DE19641617A1

DE19641617A1 - CCD-Kamera mit zwei CCD-Elementen, welche wechselseitig unterschiedliche Farbfilteranordnungen aufweisen

Info

Publication number: DE19641617A1
Application number: DE19641617A
Authority: DE
Inventors: Ji-Hun Jang
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1995-10-10
Filing date: 1996-10-09
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2016-10-10
Also published as: KR0169376B1; GB2306074B; DE19641617B4; JP3759655B2; US6373523B1; GB2306074A; KR970024930A; JPH09130813A; GB9619026D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein CCD-Ka merasystem (CCD: charge coupled device, ladungsgekoppeltes Bauelement), welches für ein Multimediaansprechen geeignet ist. Insbesondere besitzt das CCD-Kamerasystem zwei CCD′s mit einem Seitenverhältnis bzw. Bildformat entsprechend in ternationalem Standard, wodurch die Notwendigkeit einer Frequenzumwandlung bei einer Verbindung mit einem Digital signalprozessor vermieden wird. Die CCD′s besitzen eben falls komplementäre Streifenstrukturen, um die horizontale Auflösung der Helligkeitssignale und die vertikale Auflö sung der Farbsignale zu verbessern.

Ein herkömmliches CCD-Kamerasystem wird unter Bezugnah me auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm, welches die Struktur des herkömmlichen CCD-Kamerasystems darstellt.

Wie in Fig. 5 dargestellt enthält das herkömmliche CCD- Kamerasystem:
ein Linsenteil 10 zum Fokussieren der optischen Signale eines Gegenstands;
ein CCD 11 zum Umwandeln der optischen Bildsignale in elektrische Signale, wenn die optischen Signale von dem Linsenteil 10 abgebildet werden;
ein Abtast- und Haltebauelement 12 zum Durchführen ei ner Abtast- bzw. Haltefunktion, um unnötige Signale wie Rauschen und dergleichen aus den aus gegebenen Videosignalen des CCD′s 11 zu entfernen;
einen Analog/Digital-Wandler 13 zum Umwandeln der aus gegebenen analogen Videosignale des Abtast- und Haltebau elements 12 in digitale Videosignale, um eine digitale Si gnalverarbeitung durchzuführen;
einen ersten Zeilenspeicher 14 zum Speichern einer Pe riode (1 H) verzögerter Ausgangssignale des Analog/Digital- Wandlers 13;
einen zweiten Zeilenspeicher 12 zum Speichern einer Pe riode (1 H) verzögerter Signale des ersten Zeilenspeichers 14;
einen Helligkeitssignalgenerator 16 zum Erzeugen von Helligkeitssignalen Y unter Verwendung der gespeicherten Signale des ersten Zeilenspeichers 14; und
einen Farbsignalgenerator 17 zum Erzeugen von Farbsi gnalen Cr und Cb unter Verwendung einer inneren Farbdiffe renzsignalmatrix und Empfang der Ausgangssignale des Ana log/Digital-Wandlers 13 und der gespeicherten Signale der ersten und zweiten Zeilenspeicher 14 und 15.

Die wie oben beschrieben zusammengesetzte herkömmliche CCD-Kamera arbeitet auf die folgende Weise.

Beim Verarbeiten von Farbsignalen unter Verwendung ei nes CCD′s eines Typs mit einer einzigen Platte müssen, wenn die Farbe wiederherzustellen ist, unabhängige Farbkomponen ten gegenüber lediglich Farbkomponenten von einem einzigen Pixel bereitgestellt werden. Kürzlich ist bezüglich der Verfahren unter Verwendung eines CCD′s mit einer einzigen Platte ein komplementäres Filterverfahren (ein Filterver fahren unter Verwendung der Farbkomponenten von Magenta Mg, Cyanin Cy, Gelb Ye, Grün G) wegen seiner überragenden Spek tralempfindlichkeitscharakteristik verwendet worden.

