DE2752699C2 - Festkörper-Farbkamera - Google Patents

Description

2. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildfühler eine erste Gruppe (10/1) und eine zweite Gruppe (10B) aus Ladungstransportelementen und eine Filtereinrichtung aus mehreren Farbfilterelementen (20) aufweist, die den Bildfühlelementen entsprechen, daß die Filterelemente (20) eine ausgewählte Durchlässigkeit besitzen, derart, daß eine erste Primärfarben-Information (R) und eine erste Leuchtdichtesignal-Infotmation (Y) nacheinander zur ersten Gruppe (10A) treten und eine zweite Primärfarben-Information (S) und eine zweite Leuchtdichtesignal-Informatioa (Y) nacheinander zur zweiten Gruppe (10B) treten, daß die Filterelemente (20) so angeordnet sind, daß die erste Primärfarben-Information (R) und die erste Leuchtdichtesignal-Information (Y) zwischen aufeinanderfolgenden Horizontalzeilen gegenphasig zur ersten Gruppe (10/4) und die zweite Primärfarben-Information (B) und die zweite Leuchtdichtesignal-Information (Y) zwischen aufeinanderfolgenden Horizontalzeilen gegenphasig zur zweiten Gruppe (10B) hindurchtreten; daß je eine von erster und zweiter Primärfarben- und Leuchtdichtesignal-Information von erster und zweiter Gruppe (10A, lOB) so gewählt abgeleitet ist, daß das Norm-Farbfernsehsignal gebildet ist, und daß eine Schaltungsanordnung (32/4, 32B, SW₂, SW₃) die von erster und zweiter Gruppe (10/4, 10B) abgeleitete erste bzw. zweite Primärfarben- und Leuchtdichtesignal-Information bei jedem Vertikal-Teilbildintervall phaseninvertiert, um die gleichen mehreren Filterelemente, die den mehreren Bildfühlelementen entsprechen, gemeinsam in jedem Vertikal-Teilbild zu verwenden.

3. Festkörper-Farbkamera nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vier Bildfühlelemente jeweils eine Einheit bilden und daß die von diesem zum vertikalen Schieberegister (2) gewählt übertragenen Bildinformationen der vorgegebenen Farbhilfsträgerphasenfolge des Norm-Farbfernsehsignals entsprechen.

4. Festkörper-Farbkamera nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildführer (3) Ladungstransportelement-Chips (10) aufweist, daß die Filtereinrichtung (20) für drei Primärfarben ausgebildet und im Lichtweg jedes Ladungstransportelements angeordnet ist und daß ein Mischer die Ausgangssignale der Ladungstransportelemente zum Ableiten des Farbbildsignals mischt.

5. Festkörper-Farbkamera nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportelemente durch ladungsgekoppelte Bauelemente (CCD) gebildet sind.

6. Festkörper-Farbkamera nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungstransportelemente durch Eimerkettenspeicher (BBD) gebildet sind.

Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Farbkamera mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Festkörper-Farbkamera, die Ladungstranspo-telemente als Bildfühlelemente verwendet, ist aus der DE-OS 25 37 533 bekannt. Bei einer solchen Farbkamera wird die Licht- oder Bildinformation des Objekts in entsprechende elektrische Ladungen

an Teilen eines Halbleitersubstrats umgewandelt, nämlich den Bildfühlelementen. Diese sind bei der bekannten Farbkamera mit Elektroden verbunden, an denen zur Bildabtastung bestimmte Vorspannungen mit vorgegebenem Potential angelegt sind. Bei Anlegen eines Ubertragungsimpulses werden die elektrischen Ladungen ausgelesen und gespeichert. Die gespeicherten Ladungen werden nacheinander mittels eines Auswertetaktimpulses ausgewertet und ein.m Auswerteregister zugeführt, an dessen Ausgang das Farbvideosignal abgenommen wird. Durch das Farbfilter werden jeweiligen Primärfarben zugeordneten Bildfühlelementen farbengetrennte Signale zugeführt. Die Frequenz, mil der abgetastet wird, beträgt allgemein mindestens 4, 5 MHz.

Es ist bereits eine Festkörper-Farbkamera vorgeschlagen worden (Patentanmeldung P 27 41784.1) bei der ein Ladungstransportelement-Chip verwendet wird, der bei Trägern, die in Abhängigkeit von einem aufzunehmenden Objekt erzeugt werden, nach einem Zwischenzeilen-Übertragungssystem arbeitet. Ein solcher Chip in Form eines Träger-Übertragungssystems weist gewöhnlich für jedes von mehreren Bildfühlelementen, die vertikal übereinander angeordnet sind, ein vertikales Schieberegister auf. Die den betreffenden vertikalen Schieberegistern entnommenen Träger werden einem horizontalen Schieberegister pro 1H, d. h. einer Horizontalabtastzeile zugeführt, und die 1H entsprechenden Informationen werden über die Ausgangsklemme des horizontalen Schieberegisters ausgegeben. Die Frequenz von Taktimpulsen P₁,, die dem horizontalen Schieberegister zugeführt werden, wird gewöhnlich mit 4,5 MHz oder mehr gewählt. Wählt man jedoch die Frequenz der Taktimpulse P₁, so, daß sie der Farbhilfsträgerfrequenz des Norm-Farbfernsehsignals z. B. nach den 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. Wählt man als Tatfrequenz die Frequenz des Farbhilfsträgers, tritt jedoch das nachstehend beschriebene Problem auf. Beim NTSC-System kehrt bekanntlich die Phase der Farbhilfsträgerfrequenz /_s nach je vier Teilbildern zum Ausgangswert zurück. Wählt man bei einem Ladungstransportelement-Chip in horizontaler Richtung τ_η für die Teilung der Bildfühlelemente, kann es vorkommen, daß je nach der Phasenbeziehung zwischen den Bildfühlelementen und der Farbhilfsträgerfrequenz f_s einem vertikalen 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 vertikalen Schieberegisters entsprechen, um Signale handelt, die durch Verschieben von Signalen der Bildfühlelemente auf der linken und der rechten Seite des vertikalen Schieberegisters um eine Zeitspanne gewonnen werden, die Vs 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 wirH. der gesamte Schaltungsaufbau kompliziert, und daher wird es sinnlos, Takt signale zu verwenden, die die gleiche Frequenz haben wie der Farbhilfsträger.

