichen Weise die Träger aus dem senkrechten Schieberegister 2 in das waagerechte Schieberegister 3 nach Fig. 1 überführt werden.

Fig. 0 veranschaulicht die Überführung der Träger von dem Fühler S^ zu dem senkrechten Schieberegister 2. In Fig. 8 läßt das mit gestrichelten Linien angedeutete Potential, das der Tiefe der Potentialsenke entspricht, erkennen, daß die Träger C ausgegeben werden, wenn ^₃₁ den Wert 0 und ^_v1 den Wert 1 hat. Fig. 10 zeigt, daß die Leitungen zum Zuführen der Taktsignale zu den Elektroden φ^ und ^_v2 auf den Kanalbegrenzungseinrichtungen angeordnet sind; Fig. 9 läßt erkennen, daß die Übertragung der Träger in dem senkrechten Schieberegister 2 in der senkrechten Richtung durchgeführt wird, wobei die das Potential darstellende gestrichelte Linie anzeigt, daß die Träger übertragen werden, wenn ^_v1 den Wert 0 und ^„₂ den Wert 1 hat; gemäß Fig. 11 sind die Bildfühler S^ - S^ durch die Kanalbegrenzungseinrichtung gegeneinander isoliert.

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Die dem waagerechten Schieberegister 3 parallel zugeführten Träger werden nacheinander mit Hilfe eines Fühlers ausgegeben, wobei dem waagerechten Schieberegister Taktimpulse P_H zugeführt werden. Wie erwähnt, werden bei der Benutzung von drei Chips 10 für die Farben Rot, Grün und Blau Taktimpulse zugeführt, welche die gleiche Frequenz fg haben wie der Farbhilfsträger, wobei diese Frequenz im vorliegenden Fall 3,58 MHz beträgt.

Da die Verschiebungstaktimpulse Py₁ und Py₂ in Abständen von 1V gegenphasig sind, wird beim Eintreffen des zweiten Teilbildes nur das Potential unter der Elektrode jiy₂ durch den anderen Verschiebungstaktimpuls Py₂ noch tiefer gemacht. Infolgedessen werden nur die Träger aus dem Fühler S₂ zu dem senkrechten Schieberegister 2 und dann zu dem waagerechten Schieberegister 3 entsprechend dem Intervall 1 H übertragen und dann nacheinander ausgegeben. Fig. 13 zeigt die Richtung der Trägerübertragung für die beiden ersten Teilbilder. In Fig. 13 bezeichnen die ausgezogenen Pfeile die Übertragung der Träger für das erste Teilbild, während die gestrichelten Pfeile die Übertragung der Träger beim zweiten Teilbild bezeichnen.

Entsprechend werden bei den beiden letzten Teilbildern durch die Kombination des zweiten Fühlertaktimpulses P₃₂ mit den Verschiebungstaktimpulsen Py₁ und Py₂ die Träger für jedes Teilbild bei den Fühlern S, und S^ in der entsprechenden Reihenfolge ausgegeben. Fig. 14 veranschaulicht die übertragung der Träger bei den beiden letzten Teilbildern.

Werden die Träger oder Signale mit Hilfe der beschriebenen Taktimpulse ausgegeben, ist es möglich, die Signale mit einer Phase auszugeben, die gleich der Phase der Farbhilfsträgerfrequenz f_g ist. Wenn man z.B. drei mit Ladungskopplung arbeitende Chips verwendet und davor monochrome Filter anordnet,

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die rotes bzw. grünes bzw. blaues Licht durchlassen, und wenn man die AusgangsSignaIe der Chips vereinigt, erhält man somit das gewünschte Färbvideosignal, bei dem die Trägerfrequenz aller Primärfarbensignale 3,58 MHz beträgt.

V/erden in der vorstehend beschriebenen Weise drei Chips verwendet, wird für die Frequenz der den waagerechten Schieberegistern 3 zuzuführenden Taktimpulse P„ die Farbhilfsträgerfrequenz f_s des NTSC-Systems gewählt, und die Signale werden in der phasenmäßigen Reihenfolge der Farbhilfsträgerfrequenz ausgegeben. Gemäß der Erfindung ist es daher möglich, die bis jetzt gebräuchliche Signalverarbeitungsschaltung fortzulassen, mittels welcher die Trägerfrequenz der Primärfarbensignale in die Farbhilfsträgerfrequenz fg verwandelt wird* und daher erübrigt sich die Phasenkorrektur, die erforderlich ist, wenn die Trägerfrequenz in die Farbhilfsträgerfrequenz f_g verwandelt wird. Somit erübrigt sich die Verwendung einer Phasenkorrekturschaltung und der Schaltung zum Treiben der Phasenkorrekturschaltung, so daß sich gemäß der Erfindung ein erheblich einfacherer Schaltungsaufbau ergibt.