Die Farbfilteranordnungsstruktur des CCD′s des Typs mit einer einzigen Platte ist derart horizontal strukturiert, daß Linien bzw. Zeilen S 1 wiederholt angeordnet sind, wel che die Komponenten "Magenta + Cyanin" und "Grün + Cyanin" aufweisen, und Zeilen S 2, welche die Komponenten "Grün + Gelb" und "Magenta + Gelb" aufweisen. Unter der Annahme, daß die Komponenten "Magenta + Cyanin" und "Grün + Gelb" Pixel der N-ten Zeile darstellen, sind bezüglich der verti kalen Richtung die Komponenten "Grün + Cyanin" und "Magenta + Gelb" Pixel der (N - 1)-ten oder der (N + 1)-ten Zeile.

Das CCD mit einer einzigen Platte ist des weiteren in vertikaler Richtung in ungerade Felder und gerade Felder unterteilt, und die Pixelkomponenten der Zeilen S 1 und S 2 unterscheiden sich entsprechend ihrer jeweiligen Felder.

Wie oben beschrieben besitzt die Farbfilteranordnung des CCD′s bezüglich jedes Pixels und jeder Zeile eine se quentielle Struktur, und daher müssen, wenn die Farbsignale der Farbe Rot R, Grün G und Blau B zu erzeugen sind, Hori zontal- und Vertikalinterpolationsverfahren unter Verwen dung der benachbarten Pixel der Farbfilteranordnung durch geführt werden. Wenn die Vertikalinterpolation durchzufüh ren ist, werden insbesondere die zwei Zeilenspeicher 14 und 15 von Fig. 5 verwendet, um die Signale der gegenwärtig eingegebenen Videosignale zu speichern, welche um eine Pe riode (1 H) verzögert sind und welche um zwei Perioden (2 H) verzögert sind. Danach wird auf der Grundlage der um ei ne Periode verzögerten Signale eine Interpolation unter Verwendung der gegenwärtig eingegebenen Videosignale und der um zwei Perioden (2 H) verzögerten Signale durchge führt.

Mit anderen Worten, wie in Fig. 1 dargestellt werden die Ausgangssignale des CCD′s 11 durch das Abtast- und Hal tebauelement 12 und durch den Analog/Digital-Wandler 13 quantisiert. Die quantisierten Signale des CCD′s 11 besit zen dabei eine Gleichzeitigkeit bezüglich dreier Zeilen durch die zwei Zeilenspeicher 14 und 15 mit dem Ergebnis, daß Farbsignale durch die Horizontal- und Vertikalinterpo lationen erzeugt werden.

Dieses Verarbeitungsverfahren von Signalen eines CCD′s des Typs mit einer einzigen Platte ist effektiv bezüglich der Reduzierung von Kosten. Da jedoch sowohl Helligkeitssi gnale als auch Farbsignale bei dem CCD des Typs mit einer Platte gebildet werden, ist ein einziges Pixel nicht zum unabhängigen Erzeugen von Videosignalen geeignet. Demgegen über ist es zum Erzeugen von Videosignalen nötig, eine un terschiedliche Farbinformation von benachbarten horizonta len bzw. vertikalen Pixeln zu interpolieren. Folglich wird die Auflösung bezüglich der Helligkeitssignale und der Farbsignale reduziert und die Bildqualität verringert. Wie oben beschrieben werden bei dem herkömmlichen Kamerasystem die Signale unter Verwendung des CCD′s einer komplementären Struktur verarbeitet. Dadurch kann jedoch nicht die Auflö sung des Formats CCIR 601 erzielt werden, bei welchem 720 Pixel in Querrichtung 480 Pixel in Längsrichtung verwendet werden, welches dem internationalen Auflösungsstandard ent spricht.

Des weiteren ist das herkömmliche CCD-Kamerasystem der art entworfen, daß es auf ein vorhandenes Analogsignalver arbeitungssystem angewandt werden kann. Daher ist das Bild format des CCD′s für ein normales oder hohes Band bzw. Bild (H 18) verwendet worden. Der Normaltyp enthält 250000 ef fektive Pixel und besitzt eine Abtastfrequenz fs von 9,545 MHz. Der Typ des hohen Bands enthält 380000 effektive Pixel und besitzt eine Abtastfrequenz fs von 14,3 MHz.

