DE3320706C2 - - Google Patents
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- H04N25/46—Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by combining or binning pixels
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- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildaufnahmegerät
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Als Bildaufnahmegerät ist z. B. eine Bildübertragungs-
Bildaufnahmevorrichtung bekannt. Herkömmlicherweise beträgt
bei den Bildübertragungs-Bildaufnahmevorrichtungen die
Anzahl vertikal angeordneter Fotozellen, d. h. die Anzahl
der Zeilen des Bildwandlers 245, also ungefähr die Hälfte
der 525 Horizontal-Abtastzeilen für ein Vollbild nach
dem NTSC-Farbfernsehsystem. Die Fotozellen können Signale
für 245 Horizontal-Abtastzeilen, d. h. für ein Teilbild
speichern, da sie sowohl die Funktion der Fotowandlung
als auch die Funktion der Datenübertragung haben. Nachdem
die Signale für ein Teilbild ausgelesen sind, wird für
die Bildaufnahme der wirksame fotoempfindliche Bereich
der Fotozellen verschoben, wonach dann die nachfolgenden
Signale für ein unterschiedliches Teilbild ausgelesen
werden. Somit wird eine Zwischenzeilen-Abtastung zum Erzielen
eines Zeilensprung-Rasterbilds ausgeführt. Das
vorstehend beschriebene System ist für ein Zwischenzeilenabtastungs-
Fernsehsystem gut geeignet, da trotz einer
kleinen Anzahl von Fotozellen ein Bild mit hoher Auflösung
erzielt werden kann. Die Größe und die Empfindlichkeit
der Fotozellen ist jedoch begrenzt. Infolgedessen ist
die Bildaufnahme-Empfindlichkeit des Bildsensors beschränkt.
In "IEEE Transactions on Electron Devices", Vol. ED-20,
1973, Nr. 6, Seiten 535 bis 541, ist ein dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 entsprechendes Bildaufnahmegerät
beschrieben, bei dem gemäß Fig. 2b die Zusammenfassung
der Bildaufnahmezeilen in den Zeilen der Speichervorrichtung
durchgeführt wird. Alternativ hierzu wird gemäß Fig. 2c
diese Zusammenfassung in den Bildaufnahmeelementen
selbst durchgeführt. Die letztere Lösung hat jedoch den
Nachteil, daß alle Bildaufnahmeelemente eine entsprechend
hohe Speicherkapazität haben müssen, so daß eine Höchstintegration,
wie sie für eine gute Auflösung benötigt
wird, nur schwer realisierbar ist.
Die US-PS 43 14 279 zeigt ein Bildaufnahmegerät, dessen
in einer Bildaufnahmevorrichtung gespeicherte Bildsignale
mit Hilfe von zwei Schieberegistern zeilenweise ausgelesen
werden, wobei das eine Schieberegister jeweils an alle
ungeraden Zeilen der Bildaufnahmevorrichtung angeschlossen
ist und deren Bildsignale ausliest, während der andere
Schieberegister an alle geraden Zeilen angeschlossen ist.
Die beiden Signale werden schließlich in einem Speicher
verknüpft und über ein Register ausgegeben.
Die US-PS 40 81 841 zeigt ein Bildaufnahmegerät, bei dem
die Bildaufnahmeelemente der Bildaufnahmevorrichtung zickzackförmig
in der Weise angeordnet sind, daß zwei verschiedene
Arten von Zeilensignalen ausgelesen werden können.
Eine Zusammenfassung bzw. Addition dieser Signale zur
Erzeugung eines Zeilensprung-Videosignals wird allerdings
nicht durchgeführt.
In der DE 32 23 849 ist ein Bildaufnahmegerät offenbart,
bei dem eine Bildaufnahmevorrichtung, die eine Vielzahl
von in Spalten und Zeilen Matrixförmig angeordneten Bildaufnahmeelementen
aufweist, bildmäßig moduliertem Licht
ausgesetzt wird, wobei die Bildelemente entsprechende
Bildsignale erzeugen und speichern. Diese Bildsignale
werden Zeile für Zeile, d. h. in Spaltenrichtung in eine
Speichervorrichtung übertragen, aus der sie mittels einer
Ausgabevorrichtung in Form eines Schieberegisters ausgelesen
werden. Bei diesem Bildaufnahmegerät werden zur Erzeugung
eines Zeilensprung-Videosignals jeweils die Signale von
zwei oder mehr benachbarten Zeilen der Bildaufnahmevorrichtung
zusammengefaßt, wobei die erforderliche
Verschachtelung der Zeilen durch Addition jeweils unterschiedlicher
Zeilen in den Halbbildern durchgeführt wird.
Bei diesen Bildaufnahmegeräten kann bei plötzlichem starkem
Lichteinfall eine Überstrahlung ("Blooming") auftreten,
die dazu führt, daß das Videosignal partiell relativ lange
gestört ist, bis sich die zu stark bestrahlten Bildaufnahmeelemente
wieder erholt haben, was in der Praxis einige
Sekunden dauern kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bildaufnahmegerät
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart
weiterzubilden, daß eine einfache und zuverlässige Bildsignalzusammenfassung
ohne unerwünschte Überstrahlungseffekte
erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des
Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die erfindungsgemäße Bildaufnahmevorrichtung weist somit
eine eine Überstrahlung verhindernde Vorrichtung auf.
Damit bei einer Bildsignal-Zusammenfassung hierdurch aber
keine Probleme resultieren und eine einfache und zuverlässige
Zusammenfassung ermöglicht ist, ist die Speicherkapazität
jedes Bildaufnahmeelements einer bestimmten, nahe der
Speichervorrichtung angeordneten Zeile der Bildaufnahmevorrichtung
größer als die Speicherkapazität der Bildaufnahmeelemente
der anderen Zeilen und es werden die Bildsignale
nur in dieser bestimmten Zeile der Bildaufnahmevorrichtung
zusammengefaßt. Da auch die bestimmte Zeile der Bildaufnahmevorrichtung
gegen Überstrahlung geschützt ist, kann
auch das in dieser Zeile zusammengesetzte Videosignal
keinen Pegel annehmen, der einer Überstrahlung entspricht.
Erfindungsgemäß ist daher eine Überstrahlung selbst bei
einem zusammengesetzten Videosignal sicher vermeidbar,
ohne daß "Überlauf"- oder Überstrahlungsschutzmaßnahmen
im Bereich der Speichervorrichtung vorgesehen werden müßten.
Auch die erzielbare Bildaufnahme-Empfindlichkeit ist
relativ hoch.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die eine in einem Ausführungsbeispiel
des Bildaufnahmegeräts (im folgenden Bildaufnahme-System genannt)
verwendete Bildaufnahmevorrichtung zeigt.
Fig. 2 ist eine Draufsicht, die Teile eines Bildwandlers,
eines Speichers und eines als Auslese/Übertragungsabschnitt
dienenden Zwischenregisters der in Fig. 1
gezeigten Bildaufnahmevorrichtung zeigt, wobei
der Auslese/Übertragungsabschnitt zwischen dem
Bildwandler und dem Speicher ausgebildet ist.
Fig. 3 ist eine Darstellung, die einen inneren Potentialzustand
der in Fig. 1 gezeigten Bildaufnahmevorrichtung
zeigt.
Fig. 4 zeigt grafische Darstellungen (a) und (b) für die
Erläuterung einer Betriebsablauffolge bei dem
praktischen Einsatz der Bildaufnahmevorrichtung.
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die das Bildaufnahme-
System gemäß dem Ausführungsbeispiel mit einer
Ansteuerungsschaltung und der in Fig. 1 gezeigten
Bildaufnahmevorrichtung zeigt.
Fig. 6 bis 10 sind jeweils Zeitdiagramme von Ausgangsimpulsen
der in Fig. 5 gezeigten Ansteuerungsschaltung.
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild der in Fig. 5 gezeigten
Ansteuerungsschaltung.
Fig. 12 und 13 sind jeweils Darstellungen für die Erläuterung
von Bedingungen für die Erzeugung von Steuersignalen.
Fig. 14 bis 17 sind jeweils Blockschaltbilder von vier
in Fig. 11 gezeigten Schaltgliedern.
Fig. 18 ist eine schematische Ansicht, die eine Bildaufnahme-
Einrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
zeigt.
Fig. 19 ist eine Draufsicht, die Teile eines Bildwandlers,
eines Speichers und eines als Auslese/Übertragungsabschnitts
dienenden Zwischenregisters der in Fig. 18
gezeigten Bildaufnahme-Einrichtung zeigt, wobei
der Auslese/Übertragungsabschnitt zwischen dem Bildwandler
und dem Speicher ausgebildet ist.
Die Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau einer Bildübertragungs-
Bildaufnahmevorrichtung FCD. Die Bildaufnahmevorrichtung
FCD hat einen Bildwandler 1. Wenn die Bildaufnahmevorrichtung
FCD bei einem NTSC-Farbfernsehsystem verwendet wird,
entspricht die Anzahl von in vertikaler Richtung (nach Fig. 1)
aufgereihten Fotozellen 2 (die Anzahl der längs einer
jeden Spalte des Bildwandlers angeordneten Fotozellen) im
wesentlichen der Anzahl von Horizontal-Abtastlinien (nämlich
490 H-Linien), die ein Bild bilden. Diese Anzahl ist
ungefähr das Doppelte der Anzahl der Fotozellen einer herkömmlichen
Bildübertragungs-Bildaufnahmevorrichtung. Die
Anzahl der in einer Zeile des Bildwandlers 1 angeordneten
Fotozellen 2 (nämlich die Anzahl der Spalten) wird im allgemeinen
entsprechend der Farbhilfsträger-Frequenz zu 390,
570 oder 780 gewählt. Zur Erleichterung der Darstellung
zeigt die Fig. 1 nur 36 Fotozellen (9 Vertikal- bzw. Spalten-
Fotozellen mal 4 Horizontal- bzw. Zeilen-Fotozellen).
Ein Speicher 3 speichert aus dem Bildwandler 1 ausgelesene
Signale. Speicherzellen 4 des Speichers 3 sind in der Form
einer Matrix so angeordnet, daß die Anzahl der Zeilen-Speicherzellen
die gleiche wie diejenige der Zeilen-Fotozellen
ist, jedoch die Anzahl der Spalten-Speicherzellen die Hälfte
derjenigen der Spalten-Fotozellen ist (ungefähr 245
H-Linien). Die Anzahl der Fotozellen und der Speicherzellen
kann jedoch nach der Erfordernis verändert
werden. Zur Erleichterung der Darstellung zeigt die Fig. 1
nur 20 Speicherzellen 4 (5 Vertikal- bzw. Spalten-Speicherzellen
× 4 Horizontal- bzw. Zeilen-Speicherzellen).
Daher ist die Anzahl der Speicherzellen 4 gleich derjenigen
in dem Speicher der herkömmlichen Bildübertragungs-Ladungskopplungs-
Bildaufnahmevorrichtung.
Bei dem Bildaufnahme-System gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
werden die Signale für ein Fernsehbild in dem
Bildwandler 1 erzeugt, wobei die Signale für zwei Zeilen
bei der Verschiebung zu dem Speicher 3 in einer Endreihe
bzw. Endzeile 1 a des Bildwandlers 1 addiert werden, wie es
nachfolgend beschrieben wird. Infolgedessen können Signale
für Abtastzeilen gebildet werden, deren Anzahl die Hälfte
der Anzahl der Abtastzeilen in einem Vollbild ist. Durch
das Auslesen dieser Signale aus dem Speicher 3 kann die
effektive Bildaufnahme-Empfindlichkeit des Bildwandlers 1
außerordentlich verbessert werden. Nach Überschlagsrechnung
wird die Empfindlichkeit auf das Doppelte verbessert.
