DE3320661A1 - Bildaufnahme-einrichtung - Google Patents
Bildaufnahme-einrichtungInfo
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Description
HeDTKE — BüHLING — KlMME*. ."Ό." ."5SStSiIeIm EPA
Dipl.-Sng. H.Tiedtke M
' DipT-Chem. G. Bühling Dipl.-lng. R. Kinne
-5- 332066] DipL-lng. R Grupe
Dipl.-lng. B. Pellmann Dipl.-lng. K. Grams
Bavariaring 4, Postfach 8000 München 2
Tel.: 089-5396 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89 / 537377 cable: Germaniapatent Mür
8. Juni 1983 DE 3074
Canon Kabushiki Kaisha Tokyo, Japan
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildaufnahme-Einrichtung
mit einer Festkörper-Bildaufnahmeanordnung.
In der letzten Zeit wurden nachdrücklich sog. tragbare
Videoanlagen mit einer kompakten Videokamera und einem • kompakten Videobandaufzeichnungsgerät entwickelt. In
der Zukunft wird eine weiterentwickelte Form einer 8 mm-Videoanlage
vorherrschend sein, bei der eine Videokamera und ein Videobandgerät zu einer Einheit zusammengefaßt
sind.·
Die kompakte Gestaltung eines elektronischen Geräts hängt in starkem Ausmaß von der Halbleiter-Technologie ab. Mit
dem Fortschritt der Halbleiter-Technologie wird der fotoelektrische Wandler der Videokamera von einer Bildaufnahmeröhre
auf eine Festkörper-Bildaufnahmeanordnung umgestellt.
Die Festkörper-Bildaufnahmeanordnung hat mancherlei Vorteile
gegenüber der Bildaufnahmeröhre.
Da es sich bei der Bildaufnahmeanordnung um eine Festkörper-Vorrichtung
handelt, ist die Bi Idnufnahmeanordnung
kompakt, wobei sie einen geringen Leistungsverbrauch hat,
für die Massenproduktion gepiqnel·. ist und von dem "Einbrennen"
frei ist.
A/25
Dresdner Bank (München) Kto. 3 939 844 Bnyor. Verolnsbnnk (München) KIo 508 941 Poalsehock (München) Kto. 670-4
-G- DE 3074
Wegen der Entwicklung der Technologie der Festkörper-Bildaufnahmeanordnung
mit diesen Vorteilen sowie der Entwicklung eines kompakten Magnetaufzeichnungsgeräts wurde die
Halogensilber-Fotografie, bei der als Aufzeichnungsmaterial
ein Halogensilber-Film nach dem Stand der Technik verwendet wird, wesentlich durch- die Magnet-Fotografie oder
elektronische Fotografie beeinträchtigt, bei welchen kein Entwicklungsvorgang erforderlich ist.
Eine Betriebsart des Videobandgeräts, bei dem das Bild eines sich bewegenden Objekts auf dem Videobandgerät aufgezeichnet
wird und das aufgezeichnete Bild auf einem Fernsehschirm dargestellt wird, wird als Laufbild-Videobetrieb
bezeichnet, während eine Betriebsart, bei dem das
Bild eines stillstehenden Objekts auf dem Videobandgerät aufgezeichnet wird und das aufgezeichnete Bild auf dem
Fernsehschirm dargestellt oder mittels eines Druckers ausgedruckt wird, als Standbild-Videobetrieb bezeichnet wird.
Es bestehen keine großen Unterschiede zwischen den Signal-
formaten für den Laufbild-Videobetrieb und den Standbild-Videobetrieb,
da beide Signale jeweils in Norm-Fernsehsignal-Formate umgesetzt werden.
Bei dem Laufbild-Videobetrieb wird jedoch das Objektbild
üblicherweise fortlaufend aufgenommen, während bei dem Standbild-Videobetrieb wie bei einer gewöhnlichen Kamera
das Objektbild momentan aufgenommen wird. Infolgedessen
bestehen bei diesen Betriebsarten wesentliche Unterschiede
hinsichtlich des Ansprechens auf eine Blende, einen Ver-30
Schluß, eine automatische Verstärkungsregelung und einen Weißausgleich, so daß auch die Verfahren zur Ansteuerung
der Festkörper-Bildauf nahmeanordnurig unterschiedlich sind.
Daher kann bei der Verwendung des zur Zeit verfügbaren
optischen Systems und des zur Zeit verfügbaren Signalver-35
arbeitungssystems das Gerät nicht für beide Betriebsarten
eingesetzt werden.
-7- DE 3074
Es ist daher anzustreben, gesondert eine Kameraeinheit für den Laufbild-Videobetrieb und eine. Kameraeinheit für den
Standbild-Videobetrieb zu schaffen, jedoch kann den Kosten/ Leistungs-Erfordernissen für eine derartige Anlage erst
° entsprochen werden, nachdem die Anlage eine breite Anwendung gefunden hat. Daher ist es -im gegenwärtigen Zustand
vorteilhaft, eine einzige Kameraeinheit für beide Betriebsarten einzusetzen.
Ein bei dem Einsatz der Kameraeinheit sowohl für den Laufbild-Videobetrieb
als auch für den Standbild-Videobetrieb auftretendes Problem besteht in einem Verfahren zum Sammeln
und Auslesen von Ladungen der Festkörper-Bildaufnahmeanordnung. Zu den Festkörper-Bildaufnahmeanordnungen zählen eine
X-Y-Adressen-MOS-Anordnung, ein Bildsensor bzw. Bildwandler,
eine Zwischenzeilen-Ladungskopplungs-Anordnung (IL-CCD) und eine Bildübertragungs-Ladungskopplungs-Anordnung (FT-CCD).
Im einzelnen wird hier die Bildübertragungs-Ladungs-
kopplungsvorrichtung (FT-CCD) erläutert.
-
Die Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung hat eine
Bildaufnahmeeinheit mit einer Vielzahl fotoelektrischer Wandlerzellen zum Umsetzen eines Objektbilds in elektrische
Ladungen, einen Speicher zum zeitweiligen Speichern von Signalladungen aus der Bildaufnahmeeinheit, ein Horizontal-Schieberegister
zum Auslesen der Signalladungen aus. dem Speicher in zeitlichem Zusammenhang mit einem Fernsehsynchronisiersignal
und einen auf dem gleichen Halbleite.r-
plättchen aufgebauten Verstärker zum Verstärken bzw. Um-30
setzen der Signalladungen aus dem Horizontal-Schieberegister und zum Abgeben einer Signalspannung.
Wenn eine derartige BiIdübertragungs-Ladungskopplungsvor-
richtung in einer Laufbild-Kamera verwendet wird, setzt
35
die Bildaufnahmeeinheit das Bild fotoelektrisch für die
• · ·· ·· ·■ ·· ·· 3ο2Ubb Ί
-Ü- DE 3U74
Dauer eines Teilbilds bzw. Halbbilds um, wonach die fotoelektrisch
umgesetzten Signalladungen während einer Vertikalaustastperiode mittels Vertikal-Übertragungsimpulsen mit
einigen MHz zu dem Speicher übertragen werden. Während der
5
Periode für das nächste Halbbild werden die Signalladungen
aus dem Speicher jeweils mit einer Horizontalabtastung während einer Horizontalaustastperiode zu dem Horizontal-Schieberegister
übertragen und aus dem eingegliederten Verstärker als Ladungskopplungsv/orrichtungs-Signal ausgelesen.
Während dieser Periode nimmt die Bildaufnahmeeinheit den Zustand fotoelektrischer Umsetzung ein. Auf diese
Weise werden die fotoelektrische Umsetzung und die Vertikal-Übertragung
ifür ein jedes Teilbild bzw. Halbbild wiederholt, so daß' ein durchgehendes Videosignal erzeugt wird.
Ib
Wenn die . vorstehend beschriebene Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung
bei einer Standbild-Kamera verwendet wird, flimmert das Bild aus folgendem Grund: Das Fernseh-
on signal besteht aus einem Vollbild-Videosignal, wobei ein
Vollbild durch Zwischenzeilen-Verschachtelung aus zwei Halbbildern, nämlich einem ungerade und einem geraden Halbbild
zusammengesetzt ist. Infolgedessen ergibt insbesondere bei einem sich schnell bewegenden Objekt ein durch foto-
2f- elektrische Umsetzung zu verschiedenen Zeitpunkten gebildetes
Vollbildsignal ein Flimmern des Bilds, so daß die Bildqualität herabgesetzt ist.
Zur Lösung dieses Problems wurden die folgenden beiden Ver-OQ
fahren vorgeschlagen:
Nach dem ersten Verfahren werden nur die Signale für das
ungerade Halbbild (oder das gerade Halbbild) herangezogen. Als Signal für das nachfolgende gerade Halbbild wird das
Signal für das ungerade Halbbild verwendet. Bei diesem Verfahren wird jedoch das Vertikal-Auflösungsvermögen herab-
α » «Ο * α οα
α β ο β » Q Q α ο α ο β««
* «Ο
-9- DE 3074
gesetzt, so daß das Verfahren für Standbilder nicht geeignet
ist.
_ Bei dem zweiten Verfahren wird die Anzahl der Vertikalb
zellen der Bildaufnahmeeinheit verdoppelt und es wird zwischen
der Bildaufnahmeeinheit und dem Speicher ein zweites
Horizontal-Schieberegister in der Weise angebracht, daß
auf der Ebene der Bildaufnahmeeinheit gleichzeitig ein
Signal für das gerade Halbbild und ein Signal für das ungerade
Halbbild erzeugt werden und diese Signale aufeinanderfolgend ausgelesen werden, so daß die Festkörper-Bildaufnahmeeinheit
sowohl für den Laufbild-Videobetrieb als auch für den Standbild-Videobetrieb verwendet werden
-p. kann. Eine derartige Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
wurde in der US-Patentanmeldung Seriennummer 390 054 vorgeschlagen .
Diese Bildaufnahmevorrichtung ist in der Fig. 1 der Zeich-2Q
nung gezeigt; die Funktionsweise dieser Bildaufnahmevorricht.ung
wird nachstehend kurz erläutert.
In der Fig. 1 sind mit 1 eine Bildaufnahmeeinheit mit einer
Vielzahl fotoelektrischer Wandlerzellen, die in einer Mat-
2g rix angeordnet sind, mit 2 ein Speicher zum Speichern von
in der Bildaufnahmeeinheit erzeugten Signalladungen, mit
3 ein erstes Horizontal-Schieberegister zum Auslesen der von der Bildaufnahmeeinheit 1 erzeugten Signalladungen,
mit 4 ein zweites Horizontal-Schieberegister zum Auslesen
der in dem Speicher 2 gespeicherten Signalladungen und mit 5 und 6 an dem (la IbJ ei torp 1 ö 11 chen ausgebildete Verstärker
zum Verstärken der aus dem ersten bzw. zweiten Hör i zonta J.Schieberegister
3 bzw. 4 ausgelesenen Signale bezeichnet.
Die Bildaufnahmevorrichtunq bildet als Ganzes eine BiIdübertragungs-ladungskopp1unqe-Anordnunq.