Die Abtastfrequenz fs besitzt keine Bedeutung in einem Analogsystem. Jedoch insoweit wie die Videosignalverarbei tung sich im allgemeinen auf die Digitalsignalverarbeitung zu bewegt, gewinnt die Abtastfrequenz eine größere Bedeu tung, und es müssen die Quer- und Längsgrößen der zu verar beitenden Videosignale an den internationalen Standard (quer:längs = 4 : 3) angepaßt werden. D.h. die Frequenz des herkömmlichen CCD′s ist inkompatibel mit dem internationa len Standard (fs: 13,5 MHz), welcher auf Digitalvideosigna le spezifiziert ist. Es ist daher nachteilig, daß eine Fre quenzumwandlung durchzuführen ist, um eine Schnittstelle zwischen dem herkömmlichen Analogsystem und einem System, welches eine Digitalsignalverarbeitung beinhaltet, zu er zielen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben be schriebenen Nachteile, welche bei der herkömmlichen Technik auftreten, zu überwinden.

Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Er findung wird ein für ein Multimediaansprechen geeignetes CCD-Kamerasystem bereitgestellt, wobei das CCD-System unter Verwendung eines CCD′s gebildet wird, dessen Bildformat für den internationalen Signalverarbeitungsstandard geeignet ist, d. h. unter Verwendung eines CCD s, dessen effektives Pixelgebiet kompatibel zu dem internationalen Standard ist, so daß eine digitale Verarbeitung des Bilds ohne Durchfüh rung einer Frequenzumwandlung möglich ist.

Des weiteren zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, Schwierigkeiten bezüglich der Verschlechterung der Auflö sung von Helligkeitssignalen und der Herabsetzung der Bild qualität der Farbsignale bei der Verwendung des herkömmli chen CCD′s des Typs mit einer einzigen Platte der komple mentären Struktur zu überwinden.

Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Er findung wird ein für ein Multimediaansprechen geeignetes CCD-Kamerasystem mit zwei CCD′s bereitgestellt, welche be nachbarte Pixel mit unterschiedlicher Farbinformation ver wenden und daher keine Horizontal- und Vertikalinterpola tionen benötigen. D.h. es wird ein CCD mit einer gestreif ten Struktur gebildet, um eine Verarbeitung ohne Verwendung zweier Zeilenspeicher zu ermöglichen und um die Horizontal auflösung der Helligkeitssignale zur Erreichung des inter nationalen Standards (Format CCIR 601) zu erzielen, wodurch die Vertikalauflösung der Farbsignale und die Farbregenera tion verbessert werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch ein für ein Multimediaansprechen geeignetes CCD-Kame rasystem mit:
einer Linsenanordnung zum Fokussieren von optischen Si gnalen eines Gegenstands;
einer spektroskopischen Einrichtung zum Zerlegen der fokussierten optischen Signale der Linsenanordnung entspre chend ihrer Frequenz;
ersten und zweiten CCD's zum Umwandeln abgebildeter op tischer Signale in elektrische Signale, nachdem die zerleg ten optischen Signale von der spektroskopischen Einrichtung abgebildet worden sind, mit wechselseitig unterschiedlichen Farbfilteranordnungen, die eine Komplementärfarbstreifen struktur und eine effektive Anzahl von Pixeln entsprechend einem internationalen Standard aufweisen;
einer ersten und zweiten Abtast- und Halteeinrichtung zum Durchführen von Abtast- und Haltefunktionen, um unnöti ge Signale wie Rauschen aus den Ausgangsvideosignalen der ersten und zweiten CCD′s zu entfernen;
einer ersten und zweiten Analog/Digital-Wandlereinrich tung zum Umwandeln der von der ersten und der zweiten Ab tast- und Halteeinrichtung aus gegebenen analogen Videosi gnale in digitale Signale zum Durchführen einer Digitalsi gnalverarbeitung; und
einer CCD-Videosignalverarbeitungseinrichtung für den Empfang der von der ersten und zweiten Analog/Digital-Wand lereinrichtung aus gegebenen Signale zur Berechnung der Summe und der Differenz der zwei Sätze von Signalen, um Helligkeitssignale und Farbsignale zu erzeugen.