Ferner wird jede Kombination von zwei Zeilen für das erste
Teilbild von derjenigen für das zweite Teilbild unterschiedlich
gemacht, wodurch die Zwischenzeilen-Abtastung herbeigeführt
wird.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung werden die von dem
Bildwandler 1 gebildeten Zeilensignale miteinander in dem
Bildwandler 1 unter Verwendung der in der Endzeile 1 a angeordneten
Fotozellen 2 addiert. Diese Gestaltung hat einen
Vorteil insofern, daß selbst beim Auftreten eines Signalüberlaufs
aufgrund der Signaladdition eine auf herkömmliche
Weise in dem Bildwandler 1 zum Verhindern des Überstrahlens
ausgebildeten Überstrahlungsschutzvorrichtung die
Überlaufkomponente abzieht und damit das Überstrahlen verhindert,
wie es im folgenden beschrieben wird.
Die Signale aus dem Speicher 3 werden mit einem Horizontal-
Ausgangsregister 5 ausgelesen. Das Register 5 weist eine
einzige Reihe von Ladungsübertragungszellen 6 auf, deren
Anzahl gleich der Anzahl der Zellen in der Horizontalrichtung,
nämlich gleich der Anzahl der Spalten des Bildwandlers
1 und der Spalten des Speichers 3 ist. Ein Verstärker
7 setzt die von dem Register 5 übertragene Ladung in eine
Spannung um.
Wenn die Bildaufnahmevorrichtung FCD zur Bildaufzeichnung
in dem Halbbild/Vollbild-Standbild-Videosystem verwendet
wird, wird zwischen dem Bildwandler 1 und dem Speicher 3
eine Auslese/Übertragungs-Zwischenregister 8 angeordnet.
Das Register 8 weist ein einzeiliges Ladungsübertragungsregister
mit Ladungsübertragungszellen 9 auf, deren Anzahl
gleich der Anzahl der Zellen in der Horizontalrichtung,
nämlich gleich der Anzahl der Spalten des Bildwandlers 1
und der Anzahl der Spalten des Speichers 3 ist. Wenn gemäß
der nachfolgenden Beschreibung die Bildaufnahmevorrichtung
FCD gemäß dem Ausführungsbeispiel bei dem Halbbild/Vollbild-
System eingesetzt wird, überträgt von den mittels des
Bildwandlers 1 erzielten Signalen das Zwischenregister 8
abwechselnde bzw. Zwischenzeilen-Signale zu dem Speicher 3,
wobei das Register 8 die abwechselnden Signale über einen
Ausgangsverstärker 10 abgibt. Die Zeilensignale für das
erste Halbbild werden über den Verstärker 10 abgegeben,
während die Zeilensignale für das zweite Halbbild über den
Verstärker 7 abgegeben werden. Infolgedessen werden während
des gleichen Intervalls erzeugte Signale für ein Vollbild
gesondert für zwei Teilbilder abgegeben. Daher kann das
herkömmliche Problem ausgeschaltet werden, daß bei der Verwendung
einer zur Bildaufzeichnung bei einem Laufbild-Videosystem
verwendeten Ladungskopplungsvorrichtung für die
Bildaufzeichnung in einem Standbild-Videosystem entsteht.
Es ist anzumerken, daß bei der Verwendung der Bildaufnahmevorrichtung
FCD in einem Laufbild-Videosystem das Zwischenregister
8 nur dazu dient, die Speichersignale aus dem
Bildwandler 1 zu dem Speicher 3 zu übertragen.
Eine Ladungskopplungsvorrichtung (CCD) wird herkömmlicherweise
unter Einphasen-Ansteuerung, Zweiphasen-Ansteuerung,
Dreiphasen-Ansteuerung oder Vierphasen-Ansteuerung betrieben.
Für die vorstehend beschriebene Bildaufnahmevorrichtung
FCD kann ein beliebiges dieser Ansteuerungsverfahren
angewandt werden. Zur Erleichterung der Darstellung wird
ein Fall beschrieben, bei dem für die Bildaufnahmevorrichtung
FCD das Einphasen-Ansteuerungsverfahren angewandt wird.
Die Gestaltung des Bildwandlers 1, des Zwischenregisters 8,
des Speichers 3 und des Horizontal-Ausgaberegisters 5 der
in Fig. 1 gezeigten Bildaufnahmevorrichtung FCD wird in
Einzelheiten anhand der Fig. 2 beschrieben. Das Einphasen-
Ansteuerungsverfahren ist in der JP-OS 55-11 394 beschrieben
(die der US-PS 42 29 752 entspricht). Dieses Verfahren
fällt nicht in den Rahmen der Erfindung, so daß eine ausführliche
Beschreibung des Verfahrens weggelassen werden
kann.
Nach Fig. 2 wird ein Vermischen von Ladungssignalen zwischen
Horizontal-Zellen durch Kanalbegrenzungen CF verhindert.
Eine Ausbreitung bzw. Überstrahlung wird durch Überstrahlungsschutzschwellen
AB verhindert. Ein Überlaufablaß-
Gate OG und ein Überlauf-Drain OD bilden eine Überstrahlungsschutzvorrichtung.
Die Ausbildung der Kanalbegrenzungen
CS, der Überstrahlungsschutzschwellen AB, des Überlaufablaß-
Gate OG und des Überlauf-Drain OD gemäß der Darstellung
in der Fig. 2 ergeben eine kompakte Vorrichtung für
eine gesteigerte Anzahl von Bildelementen ohne eine Herabsetzung
der Bildaufnahme-Empfindlichkeit. Ferner kann auf
einfache Weise ein Video- bzw. Fernsehsignal hoher Qualität
erzielt werden. Die vorstehend beschriebene Gestaltung
ist beispielsweise in der JP-OS 55-56 789 oder dergleichen
beschrieben.
Eine Elektrode 21 aus polykristallinem Silicium des Bildwandlers
1 weist Bereiche I und II auf, die unterschiedliche
Potentiale haben. Eine in der Siliciumschicht ausgebildete
imaginäre bzw. Scheinelektrode 22 hat Bereiche
III und IV, die unterschiedliche Potentiale haben. Die
Bereiche I bis IV bilden eine einzelne Fotozelle 2 in der
Vertikalrichtung.
Ein Bereich 23 entspricht dem Zwischenregister 8. In diesem
Bereich ist gemäß der Darstellung durch die strichlierte
Fläche eine kammartige Elektrode aus polykristallinem
Silicium bzw. Poly-Si ausgebildet. Die Siliciumschicht
unter der kammartigen Elektrode ist in Bereiche I′, II′
und I′a aufgeteilt, die unterschiedliche Potentiale haben.
Obzwar das Potential an dem Bereich I′ das gleicher wie dasjenige
an dem Bereich I′a ist, sind der Bereich I′ und der
Bereich I′a voneinander durch die Kanalbegrenzung CF isoliert.
Bereiche III′ und IV′ haben jeweils die gleichen
Potentiale wie die Bereiche III und IV der Scheinelektrode
22 des Bildwandlers 1. Eine Elektrode 24 und eine Scheinelektrode
25 des Speichers 3 haben jeweils die gleiche Gestaltung
wie die Elektrode 21 bzw. die Scheinelektrode 22
des Bildwandlers 1. Bereiche I′′, II′′, III′′ und IV′′ des
Speichers 3 entsprechen jeweils den Bereichen I, II, III
und IV des Bildwandlers 1. Die Bereiche I′′, II′′, III′′ und
IV′′ bilden eine einzelne Speicherzelle 4.
Die Fig. 3 zeigt die inneren Potentialzustände der in Fig. 2
gezeigten Bildaufnahmevorrichtung FCD.
In der Fig. 3 entsprechen Poly-Si-Elektroden 30 des Bildwandlers
1 der in Fig. 2 gezeigten Elektrode 21. Die Poly-
Si-Elektroden des Bildwandlers 1 sind miteinander verbunden.
An die Elektroden 30 wird zur Ladungsübertragung eine
Spannung angelegt. Das Potential an dem Bereich I der Siliciumschicht
unter der Elektrode 30 ist höher als dasjenige
an dem Bereich II der Schicht.
Die gestrichelte Linie in Fig. 3 zeigt an, daß die Elektrode
30 auf einer hohen negativen Spannung (von beispielsweise
-15 V) gehalten ist, während die ausgezogene Linie
angibt, daß die Elektrode 30 auf einem niedrigen negativen
oder positiven Potential (von beispielsweise 0 V) gehalten
wird.
An der in Fig. 2 gezeigten Scheinelektrode 22 ist gemäß
der Darstellung in der Fig. 3 das Potential an dem Bereich
III geringfügig höher als dasjenige an dem Bereich IV. Die
Potentiale an den Bereichen III und IV sind nicht von der
an die Elektrode 30 angelegten Spannung abhängig und werden
konstant gehalten. Wenn an die Elektrode 30 eine hohe
konstante negative Spannung (von beispielsweise -15 V)
angelegt wird, wird in dem Bereich IV der Scheinelektrode
22 Ladung gespeichert. Wenn an die Elektrode 30 ein Spannungsimpuls
angelegt wird, der für eine kurze Zeit eine
niedrige negative oder positive Spannung (von beispielsweise
0 V) ergibt, wird die Ladung aus dem Bereich IV heraus
übertragen.
In dem Zwischenregister 8 ist eine Elektrode 31 aus Polysilicium
gebildet. Die Elektrode 31 ist gegenüber der Elektrode
30 des Bildwandlers 1 isoliert, so daß die Elektroden
30 und 31 unterschiedliche Spannungen aufnehmen können. Die
Potentiale an den Bereichen des Zwischenregisters 8 sind
unterhalb der Elektrode 31 dargestellt.
In dem Speicher 3 sind Elektroden 32 ausgebildet. Die Potentiale
der jeweiligen Bereiche im Speicher 3 sind die
gleichen wie diejenigen der entsprechenden Bereiche im
Bildwandler 1.
In dem Horizontalausgabe-Register 5 ist eine Elektrode 33
aus polykristallinem Silicium ausgebildet. Die Gestaltung
des Horizontalausgabe-Registers 5 ist im wesentlichen die
gleiche wie diejenige des Zwischenregisters 8 mit der Ausnahme,
daß an einem Seitenteil 34 ein Abschluß durch eine
Kanalbegrenzung CF erfolgt.
Es wird nun die Ladungsübertragung in dem Zwischenregister
8 beschrieben. Die in dem Bereich IV des Bildwandlers 1
angesammelte Ladung wird zu dem nächsten Bereich IV übertragen,
wenn an die Elektrode 30 ein Spannungsimpuls angelegt
wird, der die Potentiale der Bereiche I und II gemäß
der Darstellung durch die ausgezogene Linie in Fig. 3 absenkt.
Falls dieser nächste Bereich IV an die Bereiche I′
und II′ des Zwischenregisters 8 angrenzt und an die Elektrode
31 des Zwischenregisters 8 eine niedrige positive
oder negative Spannung angelegt wird, erhalten die Bereiche
I′ und I′′ Potentiale gemäß der Darstellung durch die ausgezogene
Linie in Fig. 3, so daß die Ladung aus dem Bereich
IV über den Bereich I′ zu dem Bereich II′′ übertragen wird.
Wenn danach eine hohe negative Spannung an die Elektrode
31 angelegt wird, haben die Bereiche I′ und II′′ Potentiale
gemäß der Darstellung durch die gestrichelte Linie in Fig. 3,
so daß die Ladung aus dem Bereich II′ über den
Bereich III′ (der ein durch die gestrichelte Linie dargestelltes
vorbestimmtes Potential hat) zu dem Bereich IV′ übertragen
wird, der ein durch die gestrichelte Linie dargestelltes
vorbestimmtes Potential hat. Wenn bei diesem Zustand eine
niedrige negative oder positive Spannung an die Elektrode
32 des Speichers 3 angelegt wird, werden gemäß der Darstellung
durch die ausgezogene Linie in Fig. 3 die Potentiale
an den Bereichen I′′ und II′′ so angesenkt, daß die Ladung
aus dem Bereich IV′ über den Bereich I′′ zu dem Bereich II′′
übertragen wird.
Sobald sich auf das Anlegen der hohen negativen Spannung
an die Elektrode 32 des Speichers 3 hin die Potentiale der
Bereiche I′ und II′ ändern, wie es durch die gestrichelte
Linie in Fig. 3 dargestellt ist, wird die zu dem Bereich
II′′ des Speichers 3 übertragene Ladung weiter über den
Bereich III′′ zu dem Bereich IV′′ übertragen. Auf diese Weise
wird durch Anlegen eines Ansteuerungssignals an die Elektrode
32 die gespeicherte Ladung über die Bereiche IV′′,
II′′ und IV′′ in dieser Reihenfolge zu dem Horizontalausgabe-
Register 5 übertragen. Über das Horizontalausgabe-Register
5 können die Daten (nämlich die Ladungen) ausgelesen werden.