Da das jeweilige Büdelement um ('/.) %_H verschoben ist, kann selbst dann eine Bildverschiebung nicht korrigiert werden, wenn die Phase korrigiert wird und die normale Phase wieder vorliegt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Festkörper-Farbkamera der eiugangs genannten Art so auszubilden, daß bei einfachem. Sclialtungsaufbau ίο die Farbhilfsträgerfrequenz eines Norm-Farbfernsehsignals an der Ausgangsklemme auftritt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Gemäß der Erfindung ist es möglich ohne Signalverarbeitungsschaltung auszukommen, die bisher erforderlich war. Ferner erübrigt sich eine Phasenkorrektur, wenn für die Abtastfrequenz die Farbhilfsträgerfrequenz f_s gewählt ist, so daß weder eine Phasenkorrekturschaltung noch eine zugeordnete Ansteuerschaltung erforderlich sind. Dadurch ergibt sich ein sehr einfacher Schaltungsaufbau. Da weiter die räumliche Anordnung der Bildfühlelemente der der wiedergegebenen Bildelemente entspricht, wird weiter eine Beeinträchtigung des wiedergegebenen Bildes vermieden.

Bei der Erfindung können drei ladungsgekoppelte Bauelemente verwendende Chips verwendet werden, wobei jedem Chip ein den Primärfarben entsprechendes Farbfilter zugeordnet ist. Die Ausgangssignale von den drei Chips werden addiert, wodurch das Farbvideosignal erhalten wird, wobei die Trägerfrequenz für die Primärfarben der Farbhilfsträgerfrequenz von /_s = 3,58 MHz entspricht.

Weiter können Farbkameras mit zwei und mit nur einem Ladungstransportelement-Chip verwendet werden, wobei dann die Frequenz der Ausgabetaktsignale für das horizontale Schieberegister zu 2/_s bzw. 3 f_s gewählt ist. Es werden Farbdifferenzsignale verarbeitet, wobei selektive Farbfilter vorgesehen sind. Auf diese weise kann ebenfalls ausgangssei tig ein Farbvideosignal mit der Farbhilfsträgerfrequenz von 3,58 MHz erhalten werden.

Die Erfindung ist auf Farbfernsehsignale nicht nur des NTSC-, sondern auch des PAL-Systems anwendbar. Als Ladungstransportelemente sind nicht nur ladungsgekoppelte Bauelemente {CCD), sondern auch Eimerkeltenspeicher (BBD), und dergleichen so verwendbar.

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

F i g. 1 ein Beispiel für einen Festkörper-Bildfühler eines Zwischenzeilenübertragungssystems;

Fig. 2 A 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 Farbhilfsträgerfrequenz;

F i g. 4 eine Darstellung zur Veranschaulichung eine¹; bekannten Signalausgabeverfahrens;

F i g. 5 eine Darstellung zur Erläuterung des bei der b¹) Erfindung verwendeten Signalausgabeverfahrens;

F i g. 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. 12 A bis 12 D jeweils den Signalverlauf von Impulsen zum Ansteuern des Festkörper-Bildfühlers;

Fig. 13 und 14 jeweils eine Darstellung zur Veranschaulichung der Trägerverschiebung bzw. -richtung für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7;

Fig. 15 eine Ansicht eines Teils einer weiteren Ausführungsform eines Festkörper-Bildfühlers ähnlich demjenigen nach Fig. 7;

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

Fig. 17 und 18 Darstellungen zur Veranschaulichung der Trägerverschiebung bzw. -richtung bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 15;

Fig. 19 eine Darstellung eines Farbfilters für eine Kamera mit zwei Ladungstransportelement-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. 22 A bis 22 F Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 21;

Fig. 23 einen Teil eines Farbfilters, das bei einer Farbkamera mit nur einem Ladungstransportelement-Chip verwendbar ist;

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

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

Wie erwähnt, ist durch die Erfindung eine Festkörper-Farbkamera geschaffen worden, bei der mindestens ein Ladungstransportelement-Chip verwendet wird, der als Zwischenzeilenübertragungssystem für den Träger ausgebildet ist, welcher in Abhängigkeit von einem aufzunehmenden Objekt erzeugt wird.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ladungstransportelement-Chips 10 in Gestalt eines Zwischenzeilenübertragungssystems. Gemäß F i g. 1 weist der Chip 10 mehrere Bildfühlelemente 1 auf, die senkrecht untereinander angeordnet sind und mehrere vertikale Reihen bilden. Für jede vertikale Reihe von Bildfühlelementen 1 ist ein einziges vertikale Schieberegister 2 vorhanden, und die den verschiedenen vertikale Schieberegistern 2 entnommenen Träger werden pro 1 H einem horizontalen Schieberegister 3 (Ausgaberegister) zugeführt. Schließlich werden die Informationen von 1 H über eine Ausgangsklemme 7 ausgegeben. In Fig. 1 sind die Träger-Ubertragungs- bzw. Verschiebungsrichtungen durch Pfeile angedeutet.

Der Chip 10 nach Fig. 1 ist fü" den Fall bestimmt, daß ein Spiegelbild eines (nicht dargestellten) Objekts mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Objektivs auf den Chip 10 projiziert wird; wird tlagegen ein seitenrichtiges Bild des Objekts durch das Objektiv auf den Chip 10 projiziert, wird der Chip 10 so ausgebildet, daß die Bildfühlelemente 1 gegenüber den vertikalen 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 1 über eine Klemme 4 zugeführt, während über eine Klemme 5 den vertikalen Schieberegistern 2 ein, z. B. zweiphasiger, Übertragungs- oder Vertikalschiebetaktimpuls Pv (/Vi, P^) zugeführt wird. Ferner wird dem horizontalen Schieberegister 3 über eine Klemme ein zweiphasiges Abfrage- bzw. Taktträgersignal P_n zugeführt.

