DE2846869A1 - Signaluebertragungsschaltung - Google Patents
SignaluebertragungsschaltungInfo
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Description
W» J ^
7-35 Kitashinagawa, 6-chome
Shinagawa-ku
Tokio 141 / Japan
Signalübertragungsschaltung
Die Erfindung betrifft allgemein eine Signalubertragungsschaltung,
in die mehrere Abtastschaltungen eingeschaltet sind, und mehr im einzelnen eine Signalübertragungsschaltung,
die sich zur Verwendung in der Signalverarbeitungsschaltung
einer Festkörper-Fernsehkamera eignet, in welcher ein Halbleiterbauelement wie zum Beispiel eine ladungsgekoppelte
Schaltung (CCD) und ein Eimerkettenspeicher (BBD) angewandt werden.
Anhand eines Beispiels wird nun eine bekannte Festkörper-Fernsehkamera
betrachtet, die einen CCD-Bildabtaster verwendet. Bei solch einer bekannten Fernsehkamera wird das
Ausgangssignal von einem Bildabtaster durch eine Schaltung hindurchgeführt, die aus einer in Kaskade verbundenen Abtastschaltung
und/oder Abtastspeicherschaltung besteht, um
ein endgültiges Signal zu sein. In diesem Fall ist festausteilen, daß das Signal durch den Abtastvorgang wahrscheinlich
verschlechtert wird. Als Grund dafür kann die Tatsache
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angesehen werden, daß Minuskomponenten, die oberhalb der Abtastfrequenz liegen, welche durch den ersten Abtastspeichervorgang
erzeugt wird, wirksame Signalkomponenten löschen, die unterhalb der Abtastfrequenz des zweiten Abtastvorgangs
vorhanden sind, welcher unten beschrieben wird.
Grundsätzlich ist das Ausgangssignal eines Festkörper-Bildabtasters
ein abgetastetes Signal mit niedrigem Signalpegel, so daß selbst eine geringe SignalVerschlechterung nicht
vernachlässigt werden kann. Bei einer Ladungsverschiebeschaltung wie zum Beispiel einer ladungsgekoppelten Schaltung
gibt es viele Fälle, in denen eine Abtastspeicherfunktion bei dem Ableiten eines Signals von der Schaltung selbst erforderlich
ist. Dementsprechend verschlechtert der Abtastvorgang, der einmal ausgeführt wird, nachdem das Signal abgeleitet
ist, den Frequenzgang des Festkörper-Abtastsystems bei dem bekannten System.
Ein Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer Signalübertragungsschaltung
mit einer Abtastschaltung und/oder einer Abtastspeicherschaltung.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer neuartigen Signalübertragungsschaltung, bei der Schaltungen
mit der Abtastfunktion in Reihe verbunden sind.
Gemäß der grundsätzlichen Bauart der Erfindung sind eine Abtastspeicherschaltung, ein Tiefpaßfilter und eine Abtastschaltung
(oder eventuell eine Abtastspeicherschaltung) in Reihe verbunden. Abtastimpulsfolgen» die den entsprechenden
Schaltungen zugeführt werden, weisen die gleiche Frequenz auf, können sich aber in der Phase und der Fensterbreite
unterscheiden.
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Auf die übliche Art zeigt die Abtastspeicherschaltung eine Tiefpaßfilter-Charakteristik für ein durch diese hindurch zu
übertragendes Signal. In dieser Erfindung können solche Tiefpaßfilter-Charakteristiken der Abtastspeicherschaltung
gelöscht oder kompensiert werden, indem ein Tiefpaßfilter zwischengeschaltet wird mit einer Sperrfrequenz, die etwa
der Abtastfrequenz entspricht. In diesem Fall bestimmt die als letzte verbundene Abtastschaltung die Phase eines Ausgangssignals.
Dementsprechend wird durch Verstellen der Fensterphase und Fensterbreite des Abtastimpulses, weicher der als
letzter verbundenen Abtastschaltung zugeführt wird, die Phase des Ausgangssignals von dem CCD-Bildabtaster bestimmt.
Daher kann die Signalübertragungsschaltung der Erfindung
auf ein Bildaufnahmesystem angewandt werden, das eine Vielzahl von Bildabtast-Chips verwendet, um die Auflösung zu
verbessern. In solch einem System ist es erforderlich, daß die Phase eines Ausgangssignals entsprechend einer Chipverschiebung
eingerichtet wird. Wenn die Erfindung auf solch eine Phasenanordnung des Ausgangssignals angewandt wird,
kann die Phasenanordnung des Ausgangssignals durchgeführt werden, während eine Signalkompensation erzielt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Figur 1 ein schematisches Bild der Anordnungsbeziehung der Abtastelementeτ
Figur 2 ein Diagramm mit den Frequenzcharakteristiken eines aufgenommenen Ausgangssignals;
Figur 3 ein systematisches Blockschaltbild eines Bildabtastgerätes
;
Figuren 4A bis 4G Diagramme, die zur Erläuterung eines Abtastvorgangs verwendet werden;
Figuren 5A und 5B Diagramme, die zur Erläuterung der Wirkungsweise
einer bekannten Schaltung verwendet werdenί
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Figur 6 ein Blockschaltbild, das die grundsätzliche Bauart der Erfindung zeigt;
Figuren 7A1 7B und 7C Diagramme der Frequenzcharakteristiken
der Schaltung;
Figuren 8 und 9 Blockschaltbilder von Festkörper-Fernsehkameras, auf welche die Erfindung angewendet wird;
Figuren 1OA bis IOD und HA und HB Erläuterungsdiagramme
betreffend Ausrichtungsfehler; und
Figur 12 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform
der Erfindung.