Din Anzahl von Vertikal-Zel len der Bi Idau f nahniRe i nhn i { beträgt 490, wäh-
. ".'332066Ί
-10- DE 3074
rend die Anzahl der Vertikal-Zellen des Speichers 2 245
beträgt.
Bei dem Laufbild-Videobetrieb werden die Signalladungen
5
aus jeweils 2 vertikal benachbarten Bildzellen der Bildaufnahmeeinheit
1 aufeinanderfolgend in dem ersten Schieberegister
3 addiert, wonach die zusammengefaßten Signalladungen
zu dem Speicher 2 übertragen werden und über den Verstärker 6 aus dem zweiten Schieberegister 4 als Signal
IC ausgelesen werden.
Bei dem Standbild-Videobetrieb sind folgende zwei Betriebsarten möglich:
Bei der ersten Betriebsart werden gleichermaßen wie bei dem Laufbild-Videobetrieb die Signalladungen von zwei vertikal
benachbarten.Bildzellen der Bildaufnahmeeinheit 1 addiert, wonach die zusammengesetzten Signalladungen in
dem Speicher 2 gespeichert werden und über den Verstärker 6 aus. dem zweiten Schieberegister 4 das Signal IC ausgelesen
wird. (Diese Betriebsart wird Halbbild-Betriebsart genannt. )
og Bei der zweiten Betriebsart werden die Signalladungen aus
den ungeraden Vertikal-Zellen der Bildaufnahmeeinheit 1
aus dem ersten Horizontal-Schieberegister 3 ausgelesen,
während die Signalladungen aus den geraden Vertikal-Zellen
aus dem zweiten Horizontal-Schieberegister 4 ausgelesen
QQ werden. (Diese Betriebsart wird Vollbild-Betriebsart genannt
. )
Bei der Vo 1 lbiId-Be triobsart wird das Vertikal-Auflösungsvermögen
bei dem Standbild-Videobetrieb nicht herabgesetzt
und es wird ein voll verschachteltesSignal erzeugt.
α * a * · β · * fc e
« ft*· · « β *j · «α ο
-11- DE 3074
Vergleicht man die Halbbild-Betriebsart und die Vollbild-Betriebsart,
so betragen bei der Vollbild-Betriebsart, bei der die Signalladungen der jeweiligen Zellen direkt ausgelesen
werden, die Signalladungen ungefähr die Hälfte der- ° jenigen bei der Halbbild-Betriebsart, bei der die Signalladungen
von zwei benachbarten Zellen addiert werden. Daher ist die Empfindlichkeit der Kamera um eine Blendenstufe
geringer.
■^ Die auf dem Halbleiterplättchen ausgebildeten Verstärker
5 und 6 sind' gewöhnlich als Metalloxidhalbleiter- bzw. MOS-Vorrichtungen
gestaltet. Berücksichtigt man den Umstand, daß die MOS-Vorrichtungen schlechte Niederfrequenz-Rauscheigenschaften
haben und das menschliche Auge hinsichtlich des niederfrequenten Rauschens empfindlich ist, ist die
Verringerung des Signal/Störverhältnisses bzw. Rauschabstand um eine Blendenstufe nicht vernachlässigbar.
Die Anzahl der Horizontal-Zellen der Festkörper-Bildauf-
nahmeanordnung, die nach dem gegenwärtigen Stand der Technik
390 oder 570 beträgt, ist eher geringer als erforderlich, so daß in der Zukunft die Anzahl der Horizontal-Zellen
gesteigert werden wird. Ferner ist zu erwarten, daß die gegenwärtig bestehenden optischen 2/3-Zoll-Systeme zu
1/2-Zoll-Systemen und in Zukunft zu 8 mm-Systemen verkleinert
werden. Daher stellt die Empfindlichkeit der Kamera ein wichtiges Problem dar.
Wenn die Bildaufnahmevorriehtunq nach Fig. 1 in der VoIl-30
bild-Betriebsart betrieben wird, werden das Signal für das
gerade Halbbild und das Signal für das ungerade Halbbild
über gesonderte Ausgangsverstärker ausgelesen. F nils daher
ein Unterschied zwischen den Eigenschaften der Ausgangsverstärker
vorliegt, nine) d i ο Au.stjMiifjr.pricjn 1 vorin irifindor vor-35
schieden. In diesem Fall ist dos Vrrtikal-Auf1ösungsvermö-
-12- IDF. 3074
gen beträchtlich verringert.
Es wurden festgestellt, daß beim Mischen der Ausgangssignale des ersten und des zweiten Schieberegisters folgendes
Problem auftritt: Wenn die Ausgangssignale der Ausgangsverstärker 5 und 6 gemischt werden,- werden die Rauschsignale
der Verstärker 5 und 6 einander überlagert, wodurch der Rauschabstand herabgesetzt wird und die Bildqualität verschlechtert
wird.
10
10
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bildaufnahme-Einrichtung
zu schaffen, mit der die Problem gelöst werden, die anzutreffen sind, wenn ein Bildwandler eingesetzt
wird, der das gleichzeitige Aufnehmen zweier HaIb-
bilder und deren Auslesen als zwei Halbbildsignale ermöglicht, und die bei der Vollbild-Betriebsart und der Halbbild-Betriebsart
den gleichen Signalpegel ergibt.
Ferner soll mit der Erfindung eine Bildaufnahme-Einrich-
tung geschaffen werden, die bei der Vollbild-Betriebsart ein geringes Rauschen hat.
Weiterhin soll mit der Erfindung eine Bildaufnahrae-Einrichtung
geschaffen werden, bei der in Abhängigkeit von
der Helligkeit eines Objekts vorrangig das Signal/Rauschverhältnis
bzw. der Rauschabstand oder das Auflösungsvermögen wählbar ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei-30
spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematisehe Ansicht einer Biidübertra-
gungs-Ladunqskopplungs-Anordnung, die bei der BiIdäufnahme-Einrichtung
anwendbar ist.
e ο β β α ο λ α ο
β« «α β * 49 *
-13- DE 3074
Fig. 2 ist eine Darstellung der Ladungskopplungs-Anordnung1
nach Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Darstellung eines Teils der Ladungskopplungs-Anordnung
nach Fig. 1.
Fig. 4 zeigt den inneren Potentialzustand der Ladungskopplungs-Anordnung
nach Fig. 1.
Fig. 5A ist ein Ablauffolge-Diagramm bei dem Betrieb der
Ladungskopplungs-Anordnung nach Fig. 1 in der Standbild-Videobetriebsart.
Fig. 5B ist ein Ablauffolgediagramm bei dem Betrieb der
Ladungskopplungs-Anordnung nach Fig. 1 in der Laufbild-Videobetriebsart.
Fig. 6 ist ein Steuerungs-Blockschaltbild der Bildaufnahme-Einrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel,
bei dem die Ladungskopplungs-Anordnung nach Fig.l
verwendet wird.
Fig. 7 ist ein Zeitdiagramm für die Schaltung nach Fig.
6 bei der Standbild-Videobetriebsart,
Fig. 8 zeigt eine Steuerschaltung der Bildaufnahme-Einrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 9, 10 und 11 sind Schaltbilder eines Schaltglieds 30
30
nach Fig. 8.
Fig.12 ist eine schema ti sehe Ansicht einer Bildau f nahine-Einrichtung,
bei der eine 7wisrhenzeilen-Ladungs-
kopplungs-Anordnung verwendet wjrd.
35
-14- DE 3074
Fig.13 ist eine schematische Ansicht einer Bildaufnahme-Einrichtung,
bei der eine MOS-Festkörper-Bildaufnahme-Anordnung verwendet wird.
Fig.14 ist eine schematische Ansicht einer Belichtungsautomatik-Steuereinheit
16 nach Fig. 8.
Fig.15 ist eine schematische Ansicht einer Steuerschaltung
der Bildaufnahme-Einrichtung.
Die Fig. 2 zeigt die Gestaltung einer Bildübertragungs-Ladungskopplungs-Anordnung,
die bei der Bildaufnahme-Ein-1(-richtung
anwendbar ist.
In der Fig. 2 ist mit 101 eine Bildaufnahmeeinheit der
Bildübertragungs-Ladungskopplungs-Anordnung bezeichnet.
Für das NTSC-System wird die Anzahl der Vertikal-Zellen der Bildaufnahmeeinheit 101 im wesentlichen gleich der
Anzahl der Abtastzeilen, nämlich zu ungefähr 490 gewählt. Diese Anziahl ist ungefähr das Doppelte derjenigen bei einer
herkömmlichen Bildübertragungs-Ladungskopplungs-Anordnu.ng.
Die Anzahl der Horizontal-Zellen der Bildaufnahme·
oc einheit 101 beträgt entsprechend der Farbhilfsträgerfrequenz
üblicherweise 390 oder 570.
In der Fig. 2 sind in der Bildaufnahmeeinheit 101 nur 9
Vertikal-Zellen und 4 Horizontal-Zellen dargestellt. Mit 102 ist eine FJektrode zum Anlegen einer Spannung für das
Sammeln von Ladungen in der Bildaufnahme 101 und das Übertragen dnr L a du η qn η a υπ der Einheit her nur? bezeichnet.
Mit 103 ist eine Speicheranordnung mit Vertikal-Zellen,
deren Anzahl ungefähr die Hälfte der Anzahl der Vertikal-Zellen der Bildaufnahmeeinheit 101 ist, und Horizontal-
) 9 O
0 · O
at «β
-15- DE 3074
Zellen bezeichnet, deren Anzahl gleich der Anzahl der Horizontal-Zellen
der Bildaufnahmeeinheit 101 ist. Demzufolge,
weist die Speicheranordnung 103 die gleiche Anzahl von Zellen wie die herkömmliche Bildübertragungs-Ladungskopplungs-Speicheranordnung
auf.
Mit 104 ist eine Elektrode bezeichnet, die gleichartig
wie die Elektrode 102 der Bildaufnahmeeinheit 101 zum Anlegen einer Spannung für die Ladungsübertragyng dient.
Mit 105 ist ein zweites Horizontal-Schieberegister als
Auslesevorrichtung bezeichnet, das eine zellenförmige Ladungsübertragungseinheit
aus Zellen in im wesentlichen η r- der gleichen Anzahl wie die Horizontal-Zellen der Bildaufnahmeeinheit
101 und der Speicheranordnung 103 aufweist.
Mit 106 ist eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung für das Übertragen der Ladungen im Horizontal-Schieberegister
2Q 105 bezeichnet.
Mit 107 ist ein Verstärker als Umsetzvorrichtung zum Umsetzen der aus dem Horizontal-Schieberegister 105 übertragenen
Ladungen in Ausgangsspannungen bezeichnet.
Zwischen der Bildaufnahmeeinheit 101 und der Speicheranordnung
103 ist als Auslesevorrichtung ein erstes Horizontal-Schieberegister 108 angeordnet, das im wesentlichen
mit dem zweiten Horizontal-Schieberegister 105 identisch ist. Mit 109 ist eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung
für die Übertragung der Ladungen in dem ersten Horizontal-Schieberegister
108 bezeichnet, während mit 110 ein Verstärker
als Umsetzvorrichtung für das Umsetzen der übertragenen Ladungen zu Spannungen bezeichnet ist.