Bis jetzt ist es üblich, für die Frequenz des dem horizontalen Schieberegister 3 zuzuführenden Taktträgersignals P_n den Wert 4,5 MHz zu wählen. Wenn man jedoch für die Taktträgersignale P₁₁ z. B. die Farbhilfsträgerfrequenz f_s eines Norm-Farbfernsehsignals wähii, 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 fs von 3,58 MHz umgesetzt zu werden, und daher ergibt sich ein einfacher Aufbau der Signalverarbeitungsschaltung zum Umsetzen 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 Teilbild dadurch, daß die horizontalen Zeilen 1 H bis 262,5 H überstrichen werden, und daß dann die horizontalen Zeilen 262,5 bis 525 H überstrichen und mit den Zeilen des ersten Teilbilds verzahnt werden; hierbei wird die Phase der Farbhilfsträgerfrequenz f_s bei jeder Zeile des gleichen Teilbilds umgekehrt, wie

es in Fig. 2 A und 2B dargestellt ist; ferner erfolgt eine Phasenumkehrung bei jedem Teilbild des gleichen Vollbildes, und außerdem wird die Phase bei jedem von zwei Vollbildern umgekehrt, so daß die Phase der Farbhilfsträgerfrequenz /_s bei jedem vierten 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 /..„ wobei τ,/ der Teilung der BUdfühlelemente 1 in horizontaler Richtung entspricht. In Fig. 2 C ist die Reihen-

folge der Wiederholung bestimmter Phasen bei benachbarten Teilbildern durch Pfeile angedeutet, und Fig. 2D veranschaulicht die Regelmäßigkeit der Phasenfolge.

Wählt man die Teilung der Bildfühlelemente I bei

dem Chip 10 nach Fig. 1 in horizontaler Richtung gemäß Fig. 2C zu r_lh ergibt sich die in Fig. 3 dargestellte Phasenbez'ehung zwischen den Bildfühlelementen 1 und der Farbhilfsträgerfrequenz /_s. Da dem vertikalen Schieberegister 2, das keine Bildfühl-

hO elemente aufweist, kein Signal entnommen wird, ist es erforderlich, als Signal, das dem Bildfühlelement am vertikalen Schieberegister 2 entspricht, ein Signal zu verwenden, das dadurch erzeugt wird, daß das Signal eines Bildfühlelements 1, welches auf der

linien oder rechten Seite des vertikalen Schieberegisters 2 liegt, um den Betrag V»t_w zeitlich verschoben wird. Um das Signal mit der gleichen Phase auszugeben wie diejenige der Farbhilfsträgerfrequenz

fs, 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_s des Farbhilfsträgers ist.

Selbst wenn die Phase so korrigiert wird, daß sie mit der normalen Phase übereinstimmt, kann die Lageverschiebung eines Bildes nicht korrigiert werden, denn das dem betreffenden Bildfühlelement entsprechende Signal ist um (Vz) τ,, verschoben.

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

Bei bekannten Anordnungen werden die in sämtlichen Bildfühlern 1 gespeicherten Signale in der in F i g. 4 durch Ziffern angegebenen Reihenfolge innerhalb der Periode eines Teilbildes als Ausgangssignale der Ladungstransportelement-Vorrichtung ausgegeben, während gemäß der Erfindung die Signale in der Reihenfolge der Phase der Farbhilfsträgerfrequenz f_s des Farbfernsehsignal nach dem NTSC-System ausgegeben werden. Wie in Fig. 5 gezeigt, werden die Bildfühlelemente I, denen Signale entnommen werden sollen, in Abhängigkeit von den betreffenden Teilbild bestimmt. In Fig. 5 bezeichnen die Ziffern 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 in der aus F i g. 5 ersichtlichen Reihenfolge ausgelesen werden, und den Chips sind jeweils Farbfilter zugeordnet, mittels denen 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 1 zugeordnete Elektrode in zwei Elektrodenelemcnte unterteilt, z. B. gemäß F i g. 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 Fühltaktimpulse P._S1 und P_s.> zugeführt, wie das weiter unten erläutert ist.

Im folgenden wird anhand von Fig. 7 bis 11 ein mii ladungsgekoppelten Bauelementen (CCD) aufgebauter 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 bzw. XI-XI in Fig. 7 zeigen.

In F i g. 7 erkennt man mehrere Bildfühlelemente S₁, S_s, S₃ und S₄, auf die das Bild eines Objekts projiziert wird, und deren Indizes 1 bis 4 jeweils das betreffende Teilbild bezeichnen. Im folgenden wird ein Satz bzw. eine Gruppe von BildfübJelementen betrachtet, die innerhalb einer vertikalen Reihe angeordnet sind. Innerhalb jeder Gruppe sind die Bildfühlelemente, welche in der durch Pfeile bezeichneten Träger-Übertragungsrichtung den Teilbildern 1 bis 4 entsprechen, in Form einer periodischen Einheit in Gruppen zu vier Bildfühlelementen angeordnet, und zwischen benachbarten vertikalen Reihen von Bildfühlelementen sind gemäß Fig. 7 schraffiert gezeichnete Kanalbegrenzungseinrichtungen 11 (Channelstopper) vorhanden, die annähernd vier Ränder (Ecken) jedes Bildfühlelements umgeben. Zwischen den vertikal verlaufenden Teilen der Kanalbegrenzungseinrichtungen 11 und den Bildfühlelementen ist jeweils ein Überlaufabfluß 12 vorhanden, dem ein Steuergatter G₁, zugeordnet ist.

ίο Jeder vertikalen Reihe von Bildfühlelementen ist ein vertikales Schieberegister 2 zugeordnet, das durch zweiphasige Vertikalschiebetaktimpulse P_n und P₁., angesteuert wird; gemäß Fig. 7 sind für die beiden Phasen Elektroden φ_νι und φ_ν., vorhanden. Um die Richtung der Träger-Übertragung zu bestimmen, sind gemäß Fig. 9 die Elektroden ».·. und <p_Vi so ausgebildet, daß die Dicke einer Isolierschicht 14, aus SiO;, o. dgl. auf der Oberseite 13 α eines Halbleitersubstrats 13 so verändert wird, daß sich eine Veränderung der Tiefe des in F i g. 9 mit einer Vollinie dargestellten Potentials 15 ergibt, und daß unter der Isolierschicht 14 geringer Dicke eine Potentialsperre und eine Potentialsenke ISa entstehen. In Fig. 7 sind auf den dünnen Teilen der Isolierschicht 14 sog.

Speicherelektroden vn(.s) ^und Ί'ν-L·) angeordnet. Ferner sind in den dicken Teilen der Isolierschicht 14 entsprechende sog. Übertragungselektroden <j"_n(r) und wo(r) zugeordnet.

Zwischen jedem Bildfühlelement 1 und den zugehörigen Speicherelektroden ist ein Übertragungsgatter ψ₍₁ angeordnet, das dazu dient, die Träger des betreffenden Bildfühlelements zu der zugehörigen Potentialsenke ISa nach Fig. 9 zu übertragen; jedoch bilden die Übertragungsgatter φ_α Bestandteile der genannten Speicherelektroden, und hat gemäß Fig. 8 lediglich die Siliziumdioxid- bzw. Isolierschicht 14 in diesem Bereich eine andere Dicke.

