DE2538952A1

DE2538952A1 - Farbkodierfilter fuer eine bildaufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2538952A1
Application number: DE19752538952
Authority: DE
Inventors: Sooyoung Chai
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1974-09-03
Filing date: 1975-09-02
Publication date: 1976-03-11
Also published as: US3982274A; JPS586432B2; FR2284239A1; NL7510330A; CA1107386A; USB502289I5; FR2284239B1; JPS5150610A; GB1496920A

Description

Patentanwalt

Dip'.-Jng. Waiter Jackisch

2 Stuttgart N. Menzelstraß« 40

Western Electric Company,

Incorporated

195 Broadway

New York, IT. T. 10007 A ^ 935 -bee

U.S.A.

den 1. Sep. 1975

Farbkodierfilter für eine Bildaufzeichnungsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Farbkodierfilter der im Oberbegriff des Anspruches 1 näher bezeichneten Art.

Bekanntlich sind zur Übertragung des Farbbildes eines Aufnahmeobjektes drei voneinander unabhängige Video-Signale erforderlich. Diese Signale müssen gespeichert werden, um ein befriedigendes Wiedergabebild zu erzeugen, wobei eine Farbfernsehkamera mit nur einer einzigen Bildaufzeichnungsvorrichtung diese Speicherung gewährleistet. Aus naheliegenden wirtschaftlichen Gründen zieht man natürlich eine Kamera mit nur einer Bildaufzeichnungsvorrichtung einer Kamera mit Mehrfach-BildaufZeichnungsvorrichtungen vor.

Ein allgemein gebräuchlicher Signalrahraen (Format) der drei voneinander unabhängigen Video-Ausgangssignale umfaßt zwei Zeilenfolge-Chrominanz-(Farbdifferenz)-Signale und ein gleichförmiges Luminanzsignal; dies bedeutet, daß abwechselnd in jeder horizontalen Abtastzeile ein unterschiedliches Farbdifferenzsignal erzeugt wird, während sämtliche Abtastzeilen das Luminanzsignal erzeugen. Es ist ferner erwünscht, in der vertikalen Richtung mit dem üblichen 2:1-Zeilensprung~ Abtastrahmen zu arbeiten. Obgleich diese Eigenschaften durch Abtasten jeweils einer Anzahl von Bildpunkten einer Bildaufzeichnungsfläche und anschließendem elektrischen Verarbeiten

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oder Rastern des resultierenden Ausgangssignals erzielt werden können, ist es weitaus wirksamer, eine optische Filterung vorzusehen, die es der Bildaufzeichnungsvorrichtung gestattet, die gewünschten elektrischen Signale unmittelbar, also ohne Mischen zu erzeugen.

Bei Verwendung einer einzigen Bildaufzeichnungsvorrichtung wird die Farbinformation durch ein Farbkodierfilter erzeugt, das zwischen dem Aufnahmeobjekt und der Vorrichtung angeordnet wird. Farbkodierfilter mit dreifarbigen Streifengruppen werden bis jetzt in starkem Maße nur bei Elektronenstrahlabtastkameras verwendet. Daneben gibt es seit einiger Zeit bildaufzeichnende Halbleitervorrichtungen in Form von Ladungskopplungsschaltungen (CCD's), deren Funktionsweise nicht unbedingt mit den bekannten Streifenfilteranordnungen kompatibel ist.

Der Aufbau und die Wirkungsweise von Ladungskopplungsschaltungen ist in technischen Zeitschriften und in der Patentliteratür eingehend beschrieben. Beispielsweise zeigt die US-PS J 801 884 verschiedene Ladungsübertragungsanordhungen für Ladungskopplungs schaltungen zur Aufzeichnung von Flächenbildern. In Fig. 5 dieser Patentschrift ist ein Dreiphasen-Übertragungsschema dargestellt, mit dem ein 2:1-Zeilensprung-Abtastrahmen erzielt wird. Dabei ist wesentlich, daß zwei sich räumlich überlappende Zellenraster gebildet werden, wovon das eine Raster der Rasterzellen ein Signal in einem ersten Feld und das andere Raster der Rasterzellen ein Signal in einem zweiten Feld erzeugt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein passives Filter der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das zur Farbkodierung des Lichteinfalls auf eine ein Flächenbild aufzeichende Ladungskopplungsschaltung mit einem Zeilensprung-Abtastrahmen, insbesondere eine dreiphasige, flächenbildaufzeichnende Ladungskopplungsschaltung mit einem 2:1-Zeilensprung-