-16- DE 3074
Zur Ladungsübertragung kann irgendeines von herkömmlichen Verfahren einqosetzt werden, wie die Einzelphasen-Ansteuerung,
die Zweiphasen-Ansteuerung, die Dreiphasen-Ansteuerung oder die Vierphasen-Ansteuerung. Zur Vereinfachung
der Beschreibung wird hier das Einzelphasen-Ansteuerungsverfahren erläutert, wobei die Gestaltung des ersten Horizontal-Schieberegisters
108 und der Speicheranordnung 103 anhand der Fig. 3 beschrieben wird.
Das Einzelphasen-Ansteuerungsverfahren ist in der US-PS
4 229 752 beschrieben, so daß dessen Einzelheiten hier nicht erläutert werden.
In der Fig. 3 sind mit 120 Kanalbegrenzungen zum Verhindern
des Übertretens von Ladungen zwischen den Horizontal-Zellen
bezeichnet. Mit 102 ist die aus polykristallinem Silicium bestehende Elektrode der Bildaufnahmeeinheit zum Sammeln
und Übertragen der Ladungen bezeichnet. In einem Siliciumsubstrat umfaßt ein Bereich, in dem die Elektrode 102 aus-
gebildet ist, zwei Bereiche A und B mit unterschiedlichen Potentialzuständen. Mit 122 ist ein virtueller bzw. Scheinelektrodenbereich
in dem Siliciumsubstrat bezeichnet, der im Siliciumsubstrat Bereiche C und D mit unterschiedlichen
Potentialzuständen umfaßt.
25
25
In vertikaler Richtung bilden die Bereiche A, B, C und D eine einzelne Zelle.
Mit 123 ist ein erster Hörizontal-Schieberegisterbereich
30
bezeichnet. In diesem Bereich ist gemäß der Darstellung durch eine strichlierte Fläche die Elektrode 109 aus polykristallinem
Silicium in der Form eines Kamms gestaltet, wobei unterhalb der Elektrode 109 Bereiche A1, A" und B'
mit unterschiedlichen Potentialzuständen vorliegen. Die
y
Bereiche A1 und A" haben gleiche Potentialzustände, sind ·
-17- DE 3074
aber durch die Kanalbegrenzungen 120 voneinander i oliert. Bereiche C' und D' haben die gleichen Potentialzustände
wie diejenigen der Scheinelektrode 122 der Bildaufnahmeeinheit. Die Elektrode 104 und eine Elektrode 125 sind auf
die gleiche Weise wie die Elektroden 102 und 122 der Bildaufnahmeeinheit
gestaltet, jedoc-h mit der Ausnahme, daß die Ladungsspeicherkapazitäten der Elektroden 104 und 125
ungefähr doppelt so hoch wie diejenigen der Elektroden 102
und 122 sind.
10
10
Die Fig. 4 zeigt die inneren Potentialzustände der Ladungskopplungs-
bzw. CCD-Anordnung nach Fig. 3.
Mit 102 sind die aus polykristallinem Silicium bestehenden
Elektroden der Bildaufnahmeeinheit bezeichnet. Alle Elektroden
102 der Bildaufnahmeeinheit sind parallel geschaltet
und es wird an sie eine Spannung zum Übertragen bzw. Verschieben der Ladungen angelegt. Die Fläch.e unterhalb
einer jeden Elektrode 102 ist gemäß der Darstellung in
Fig. 3 in die Bereiche A und B aufgeteilt, wobei hinsichtlich der Elektronen der Bereich A einen höheren Potentialzustand
als der Bereich B hat. Die gestrichelten Linien in Fig. 4 zeigen einen Potentialzustand bei niedrigem
Pegel der Elektroden 102, während die ausgezogenen Linien
einen Potentialzustand bei hohem Pegel der Elektroden 102 zeigen.
Gemäß der Darstellung in der Fig. 4 ist das Potential des
Bereichs C der Scheinelektrode 122 nach Fig. 2 geringy y y
fügig höher als das Potential des Bereichs D. Die Potentiale
dieser Bereiche" sind nicht von dpr an die EJnkt.rodnn
102 angelegten Spannung abhängig, sondern werden immer
konstant gehalten. Daher werden durch Anlegen einer konstanten Spannung an die Elektroden 102 die Ladungen gesammelt,
während durch das Anlegen einer Impulsspannung
-18- DE 3074 die Ladungen übertragen bzw. verschoben werden.
Mit 109 ist in Fig. 4 die aus polykristallinem Silicium bestehende Elektrode des ersten Horizontal-Schieberegisters
bezeichnet. Der innere Potentialzustand des Horizontalschieberegisters
ist in der Fig.· 4 unterhalb der Elektrode
109 dargestellt.
Mit 104 sind in Fig. 4 die Elektroden der Speicheranordnung
bezeichnet. Der innere Potentialzustand der Speicheranordnung ist der gleiche wie derjenige der Bildaufnahmeeinheit.
Mit 106 ist die Elektrode des zweiten Horizontal-Schieberegisters bezeichnet (105 in Fig. 2). Die Gestaltung
ist die gleiche wie diejenige des ersten Horizontal-
Schieberegisters mit der Ausnahme, daß ein Ende durch die Kanalbegrenzung abgeschlossen ist. Es wird nun die Bewegung
der Ladungen in dem zweiten Horizontal-Schieberegister
erläutert. Die in dem Bereich B der Bildaufnahmeeinheit
gesammelten Ladungen werden in den Potentialsenken-Bereich
D der Elektrode 122 nach Fig. 3 übertragen, wenn an die Elektroden 102 eine Impulsspannung niedrigen Pegels angelegt
wird, um damit die Potentiale der Bereiche A und B gemäß der DArstellung durch die gestrichelten Linien anzuheben.
Wenn zu diesem Zeitpunkt an die Elektrode 109 des zweiten Horizontal-Schieberegisters ;ein Potential hohen
Pegels angelegt wird, nehmen die Potentiale der Bereich A' und B1 die in der Fig. 4 durch die ausgezogenen Linien
dargestellten Potentialzustände ein, so daß die Ladungen
aus dem Bereich D über den Bereich A' zu dem Bereich B1
30
übertragen werden. Wenn dann an die Elektrode 109 ein Potential niedrigen Pegels angelegt wird, nehmen die Potentiale
der Bereiche A' und B' die durch die gestrichelten Linien dargestellten Potentialzustände ein, so daß die Ladunqen
aus dem Bereich B' über den Bereich C1 (mit dem
y
durch die gestrichelte Linie dargestellten konstanten Po-
• & B
» Q * Xt O
»Ott 9.-9
-19- DE 3074
tential) zu dem Bereich D1 (mit dem durch die gestrichelten
Linien dargestellten konstanten Potential) übertragen werden. Wenn an die aus polykristallinem Silicium bestehenden
Elektroden 104 der Speicheranordnung eine Spannung hohen Pegels angelegt wird, fallen die Potentiale von Bereichen
A"1 und B" unter das Potential des Bereichs D', so daß die Ladungen aus dem Bereich D' über den Bereich
A"1 zu dem Bereich B" übertragen werden.
Wenn an die Elektroden 104 der Speicheranordnung ein Potential
niedrigen Pegels angelegt wird, nehmen die Potentiale der Bereiche A"1 und B" die durch die gestrichelten
Linien dargestellten Potentialzustände ein, so daß die zu dem Bereich B". der Speicheranordnung übertragenen
Ladungen über einen Bereich C" zu einem Bereich D" übertragen werden. Wenn an die Elektroden 104 als Ansteuerungssignal
Spannungsimpulse angelegt werden, werden die gesammelten Ladungen aufeinanderfolgend aus dem Bereich B" über
den Bereich C" und den Bereich D" zu dem ersten Horizontal-
Schieberegister 105 übertragen, aus dem sie danach ausgelesen werden.
Es wird nun der Ladunt|sfluß bei dem Auslesen des Signals
aus dem ersten Horizontal-Schieberegister erläutert.
Durch das Anlegen des Potentials hohen Pegels an die Elektroden
104 der Speicheranordnung werden die zu dem Bereich D' übertragenen Ladungen in die Speicheranordnung übertragen.
Durch Anlegen der Spannung niedrigen Pegels an die
Elektroden 104 werden die Potentiale der Bereich A"' und B" auf den durch die gestrichelten Linien darqeste 1.1 ten
Potentialzus tärtdon geholten, während durch tlas Anlogen
der Spannungsimpulse an die Elektrode 109 des ersten Hor'i-
zonta J-Sch j ebereqis t ers die Potentiale der Bereiche? A" und
35
B1 abwechselnd auf die durch die aufgezogenen Linien und
-20- DE 3074
die durch die qestrichelten Linien dargestellten Potentialzustände
v/erändert werden, so daß die Ladungen aus dem Bereich D' in horizontaler Richtung in der Folge A"-*- B ·->·■ C '->·
D' übertragen werden und das Signal über den Verstärker (110 nach Fig. 2) ausgelesen wird.
Die Funktionsweise einer Bildaufnahme- bzw. Kamera-Einrichtung
wird nun anhand der Fig. 5A und 5B erläutert.
Die Fig. 5A ist ein Betriebszustands-Diagramm bei dem
Standbild-Videobetrieb, während die Fig. 5B ein Betriebszustands-Diagramm bei dem Laufbild-Videobetrieb ist.
Zuerst wird der Betriebsablauf bei dem Standbild-Video-
betrieb erläutert.
Ein Schritt S-I in Fig. 5A stellt einen Gesamtlöschungszustand
dar, bei dem die durch Dunkelstrom angesammelten Ladungen unmittelbar vor einem Belichtungsvorgang über
einen Überstrahlungsschutz-Drain abgeleitet oder durch Betreiben der Ladungskopplungsanordnung mit hoher Geschwindigkeit
ausgeräumt werden.
Dann wird zum Einleiten des Belichtungsvorgangs bzw. des
Sammelns der Ladungen mittels der Bildaufnahmeeinheit ein
Verschluß geöffnet (S-2). Danach wird ein erstes Halbbild aus dem ersten Horizontal-Schieberegister 108 ausgelesen
(S-3).
Nach der vorbestimmten Belichtungsdauer bei dem Schritt
S-2 wird der Verschluß qeschlossen, wobei die Bildsignale
(Ladungen) in den jewoiiigen Zellen nach I ig. 2 gesammelt
sind; die in den Zellen der Bildaufnahmeeinheit gesammelten
Ladungen werden bei dem Schritt S-3 vertikal jeweils 35
gleichzeitig um zwei Zeilen verschoben. Bei dem Beispiel
QK op a * «? me β « « *
β OO ·4 0 * 9 Φ <3
ρ β a«. © ίϊ λ«*ο οι *
9 φ» β β β P ώ PAQ 0
-21- DE 3074
nach Fig. 2 werden die in den Zellen (1,1) bis (1,4) gesammelten
Ladungen über das erste Horizontal-Schieberegister 108 zu den Zellen E4, 1 J bis [.4,4 7 der Speicheranordnung
übertragen, während die in den Zellen (2,1) bis
(2,4) gesammelten Ladungen zu dem ersten Horizontal-Schieberegister
108 übertragen werden. Auf gleichartige Weise werden die in den Zellen der jeweiligen Zeilen gesammelten
Ladungen jeweils gleichzeitig um zwei Zeilen verschoben.
