DE2803947A1 - Einrichtung zur modulation von farbsignalen in einer farbfernsehkamera - Google Patents

Description

Sony

TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER S78P8

BESCHREIBUNG

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Farbfernsehkameras und bezieht sich insbesondere auf ein Farbsignal-Modulationssystem für derartige Kameras. Hinsichtlich der Einzelheiten der Gattung solcher Einrichtungen zur Modulation von Farbsignalen wird auf den Oberbegriff des Patenthauptanspruchs verwiesen.

Es sind Farbfernsehkameras mit Festkörper-Bildwandlereinheiten, sogenannten CCD-Wandlern (CCD = Charge Ctoupled Devices), bei denen wenigstens zwei der drei Primärfarben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) in zeilensequentieller Folge erhalten werden. Bei diesen Systemen müssen die Signale jeweils zweier benachbarter Zeilen gemischt werden, um für jede Abtastzeile ein gleichzeitig vorhandenes zusammengesetztes Farbsignal zu gewinnen. Das zusammengesetzte sogenannte Simultan-Farbsignal ist in diesem Fall ein mit einem Hilfsträger moduliertes Farbsignal; es entspricht dem Chroma-Signal des zusammengesetzten Farbsignals beim NTSC-System.

20

Bei diesen bekannten Modulationssystemen werden beispielsweise die Komponenten R und B sequentiell in Zeilenfolge erhalten. Nach Erzeugung des zusammengesetzten Simultan-Farbsignals für eine bestimmte Zeile, beispielsweise die

(2n + i)n-te Zeile, mit η = 0, 1, 2, , werden R

809831/0 930

Sony

TER MEER - MÜLLER · STEINMCISTCIR S78P8

und G für die (2n + 1)te-Zeile und B für die (2n)-te Zeile gemischt. In diesem Fall lassen sich die Farbdifferenzsignale Eg_Y und E_R γ für die (2n + i)-te Zeile wie folgt darstellen:

E_R__Y = R(2n + 1) - Y(C) = 0,7R(2n + 1) - 0,59G(2n + 1)

- 0,11B(2n) ^EB-Y ^{= B}(²ⁿ) - ^γ(°) = 0,89B(2n) - 0,59G(2n + 1)

- 0,30R(2n

worin mit Y(C) ein Luminanz- oder Leuchtdichte- Signal bezeichnet ist, das sich wie folgt darstellen läßt:

Y(C) = 0,30R(2n + 1) + O,59G(2n + 1) + 0,11B(2n).

In diesem Fall ergeben sich die jeweiligen Farbsignale wie folgt:

E_R = R(2n + 1)

E_G = G(2n + 1) + 1,695 [V(C) - Y(N)] = G(2n + 1) + 1,695 · 0,11 [ß(2n) - B(2n + 1)]

E_B = B(2n),

worin die mit Y(N) bezeichnete Komponente ein Standard-Luminanzsignal des NTSC-Farbsystems für die (2n + 1)-te Abtastzeile ist und sich wie folg zusammensetzt:

Y(N) = 0,30R(2n + 1) + 0,59G(2n + 1) + 0,11B(2n + 1).

Wird angenommen, daß B(2n) = B(2n +1) ist, so ergeben sich die Komponenten E_& und E_ß wie folgt:

809831/0930

Sony TER meer · Müller · steinmeister S78P8

- 7 —

E_Q = G(2n + 1)
E_B = B(2n +1)