Der vorstehend beschriebene Ladungsübertragungsmechanismus
ist der gleiche wie bei der herkömmlichen unter Einphasen-
Ansteuerung betriebenen Übertragungs-Ladungskopplungsvorrichtung
(CCD), die kein Zwischenregister 8 hat.
Es wird nun der Ladungsfluß über das Zwischenregister 8
für das Auslesen des Signals nach außen beschrieben.
Gemäß den vorstehenden Ausführungen wird die zu dem Bereich
IV′′ des Zwischenregisters 8 übertragene Ladung dadurch zu
dem Speicher 3 übertragen, daß an die Elektrode 32 des
Speichers 3 die niedrige negative oder positive Spannung
angelegt wird. Falls jedoch an die Elektrode 31 des Zwischenregisters
8 Spannungsimpulse angelegt werden, während
die Elektrode 32 auf der hohen negativen Spannung gehalten
wird, so daß die Potentiale der Bereiche I′′ und II′′ des
Speichers 3 gemäß der Darstellung durch die gestrichelte
Linie in Fig. 3 eingehalten werden, ändern sich die Potentiale
an den Bereichen I′′ und II′′ abwechselnd zwischen den
Zuständen gemäß der Darstellung durch die ausgezogenen und
durch die gestrichelten Linien in Fig. 3. Infolgedessen
wird die Ladung (das Ladungspaket) aus dem Bereich IV′
in der horizontalen Richtung (senkrecht zur Zeichnungsfläche
in Fig. 3) über die Bereiche I′a, II′, III′ und IV′
in dieser Reihenfolge übertragen. Dann wird die Ladung über
den in Fig. 1 gezeigten Verstärker 10 als eine Spannung
abgegeben.
Hinsichtlich des Aufbaus ist der Aufbau der vorstehend beschriebenen
Bildaufnahmevorrichtung FCD im wesentlichen
der gleiche wie derjenige der Bildaufnahmevorrichtung gemäß
der genannten Patentanmeldung (und in den Fig. 7 und 8
der Patentanmeldung gezeigt), jedoch mit der Ausnahme, daß
der Bildwandler der herkömmlichen Bildaufnahmevorrichtung
keine Überstrahlungsschutzvorrichtung aus dem Überlaufablaß-
Gate OG und dem Überlauf-Drain OD hat.
Der praktische Betrieb der Bildaufnahmevorrichtung FCD
wird nun anhand der Fig. 4 beschrieben.
In der Fig. 4 ist bei (a) eine Betriebsablauffolge bei
der Verwendung der Bildaufnahmevorrichtung FCD in einem
Laufbild-Videosystem dargestellt, während bei (b) eine Betriebsablauffolge
bei der Verwendung der Bildaufnahmevorrichtung
FCD in einem Standbild-Videosystem dargestellt ist.
Zuerst wird der in Fig. 4(a) dargestellte Fall beschrieben.
In der Fig. 4(a) ist mit M -1 eine Gesamtlöschung bezeichnet,
bei der die durch Dunkelstrom oder dergleichen
vor der Belichtung (nämlich dem Bildaufnahmevorgang) gespeicherte
Ladung über den Überlauf-Drain OD (Fig. 2) abgeleitet
wird oder durch das Betreiben der Bildaufnahmevorrichtung
FCD mit hoher Geschwindigkeit nach außen abgegeben
wird. Es ist anzumerken, daß bei dem Laufbild-Videosystem
die Gesamtlöschung M -1 nicht angewandt werden muß
und weggelassen werden kann. Bei einer Speicherungs-Betriebsart
M -2 werden die Daten für das erste Teilbild gespeichert,
während bei einer Speicherungs-Betriebsart bzw.
Speicherung M -2′ die Daten für das zweite Teilbild gespeichert
werden. Bei einem Auslesen M -3 werden die Daten für
das erste Teilbild (nämlich die bei der Speicherung M -2
gespeicherten Ladungen) ausgelesen, während bei einem Auslesen
M -3′ die Daten für das zweite Teilbild (nämlich die
bei der Speicherung M -2′ gespeicherten Ladungen) ausgelesen
werden. Bei einer Vertikal-Übertragung M -4 werden die
in dem Bildwandler 1 gesammelten Ladungen bzw. Ladungspakete
zu dem Speicher 3 übertragen.
Da die Bildaufnahmevorrichtung FCD 490 Spalten-Fotozellen
des Bildwandlers 1 und 245 Spalten-Speicherzellen des
Speichers 3 hat, sind der Vorgang der Ladungsübertragung
von dem Bildwandler 1 zu dem Speicher 3 und die Verschachtelung
der Ladungen von denjenigen bei der herkömmlichen
Ladungskopplungs-Bildaufnahmevorrichtung verschieden.
Während der in Fig. 4(a) gezeigten Speicherung bzw. Betriebsart
M -2 wird die Belichtung ausgeführt. D. h., während
dieser Zeitdauer werden Ladungen erzeugt und in dem
Bildwandler 1 gesammelt. Danach werden bei der Betriebsart
M -4 die in dem Bildwandler 1 gesammelten Ladungen bzw. Ladungspakete
zu dem Speicher 3 übertragen. Im einzelnen werden
den die in den Fotozellen einer jeden Zeile des Bildwandlers
1 gesammelten Ladungen zu der nächsten Zeile in den
Bildwandler 1 übertragen. In diesem Fall werden keine Spannungsimpulse
an das Zwischenregister 8 oder den Speicher 3
angelegt. Daher werden die in den mit (2,1), (2,2), (2,3)
und (2,4) bezeichneten Fotozellen gesammelten Ladungen zu
den mit (1,1), (1,2), (1,3) bzw. (1,4) bezeichneten Fotozellen
übertragen. Die übertragenen Ladungen werden zu den
schon in den mit (1,1), (1,2), (1,3) bzw. (1,4) bezeichneten
Fotozellen gespeicherten Ladungen addiert. Zugleich
werden die Ladungen aus den Zeilen der mit (3,1) bis (3,4),
. . ., (9,1) bis (9,4) bezeichneten Fotozellen jeweils zu
den Zeilen der mit (2,1) bis (2,4), . . ., (8,1) bis (8,4)
bezeichneten Fotozellen übertragen. Es ist anzumerken, daß
die Adresse einer jeden Fotozelle mit (X, Y) bezeichnet
wird, während die Adresse einer jeden entsprechenden Speicherzelle
nachfolgend mit [X, Y] bezeichnet wird.
Zum aufeinanderfolgenden Übertragen der Ladungen um eine
Zeile werden Spannungsimpulse an den Bildwandler 1, das
Zwischenregister 8 und den Speicher 3 angelegt. Die der
Summe der während der Belichtung in den Zeilen der mit
(1,1) bis (1,4) und (2,1) bis (2,4) bezeichneten Fotozellen
angesammelten Ladungen entsprechenden Ladungen bzw.
Ladungspakete aus der Zeile der mit (1,1) bis (1,4) bezeichneten
Fotozellen werden zu der Zeile der mit (1) bis
(4) bezeichneten Übertragungszellen des Zwischenregisters
8 übertragen. Die Ladungen aus den Zeilen der mit (3,1)
bis (3,4), . . . und (9,1) bis (9,4) bezeichneten Fotozellen
(nämlich die während der Belichtung in den Zeilen der
mit (2,1) bis (2,4), . . ., und (8,1) bis (8,4) erzielten
Ladungen werden jeweils zu den Zeilen der mit (1,1) bis
(1,4), . . ., und (7,1) bis (7,4) übertragen.
Wenn wieder allein an den Bildwandler 1 Spannungsimpulse
angelegt werden, werden die Ladungen aus einer jeweiligen
Zeile des Bildwandlers 1 nur um eine Zeile innerhalb
des Bildwandlers 1 übertragen. Die Ladungen aus der Zeile der
mit (2,1) bis (2,4) bezeichneten Fotozellen, die den während
der Belichtung in der Zeile der mit (4,1) bis (4,4)
bezeichneten Fotozellen gesammelten Ladungen entsprechen,
werden zu der Zeile der mit (1,1) bis (1,4) bezeichneten
Fotozellen übertragen. An der Zeile (1,1) bis (1,4) werden
diese Ladungen zu den zuvor aus der Zeile der mit (3,1)
bis (3,4) bezeichneten Fotozellen übertragenen Ladungen
addiert. Die gesammelten Ladungen in den Zeilen der mit
(3,1) bis (3,4), . . ., und (7,1) bis (7,4), die jeweils
den während Belichtung in den Zeilen der mit (5,1) bis
(5,4), . . ., und (9,1) bis (9,4) bezeichneten Fotozellen
erzielten Ladungen entsprechen, werden jeweils zu den Zeilen
der mit (2,1) bis (2,4), . . ., und (6,1) bis (6,4)
bezeichneten Fotozellen übertragen.
Wenn erneut Spannungsimpulse an den Bildwandler 1, das
Zwischenregister 8 und den Speicher 3 angelegt werden, werden
die Ladungen aus den jeweiligen Zeilen der Fotozellen
um eine Zeile weiter übertragen. Die Ladungen, die durch
Addieren der während des Belichtens in den Zeilen (1,1)
bis (1,4) und (2,1) bis (2,4) der Fotozellen gesammelten
Ladungen erzielt wurden und die nun in der einzigen Reihenanordnung
bzw. Zeile der mit (1) bis (4) bezeichneten Übertragungszellen
des Zwischenregisters 8 gespeichert sind,
werden jeweils zu der Zeile der mit [5,1] bis [5,4] bezeichneten
Speicherzelle des Speichers 3 übertragen. Aus
der Zeile der mit (1,1) bis (1,4) bezeichneten Fotozellen
werden die Ladungen, die jeweils der Summe der während der
Belichtung in den Zeilen der mit (3,1) bis (3,4) und (4,1)
bis (4,4) bezeichneten Fotozellen erzielten Ladungen entsprechen,
werden zu der Zeile der Übertragungszellen (1)
bis (4) des Zwischenregisters 8 übertragen. Die den während
der Belichtung in den Zeilen der Fotozellen (5,1) bis
(5,4), . . . und (9,1) bis (9,4) erzielten Ladungen entsprechenden
Ladungen aus den Zeilen der Fotozellen (2,1) bis
(2,4), . . . und (6,1) bis (6,4) werden jeweils zu den Zeilen
der Fotozellen (1,1) bis (1,4), . . . und (5,1) bis
(5,4) übertragen.
Wenn abwechselnd zwei Arten des Anlegens von Spannungsimpulsen
ausgeführt werden, wobei bei der einen Art die
Spannungsimpulse nur an den Bildwandler 1 angelegt werden
und bei der anderen Art die Spannungsimpulse an den Bildwandler
1, das Zwischenregister 8 und den Speicher 3 angelegt
werden, werden die während der Belichtung in der (2n-1)-ten
und der 2n-ten Zeile (n = 1, 2, 3, . . .) der Fotozellen
des Bildwandler 1 angesammelten Ladungen in der Zeile
der Fotozellen (1,1) bis (1,4) addiert. Danach wird die
Summe der Ladungen in der n-ten Zeile der Speicherzellen
des Speichers 3 gespeichert. Beispielsweise wird die durch
das Addieren der Ladungen aus den beiden Zeilen der Fotozellen
(1,1) bis (1,4) und (2,1) bis (2,4) erzielten Ladungssummen
in der Zeile der Speicherzellen [1,1] bis
[1,4] gespeichert. Die durch Addieren der Ladungen aus
den beiden Zeilen der Fotozellen (3,1) bis (3,4) und (4,1)
bis (4,4) erzielten Ladungssummen werden in der Zeile der
Speicherzellen [2,1] bis [2,4] gespeichert. Die durch Addieren
der Ladungen aus den beiden Zeilen der Fotozellen (5,1)
bis (5,4) und (6,1) bis (6,4) erzielten Ladungssummen werden
in der Zeile der Speicherzellen [3,1] bis [3,4] gespeichert.