Infolgedessen werden die Ladungen, die in den Zellen (3,1) bis (3,4), (4,1) bis (4,4), (5,1) bis (5,4), (6,1)
bis (6,4), (7,1) bis (7,4), (8,1) bis (8,4) und -(9,1) bis (9,4) gesammelt wurden, jeweils zu den Zellen (1,1) bis
(1,4), (2,1) bis (2,4), (3,1) :bis (3,4), (4,1) bis (4,4), (5,1) bis (5,4), (6,1) bis (6,4) bzw. (7,1) bis (7,4) übertragen.
Nachdem die beiden Zeilen der Ladungen übertragen worden sind, werden die zu dem ersten Horizontal-Schieberegister
2ß 108 übertragenen Ladungen über den Verstärker 110 ausgegeben.·
Folglich werden die zu. dem Horizontal-Schieberegister 108 übertragenen, nämlich die bei dem Belichtungsvorgang
in den Zellen (2,1) bis (2,4) gesammelten Ladungen seriell ausgelesen.
Danach werden die jeweils in zwei Zeilen der Zellen der
Bildaufnahmeeinheit gesammelten Ladungen wieder übertragen.
Infolgedessen werden die zu den Zellen (1,1) bis (1,4) übertragenen, nämlich während der Belichtung in den Zellen
(3,1) bis (3,4) gesammelten Ladungen über das Horizontal-Schieberegister
108 zu den Zellen [4,1.1 biß ^4,4J der
Speicheranordnung übertragen, n/ährRnd dje zu den Zellen
(2,1) bis (2,4) übertragenen, nämlich während der Belichtung
in den Zellen (4,1) bis (4,4) gesammelten Ladungen zu dem Hör izontal-Schiebereg i r; ter 108 überfragen werden.
Die zu den Zellen der jewelJiqen Zeilen dnr Spoicheranorri-
-22- DE 3074
nung 103 übertragenen Ladungen werden um eine Zeile verschoben.
Infolgedessen werden die zuvor zu den Zellen Γ4,1 7 bis L 4,4j übertragenen, nämlich während der Belichtung
in den Zellen (1,1) bis (1,4) gesammelten Ladungen
zu den Zellen Γ 3,1 jf bis [3,4j übertragen. Danach
werden die zu dem Horizontal-Schieberegister 108 übertragenen Ladungen ausgelesen, so daß diese Ladungen, nämlich
die während der Belichtung in den Zellen (4,1) bis (.4,4)
gesammelten Ladungen seriell ausgegeben werden.
Danach werden die Übertragung der in zwei Zeilen der Zellen
der Bildaufnahmeeinheit 101 gesammelten Ladungen und der
zu einer Zeile der Zellen der Speicheranordnung 103 übertragenen
Ladungen sowie das Auslesen der zu dem Horizontal-
Schieberegister 108 übertragenen Ladungen abwechselnd ausgeführt, so daß die während der Belichtung in den Zellen
(2,1) bis (2,4), (4,1) bis (4,4), (6,1) bis (6,4) und (8,1) bis (8,4) gesammelten Ladungen aufeinanderfolgend
aus dem ersten Horizontal-Schieberegister 108 ausgelesen
werden. Auf diese Weise wird das erste Halbbild ausgelesen.
Ferner werden die während der Belichtung in den Zellen (1,1) bis (1,4), (3,1) bis (3,4), (5,1) bis (5,4) und (7,1) bis
(7,4) gesammelten Ladungen jeweils zu den Zellen [l,lj bis
[1,4.3 , [2,11 bis [2,4J , L 3,1J bis L3,4l bzw. [4,lJ
γ Ί
bis L 4 , 4 J der Speicheranordnung übertragen. Nachdem das
erste Halbbild ausgelesen worden ist, beginnt das Auslesen des zweiten Halbbilds, nämlich ein Schritt S-4. Bei dem
Schritt S-4 werden die zu den Zellen der jeweiligen Zeilen
der Speicheranordnung übertragenen Ladungen jeweils um eine Zeile verschoben und die zu dem zweiten Horizontal-Schiebo—
register 105 übertragenen Ladungen ausgelesen. Auf diese Weise werden die während der Belichtung in den Zellen
(1,1) bis (1,4), (3,1) bis (3,4), (5,1) bin (S^)1 (7,1)
bis (7,4) und C9,l) bis (9,4) qesnmmnlten I ndungen aus dem
35
Horizontal-Schieberegister 105 ausgegeben. Auf diese Weise
• 0 β · O 9
ο»
·..····' ■-·"··■ 332066
-23- DE 3074
wird das zweite Halbbild ausgelesen.
Bei der BiIdauf'nahme-Einrichtung kann das zu einem Zeitpunkt
aufgezeichnete bzw. aufgenommene Bildsignal für ein
einzelnes Vollbild auf die gleiche Weise raie bei einem
herkömmlichen Fernseh-Betriebsvorgang als erstes Halbbild
und dann als zweites, in Zwisrhenzeilen verschachteltes
Halbbild ausgelesen werden. Das erste Horizontal-Schieberegister
108 arbeitet gleichzeitig als Hörizontal-Schieberegister
und paralleleingabe/Parallelausgabe-Schieberegister.
Es wird nun die Funktionsweise beim Betreiben der Bildaufnahme-Einrichtung
in der Lau fbild-Videobetnebsart für die
Erzeugung eines Lau fbild-tVideosignals erläutert.
Ein Schritt M-I nach Fig. 5B entspricht dem Schritt S-I
in Fig. 5A. Dieser Sehritt ist nicht unbedingt wesentlich.
In diesem FaIJ ist die Verschlußbetätigung nicht notwendig,
so daG das Sammeln und das Auslesen parallel wiederholt werden kann. Schritt M-2 und M-21 stellen Sammelschritte
dar, wobei das ' ein zweites Halbbild darstellt. Die bei dem Schritt M-2 gesammelten Ladungen (für das erste HaIb-
bild) werden bei einem Schritt M-3 ausgelesen, während die bei dem Schritt M-2' gesammelten Ladungen (für das zweite
Halbbild) bei einem Schritt M-31 ausgelesen werden.
Ein Schritt M-4 stellt einen Schritt zum Übertragen der 30
in der Bildaufnahmeeinheit gesammelten Ladungen zu der
Speicheranordnung dar.
Die BiIdübertragungs-LadungskoppJunqsanordnung der BiId-
aufnahme-L i nr ichtunq hat 490 l/er t ι ka i -7p 1 1 on in der RiId-35
aufnahmeeinheit und 245 Vertika1-Zel1 en in der Speicheren-
-24- DE J074
Ordnung. Daher sind der Ablauf der Übertragung aus der
Bildaufnahmeeinheit zu der Speicheranordnung sowie das
Verschachtelungs-bzw. Zeilensprungverfahren von denjenigen ·
bei der herkömmlichen Bildübertragungs-Ladungskopplungs-5
Anordriung verschieden. Die Funktionsweise wird anhand der
Fig. 2 erläutert.
Bei dem Schritt M-2 erfolgt das Belichten und Sammeln, während
bei dem Schritt M-4 die in der Bildaufnahmeeinheit gesammelten Ladungen zu der Speicheranordnung übertragen
werden. Bei dem Übertragungsvorgang werden die in den Zellen (1,1), (1,2), (1,3) und (1,4) gesammelten Ladungen
zuerst über das erste Hörizontal-Schieberegister 108 zu
den Zellen j]4,lj , [4,2j , [4,3] , E4,4.J der Speicheranordnung
103 übertragen. Danach werden die Ladungen aus den Zellen (2,1), (2,2),: (2,3) und (2,4) zu den Zellen f4,l],
j]4,2],t4,3j und L*4,4j übertragen.
όη Bei diesem Schritt wird an die Speicheranordnung keine
Impulsspannung angelegt, so daß die während der Belichtung in den Zellen (1,1) bis (1,4) gesammelten Ladungen in den .
Zellen f4,lj bis L*4,43 festgehalten werden. Infolgedessen
werden die in den beiden Zellen-Zeilen (1,1) bis (1,4) und
2g (2,1) bis (2,4) der Bildaufnahmeeinheit gesammelten Ladungen
in den Zellen L4,17 bis L4,4J zusammengefaßt.
Danach werden die Ladungen der Speicherzellen um eine Zeile versetzt. D.h., die in den Zellen L4,1U bis L4,4J zusammen-
QQ gefaßten Ladungen werden zu den Zellen Ü3,lJ bis t3,4j
übertragen, während die Ladungen aus zwei Zeilen in der Bildaufnahmeeinheit, nämlich die während der Belichtung
in den Zellen (3,1) bis (3,4) und (4,1) bis (4,4) gesammelten Ladungen zu den Zellen [4,l] bis C 4 , 4 J übertragen und
dort zusammengefaßt werden. Danach werden die Verschiebung
der Ladungen der Speicheranordnung um eine Zeile sowie die
OD Λ 9 ·« · *
O ο β · β β O · ·
-25- DE 3074
Verschiebung und Zusammenfassung der Ladungen der Bildaufnahmeeinheit
aus zwei Zeilen zu den Zellen L4,lJ bis f4,4J
wiederholt, so daß die zusammengefaßten Ladungen der Zellen (1,1) bis (1,4) und (2,1) bis (2,4) zu den Zellen C1, lj
bis |.l,4l der Speicheranordnung übertragen werden, die zusammengefaßten
Ladungen der Zellen (3,1) bis (3,4) und (4,1) bis (4,4) zu den Zellen Γ2,1J bis Γ 2 , 4 7 übertragen
werden, die zusammengefaßten Ladungen der Zellen (5,1)
bis (5,4) und (6,1) bis (6,4) zu den Zellen £3,1J bis L3,4 J
übertragen werden und die zusammengefaßten Ladungen der
Zellen (7,1) bis (7,4) und (8,1) bis (8,4) zu den Zellen
[4,lJ bis [4,43 übertragen werden.
Danach werden bei den Schritten M-21 und M-3 die ßelichtungs-
und Sammelvorgänge ausgeführt, während die zu der Speicheranordnung 103 übertragenen Ladungen aufeinanderfolgend
zeilenweise zu dem Horizontal-Schieberegister übertragen werden und die zu dem Horizontal-Schieberegister
105 übertragenen Signale bzw. Ladungen aus dem Schie-
beregister 105 ausgegeben werden. Auf diese Weise wird das erste Halbbild ausgelesen.
Nachdem das erste Halbbild ausgelesen wurde, werden bei dem Schritt M-4 die bei dem Schritt M-2' in der Bildauf-
nahmeeinheit 101 gesammelten Ladungen zu der Speicheranordnung
103 übertragen. Da dies den Lesevorgang für das zweite Halbbild darstellt, werden bei der Übertragung der
Ladungen aus der Bildaufnahmeeinheit 101 zu den Zellen
L4,l] bis L"4,4.J in der Weise, daß die Ladungen zweier Zei-30
len der ßildaufnahmeeinheit übertragen werden, die Zellen
um eine Zeile versetzt.