Gemäß der Erfindung ist die Elektrode <p_s, die jedem Bildfühlelement 1 zugeordnet ist, um ihm den Fühltaktimpuls zuzuführen, in zwei Elektroden <p._si und q>_Si unterteilt, denen entsprechend Fig. 6 die gewünschten Fühltaktimpulse P_x, bzw. P_S2 zugeführt werden. Den Bildfühlelementen S₁ und S_ä, die beim ersten bzw. zweiten Teilbild benutzt werden, ist die erste Elektrode <p_st gemeinsam zugeordnet, und entsprechend ist den Bildfühlelementen S₈ und Sj für das dritte bzw. das vierte Teilbild die zweite Elektrode (ps-, gemeinsam zugeordnet. Diese beiden Elektroden ψ _M, <p_Xi haben eine solche Form, daß sie die

so Bereiche der zugehörigen Bildfühlelemente und die Gatter G_n der Überlaufabflüsse 12 überdecken. Im vorliegenden Fall sind die Elektroden <ps; und m^ durchsichtig, und ist der Chip 10 mit Ausnahme der von den Bildfühlelementen S,—S₄ eingenommenen Flächen optisch abgeschirmt.

Im vorliegenden Fall ist angenommen, daß dann, wenn die Spannung, die an die Elektrodengruppen φ_χ und φ_ν des Chips 10 angelegt wird, von »1« auf »0« übergeht, die Potentialsenke 15 α in dem Chip 10 eine geringere Tiefe annimmt. Den Bildfühlelementen 1 und den vertikalen Schieberegistern 2 werden die in Fig. 12A—12D dargestellten Impulse zugeführt. Der Fühlertaktimpuls P_s, welcher der ersten Elektrode q>_Si und der zweiten Elektrode φ.« zugeführt wird, besteht ähnlich wie bei bekannten Anordnungen aus einem Speicherimpuls P_sr zum Indeszieren des Trägers, welcher der Licht- bzw. Bildinformation des Objekts entspricht, und einem im folgenden als

Steuerimpuls bestehenden Impuls P_ST, der dazu dient, den Träger in das vertikale Schieberegister 2 zu überführen, und dessen Einheitsperiode vier Teilbildern entspricht.

Der erste Fühlertaktimpuls P,_S1, der der ersten Elektrode ψ_!η zugeführt wird, enthält den Steuerimpuls P.S7- innerhalb jeder Vertikalaustastperiode V.BLK des ersten und des zweiten Teilbildes, wie in Fig. 12A gezeigt, während der den zweiten Elektroden q>_Si zugeführte zweite Fühlertaktimpuls P_Si den Steuerimpuls P_ST beim dritten und vierten Teilbild enthält, wie in Fig. 12 B gezeigt. _:

Bei dem ersten Vertikalschiebetaktimpuls P_n und dem zweiten Vertikalschiebetaktimpuls Py.,, mit Py₂ = P_n, die der ersten Elektrode ^_n und der zweiten Elektrode φ_ν., jedes vertikalen Schieberegisters 2 zugeführt werden, handelt es sich gemäß Fig. 12C und 12D um Impulse, deren Phasen bei jedem Teilbild invertiert werden.

Im folgenden wird anhand von F i g. 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 1V bezeichneten Periode entspricht. Da innerhalb der Speicherperiode, die im wesentlichen einer Vertikalperiode des Potentials in dem Chip 10 entspricht, das in Fig. 8 durch eine Volllinie bezeichnete Potential vorhanden ist, werden in den Bildfühlelementen dem Bild des Objekts entsprechende Träger erzeugt. Im vorliegenden Fall werden innerhalb der Trägerspeicherperiode zur Übertragung der Träger in das vertikale Schieberegister 2 die Vertikalschiebetaktimpulse P_n und P_Vi abwechselnd »1« und »0«, doch ist in Fig. 8 der Einfachheit halber die Potentialsenke unter der Elektrode </<_n nur tief dargestellt. Die Träger der Bildfühlelemente S₁ und S₂, denen der erste Fühltaktimpuls P_-S1 zugeführt wird, werden während der auf die Speicherperiode folgenden Überführungsperiode in das vertikale Schieberegister 2 überführt. Da die Vertikalschiebetaktimpulse P_n und P₁.-.., die gegenphasig sind, den Elektroden q>_vx und <j>_Vi des vertikalen Schieberegisters 2 zugeführt werden, und da ihre Phasenbeziehung z.B. gemäß Fig. 12C und 12 D gewählt ist, führt die Potentialbeziehung zwischen den Vertikalschiebetaktimpulsen P_n und P_Vi während einer Periode P, nämlich (/,·, = »1« und <7_S1 = »0«, dazu, daß nur die Potentialsenke unter der Elektrode ψ_νχ tief wird, während die Potentialsenke unter der Elektrode q>_S] eine geringere Tiefe annimmt. D.h., bei dem vertikalen Schieberegister 2 ergibt sich eine Potentialbeziehung, wie sie in F i g. ν mit Strichlinien angedeutet ist, so daß nur Träger C von dem Bildfühlelement S₁ über das Gatter Φ_α zu dem vertikalen Schieberegister 2 übertragen werden. Somit werden die in den Bildfühlelement S;, erzeugten Träger C selbst dann nicht übertragen, wenn das Potential an der den Bildfühlelementen S₁ und S₂ gemeinsam zugeordneten Elektrode <p_S] zu »0« wird.

Nach den Ablauf der Übertragungsperiode werden dem vertikalen Schieberegister 2 die Vertikalschiebetaktimpulse P_n und P_Vi gemäß Fig. 12C und 12D innerhalb der Periode 1H zugeführt, so daß während dieser Periode in der üblichen Weise die Träger aus dem vertikalen Schieberegister 2 in das horizontale Schieberegister 3 nach Fig. 1 überführt werden.

F i g. 8 veranschaulicht die Überführung der Träger von dem Bildfühlelement S₁ zu dem vertikalen Sch.eberegister 2. In Fig. 8 läßt das mit Strichlinien angedeutete Potential, das der Tiefe der Potentialsenke entspricht, erkennen, daß die Träger C ausgegeben (ausgelesen) werden, wenn φ,_Ν1 = »0« und ψ_νχ = »1«. Fig. 10 zeigt, daß die Leitungen zum Zuführen der Taktsignale zu den Elektroden <p_n und ψ_ν., auf den Kanalbegrenzungseinrichtungen 11 angeordnet sind; Fig. 9 läßt erkennen, daß die

ίο Übertragung der Träger in dem vertikalen Schieberegister 2 in vertikaler Richtung durchgeführt wird, wobei die das Potential darstellende Strichlinie anzeigt, daß die Träger übertragen werden, wenn <p_n = »0« und (py; = »1«; gemäß Fig. 11 sind die BiIdfühler S₁ bis S₄ durch die Kanalbegrenzungseinrichtung 11 gegeneinander isoliert.