In einer Festkörper-Fernsehkamera gibt es einen Fall, in welchem eine Abtastspeicherschaltung und eine Schaltung,
welche die Abtastfunktion hat (eine Abtastschaltung, Abtastspeicher schaltung oder dgl.), in dem Signalübertragungsweg
oder der Leitung in Kaskade verbunden sind, um aus dem Ausgangssignal eines Festkörper-Bildelementes ein erwünschtes
Videosignal zu erzeugen.
Zum Beispiel kann solch eine Festkörper-Fernsehkamera mit der obigen Schaltung ausgeführt sein, bei der drei Bildabtaster
einen Gegenstand aufnehmen (abtasten), um Seitenbandkomponenten
zu löschen, die in den aufgenommenen Ausgangssignalen vorhanden sind, und somit schlechte Auswirkungen auf ein
reproduziertes Bild zur Erweiterung eines Frequenzbandes zu unterdrücken.
Das Merkmal dieses Beispiels ist, daß bei Aufnahme des gleichen Gegenstandes die durch Bildelemente von drei Bildabtastern
abgetasteten Punkte verschoben oder versetzt werden. Zum Beispiel werden sie, wie in Figur 1 gezeigt, in Anbetracht
der räumlichen Lagebeziehung der drei Bildabtaster IR, IG
und IB sequentiell versetzt in der Horizontalrichtung bezüglich des Gegenstandes um beispielsweise x/3 für einen
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Anordnungsabstand χ der Bildzellen oder -elemente 2, die in
der Horizontalrichtung entsprechend einer Abtastzeit Tx.
11
angeordnet sind, während angesichts der Phasenbeziehung , wenn der Bildabtaster IR als Bezug genommen wird, dem Bildabtaster
IG wie zum Beispiel einem CCD-Chip eine Phasendifferenz θ12 gegenüber dem CCD-Chip IR und dem CCD-Chip IB
eine Phasendifferenz ©13 gegenüber dem CCD-Chip IR erteilt
wird.
Das obige Beispiel ist eine Farbfernsehkamera, so daß Ausgangssignale
entsprechend den Primärfarben R (rot), G (grün) und B (blau) von dem jeweiligen CCD-Chip IR, IG bzw. IB abgeleitet
werden.
Falls die räumliche Beziehung zwischen dem objektiven Bild und den CCD-Chips IR bis IB wie oben gewählt wird, werden,
wenn die Abtastzeitsteuerung der entsprechenden CCD-Chips IR bis IG unter Befriedigung der obigen Beziehung hinsichtlich
der Zeit gewählt wird oder die Signale dementsprechend ausgelesen werden, der Ausgangspegel und die Lagebeziehung
der Abtastimpulse, wie in Figur 2 gezeigt.
Figur 2 zeigt das zusammengesetzte Signal, in welchem Y
eine Basisbandkomponente darstellt, Ye eine Seitenbandkomponente
darstellt, und die Phasenbeziehung zwischen Trägern (Abtastimpulsen) C_, C_ und C_ der Seitenbandkomponente Y„
H. \3 B
so wird, wie in Figur 2 gezeigt. Wenn die räumliche Beziehung die obige Bedingung vollständig erfüllt, wird θ12 = 120° und
©13= 240 . Wenn der Gegenstand ein Schwarz-Weiß-Bild ist,
wird daher in dem zusammengesetzten Ausgangssignal die Seitenbandkomponente Y- aufgehoben oder gelöscht, und folglich
wird das zusammengesetzte Ausgangssignal nur gleich der Basisbandkomponente Yn.
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Figur 3 zeigt ein Beispiel eines Schaltungssystems, das den
obigen Zweck erfüllt. In diesem Beispiel wird das Licht von einem Gegenstand 0 über Halbspiegel HM und Vollspiegel FM
auf die entsprechenden Bildabtaster IR, IG und IB fokussiert.
In diesem Fall sind vor diesen Bildabtastern jeweilige Farbfilter FR, FG bzw. FB angeordnet.
Die in den entsprechenden Bildabtastern IR bis IB vorgesehenen
(nicht gezeigten) horizontalen Schieberegister werden mit einem Taktimpuls P_ (mit der Frequenz von beispielsweise 1/ T„)
zum entsprechenden Abtasten (Auslesen) versorgt. Allgemein gesprochen müssen die den entsprechenden horizontalen Schieberegistern
zugeführten Taktimpulse phasengleich der räumlichen Phase gewählt werden. Aber bei der Ausführungsform in Figur 3
werden die Taktinipulse Pc den entsprechenden horizontalen
Schieberegistern mit derselben Phase zugeführt, und die Anpassung an die räumliche Phase wird dann nach der Abtastung
hergestellt.