Die CCD-Videosignalverarbeitungseinrichtung enthält:
eine erste Arithmetikeinrichtung zum Aufaddieren jewei liger Ausgangssignale der ersten und zweiten Ana log/Digital-Wandlereinrichtung;
eine zweite Arithmetikeinrichtung zum Subtrahieren je weiliger Ausgangssignale der ersten und zweiten Ana log/Digital-Wandlereinrichtung;
eine Helligkeitssignalerzeugungseinrichtung zum Empfang von Ausgangssignalen der ersten Arithmetikeinrichtung, um Helligkeitssignale zu erzeugen; und
eine Farbsignalerzeugungseinrichtung zum Empfang von Ausgangssignalen der ersten und zweiten Arithmetikeinrich tung, um Farbsignale unter Verwendung einer inneren Farb differenzsignalmatrix zu erzeugen.

Das Format effektiver Pixel der ersten und zweiten CCD′s gründet sich auf den internationalen Standard CCIR 601 (welcher 720 in Querrichtung angeordnete Pixel und 480 in Längsrichtung angeordnete Pixel beinhaltet).

Die Farbfilteranordnung (CFA, color filter array) des ersten CCD′s besteht aus horizontalen Wiederholungen von Zeilen S 1 mit Pixeln von Komponenten "Magneta + Cyanin" und Zeilen S 2 mit Pixeln von Komponenten "Grün + Cyanin".

Die Farbfilteranordnung des zweiten CCD's besteht aus horizontalen Wiederholungen von Zeilen S 1 mit Pixeln von Komponenten "Grün + Gelb" und Zeilen S 2 mit Pixeln von Komponenten "Magenta + Gelb".

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm, welches die Struktur des für ein Multimediaansprechen geeigneten CCD-Kamerasy stems entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 2 zeigt ein Beispiel des Standards und des Formats der bezüglich des CCD′s effektiven Pixel entsprechend der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3a und 3b zeigen Beispiele der CCD-Farbfilter anordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 veranschaulicht eine Anwendung des für ein Mul timediaansprechen geeigneten CCD-Kamerasystems entsprechend der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm, welches die Struktur eines herkömmlichen CCD-Kamerasystems darstellt.

Wie in Fig. 1 dargestellt enthält das für ein Multime diaansprechen geeignete CCD-Kamerasystem entsprechend der vorliegenden Erfindung:
ein Linsenteil 10 zum Fokussieren der optischen Signale eines Gegenstands;
ein bidirektionales Prisma 20 zum Zerlegen der fokus sierten optischen Signale des Linsenteils 10 entsprechend der Frequenz;
CCD′s 30 und 31 zum Umwandeln von optischen Bildsigna len in elektrische Signale, nachdem die zerlegten optischen Signale durch das bidirektionale Prisma 20 abgebildet wur den, wobei wechselseitig unterschiedliche Farbfilter vorge sehen sind, welche aus einer Komplementärfarbenstreifen struktur und einer effektiven Anzahl von Pixeln entspre chend dem internationalen Standard bestehen;
Abtast- und Haltebauelemente 40 und 41 zum Durchführen von Abtast- und Haltefunktionen, um unnötige Signale wie Rauschen aus den Ausgangsvideosignalen der CCD′s 30 und 31 zu entfernen;
Analog/Digital-Wandler 50 und 51 zum Umwandeln der ana logen Ausgangsvideosignale der Abtast- und Haltebauelemente 40 und 41 in Digitalsignale zum Durchführen einer Digital signalverarbeitung; und
einen CCD-Videosignalprozessor 60 zum Empfang der Aus gangssignale der Analog/Digital-Wandler 50 und 51, um die Summe und die Differenz zwischen zwei Sätzen von Signalen zu berechnen, um Helligkeitssignale und Farbsignale zu er zeugen.