Die dem horizontalen Schieberegister 3 parallel zugeführten Träger werden nacheinander (sequentiell) Bildelementweise ausgegeben, wobei dem horizontalen Schieberegister 3 Taktimpulse P₁₁ zugeführt werden. Wie erwähnt, werden bei der Benutzung von drei Chips 10 für die Farben Rot, Grün bzw. Blau Taktimpulse zugeführt, welche die gleiche Frequenz f_s haben wie der Farbhilfsträger, wobei diese Frequenz im vorliegenden Fall 3,58 MHz beträgt.

Da die Vertikalschiebetaktimpulse P_n und P_Vi alle IV invertiert werden, wird beim Eintreffen des zweiten Teilbildes nur das Potential unter der Elektrode (/!··> durch den anderen Verschiebungstaktimpuls Py, tief. Infolgedessen werden nur die Träger vom Bildfühlelement S_s zu dem vertikalen Schieberegister 2 und dann zu dem horizontalen 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 P_Si mit den Vertikalschiebetaktimpulsen P_n und Py* die Träger für jedes Teilbild von den Bildfühlelementen S_:) und S₁ in der entsprechenden Reihenfolge ausgegeben. Fig. 14 veranschaulicht die Übertragung der Träger bei den beiden letzten Teilbildern.

so 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 Farbhilfsträgcrfrequer.z /_Λ ist. Wenn man z. B. drei mit ladungsgekoppelten Bauelementen arbeitende Chips 10 verwendet und davor monochrome Filter anordnet, die rotes bzw. grünes bzw. blaues Licht durchlassen, und wenn man die Ausgangssignale der Chips 10 vereinigt, erhält man somit das gewünschte Farbvideosignal, bei dem die Trägerfrequenz aller Primarfarbensignale 3,58 MHz beträgt.

Werden in der vorstehend beschriebenen Weise drei Chips verwendet, wird für die Frequenz der den horizontalen Schieberegistern 3 zuzuführenden Taktimpulse P₁₁ die Farbhilfsträgerfrequenz j_s des NTSC-Systems (als Norm-Farbfernsehsignal) gewählt und werden die Signale in der phasenmäßigen Reihenfolge der Farbhilfsträgerfrequenz f_s ausgegeben. Ge-

maß der Erfindung ist es daher möglich, die bis jetzt gebräuchliche Signalverarbeitungsschaltung fortzulassen, mittels welcher die Trägerfrequenz der Primärfarbensignale in die Farbhilfsträgerfrequenz /_-s· umgesetzt wird, und daher erübrigt sich die Phasenkorrektur, die erforderlich ist, wenn die Trägerfrequenz in die Farbhilfsträgerfrequenz /_s umgesetzt wird. Somit erübrigt sich die Verwendung einer Phasenkorrekturschaltung und deren Ansteuerschaltung, so daß sich ein erheblich einfacherer Schaltungsaufbau ergibt.

Ferner ergibt sich bei den Bildfühlelementen die gleiche räumliche Anordnung wie bei den wiedergegebenen Bildelementen, so daß die Qualität des wiedergegebenen Bilds nicht beeinträchtigt wird. Bei dem bekannten Verfahren mit Phasenkorrektur stimmt die räumliche Anordnung der Büdfühlelemente nicht mit derjenigen der wiedergegebenen Bildelemente überein, und wegen der Phasenkorrektur erfolgt eine Verschiebung der Bildelemente nach links oder rechts um (Vs) t„. Diese Verschiebung führt bei der bekannten Anordnung zu einer Beeinträchtigung der Qualität des wiedergegebenen Bildes.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden Ladungstransportelement-Chips verwendet, bei denen jeder vertikalen Reihe von Bildfühlelementen ein vertikales Schieberegister zugeordnet ist. Jedoch läßt sich die Erfindung auch bei einem Chip anwenden, bei dem ein vertikales Schieberegister z.B. zwei vertikalen Reihen von Bildfühlelementen zugeordnet ist. Ein solcher Chip wird in folgenden als abgeänderter Chip bezeichnet. Fig. 15 zeigt einen solchen abgeänderten Chip 10, bei dem ein vertikales Schieberegister 2 zwei links bzw. rechts liegenden Reihen von Bildfühlelementen zugeordnet ist, wobei mehrere solche Sätze horizontal nebeneinander liegen und die Überlaufabflüsse 12 jeweils zwischen benachbarten Sätzen angeordnet sind. In Fig. 15 bezeichnen die schraffierten Flächen die weiter oben beschriebenen Kanalabgrenzungseinrichtungen. Da die Signale der Büdfühlelemente 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 F i g. 7 beschriebenen Anordnung. Die Beziehungen zwischen den Potentialen der Taktimpulse, welche den Elektroden m_s„ φ_Χ2, φ_νί und V-_ri sowie den abzutastenden Bildfühlelementen zugeführt werden, ergeben sich aus der nachstehenden Tabelle in Verbindung mit F i g. 15.

Fühler- Vertikal- ausgehendes

taktsignal schiebewktsignal Bildfühlekmenl Zeitpunkt φ_5ι φ_$1 φ_νι φ_ν2

1. Teilbild	O	1	O	1
2. Teilbild	O	1	ί	O
3. Teilbild	1	O	O	1
4. Teilbild	1	O	1	O

Fig. 16 zeigt den Schnitt XVI-XVl 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 Volllinien bzw. während der Übertragungs- oder Schiebeperiode entsprechend der Strichlinie beim ersten Teilbild zugeführt werden.

Dem abgeänderten Chip 10 werden ebenfalls die in Fig. 12 dargestellten Taktimpulse zugeführt.
Für den abgeänderten Chip 10 sind die Signalbzw. Träger-Übertragungsrichtungen bei den verschiedenen Teilbildern in Fig. 17 und 18 ähnlich dargestellt wie bei dem weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiel.