Die durch Addieren der Ladungen aus den beiden
Zeilen der Fotozellen (7,1) bis (7,4) und (8,1) bis (8,4)
erzielten Ladungssummen werden in der Zeile der Speicherzellen
[4,1] bis [4,4] gespeichert. Es ist anzumerken, daß
die Ladungen aus der Zeile der Fotozellen (9,1) bis (9,4)
in der Zeile der Speicherzellen [5,1] bis [5,4] gespeichert
werden.
Danach schreitet der Betriebsablauf zu den Speicherungs-
und Übertragungs-Betriebsarten M -2′ bzw. M -3 weiter, bei
denen die Belichtung und die Speicherung der Daten für das
zweite Teilbild ausgeführt werden und auch aufeinanderfolgend
die auf die vorstehend beschriebene Weise in den Speicher
3 eingespeicherten Ladungen zu dem Horizontalausgabe-
Register 5 übertragen werden, wo die übertragenen Ladungen
ihrerseits in der Horizontalrichtung verschoben werden.
Die Ladungen werden dann mittels des Verstärkers 7 zu
Spannungsdaten umgesetzt. Infolgedessen werden die Daten
für das erste Teilbild ausgelesen.
Wenn der Auslesevorgang für die Daten für das erste Teilbild
abgeschlossen ist, werden die in dem Bildsensor 1
während der Speicherungs-Betriebsart M -2′ gesammelten Ladungen
bei der Übertragung M -4 zu dem Speicher 3 übertragen.
In diesem Fall werden die Ladungssummen für das zweite
Teilbild aus zwei Zeilen von Fotozellen erhalten, welche
gegenüber den beiden bei der Addition und der Datenübertragung
für das erste Teilbild verwendeten Zeilen um
eine Zeile versetzt sind.
Danach werden die Ladungssignale für das zweite Teilbild
folgendermaßen gespeichert: Die Spannungsimpulse werden an
den Bildwandler 1, das Zwischenregister 8 und den Speicher
3 angelegt, um so die Ladungen aus jeder Zeile um eine Zeile
zu übertragen. Die während der Belichtung in der Reihe
der Fotozellen (1,1) bis (1,4), (2,1) bis (2,4), . . . und
(9,1) bis (9,4) erzielten Ladungen werden jeweils zu der
Zeile der Übertragungszellen (1) bis (4) des Zwischenregisters
8 und zu den Zeilen der Fotozellen (1,1) bis (1,4),
. . . und (8,1) bis (8,4) übertragen.
Als nächster Schritt werden die Spannungsimpulse nur an
den Bildwandler 1 angelegt, um den Ladungen wieder innerhalb
des Bildwandlers 1 um eine Zeile zu übertragen. Die
den während der Belichtung in der Zeile der Fotozellen
(3,1) bis (3,4) erzielten Ladungen entsprechenden Ladungen
aus der Zeile der Fotozellen (2,1) bis (2,4) werden
zu der Zeile der Fotozellen (1,1) bis (1,4) übertragen.
Diese übertragenen Ladungen werden den Ladungen hinzugefügt,
die während der Belichtung in der Zeile der Fotozellen
(2,1) bis (2,4) erzielt wurden und die zuvor zu der
Zeile der Fotozellen (1,1) bis (1,4) übertragen wurden.
Auf diese Weise werden in der Zeile der Fotozellen (1,1)
bis (1,4) die Summen der Ladungen gespeichert. Ferner werden
die den während der Belichtung in den Zeilen der Fotozellen
(4,1) bis (4,4), . . . und (9,1) bis (9,4) erzielten
Ladungen entsprechenden Ladungen aus den jeweiligen Zeilen
der Fotozellen (3,1) bis (3,4), . . . und (8,1) bis (8,4)
jeweils zu den Zeilen der Fotozellen (2,1) bis (2,4), . . .
und (7,1) bis (7,4) übertragen.
Wenn erneut Spannungsimpulse an den Bildwandler 1, das
Zwischenregister 8 und den Speicher 3 angelegt werden,
werden die Ladungen, die in der Zeile der Übertragungszellen
(1) bis (4) des Zwischenregisters 8 gespeichert sind
und die den während der Belichtung in der Zeile der Fotozellen
(1,1) bis (1,4) des Bildwandlers 1 erzielten Ladungen
entsprechen, in die Speicherzellen [5,1] bis [5,4]
des Speichers 3 eingespeichert. Aus der Zeile der Fotozellen
(1,1) bis (1,4) werden die Ladungen, die die Summen der
während der Belichtung in den beiden Reihen der Fotozellen
(2,1) bis (2,4) und (3,1) bis (3,4) erzielten Ladungen sind,
zu der Zeile der Übertragungszellen (1) bis (4) des Zwischenregisters
8 übertragen. Die Ladungen, die in den Zeilen
der Fotozellen (2,1) bis (2,4), . . ., und (7,1) bis
(7,4) gespeichert sind und die den während der Belichtung
in den Fotozellen (4,1) bis (4,4), . . . und (9,1) bis (9,4)
erzielten Ladungssignalen entsprechen, werden jeweils zu
den Zeilen der Fotozellen (1,1) bis (1,4), . . . und (6,1)
bis (6,4) übertragen.
Wenn dann die Spannungsimpulse nur an den Bildwandler 1
angelegt werden, werden die Ladungen aus der Fotozellen-
Zeile (2,1) bis (2,4), die den während der Belichtung in
der Fotozellen-Zeile (5,1) bis (5,4) erzielten Ladungen
entsprechen, zu der Fotozellen-Zeile (1,1) bis (1,4) übertragen.
Diese Ladungen werden dann den Ladungen hinzugefügt,
die während der Belichtung in der Fotozellen-Zeile
(4,1) bis (4,4) erzielt wurden und die zuvor zu der Fotozellen-
Zeile (1,1) bis (1,4) übertragen wurden. Zugleich
werden die den während der Belichtung in den Fotozellen-
Zeilen (6,1) bis (6,4) . . . und (9,1) bis (9,4) erzielten
Ladungen entsprechenden Ladungen aus den Fotozellen-Zeilen
(3,1) bis (3,4), . . . und (6,1) bis (6,4) jeweils zu den
Fotozellen-Zeilen (2,1) bis (2,4), . . . und (5,1) bis (5,4)
übertragen.
Wenn die beiden Arten des Anlegens der Spannungsimpulse
abwechselnd ausgeführt werden, wobei bei der einen Art die
Spannungsimpulse nur an den Bildwandler 1 angelegt werden
und bei der anderen Art die Spannungsimpulse an den Bildwandler
1, das Zwischenregister 8 und den Speicher 3 angelegt
werden, werden die während der Belichtung in der
(2n-2)-ten und der (2n-1)-ten Zeile (n = 1, 2, 3, . . .)
der Fotozellen des Bildwandlers 1 gesammelten Ladungen in
der Fotozellen-Zeile (1,1) bis (1,4) addiert. Danach werden
die Summen der Ladungen in der n-ten Zeile der Speicherzellen
des Speichers 3 gespeichert. Beispielsweise
werden die Ladungen aus der Fotozellen-Zeile (1,1) bis
(1,4) in der Speicherzellen-Zeile [1,1] bis [1,4] gespeichert.
Die Ladungssummen, die durch das Addieren der
Ladungen aus den beiden Fotozellen-Zeilen (2,1) bis (2,4)
und (3,1) bis (3,4) erzielt wurden, werden in der Speicherzellen-
Zeile [2,1] bis [2,4] gespeichert. Die Ladungssummen,
die durch Addieren der Ladungen aus den beiden
Fotozellen-Zeilen (4,1) bis (4,4) und (5,1) bis (5,4) erzielt
wurden, werden in der Speicherzellen-Zeile [3,1]
bis [3,4] gespeichert. Die Ladungssummen, die durch Addieren
der Ladungen aus den beiden Fotozellen-Zeilen (6,1)
bis (6,4) und (7,1) bis (7,4) erzielt wurden, werden in
der Speicherzellen-Zeile [4,1] bis [4,4] gespeichert. Es
ist anzumerken, daß die Ladungssummen, die durch Addieren
der Ladungen aus den Fotozellen-Zeilen (8,1) bis (8,4) und
(9,1) bis (9,4) erzielt wurden, in der Speicherzellen-Zeile
[5,1] bis [5,4] gespeichert werden.
Der Betriebsablauf schreitet dann zu der Speicherung M -2
und der Übertragung M -3′ weiter, bei denen das Belichten
und Sammeln der Daten für das erste Teilbild sowie auch
das aufeinanderfolgende Übertragen der auf die vorstehend
beschriebenen Weise in den Speicher 3 eingespeicherten Ladungen
zu dem Horizontalausgabe-Register 5 erfolgt, in
welchem die übertragenen Ladungen in der Horizontalrichtung
verschoben werden. Die Ladungssignale werden dann
mittels des Verstärkers 7 zu Spannungsdaten verstärkt.
Infolgedessen werden die Daten für das zweite Teilbild
ausgelesen.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist,
werden bei der Übertragung der in dem Bildwandler 1 erzeugten
Ladungen zu dem Speicher 3 unter Addieren der Ladungen
aus zwei Zeilen unter Verwendung der letzten Fotozellen-
Zeile (1,1) bis (1,4) die beiden Zeilen in dem zweiten Teilbild
um eine Zeile gegenüber den beiden Zeilen in dem ersten
Teilbild versetzt, wodurch eine wirkungsvolle Verschachtelung
der beiden Teilbilder erzielt wird. Die Bildaufnahmevorrichtung
kann daher bei einem Laufbild-Videosystem
verwendet werden. Ferner ist die Bildaufnahme-Empfindlichkeit
außerordentlich verbessert. Die Addition der
Ladungen erfolgt innerhalb des Bildwandlers 1, der die
Überstrahlungsschutzvorrichtung aus dem Überlaufablaß-Gate
OG und dem Überlauf-Drain OD für jede vorbestimmte Zeile
hat. Selbst wenn ein Überlaufen auftritt, kann der Überlaufteil
durch die Überstrahlungsschutzvorrichtung abgeleitet
werden, wodurch das Überstrahlen ausgeschaltet wird.
Es wird nun die Funktionsweise der Bildaufnahmevorrichtung
FCD bei der Anwendung in einem Standbild-Videosystem beschrieben.
Eine Gesamtlöschung S -1 gemäß der Darstellung
in Fig. 4(b) entspricht der Gesamtlöschung M -1 für das Beseitigen
unnötiger Ladungen. Bei einer Belichtungs/Speicherungs-
Betriebsart S -2 wird der Bildwandler 1 belichtet,
um darin Ladungen zu speichern. Bei Auslese-Betriebsarten
S -3 und S -4 werden jeweils die Daten für das erste Teilbild
(ungerade Halbbild) bzw. das zweite Teilbild (gerade
Halbbild) ausgelesen.
Bei der Belichtungs/Speicherungs-Betriebsart S -2 wird nach
dem Beenden der Gesamtlöschung S -1 zum Belichten des Bildwandlers
1 ein (nicht gezeigter) Verschluß geöffnet, der
vor dem Bildwandler 1 der Bildaufnahmevorrichtung FCD angeordnet
ist. Wenn eine vorbestimmte Belichtungszeit abgelaufen
ist, wird der Verschluß geschlossen und die Auslese-
Betriebsart S -3 eingeleitet. Bei der Auslese-Betriebsart
S -3 werden die in den Reihen bzw. Zeilen der Fotozellen
des Bildwandlers 1 angesammelten Ladungen aufeinanderfolgend
um eine einzelne Zeile übertragen. Im einzelnen werden
jeweils einzelne Spannungsimpulse an dem Bildwandler 1,
das Zwischenregister 8 und den Speicher 3 angelegt. Die in
den neun Fotozellen-Zeilen (1,1) bis (1,4), (2,1) bis (2,4)
. . . und (9,1) bis (9,4) gesammelten Ladungen werden jeweils
zu der Zeile der Übertragungszellen (1) bis (4) des
Zwischenregisters 8 und zu den Fotozellen-Zeilen (1,1) bis
(1,4), . . . und (8,1) bis (8,4) des Bildwandlers 1 übertragen.