Der CCD-Videosignalprozessor 60 enthält:
einen Addierer 61 zum Aufaddieren jeweiliger Ausgangs signale der Analog/Digital-Wandler 50 und 51;
einen Subtrahierer 62 zum Subtrahieren jeweiliger Aus gangssignale der Analog/Digital-Wandler 50 und 51;
einen Helligkeitssignalgenerator 63 zum Empfang von Ausgangssignalen des Addierers 61, um Helligkeitssignale zu erzeugen; und
einen Farbsignalgenerator 64 zum Empfang von Ausgangs signalen des Addierers und Subtrahierers 61 bzw. 62, um Farbsignale durch Verwendung einer inneren Farbdifferenzsi gnalmatrix zu erzeugen.

Das Format der effektiven Pixel der CCD's 30 und 31 gründet sich auf dem Format, welches bei dem internationa len Standard CCIR 601 verwendet wird, wobei 720 Pixel in Querrichtung und 480 Pixel in Längsrichtung angeordnet sind.

Die Farbfilteranordnung (CFA) des CCD′s 30 besteht aus horizontalen Wiederholungen von Zeilen S 1 mit Pixeln von (Mg + Cy)-Komponenten, d. h. von Komponenten "Magenta + Cya nin", und von Zeilen mit (G + Cy)-Komponenten, d. h. von Komponenten "Grün + Cyanin".

Die Farbfilteranordnung des CCD′s 31 besteht aus Hori zontalwiederholungen von Zeilen S 1 mit Pixeln von (G + Ye)-Komponenten, d. h. von Komponenten "Grün + Gelb", und von Zeilen S 2 mit Pixeln von (Mg + Ye)-Komponenten, d. h. von Komponenten "Magenta + Gelb".

Das wie oben beschrieben strukturierte CCD-Kamerasystem der vorliegenden Erfindung arbeitet auf die folgende Weise.

Wie in Fig. 1 dargestellt werden die Lichtstrahlen ei nes Gegenstands, welche durch das Linsenteil 10 eingegeben werden, von dem bidirektionalen Prisma 20 derart gebrochen, daß die Lichtstrahlen auf die zwei CCD′s 30 und 31 ge strahlt werden, welche unterschiedliche Farbfilteranordnun gen aufweisen. Fig. 3a und 3b veranschaulichen die Farb filteranordnungsstruktur der zwei CCD′s 30 und 31. Wie ,in Fig. 3a und 3b dargestellt sind die Farbfilteranord nungsstrukturen der zwei CCD′s 30 und 31 derart beschaffen, daß die Addition von elektrischen Signalen von zwei ent sprechenden Pixeln der CCD′s 30 und 31, beispielsweise die Addition eines Pixels von (Mg + Cy)-Komponenten und eines Pixels von (G + Ye)-Komponenten, ein Helligkeitssignal lie fert. Durch Verwendung der Summe und der Differenz der zwei Pixel werden Farbsignale (R, G, B) erzeugt.

Im folgenden wird das Prinzip der Helligkeitssignale und der Farbsignale in dem CCD-Kamerasystem entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Zum ersten ist die Summe der ersten Pixel die Summe des (Mg + Cy)-Pixels des CCD′s 30 und des (G + Ye)-Pixels des CCD′s 31, und daher zeigt eine Berechnung, daß (2 R + 3 G + 2 B) als Helligkeitssignale verwendet werden können. Auf dieselbe Weise ist die Summe der Pixel der zweiten horizon talen Zeile die Summe des (G + Cy)-Pixels und des (Mg + Ye)-Pixels, und daher zeigt eine Berechnung, daß (2 R + 3 G + 2 B) erzeugt wird, womit dasselbe Ergebnis wie oben be schrieben erzielt wird. Es ist augenscheinlich, daß anders als bei der herkömmlichen Signalverarbeitung, bei welcher die Durchschnittswerte von horizontal benachbarten Pixeln verwendet werden, um Helligkeitssignale zu erzeugen, die Helligkeitssignale unabhängig an jedem Pixel bei der vor liegenden Erfindung erzeugt werden.