Ist die Vertikalkorrelation aufeinanderfolgender Zeilen ausreichend gut, so werden Farbpunkte an den Übergangskanten von schwarz nach weiß nicht sichtbar. Andererseits treten solche Farbpunktmuster dann auf, wenn die Vertikalzuordnung zwischen Signalen aneinandergrenzender Zeilen ungenügend ist - ein Zustand, der vom BiIdbetrachter als sehr unbefriedigend empfunden wird.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Farbfernsehkamera so zu verbessern, daß die Sichtbarkeit der genannten Farbpunktsignale insbesondere an den Kanten oder Übergangsbereichen von schwarz zu weiß beseitigt oder mindestens stark vermindert wird . Diese Verbesserung soll durch eine neuartige Gestaltung des Modulationssystems, insbesondere zur Trägermodulation eines ersten und eines zweiten in Zeilenfolge abweohselnd sequentiell auftretenden Farbdifferenzsignalen erreicht werden.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe gibt der Patentanspruch 1 an. Vorteilhafte Weiterbildungen sind unter anderem in der nachfolgenden Beschreibung erläutert und in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Mit der erfindungsgemäßen Modulationseinrichtung wird eine Trägerfrequenz alternierend in Zeilenfolge durch ein erstes bzw. zweites Farbdifferenzsignal moduliert. Die sequentiell erhaltenen modulierten ersten und zweiten Farbdifferenzsignale werden jedoch in Kombination gleichzeitig am Ausgang des Farbsignalmodulationssystems erhalten.

809831/0930

Sony

TER MEER - MOLUER ■ STEINMEiSTER SfEPB

Als wesentliche Baugruppen enthalt das FarbsIgnal-MDdulatlQnssystem für eine Farbfernsehkamera zwei CCD-Elemente als Blldaufnahmevoi^ichtiingeai, die die optischen Bilder für "wechselnde Abtastzeile!! In zwei Farfesignale umsetzen sowie in ein drittes Farbsignal, das In jeder Abtastzeile erhalten wird» Die anschließend gebildeten Farbdifferenzsignale gelangen auf eine Modulatlonselnrichtung, die ein Trägersignal in Zellenfolge abwechselnd modulieren,und unter Verwendung einer Yerzogerungsvorrichtung wird erreicht, daß die so modulierten beiden Färb— differenzsignale am Ausgang des Modulationssystems gleichzeitig auftreten,

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden naehfolgend unter Bezug auf die Zeichnung In einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert. Es zeigern

Fig. 1 die Prinzipdarstellung einer Anordnung eines ersten und eines zweiten CCD-Blldaufnahmeelements, die durch Jeweils ein aufgespaltenes-

oder Teilbild beaufschlagt werden, das Über eine Bildfokussierlinse erhalten wird, In deren optischem Weg Farbfilter angeordnet sind;

Fig. 2Λ und 2b verdeutlichen den Aufbau der Filterelemente der bei der Anordnung nach Fig. 1 verwendeten Filter;

Fig. 3 das Blockschaltbild eines Farbsignal-Modulationssystems mit erfindungsgemäßen Merkmalen;

Fig. 4 ein Vektordiagramm, an dem die vektorielle Sig-

809831/093D

Sony

TER MEER ■ MÜLLER · STEINMEISTER ' S78P8

28Q3947

naladdition zur Erzeugung eines zusammenge

setzten Farbsignals veranschaulicht ist, das einem Standard-NTSC-Signal ähnlich ist und

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, bei der anstelle der zwei Chips in Fig. 1 ein einziges CCD-Chip und außerdem ein zusammengesetztes Farbfilter verwendet wird, das der Vereinigung der Filter der Fig. 2A und 2B entspricht.

Das anhand der Fig. 1 und 2 zu erläuternde Farbkamerasystem mit erfindungsgemäßen Merkmal umfaßt CCD-Bildvorrichtungen 1 und 2, die jeweils eine bestimmte Anzahl nach Horizontalzeilen und Vertikalspalten geordnete Bildelemente umfassen. Ein halbdurchlässiger Spiegel HM dient zur Aufspaltung des von einem Objekt eintreffenden Lichts in zwei Lichtwege. Vor jedem der Bildvorrichtungen sind die in den Fig. 2A bzw. 2B veranschaulichten Farbfilter 1a bzw. 1b angeordnet. Für den Faohmann ist ersichtlich, daß die Bildvorrichtung 1 an einer Klemme 0_Q ein Signal G abgibt, das den grünen Farbanteilen des eintreffenden Lichts entspricht. In gleicher Weise liefert die Bildvorrichtung 1b an einer Klemme 0_R /„ ein Signal B/R, das abwechselnd einer blauen

bzw. einer roten Farbkomponente des eintreffenden Lichts entspricht.