Wenn danach vier aufeinanderfolgende Spannungsimpulse,
deren Anzahl der Anzahl der Übertragungszellen entspricht,
nur an das Zwischenregister 8 angelegt werden,
werden die Ladungen, die während der Belichtung in der Fotozellen-
Zeile (1,1) bis (1,4) erzielt wurden und die zuvor
zu der Übertragungszellen-Zeile (1) bis (4) übertragen
wurden, horizontal zu dem Ausgabeverstärker 10 übertragen.
Die dem Ausgabeverstärker 10 zugeführten Ladungen werden
jeweils in eine Spannung umgesetzt. Auf diese Weise wird
das erste Zeilensignal für das erste Teilbild (ungerade
Halbbild) erhalten.
Danach werden die Ladungen in den Fotozellen des Bildwandlers
1 um zwei Zeilen versetzt. In diesem Fall werden zwei
Spannungsimpulse an den Bildwandler 1 und das Zwischenregister
8 angelegt, während an den Speicher 3 ein Spannungsimpuls
angelegt wird. Die Ladungen, die während der Belichtung
in der Fotozellen-Zeile (2,1) bis (2,4) erzielt wurden
und die zuvor zu der Fotozellen-Zeile (1,1) bis (1,4)
übertragen wurden, werden über die Übertragungszellen (1)
bis (4) zu der Speicherzellen-Zeile [5,1] bis [5,4]
übertragen. Dabei werden die während der Belichtung in der
Fotozellen-Zeile (3,1) bis (3,4) erzielten und zuvor zu
der Fotozellen-Zeile (2,1) bis 2,4) übertragenen Ladungen
zu der Übertragungszellen-Zeile (1) bis (4) übertragen.
Die Ladungen, die während der Belichtung in den Fotozellen-
Zeilen (4,1) bis (4,4), . . . und (9,1) bis (9,4) erzielt
wurden und die zuvor in die Fotozellen-Zeilen (3,1) bis
(3,4), . . . und (8,1) bis (8,4) übertragen wurden, werden
jeweils zu den Fotozellen-Zeilen (1,1) bis (1,4), . . . und
(6,1) bis (6,4) übertragen. Danach werden auf die vorangehend
beschriebene Weise vier Spannungsimpulse an das Zwischenregister
8 angelegt, so daß die während der Belichtung
in der Fotozellen-Zeile (3,1) bis (3,4) erzielten Ladungen
horizontal übertragen und dem Verstärker 10 zugeführt werden.
Der Verstärker 10 gibt jeweils eine der Ladungen entsprechende
Spannung ab.
Auf die vorangehend beschriebene Weise werden in dem Bildwandler
1 die Ladungen vertikal um zwei Zeilen versetzt,
während in dem Speicher 3 die Ladungen vertikal um eine
einzelne Zeile versetzt werden. Zugleich werden die in das
Zwischenregister 8 übertragenen Ladungen ausgelesen. Infolgedessen
werden die während der Belichtung in den Fotozellen-
Zeilen (1,1) bis (1,4), (3,1) bis (3,4), (5,1) bis
(5,4), (7,1) bis (7,4) und (9,1) bis (9,4) erhaltenen Ladungen
aufeinanderfolgend als Spannungen ausgelesen. D. h.,
es werden aufeinanderfolgend die Daten für das erste Teilbild
(ungerade Halbbild) ausgelesen. Dabei werden die während
der Belichtung in den Fotozellen-Zeilen (2,1) bis
(2,4), (4,1) bis (4,4), (6,1) bis (6,4) und (8,1) bis (8,4)
erhaltenen Ladungen jeweils zu den Speicherzellen-Zeilen
[2,1] bis [2,4], [3,1] bis [3,4], [4,1] bis [4,4],
bzw. [5,1] bis [5,4] übertragen.
Wenn auf die vorstehend beschriebene Weise das Auslesen
der Daten für das erste Teilbild bzw. Halbbild abgeschlossen
ist, wird die in Fig. 4(b) gezeigte Auslese-Betriebsart
S -4 eingeleitet. Die Ladungen aus jeder Zeile der Speicherzellen
des Speichers 3 werden jeweils um eine Zeile
versetzt und dann nacheinander aufeinanderfolgend über das
Horizontalausgabe-Register 5 ausgelesen. Damit werden die
während der Belichtung in den Fotozellen-Zeilen (2,1) bis
(2,4), (4,1) bis (4,4), (6,1) bis (6,4) und (8,1) bis (8,4)
erhaltenen Ladungen jeweils mittels des Verstärkers 7 in
Spannungen umgesetzt und ausgelesen. Auf diese Weise erfolgt
das Auslesen für das zweite Teilbild (gerade Halbbild).
Bei der vorstehend beschriebenen Bildaufnahmevorrichtung
FCD können als eine einer Bildaufzeichnung in dem Halbbild/
Vollbild-Videosystem für Standbilder die in dem Bildwandler
während eines einzigen Moments erzeugten Videosignale
für ein Vollbild auf die gleiche Weise wie bei dem normalen
Fernsehsystem ausgelesen werden, bei dem die Signale für
das erste Halbbild und danach die Signale für das zweite
Halbbild gesondert ausgelesen werden.
Eine Ansteuerungsschaltung für das Betreiben der Bildaufnahmevorrichtung
FCD zum Ausführen des vorstehend beschriebenen
Betriebsvorgangs wird nun anhand der Fig. 5 beschrieben.
Die Fig. 5 zeigt ein Bildaufnahmesystem, das die Bildaufnahmevorrichtung
FCD enthält. Zur Bezeichnung der gleichen
Teile wie in Fig. 1 werden die bei der Vorrichtung FCD
in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen verwendet. Eine Ansteuerungsschaltung
100 erzeugt Taktimpulse Φ P I, Φ S′ , Φ PS
und Φ S . Es sei hier angenommen, daß die Anzahl der Horizontal-
Bildelemente (Zeilen-Fotozellen) 785 ist und die Anzahl
der Vertikal-Bildelemente (Spalten-Fotozellen) 490
ist. Die Impulse Φ P I werden an die Poly-Si-Elektrode 30
(Fig. 3) Bildwandlers 1 angelegt. Die Impulse Φ S , werden
an die Poly-Si-Elektrode 31 (Fig. 3) des Zwischenregisters
8 angelegt, welches 785 Bits und zwei zusätzliche
Blind-Bits hat. Die Impulse Φ PS werden an die Poly-Si-Elektrode
32 (Fig. 3) des Speichers 3 angelegt, der einen 785 × 245-
Matrix hat (785 Zeilen-Speicherzellen × 245 Spalten-
Speicherzellen). Die Impulse Φ S werden an die Poly-Si-
Elektrode 33 des Horizontalausgabe-Registers 5 angelegt,
welches 785 Bits und zwei zusätzliche Blind-Bits hat. Bei
diesem Ausführungsbeispiel ändern sich die Impulse Φ P I,
Φ S′ , Φ PS und Φ S zwischen -15 V als Bezugsspannung und 0 V.
Es sei nun angenommen, daß mit der Bildaufnahmevorrichtung
FCD die Laufbild-Betriebsart zum fortgesetzten Erzielen von
Vollbildsignalen mit zwei verschachtelten Halbbildern sowie
die Standbild-Betriebsart zum Erzielen von Zeilensprung-
Bildsignalen ausführt, deren beide Halbbilder nicht gegenseitig
verzögert bzw. zeitlich versetzt sind. Bei der Laufbild-
Betriebsart müssen, wenn das NTSC-Farbfernsehsystem
vorausgesetzt wird, die Zeilensprung-Halbbildsignale für
jeweils ¹/₆₀ s auf die gleiche Weise wie bei der üblichen
Fernsehkamera erzielt werden. Andererseits müssen bei der
Standbild-Betriebsart die Vollbildsignale mit zwei Halbbildern
so erzielt werden, daß keine Verzögerung des geraden
Halbbilds gegenüber dem unmittelbar vorangehenden ungeraden
Halbbild auftritt.
Die Zeitsteuerung der von der Ansteuerungsschaltung 100 an
die Bildaufnahmevorrichtung FCD angelegten Taktimpulse Φ P I,
Φ S′ , Φ PS und Φ S wird anhand der Fig. 6, 7 und 8 beschrieben.
Die Fig. 6 zeigt die Vertikal-Zeitsteuerung der Taktimpulse,
die Fig. 7 zeigt die Vertikal-Zeitsteuerung derselben
in Einzelheiten und die Fig. 8 zeigt die Horizontal-Zeitsteuerung
der Impulse.
Die Zeitsteuerung der Impulse wird von einem Zeitpunkt T₁
an beschrieben, an dem eine Belichtungszeit von ¹/₆₀ s abgelaufen
ist. Von der Ansteuerungsschaltung 100 werden an
den Bildwandler 1 489 Taktimpulse Φ P I angelegt, die eine
Frequenz von 2,04545 MHz haben. An das Zwischenregister 8
werden 245 Taktimpulse Φ S′ mit einer Frequenz von 1,02275 MHz
angelegt, während an den Speicher 245 Taktimpulse Φ PS
mit einer Frequenz von 1,02275 MHz angelegt werden. Die
Ansteuerungsschaltung 100 führt ferner dem Horizontalausgabe-
Register 5 die Impulse Φ S mit 14,318118 MHz zu. In
den Speicher 3 werden die zusammengesetzten Zeilensignale
eingespeichert, die durch das Addieren von jeweils zwei in
der (2n-1-)-ten Zeile und der 2n-ten Zeile der Fotozellen
des Bildwandlers 1 gesammelten Zeilensignalen erhalten
werden und die 245 Zeilen entsprechen. Zugleich wird das
Horizontalausgabe-Register 5 geleert. Es ist anzumerken,
daß die Übertragungstaktimpulse die Frequenzen 2,04545 MHz
und 1,02275 MHz haben, um eine Beeinflussung durch "Verwischen"
zu vermindern, da der Bildwandler 1 auch während
des Übertragungsvorgangs belichtet wird. Es ist vorzuziehen,
für diese Frequenzen hohe Frequenzen zu verwenden. Wie aus
dem vorstehenden ersichtlich ist, ist die Frequenz der an
den Bildwandler 1 angelegten Taktimpulse Φ P I doppelt so
hoch wie diejenigen der jeweils an das Zwischenregister 8
angelegten Taktimpulse Φ S′ bzw. der an den Speicher 3 angelegten
Taktimpulse Φ PS . Infolge dieser Frequenz der Impulse
Φ P I wird während zwei Zeilenübertragungen bzw. Verschiebungen
in dem Bildwandler 1 eine einzige Zeilenübertragung
bzw. Zeilenverschiebung in dem Zwischenregister 8
und dem Speicher 3 ausgeführt, wodurch zu dem Speicher 3
die Summe aus Ladungen für zwei Zeilen in dem Bildwandler
1 übertragen wird.
Danach werden während eines Horizontalaustastungsintervalls
das um drei Horizontalsynchronisierungs-Intervalle nach einer
Vertikal-Austastung folgt, gemäß der Darstellung in der
Fig. 8 von der Ansteuerungsschaltung 100 ein Taktimpuls
Φ PS an den Speicher 3 und ein Taktimpuls Φ S an das Horizontalausgabe-Register 5 angelegt, um das ersten Zeilensignal
aus dem Speicher 3 zu dem Horizontalausgabe-Register 5
zu übertragen. Wenn dann 787 Taktimpulse Φ S mit der Frequenz
14,31818 MHz von der Ansteuerungsschaltung 100 an das
Horizontalausgabe-Register 5 angelegt werden, werden die
Signale für die erste Horizontalabtastzeile ausgelesen
(9. Zeile des ungeraden Halbbilds im Fernsehraster).
Während der Horizontalaustastung wird jeweils von der Ansteuerungsschaltung
100 ein Taktimpuls Φ PS an den Speicher 3
bzw. ein Taktimpuls Φ S an das Horizontalausgabe-Register
5 angelegt und es wird das zweite Zeilensignal aus dem
Speicher 3 zu dem Horizontalausgabe-Register 5 übertragen.