Ferner ergibt sich bei den Bildfühlern die gleiche räumliche Anordnung wie bei den wiedergegebenen Bildelementen, so daß die Qualität des wiedergegebenen Bilds nicht beeinträchtigt wird. Bei dem bekannten Verfahren zur Phasenkorrektur stimmt die räumliche Anordnung der Fühler nicht mit derjenigen der wiedergegebenen Bildelemente überein, und wegen der Phasenkorrektur erfolgt eine Verschiebung der Bildelemente nach links oder rechts um 1/2 Γ_Η· Diese Verschiebung führt bei der bekannten Anordnung zu einer Beeinträchtigung der Qualität des wiedergegebenen Bildes.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden mit Ladungskopplung arbeitende Chips verwendet, bei denen jeder senkrechten Reihe von Bildfühlern ein senkrechtes Schiebeil 0 9 8 ? 6 / 0 5 6 7

register zugeordnet ist. Jedoch läßt sich die Erfindung auch bei einem Chip anwenden, bei dem ein senkrechtes Schieberegister z.B. zwei senkrechten Reihen von Bildfühlern zugeordnet ist. Ein solcher Chip wird im folgenden als abgeänderter Chip bezeichnet. Fig. 15 zeigt einen solchen abgeänderten Chip 10, bei dem ein senkrechtes Schieberegister 2 zwei auf der linken bzw. der rechten Seite liegenden Reihen von Bildfühlern zugeordnet ist, wobei mehrere solche Sätze waagerecht nebeneinander liegen und die Uberlaufabflüsse 12 jeweils zwischen benachbarten Sätzen angeordnet sind. In Fig. 15 bezeichnen die schraffierten Flächen die weiter oben beschriebenen Kanalabgrenzungseinrichtungen. Da die Signal« der Fühler bei den betreffenden Teilbildern auf ähnliche Weise ausgegeben werden wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel, ist die Verdrahtung der Elektroden von gleicher Art wie bei der anhand von Fig. 7 beschriebenen Anordnung. Die Beziehungen zwischen den Potentialen der Taktimpulse, welche den Elek-troden φ^, Φ§2* ^V1 ¹^ ^V2 ^sowie den abzutastenden Bildfühlern zugeführt werden, ergeben sich aus der nachstehenden Tabelle in Verbindung mit Fig. 15.

Zeitpunkt	Fühlertaktsignal	*S2	V-Register signal	Takt-	Ausgäbe-
1. Teilbild	*S1	1	*V1	*V2	fühler
2. Teilbild	O	1	O	1	Fühler 1
3. Teilbild	O	O	1	O	Fühler 2
4. Teilbild	1	O	O	1	Fühler 3
1	1	O	Fühler 4

Fig. 16 zeigt den Schnitt XVI-XVI des abgeänderten Chips 10 nach Fig. 15, der Fig. 8 entspricht und die Potentialbeziehungen der Taktimpulse veranschaulicht, die den Elektroden während der Speicherperiode entsprechend den Vollinien bzw. während

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der Übertragungs- oder Verschiebungsperiode entsprechend der gestrichelten Linie beim ersten Teilbild zugeführt werden.

Dem abgeänderten Chip 10 v/erden ebenfalls die in Fig. 12 dargestellten Taktimpulse zugeführt.

Für den abgeänderten Chip 10 sind die Signal- bzw. Trägerübertragungsrichtungen bei den verschiedenen Teilbildern in Fig. 17 und 18 ähnlich dargestellt wie bei dem weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiel.