Für das zweite Halbbild werden die in den Zellen (2,1) bis
(2,4), (3,1) bis (3,4), (4,1) bis (4,4), (5,1) bis (5,4),
35
(6,1) bis (6,4) und (7,1) bin (7,4) qenfimmfilten Ladungen
-26- DE 3074
zu den Zeile; η L 4 ,1 J bis L 4,4 J übertragen und in diesen zusammengefaßt,
wonach die zusammengefaßten Ladungen zu den jeweiligen Zeilen der Speicheranordnung 103 verschoben
werden. Danach werden bei dem Schritt M-31 die in der
5
Speicheranordnung 103 gesammelten Ladungen zu dem Horizontal-Schieberegister
105 übertragen. Auf diese Weise wird, das zweite Halbbild ausgelesen. Bei dem Zusammensetzen
der Ladungen zweier Zeilen der Bildaufnahmeeinheit ist der Übertragungs- und Addiervorgang für das erste Halbbild
gegenüber dem Übertragungs- und Addiervorgang für das zweite Halbbild um eine Zeile versetzt, so daß das Zwischenzeilen-Signal
für das erste Halbbild erzeugt wird. Daher kann das Bild wie bei einer Videokamera aufgenommen werden.
Während dieser Zeit wird das erste Horizontal-Schieberegister 108 als Paralleleingabe/Parallelausgabe-Register
eingesetzt, während es nicht als Horizontal-Schieberegister
arbeitet.
Da die Ladungen der Zellen der Bildaufnahmeeinheit jeweils
aus zwei Zeilen zusammengefaßt werden und die zusammengefaßten
Ladungen in den Zellen der Speicheranordnung gesammelt werden, muß die Aufnahmefähigkeit der Zellen der Speise cheranordnung ungefähr doppelt so groß wie die Aufnahmefähigkeit
der Zellen der Bildaufnahmeeinheit sein. Je grosser die Anzahl der zusammenzufassenden Zellen ist, umso
größer muß die Aufnahmefähigkeit der Zellen der Speicheranordnung
sein. Falls jedoch die Bildaufnahme-Einrichtung 3Q ausschließlich für den Standbild-Videobetrieb eingesetzt
wird, kann die Aufnahmefähigkeit der Speicheranordnung
im wesentlichem qloirh dor Aufnahmefähigkeit der Bildaufnahmeeinheit
sein.
Die Tiq. 6 zfiiqt ein Aunführungsbeispiel einer Ansteuerungsschaltung
der Bildaufnahme-Einrichtung-, während die Fig. 7
-27- DE 3074
ein Zeitdiagramm für die Schaltung nach Fig. 6 bei deren
Betrieb in der Standbild-Videobetriebsart zeigt-
Wenn nach Fig. 7 Taktsignale jrfll, ιζί12, ιζί13 und ^14 zur
Ansteuerung der Ladungskopplungsvorrichtung hohen Pegel haben, wird an die jeweiligen Elektroden ein niedriges
positives oder negatives Potential angelegt, während bei
dem niedrigen Pegel der Signale an die Elektroden eine hohe negative Spannung angelegt wird.
In der Fig. 6 sind mit 51 ein Startschalter, mit 52 eine monostabile Kippstufe, mit 53 ein Taktgenerator, mit 54
ein Zähler, mit 55 ein Festspeicher (ROM), der eine Umsetzungstabelle
für Zählerinhalte und Signale in der Weise
speichert, daß die Signale in der in Fig. 7 gezeigten Weise abgegeben werden, mit 57 ein RS-Flip-Flop, mit 58 eine
Uerschlußtreiberstufe, mit 59 bis 62 Pufferverstärker für
die Ansteuerung der Ladungs kopplungsanordnung, mit 63 ein Verschluß, mit 64 eine optische Linse bzw. ein Objek-
tiv, mit 65 ein Schaltglied, mit 66 eine Signalverarbeitungsschaltung
zum Umsetzen des Ausgangssignals der Ladungskopplungs-Anordnung in ein Aufzeichnungssignal und
mit 67 ein Aufzeichnungsgerät zum Aufzeichnen des Videosignals
auf eine Magnetplatte bezeichnet.
Die Funktionsweise bei der Standbild-Videobetriebsart wird nun anhand der Fig. 7 erläutert.
Wenn der Startschalter 51 betätigt wird, wird ein Startimpuls
SP erzeugt, durch den d η r 7 η h I π r 54 gelöscht wird,
der danach durch das Taktausgangssignal der» Jak t. generators
53 sehr i tt wo j or mi TtjRi? 1 u f't wird. Dan Atisrjr<MC].';r; ι qua I dors
Zählers 54 wird dem Festspeicher 55 zugeführt. Der fest-
speicher'55 qibt Signale entsprechend dem 7eitdiaqramm in
35
Fig. 7 ab.
-28- DE 3074
Bei dem Schritt S-I werden die Ladungen der Zellen der
Ladungskopplungs-Anordnung gelöscht. Zu diesem Zweck wird an die Elektroden der Speicheranordnung eine niedrige
positive oder negative Spannung gemäß der Darstellung durch ° die Taktimpulse (^13'!angelegt, während an die Elektroden
der Bildaufnahmeeinheit und des -ersten Horizontal-Schieberegisters
die Taktimpulse ^Jl und jzi 12 mit der doppelt so
hohen Frequenz wie die Taktimpulse (^13 angelegt werden.
Auf diese Weise werden die Ladungen aus jeweils zwei Vertikal-Zellen
der Bildaufnahmeeinheit 101 zusammengefaßt und
zu den Zellen der Speicheranordnung 103 übertragen. Danach werden sie seriell mittels der Taktimpulse 014 aus dem Horizontal-Schieberegister
105 ausgelesen. Nach dem Löschen bzw. Leeren wird der Schritt S-2 eingeleitet und der Ver-
Schluß 63 geöffnet, wodurch die Bildaufnahmeeinheit 101
belichtet wird und in deren Zellen Ladungen gesammelt werden. Danach wird zum Beenden des Belichtens der Verschluß
63 geschlossen und das Auslesen für das erste Halbbild begonnen (S-3). Wenn die Elektroden der Speicheranordnung
103 hohen Pegel haben, werden zwei Impulse 011 und zwei
Impulse (^l2 erzeugt, so daß die Ladungen aus den Zellen
(1,1) bis (1,4) zu den Zellen [4,l3 bis £4,4] übertragen
werden und die Ladungen aus den Zellen (2,1) bis (2,4) zu dem ersten Horizontal-Schieberegister 108 übertragen wer-
den. Nach diesem Schritt nimmt das Potential der Elektroden der Speicheranordnung 103 den niedrigen Pegel an. Auf
diese Weise wird zwischen dem ersten Horizontal-Schieberegister 108 und der Speicheranordnung 103 eine .Potentialschwelle
gebildet. Danach werden vier Taktimpulse 012 er-
zeugt, so daß die während des Belichtens in den Zellen (2,1) bis (2,4) gesammelten Ladungen über den Verstärker
1.10 aus dnm ersten H orizontal-So hiebe register 108 ausgelesen
werden. Dann wird die Potentialschwelle zwischen dem
ersten Horizontal-Schieberegister 108 und der Speicheran-Ordnung
103 beseitigt und es werden zwei Taktimpulse 011
ft * O «
OO Of
-29- DE 3074
und zwei Taktimpulse ^12 erzeugt, so daß die Ladungen aus
den Zellen (3,1) bis (3,4) zu den Zellen L~4,lJ bis £4,4J
übertragen werden und die Ladungen aus den Zellen (4,1)
bis (4,4) zu dem ersten Horizontal-Schieberegister 108 5
übertragen werden.
Durch die Wiederholung der vorstehend beschriebenen Betriebsvorgänge
werden die Ladungen aus den Zellen (2,1) bis (2,4), (4,1) bis (4,4), (6,1) bis (6,4) und (8,1) bis
(8,4) aufeinanderfolgend aus dem ersten Horizontal-Schieberegister
108 ausgelesen. Auf diese Weise wird ein Signal VSl für das erste Halbbild ausgelesen. Zugleich werden die
während des Belichtens in den Zellen (1,1) bis (1,4) ge- -p- sammelten Ladungen mittels der Taktimpulse izfl3 zu dem
Horizontal-Schieberegister 105 übertragen, während die Ladungen.für die anderen ungeradzahligen Zeilen in der
Speicheranordnung 103 gesammelt werden.
2Q Danach wird der Lesevorgang für das zweite Halbbild eingeleitet
(S-4). Bei dem Schritt S-4 wird durch bei jedem Impuls jzi 13 erzeugte vier Taktimpulse jzil4 aufeinanderfolgend
über den Verstärker 107 aus dem Horizontal-Schieberegister 105 ein Signal VS2 für das zweite Halbbild ausgelesen. D.
h., es werden aufeinanderfolgend die während des Belichtens
in den Zellen (1,1) bis (1,4), (3,1) bis (3,4),
(9,1) bis (9,4) gesammelten Ladungen aufeinanderfolgend
ausgelesen. Wenn die Ladung aus der Zelle (9,4) ausgelesen worden ist, wird ein Endsignal STP erzeugt, durch das
der Zähler 54 den Zählvorgang beendet.
Die Videosignale VSl und VS2 werden dem Schaltglied 65
zugeführt. An dem Schaltglied 65 wird bei den. Schritten
S-I und S-2 durch ein Signal izfl 5 ein Kontakt (b) angewählt,
während der Dauer des Auslesens für das erste Halbbild (5-3) ein Kontakt (a) angewählt und dann wieder während
-30- DE 3074
der Dauer der, Auslesens für das zweite Halbbild (S-4) der
Kontakt (b) angewählt.
Auf diese Weise werden über das Schaltglied 65 während der
5
Ausleseperioden für die jeweiligen Halbbilder die Videosignal
selektiv der Signalverarbeitungsschaltung 66 zugeführt.
Da die Ei ngangssignal 1 e ittingen umgeschaltet werden,
werden die in den auf dem Halbleiterplättchen der Ladungskopplungsanordnung
ausgebildeten Verstärkern 110 und 107 erzeugten Rauschsignale nicht addiert, so daß ein Signal
mit einem hohen Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis bzw. Rauschabstand erzeugt wird. Auf diese Weise wird ein Bild
hoher Qualität reproduziert.
Bei der Laufbild-Videobetriebsart wird an dem Schaltglied 65 immer.der Kontakt (b) angewählt.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird bei der Bildauf-
O0 nahme-Einrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Ladungsübertragungs-Vorrichtung
verwendet, die eine Bildaufnahmeeinheit mit einer Vielzahl in einer Matrix angeordneter
fotoelektrischer Wandlerzellen, eine Speicheranordnung
zum Speichern von in der Bildaufnahmeeinheit gesammelten
2g Signalladungen, ein zweites Schieberegister zum Auslesen
der Signalladungen aus der Speicheranordnung und ein erstes Schieberegister aufweist, die zum Auslesen der Signalladungen
aus der Bildaufnahmeeinheit zwischen der Bildaufnahmeeinheit
und der Speicheranordnung angeordnet ist.