Ein aufgenommenes Signal SR von dem Bildabtaster IR wird über
eine erste Abtastspeicherschaltung 5R zur Wellenformung einer zweiten Abtastspeicherschaltung zur Phasenanpassung zugeführt.
In diesem Fall wird der Taktimpuls Pc als Abtastsignal verwendet.
Auf ähnliche Art werden die anderen aufgenommenen Signale S_ und S_, von den anderen Bildabtastern IG bzw. IB durch die
G B
Abtastspeicherschaltungen 5G bzw. 5B wellengeformt und danach durch die Abtastspeicherschaltungen 7G bzw. 7B in der Phase
verstellt. Das heißt, die Phasen vj>
und ^13 der Abtastsignale, die den Abtastspeicherschaltungen 7G und 7B zugeführt
werden, werden verstellt, so daß sie mit den räumlichen ftianen G12 und ©13 koinzident sind. In Figur 3 bezeichnen
8G und 8B Phasenverstellschaltungen für den obigen Zweck. Die entsprechenden, so phasenverstellten aufgenommenen Signale
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S_, S_ und S_ werden bekanntlich einem Kodierer (der eine
RG JB
Matrixschaltung umfaßt) zugeführt, der dann ein erwünschtes Farbvideosignal erzeugt.
Es ist nachgewiesen, daß, wenn die zwei Abtastspeicherschaltungen
5 und 7 in die Übertragungssysteme der aufgenommenen Signale S7, bis S_ eingeschaltet sind, deren Frequenzcharak-
JK Jd
teristiken durch die Abtastspeicherschaltungen 5 und 7 verschlechtert
sind.
Der Grund für die Verschlechterung der Frequenzcharakteristiken
ist folgender: Zunächst wird nun die Charakteristik der Abtastspeicherschaltungen betrachtet. Die Charakteristiken
können so betrachtet werden, daß, wie in Figur 4 gezeigt, ein Eingangssignal f(x) (siehe Figur 4A) durch einen idealen
Abtastimpuls P^(X) (siehe Figur 4B) mit der Impulsdauer null
abgetastet wird, und danach wird ein abgetastetes Ausgangssignal O1(x) (siehe Figur 4C) über eine konstante Zeitspanne
r^ (siehe Figur 4D) gehalten bzw. gespeichert. Dieser Halteeffekt
kann als eine Art Tiefpaßeffekt betrachtet werden.
Die Frequenzcharakteristiken können ausgedrückt werden als
raisin TT Γ^ρ/fy"T^pJe"^ p V , wenn das Eingangssignal
f(x) als f(x) = cos 2ΐΓρχ ausgedrückt wird (worin ρ die
Folgefrequenz darstellt). Wenn aber die Abtastspeicherschaltungen
in Kaskade verbunden sind, wird kein solches Ausgangssignal erhalten, bei dem der obige Vorgang zweimal wiederholt
wird. Obwohl die theoretische Erläuterung im Detail übergangen wird, lautet das Ergebnis folgendermaßen: In dem
Äusgangssignal wird der Halteeffekt des Signals nicht durch die erstere Abtastspeicherschaltung, sondern durch die letztere
Abtastspeicherschaltung bestimmt, und das Ausgangssignal
wird in solch einem Zustand geliefert, daß es gegenüber dem Eingangssignal f(x) um eine Phasendifferenz £ (siehe Figur 4E)
zwischen den Abtastimpulsen P1(X) und P2(x) der beiden
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Abtastspeicherschaltungen verzögert ist. Selbst wenn die Abtastspeicherschaltungen in Kaskade über mehrere Stufen
verbunden sind, wird dementsprechend der Halteeffekt eines Ausgangssignals S_(x) (siehe Figur 4G) durch die Abtastspeicherschaltung
in der letzten Stufe bestimmt.
Wenn das Eingangssignal als f(x) und die ideale Abtastimpulsfolge als P(x) angenommen werden, wird die folgende Gleichung
(1) festgestellt:
p(x) = r £(x-nrH> (D
Auf diese Weise ergibt sich folgender Ausdruck für das Ausgangssignal S^(x):
worin rect (x) = 1 | χ | ^rz
und ^C convolutionelle Produkte darstellt.
In der Gleichung (2) ist der linke halbe Term auf der rechten Seite ein Signal 02(x) selbst (siehe Figur 4F), das der durch
die Phasendifferenz £ zwischen den Abtastimpulsen P1(X) und
P-(x) verursachten Verzögerung unterworfen ist, und der verbleibende halbe Term auf der rechten Seite stellt den
Halteeffekt mit der Dauer T - dar.
Das heißt, das endgültige Ausgangssignal S_(x) wird erhalten
durch Anwendung des Halteeffektes auf das abgetastete Ausgangssignal O2(x).
Als nächstes wird die Frequenzcharakteristik des Ausgangssignals betrachtet. Nun wird die Frequenzcharakteristik des
Ausgangssignals O^(x) auf zweierlei Art betrachtet.