V/enn der abgeänderte Chip 10 verwendet wird, und wenn man als Frequenz der dem waagerechten Schieberegister 3 zuzuführenden Taktimpulse P_H die Frequenz f_g des Farbhilfsträgers wählt, wobei die Signale nit der gleichen Phase ausgegeben werden wie die Farbhilfsträgerfrequenz, läßt sich die gleiche Wirkung erzielen wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel. Bei dem abgeänderten Chip 10 entspricht die Fläche, die in der waagerechten Richtung jeweils von zwei Fühlern eingenommen wird, zwei Dritteln der entsprechenden Fläche bei dem bekannten mit Ladungskopplung arbeitenden Chip, so daß die Vorrichtung bzw. die Kamera nach der Erfindung einen kompakten Aufbau erhält, wobei sich gleichzeitig eine bessere Bildauflösung ergibt.

In den weiteren Figuren sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, bei denen ein oder zwei Chips verwendet werden, um das gewünschte Farbvideosignal zu erzeugen.

Zunächst wird ein Ausführungsbeispiel mit zwei Chips beschrieben. Bei einem Farbvideosignal E_Q nach dem NTSC-System wird das Trägerfarbsignal durch den Farbhilfsträger ausgedrückt, der durch die Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y) moduliert wird, so daß es bei der Erzeugung eines Farbvideosignals mit Hilfe zweier mit Ladungskopplung arbeitender Chips zur Vereinfachung der Signalverarbeitung erwünscht ist, daß

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die Farbdifferenzsignale als Ausgangssignale der Kamera den Chips auf direktem V/ege entnommen werden.

Im folgenden werden die diesem Zweck dienenden Farbfilter und Schaltungsanordnungen beschrieben. Zunächst wird auf das Filter zum Gewinnen des Farbdifferenzsignals von R eingegangen. Da zwischen den Farbinformationen R und Y die Phasendifferenz 180° besteht, muß man ein in Fig. 19 dargestelltes gedachtes Farbfilter 20 verwenden, das den Signalausgäbebedingungen nach Fig. 5 entspricht. Yienn man in der waagerechten Abtastrichtung zwei Fühler zu einer Teilungseinheit zusammenfaßt und die Lichttrennungseigenschaften so wählt, daß man abwechselnd die Informationen R und Y erhält, lassen die Filterelemente für das erste und das zweite Teilbild farbiges Licht so durch, wie es im oberen Teil von Fig. 19 dargestellt ist. Beim dritten Teilbild ist die Phase der Farbhilfsträgerfrequenz f_g der Phase beim ersten Teilbild entgegengesetzt, und entsprechend haben das zweite und das vierte Teilbild entgegengesetzte Phasen. Somit sind die Lichttrennungseigenschaften beim dritten und vierten Teilbild denjenigen beim ersten und zweiten Teilbild entgegengesetzt, und daher lassen die Filterelemente beim dritten und vierten Teilbild farbiges Licht so durch, wie es im unteren Teil von Fig. 19 dargestellt ist.

Wenn es unmöglich ist, ein Filter so herzustellen, daß eine Flächeneinheit des Filters, die der Fläche eines Bildfühlers entspricht, bei einem bestimmten Teilbild das farbige Licht R, jedoch bei einem anderen Teilbild das farbige Licht Y durchläßt, d.h. daß ein und dieselbe Flächeneinheit des Filters zwei verschiedene Arten von farbigem Licht durchläßt, ist es unmöglich, einem Fühler nach Fig. 19 bei dem ersten Teilbild das R-Signal und bei dem dritten Teilbild das Y-Signal zu entnehmen.

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Daher wird gemäß der Erfindung das farbige Licht, das dem ersten und dem zweiten Teilbild entspricht, entsprechend den Lichttrenneigenschaften des Filters 20 mit den im oberen Teil von Fig. 19 genannten Farben gewählt, und beim dritten und vierten Teilbild werden die Ausgangssignale vor ihrer Verwendung umgekehrt. Somit ist es möglich, die gleichen Ausgangssignale zu erhalten wie bei dem gedachten Filter 20 nach Fig. 19.