Danach wird die Differenzkomponente der ersten Pixel zu (G + Ye) - (Mg + Cy) = (2 R - G). Auf dieselbe Weise kann die Differenz der zweiten Pixel auf (Mg + Ye) - (G + Cy) = (G - 2 B) berechnet werden. Daher können durch Bildung ei ner Farbdifferenzmatrix unter Verwendung der Summen- und Differenzkomponenten der jeweiligen Pixel die primären Far ben Rot, Grün und Blau erzeugt werden. Des weiteren besit zen die Pixel der nächsten Zeile dieselben Komponenten, und daher liefert die Differenzkomponente dasselbe Ergebnis. Das bedeutet, daß die dreizeilige Interpolation, welche bei dem herkömmlichen CCD des Typs mit einer einzigen Platte zur Erzeugung der Farbsignale durchgeführt werden muß, bei der vorliegenden Erfindung nicht durchgeführt wird, es kön nen jedoch die Daten der Farben Rot und Blau aus jeder Zeile erlangt werden.

Um das CCD-Signalverarbeitungsverfahren besser zu ver stehen, wird ein Beispiel einer Matrix gegeben, wobei die Farben, Rot, Grün und Blau erzeugt werden.

GRÜN = (2 R + 3 G + 2B) - {(2 R - G) - (G - 2 B)} = 5 G
ROT = (2 R - G) + 0,2 × GRÜN = 2 R
BLAU = (G - 2 B) + 0,2 × GRÜN = 2 B

Des weiteren veranschaulicht Fig. 2 das Format der be züglich des CCD′s effektiven Pixel in dem für ein Multime diaansprechen geeigneten CCD-Kamerasystem entsprechend der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist das Bildformat derart be stimmt, daß die Größe bezüglich der Quer- und Längsrichtung für die effektive Pixelgröße von 720 × 480 des internatio nalen Standards CCIR 601 geeignet ist. Somit wird die Ver bindung mit anderen digitalen Videosystemen und verwendeten Systemen leichter gemacht. Unter dieser Bedingung bzw. die sem Zustand beträgt die CCD-Abtastfrequenz oder die Hori zontalansteuerungsfrequenz 13,5 MHz.

Die Ausgangssignale der zwei CCD′s 30 und 31, welche mit der Abtastfrequenz von 13,5 MHz ausgegeben werden, tre ten jeweils durch die zwei Abtast- und Haltebauelemente 40 und 41 und durch die Analog/Digital-Wandler 50 und 51 hin durch, um dem CCD-Videosignalprozessor 60 eingegeben zu werden. Um des weiteren wie oben beschrieben die Hellig keitssignale und die Farbsignale zu erzeugen, werden die Summe und die Differenz der zwei Sätze der quantisierten Signale, welche dem CCD-Videosignalprozessor 60 eingegeben werden, dem Helligkeitssignalgenerator 63 und dem Farbdif ferenzsignalgenerator 64 eingegeben.

Das darauffolgende Signalverarbeitungsverfahren ist daßelbe wie das herkömmliche Verfahren mit der Ausnahme, daß die bei der Signalverarbeitung verwendete Systemfre quenz 13,5 MHz beträgt, welche zu dem internationalen Stan dard kompatibel ist.

Wenn das CCD-Kamerasystem der vorliegenden Erfindung als Helligkeitssignale und Farbsignalgenerator angesehen wird, kann hier gesagt werden, daß die Frequenz einfach ge ändert wird. Unter Berücksichtigung der Tatsache jedoch, daß der CCD-Standard verändert wird und daß in den darauf folgenden Stufen er dem Format CCIR 601 entspricht, besitzt die vorliegende Erfindung eine große Bedeutung.

Fig. 4 veranschaulicht die Verwendung des für ein Mul timediaansprechen geeigneten CCD-Kamerasystems entsprechend der vorliegenden Erfindung.