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Abtastrahmen geeignet ist. Eine weitere, jedoch untergeordnete Aufgabe besteht darin, die Zeilenfolge-Farbdifferenzsignale sowie das gleichförmige Luminanzsignal unmittelbar von dem Ausgang einer ein Flächenbild aufzeichnenden Ladungskopplungsschaltung ohne das Erfordernis einer Rasterung oder Signalverarbeitung zu erhalten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Farbkodierfilters nach Anspruch 1 sind in den Ansprüchen 2 bis 10 gekennzeichnet.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Farbkodierfilters besteht darin, daß es mit einer einen Dreiphasensignalrahmen übertragenden Ladungskopplungsschaltung zur Flächenbildaufzeiehnung kombiniert werden kann, wodurch eine Farbfernsehkamera entsteht. Das Filter tastet das von einem Aufnahmeobjekt ausgehende Licht ab und befähigt eine einzige Ladungskopplungsschaltung, sowohl das Luminanzsignal als auch die beiden Zeilenfolge-Farbdifferenz-Signale zu erzeugen. Die Ladungskopplungsschaltung erzeugt ein Gebiet von Ladungsansammlungen in Abhängigkeit von dem auf ihre Lichtabtastfläche einfallenden Licht. Die Funktion der Ladungskopplungsschaltung besteht darin, daß das innerhalb bestimmter Grenzen, sogenannter Rasterzellen, einfallende Licht integriert und eine Ladungsansammlung in oder in der Nähe der Mitte jeder Zelle festgestellt wird. Die Ladungsansammlungen werden dann in einer Folge von diskreten Signalkomponenten ausgelesen, wobei die Ladungsansammlungen jeder horizontalen Zellenreihe eine Abtastzeile eines Videosignals bilden.

Die Ladungskopplungsschaltung arbeitet im 2:1-Zeilen3prungbetrieb und das Filter ist so angeordnet, daß es die verschiedenen, aber aufeinander abgestimmten Filtereigenschaften

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für jedes der beiden ineinandergreifenden Felder aufweist. In aufeinanderfolgenden Feldern sind die Ladungsansamnilungsstellen und damit die zugeordneten Rasterzellen in vertikaler Richtung verschoben, doch wird die gesamte Bildabtastfläche bei jedem Feld benutzt.

Das Farbkodierfilter muß eine spezifische Farbdurchlässigkeit für jede Rasterzelle der Bildabtastfläche aufweisen und muß ferner verschiedene Farbfilterraster hervorbringen, da das Zellenraster in aufeinanderfolgenden Feldern unterschiedlich ist. Dies wird durch eine auf einem gitterförmigen Zonenraster beruhende inerte Filterkonstruktion erzielt, wobei jede Zone einer Zelle der Ladungskopplungsschaltung zugeordnet ist. Das Filter ist so angeordnet, daß das auf eine Zelle einfallende Licht ausschließlich durch deren zugeordnete Zone hindurchtritt. Eine Zone wird wiederum durch zwei getrennte Filterbereiche gebildet, die jeweils eine eigene Farbdurchlaßcharakteristik aufweisen. Jeder der beiden Filterbereiche, die jeweils einer speziellen Zelle in einem Feld zugeordnet sind, ist jedoch mit einem anderen Filterbereich kombiniert, um in dem nachfolgenden Feld eine unterschiedliche Filterzone zu bilden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Filters ist mit einem 2:1-Zeilensprung-Abtastrahmen kompatibel und erzeugt ein Luminanzsignal sowie zwei Zeilenfolge-Farbdifferenzsignale ohne Rasterung. Dieses Ausführungsbeispiel erfordert eine spezielle Anordnung der Farbfilterbereiche, wobei bei der bauliehen Ausführung dieser Filterkonstruktion primäres Farbfiltermaterial als Vorbereich für jeden Filterbereich verwendet und die Größe des betreffenden Vorbereiches in geeigneter Weise bestimmt werden kann, um die gewünschte Durchlaßcharakteristik der Bereiche als Ganzes zu erzielen.