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Aus der Gleichung (2) wird folgende Gleichung (4) abgeleitet: O2(x) = t(x-&)=jE. δ(χ-ητΗ-£) (4)
Deren Frequenzkomponente kann folgendermaßen durch die Fouriertransformation
ausgedrückt werden:
O (f) = -Χ- β"*2** Σ F(f- -£- ) (5)
* τ Η
Dagegen wird die Frequenzkomponente des Ausgangssignals S^
durch die folgende Gleichung (6) ausgedrückt, da es erhalten wird durch Halten des Ausgangssignals CL (x) mit der Haltedauer
(Fensterbreite) t.:
sin ή , 1 ,
Da das Ausgangssignal O2(x) erhalten wird durch Abtasten des
Signals S (x) mit der idealen Abbastimpulsfolge P2(x), kann
die Frequenzkomponente O2(f) des ersteren auch folgendermaßen
ausgedrückt werden:
τ · τ
H-H
F(f -
τΗ
Da die Gleichungen (5) und (7) gleich sein müssen, gilt m.+ 1 = n. Also wird aus diesen Gleichungen die folgende
Gleichung (8) erhalten:
sin ' * "\_
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Um den Effekt klar zu machen, kann Gleichung (8) wie folgt umgeschrieben werden, wenn £ = T1 / 2 :
sin
τΗ^ """I (f- —j
Wenn nun das Eingangssignal f(x) ausgedrückt werden kann durch
f(x) = cos 2 7Γρχ (10)
kannGleichung (9) folgendermaßen umgeschrieben werden:
«τ (Jl- + P) =1
τΗ
Da die Gleichung (11) ohne Rücksicht auf die Folgefrequenz des Gegenstandes gilt, kann natürlich ein Ausgangssignal mit
konstanter Amplitude geliefert werden.
Übrigens kann die linke Seite der Gleichung (11) folgendermaßen ausgedrückt werden:
, . sin TtT1(^ p) sin TtT1(^--' +p)
T1 ( sin TtT-j ρ 1 τη - 1 τΗ
1 * ■*-
+ ^ (12)
Wenn angenommen wird, daß X*ctV„ in Gleichung (12), gilt
-1^ Vt1" t p)i2N
Wenn N = 1,2,... in der Gleichung (13), wird sinltT (JjL. * P)
< 0
(14)
Da die folgenden Bedingungen (15) und (16) gelten:
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sin πτΛ~—+ρ)
1
sin TET1 ( —— + ρ)
(15)
(16)
kann der linke Term L der Gleichung (11) ausgedrückt werden wie folgt:
TCT1P sin TCT1 (—r -p)
"Hl πτ1Ρ
πτ^-^-ρ)
/ sin TtT1 ρ sin TtT1 (—- - ρ)
1 1H
■πτ.,/1
*■ "ι * O
1 f sin TtT1 (-τ?; + ρ) sin TCT1 (- ρ)
11
Der zweite Term der rechten Seite der Gleichung (17) ist eine
negative Komponente.
Aufgrund der Tatsache, daß die durch die obige Gleichung ausgedrückte
negative Komponente vorhanden ist, wird der Ausgangspegel L zwangsweise vermindert, und folglich werden die
Frequenzcharakteristiken verschlechtert.
Nun wird die Verschlechterung der Frequenzcharakteristiken kurz beschrieben. Da die Abtastspeicherschaltung eine Art
Modulationsschaltung ist, wird der Abtastimpuls P2(x) für die
Abtastspeicherschaltung bei der hinteren Stufe durch die entsprechendai Frequenzkomponenten (ρ, 1/τΗ - Ρ» l/fH + ρ,...)
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des ersten Ausgangssignals S.(χ) moduliert (siehe Figuren
5A und 5B). Das modulierende Signal enthält positive und negative Komponenten, so daß die zusammengesetzten modulierten
Komponenten dadurch durch das negative Modulationssignal
beeinflußt werden, dann wird sein Ausgangspegel konstant gemacht, und die Frequenzcharakteristiken werden bestimmt.
Obwohl die Frequenzcharakteristiken durch den nächsten Halteeffekt bestimmt werden, sind sie derart, daß die hochfrequente
Bandkomponente verschlechtert wird, deren Verbesserung daher anzustreben ist.
Wenn die Abtastspeicherschaltung in der hinteren Stufe eine einfache Abtastschaltung ist, wird der Halteeffekt durch
die erste Abtstspeicherschaltung bestimmt und es tritt eine der oben .erklärten ähnliche Erscheinung auf.
Die Erfindung besteht darin, unter Berücksichtigung des Obigen die Frequenzcharakteristiken zu verbessern und in der Theorie
die Komponente zu beseitigen, welche durch den zweiten Term der rechten Seite von Gleichung (17) ausgedrückt wird. Das
heißt, bei der Erfindung wird, wie in Figur 6 gezeigt, welche den grundsätzlichen Aufbau zeigt, ein Filter 13, das die
Teifpaßcharakteristik aufweist, zwischen eine Abtastspeicherschaltung 11 und eine Schaltung 12, welche die Abtastfunktion
hat, welche in Kaskade verbunden sind, zwischengeschaltet. Die Sperrfrequenz des Filters 13 wird so gewählt, daß sie
theoretisch, bei 1/ r„ liegt, gemäß dem Zweck der Schaltung
aber ohne Problem etwas höher oder niedriger als 1/ v~ sein
rl
kann. Dadurch kann die negative Komponente der rechten Seite von Gleichung (17) vollständig beseitigt werden, so daß der
Ausgangspegel bei Zwischenschaltung des Filters 13 im Vergleich zu dem Fall ohne Anwendung des Filters 13 erhöht
wird. Auf diese Weise können die Frequenzcharakteristiken, insbesondere diejenigen unterhalb des Zwischenfrequenzbandes,
stark verbessert werden.