Bei dem genannten Ausführungsbeispiel wird daher ein mosaikförmiges Filter 2OA nach Fig. 20 verwendet. Ein Vergleich von Fig. 20 mit Fig. 19 zeigt, daß das Filter 2OA die gleichen Lichttrenneigenschaften hat, wie sie sich ergeben, wenn man die obere iteihe von Fühlern nach Fig. 19 für das erste und das zweite Teilbild abtastet und beim dritten und vierten Teilbild die Ausgangssignale 1R, 1Y, 1R, 1Y, 2Y, 2R, 2Y, 2R usw. elektrisch umkehrt. Auf ähnliche Weise kann man das Farbdifferenzsignal von B mit Hilfe eines Farbfilters 2OB gewinnen, das farbige Lichtstrahlen B und Y durchläßt. Da bekanntlich bei dem Farbsignal nach dem NTSC-System zwischen den Farbdifferenzsignalen von R und B eine Phasendifferenz von 90° vorhanden ist, wird zum praktischen Gebrauch z.B. das Filter 2OB gegenüber dem Filter 2OA gemäß Fig. 20 um eine Strecke versetzt, die 90° oder 1/2 _H entspricht. Statt die beiden Filter gegeneinander zu versetzen, kann man jedoch die Signale entsprechend elektrisch beeinflussen, z.B. mit Hilfe einer Verzögerungsleitung.

Fig. 21 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung, bei der die beiden Filter 2OA und 2OB nach Fig. 20 verwendet werden. Das Bild eines Gegenstandes 0 wird mit Hilfe eines Objektivs L und der Filter 2OA und 2OB auf den Chips 1OA und 1OB erzeugt. Den beiden Chips werden über Klemmen 6 Taktimpulse P_H zugeführt, deren Frequenz doppelt so hoch ist wie die Frequenz f_s des Farbhllfsträgers, so daß gemäß Fig. 19

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die den Fühlern entnommenen Informationen der halben Teilung der Fühler entsprechen. Abfrage- und Halteschaltungen 21A und 21B, die an die Ausgänge der Chips 1OA und 1OB angeschlossen sind, werden die gleichen Taktimpulse Pp₁ als Treiberimpulse zugeführt. Das Abfragesignal bzw. der Taktimpuls P^, welcher den Abfrage- und Halteschaltungen 21A und 21B zugeführt wird, ist in Fig. 22D dargestellt. Aufgenommene bzw. gefühlte Punktfolgesignale S. und S der Chips 1OA und 1OB werden über die Abfrage- und Halteschaltungen Signalverarbeitungsschaltungen 22A und 22B zugeführt, von denen jede eine Gamma-Korrekturschaltung usw. aufweist; von dort aus gelangen die Signale zu Helligkeits- und Farbdifferenz-Signalverai-heitungsschaltungen 23, 24A und 24B.

Im folgenden wird die Schaltung 23 zum Verarbeiten des Leuchtdichte- bzw. Helligkeitssignals Y beschrieben. Die betreffenden aufgenommenen Ausgangssignale S_A und S„ bestehen aus den in Fig. 22A und 22B dargestellten Signalkomponenten, und die genannten Signale, welche die Verarbeitungsschaltungen 22A und 22B durchlaufen, werden einem Schalter SW₁ zugeführt, der durch das in Fig. 22E dargestellte Schaltsignal S.. gesteuert wird, und zwar mit der Schaltfrequenz 2f_g, so daß man das in Fig. 22C dargestellte zusammengesetzte Signal S_c erhält. Das Signal S_c wird einer Abfrage- und Halteschaltung 25 zugeführt, die durch das Abfragesignal Sy nach Fig. 22F gesteuert wird, wobei mit der Atiragefrequenz f_g gearbeitet wird. Auf diese V/eise werden dem zusammengesetzten Signal S^ die Helligkeitskomponenten Y„ und Yt, entnommen, welche aus dem Chip 1OA bzw. dem Chip 1OB stammen, und die dann einem Tiefpaßfilter 26 zugeführt werden, dem ein Helligkeitssignal entnommen wird, das aus Komponenten besteht, die eine niedrige Frequenz von z.B. 1 bis 2 MHz haben.