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Die Erfindung wird mit ihren weiteren Einzelheiten und Vorteilen anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene Ansicht einer Farbfernsehkamera mit einem Farbkodierfilter und einer ein Flächenbild aufzeichnenden Ladungskopplungsschaltung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine scheraatische Darstellung eines erfindungsgemäßen Farbkodierfilters für die Kamera nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Signalverarbeitungsschaltung der Kamera nach Fig. 1, und

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Farbkodierfilters für die Kamera nach Fig« I.

Fig. 1 zeigt eine Fernsehkamera, mit der eine Farbaufzeichnung eines Aufnahmeobjekts 10 hergestellt wird. Eine Bildlinse 11 fokussiert das von dem Objekt 10 kommende Licht auf die Bildabtastfläche 21 einer ein Flächenbild aufzeichenden Ladungskopplungsschaltung 20. Das gesamte auf die Fläche fallende Licht durchquert das Farbkodierfilter 12, das unmittelbar an der Oberfläche der Ladungskopplungsschaltung befestigt ist.

Die Ladungskopplungsschaltung 20 entspricht ihrem Typ nach einer einen Dreiphasensignalrahmen übertragenden Ladungskopplungsschaltung, die in der US-PS j5 801 884 und in dem Aufsatz "Charge-Coupling Technology Leads to Compact Video Cameras" von H.A. Watson in der US-Zeitschrift "Bell Laboratories Record", Oktober 1973, Seite 226, beschrieben ist.

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Diese Ladungskopplungsschaltung weist ein einziges HaIbleiterplättchen (z.B. aus Silizium) auf, deren Elektroden in horizontalen Reihen und vertikalen Spalten in geeigneter Weise angeordnet sind. Die beschaltete Seite der dargestellten Ladungskopplungsschaltung 20 weist ein Feld von 9x9 Elektroden an der Bildabtastfläche 21 auf. Es versteht sich, daß die Anzahl der Elektroden beliebig ist und die Größe des Feldes lediglich zur Veransehaulichung dient.

Die Elektroden jeder Reihe sind elektrisch mit Vorspannungsanschlüssen A, B und C verbunden, an welche Vorspannungen in Sperr!chtung angelegt werden (vgl. US-PS 3 801 884 und den vorstehend erwähnten Aufsatz von Watson). Das einfallende Licht wird in eine proportionale elektrische Ladung innerhalb des Halbleiterkörpers hinter den Elektroden umgewandelt, wobei die spezielle Vorspannung zu einer Ansammlung der Ladung in Potentialmulden, führt, die sich hinter der betreffenden geradlinigen Rasterzelle befindet, von der aus die Ladung angesammelt wird.

Das Ladungsrauster für jede Zelle wird üblicherweise auf der gesamten Bildabtastfläche in etwa 1/60Sekunden gebildet. Die anschließende Beaufschlagung der Anschlüsse A, B und C mit einer Vorspannung in Sperrichiing bewirkt, daß sich die angesammelten Ladungen reihenweise zu der Speicherfläche 22 hin verschieben. Dies wird üblicherweise in der vertikalen Löschperiode von etwa 1 ms erzielt. Normalerweise erhalten in dem ersten Feld die mit dem Anschluß A verbundenen Elektroden die größte Vorspannung in Sperrichtung, so daß sich die Ladung hinter den Elektroden in jeder dritten Reihe, d.h., den Reihen 2, 5 und 8 ansammelt. Anschließend wird in dem zweiten Feld die größte Vorspannung in Sperrichtung gleichzeitig an die Anschlüsse B und C angelegt, so daß sich die Ladung unter den mit diesen Anschlüssen verbundenen Elektroden ansammelt. Die Wirkung dieser Vorspannung besteht im

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wesentlichen in der Erzeugung von Potentialmulden mittig hinter dem Raum zwischen den mit den Anschlüssen B und C verbundenen Reihen, also beispielsweise zwischen den Reihen 3 und Ψ sowie zwischen den Reihen 6 und 7. Die Einzelheiten der Ladungsansammlung an den oberen und unteren Grenzen der Bildabtastfläche 21 sind für die vorliegende Erfindung ohne Bedeutung und werden daher übergangen.