Wenn danach auf die vorstehend beschriebene Weise von der
Ansteuerungsschaltung 100 die 787 Taktimpulse Φ S mit der
Frequenz 14,31818 MHz an das Horizontalausgabe-Register 5
angelegt werden, werden die Signale für die zweite Horizontalabtastzeile
ausgelesen.
Der vorstehend beschriebene Betriebsvorgang wird 245mal
wiederholt. Auf diese Weise werden aus dem Horizontalausgabe-
Register 5 in ¹/₆₀ s oder dergleichen die Halbbildsignale
für das ungerade Halbbild ausgelesen.
Während die Halbbildsignale für das ungerade Halbbild aus
dem Speicher 3 ausgelesen werden, werden von der Ansteuerungsschaltung
100 keine Taktimpulse Φ P I an dem Bildwandler
1 angelegt. Daher sind in dem Bildwandler 1 die Zeilensignale
für das nachfolgende gerade Halbbild gespeichert.
Zu einem Zeitpunkt T₂ (Fig. 6), an dem von dem Zeitpunkt
T₁ an das Zeitintervall von ¹/₆₀ s abgelaufen ist, werden
von der Ansteuerungsschaltung 100 491 Taktimpulse Φ P I mit
der Frequenz 2,04545 MHz an dem Bildwandler 1 angelegt,
245 Taktimpulse Φ PS mit der Frequenz 1,02275 MHz an den
Speicher 3 angelegt und 245 Taktimpulse Φ S , mit der Frequenz
1,02275 MHz an das Zwischenregister 8 angelegt, so
daß in den Speicher 3 245 zusammengesetzte Zeilensignale
eingespeichert werden, die durch das Addieren von jeweils
zwei Zeilensignalen gewonnen werden, welche in der (2n-1)-
ten Zeile und der (2n-1)-ten Zeile gespeichert waren. In
diesem Fall haben die jeweils von der Ansteuerungsschaltung
100 an den Speicher 3 und Zwischenregister 8 angelegten
Taktimpulse Φ PS bzw. Φ S , gegenüber den zum Auslesen der
Signale für das ungerade Halbbild angelegten Taktimpulsen
Φ PS bzw. Φ S , entgegengesetzte Phasen (Fig. 7).
Wenn danach das Vertikalaustastungs-Intervall abgelaufen
ist, werden synchron mit dem Horizontalsynchronisierungs-
Intervall die jeweiligen Zeilensignale aus dem Speicher 3
ausgelesen und zu dem Horizontalausgabe-Register 5 übertragen.
Dabei werden von der Ansteuerungsschaltung 100 an
das Horizontalausgabe-Register 5 die Taktimpulse Φ S mit der
Frequenz 14,31818 MHz angelegt, um damit auf die gleiche
Weise wie die Signale für das ungerade Halbbild die Signale
für das gerade Halbbild auszulesen.
Die Zeitsteuerung der von der Ansteuerungsschaltung 100 an
die Bildaufnahmevorrichtung FCD bei der Standbild-Betriebsart
angelegten Taktimpulse Φ P I, Φ S′ , Φ PS und Φ S wird anhand
der Fig. 9 und 10 beschrieben. Die Fig. 9 zeigt die Vertikal-
Zeitsteuerung der Taktimpulse, während die Fig. 10 die
Horizontal-Zeitsteuerung derselben zeigt.
Wenn mittels einer (nicht gezeigten) Belichtungssteuereinheit
der Bildwandler 1 richtig belichtet wird, werden die
dem Bild entsprechenden Zeilensignale in dem Bildwandler 1
gespeichert.
Danach werden zu einem Zeitpunkt T₃ gemäß Fig. 9 (nämlich
während des um drei Horizontalsynchronisierungsintervalle
nach dem Vertikalaustastungsintervall liegenden Horizontalaustastintervalls)
von der Ansteuerungsschaltung 100 an den
Bildwandler 1, des Zwischenregister 8 und den Speicher 3
ein Taktimpuls Φ P I, ein Taktimpuls Φ S′ bzw. ein Taktimpuls
Φ PS angelegt, um damit das erste Zeilensignal (das dem 9.
Zeilensignal bei dem Fernsehraster entspricht) aus dem
Bildwandler 1 zu dem Zwischenregister 8 zu übertragen.
Wenn danach während das Horizontalsynchronisierungsintervalls
787 Taktimpulse Φ S′ mit der Frequenz 14,31818 MHz
von der Ansteuerungsschaltung 100 an das Zwischenregister
8 angelegt werden, wird über das Zwischenregister 8 das
erste Zeilensignal für das ungerade Halbbild ausgelesen.
Wenn das Auslesen für eine Zeile gemäß der vorstehenden
Beschreibung abgeschlossen ist und das nächste Horizontalaustastintervall
beginnt, wird aus dem Bildwandler 1 das
zweite Zeilensignal zu dem Speicher 3 übertragen. Dabei
werden von der Ansteuerungsschaltung 100 an den Bildwandler
1, das Zwischenregister 8 und den Speicher 3 jeweils zwei
Taktimpulse Φ P I, zwei Taktimpulse Φ S′ bzw. ein Taktimpuls
Φ PS angelegt, um damit das dritte Zeilensignal aus dem
Bildwandler 1 zu dem Zwischenregister 8 zu übertragen.
Wenn dann 787 Taktimpulse Φ S′ mit der Frequenz 14,31818 MHz
von der Ansteuerungsschaltung 100 an das Zwischenregister
8 angelegt werden, wird das zweite Zeilensignal für
das ungerade Halbbild ausgelesen.
Der vorstehend beschriebene Betriebsvorgang (nämlich das
Übertragen der Signale für die ungeraden Zeilen des Bildwandlers
1 zu dem Zwischenregister 8 während des Horizontalaustastintervalls
bei dem Übertragen der Signale für die
geraden Zeilen zu dem Speicher 3 sowie das Auslesen der zu
dem Zwischenregister 8 übertragenen Zeilensignale während
des nachfolgenden Horizontalsynchronisierungsintervalls)
wird wiederholt, so daß aus dem Zwischenregister 8 die
Zeilensignale für das ungerade Halbbild erhalten werden.
Zugleich werden die Zeilensignale für das gerade Halbbild
in den Speicher 3 eingespeichert. Während dieses Betriebsvorgangs
werden von der Ansteuerungsschaltung 100 an das
Horizontalausgabe-Register 5 ständig die Taktimpulse Φ S
mit der Frequenz 14,31818 MHz angelegt, um damit das Horizontalausgabe-
Register 5 zu leeren.
Wenn das Auslesen der Signale für das ungerade Halbbild
abgeschlossen ist und drei Horizontalabtastintervalle nach
dem vorbestimmten Vertikalaustastintervall eine kurze Zeitdauer
abgelaufen ist, wird zu einem Zeitpunkt T₄ nach Fig. 9
das Auslesen der Signale für das gerade Halbbild begonnen.
Dieses Auslesen erfolgt derart, daß ein Zeilensignal
aus dem Horizontalausgabe-Register 5 ausgelesen wird, während
ein weiteres Zeilensignal aus dem Speicher 3 zu dem
Horizontalausgabe-Register 5 übertragen wird. Während des
Horizontalaustastintervalls werden von der Ansteuerungsschaltung
100 an den Speicher 3 und das Horizontalausgabe-
Register 5 jeweils ein Taktimpuls Φ PS bzw. ein Taktimpuls
Φ S angelegt. Dadurch wird das Zeilensignal aus dem Speicher
3 zu dem Horizontalausgabe-Register 5 übertragen.
Während des nächsten Horizontalsynchronisierungsintervalls
werden 787 Taktimpulse Φ S mit der Frequenz 14,31818 MHz
von der Ansteuerungsschaltung 100 an das Horizontalausgabe-
Register 5 angelegt. Dieser Betriebsvorgang wird so
wiederholt, daß über das Horizontalausgabe-Register 5 die
Signale für das gerade Halbbild erhalten werden.
Bei der Standbild-Betriebsart können während des Auslesens
für das gerade Halbbild die dem nächsten Bild entsprechenden
Signale in den Bildwandler 1 eingespeichert werden.
Zum Belichten des Bildwandlers 1 wird der Verschluß für
eine vorbestimmte Zeitdauer (von ¹/₆₀ s oder kürzer) geöffnet.
Daher können danach sofort die Daten für das nächste
ungerade Halbbild ausgelesen werden. D. h., es können
innerhalb einer Sekunde 30 Standbild-Vollbilder erzielt
werden.
Die Ansteuerungsschaltung 100 wird in Einzelheiten anhand
der Fig. 11 beschrieben.
Nach Fig. 11 gibt ein Oszillator 102 ein Signal mit der
Frequenz 14,31818 MHz ab (die das vierfache der Frequenz
des Farbhilfsträgers bei dem NTSC-Normsystem ist). Die Frequenz
des Signals aus dem Oszillator 102 wird durch einen
1 : 7-Frequenzteiler 104 durch 7 geteilt, so daß ein Taktsignal
mit der Frequenz 2,04545 MHz erzeugt wird. Die Frequenz
des Teilersignals aus dem 1 : 7-Frequenzteiler 104
wird in einem 1 : 2-Frequenzteiler 106 durch 2 geteilt, so
daß ein Taktsignal mit der Frequenz 1,02275 MHz erzeugt
wird. Mit einem 1 : 130-Frequenzteiler 108 wird das Teilersignal
aus dem 1 : 7-Frequenzteiler 104 durch 130 geteilt,
so daß Teilersignale für ein Horizontalsynchronisierungsintervall
f H erzeugt werden. Mit einem 1 : 525-Frequenzteiler
110 wird die Frequenz des Teilersignals aus dem 1 : 130-
Frequenzteiler 108 durch 525 geteilt, so daß Teilersignale
für ein Vertikalsynchronisierungsintervall f V erzeugt werden.
Ein Horizontal-Decodierer 112 erzeugt verschiedenerlei
Impulse wie Horizontalsynchronisierungsimpulse, Horizontalaustastimpulse,
Äquivalenzimpulse und Hilfsträgergleichlauf/
Kennungs-Impulse, die für eine bekannte Fernsehsignal-
Aufbereitungsschaltung erforderlich sind. Diese
verschiedenartigen Impulse werden aufgrund des Teilersignals
aus dem 1 : 130-Frequenzteiler 108 erzeugt. Ein Vertikal-
Decodierer 114 erzeugt verschiedenerlei Impulse wie
ein Vertikalsynchronisierungssignal und Vertikalaustastsignal,
die für die bekannte Fernsehsignal-Aufbereitungsschaltung
erforderlich sind. Diese verschiedenartigen
Impulse werden aufgrund des Teilersignals aus dem 1 : 525-
Frequenzteiler 110 erzeugt. Ein Horizontal/Vertikal-Decodierer
116 erzeugt Impulse wie zusammengesetzte Synchronisierimpulse
und zusammengesetzte bzw. Bildaustastimpulse,
die dem Fernsehraster entsprechen, aus den Ausgangssignalen
des Horizontal-Decodierers 112 und des Vertikal-Decodierers
114. Eine Decodierer-Logikschaltung 118 arbeitet gemäß den
Ausgangssignalen des Horizontal-Decodierers 112 und des
Vertikal-Decodierers 114, gemäß dem Schaltzustand eines
Schalters 130 für das Wählen der Laufbild-Betriebsart oder
der Standbild-Betriebsart und gemäß eine Speicherstartbefehl
in der Weise, daß sie Schaltimpulse G 1, G 2, G 3
und G 4 für das jeweilige Steuern von Schaltgliedern 120,
122, 124 bzw. 126 sowie ursprüngliche Taktimpulse S 1 bis
S 4 erzeugt. Die Schaltglieder 120 bis 126 werden auf diese
Weise gemäß den Schaltsignalen G 1 bis G 4 aus der Decodierer-
Logikschaltung 118 und gemäß den Teilersignalen aus dem
1 : 7-Frequenzteiler 104 sowie dem 1 : 2-Frequenzteiler 106
so betrieben, daß sie nach Erfordernis die Eingangssignale
selektiv invertieren. Mit einem 1 : 4-Frequenzteiler 128
wird das Schwingungssignal aus dem Oszillator 102 durch
4 geteilt, um Farbhilfsträger SC₁ und SC₂ zu erzeugen
(deren Phasen um 90° versetzt sind).