Die Bildvorrichtungen 1 und 2 sind an einer Klemme I_g mit einem notwendigen Ansteuerimpuls beaufschlagt.

Bei der Schaltung nach Fig. 3 gelangen die Signale G von der Klemme Oq über einen Verstärker 4 auf eine Ver-

809831/0930

Sonv

TER MEER - MÖLLER · STEINMEIS^ÜR S78P8

-ΙΟΙ arbeitungsschaltung 5, die das eintreffende Signal in verschiedener bekannter Weise verarbeitet, beispielsweise eine oC -Korrektur und die Einstellung des Schwarzwertpegels besorgt. In ähnlicher Weise gelangt das Signal R/B über einen Verstärker 7 auf eine Verarbeitungsschaltung 8. Die Ausgänge der beiden Verarbeitungsschaltungen 5 und 8 speisen eine Matrixschaltung 6, über die ein Luminanzsignal Y gewonnen wird. Zwischen dem Ausgang der Verarbeitungsschaltung 8 und der Matrixschaltung 6 liegt eine Verzögerungsleitung 9, die eine Verzögerung um die Dauer einer Horizontalabtastzeile (1H) bewirkt.

Die beiden Ausgangssignale der Verarbeitungsschaltungen 5 und 8 beaufschlagen über Tiefpaßfilter 11 bzw. 13 eine Subtraktionsschaltung 12. Die Grenzfrequenz der Tiefpaßfilter 11 bzw. 13 wird beispielsweise zu 0,5 MHz bzw. 1,0 MHz gewählt. Damit treten am Ausgang der Subtraktionsschaltung 12 alternierend mit Zeilenfolge ein Signal [ß(2n) - G(2n)] und ein Signal [R(2n + 1) - G(2n + 1 jf auf.

Der Ausgang der Subtraktionsschaltung 12 beaufschlagt gleichzeitig Verstärker 14 und 15. Die Verstärkungsfaktoren sind einerseits auf 0,63 (Verstärker 14) und andererseits auf 0,45 (Verstärker 15) eingestellt. Die Ausgangssignale dieser Verstärker gelangen selektiv über einen Schalter 16 auf einen abgeglichenen Modulator 17· Ein zum Schaltungssystem gehöriger Synchronisationsgenerator 3 liefert die notwendigen Impulse, beispielsweise die Übertragimpulse für die CCD-Bildvorrichtungen, einen Hilfsträger und die zusammengesetzten Synchronsignale

809831/0930

Sony

TER MEER -MÜLLER · STEIiSlMHiSfH'=' S78B8

2iO3.947

- 11 -

für verschiedene Punkte des Systems. Eines der durch den Synchronisationsgenerator 3 erzeugten Signale ist ein Hilfsträger SC von 3*58 MHz, tier zwei Phasenschieber 18 und 19 beaufschlagt, die Phasenschiebewinkel S^₀ bzw. ß_Q gemäß folgender Beziehung bereitstellen:

W_Q = 90° - 13,5° = 76,5°
O₀ = 180° -3-13° = 193°

Beide Äusgangssignale der Phasenschieber 18 und 19 beaufschlagen über einen Schalter 20 den abgeglichenen Modulator 17. Die Schalter 16 und 20 werden in Abhängigkeit von einem durch den Synchronisationsgenerator 3 gelieferten Horizontalsynchronsignal FH gleichzeitig betätigt.

Beispielsweise werden die Schalter 16 und 20 für die Dauer des Signals (j3(2n) - B{2n)J am Ausgang der Subtraktionsschaltung 12 auf Verbindung zum Verstärker 15 und zum Phasenschieber 19 geschaltet..Während anderer Schaltperioden werden diese Schalter mit dem Verstärker 14 und dem Phasenschieber 18 verbunden, nämlich dann, wenn am Ausgang der Subtraktionsschaltung 12 das Signal [ß(2n + 1) - G(2n + 1 \\ auftritt.