Wie in Fig. 4 dargestellt besteht der Ausgang des CCD- Kamerasystems entsprechend der vorliegenden Erfindung aus den Helligkeitssignalen Y und den Farbdifferenzsignalen Cr/Cb. Diese Signale unterliegen einem Videokomprimierungs verfahren durch ein Videokomprimie rungs/Wiederherstellungssystem, um auf Speicher und Über tragungskanäle übertragen bzw. davon aufgezeichnet zu wer den. Die Signale, welche auf Speicher und Übertragungskanä le übertragen bzw. darauf aufgezeichnet werden, unterliegen wiederum einem Videowiederherstellungsverfahren durch ein Videokomprimierungs/Wiederherstellungssystem, um in das Format CCIR 601 in einem Verhältnis von 4 : 2 : 2 (= Y : Cr : Cb) umgewandelt zu werden. Danach unterliegen die Signale einem Kodierverfahren, um in zusammengesetzte Videosignale ent sprechend dem Videosignalstandard umgewandelt zu werden, und danach werden die Signale auf dem Schirm angezeigt. Es wird erwartet, daß die Vorrichtung der vorliegenden Erfin dung bei allen Systemen unter Verwendung einer Kamera in der kommenden Multimediaära verwendet werden kann.

Um bei der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung das System ohne das Erfordernis einer Frequenzumwandlung bei Verbindung mit einer digitalen Verarbeitungsvorrichtung zusammenzusetzen, wird das Bildformat des CCD′s derart aus gebildet, daß es dem internationalen Standard entspricht, und das System verwendet zwei CCD′s einer Komplementär farbstreifenstruktur, wodurch die Horizontalauflösung der Helligkeitssignale und die Vertikalauflösung der Farbsi gnale verbessert wird.

Vorstehend wurde eine CCD-Kamera mit zwei CCD-Elementen offenbart, welche wechselseitig unterschiedliche Farbfil teranordnungen aufweisen.

Ein für ein Multimediaansprechen geeignetes CCD-Kamera system enthält folgende Komponenten: ein Prisma, weiches optische Signale eines Gegenstands entsprechend ihrer Fre quenz zerlegt, die durch eine Linse auf das Prisma fokus siert sind; erste und zweite CCD s zum Umwandeln von opti schen Signalen, welche von dem Prisma abgebildet wurden, in elektrische Signale, wobei die CCD′s wechselseitig unter schiedliche Farbfilteranordnungen aufweisen, die aus einer Komplementärfarbstreifenstruktur und einer effektiven An zahl von Pixeln entsprechend dem internationalen Standard bestehen; erste und zweite Abtast- und Halteschaltungen zum Entfernen von Rauschen aus den Videoausgangssignalen der ersten und zweiten CCD′s; erste und zweite Analog/Digital- Wandler zum Umwandeln der analogen Videosignale der ersten und zweiten Abtast- und Halteschaltungen in Digitalsignale; und einen CCD-Videosignalprozessor zum Berechnen der Summe und der Differenz der von den ersten und zweiten Abtast- und Halteschaltungen ausgegebenen zwei Sätze von Signalen, um Helligkeitssignale und Farbsignale zu erzeugen. Damit das System keine Frequenzumwandlung bei der Verbindung mit einem Digitalprozessor erfordert, entspricht das Bildformat des CCD′s dem internationalen Standard, und die zwei CCD′s besitzen eine Komplementärfarbstreifenstruktur, wodurch ei ne Verbesserung der horizontalen Auflösung der Helligkeits signale und der vertikalen Auflösung der Farbsignale ermög licht wird.