Die Ladungsübertragung zu der Speieherfläche 22 erfolgt in gleicher Weise für beide Felder, wodurch auf einfache Weise in der Fläche 22 ein Doppel des zuvor an der Bildabtastfläche 21 gebildeten Ladungsmusters erzeugt wird* Diese Ladungsmuster werden nur gespeichert, solange das Ladungsmuster in dem nächsten Feld erzeugt wird; in diesem Zeitraum von 1/60 Sekunden werden die gespeicherten Ladungen reihenweise durch Anliegen einer geeigneten Vorspannung an die Elektroden A^f, B' und C' sowie D, E und F ausgelesen. Durch sequentielles Vorspannen der mit den Anschlüssen A^!, B¹ und C' verbundenen Elektrodenreihen wird die Jeder Reihe zugeordnete Ladung in ein serielles Ausleseregister geschoben, das durch die mit den Anschlüssen D, E und F verbundenen Elektroden gebildet wird. Durch ein sequentielles Anlwegen einer Vorspannung " an die Anschlüsse D, E und F wird das Ladungsmuster in dem Register zum Ausgang verschoben. Die von einer horizontalen Elektrodenreihe der Bildabtastfläche 21 erzeugten Ladungen werden als Einheit zu der Ausgangsdiode 25 verschoben. Dies erzeugt eine Folge von diskreten Signalkomponenten, die das Videosignal dieser einen "Abtast"-Zeile darstellt. Entsprechend erzeugt, in fcezug. au£ das Bildformat, jede Gruppe von drei Elektrodenreihen eine Abtastzeile, wobei drei benachbarte Elektroden in jeder vertikalen Spalte eine geradlinige Rasterzelle begrenzen.

Jede Elektrode der Bildabtastfläche 21 ist Teil einer Zelle während jedes Bildfeldes. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, bilden die 8l Elektroden der Fläche 21 eine Anordnung von 3x9 Rasterzellen, von denen einige mit den Bezugszeichen 31, 32 und 33 versehen sind. Die Zellen 31 und 32, sind für das erste Feld

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bestimmt, das dann vorhanden ist, wenn sich die Ladung unter den mit dem Anschluß A verbundenen Elektrodenreihen angesammelt hat. In dem zweiten Feld befinden sich die Rasterzellen mittig oberhalb des Rauras zwischen den mit den Anschlüssen B und C verbundenen Elektrodenreihen. Die Zelle 33 ist für das zweite Seid bestimmt.

Wie für einen 2:1-Zeilensprung ersichtlich ist, sind die Zellenraster in den beiden Feldern vertikal verschoben, wobei die horizontalen Grenzen einer Zelle in dem einen Feld mittig zwischen den Grenzen der Zellen des anderen Feldes liegen. Die horizontale Grenze der Zelle 33 schneidet daher die Elektroden der Reihen 2 und 3· Die vertikalen Grenzen der Zellen liegen zwischen den Elektrodenspalten und sind für beide Felder gleich.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Grenzen der Rasterzellen nur zur Erläuterung dargestellt sind und daß diese Grenzlinien nur gedacht sind. Indessen stellt die mittig hinter jeder Zelle befindliche Ladung das Integral des gesamten, auf die Bildabtastfläche innerhalb der Zellengrenze einfallenden Lichtes dar.

Das Filter 12 läßt Licht zu der Bildabtastfläche 21 hindurchtreten. Der Aufbau des Filters 12 wird nachstehend noch im einzelnen erläutert; zur allgemeinen Erläuterung sei aber bereits jetzt darauf hingewiesen, daß es in Bereiche unterteilt 1st, die das dargestellte Gitterraster bilden. Das Filter 12 ist an der Ladungskopplungsschaltung 20 befestigt und mit der Bildabtastfläche 21 so verknüpft, daß jeder Bereich,z.B. 13, 14, 15 und 16, einer speziellen Hälfte einer Rasterzelle der Bildabtastfläche 21 zugeordnet ist. Das beispielsweise in einem ersten Feld auf die Rasterzelle Xx fallende Licht tritt daher ausschließlich durch die Filterbereiche 13 und Ik- hindurch. In einem zweiten Feld tritt dagegen das gesamte, auf die Zelle 33 fallende Licht aus-

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sehlieSlich durch die Filterbereiche 15 und ΐβ hindurch. Der Lichtdurchtritt durch den Filterbereich 15 beleuchtet selbstverständlich nur die obere Hälfte der Zelle 33 des zweiten Feldes, während das durch den Filterbereich 16 hindurchtretende Licht die untere Hälfte der Zelle 33 beleuchtet. In dem ersten Feld beleuchtet das durch den Filterbereich 15 hindurchtretende Licht den gleichen geometrischen Bereich der Bildabtastfläche 21, doch fällt es in diesem Falle auf die untere Hälfte einer gestrichelt eingezeichneten, überlappenden Zelle 33'.