Infolgedessen kann das zu einem jeweiligen Zeitpunkt von
der Bildaufnahmeeinheit erzeugte Bildsignal eines Objekts
aus den jeweiligen Schieberegistern als zwei Halbbildsignale
unter gegenseitiger Verschachtelυng bzw. Zwischenzeilen-Versetzung
ausgelesen werden. Dadurch ist die Um-Setzung in das herkömmliche Fernsehsignal einfach, so daß
damit die Bildaufriahme-Einrichtung für die Standbild-Videobetriebsart
geeignet ist.·
S « *
O 9 (
O 9 (
-31- DE 3074
Da ferner für die jeweilige Dauer des Auslesens des Halbbildsignals
die Eingangssignalleitung zu der Signalverarbeitungsschalturig umgeschaltet wird, werden die Rauschsignale
der Verstärker für das Umsetzen der Signalladungen der Übertragungsvorrichtung in Spannungen nicht miteinander
zusammengesetzt, so daß ein -Signal mit einem hohen Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis bzw. einem hohen Rauschabstand
erzeugt wird;
Die Fig. 8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Bildaufnahme-Einrichtung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann ein auf dem Unterschied des Auslesens aus der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
gemäß der Darstellung in Fig. 1 beruhender Unterschied zwischen Pegeln der Auslesesignale
kompensiert werden.
Das zweite Ausführungsbeispiel wird nun anhand der Fig. 8
erläutert, in welcher mit 11 eine Bildübertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung gemäß der Darstellung in Fig. 2 mit
ungefähr 570 Horizontal-Zellen und ungefähr 490 Vertikal-Zellen bezeichnet ist (FT-CCD). Mit 12 ist eine Treiberstufe
als Zusammensetzungs- bzw. Addiersteuervorrichtung für die Ladungskopplungsvorrichtung (CCD) 11 bezeichnet,
mit 13 ist ein Synchronisiersignalgenerator zum Erzeugen
von Impulsen für die Ansteuerung der Ladungskopplungsvorrichtung 11 bezeichnet, mit 14 ist eine Blenden/Verschlußsteuerschaltung
zum Steuern der der Ladungskopplungsvorrichtung 11 zugeführten Lichtstärke bezeichnet, mit 15 ist'
eine erste Betriebsartwählschaltung zum Wählen der Lauf-30
bild-Videobetriebsart oder der Standbild-Videobetriebsart
bezeichnet, mit 16 ist eine Belichtungsautomatik- bzw. Belichtungssteuer
ei nhe it als L euchtdich te-Bes timmungsvorrichtung
zum Festlegen eines Blendeηwerts einer Blende und
einer Vefschlußzeit aufgrund des Ausgangssignals der Ladungskopplungsvorrichtung
11 bezeichnet, mit 17 ist β ine
-32- DE 3074
automatische Vnrstärkungssteuereinheit bzw. ein Regelver-
stärker zum veränderbaren Steuern eines Signalpegels im
falle eines selbst bei mittels der Belichtungssteuereinheit
16 voll geöffneter Blende niedrigen Signalpegels be-5
zeichnet, mit 18 ist eine Signalverarbeitungsschaltung mit einer Verarbeitungsschaltung, einer Codierschaltung und
einer Modulationsschaltung zum Umsetzen des Ausgangssignals des Regelverstärkers 17 in ein Aufzeichnungssignal
bezeichnet, mit 19 ist ein Aufzeichnungskopf bezeichnet, mit 20 ist ein Aufzeichnungsmechanismus mit einem Motor
bezeichnet, mit 21 ist eine Drehzahlsteuerschaltung zum
Steuern der Drehzahl und der Phase des Motors des Aufzeichnungsmechanismus 20 mittels Steuerimpulsen aus dem Synchronisiersignalgenerator
13 bezeichnet, mit 22 ist ein NAND-Glied bezeichnet, mit 23 ist ein UND-Glied bezeichnet, mit
24 ist ein Schaltglied bezeichnet, mit 25 ist eine zweite Betriebsartwählschaltung zum Wählen der manuellen oder
automatischen Wahl der Vollbild-Betriebsart und der HaIbbild-Betriebsart
bei der Standbild-Videobetriebsart bezeichnet und mit 26 ist eine dritte Betriebsartwählschaltung
zum Wählen der Vollbild-Betriebsart oder der Halbbild-Betriebsart
bei dem Einschalten der manuellen Wahl mittels der Betriebsartwählschaltung 25 bezeichnet. Die
2g Schaltungen 22 bis 26 bilden eine Bestimmungs- bzw. Befehlsvorrichtung.
Mit 30 ist ein Schaltglied bezeichnet, das einen Verstärker als Pegeleinstellvorrichtung enthält.
Wenn mittels der ersten Betriebsartwählschaltung 15 die
Laufbild-Videobetriebsart gewählt wird, nimmt das Ausgangssignal der Π ο t ι1 i cbsnr t.wäh I srlin 11 unq \b den niedrigen Pegel
"L" an, aufgrund d'ossen der Synchronisiersignalgenerator
L 3 Steuerimpuls für die l.nuf bi 1 d- V i dcnibelr i ebfjfirt erzeugt.
Wenn ein nicht gezeigter Auslöseschalter betätigt wird,
werdnn din Sohn 1 tunrjnn mit Strom vnrnorgt, um einen Aufzeichnungsvorgang
einzuleiten. Da bei der Laufbild-Video-
A (b
· β · β β * · O Λ
-33- DE 3074
betriebsart fortgesetzt aufgezeichnet wird, wird von der Belichtungssteuereinheit 16 die Blende gesteuert, während
der Regelverstärker 17 eine Gegenkopplungssteuerung mit
einer geeigneten Zeitkonstante ausführt. Die Auslese-Be-5
triebsart der Ladungskopplungsvorrichtung 11 wird auf die Halbbild-Betriebsart eingeschaltet, wobei das Signal über
den Ausgangsverstärker 107 aus dem zweiten Horizontal-Schieberegister 105 nach Fig. 2 ausgelesen wird.
Wenn mit der ersten Betriebsartwählschaltung 15 die Standbild-Videobetriebsart
gewählt wird, nimmt das Ausgangssignal der Betriebsartwählschaltung 15 den hohen Pegel "H"
an, mit dem dem Synchronisiersignalgenerator 13 die Er-
.,- zeugung von Steuerimpulsen für die Standbild-Videobetriebsart
befohlen wird. Von der Belichtungssteuereinheit 16 werden die Verschlußzeit und der Blendenwert der Blende
bestimmt und der Blenden/Verschluß-Steuerschaltung 14 zugeführt« Gemäß der vorangehenden Beschreibung bestehen bei
2Q der Standbild-Videobetriebsart die Halbbild-Betriebsart
und die Vollbild-Betriebsart. Zur automatischen Wahl der Halbbild-Betriebsart oder der Vollbild-Betriebsart wird
das Schaltglied 24 auf einen Kontakt (a) geschaltet, Falls bei der automatischen Wahl der Betriebsart von der Belich-
2g tungssteuereinheit 16 erfaßt wird, daß die Leuchtdichte des
Objekts gering ist, nimmt eine Ausgangsleitung 27 den hohen Pegel "H" an. Damit nimmt das Ausgangssignal des NAND-Glieds
22 und auch das Ausgangssignal des UND-Glieds 23 den niedrigen Pegel "L" an, so daß der Synchronisiersignalgenerator
13 in der StandbiLd-Videobetriebsart auf die
Halbbild-Bßtr j ßbsar t geschnihnt w.ird. Γ η I 1 π die I euc-htd i rhte
des Objekts nicht niedrig ist, fiat die Ausgangs lni tunq
27 den nirnlriqrn Prqrl "I", an d;ii! die /\ii!sq/iMq!?i5 ι (pin I r den
NAND-GJieds 22 sowie des UND-GJ i edf? 23 rlpri hohen f'nqei "II"
annehmen, durch den der Synchroniπipns iqnn1qnnnratnr 13
in der Standbild-Videobetriebsart auf die VoJLbild-Hetriebsart
geschaltet wird.
-34- DE 3074
Wenn mit der zweiten Betriebsartwählschaltung 25 die manuelle
Wahl bzw. die Wahl von Hand eingeschaltet wird, wird das Scha 1 Ig lied 24 auf einen Kontakt (b) geschaltet,
wodurch eine Einstellung mittels der dritten Betriebsartwählschaltunq 26 überprüft wird. Mit der dritten Betriebsartwählschal
tung 26 kann bei der- Standbild-Videobetriebsart entweder die Halbbild-Betriebsart oder die Vollbild-Betriebsart
gewählt werden.
Wenn bei der Standbild-Betriebsart die Halbbild-Betriebsart
gewählt wird, kann selbst bei niedriger Leuchtdichte des Objekts ein Bild mit hohem Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis
bzw. Rauschabstand erzeugt werden. Wenn die Leuchtdichte des Objekts hoch ist, kann ein weichgezeich-
netes bzw. unscharf eingestelltes Bild erzeugt werden.
Wenn die Vollbild-Betriebsart gewählt wird, wird ein scharfes Bild mit hoher Auflösung erzeugt.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird bei der Halbbild-Betriebsart
das Ausgangssignal des zweiten Horizontal-Schieberegisters
nach Fig. 2 herangezogen, während bei der Vollbild-Betriebsart die Ausgangssignale des ersten
und des zweiten Horizontal-Schieberegisters herangezogen 25
werden; die Siqnale bei den jeweiligen Betriebsarten werden selektiv über das Schaltglied 30 abgegeben. Es wird
nun die Funktionsweise des Schaltglieds 30 in Einzelheiten
erläutert.
Die Fig. 9 zeigt eine erste Ausführungsform des Schaltglieds 30. Mit 40 ist ein Addierer bezeichnet, mit 41 ist
nin Ve m t. ärkri· lic? ν \ rhnrl und mil i\'?.. int c i η Schall or bezeichnet.
EJe i der Vollbild-Betriebsart, werden die Signale
IA und IR' nun dem ernten bzw. dnm zwriten Horizontal-Schieberegistör
miteinander in dem Addierer 40 addiert und
β ύ (
-35- DE 3074
das Summensignal wird mittels des Verstärkers 41 so eingestellt,
daß sein Pegel gleich dem Pegel des Signals IC aus dem zweiten Horizontal-Schieberegister bei der Halbbild-
_ Betriebsart ist. Bei der Halbbild-Betriebsart wird das
ο
ο
Signal dem Schalter 42 direkt zugeführt, ohne daß es über den Verstärker 41 geleitet wird. Der Schalter 42 wird bei
der Vollbild-Betriebsart auf einen Kontakt (a) und hei der
Halbbild-Betriebsart auf einen Kontakt (b) geschaltet. Auf
in diese Weise wird ein Unterschied der Auslesesignalpegel
zwischen der Vollbild-Betriebsart und der Halbbild-Betriebsart
beseitigt. Da der Signalpegel eingestellt wird, bevor das Signal andie Belichtungssteuereinheit 16 angelegt
wird, wird ein komplizierter Aufbau der nachfolgenden
wird, wird ein komplizierter Aufbau der nachfolgenden
■,p- Schaltungen vermieden.