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Figur 7 zeigt die Frequenzcharakteristiken der Erfindung. Kurve 16 in Figur 7A gibt den Fall wieder, in dem die Schaltung
12 in der hinteren Stufe eine Abtastschaltung 12S. ist, das heißt, die Frequenzcharakteristik O2(f) zu der Zeit, bei
der die Abtastung durch den idealen Abtastimpuls erzielt wird, woraus ersichtlich ist, daß insbesondere das mittlere Frequenzband
angehoben wird und daher das Filter 13 eine ausreichende Wirkung hat. Wenn die Schaltung 12 aus einer Abtastspeicherschaltung
12H besteht, variieren ihre Frequenzcharakteristiken entsprechend der Dauer T2 d®s Halteimpulses. In Figur
7B stellt die Kurve 17a die Frequenzcharakteristik in dem Fall dar, in welchem die Dauer T*„ als f-pr/2 gewählt wird,
und die Kurve 17b stellt den Fall dar, in welchem die Dauer t% als f„/3 gewählt wird.
Z rl
Dementsprechend werden die Frequenzcharakteristiken der gesamten Schaltung, in welcher die Abtastspeicherschaltung
12H verwendet wird, so, wie in Figur 7C gezeigt. In Figur 7C stellt die Kurve 18a die Frequenzcharakteristik in dem Fall
Tj= r R/2 dar, Kurve 18b diejenige im Fall fr= V„/3 , und die
Frequenzcharakteristiken in dem Fall, in welchem das Filter 13 nicht verwendet wird, sind dieselben wie die in Figur
7B gezeigten.
Wie aus dem Vergleich der Erfindung mit dem Stand der Technik ersichtlich ist, ist der Frequenzgang in dem mittleren Frequenzband
und dem höheren Frequenzband angehoben. Als Folge davon sind die Frequenzcharakteristiken stark verbessert.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben,
das auf das Signalübertragungssystem einer Festkörper-Fernsehkamera angewandt ist.
Figur 8 ist ein systematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
der Festkörper-Fernsehkamera, bei der die grundsätzliche Schaltung der Erfindung auf jeden der
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Übertragungswegs der aufgenommenen Signale S , S- und S angewandt
ist, und bei welcher die den Elementen oder Teilen der Figur 3 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszahlen und -buchstaben bezeichnet sind.
Nun wird der Übertragungsweg für das aufgenommene Signal S_
beschrieben. Wie in Figur 8 gezeigt, sind ein Tiefpaßfilter 13R und eine Abtastschaltung 12SR in dieser Reihenfolge mit
der Ausgangsklemme der zweiten Abtastspeicherschaltung 7R oder bei deren hinterer Stufe verbunden, um zusammen mit der
ersten Abtastspeicherschaltung 5R eine Übertragungsschaltung oder Frequenzgang-Kompensationsschaltung 1OR in diesem Beispiel
zu bilden. Wenn das Filter 13 zur Verbesserung der Frequenzcharakteristiken zwischengeschaltet ist, verschwindet
die Zeitverzögerung, die durch eine Abtastspeicherschaltung 11R einer ersten Stufe verursacht wird, welche aus den Abtastspeicher
schaltungen 5R und 7R besteht, so daß die Phase V11 im Hinblick auf die Zeit des der Abtastschaltung 12SR
bei der hinteren Stufe zugeführten Abtastimpulses durch einen Phasenschieber 9R kompensiert wird in der Verzögerung, die
durch die Abtasthalteschaltung 7R und das Filter 13R von der räumlichen Phase θ^ verursacht wird.
Die anderen Signalübertragungssysteme sind ähnlich gebildet, so daß ihre detaillierte Beschreibung übergangen wird.
Die entsprechenden Signale S , S und S , die frequenzgangkompensiert
sind, werden einer Matrixschaltung 15 zugeführt, die dann ein Leuchtdichtesignal Y und ein Paar Farbdifferenzsignale
(R-Y) und (B-Y) erzeugt (in denen R=S und B=S_). Das Leuchtdichtesignal Y wird über ein Tiefpaßfilter 16 und
eine Verzögerungsschaltung 17 einer Addierschaltung 18 zugeführt, wahrend die beiden Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y)
über ein Tiefpaßfilter 19A bzw. 19B einem Kodierer 20 zugeführt werden, um in ein gewünschtes TrägerChrominanzsignal
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umgewandelt zu werden. Das Träger-Chrominanzsignal wird der Addierschaltung 18 zugeführt, welcher auch das Leuchtdichtesignal
Y und ein zusammengesetztes Synchronsignal zugeführt wird, so daß durch die Addierschaltung 18 ein gewünschtes
Videosignal geschaffen und an ihre Klemme 18a geliefert wird.