Jedes Bereichspaar des Filters 12 wird nachstehend als eine einer speziellen Rasterzelle zugeordnete Zone bezeichnet, wobei die Zonengrenzen in dem Filter 12 in gleicher V/eise wie die Zellengrenzen in aufeinanderfolgenden Feldern neu bestimmt werden. Wie erinnerlich, ist die Filterkonstruktion passiv oder baulich inert. Sie ändert sich nicht während der beiden Felder; die Zonen werden lediglich zur besseren Erläuterung neu bestimmt.

Die Aufmachung des Filters 12 bestimmt die Färbcharakteristik des auf die Rasterzellen der Bildabtastfläche 21 einfallenden Lichtes. Die Durchlaßeigenschaften des Filters 12 bestimmen daher die Eigenschaften des von der Ausgangsdiode 25 erzeugten Videosignals. Diese Videosignale werden einer Verarbeitungsschaltung 26 zugeführt, die in der nachstehend erläuterten Weise die erforderlichen Luminanz- und Chrominanzsignale erzeugt, welche die Ausgangssignale der Kamera darstellen.

Fig. 2 veranschaulicht den Aufbau des Filters 12. Wie hieraus ersichtlich ist, besteht das Filter 12 aus einem sich wiederholenden Gitterraster von Bereichen, von denen jeder eine von fünf, mit den Bezugszeichen J, K, L, M und N versehenen Farbdurchlaßcharakteristiken aufweist. Jeweils zwei vertikale

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/ο

benachbarte Bereiche bilden eine Zone, wobei das sich wiederholende Gitterraster der Zonen vier verschiedene Farbdurchlaßcharakteristiken K -t- J, L + J, M + J und N + J aufweist.

Das Filter 12 tastet das von dem Aufnahmeobjekt kommende Licht sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung ab und ist ausgebildet, um auf einer Zeilenfolgebasis in jedem Feld zwei verschiedene Farbgruppen zu erzeugen. In dem ersten Feld läßt die aus den Bereichen 13 und I^ bestehende Zone Licht zu der Rasterzelle J>1 der Ladungskopplungsschaltung 20 nach Fig. 1 hindurchtreten. Dieses Licht kann daher mit K +· J bezeichnet werden.

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Jh

Die nächste Zelle längs dieser ungeradzahligen horizontalen Abtastzeile in dem ersten Feld empfängt Licht mit der Charakteristik L + J. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, treten die Charakteristiken K + J und L + J abwechselnd in jeder ungeradzahligen horizontalen Abtastzeile in diesem Feld auf, während die Charakteristiken M + J und N + J abwechselnd in den geradzahligen horizontalen Abtastzeilen auftreten.

Obwohl die Abtastzeilen des zweiten Feldes vertikal um die Hälfte einer Zone verschoben sind, so daß beispielsweise das auf die Zelle 53 in dem zweiten Feld einfallende Licht durch die Bereiche 15 und 16 hindurchtritt, wird in dem zweiten Feld das gleiche Zeilenfolgeraster wie in dem ersten Feld erzeugt. Das Filter läßt in ungeradzahligen Abtastzeilen abwechselnd die Charakteristiken K + J und L + J und in geradzahligen Abtastzeilen die Charakteristiken M + J und N + J des zweiten Feldes hindurchtreten. Durch die Abtastung des auf die Ladungskopplungsschaltung 20 einfallenden Lichtes durch das Filter 12 werden daher Zeilenfolgesignale des Rahmens:

durch die Ladungskopplungsschaltung 20 in beiden Feldern erzeugt, wobei jeder der vorstehend genannten Summenausdrücke aus einer Folge von zwei alternierenden, diskreten Komponenten, wie beispielsweise K + J und L + J besteht.

Die Verarbeitung dieser Signale erfolgt durch die in der Fig. 5 dargestellte Signalverarbeitungsschaltung 26. Diese Schaltung regeneriert und verzögert die Signale,um Zeilenfolge-Farb&fferenzsignale K-L und M-N von alternierenden Abtast-Z3llen in jedem Feld zu erzeugen. Die Schaltung 26 erzeugt ferner ein Luminanzsignal von jeder Zeile in beiden Feldern.