Bei der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung der
Ansteuerungsschaltung 100 werden die Ausgangssignale des
Horizontal-Decodierers 112, des Vertikal-Decodierers 114,
des Horizontal/Vertikal-Decodierers 116 und des 1 : 4-Frequenzteilers
128 einem bekannten Videosignal-Aufbereitungssystem,
einem Servoschaltungssystem, einem Aufzeichnungsschaltglied
und einem Kopfwahl-Steuersystem zugeführt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist,
dient die Decodierer-Logikschaltung 118 dazu, entsprechend
dem Schaltzustand des Schalters 130 die Laufbild-Betriebsart
oder die Standbild-Betriebsart festzulegen.
Wenn bei der Laufbild-Betriebsart die Decodierer-Logikschaltung
118 den Schaltgliedern 120 bis 126 die Taktimpulse
S 1 bis S 4 und die Schaltimpulse G 1 bis G 4 zugeführt,
erzeugen die Schaltglieder 120 bis 126 jeweils synchron
mit dem Fernsehsignalintervall die Taktimpulse Φ P I, Φ S′ ,
Φ PS und Φ S gemäß der Darstellung in den Fig. 6 bis 8.
Andererseits führt bei der Standbild-Betriebsart die Decodierer-
Logikschaltung 118 den Schaltgliedern 120 bis 126
die Taktimpulse S 1 bis S 4 und die Schaltimpulse G 1 bis G 4
so zu, daß entsprechend dem Speicherbefehl intermittierend
oder kontinuierlich jeweils die Taktimpulse Φ P I, Φ S′ ,
Φ PS bzw. Φ S gemäß der Darstellung in den Fig. 9 und 10 erzeugt
werden. Es ist anzumerken, daß bei der Standbild-
Betriebsart einer (nicht gezeigten) Verschlußsteuerschaltung
ein Verschlußsteuerungs-Synchronisiersignal zugeführt
wird.
Nachstehend wird die Funktionsweise der Decodierer-Logikschaltung
118 (Fig. 11) bei der Laufbild-Betriebsart und
bei der Standbild-Betriebsart beschrieben. Die Fig. 12
und 13 zeigen die Aufeinanderfolge der Taktimpulse Φ P I,
Φ S′ , Φ PS und Φ S bei der Laufbild-Betriebsart bzw. bei der
Standbild-Betriebsart.
Die Funktionsweise der Decodierer-Logikschaltung 118 bei
der Laufbild-Betriebsart wird anhand der Fig. 12 beschrieben.
Für das Fernsehsignal für ein Vollbild hat die Decodierer-
Logikschaltung 118 sechs Betriebszustände X, Y, Z,
P, P′ und X′. Bei dem ungeraden Halbbild werden die Betriebszustände
in der Aufeinanderfolge X, Y, Z, P, Z, P,
. . ., Z und P′ geschaltet; bei dem geraden Halbbild werden
die Betriebszustände in der Aufeinanderfolge X′, Y, Z,
P, Z, . . ., P und Z geschaltet. Nach Fig. 12 haben Taktimpulse
2 M eine Frequenz von 2,04545 MHz. Taktimpulse 1 M
haben eine Frequenz von 1,02275 MHz. Taktimpulse sind
gegenüber den Taktimpulsen 1 M um 180° phasenverschoben bzw.
gegenphasig. Taktimpulse 14 M haben eine Frequenz von
14,31818 MHz. Einzelimpulse sind mit 1 P bezeichnet, während
Doppelimpulse mit 2 P bezeichnet sind. Bei dem Betriebszustand
X werden als Taktimpulse Φ P I die Taktimpulse
2 M, als Taktimpulse Φ S′ die Taktimpulse 1 M, als Taktimpulse
Φ PS die Taktimpulse und als Taktimpulse Φ S die Taktimpulse
14 M erzeugt. Es wird ein durch Addieren der Signale
aus der (2n-1)-ten und der 2n-ten Zeile des Bildwandlers 1
erzieltes zusammengesetztes Zeilensignal übertragen und in
der n-ten Zeile des Speichers 3 eingespeichert. Die Taktimpulse
14 M werden dem Horizontalausgabe-Register 5 zugeführt,
welches daraufhin geleert wird.
Bei dem Betriebszustand Y sind alle Taktimpulse Φ P I, Φ S′ ,
Φ PS und Φ S unterbrochen, so daß die Zeilensignale in dem
Speicher 3 bis zu dem Beginn von drei Horizontalsynchronisierimpulsen
vor dem Ende des Vertikalaustastintervalls
gespeichert werden.
Bei dem Betriebszustand Z werden jeweils ein Taktimpuls
Φ PS und ein Taktimpuls Φ S dem Speicher 3 bzw. dem Horizontalausgabe-
Register 5 zugeführt, so daß ein Zeilensignal
aus dem Speicher 3 zu dem Horizontalausgabe-Register 5
übertragen wird. Danach werden bei dem Betriebszustand P
die Taktimpulse 14 M als Taktimpulse Φ S dem Horizontalausgabe-
Register 5 zugeführt, so daß von dem Horizontalausgabe-
Register 5 die Abtastsignale für ein Horizontalsynchronisierungsintervall
abgegeben werden. Die Betriebszustände
Z und P werden abwechselnd wiederholt, wonach bei
dem halben Horizontalsynchronisierintervall der Betriebszustand
P′ eingestellt wird. Dadurch wird der Betriebsablauf
für das ungerade Halbbild abgeschlossen.
Bei dem Betriebszustand X′ werden von der Decodierer-Logikschaltung
118 als Taktimpulse Φ P I die Taktimpulse 2 M, als
Taktimpulse Φ S′ die Taktimpulse , als Taktimpulse Φ PS
die Taktimpulse und als Taktimpulse Φ S die Taktimpulse
14 M erzeugt. Dabei wird das durch das Addieren der Zeilensignale
in der (2n-2)-ten und der (2n-1)-ten Zeile des
Bildwandlers 1 erzielten zusammengesetzten Zeilensignale
zu den n-ten Zeile des Speichers 3 übertragen und dort gespeichert.
Die Taktimpulse 14 M werden dem Horizontalausgabe-
Register 5 zugeführt, welches dadurch geleert wird.
Die Funktionsweise bei dem geraden Halbbild nach dem Betriebszustand
Y ist die gleiche wie bei dem ungeraden Halbbild,
jedoch mit der Ausnahme, daß der Horizontalauslesevorgang
bei dem Betriebszustand P endet, der ein ganzes
Horizontalsynchronisierungsintervall hat.
Aus dem Horizontalausgabe-Register 5 werden die gültigen
Signale nur bei den Betriebszuständen P und P′ ausgelesen.
Wenn gemäß der Darstellung in der Fig. 12 die Schaltglieder
nur bei den Betriebszuständen Z, P und P′ durchgeschaltet
werden, können ungültige Signale aus dem Horizontalausgabe-
Register 5 beseitigt werden. Falls andererseits
für eine Prüfung im Hinblick auf die Signalverarbeitung
während einer Signalübertragungspause ein Signalpegel des
Horizontalausgabe-Registers 5 erforderlich ist, werden
bei dem Betriebszustand Y an das Horizontalausgabe-Register
5 die Taktimpulse 14 M angelegt, so daß ein aus diesem ausgelesenes
Signal zum Prüfen des Signalpegels des Registers
5 verwendet werden kann.
Die Funktionsweise der Decodierer-Logikschaltung 118 bei
der Standbild-Betriebsart wird anhand der Fig. 13 beschrieben.
Hierbei hat die Decodierer-Logikschaltung 118 sieben
Betriebszustände Q, R, L, M, L′, N und L′′ für ein Vollbild-
Fernsehsignal. Bei dem ungeraden Halbbild werden die Betriebszustände
in der Aufeinanderfolge Q, R, L, M, . . .,
L, M und L′ geschaltet, während bei dem geraden Halbbild
die Betriebszustände in der Aufeinanderfolge Q, N, L′′, N′,
. . ., N und L′′ geschaltet werden.
Wenn in dem Bildwandler 1 die Ladungsspeicherung abgeschlossen
ist und eine (nicht gezeigte) Lichtabschirmvorrichtung
bzw. ein Verschluß den Bildwandler 1 abdeckt, wird
der Betriebszustand Q für das ungerade Halbbild eingeleitet.
Dieser Betriebszustand Q dauert bis zu dem Beginn von drei
Horizontalsynchronisierimpulsen vor dem Ende des Vertikalaustastintervalls
an. Während dieses vorbestimmten Intervalls
werden keine Taktimpulse Φ P I, Φ S′ und Φ PS erzeugt,
wogegen die Taktimpulse Φ S erzeugt werden. Daher wird das
Horizontalausgabe-Register 5 geleert.
Wenn der Betriebszustand R eingestellt wird, werden von
den Schaltgliedern 120, 126 bzw. 124 jeweils ein Taktimpuls
Φ P I, ein Taktimpuls Φ S bzw. ein Taktimpuls Φ PS abgegeben.
Zugleich werden als Taktimpulse Φ S die Taktimpulse
14 M erzeugt. In diesem Fall wird das Zeilensignal aus der
ersten Zeile des Bildwandlers 1 zu dem Zwischenregister 8
übertragen. Während dieser Zeit wird das Horizontalausgabe-
Register 5 ständig geleert.
Bei dem Betriebszustand L werden von dem Schaltglied 122
als Taktimpulse Φ S′ die Taktimpulse 14 M abgegeben. Daher
werden von dem Zwischenregister 8 die Abtastsignale für
eine Horizontalabtastperiode abgegeben.
Bei dem Betriebszustand M wird von dem Schaltglied 124 ein
Taktimpuls Φ PS abgegeben, während von den Schaltgliedern
120 bzw. 122 jeweils zwei Taktimpulse Φ P I bzw. zwei Taktimpulse
Φ S′ abgegeben werden. Dadurch wird das Zeilensignal
aus der zweiten Zeile des Bildwandlers 1 zu dem Speicher
3 übertragen. Zugleich wird das Zeilensignal aus der
dritten Zeile des Bildwandlers 1 zu dem Zwischenregister
8 übertragen. Danach werden bei dem Betriebszustand L dem
Zwischenregister 8 als Taktimpulse Φ S′ die Taktimpulse 14 M
zugeführt, um das Signal für die nächste Zeile des ungeraden
Halbbilds ausgelesen. Die Betriebszustände M und L werden
wiederholt abwechselnd eingestellt, bis das Auslesen der
Abtastsignale für das ungerade Halbbild abgeschlossen ist.
Bei dem Auslesen für das gerade Halbbild werden von dem
Schaltglied 120 der Ansteuerungsschaltung 100 dem Bildwandler
1 keine Taktimpulse Φ P I zugeführt. Falls bei diesem
Zustand der Verschluß geöffnet wird, kann eine Bildeinspeicherung
vorgenommen werden. Dabei werden die Taktimpulse
14 M als Taktimpulse Φ S′ ständig dem Zwischenregister
8 zugeführt, welches dadurch geleert wird.
Bei dem Betriebszustand Q werden dem Speicher 3 keine
Taktimpulse Φ PS zugeführt, während dem Horizontalausgabe-
Register 5 als Taktimpulse Φ S die Taktimpulse 14 M zugeführt
werden. Infolgedessen wird das Horizontalausgabe-
Register 5 geleert. Dieser Vorgang wird bis zum Beginn von
drei Horizontalsynchronisierimpulsen vor dem Ende des Vertikalaustastintervalls
wiederholt.