25

Der abgeglichene Modulator 17 liefert mit Zeilenfolge alternierend die Signale B^ und E₂ in folgender Form:

E₁ = 0,63 [R(2n + 1) - G(2n + 1)3 · cos (2Tf st + 9_R) E₂ = 0,45 [B(2n) - G(2n)J- sin (2?T / st + ö_R)_f

809831 /0930

Sony

TER MEER · MÜLLER · STEINMFIS". ER S78P8

- 12 -

/ st = 3,58 MHz
θ _R = 13,5°

9 _B - -13

Um die Signale E,, und. Ep gleichzeitig zu verarbeiten, gelangt das Ausgangssignal des abgeglichenen Modulators 17 auf einen Mischer 22 und eine IH-Verzögerungsschaltung 21, die mit dem Mischer 22 verbunden ist. Der Mischer 22 liefert ein Chrominanzsignal gemäß NTSC-Farbstandard, das auf eine Verarbeitungsschaltung 10 gelangt.

Die Verarbeitungsschaltung 10 erhält ein zusammengesetztes Synchronisierungssignal und den Hilfsträger SC von 3»58 MHz vom Synchronisationsgenerator 3 geliefert sowie das Luminanzsignal von der Matrixschaltung 6 und das Chrominanzsignal vom Mischer 22. An der Ausgangsklemme 10a erscheint das zusammengesetzte Farbvideosignal im NTSC-Farbstandardbereich.

20

Die Funktiionsweise des erfindungsgemäßen Systems läßt sich wie folgt kurz zusammenfassen:

Durch Modulation und gleichzeitige Verarbeitung wird ein Farbsignal erhalten. Das entsprechende Vektordiagramm zeigt die Fig. 4. Wird ein schwarz/weißes Objekt aufgenommen (vergl.oben), so werden die Signale E^ und E« zu Null, da R(2n + 1) = G(2n + 1) und B(2n) = G(2n) gilt. Für den Fall von weißen und schwarzen abzubildenden Gegenständen entstehen daher keine punktartigen Farbmuster.

Durch vektorielle Addition von 0,45G(2n) und O,63G(2n +1) wird - wie aus Fig. 4 ersichtlich - ein Farbsignal erhalten, das der NTSC-Variety ähnlich ist.

809831/0930

Son

TER MEER · MÜLLER · STEINME¹S ftf⁰ S78P8

- 13 -

Bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung kann eine Farbfernsehkamera mit nur einem einzigen CCD-Chip verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform wird das in Fig. 5 veranschaulichte Farbfiler 23a vor dem ein-

,- zelnen CCD-Element 23 angeordnet. Durch die Farbkodierung des Filters 23a werden die den Farben rot und blau entsprechenden Signale zeilenalternierend über das CCD-Element 23 erhalten, während ein der Grün-Komponente entsprechendes Signal in aufeinanderfolgenden Zeilen gewonnen wird. Ersichtlicherweise läßt sich die Erfindung daher auch auf eine Bildvorrichtung mit einem Einzelchip anwenden.

809831/0930

Leerseite

Claims (8)

1. PATENTANWÄLTE

   TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

   D-8OOO München 22 D-4800 Bielefeld 280394 /

   Triftstraße 4 Siekerwall 7

   S78P8 3 0.