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Insbesondere werden die Zeilenfolgssignale einer Subtraktionsschaltung zugeführt, welche ein Subtraktionsglied 41 und eine Verzögerungsschaltung 42 aufweist. Die Verzögerungszeit der Schaltung 42 entspricht einer horizontalen Abtastdauer oder der Dauer zwischen den diskreten Signalkomponenten einer Abtastzeile. Das Subtraktionsglied 41 erzeugt daher ein Signal, das der Differenz zwischen dem Lichthindurchtritt durch zwei horizontal, benachbarte Zonen des Filters 12 entspricht. Dementsprechend wird der Ausdruck (K + J) - (L + J) während ungeradzahligen Abtastzeilen und der Ausdruck (M + J) - (N + J) während der geradzahligen Abtastzeilen erzeugt. Die resultierenden zwei Zeilenfolge~Farbdifferenzsignale K-L und M-N durchlaufen ein Tiefpassfilter 43, das die Hochfrequenzwelligkeit aussiebt, so daß das Ausgangssignal des Filters 43 das ZeilenfolKe-Chrominanzsignal des Kameraausganges ist.

Gleichzeitig werden die Zeilenfolgesignale einer Addierschaltung zugeführt, welche ein Addierglied 51 und eine Verzögerungs-

clie Signale.

schaltung 52 aufweist. Die Schaltung 52 verzögertfebenfalls um eine horizontale Abtastdauer, so daß das Addierglied 51 im wesentlichen das Licht kombiniert, das durch zwei horizontal benachbarte Zonen des Filters 12 hindurchtritt und damit in ungeradzahligen Zeilen die Ausdrücke K + J + L + J oder 2J + K + L und in geradzahlige?! Abtastzeilen die Ausdrücke M + J + N + J oder 2J + M + N erzeugt.

Zur Erzeugung eines reinen Luminanzsignals müssen die Durchlaßbereiche des Filtersso aufeinander bezogen werden , daß die Beziehung gilt:

K + L = M + N. (3)

Wenn diese Beziehung erfüllt ist, so ist

2J+K+L=2J+M+N (4)

und ein gleichförmiges Luminazsignal wird von jeder Abtastzeile

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erhalten. Dieses Signal durchläuft ein Tiefpaßfilter 53> um die Hochfrequenzwelligkeit auszusieben, so daß das gefilterte Ausgangssignal das Luminazsignal des Kameraausganges ist.

Die Gleichung (3) kann durch verschiedene Wahlmöglichkeiten für die Durchlaßcharakteristiken J, K, L, M und N der Farbfilterbereiche erfüllt werden. Beispielsweise kann man einfach die Primärfarben verwenden, wobei K = rot, L = blau, M = rot + blau, N = schwarz und G = grün bedeuten.

Diese Technik führt zu einem Luminanzsignal 2G + R + B und zu Zeilenfolge-FarbsignalenR - B und R + B, wobei G absolut grün, R absolut rot und B absolut blau sind.

Obwohl es theoretisch möglich ist, einen einzigen Filterwerkstoff herzustellen, der jede erforderliche Farbcharakteristik besitzt (beispielsweise magentarot, das die Charakteristik rot + blau besitzt), ist es in der Praxis oft außerordentlich schwierig, die gewünschte spezifische Eigenschaft herzustellen. Es ist daher günstig, einfach jeden Bereich in Unterbereiche zu unterteilen und verschiedene Filterwerkstoffe in den Unterbereichen nebeneinander anzuordnen. Auf diese Weise bestimmen die Größe und die Charakteristiken der benachbart angeordneten Werkstoffe die effektive Durchlaßcharakteristik des Bereichs. Das in Fig. 4 dargestelle Ausführungsbeispiel sieht nur drei Filterwerkstoffe vor, die eine völlige Durchlässigkeit für rotes, grünes bzw. blaues Licht besitzen und mit Hilfe derer die fünf einzelnen Charakteristiken J, K, L, M und N für die Filterbereicheerze ugt werden können.