ίο Wenn der abgeänderte Chip 10 verwendet wird, und wenn man als Frequenz der dem horizontalen Schieberegister 3 zuzuführenden Taktimpulse P„ die Frequenz /_s des Farbhilfsträgers wählt, wobei die Signale mit 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 horizontaler Richtung jeweils von zwei Bildfühlelementen eingenommen wird, zwei Dritteln der entsprechenden Fläche bei dem bekannten mit ladungsgekoppelten Bauelementen arbeitenden Chip, so daß die Kamera 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 E₁₁ nach dem NTSC-System wird das Trägerfarbsignal durch den Farbhilfsträger ausgedrückt, der durch die Farbdifferenzsignale (R—Y) und (B—Y) moduliert wird, weshalb es bei der Erzeugung eines Farbvideosignals mit Hilfe zweier Ladungstransportelement-Chips zur Vereinfachung der Signalverarbeitung erwünscht ist, daß die Farbdifferenzsignale als Ausgangssignale der Kamera den Chips auf direktem Wege entnommen werden.

Ao 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 imaginäres Farbfilter 20 verwenden, das den Signalausgabebedingungen nach Fig. 5 entspricht. Wenn man in der horizontalen Abtastrichtung zwei Büdfühlelemente zu einer Schrittweite nimmt

so und die Lichtaufteilungscharakteristik so wählt, daß man abwechselnd die Informationen R und V erhält, lassen die Farbfilterelemente 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_s der Phase beim ersten Teilbild entgegengesetzt, und entsprechend haben das zweite und das vierte Teilbild entgegengesetzte Phasen. Somit sind die Lichtaufteilungscharakteristiken beim dritten und vierten Teilbild denjenigen beim ersten und zweiten Teilbild entgegengesetzt, und daher lassen die Farbfilterelemente 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 herzustellen, bei dem eine Flächeneinheit des Filters, die der Fliehe eines Bildfühieleinents entspricht, bei einen bestimmten Teilbild das farbige Licht (FarOifUorma-

tionen) R, jedoch bei einem anderen Teilbild das farbige Licht Y durchläßt, d.h. ein und dieselbe Flächeneinheit des Filters zwei verschiedene Arten von farbigem Licht durchläßt, ist es unmöglich, einen Bildfühler nach Fig. 19 bei dem ersten Teilbild das Ä-Signal und bei dem dritten Teilbild das Y-Signal zu entnehmen.

Daher wird bei der Erfindung das farbige Licht, das dem ersten und dem zweiten Teilbild entspricht, entsprechend den Lichtaufteilungcharakteristiken 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 investiert. Somit ist es möglich, die gleichen Ausgangssignale zu erhalten wie bei dem imaginären Filter 20 nach Fig. 19.

Bei dem genannten Ausführungsbeispiel wird daher ein mosaikförmiges Farbfilter 2OA nach Fig. 20 verwendet. Ein Vergleich von Fig. 20 mit Fig. 19 zeigt, daß das Farbfilter 20A die gleichen Lichtaufteilungscharakteristiken hat, wie sie sich ergeben, wenn man die obere Reihe von Bildfühlelementen nach Fig. 19 für das erste und das zweite Teilbild abtastet und beim dritten und vierten Teilbild die Ausgangssignale IR, IY, IR, IY 2Y, 2R, 2Y, 2R usw. elektrisch invertiert. Auf ähnliche Weise kann man das Farbdifferenzsignal von B mit Hilfe eines Farbfilters 20ß 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 Farbfilter 2OB gegenüber dem Farbfilter 2OA gemäß Fig. 20 um eine Strecke versetzt, die 90° oder (¹Ii)Tn entspricht. Statt die beiden Farbfilter 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 Farbfilter 2OA und 20ß nach Fig. 20 verwendet werden. Das Bild eines Objekts O wird mit Hilfe eines Objektivs L und der Farbfilter 20 A und 2OB auf den Chips 10/1 und lOß erzeugt. Den beiden Chips 10/4, lOß werden über Klemmen 6 Taktimpulse F₁₁ zugeführt, deren Frequenz doppelt so hoch ist wie die Frequenz f_s des Farbhilfsträgers, so daß gemäß Fig. 19 die den Bildfühlelementen entnommenen Informationen der halben Teilung (Schrittweite) der Bildfühlelemente entsprechen. Abfrage- und Halteschaltungen 21/1 und 21B, die an die Ausgänge der Chips 10/1 und 1OB angeschlossen sind, werden die gleichen Taktimpulse P_n als Ansteuerimpulse zugeführt. Das Abfragesignal bzw. der Taktimpuls P₁₁, welcher den Abfrage- und Halteschaltungen 21/1 und 21B zugeführt wird, ist in Fig. 22D dargestellt. Aufgenommene bzw. gefühlte Punktfolgesignale S, und S₍₁ der Chips 10/1 und lOß werden über die Abfrage- und Halteschaltungen Signalverarbeitungsschaltungen 22/1 und 22ß zugeführt, von denen jede eine Gamma-Korrekturschaltung usw. aufweist; von dort aus gelangen die Signale zu Leuchtdichte- und Farbdifferenz-Signalverarbeitungsschaltungen 23, 24/1 und 24ß.

Im folgenden wird die Schaltung 23 zum Verarbeiten des Leuchtdichte- bzw. Helligkeitssignals Y beschrieben. Die betreffenden aufgenommenen Ausgangssignale S_A und 5/, bestehen aus den in Fig.

22 A und 22 B dargestellten Signalkomponenten, und die genannten Signale, welche die Verarbeitungsschaltungen 22A und 22ß durchlaufen, werden einem SchalterSW₁ zugeführt, der durch das in Fig. 22 E dargestellte Schaltsignal S_a, gesteuert wird, und zwar mit der Schaltfrequenz 2/_s, so daß man das in Fig. 22C dargestellte Signalgemisch S_c erhält. Das Signalgemisch S_c wird einer Abfrage- und Halteschaltung 25 zugeführt, die durch das Abfragesignal

Ό S_Y nach Fig. 22F gesteuert wird, wobei mit der Abfragefrequenz /_s gearbeitet wird. Auf diese Weise werden dem Signalgemisch S_c die Leuchtdichtekomponenten Y_R und Y_n entnommen, welche von dem Chip 1OA bzw. dem Chip lOß stammen, und dann

's einem Tiefpaßfilter 26 zugeführt, dem ein Leuchtdichtesignal entnommen wird, das aus Komponenten besteht, die eine niedrige Frequenz von z.B. 1 bis 2 MHz haben.