Da die Frequenzgangkompensation ein notwendiger Prozeß für
das Leuchtdichtesignalsystem ist, wenn die Schaltung der Erfindung auf den Übertragungsweg für das Leuchtdichtesignal
Y angewandt wird, welches durch die Matrixschaltung 15 gebildet wird, wird der gleiche Effekt erhalten.
Figur 9 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels dieses Falles. In diesem Beispiel wird die Frequenzgangkompensation erzielt
durch die erste und die zweite Abtastspeicherschaltung 5, 7
sowie durch das Tiefpaßfilter 13 und die Abtastschaltung 12, welche hinter der Matrixschaltung 15 vorgesehen sind. In
Figur 9 bezeichnet 22 einen'Phasenschieber und 23 eine Impulsdauer-Steuerschaltung.
Die Phasenbeziehung zwischen den entsprechenden aufgenommenen
Signalen S_ bis S_, wenn sie von den Bildabtastern IR bis IB
κ ο
ausgelesen werden, wobei die räumliche Phase Θ... der Bildabtaster
IG und IB gehalten wird, ist in den Figuren 1OA, 1OB und IOC gezeigt. Dementsprechend werden, wenn die Ausrichtung
zwischen den Bildabtastern IR bis IB perfekt ist, die
Seitenbandkomponenten durch Zusammensetzen der aufgenommenen
Signale S-, bis S gelöscht, um die Einflüsse auf die BiIdqualität
zu eliminieren, wenn ein Schwarz-Weiß-Gegenstand aufgenommen wird.
Wenn jedoch irgendein Fehler in der Ausrichtung vorhanden ist,
werden die Seitenbandkomponenten nicht gelöscht bzw. aufgehoben und verbleiben in einer Basisbandkomponente Υβ, mit
dem Ergebnis, daß die Bildqualität nicht verbessert werden
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kann und auch die Bandbreite nicht erweitert werden kann. In der Praxis ist der Bildabtaster klein, und wenn er einige
hundert Bildelemente in der Horizontalrichtung benötigt, ist
die mechanische Verschiebung entsprechend der Zeit X /3 schwer
vorzusehen. Dies führt dazu, daß der Bildabtaster in der Ausbeute niedrig und daher teuer wird.
Wenn zum Beispiel die räumliche Phase Q^2 des Bildabtasters
IB ein· wenig gegenüber der normalen Phase versetzt ist (was
in Figur 1OB durch die gestrichelte Linie angedeutet ist), wird das zusammengesetzte Ausgangssignal S , das dem Leuchtdichtesignal
Y entspricht, so, wie in Figur IOD gezeigt. Die Phase φ der Seitenbandkomponente in Figur IOD zeigt
die Phasendrehung, nachdem die Seitenbandkomponente zusammengesetzt ist.
Der Rest der Seitenbandkomponente aufgrund des Ausrichtungsfehlers kann leicht beseitigt werden durch Verwendung des
obigen Frequenzgangkompensators, während der Frequenzgang kompensiert wird, wenn der Fehler klein ist. Das heißt, die
Impulsdauer T? und Phase des Abtastimpulses P-(χ), welcher
der hinter dem Filter 13 vorgesehenen Abtastschaltung 12S zugeführt wird, ist ausreichend, um nach Wunsch gewählt zu
werden. Der Grund wird unter Bezug auf Figur 9 beschrieben.
Ein Ausgangs signal l...(x) von den Abtastspeicherschaltungen
7R, 7G und 7B wird zunächst erläutert. Wenn i = 1 , dann ist I11(X) = SR. Daher ist I12(x) = SQ und I13(X) = Sß. Wenn
angenommen wird, daß die Verschiebung gegenüber der Bezugsphase im Raum θ beträgt, wie oben erörtert, und diejenige
in der Zeit ^ beträgt und der Bildabtaster IR als Bezugsgröße genommen wird, wie in Figur 1 gezeigt, dann ist der
Bildabtaster IG gegenüber dem Abtaster IR um Θ-.. ? im Raum
und um ^12 in der Zeit versetzt. Ähnlich ist der verbleibende
Bildabtaster IB gegenüber dem Abtaster IR um Q13 im Raum
und um u>13 in der Zeit versetzt. Daher wird das Ausgangssignal
909819/0S9?
I1.(χ) folgendermaßen ausgedrückt:
-J11(X)-KiJRi(P)COs [2WpX-KG1--^1 J)T13
+ Ri(I/τΗ - ρ) cos ί 2π( ΐ/τΗ- ρ)χ - (G1. - ή>
,)τ P-^P1 A
Xi *· Xx
IX I X JtX W IX W
+ Ri(I/t„ +.ρ) cos j 2π(ΐ/τΗ.+ ρ)χ + (B1. -^P1 .)t„p -CP1 .1
H j^ in ιι ^ η π JtX^
+ Ri (2/τΗ - ρ) cos^ 2π(2/τΗ+ρ)χ - (Q^ .-JP1 .)τΗρ - 2^1 Λ
+ -J (18)
Ki= -Ξο. » sin η τΟρ . Li (19)
τΗ ο
wobei t der Öffnungsbreite des Bildelementes entspricht,
Li der Helligkeit des Gegenstandes entspricht (der Verzögerungseffekt durch das Halten ist vernachlässigt)
und Ri(f) die gesamten Frequenzcharakteristiken des Übertragungsweges darstellt.