Claims

1. CCD-Kamerasystem, welches für ein Multimediaansprechen geeignet ist, mit:
einer Linsenanordnung zum Fokussieren von optischen Signalen eines Gegenstands;
einer spektroskopischen Einrichtung zum Zerlegen der fokussierten optischen Signale der Linsenanordnung entspre chend ihrer Frequenz;
ersten und zweiten CCD′s zum Umwandeln der zerlegten optischen Signale in elektrische Signale, mit wechselseitig unterschiedlichen Farbfilteranordnungen, die eine Komple mentärfarbstreifenstruktur und eine effektive Anzahl von Pixeln entsprechend einem internationalen Standard aufwei sen;
einer ersten und zweiten Abtast- und Halteeinrichtung zum Durchführen von Abtast- und Haltefunktionen, um unnöti ge Signale wie Rauschen aus den Ausgangsvideosignalen der ersten und zweiten CCD′s zu entfernen, und zum Ausgeben von analogen Videosignalen;
einer ersten und zweiten Analog/Digital-Wandlerein richtung zum Umwandeln der von der ersten und der zweiten Abtast- und Halteeinrichtung aus gegebenen analogen Videosi gnale in jeweilige digitale Signale zum Durchführen einer Digitalsignalverarbeitung; und
einer CCD-Videosignalverarbeitungseinrichtung zum Emp fang der von der ersten und zweiten Analog/Digital-Wandler einrichtung aus gegebenen Digitalsignale und zum Berechnen einer Summe und einer Differenz des von der ersten Ana log/Digital-Wandlereinrichtung aus gegebenen Digitalsignals und des von der zweiten Analog/Digital-Wandlereinrichtung ausgegebenen Digitalsignals, um Helligkeitssignale und Farbsignale zu erzeugen.

2. CCD-Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die CCD-Videosignalverarbeitungseinrichtung fol gende Komponenten aufweist:
eine erste Arithmetikeinrichtung zum Addieren der von der ersten und zweiten Analog/Digital-Wandlereinrichtung aus gegebenen jeweiligen Digitalsignale und zum Ausgeben ei nes entsprechenden Signals;
eine zweite Arithmetikeinrichtung zum Subtrahieren der von der ersten und zweiten Analog/Digital-Wandlereinrich tung aus gegebenen jeweiligen Digitalsignale und zum Ausge ben eines entsprechenden Signals;
eine Helligkeitssignalerzeugungseinrichtung zum Empfang des von der ersten Arithmetikeinrichtung aus gegebenen Si gnals, um ein Helligkeitssignal zu erzeugen; und
eine Farbsignalerzeugungseinrichtung zum Empfang der von der ersten und zweiten Arithmetikeinheit aus gegebenen Signale, um Farbsignale unter Verwendung einer inneren Farbdifferenzsignalmatrix zu erzeugen.

3. CCD-Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das System an den internationalen Standard CCIR 601 mit einem Format von 720 effektiven Pixeln in Querrich tung und 480 effektiven Pixeln in Längsrichtung angepaßt ist.

4. CCD-Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die wechselseitig unterschiedlichen Farbanordnun gen der ersten und zweiten CCD′s derart gebildet sind, daß eine Summe der Teile der von den ersten und zweiten CCD′s ausgegeben Digitalsignale, welche entsprechenden Pixeln zu geordnet sind, die Basis zur Erzeugung des Helligkeitssi gnals bildet, und daß die Summe der Teile der von den er sten und zweiten CCD′s ausgegebenen Signale, welche den entsprechenden Pixeln zugeordnet sind, und eine Differenz zwischen den Teilen der von den ersten und zweiten CCD′s ausgegebenen Digitalsignale, welche den entsprechenden Pi xeln zugeordnet sind, die Basis zur Erzeugung der Farbsi gnale (R, G und B) bilden.

5. CCD-Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß eine Farbfilteranordnung (CFA) des ersten CCD′s aus horizontalen Wiederholungen von Zeilen S 1 mit Pixeln aus Komponenten "Magenta + Cyanin" und Zeilen S 2 mit Pi xeln aus Komponenten "Grün + Cyanin" bestehen.

6. CCD-Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß eine Farbfilteranordnung des zweiten CCD′s aus ho rizontalen Wiederholungen von Zeilen S 1 mit Pixeln von Komponenten "Grün + Gelb" und Zeilen S 2 mit Pixeln von Komponenten "Magenta + Gelb" besteht.

7. CCD-Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Abtastfrequenz der ersten und zweiten CCD′s entsprechend dem internationalen Standard 13,5 MHz beträgt.

8. CCD-Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die spektroskopische Einrichtung aus einem bidi rektionalen Prisma besteht.