Von dem Schalter SW_x aus wird das Signalgemisch

S₁. ferner gemäß Fig. 21 einem Tiefpaßfilter 27 zugeführt, dessen Kennlinie den gleichen Verlauf hat wie diejenige des Tiefpaßfilters 26. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 27 und das Signalgemisch S,- werden beide einem Substrahierer 28 zugeführt, die ein Signal erzeugt, welches nur die hochfrequenten Komponenten des Signalgemischs S,- enthält, zu denen die Primärfarbkomponenten von R und B gehören, woraufhin das Signal einem Addierer 29 zugeführt wird, der außerdem mit der niederfrequenten Komponente aus dem Tiefpaßfilter 26 gespeist wird. Daher erzeugt der Addierer 29 ein zusammengesetztes Leuchtdichtesignal /, dessen niederfrequente Komponente aus den wahren Leuchtdichtesignalen Y₁₁ und Y₁₁ besteht, und dessen hochfrequente Komponente durch die hochfrequente Komponente des Signalgemischs S_r gebildet ist. Gemäß Fig. 21 ist eine Verzögerungsleitung 30 vorhanden, durch welche die durch das Tiefpaßfilter 27 hervorgerufene Verzögerung ausgeglichen wird.

Da die Verarbeitungsschaltungen 24/1 und 24ß für die R- und B-Farbdifferenzsignale gleichartig ausgebildet sind, wird im folgenden nur die Schaltung 24/1 beschrieben. Gemäß Fig. 21 gehören zu der Schaltung 24/4 zum Verarbeiten des Farbdifferenzsignals (R—Y) ein Bandpaßverstärker 31/1, ein Phaseninverter 32/1 und ein Schalter SW₂, der alle 2 V betätigt wird. Da die Seitenbandkomponenten mit der Taktfrequenz f_s als Mittenfrequenz als Farbdifferenzsignal von R verwendet werJen, ist die

so Bandbreite des Bandpaßverstärkers 31/1 so gewählt, daß sie auch die Taktfrequenz /_s aufweist. Da es genügt, daß die invertierten Ausgangssignale 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 Strichlinien angedeutet ist, so daß das Farbdifferenzsignal (R—Y) diesem Schalter SW₂ entnommen werden kann.

Das Farbdifferenzsignal (ß—Y) kann auf ähnliche Weise einem Schalter SW_x entnommen werden, dei zu der anderen Signalverarbeitungsschaltung 24/3 gehört.

Die so gewonnenen Farbdifferenzsignale (R—Y] unJ (ß—V) sowie das Leuchtdichtesignal Y werder gemäß Fig. 21 einem Farbcodierer 33 zugeführt der an seiner Ausgangsklemme 34 das gewünscht* Farbvideosignal S_yrsr erscheinen läßt.

Fig. 23 und die weiteren Figuren zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Erzeugen des Farbvideosignals Sy₇-M- mit Hilfe eines einzigen Ladungstransportelement-Chips. In Fig. 23 ist als Beispiel das Farbfilter 20 dargestellt, das bei diesem Ausführangsbeispiel verwendet wird. Dieses Farbfilter 20 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 Farbkamera, bei der das Farbfilter 20 nach Fig. 23 verwendet wird. Zwar ist die Schaltung 23 zum Verarbeiten des Leuchtdichtesignals Y im wesentlichen ebenso aufgebaut wie bei der Schaltung nach F i g. 21, doch werden die niederfrequenten Komponenten des Leuchtdichtesignals Y in der nachstehend beschriebenen Weise gewonnen. Im vorliegenden Fall werden die Primärfarbsignale nicht matriziert, sondern das Leuchtdichtesignal für das NTSC-System kann direkt aus jedem der Primärfarbsignale 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_n wird der Schaltung 40 von dem Chip 10 aus über die Abfrage- und Halteschaltung 21 zugeführt.

Bei dem Signal S_gi nach Fig. 25B zum Steuern der Schaltung 40 handelt es sich um ein Impulssignal, das mit den Taktimpulsen P_n synchronisiert ist, welche dem Chip 10 zugeführt werden, wobei die Frequenz die gleiche ist, wobei sich jedoch die Impulsbreiten entsprechend den zu steuernden Primärfarbsignalen unterscheiden. D. h., der Pegel E_v des Leuchtdichtesignals Y nach dem NTSC-System wird auf bekannte Weise durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt:

differenzsignale von R und B kann ähnlich wie bei dem Leuchtdichtesignal nach dem Impulsbreitenmodulationsverfahren gearbeitet werden.

Zu diesem Zweck sind gemäß Fig. 24 eine

Steuerschaltung 44 und ein Steuersignalformer 45 vorhanden. Der Steuersignalfonner 45 liefert ein Steuersignal S„o mit den Impulsbreiten τ_Ηί, τ_Οϊ und τ_Βί, die gemäß Fi g. 26 B so gewählt sind, daß sie der nachstehenden Gleichung entsprechen, und die zugehö- rigen Primärfarbsignale R, G und B steuern.

E₁. = 0,30 £■„ + 0,59 E_G + 0,11 E₆

Hierin bezeichnen E„, E₁₁ und E₁₁ die Pegel der Primärfarbsignale für R, G und B. Wenn die Pegel der zugehörigen gesteuerten Ausgangssignale der Gleichung (1) entsprechen sollen, genügt es daher, wenn die Impulsbreiten t_Wi, tG, und r_m, die den zugehörigen Primärfarbsignalen R, G und B entsprechen, so gewählt werden, daß sie gemäß Fig. 25 B die Bedingungen der nachstehenden Gleichung erfüllen:

0,30 0,59 0,11

Somit erzeugt die Steuerschaltung 40 ein gesteuertes Ausgangssignal P_(!i nach Fig. 25C in Form eines impulsbreitenmüdulierten Signals, so daß dann, wenn das gesteuerte Ausgangssignal Ρ,,ι durch das Tiefpaßfilter 26 geleitet wird, die Möglichkeit besteht, eine niedrige Komponente zu gewinnen, bei der die gleiche Pegelbeziehung besteht wie bei dem Leuchtdichtesignal nach dem NTSC-System. Gemäß Fig. 24 ist ein Impulsformer 41 zum Erzeugen des Impulssignals S₁₁₁ vorhanden. Somit ist es bei der vorstehend beschriebenen Signalverarbeitungsschaltung nicht erforderlich, eine Schaltung vorzusehen, die bewirkt, daß die betreffenden Primärfarbsignale gleichzeitig auftreten, und es wird auch keine Matrixschaltung benötigt, mittels welcher das Leuchtdichtesignal für das NTSC-System gewonnen wird.