Um den Ausrichtungsfehler in einem erwünschten Frequenzband zu kompensieren, müssen die räumliche Phase θ^. und die Zeitphase
φ ^. koinzident gemacht werden. Dementsprechend wird die Zeitphase ^1- f^r den Abtaster IB, der einen Ausrichtuagsfehler
hat, in Übereinstimmung mit einer Phase Q*~
variiert, die eine von der normalen Phase verschiedene Verschiebung umfaßt und folglich wie folgt definiert ist:
O11 -If11 (20)
Dann wird das Ausgangssignal I1-(X) der Gleichung (18) zu:
^11Cx) = Ki(p)cos2πρχ
+ Ki(I/xn - p)cos
+ Ki(i /τΗ + p)cos ( 2π(ΐ /xn + p)x - ^f 1. ί
+ Κί(2/τΗ - p)cos [ 2%(2/xn - p)x - 2^f 1 £ 1
909819/0697
Wenn das zusammengesetzte Ausgangssignal l(x) der Ausgangssignale I11(X) bis I13(3O (das zusammengesetzte Ausgangssignal
entspricht dem Leuchtdichtesignal Y von der Matrixschaltung
) das Filter 13 mit der Sperr frequenz 1/t„ durchläuft, um die Komponenten oberhalb 1/V„ zu eliminieren,
kann das Ausgangssignal l(x) dementsprechend folgendermaßen
ausqedrückt werden:
X{x) - K(p) cos 2πρχ
+ Κ(ΐ/τπ -ρ) InCO3 j 2π(ΐ/τπ -ν)χ
+ cos £ 2π(ΐ /Xn - ρ)χ - 12 ] + cos { 2π(ΐ /xu~p)x -^
. i(x) = Κ(ρ) cos 2πΡχ + κ'(ΐ/τΗ-ρ)
Figur IOD zeigt die Phasenbeziehung der Gleichung (23).
Wenn das durch die Gleichung (23) ausgedrückte Ausgangssignal l(x) der Abtastschaltung 12S zugeführt wird, wird es wie folgt,
wobei jedoch die Impulsdauer des Abtastimpulses P_(x) als χ~
und seine Verschiebung gegen den an den Bezugs-Bildabtaster IR angelegten Abtastimpuls als Δ angenommen sind (Zeitphase 2τγ·/γττ).
hl C π -IS. Ή
τ2
"" έ—^
sin Tt
jj cos
|2π(ΐ/τΠ-ρΗ-2ΐυ^-| J (24)
909819/0697
In der Gleichung (24) sind die Komponenten des ersten und zweiten Terms die Basisbandkomponenten des endgültigen Ausgangssignals
1 (x), und die Komponenten des dritten und vierten Terms sind die Seitenbandkomponenten.
Wenn dementsprechend die Verschiebuncj Δ des Abtastimpulses
gegen die Bezugsphase entsprechend der Gleichung (25)
2irA'/r"H=«f ~rr
(25)
gewählt wird und die Basis- und Seitenbandkomponenten bei der Frequenz (1/Τττ - ρ) durch die folgende Gleichung (26)
gewählt werden,
siu % J2
kann die Phase der Basisbandkomponeiite und die Phase der
Seitenbandkomponenten in den Figuren ILA bzw. HB gezeigt
werden. Das heißt, deren Phasen sind entgegengesetzt bei der Frequenz (1/TH - p) » und folglich ist in dem Auscjangssicjnal
1 (x) keine Frequenzkomponente (1/ T„ - p), das heißt,
Seitenbandkomponente. In diesem Fall ist jedoch die Basisband
komponente etwas abgesenkt.
Wie oben erklärt, kann der Ausrichtungsfehler kompensiert
werden, wenn die Gleichungen (20), (25) und (26) erfüllt sind.
Da während des Abtastvorgangs das Verhältnis zwischen der Basisbandkomponente und der Seitenbandkomponente leicht verändert
werden kann durch Änderung der Fensterbreite des AbfcastimpulsesP„(x),
kann die Gleichung (26) nur durch Wahl der Pulsdauer T2 erfüllt werden. Und wenn die Verschiebungsphase
Δ des Abtastimpulses P»(x) entsprechend der Phase <y ,
die auf dem Ausrichtungsfehler basiert, gesteuert wird, ist die Gleichung (25) erfüllt. Eine praktische Ausführung, die
den Ausrichtungsfehler kompensiert, ist im wesentlichen
9 00819/0597
- 22 - 284G869
die gleiche wie die in Figur C3 gezeigte, bei welcher der
ancjestrebte Zweck erzielt werden kann, wenn nur der Phasenschieber
22 und die FuLsdauer-Steuerschaltung 23 entsprechend
dem Ausrichtungsfehler gesteuert werden.
Selbst wenn «in Gegentaktmodulator verwendet wird als Schaltung,
welche die Abtastfunktion hat, an Stelle der Abtastschaltung
in dem Beispiel der Figur 9, kann die Band-Kompensation und die Ausrichtungs-Kompensation in ähnlicher Weise
durchgeführt werden. Figur 12 zeigt solch ein Beispiel. Um diesen Zweck zu erzielen, genügt es, das modulierte Ausgangssignal
und das modulierende Ausganqssignal zusammenzusetzen.