Es ist bekannt,'daß durch eine Nebeneinanderanordnung von verschiedenen Filtercharakteristiken innerhalb einer festgelegten Grenze ein zusammengesetztes Farbfilter proportional

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der gewichteten Summe der Filtercharakteristiken erzielt werden kann. Dementsprechend wird beispielsweise der Bereich 13 des Filters nach Fig. k- zu zwei Dritteln mit dem nur für rotes Licht durchlässigen Werkstoff 6l und zu einem Drittel mit dem nur für blaues Licht durchlässigen Material 62 gefüllt, wodurch das den Bereich 13 durchquerende Licht zu zwei Dritteln rot und zu einem Drittel blau ist, was als Charasterik K bezeichnet werden kann. In ähnlicher Weise besitzt der Bereich 14 zu einem Drittel einen für rotes Licht durchlässigen Unterbereich und zu zwei Dritteln einen für grünes Licht durchlässigen Unterbereich. Die spezielle geometrische Anordnung der Filterwerkstoffe in jedem speziellen Bereich hängt selbstverständlich von elektrischen Gesichtspunkten ab, doch wird das in Fig. 4 dargestellte Muster wegen seiner Einfachheit für die Filterherstellung bevorzugt.

Die Charakteristiken sämtlicher Filterbereiche des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 können wie folgt ausgedrückt werden:

J = I G + i R

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K = ^R+ 3 B

μ = -S β + Ar

N ~ I G + Ir

Wie ohne weiteres ersichtlich ist, ist dieses Ausführungsbeispiel in der Lage, die notwendige Bedingung K + L = M + N zu erfüllen., wobei die Addition in der Verarbeitungsschaltung 26 zu einem Luminanzsignal/-gemäß dem Ausdruck

2 J + K + L = 2/3 (3G + 2R + B). (6)

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Der Subtraktionsvorgang führt zu den Zeilenfolgesignalen gemäß den Ausdrucken

K - L = 2/3 (R - G) (7)

M-N= 2/3 (B-G). (8)

Bei Verwendung der in Fig. 4 dargestellen Filterkonstruktion werden von der Signalverarbeitungsschaltung 26 ein Luminanzsignal Y und- rChrominanzsignale I und Q, nach den folgenden Ausdrücken erzeugt:

Y = i R + |g + I B (9)

I=R-G (10)

Q=B-G. (11)

Die roten, grünen und blauen Signale für die Empfängerwidergabe können durch die folgenden Korabinationen erhalten werden:

R = § I - I Q + Y (12)

G=|l-^Q+Y (13)

B = il + |Q + Y (14)

Es versteht sich, daß die vorstehend beschriebenen Ausfütr ungsbeispiele lediglich zur Veranschaulichung einer kleinen Anzahl von vielen möglichen Anwendungen des Erfindungsgedankens dienen. Es liegt im Bereich des fachmännischen Könnens, die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele auf vielfältige Weise abzuwandeln, zu ergänzen oder zu ersetzen, ohne dabei von dam Erfindungsgedanken abzuweichen.

(Patentansprüche) 6098117 0742

Claims

Dipl.-Ing«T$alier Jackfech

Stuttgarts Menzelstraße4* O ζ Q P Q

Western Electric /& A 34 935-εη

Company," incorporated

Broadway den j s_eDj

New York"* N.Y. 10007

U.S.A.

Patentansprüche

■ 1.jFarbkoSierfilter für eine Bildaufzeichnungsvorrichtung zur Umwandlung von Licht in elektrische Signale unter Verwendung eines Mehrfachfeldformates, wobei die Bildaufzeichnungsvorrichtung eine Abtastfläche aufweist, die in eine Anordnung von geradlinigen, für jedes Feld unterschiedlichen Rasterzellen unterteilt ist, wobei die Zellen in jedem Feld ein gitterförmiges Raster bilden und die Zellengrenzen in aufeinanderfolgenden Feldern unter Ausbildung von sich überlappenden Gitterrastern um wenigstens eine Dimension versetzt sind, dadurch gekennzeichnet , daß das Filter (12) eine Vielzahl von geradlinigen Zonen (13 + 14> usw. ) aufweist, die unmittelbar der Zellenanordnung der Abtastfläche (21) zugeordnet ist, derart, daß das gesamte, von einem Aufnahmeobjekt (10) auf eine Zelle (31* 32) einfallende Licht eine entsprechende Zone in dem Filter durchquert,

daß eine Vielzahl von diskreten Farbfilterbereichen (13 bis l6). innerhalb jeder Filterzone (13 + 14) vorgesehen ist, die derart angeordnet sind, daß die Zonengrenzen bei einer Änderung der Zellengrenzen während aufeinanderfolgender Felder neu bestimmbar sind und

daß dis Durchlaßcharakteristik jedes Farbfilterbereiches so gewählt ist, daß für jede Zone eine gewünschte Farbkodierüng vorhanden ist.