Von dem Schalter SW₁ aus wird das zusammengesetzte Signal S_c ferner gemäß Fig. 21 einem Tiefpaßfilter 27 zugeführt, dessen Kennlinie den gleichen Verlauf hat wie diejenige des Tiefpaß-

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filters 26. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 27 und das Signal S_c werden beide einer Subtraktionsschaltung 28 zugeführt, die ein Signal erzeugt, welches nur die hochfrequenten Komponenten des zusammengesetzten Signals Sp enthält, zu denen die Primärfarbenkomponenten von R und B gehören, woraufhin das Signal einem Beimischer 29 zugeführt wird, der außerdem mit der niederfrequenten Komponente aus dem Tiefpaßfilter 26 gespeist wird. Daher erzeugt der Beimischer 29 ein zusammengesetztes Helligkeitssignal Y, dessen niederfrequente Komponente aus den echten Helligkeitssignalen Y_R und Y_ß besteht, und dessen hochfrequente Komponente durch die hochfrequente Komponente des zusammengesetzten Signals S_c gebildet wird. Gemäß Fig. 21 ist eine Verzögerungsleitung 30 vorhanden, durch welche die durch das Tiefpaßfilter 27 hervorgerufene Verzögerung ausgeglichen wird.

Da die Verarbeitungsschaltungen 24Λ und 24B für die R- und B-Farbdifferenzsignale gleichartig ausgebildet sind, wird im folgenden nur die Schaltung 24A beschrieben. Gemäß Fig. 21 gehören zu der Schaltung 24A zum Verarbeiten des Farbdifferenzsignals (R-Y) ein Bandpaßverstärker 31A, ein Phasenwender 32A und ein Schalter SW₂, der nach je 2 V betätigt wird. Da die Seitenbandkomponenten mit der Taktfrequenz f_s als Mittenfrequenz als Farbdifferenzsignal von R verwendet werden, wird die Bandbreite des Bandpaßverstärkers 31A so gewählt, daß sie auch die Taktfrequenz f_s umschließt. Da es genügt, daß die umgekehrten Ausgangesignale beim dritten und vierten Teilbild als Farbdifferenzsignale verwendet werden, wie es anhand von Fig. 19 beschrieben wurde, wird der Schalter SW₂ bei dem dritten und dem vierten Teilbild umgestellt, wie es in Fig.21 mit gestrichelten Linien angedeutet ist, so daß das Farbdifferenzsignal (R-Y) diesem Schalter entnommen werden kann.

Das Farbdifferenzsignal (B-Y) kann auf ähnliche Weise einem Schalter SW, entnommen werden, der zu der anderen Signalverarbeitungsschaltung 24b gehört.

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a?

Die so gewonnenen Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y) sowie das Helligkeitssignal Y werden gemäß Fig. 21 einem Farbcodierer 33 zugeführt, der an seiner Ausgangsklemme 34 das gewünschte Farbvideosignal S_n-,^ erscheinen läßt.

Fig. 23 und die weiteren Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Erzeugen des Farbvideosignals Sj^^ mit Hilfe eines einzigen mit Ladungskopplung arbeitenden Chips. In Fig. 23 ist als Beispiel das Farbfilter 20 dargestellt, das bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet wird. Dieses Farbfilter weist senkrechte Streifen für die Farben Rot, Grün und Blau auf. Die Reihenfolge der Signalausgabe ist die gleiche wie die weiter oben beschriebene.

Fig. 24 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Farbkamera, bei der das Farbfilter 20 nach Fig. 23 verwendet wird. Zwar ist die Schaltung 23 zum Verarbeiten des Helligkeitssignals Y im wesentlichen ebenso aufgebaut wie bei der Schaltung nach Fig. 21, doch werden die niederfrequenten Komponenten des Helligkeitssignals Y in der nachstehend beschriebenen Weise gewonnen. Im vorliegenden Fall werden die Primärfarbensignale nicht matriziert, sondern das Helligkeitssignal für das NTSC-System kann direkt aus jedem der Primärfarbensignale von R, G und B gewonnen werden, die sich nach dem Punktfolgesystem ergeben. Im Hinblick hierauf ist eine Steuer- bzw. Gatterschaltung 40 dem Tiefpaßfilter 26 vorgeschaltet. Ein in Fig. 25A dargestelltes aufgenommenes bzw. gefühltes Signal S_D wird der Schaltung 40 von dem Chip 10 aus über die Abfrage- und Halteschaltung 21 zugeführt.