In Figur 12 bezeichnet 25 eine Addier- oder Zusammemsetzschaltung,
2b beizeichnet ein Tiefpaßfilter, und 27 bezeichnet. eine Verzögerungsschaltung.
Da das modulierende Auscjancjssignal die Gleichung (14) selbst
ist, e:
folgt:
ist, ergibt sich ein moduliertes Ausgangssignal· M (x) wie
;(p) cos { 2π(1 /T11-P)x-SiC-^ )~\ — (27)
Wenn die Gleichung (25) ähnlich der obigen erfüllt wird und der Pegel gleich cjewählt wird, wird die Phasenbeziehuruj
des modulierenden Ausgangesignals die gleiche v/ie die in
E'icjur 11A gezeigte, und die Phasenbeziehung des modulierten
Ausgangesigriiils wird die cjleiche wie die in Figur 11B gezeigte.
Dementsprechend kann, wenn das modulierende und das modulierte Signal zusammengesetzt werden, die Seitenbandkomponente
aufgrund des Ausrichtungsfehlers bestimmt beseitigt v/erden.
Sogar bei dem Beispiel der Figur 8 kann der Ausrichturicjsfehler
durch geeignete Wahl der Phase und der Pulsdauer des
90 08 19/06 97
Abtastimpulses P-(x) kompensiert werden. In diesem Fall
kann die Schaltung 12, welche die Abtastfunktion hat, eine
Abtastspeicherschaltung sein.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der Konstruktion der Erfindung das Frequenzband oberhalb der mittleren Frequenz angehoben
werden, und die Band-Kompensation wird möglich, so daß die Erfindung auf verschiedene Übertragungssysteme zusätzlich
zu den obigen Beispielen angewandt werden kann.
Wenn die Erfindung so aufgebaut ist, wie in den Figuren 10 und 12 gezeigt, kann der Ausrichtungsfehler rein elektrisch
kompensiert werden.
Es ist ersichtlich, daß viele Modifikationen und Variationen von einem Fachmann vorgenommen werden könnten, ohne von
dem Gedanken oder dem Rahmen des neuen Konzepts der Erfindung abzuweichen,,so daß der Rahmen oder Gedanke nur durch die
Ansprüche bestimmt sein sollte.
Der Patentanwalt
19/0637
Claims (12)
- Ansprüche:Signalübertragungsschaltung mit einer ersten Abtastspeicherschaltung zum Erhalten eines ankommenden Signals und Liefern eines gespeicherten Ausgangssignals und mit einem der ersten Abtastspeicher schaltung zugeführten ersten Abtastimpuls, gekennzeichnet durch ein Tiefpaßfilter (13, 13R,G,B), dem das gespeicherte Ausgangssignal von der ersten Abtastspeicherschaltung (11t11R,G,B) zugeführt wird, durch eine mit dem Tiefpaßfilter (13) verbundene zweite Abtastschaltung (12H;12S;12SR,G,B) zum neuerlichen Abtasten eines Ausgangssignals des Tiefpaßfilters und durch einen der zweiten Abtastschaltung (12) zugeführten zweiten Abtastimpuls (PJ
- 2. Signalübertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abtastschaltung (12) eine Signalspeicherschaltung umfaßt.
- 3. Signalübertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz (f«) des ersten Abtastimpulses (P1) gleich der Frequenz (EJ des zweiten Abtastimpulses (P2) ist, und daß die Sperrfrequenz (f ) des Tiefpaßfilters (13) etwa gleich dieser Frequenz gewählt wird.
- 4. Signalübertragungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abtastschaltung (12) eine SignalspeicherSchaltung umfaßt und die Phase des zweiten Abtastimpulses (P2) relativ zu dem ersten Abtastimpuls (P1) verstellbar ist.90 9 8 19/0697ORIGINAL INSPECTED
- 5. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abtastimpuls (P?) erzeugt wird durch Hindurchleiten des ersten Abtastimpulses (P1) durch einen variablen Phasenschieber (9R,G,B).
- 6. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltezeit (T2) bei der Signalspeicherschaltung in der zweiten Abtastschaltung (12) verstellbar gemacht wird.
- 7. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abtastschaltung (12) aus einer Abtastgatterschaltung besteht.
- 8. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abtastschaltung (12) aus einem Gegentaktmodulator besteht und diesem der zweite Abtastimpuls (P2) als Trägersignal zugeführt wird.
- 9. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf ein von einer Abtast-Signalübertragungsvorrichtung abgeleitetes Signal angewandt wird.
- 10. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf ein Festkörper-Bildaufnahmesystem mit mehreren Bildabtasterchips (IR,G,B) angewandt wird.
- 11. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie in entsprechende Ausgangsleitungen von den Abtasterchips eingeschaltet ist, und daß die Abtasterchips zueinander und gegen ein fokussiertes Bild versetzt sind.
- 12. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Ausgangssignale nach Durchlaufen der Signalubertragungsschaltung gemischt werden, um Seitenbandkomponenten zu löschen und damit die Auflösung eines reproduzierten Bildes zu verbessern.909819/069?
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