Bei dem nachfolgenden Betriebszustand N werden von den
Schaltgliedern 124 und 126 jeweils ein Taktimpuls Φ PS bzw.
ein Taktimpuls Φ S abgegeben. Dadurch wird das Zeilensignal
aus der ersten Zeile des Speichers 3 zu dem Horizontalausgabe-
Register 5 übertragen. Danach werden bei dem Betriebszustand
L′′ als Taktimpulse Φ S die Taktimpulse 14 M nur dem
Horizontalausgabe-Register 5 zugeführt. Damit können von
dem Horizontalausgabe-Register 5 die Abtastsignale für ein
Horizontalsynchronisierintervall abgegeben werden. Die Betriebszustände
N und L′′ werden wiederholt abwechselnd eingestellt.
Nach dem Abschluß des Betriebszustands L′′ für
das Auslesen des letzten Abtastsignals für die Horizontalsynchronisierperiode
ist das Auslesen der Bildsignale für
das gerade Halbbild abgeschlossen.
Die gültigen Signale für das ungerade Halbbild werden von
dem Zwischenregister 8 nur bei den Betriebszuständen L und
L′ abgegeben. Nur während des Intervalls in jedem der Betriebszustände
L und L′ bzw. in jedem der Betriebszustände
L, M und L′ gemäß der Darstellung in Fig. 13 wird das Ausgangssignal
des Zwischenregisters 8 durchgelassen, so daß
von dem Zwischenregister 8 her keine ungültigen Signale
zugeführt werden. Andererseits werden die gültigen Signale
für das gerade Halbbild von dem Horizontalausgabe-Register
5 nur während des Betriebszustands L′′ abgegeben. Nur während
des Zeitintervalls bei diesem Betriebszustand bzw. bei
jedem der Betriebszustände N und L′′ wird das Ausgangssignal
aus dem Horizontalausgabe-Register 5 durchgelassen,
so daß von dem Horizontalausgabe-Register 5 her keine ungültigen
Signale zugeführt werden. Wenn die Ausgangssignale
aus dem Horizontalausgabe-Register 5 mit den Ausgangssignalen
aus dem Zwischenregister 8 gemischt werden, können
die Bildsignale für ein Vollbild erreicht werden.
Zum Ausführen der vorstehend beschriebenen Betriebsvorgänge
geben die Schaltglieder 120 bis 126 selektiv die Taktimpulse
2 M aus dem 1 : 7-Frequenzteiler 104, die Taktimpulse
1 M aus dem 1 : 2-Frequenzteiler 106, die Taktimpulse 14 M aus
dem Oszillator 120 und die ursprünglichen Taktimpulse S 1
bis S 4 aus der Decodierer-Logikschaltung 118, zu denen das
Einzelimpulssignal 1 P und das Doppelimpulssignal 2 P zählen,
unter der Steuerung durch die Schaltimpulse G 1 bis G 4 aus
der Decodierer-Logikschaltung 118 ab. Die Gestaltungen der
Schaltglieder 120, 122, 124 und 126 sind in den Fig. 14,
15, 16 bzw. 17 gezeigt. Es ist anzumerken, daß das Einzelimpulssignal
1 P und das Doppelimpulssignal 2 P den in den
Fig. 14 bis 17 gezeigten Schaltgliedern selektiv zu den in
den Fig. 6 bis 10 für eine jeweilige Betriebsart gezeigten
Zeiten zugeführt werden. In den Fig. 14 und 17 sind nur
logische Schaltglieder gezeigt, während Schaltungen zum
Steuern der Verzögerung bei dem Anstieg und dem Abfall der
Taktsignale wie beispielsweise eine Synchronisiersignal-
Ausgabeschaltung und eine logische Schaltung zum Unterdrücken
von Spannungsspitzen weggelassen sind, da diese Schaltungsanordnungen
dem Fachmann bekannt sind.
Vorstehend wurde das Bildaufnahmesystem gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel beschrieben. Anhand der Fig. 18 und
19 wird nun eine Bildaufnahme-Einrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem eine
Signaladdition in einem Teil des Bildwandlers in geeigneter
Weise ausgeführt wird, wodurch die effektive Empfindlichkeit
verbessert wird.
Die gleichen Bezugszeichen wie die in Fig. 1 und 2 benutzten
bezeichnen die gleichen Teile in den Fig. 18 und 19,
wobei eine ausführliche Beschreibung dieser Teile entfällt,
soweit das nicht das Verstehen des zweiten Ausführungsbeispiels
behindert.
Bei einer Bildaufnahmevorrichtung FCD gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel haben jeweils längs einer Endzeile 1 a
eines Bildwandlers 1 angeordnete Fotozellen 2′ (nämlich
die für die Signaladdition verwendeten Fotozellen) eine
Speicherkapazität, die das 1,5- bis 2fache der Kapazität
anderer Fotozellen 2 in dem Bildwandler 1 ist. Jede der
Speicherzellen 4 des Speichers 3, jede der Übertragungszellen
9 des Zwischenregisters 8 und jede der Übertragungszellen
6 des Horizontalausgabe-Registers 5 haben im wesentlichen
die gleiche Aufnahmefähigkeit bzw. Kapazität wie
die Fotozellen 2′. Die Speicherkapazität der Fotozellen 2′
des Bildwandlers 1, der Speicherzellen 4 des Speichers 3
und der Übertragungszellen 6 und 9 der Register 5 bzw. 8
im Vergleich zu der Speicherkapazität der Fotozellen 2
dient wirkungsvoll dazu, die effektive Empfindlichkeit der
Bildaufnahmevorrichtung FCD bezüglich des zusammengesetzten
Zeilensignals zu steigern, das durch Addieren von zwei
Zeilensignalen gebildet wird. Es ist anzumerken, daß die
jeweiligen Abmessungen einer jeden der Fotozellen 2′, der
Speicherzellen 4 und der Übertragungszellen 6 und 9 größer
als diejenigen einer jeden der Fotozellen 2 dargestellt
sind, um die Darstellung zu erleichtern. Die tatsächlichen
Abmessungen der Zellen 2′, 4, 6 und 9 müssen nicht immer
von denjenigen der Zellen 2 verschieden sein. Die größere
Speicherkapazität kann mit anderen Mitteln herbeigeführt
werden. Selbstverständlich kann die in den Fig. 18 und 19
gezeigte Bildaufnahmevorrichtung bei dem vorangehend beschriebenen
Bildaufnahmesystem auf die gleiche Weise wie
die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Bildaufnahmevorrichtung
eingesetzt werden.
Als Ergebnis wird bei der in den Fig. 18 und 19 gezeigten
Bildaufnahmevorrichtung FCD die effektive Empfindlichkeit
in starkem Ausmaß dadurch verbessert, daß die zulässige
Signaladditions-Menge gesteigert wird.
Gemäß der vorangehenden Beschreibung erfolgt die Signaladdition
in dem Bildwandler 1 in der Weise, daß ein Überstrahlen
durch die in dem Bildwandler 1 ausgebildete Überstrahlungsschutzvorrichtung
auch dann verhindert wird,
wenn sich aus der Signaladdition bzw. Überlagerung eine
Überlaufkomponente ergibt. In diesem Sinne ist es leicht
ersichtlich, daß die Signale nicht in der letzten Zeile
1 a des Bildwandlers 1 addiert werden müssen. Falls jedoch
die Addiervorrichtung in der Mitte der Zeilen oder Reihen
des Bildwandlers 1 angeordnet wird, müssen die nachfolgenden
Zeilen eine größere Kapazität haben, was zu Nachteilen
führt. Somit ist es ersichtlich, daß als für die Signaladdition
eingesetzte Zeile vorzugsweise die letzte Zeile
gewählt wird. Als eine Abwandlung hiervon können die Zeilen
des Bildwandlers 1 um eine Zeile vermehrt werden, so
daß diese zusätzliche Zeile als Addiervorrichtung verwendet
wird und zusammen mit dem Speicher abgeschirmt wird.
Bei der Bildaufnahme-Einrichtung bzw. dem Bildaufnahme-
System gemäß der vorstehenden Beschreibung wird das Überstrahlen
wirkungsvoll verhindert, während die effektive
Bildaufnahme-Empfindlichkeit in großem Ausmaß verbessert
wird.
Hinsichtlich des Systems bzw. der Einrichtung zur Bildaufnahme
besteht keine Einschränkung auf die vorangehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele. Vielmehr sind im Sinne
der Gestaltung verschiedenerlei Änderungen und Abwandlungen
möglich. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungbeispielen
werden die Bildaufnahmevorrichtungen bei einem
Fernsehsystem verwendet. Die Bildaufnahmevorrichtungen bzw.
die Bildaufnahme-Einrichtung oder das Bildaufnahme-System
können auch bei einem anderen Bildaufnahmegerät wie einem
Lesegerät eingesetzt werden.
Es wird ein System zum Erzeugen von elektrischen Signalen
angegeben, welche eine Bildpunkteverteilung darstellen,
wobei das System in Kombination eine Bildwandlervorrichtung
mit einer Vielzahl eindimensionaler Bildwandlerreihen, die
parallel zueinander angeordnet sind und die jeweils zum
Erzeugen elektrischer Signale dienen, welche eine Zeilen-
Bildpunkteverteilung eines Teils eines Bilds darstellen,
eine Speichervorrichtung mit einer Vielzahl eindimensionaler
Speicheranordnungen, die parallel zueinander angeordnet
sind, und eine Steuervorrichtung aufweist, mit der
die Bildwandlervorrichtung und die Speichervorrichtung
derart steuerbar sind, daß die Bildwandlervorrichtung aufeinanderfolgend
an einer ausgewählten Bildwandlerreihe
zusammengesetzte elektrische Signale erzeugt, die jeweils
aus einer gewählten Anzahl der Zeilen-Bildpunkteverteilungs-
Signale zusammengesetzt sind, und daß die Speichervorrichtung
aufeinanderfolgend die mittels der Bildwandlervorrichtung
gebildeten zusammengesetzten elektrischen Signale
speichert.
Claims (4)
1. Bildaufnahmegerät mit einer Bildaufnahmevorrichtung,
die eine Vielzahl von in Spalten und Zeilen angeordneten
Bildaufnahmeelementen aufweist, welche jeweils ein dem
auf sie einfallenden Licht entsprechendes Bildsignal
erzeugen und dieses speichern, einer Speichervorrichtung,
in der die Bildsignale der Bildaufnahmevorrichtung in
zeilenweiser Aufeinanderfolge speicherbar sind, einer
Ausgabevorrichtung, mit der die in der Speichervorrichtung
gespeicherten Bildsignale auslesbar sind, sowie mit einer
Steuervorrichtung, die die Bildaufnahme-, die Speicher-
und die Ausgabevorrichtung in der Weise ansteuert, daß
zur Erzeugung eines zusammengesetzten Videosignals eine
einer vorbestimmten Zeilenanzahl entsprechende Zahl von
Bildsignalen in den Bildaufnahmeelementen zusammengefaßt
wird und diese zusammengefaßten Bildsignale zeilensequentiell
in die Speichervorrichtung übertragen werden,
so daß sich ein aus der Ausgabevorrichtung ausgelesenes
zeilensequentielles Videosignal jeweils aus der vorbestimmten
Anzahl von Zeilen der Bildaufnahmevorrichtung
zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmevorrichtung
(1) eine eine Überstrahlung verhindernde
Vorrichtung (AB, OG, OD) aufweist, daß die Speicherkapazität
jedes Bildaufnahmeelementes (2) einer bestimmten, nahe
der Speichervorrichtung (3) angeordneten Zeile (1 a) der
Bildaufnahmevorrichtung (1) größer als die Speicherkapazität
der Bildaufnahmeelemente der anderen Zeilen ist und daß
die Zusammenfassung der Bildsignale nur in dieser Zeile
erfolgt.
2. Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die bestimmte Zeile der Bildaufnahmevorrichtung
direkt benachbart zur Speichervorrichtung (3) angeordnet
ist.
3. Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anzahl der Speicherzeilen der
Speichervorrichtung ungefähr gleich der Hälfte der Anzahl
der Zeilen der Bildaufnahmevorrichtung ist.
4. Bildaufnahmegerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeilenanzahl den
Wert zwei hat.
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
JP57099861A JPS58215878A (ja) | 1982-06-09 | 1982-06-09 | 電荷転送システム |
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---|---|
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DE3320706C2 true DE3320706C2 (de) | 1990-06-28 |
Family
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Family Applications (1)
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