   SONY CORPORATION
   Tokyo/Japan

   Einrichtung zur Modulation von Farbsignalen in einer Farbfernsehkamera

   Priorität: 31.Januar 1977, Japan, Nr. 9562/77

   PATENTANSPRÜCHE

   Einrichtung zur Modulation von Farbsignalen in einer Farbfernsehkamera, die einen Wandler zur Umsetzung optischer Bilder in zwei den drei Primärfarben entsprechende Farbsignale aufweist, die alternierend mit Abtastzeilenfolge gewonnen werden, während das dritte Farbsignal zeilensequentiell aufeinanderfolgend erzeugt wird, gekennzeichnet durch

   - eine Einrichtung (i2iVm 5,11,14 oder 8,13,15) zur Bildung eines ersten Farbdifferenzsignals, das den Unterschied zwischen dem dritten Farbsignal (G) und

   ORIGINAL PSCTE 809831/0930

   Sony

   TEFi MEER · MÜLLER · STEINME'ST ER S78P8

   einem ersten der beiden mit Abtastzeilenfolge der Kamera alternierend gewonnenen Farbsignale (3 oder R) entspricht;

   - eine Einrichtung (12iVm 8,13,15 oder 5,11,14) zur Erzeugung eines zweiten Farbdifferenzsignals, das der Differenz zwischen dem dritten Farbsignal (G) und dem zweiten der beiden genannten Farbsignale (R oder B) entspricht; eine Generatoreinheit (3) zur Erzeugung eines Trägersignals;

   - eine Modulationseinrichtung (17) zur zeilenweise alternierenden Modulation des Trägersignals mit dem ersten bzw. zweiten Farbdifferenzsignal und eine Einrichtung (22iVm 17 u.21) zur gleichzeitigen Gewinnung des sequentiell modulierten ersten bzw. zweiten Farbdifferenzsignals am Ausgang der Farbsignalmodulationseinrichtung.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Farbsignale (B,R) den Farben rot und blau entsprechen, während dem dritten Farbsignal (G) die Primärfarbe grün zugeordnet ist.
3. 3- Modulationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Wandler eine erste und eine zweite Bildaufnahmevorrichtung (1 u.2) enthält und eine Einrichtung zur Fokussierung eines Bilds auf die Aufnahmevorrichtung sowie ein erstes bzw. zweites Farbfilter (1a,1b) in den Lichtwegen des auf die beiden Bildaufnahmevorrichtungen zu fokussierenden Bilds aufweist.

   809831 /0930

   Sony

   TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEiSl ER - S78P8
4. 4. Modulationseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das erste der Farbfilter (1a) in jeder Abtastzeile der Farbfernsehkamera grünes Licht hindurchläßt, während das zweite Filter (1 b) zeilenalternierend einmal rotes und einmal blaues Licht hindurchtreten läßt.
5. 5. Modulationseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Farbdifferenzsignal der Differenz zwischen dem Rot- und dem Grünsignal und das zweite Farbdifferenzsignal der Differenz zwischen dem Blau- und dem Grünsignal entspricht.
6. 6. Modulationseinrichtung nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung zur Erzeugung des ersten Farbdifferenzsignals eine erste Schaltung (14) zur Verstärkungseinstellung aufweist, durch die der Pegel des ersten Farbdifferenzsignals vor der Modulation einstellbar ist, und daß die Einrichtung zur Erzeugung des zweiten Farbdifferenzsignals eine zweite Schaltung (15) zur Verstärkungseinstellung enthält, durch die der Pegel des zweiten Farbdifferenzsignals vor der Modulation einstellbar ist.
7. 7- .Modulationseinrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (18,19) zur Phasenverschiebung des Trägersignals um einen bestimmten Phasenwinkel für festgelegte Abtastzeilen der Kamera.

   809831/0930

   Sony

   TER MEER · MÜLLER · STEINMEiSTER S78P8
8. 8. Modulationseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur gleichzeitigen Gewinnung der sequentiell modulierten Signale des ersten bzw. zweiten Farbdifferenzsignals eine Verzögerungsleitung (21) enthält, deren Verzögerungszeit auf die Dauer einer Horizontalabtastzeile der Kamera eingestellt ist, und daß ein Mischer (22) zur Mischung der Differenzsignale vorhanden ist, von denen eines um ein durch die Verzögerungsleitung bewirktes Zeitintervall verzögert ist.

   809831/0930