Die Fig..10 und 11 zeigen eine zweite Ausführungsform 30'
bzw. eine dritte Ausführungsform 30" des Schaltglieds 30.
2Q Nach Fig. 10 werden zum Festlegen der Verstärkung für die
an dem Halbleiterplättchen ausgebildeten Verstärker HO
und 107 der Ladungskopplungsvorrichtung bzw. einer Gesamtverstärkung der .Bildaufnahmeeinheit 101, der Speicheranordnung 103, der Schieberegister 105 und 108 und der Verstärker 107 und 110 bei der Vollbild-Betriebsart die Signale IA und IB mittels gesonderter Verstärker 43 und 44
mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren verstärkt, wobei die Ausgangssignale der Verstärker 43 und 44 mittels
eines Addierers 45 addiert werden. Die Funktionsweise ei-η es Schalters 46 ist die gleiche wie diejenige des Schalters 42 nach F ι π. 9.
und 107 der Ladungskopplungsvorrichtung bzw. einer Gesamtverstärkung der .Bildaufnahmeeinheit 101, der Speicheranordnung 103, der Schieberegister 105 und 108 und der Verstärker 107 und 110 bei der Vollbild-Betriebsart die Signale IA und IB mittels gesonderter Verstärker 43 und 44
mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren verstärkt, wobei die Ausgangssignale der Verstärker 43 und 44 mittels
eines Addierers 45 addiert werden. Die Funktionsweise ei-η es Schalters 46 ist die gleiche wie diejenige des Schalters 42 nach F ι π. 9.
Nach Fig. 11 wird br: i der ll;i I bb i 1 rl- Df I r ι '·1>.';;ι ι I df:r l'otjpl
des Ausl eses-i. gin) Ir? IC m i 11: p. I η ei mos D rim ρ f unrjuq J j cd:; 40
verringert, um dfim i t cJpm Prcjnl mi dr-ri Prqr I des AiiüIi'üi·-
s ig na Is bei rlpr Vo 11 bi Id-Bn I r I ebsnr r niiziiq 1 pichen . Mit 47
des Ausl eses-i. gin) Ir? IC m i 11: p. I η ei mos D rim ρ f unrjuq J j cd:; 40
verringert, um dfim i t cJpm Prcjnl mi dr-ri Prqr I des AiiüIi'üi·-
s ig na Is bei rlpr Vo 11 bi Id-Bn I r I ebsnr r niiziiq 1 pichen . Mit 47
-36- DT 3Ü74
ι. «I. cm AdcJu'ii-r bo/1; ι c:liiio I., uuührcrid m j I t\l) uiri .Schalter
bezeichnet ist.
Während vorstehend die Bildübertragungs-Ladungskopplungs-5
vorrichtung (FT-CCD) beschrieben wurde, werden nachstehend eine Zwischenzcilen-Ladungskopplungsvorrichtung (IL-CCD)
und eine Metalioxidhalbleiter-Ladungskopplungsvorrichtung
(MOS-CCD) kurz erläutert.
Die Fig. 12 zeigt den Aufbau von Hauptteilen bei einer
zweiten Ausführungsform der Bildaufnahmevorrichtung in der
Bildaufnahme-Einrichtung, bei welcher die Zwischenzeilen-Übertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung
(IL-CCD) verwendet
.r wird. Mit 151 und 152 sind fotoempfindliche Elemente bzw.
Fotozellen bezeichnet, die in der Form einer Matrix angeordnet
sind. Mit 153 sind Vertikal-Schieberegister bezeichnet,
die aus den Fotozellen elektrischelnformationen
aufnehmen und sie in vertikaler Richtung übertragen. Mit 154 ist ein Ilorizontal-Schieberegister bezeichnet, mit 155
ist ein Ausgangsverstärker bezeichnet, mit 156 ist ein
Schaltglied als Schaltvorrichtung bei dieser Ausführungsform der Bildaufnahme-Einrichtung bezeichnet und mit 157
ist ein Verstärker mit steuerbarer Verstärkung bzw. ein Regelverstärker bezeichnet.
Mit TCl und TC2 sind Gate-Elektroden bzw. Schaltelektroden
• bezeichnet. Din Elektrode TGl bildet Wege zum Zuführen der
elektrischen Informationen ηus den geradzahligen Zeilen der
Fotozellen / u do η \/or Li k η !-Schieberegistern. Die Elektrode
TG2 bildet Wecjf? zum 7ιιΠ.Πιγομ der elektrischen Informationen
fius den iinriprndznh 1 iqen 7nilnn der Fotozellen zu den V'ertikn
1-Sch ι γΙη·.γο(| i .·; I
<> in .
-37- DE 3074
Bei der Standbild-Videobetriebsart werden nach der Bildaufnahme
und dem Schließen des Verschlusses dje Informationsladungen
eier dem ungeraden Halbbild entsprechenden
Fotozellen (η . , η „ ) über die Elektrode 7 G2 zu den
γί
Vertikal-Schieberegistern J 53 übertragen und dann für ejne
jeweilige Horizontal-Periods aus dem Hör ιzontal-Schieberegister
154 ausgelesen und über den Verstärker 15Γι als
Ausgangssignal der Ladungskopplungsvorrichtung für das ungerade Halbbild ausgegeben. Wenn alle Signale für das
ungerade Halbbild ausgelesen worden sind, wer ei en bei der
Periode für das nachfolgende gerade Halbbild über die Elektrode TGl aus den Fotozellen für das gerade Halb!)! Id
(m,, m„, ) die Ausgangesignale der 1adungsvorrJchtung
..p. für das geradzahlige Halbbild ausgelesen. Diese Betriebsart
wird Vollbild-Betriebsart genannt, wobei die bei dieser
Betriebsart fotoelektrisch umgewandelte Informationsladung mit Cl bezeichnet wird.
r,n Bei der Halbbild-Betriebsart der Standbild-l/ideobetriebnart
werden die Informationsladungen aus einem Paar aus einem ungeraden Halbbild und einem geraden HalbbiJd, die
einander benachbart sind, mittels der Vertikal-Schieberegister
153 addiert und aus dem Hör ιzonta 1-Sehieberegister
154 über den eingegliederten Verstärker 155 ausgegeben.
Hierbei ist eine Informationsladung C2 durch Cl =
1/2 C2 gegeben.
Da gemäß der vorstehenden Bnschreibung bei der Standbild-Videobetriebsari.
cIjc Merrgon der Informal, j orisJ adungen bei
der Vollb ι .1 d-Uf! t r j. rjbr-ifi r L und der Hn I IjI) i 1 d Dn triebsn r L voneinander
verschieden sind, sind rtrr Srlinlfnr \vi(i und dm·
Verstärker 157 dafür vnnjnüt'hnn, dir l'rijf I dor Aufuj-'iii'ji;-signale
der I adungskopp 1 unrjnvor r i rht umj η ι n/un 1 e I 1 nii h/u·.
Mim i nniidr r fin/inj I r\ γΊιριι . Bei dr-r Vn I I In I Ί H" I ι ifbüMil vn ι d
- ill- Df 3 07 4
rl or !>cli;i 1 Lo r I'>d auf" ni non Kontakt (b) geschaltet, wobei
da:3 Aus 1 e.sc:; ι (jiia 1 mittels de;; Verstärkers 157 auf den
gleichen Pegel wie das Auslesesignal bei der Halbbild-Betriebsart
eingestellt wird und dann der automatischen
Verstärkunqsrjteuerung bzw. dem Regelverstärker zugeführt
wird .
Die Fig. 13 zeigt den Aufbau einer MOS-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung
der Bildaufnahme-Einrichtung.
Der MOS-BLldwandler weist.fotoempfindliche Elemente bzw.
Fotozellen .161, eine Horizontal-Abtastschaltung 162 und
eine Wertika1-Abtastschaltung 163 auf. Die Funktionsweise
, p- des MOS-Bi 1 dwandlers ist bekannt, so daß deren Beschreibung
hier weggelassen wird. Da der Bildwandler grundlegend
ein X-Y-Abtaütwandler ist, kann er leicht in der Vollbild-Betriebsart
und der Halbbild-Betriebsart betrieben werden,
bei welcher die Signal ladungen von zwei benachbarten ZeI-len
kombiniert bzw. addiert werden.
Da gemäß der voran gehende η Beschreibung bei diesen beiden
Betriebsarten die Signalpegel der Auslesesignale voneinander
verschieden sind, ist es erforderlich, bei den jeweiligen
Betriebsarten die Pegel einzustellen.
Die Pegel der Auslesesignale bei diesen Betriebsarten werden
dadurch eingestellt, daß das Signal über ein Schaltglied 165 7a\ ei η R in Verstärker 160 geleitet wird oder nicht.
fjemäß dor vni anflehenden Hesch it i hung \r<v rrleri bei dnti Aurf
ührungshe i r;p i e I en der Π i I dnwf nähme -f i η ι i rhMmq dann, wenn
die (!i'iili1 Hc I ι ι I1I)'i;n· I , Ihm tli<
r die Ί ι <|iia Il :iduni|fMi heu ach
hrirl er ( öl nc I t;k I ι ι .'u-lie r Waiul I e r /e I I en der ί es I l<ö r pn r-Π i 1 d-
i)b fin I nahiiuMMi ι r ι rhi um] /(i",ainiiienr|ti f ?ιΠ I we flcn , und rl i e /weite
-V)- Dl 5074
Betriebsart angewandt wird, bei der die S ιgna1 ladungen
der jeweiligen Zellen gesondert ausqelesen werden, die
Verstärkungsfaktoren für die AusJesesignaJe bei den beiden
Betriebsarten so eingestellt, daß bei den jeweiligen Be-5
t r i e b s a r t e η Signale des gleichen Pegels a b qe g e b e η werden.
Infolgedessen ist die Gestaltung der automatischen Belichtungssteuereinheit
der Videokamera ei.nfarher.
Ferner wird eine Verringerung der Bildqualität durch den
Pegelunterschied zwischen den Aus IesesignaJ en verhindert.
Da gemäß der Darstellung in der Fig. If) die Pegel, für das
ungerade und das gerade Halbbild bei der V ο J 1 b i1d-B e t r i e bsp.
art" eingeregelt bzw. ausgeglichen werden, wird ein Flimmern
des mittels eines Fernsehempfängers reproduzierten
Bilds verhindert.
Die Fig. 14 zeigt ein Schaltbild von Haupt teil en der Be-2Q
liehtungssteuereinheit 16 nach I ig. 8. Die fig. 14 zeigt
eine Ausführungsform einer Hrrni tt. lungsscha 1 t ung zum Ermitteln der Leuchtdichte. Mit 235 ist eine Integrierschaltung zum Integrieren eines von der BiJdaufnahmevorrichtung
über das Schaltglied 3ü zugeführten Videosignals bezeichog
net j während mit 2 36 ein Vergleiche!· bezeichnet ist . An
einen EinganqsanschJuß des Vergleichers 23 6 wird eine Bezugsspannung
Vref angelegt.