Bei der Verarbeitungsschaltung 24 für die Farb-

0,63 0,59 0,45

Wenn ein Impuls, der das Primärfarbsignal von R is steuert, als Phasenmittelpunkt gewählt wird, werden für eine Phasendifferenz S₁₁₁, zwischen diesem Impuls und einem Impuls zum Steuern des Primärfarbsignals von B und für eine Phasendifferenz θ_ηϋ zwischen dem genannten Impuls und einem das Primärfarbsignal von G steuernden Impuls nicht die Werte 120° und 240° verwendet, sondern die Phasenwinkel werden wie folgt festgelegt:

0_RB= 116,5°

Ö_RC = 222,9' (4)

Wird die Beziehung zwischen dem Primärfarbsignal R und dem Farbsynchronsignal gemäß Fig. 27 gewählt, und wird das gesteuerte Ausgangssignal P„₂ nach Fig. 26C von der Steuerschaltung 44 aus einem Bandpaßverstärker 31 zugeführt, erhält man das Ausgangssignal E₁- entsprechend der nachstehenden Berechnung:

K [0,6? R COS(U)₅ 1 + 13,5°) + 0,45 B cosK/+13,5-116,5°) + 0,59 G 13,5°-222,9°)}

R-Y B-Y

sm«,, /J

Hierin bezeichnen K eine Konstante und <d_s die Winkelfrequenz der Taktimpulse P₁₁.

Wird das impulsbreitenmodulierte gesteuerte Ausgangssignal P₀₂ dem Bandpaßverstärker 31 zugeführt, kann der Schaltung das Farbträgersignal S₁- 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 liegen-

den Taktfrequenz erfaßt und dann dem Codierer zugeführt werden, um zur Erzeugung eines Farbträgersignals moduliert zu werden.

Das Leuchtdichtesignal Y und das Farbträgersignal S,- werden nach ihrer Erzeugung einem Ad-

dierer 47 zugeführt, um mit den Synchronsignalen (VD, HD, dem Farbsynchronsignal [Burst,] usw.) eines Impulsgenerators 35 vereinigt zu werden, der dann das Farbvideosignal nach dem NTSC-System erzeugt.

Wie vorstehend beschrieben, werden gemäß der Erfindung die Signale entsprechend der Phase der Farbhilfsträgerfrequenz f_s des NTSC-Systems ausgegeben und es bestehen keine Begrenzungen bezüglich der Anzahl der bei der Kamera verwendeten Ladungstransportelement-Chips. Ferner ist es gemäß der Erfindung möglich, Buried-Channel-Chips zu verwenden. Gemäß der vorstehenden Beschreibung werden

die Taktimpulse P₁₁ 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„ = f_x. Liefert ein einziger Chip gemäß Fig. 24 die Primärfarbsignale von R, G und B, gilt P₁, = 3 f_s, und wenn die Farbdifferenzsignale (R—Y) und (B—Y) durch zwei Chips erzeugt werden, wie es in Fig. 21 gezeigt ist, &hP„ = 2f_s.

Zwar gilt die vorstehende Beschreibung für Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen das er-

zeugte Norm-Farbfernsehsignal 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 beschnebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung mit ladungsgekoppelten Bauelementen arbeitende Chips als Festkörper-Bildfühlelemente verwendet, doch ist es auch möglich, andere Ladungstransportelement-Chips zu verwenden, z. B. solche der sog. Eimerkettenbauart (BBD), mit Ladungsinjektion arbeitende Vorrichtungen (CID) sowie MOS-Festkörper- Vorrichtungen.

Hierzu 15 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Festkörper-Farbkamera, mit

a) einem Bildfühler mit mehreren Bildfühlelementen (1, S₁ bis S₄), die sowohl horizontal als auch vertikal angeordnet sind,

b) einem vertikalen Schieberegister (2) mit einem Speicherregister (φ_{ν s}) zum Speichern von von den Bildfühlelementen gefühlten Bildinformationen und einem Übertragungsregsiter (<p_VT) zum Übertragen der Bildinformationen von den Bildfühlelementtn zu dem Speicherregister,

c) einem mit dem vertikalen Schieberegister verbundenen Ausgaberegister (3) zum Ausgeben der in dem vertikalen Schieberegister gespeicherten Bildinformationen,

d) einer Ausgangsklemme (7), der das Farbbildsignal von dem Ausgaberegister züge- führt ist, und

e) einer die Bildfühlelemente überdeckenden vorgegebene Lichtaufteilungscharakteristik aufweisenden Filtereinrichtung (20), durch die hindurch die Bildfühlelemente die vor- 2s gegebenen begrenzten Farbbildinformationen erfühlen,

gekennzeichnet durch,

f) eine Elektrodeneinrichtung zum Aufnehmen der Farbbildinformation von den Bildfühlelementen (1, S₁ bis S₄) und zum Übertragen der Farbbildinformationen zum Ausgaberegister (3) mit einer den Bildfühlelementen (S₁ bis S₄) entsprechenden ersten Elektrodengruppe (S, S₂) und einer dem vertikalen Schieberegister (2) entsprechenden zweiten Elektrodengruppe (V₁, VJ,

g) eine mit der Elektrodeneinrichtung verbundene Taktimpuisquelle (4, 5), die Fühltaktimpulse (P_s„ P₁₁J und Verukalschiebetaktimpulse (P vu PvJ zum Ansteuern durch korrelierende Zeitphasen der Bildfühlelemente (S₁ bis S₄) bzw. des vertikalen Schieberegisters (2) mit einer Zeitphase der Taktimpulse erzeugt, derart, daß eine verzahnte oder Zeilensprung-Abtastfolge und eine vorgegebene Farbhilfsträgerphasenfolge der ausgangsseitigen Signalinformation am Ausgang des vertikalen Schieberegisters (3) entsprechend der Folge eines Norm-Farbfernsehsignals erreicht sind, und

h) eine Zuführeinrichtung (6) zum Zuführen eines Taktträgersignals (P,,) zum Ausgaberegister (3) zum Auslesen der übertragenen Farbbildinformationen vom vertikalen Schieberegister (2) gemäß der Trägersignalfrequenz, die so gewählt ist, daß das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme (7) eine vorgegebene Farbhilfsträgerfrequenz gleich der des Norm-Farbfernsehsignals hat.