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2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß die Farbdurchlaßcharakteristik jeder Zone des Filters (12) durch die Summe der Farbdurchlaßbereiche der Farbfilterbereiche (13 bis 16) innerhalb deren Grenzen bestimmt ist, wobei die Farbfilterbereiche derart angeordnet sind, daß ein sich wiederholendes Zonenraster mit verschiedenen effektiven FarbdurchlaßCharakteristiken gebildet ist.
3. Filter nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennz e i chnet, daß die Farbfilterbereiche derart angeordnet sind, daß während aufeinanderfolgender Felder verschiedene sich wiederholende Zonenmuster mit unterschiedlich effektiven Farbdurchlaßcharakteristiken gebildet sind.
4. Filter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl, der Farbfilterbereiche jeder Zone der Anzahl der Felder entspricht, daß jeder Farbfilterbereich eine Kombination von nebeneinander angeordneten, aus Werkstoffen mit unterschiedlichen Durchlaßbereichen gebildeten Unterbereichen aufweist und daß der effektive Farbdurchlaßbereich jedes Bereiches der Summe der Farbdurchlaßbereiche der einzelnen, mit der Fläche der Unterbereiche gewichteten Werkstoffe entspricht.
5. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeilensprung-Abtastrahmen zwei Felder aufweist, daß die Zonengrenzen in eiriem ersten Feld eine erste Gruppe von parallelen, im gleichen Abstand und in der einen Richtung verlaufenden Zeilen sowie eine zweite Gruppe von parallelen, im gleichen Abstand und in einer orthogonalen Richtung verlaufenden Zeilen aufweist, und daß die Zonengrenzen in einem zweiten, darauffolgenden Feld parallele, im gleichen Abstand verlaufende Zeilen

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aufweisen;* die in der Mitte zwischen den parallelen Zeilen der ersten Zeilengruppe in dem ersten Feld angeordnet ,sind.
6. Filter nach Anspruch 5* dadurch gekennz e i c h η e t , daß die Grenzen des zweiten, darauffolgenden Feldes die gleichen parallelen, äquidistanten Zeilen der zweiten Zeilengruppe in dem ersten Feld aufweisen.
7. Filter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bir> 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeilensprung-Abtastrahmen zwei Felder aufweist und daß in dem ersten Feld jede Zone eine von vier wirksamen Farbdurclilaßcharakteristiken aufweist, wobei die Charakteristiken abwechselnd in zwei orthogonalen Richtungen paarweise vorhanden sind.
8. Filter nach Anspruch Y, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontal versetzten Zellen der Bildaufzeichnungsvorrichtung eine Abtastzeile bilden, wobei die Bildaufzeichnungsvorrichtung für jede Zelle in jeder Abtastzeile ein elektrisches Anzeigesignal der Farbdurchlaßcharakteristik der zugeordneten Zone erzeugt, daß die Summe der Anzeigesignale von zwei benachbarten Zellen einer Abtastzeile ein Luminanzsignal und die Differenz dieser Anzeigesignale ein Farbdifferenzsignal erzeugt, und

daß das Filter so angeordnet ist, daß aufeinanderfolgende Abtastzeilen zwei verschiedene Farbdifferenzsignale auf sequentiellen Zeilen erzeugen, wobei die gleichen Zweizeilenfolge - Differenzsignale in beiden Feldern erzeugt werden und das Luminanzsignal für sämtliche Abtastseilen in beiden Feldern gleich ist.

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9. Filter nach einem der mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfilterbereiche eine von fünf effektiven Farbdurchlaßcharakteristiken (J, K, L, M, N) aufweist, wobei die Farbdurchlaßcharakteristiken derart gewählt sind, daß die Summe K + L -gleich der Summe M + N ist und die Summe K + L + 2J ein Luminanzsignal liefert.
10. Filter nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, daß die Farbdurchlaßcharakteristiken folgenden Beziehungen genügen:

J = I G + ^ R

M = § B + I R

N = I G + I _R 3 5

wobei G der gesamte Durchlaßbereich für grünes Licht, B der gesamte Durchlaßbereich für blaues Licht und R der gesamte Durchlaßbereich für rotes Licht ist.

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