Das Videosignal wird mittel:; flor Integrier schaltung 235
integriert, deren Ausgängen ι gun 1 mit der Bezugsspannung
Vref mittels der. Vrwq I r i (-he ι ·; ? 1fr ve rg I i rhr η wird, um d.'inii I
zu ermitteln, nb dir I eiir h I d ι rhi η qrr i ng ι .<; I oder η u'lif .
Die In'tr-g r i ρ !"sehn I I iinq '/i'j ir/ird für ein jedr-j ll.'ilhhild
mittels eines \/p r I" i l< a I sy nrh rmi i r, ί r>
r ·, ι qnn I ·; V ;inr; d"in 'i\nch
r on j s i e r.s i'jnri I gene rn I π i- I' ge I risch I b/in. /i/niclTj' ■! I r>
1 1 I .
- - '· ·- ··-■ - 332066
-4Ω- DF '5074
I) ι (! I itj. I '} /eiql elin! S I euo rseha I I ling der Bildaufnahme-.
tinrichturig in einer Aus führungs form, bei der die automatische
Belichtungssteuerung nach F'icj. 8 ohne das Ausgangssignal,
der I) i I dan friahmee inhe ι1 ausgeführt wird. Gleiche
b
Γ 1 π in e η t e win die in I ι q. B gezeigten sind mit den gleichen
Be/ugs/eieben unter /usat/ des Apostroph-Zeichens bezeichnet.
Mit 29 ι ii t eine fotoinel ri.'.rlie b/w. I ich tmeßvor richtung
wie ei up ii ι 1 ieium-f ο todiode bezeichnet. Das Ausgangssignal
der I i eh trneßvor richtung 29 wird der Belichtungs-Steuereinheit
lh1 zugeführt, weLche den Regelverstärker
17' und die B I oiiden/Wo rsch 1 uß-Steuerschal tung 14' steuert.
Wenn die Standb ι id-VitJeobetr iebsart und bei dieser die
automatische; Wahl der Betriebsart gewählt sind, gibt die
p. Be1 ichtungssleuereinheit \6' an der Ausgangsleitung 27'
ein Signal mit dem Pegel "H" zum automatischen Wählen der
Ha IbI) ι 1 d-Bo t r ι ebsar t al), wenn das Ausgangssignal der Lichtmeßvorrichtunq
29 niedrig ist, nämlich die Leuchtdichte des Übjekl b ι 1 d.s qerinq ist. Wenn das Ausgangssignal der
PQ I i ch tiiKifiwf) r r i oh t urirj 29 lioch ist, nämlich die teuchtdichte
ties Objektbild:; hoch ist, gibt die Be 1 ich tungss teuereinhoit
16' an der Ausgangs 1 eitung 27' ein Signal mit dem
PegoJ "I " für das automatische Wählen der Vollbild-Bet
rιe b s art a b.
Bei der Aus füll ι unqs form nach fig. \b kann eine Durch-
»chri 11 t.s 1 ichl iiiffiijurig oder eine T e i J .1 ι ch (.messung dadurch
gewählt werden, daß solektLU mehrere I ι. eh tineßvorrichtungen
verwendet werden, die an unterschiedlichen Stellen angeordnet
sind, wie er; bei einer herkömmlichen Kamera erfolgt.
(lemäß der \/o vr, I eilenden fieneh ι e>
bunt| können gemäß dieser Aus füh rui πι·: I η ι in der I! i I d;iu I 11.1 lime I i π ι ι ί hi iinq se I ok I ι ν die
η ι π I π (ie I γ ι eb.s-Ί ι I , bei d(?r die !ΐ i qrifi 1 1 ndungen aus miiidestens
7ViV i benn'-lib?! r I en rle r Vielzahl (O I ne 1 ek I. r i sehe r Wand-
-4I- I)F 5074
lerzellen dei· B i I dan fnahmeß ι nho i L konib ι π i nrl. bzw. addiert
werden, oder die zweite Betriebsart e i η q ο fit? t. / I worden,
bei der die S ι gria 1 ladungen dor jeweiligen fotoelektrischen
Wandler?olleη gesondert ausgelesen morden.
5
Infolgedessen ist es möglich, in Abhängigkeit, von der Anwendung
ein srharffis Bild πι ι I hnher Auflösung oder -lurrh
die Addition ο in Signal mit einem hohen Nu t/s ιgnal/Störsignal-VerhäJίη
is bzw. RausohabsLand /u er/ougen. Wenn
die L euchtdich Le des Objekts gering ist, wird die ο rs to
Betriebsart gewählt, so daß für das Objekt geringer Helligkeit
ein Signal mit hohem Rauschabstand or/ougt wird.
, ,- Es wird eine B i I clau f nahme-l ι η r ι oh t ung /um Aufnehmen eines
Bilds eines Objekts unter Verwendung einer I es Lkörper-Bildaufnahmeanordnung
mit einer Viel/ahl in einer Matrix
angeordneter fo toe.l ek tr J sehe r Wandler/ollen angegeben,
die eine Wählvorrichtung /um Wählen einer ersten ßetriebs-
2Q art, bei der Signal 1adungen aus mindestens zwei fotoelektrischen
Wandler/eilen /usammengesc11/1 ausgelesen worden,
und einer zweiten Betriebsart aufweist, bei der die Sitjnalladungen
für jede der Γο too Iektrι schon Wand 1 er/o11 on
gesondert ausgelesen werden, wobei für das Au:; 1 eses i gna 1
ein Verstärkurigsfaktor entsprechend eier tjniwählLen !Betriebsart
ve rändert wird.
ι · te·.
Leerseite
Claims (14)
1. Bildaufnahme-Einrichtung, gekennzeichnet durch
eine Bildaufnahmevorrichtung (11; 101, 103; 151, 152; 161) zum Umsetzen von optischen Bildinformationen in
elektrische Bildinformationen und zum Sammeln der elektrischen
Bildinformationen, mehrere Auslesevorrichtungen (105, 108; 153, 154; 162, 163) zum Auslesen der elektrischen
Bildinformationen ρ die an unterschiedlichen Teilen
der Bildaufnahmevorrichtung gesammelt sind, und eine
Schaltvorrichtung (30; 65; 156; 165) zum selektiven Zuführen der Bildinformationen aus den Auslesevorrichtungen
zu einem gemeinsamen Signalkanal unter einer vorbestimmten Zeitsteuerung.
2. Bildaufnahme-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die mehreren Auslesevorrichtungen (105, 108; 153, 154) jeweils eine Umsetzvorrichtung (107,
109; 155) zum Umsetzen der elektrischen Bildinformationen
aus der Bildaufnahmevorrichtung (101, 103; 151, 152) in
ein vorbestimmtes elektrisches Signal aufweisen.
3. Bildaufnahmc-Einrichtung nach Anspruch J oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Auslesevorrichtungen (105, 108; 153, 154) jeweils ein Hnr izont.o 1 -Schieberegister
aufweisen.
A/2 5
Dresdner Bank (München) Kto. 3 939 844 Bayer. Verelnsbonk (München) KIo. 508 941 Poslacheck (München) Kto. βΤΟ-43-S
-2- DE 3074
4. Bildaufnahme-Einrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmevorrichtung
(11; 101, 103; 151, 152; 161) eine Vielzahl fotoelektrischer Wandlerzellen aufweist, die in einer Matrix
angeordnet sind.
5. Bildaufnahme-Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren 'Auslesevorrichtungen (105,
108) zum unabhängigen Auslesen der Bildinformationen vorbestimmter Zeilen der Vielzahl der in der Matrix angeordneten
Wandlerzellen ausgebildet sind.
6. Bildaufnahme-Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmevorrichtung (101, 103)
eine Bildaufnahmeeinheit (101), der die optischen Bildinformationen
zugeführt werden, und eine optisch abgeschirmte Speichereinheit (103) zum Speichern der in der Bildaufnahmeeinheit
gesammelten Bildin format ionen aufweist und daß mindestens eine (108) der mehreren Auslesevorrichtun-
gen (105, 108) zwischen der Bildaufnahmeeinheit und der Speichereinheit angeordnet ist.
7. Bildaufnahme-Einrichtung, gekennzeichnet durch eine
Bildaufnahmevorrichtung (11) zum Umsetzen optischer BiId-
informationen in elektrische Bildinformationen und zum
Sammeln der elektrischen Bildinformationen, eine Additionssteuervorrichtung (12, 13, 30) zum Addieren der an unterschiedlichen
Teilen der Bildaufnahmevorrichtung gesammelten elektrischen Bildinformationen, eine Befehlsvorrich-
tung (15, 16, 25, 26) zum Befehlen des Addiersteuervorgangs der Additionssteuervorrichtung und eine Pegeleinstellvorrichtung
(16, 17) zum den Befehlen mis dor ßefehlsvorrichtung
entspreche η den Finstellfn der PpcjpI der elektrischen Bi J din formationen aus der Bildaufnnhmevarrichtunq.
α * re
β Λ οο
-3- DE 3074
8. Bildaufnahme-Einrichtung nach Anspruch Ί- dadurch
gekennzeichnet, daß die Additionssteuervorrichtung (12, 13,
30) eine Bildaufnahmevorrichtungs-Treiberschaltung (12)
zum Addieren vorbestimmter Teile der in der Bildaufnahmevorrichtung
(11) gesammelten elektrischen Bildinformationen aufweist. ·
9. Bildaufnahme-Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmevorrichtung
(11) eine Vielzahl fotoelektrischer Wandlerzellen aufweist,
die in einer Matrix angeordnet sind.
10. Bildaufnahme-Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß mit der Additionssteuervorrichtung
(12, 13, 30) die Bildinformationen einer vorbestimmten Zeile der Vielzahl von in der Matrix angeordneten Wandlerzellen
mit den Bildinformationen einer weiteren vorbestimmten Zeile .addierbar sind«
11. Bildaufnahme-Einrichtung nach einem der Ansprüche
7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlsvorrichtung
(15, 16, 25, 26) einen von Hand bedienbaren Schalter aufweist.
12. Bildaufnahme-Einrichtung nach einem der Ansprüche
7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlsvorrichtung
(15, 16, 25, 26) eine Leuchtdichte-Unterscheidungsvorrichtung (16) zum Ermitteln der Leuchtdichte eines Objekts
und zum Erzeugen eines Signals aufweist, mit dem die Additionasteuervorrichtunq (12, 13, 30) den Addiprsteuervorgang
ausführt, wenn die Leuchtdichte des Objekts unterhalb eines vorbestimmten Werts liegt.
13. Bildaufnahme-Einrichtung naph einem der Ansprüche
ob
7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegeleinstell-
-4- DE 3074
vorrichtung (16, 17) einen Verstärker (17) mit veränderbarer Verstärkung aufweist.
14. Bildaufnahme-Einrichtung nach einem der Ansprüche
7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Pegeleinstellvorrichtung
(16, 17) die Pegel der elektrischen Bildinformationen
so einstellbar sind, daß unabhängig von dem Addiersteuervorgang die Pegel der elektrischen Bildinformationen
gleich sind.
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