Bei dem Signal S₁ nach Fig. 25B zum Steuern der Schaltung 40 handelt es sich um ein Impulssignal, das mit den Taktimpulsen Pu synchronisiert ist, welche dem Chip 10 zugeführt werden, wobei die Frequenz die gleiche ist, wobei sich jedoch

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die Impulsbreiten entsprechend den zu steuernden Primärfarbensignalen unterscheiden. Mit anderen V/orten, der Pegel Εγ des Helligkeitssignals Y nach dem NTSC-System wird auf bekannte Weise durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt:

E_Y = 0,30 E_R + 0,59 E_G + 0,11 E_ß (1)

Hierin bezeichnen E~, E„ und E_ß die Pegel der Primärfarbensignale für R, G und D. Wenn die Pegel der zugehörigen gesteuerten Ausgangssignale der Gleichung (1) entsprechen sollen, genügt es daher, wenn die Impulsbreiten „*, „* und _B1, die den zugehörigen Primärfarbensignalen R, G und B entsprechen, so gewählt werden, daß sie gemäß Fig. 25B die Bedingungen der nachstehenden Gleichung erfüllen:

R Β _ B

Π73Ο" ⁼ o75? " Π7ΤΤ (2)

Somit erzeugt die Steuerschaltung 40 ein gesteuertes Ausgangssignal P_G1 nach Fig. 25C in Form eines impulsbreitenmodulierten Signals, so daß dann, wenn das gesteuerte Ausgangssignal P_G1 durch das Tiefpaßfilter 26 geleitet wird, die Möglichkeit besteht, eine niedrige Komponente zu gewinnen, bei der die gleiche Pegelbeziehung besteht wie bei dem Helligkeitssignal nach dem NTSC-System. Gemäß Fig. 24 ist ein Impulsformer 41 zum Erzeugen des Impulssignals S₁ vorhanden. Somit is-t es bei der vorstehend beschriebenen SignalVerarbeitungsschaltung nicht erforderlich, eine Schaltung vorzusehen, die bewirkt, daß die betreffenden Primärfarbensignale gleichzeitig auftreten, und es wird auch keine Matrixschaltung benötigt, mittels welcher das Helligkeitssystem für das NTSC-System gewonnen wird.

Bei der Verarbeitungsschaltung 24 für die Farbdifferenzsignale von R und B kann ähnlich wie bei dem He11igkeitssignal nach dem Impulsbreitenmodulationsverfahren gearbeitet werden.

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Zu diesem Zweck sind gemäß Fig. 24 eine Steuerschaltung 44 und ein Steuersignalformer 45 vorhanden. Der Steuersignalformer 45 liefert ein Steuersignal S₂ mit den Impulsbreiten Top, "Cn? undt^p» die gemäß Fig. 26B so gewählt sind, daß sie der nachstehenden Gleichung entsprechen und die zugehöri gen Primärfarbensignale R, G und B steuern.

B2 ^CG2

Wenn ein Impuls, der das Primärfarbensignpi von R steuert, als Phasenmittelpunkt gewählt wird, werden für eine Phasendifferenz OjvD zwischen diesem Impuls und einem Impuls zum Steuern des Primärfarbensignals von B und für eine Phasendifferenz O_RG zwischen dem genannten Impuls und einem das Primärfarbensignal von G steuernden Impuls nicht die Werte 120° und 240° verwendet, sondern die Phasenwinkel werden wie folgt festgelegt:

⁰RB * ¹¹⁶'⁵°

Ö_RG = 222,9° (4)

Wird die Beziehung zwischen dem Primärfarbensignal R und dem Farbsynchronsignal gemäß Fig. 27 gewählt, und wird das gesteuerte Ausgangssignal P^g nach Fig. 26C von der Steuerschaltung 44 aus einem Bandpaßverstärker 31 zugeführt, erhält man das Ausgangssignal E_c entsprechend der nachstehenden Berechnung:

E_c = K {o,63 R cos(co_st + 13,5°) + 0,45 B cos(U>_st + 13,5 - 116,5°) + 0,59 G

cos(^_st + 13,5° - 222,9°)}

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Hierin bezeichnet K eine Konstante und tü_ß die Winkelfrequenz der Taktimpulse P^.

Wird das impulsbreitenmodulierte gesteuerte Ausgangssignal P_G2 dem Bandpaßverstärker 31 zugeführt, kann der Schaltung das Farbträgersignal S„ nach dem NTSC-System direkt entnommen werden.

Bei der Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ist es somit nicht erforderlich, eine SignalVerarbeitungsschaltung vorzusehen, bei der die Seitenbandkomponenten mit der in ihrer Mitte liegenden Taktfrequenz nachgewiesen und dann dem Codierer zugeführt v/erden, um zur Erzeugung eines Farbträgersignals moduliert zu v/erden.

Das Helligkeitssignal Y und das Farbträgersignal S_c werden nach ihrer Erzeugung einem Beimischer 47 zugeführt, um mit den Synchronisationssignalen (VD, HD, dem Farbsynchronsignal usw.) eines Impulsgenerators 35 vereinigt zu werden, der dann das Färbvideosignal nach dem NTSC-System erzeugt.

Wie vorstehend beschrieben, werden gemäß der Erfindung die Signale entsprechend der Phase der Farbhilfsträgerfrequenz fg des NTSC-Systems ausgegeben, um die gestellte Aufgabe zu erfüllen, und es bestehen keine Begrenzungen bezüglich der Anzahl der bei der Kamera verwendeten mit Ladungskopplung arbeitenden Chips. Ferner ist es gemäß der Erfindung möglich, Chips der Bauart mit verdeckten Kanälen zu verwenden.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung werden die Taktimpulse P^ so gewählt, daß die Wiederholungsfrequenz der einem Chip entnommenen Farbsignale gleich der Frequenz f_s des Farbhilfsträgers für das NTSC-System wird. Werden für die drei Primärfarben drei Chips verwendet, gilt f_H = f_g. Liefert ein einziger Chip gemäß

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Fig. 24 die Primärfarbensignale von R, G void B, gilt ^PH ⁼ ^ ^fS» "¹^ ^{wenn die} Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y) durch zwei Chips erzeugt werden, wie es in Fig. 21 gezeigt ist, gilt P_H = 2 f,

¹S *

Zwar gilt die vorstehende Beschreibung für Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen das erzeugte Farbsignal dem NTSC-System entspricht, doch sei bemerkt, daß sich die Erfindung auch anwenden läßt, wenn mit einem Farbsignal nach dem PAL-System gearbeitet wird.

Zwar werden bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Ladungskopplung arbeitende Chips als Festkörper-Bildfühler verwendet, doch wäre es auch möglich, andere mit Ladungsübertragung arbeitende Chips zu verwenden, z.B. solche der sog. Eimerkettenbauart, mit Ladungsinjektion arbeitende Vorrichtungen sowie Festkörper-Vorrichtungen vom MOS-Typ.

teivbanwalt:

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Festkörper-Farbkamera mit
einem Bildfühler, bei dem mehrere Bildfühlelemente sowohl waagerecht als auch senkrecht aufeinander ausgerichtet sind, einem Speicherregister von durch die Bildfühlelemente gefühlten Bildinformationen,

einem Ausgaberegister zum Ausgeben der gespeicherten Bildinformationen,

einer Ausgangsklemme, der das Bildsignal durch das Ausgaberegister zugeführt wird, sowie

einer Filteranordnung zum Erzeugen vorbestimmter farbiger Bilder auf den verschiedenen Bildfühlelementen, gekennzeichnet durch eine Elektrodenanordnung zum Wiedergeben eines Farbbildsignals aus den Bildfühlelementen derart, daß eine einer Verzahnung entsprechende Reihenfolge der Signalabtastung und eine vorbestimmte Farbhilfsträger-Phasenreihenfolge eines normgemäßen Farbfernsehsignals eingehalten wird, sowie durch eine Einrichtung zum Zuführen eines Taktträgersignals (P^) zu dem Ausgaberegister (3)» wobei das Taktträgersignal so gewählt ist, daß das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme (7) eine vorbestimmte Farbhilfsträgerfrequenz hat, die gleich derjenigen des normgemäßen Farbfernsehsignals ist.

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2. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Speicherregister ein senkrechtes Schieberegister(2) ist, das parallel zur senkrechten Richtung der Bildfühler (1) angeordnet ist, und mittels dessen die Ladungssignale, welche die durch den Bildfühler gefühlten Bildinformationen repräsentieren, zu dem Ausgaberegister (3) durch das der Elektrodenanordnung zugeführte Taktsignal (p„) übertragen werden.

3. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das senkrechte Schieberegister (2) nach Bedarf dazu verwendet wird, die Bildinformationen zu übertragen, die auf beiden Seiten der Bildfühlelemente (S₁ - S^) gefühlt werden.

4. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vier Bildfühlelemente des Bildfühlers zu einer Einheit vereinigt sind, von der aus die gewählten Bildinformationen zu dem senkrechten Schieberegister (2) übertragen werden, wobei die Bildinformationen der vorbestimmten Hilfsträger-Phasenreihenfolge des normgemäßen Farbfernsehsignals entsprechen.

5. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Bildfühler drei Chips (10) mit Bilderzeugungsvorrichtungen gehören, die mit Ladungsübertragung arbeiten, daß die Filteranordnung für drei Primärfarben im Strahlenweg jeder der Bilderzeugungsvorrichtungen angeordnet ist, und daß Ausgangssignale der Bilderzeugungsvorrichtungen gemischt werden, um das Farbbildsignal zu gewinnen.

6. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den mit Ladungsübertragung arbeitenden Chips um mit Ladungskopplung arbeitende Chips handelt.

7. Festkörper-Farbkamera mit einem Bildfühler, zu dem ein erster und ein zweiter Chip gehören, die mit Ladungsübertragung arbeitende Bilderzeugungsvorrichtungen aufweisen, zu welchen mehrere Bildfühlelemente gehören, die sowohl waagerecht als auch senkrecht aufeinander ausgerichtet sind, einem Speicherregister zum Speichern von durch die Bildfühlelemente gefühlten Bildinformationen, einem Ausgaberegister zum Ausgeben der gespeicherten Bildinformationen, einer Ausgangsklemme, der das Bildsignal von dem Ausgäberegister aus zugeführt wird, sowie mehreren Farbfilterelementen, die den BiIdfUhlelementen entsprechen, wobei die Filterelemente solche Strahlendurchlässigkeitswerte haben, daß sie eine erste Primärfarbeninformation und eine erste Helligkeitssignalinformation nacheinander bei dem ersten mit Ladungsübertragung arbeitenden Chip und eine zweite Primärfarbeninformation sowie eine zweite Helligkeitssignalinformation nacheinander bei dem zweiten mit Ladungsübertragung arbeitenden Chip durchlassen, gekennzei c'h'-h e t durch eine Elektrodenanordnung zum Wiedergeben eines Farbbildsignals aus den Bildfühlelementen der mit Ladungskopplung arbeitenden Bilderzeugungsvorrichtungen derart, daß eine verzahnte Signalabtast-Reihenfolge und eine vorbestimate Farbhilfsträger-Phasenreihenfolge entsprechend einem normgemäßen Farbfernsehsignal eingehalten wird, sowie durch eine Einrichtung zum Zuführen eines Taktimpulsträgersignals zu dem Ausgaberegister(3), wobei das Trägersignal so gewählt ist, daß das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme (7) eine vorbestimmte Farbhilfsträgerfrequenz hat, die gleich derjenigen des normgemäßen Farbfernsehsignals ist. .-·■■. -,.■:. .. .:·■.·■■: ■ . -^: - ·. ■ - ■ ■ ·.

0. Festkörper-Farbkameianach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente so angeordnet sind, daß sie bei dem ersten mit Ladungsübertragung arbeitenden Chip bei aufeinander folgenden waagerechten Reihen erste Färb- und Helligkeitssignalinformationen gegenphasig durchlassen, und daß sie bei dem zweiten Chip bei aufeinander folgenden waage-

-⁴- 275269?

Reihen die zweiten Färb- und Helligkeitssignalinformationen durchlassen, wobei von den ersten und zweiten Färb- und Helligkeitssignalinformationen, die dem ersten bzw. dem zweiten Chip entnommen werden, eine zu dem Zweck gewählt wird, das genannte normgemäße Farbfernsehsignal zu gewinnen.

9. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung, mittels welcher die ersten und zv/eiten Färb- und Helligkeitssignalinfoma tionen, die dem ersten bzw. dem zweiten mit Ladungsübertragung arbeitenden Chip entnommen werden, bei jedem senkrechten Teilbildintervall phasenmäßig umgekehrt werden, so daß die gleiche Anzahl von Filterelementen, die jeder der genannten Anzahlen von Bildfühlelementen entsprechen, bei jedem senkrechten Teilbild gemeinsam benutzt werden.

10. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Ladungsübertragungschips um mit Ladungskopplung arbeitende Chips handelt.