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Bildaufzeichnungs- und Wiedergabesystem
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Die Erfindung betrifft ein Bildaufzeichnunas- und Wiedergabesystem,
das insbesondere aus der Kombination einer-miteiner nicht nach dem Zeilensprungabtastverfahren
arbeitenden Fes tkörperbi lda ufnahmeeinrichtunq ausqestatteten -Fernsehkamera mit
einer Aufzeichnunqs- und Wiedergabeeinheit zum Aufzeichnen der von der Fernsehkamera
gelieferten Bildsignale auf einen Aufzeichnungsträger und zur Wiedergabe der aufqezeichneten
Bildsiqnale vom Aufzeichnungsträger in einer für ein Bildsichtgerät des Standardfernsehsystems
mit herkömmlichen 2:1-Zeilensprungverfahren geeigneten Form besteht.
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Mit dem jüngsten rapiden Fortschritt in der Halbleitertechnik wurde
eine Festkörperausführunq der Bildaufnahmeeinheit möglich, wie dies vom CCD-, MOS-Bildaufnehmer
usw. her bekannt ist. Im Vergleich zur herkömmlichen Bildaufnahmeröhre ist der Festkörperbildaufnehmer
leicht, kompakt, niedrig in der Leistungsaufnahme, hervorraqend vibrations- und
schocksicher, langlebig usw., was bemerkenswerte Vorteile
hinsichtlich
Materialeinsparung und Wiedergabetreue birgt. Aus diesem Grunde werden qegenwartiq
große Anstrengungen unternommen, die herkömmliche Bildaufnahmeröhre in Fernsehkameras
durch diese Festkörperbildaufnahmeeinrichtung zu ersetzen.
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Andererseits ist die Anzahl der abzutastenden 7.eilen eines Festkörperbildaufnehmers
durch die Anzahl der horizontal angeordneten Zeilen von Abtastelementen unabänderlich
festgelegt und kann nicht wie im Falle der Bildaufnahmeröhre frei gewählt werden.
Gegenwärtig machen sich die Standardfernsehsysteme aller Länder das soq.
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2:1-Zeilensprungverfahren weitgehend zu eicren, urn das Flimmern der
auf dem Fernsehempfänger wiedergegebenen Bilder zu verhindern. Dabei ist im Falle
der in USA und Japan eingesetzten Standardfernsehsysteme die Anzahl der Zeilen 525,
während die wirksame Zeilenzahl teuren der vertikalen Austastzeit 490 beträgt und
die Bildsignale 30 Fernsehbilder pro Sekunde erzeugen (ein Fernsehbild = zwei Halbbilder).
In den europäischen Ländern beträgt die Zeilenzahl 625 und die effektive Anzahl
liegt infolge der vertikalen Austastzeit bei ungefähr 580. Daraus Eolqt, daß bei
Einsatz des Festkorperbildaufnehmers als rXildaufnahmeeinrichtung 500 bis 600 Zeilen
aus Abtastelementen im Festkörperbildaufnehmer untereinander angebracht werden müssen,
um das dem Standardfernsehsystem gemäße 2:1-Zeilensprungverfahren gleichermaßen
wie bei der herkömmlichen Bildaufnahmeröhre zu verwenden. besonders im Hinblick
auf eine ausgewogene Bildwiedergabe ist es notwendig, daß die Anzahl der horizontalen
und der vertikalen Abtastelemente gleich sind, wodurch letztlich ein Festkörperbildaufnehmer
mit ungefähr 500 x 500 bis 600 x 600 Elementen notwendig wird. Mit der heutigen
Halbleitertechnik ist es jedoch noch schwierig, die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
mit 500 x 500 bis
600 x 600 Elementen wirtschaftlich herzustellen.
Die heutige Technik läßt bestenfalls wirtschaftliche Festkörperbildaufnahmeeinrichtungen
mit 250 x 300 Elementen zu.
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Aufgrund der beschränkten Anzahl an Elementen ist es somit unmöglich,
mit einer praktisch verfügbaren Festkörperbildaufnahmeeinrichtung das an das Standardfernsehsystem
mit der herkömmlichen Bildaufnahmeröhre angepaßte 2:1-Zeilensprungverfahren durchzuführen.
m bei einer Festkörperbildaufnahmeeinrichtung mit der kleineren Anzahl von Elementen
ein Standardfernsehsignal zu erzielen, das an ein Standardfernsehsystem angepaßt
ist, ist es notwendig, geeignete Maßnahmen vorzusehen. Bis heute sind folgende Verfahren
zur Lösung dieses Problems bekannt: Das erste Verfahren wird bei der CCD-Fernsehkamera
verwendet, die von NHr (Nihon oso Kyokai) Technical Laboratory und NEC (Nihon Denki
K.K.) gemeinsam entwickelt und in Japan im Juni 1975 veröffentlicht wurde. Bei diesem
Verfahren werden die fehlenden Signale anteile durch Interpolation der benachbarten
Signale erzeugt, so daß das Fernsehsignal mit Hilfe eines scheinbaren Zeilensprungverfahrens
erzeugt wird.
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Praktisch wird hier, wie später anhand der veichnuns erklärt, ein
CCD-Bildaufnehmer für Fernsehbildübertraqung mit 228 x 242 Elementen benutzt, während
beim Auslesen des Abtastsignals aus dem CCD-Aufnehmer die Zeílensianale (horizontales
Abtastsignal) für jede zweite Zeile, also zwei-zeilen-periodisch, mit Hilfe einer
1H- und einer 2H-Verzögerungsleitung um IH (H = Zeit für 1 Zeile) und 2H verzögert
werden, wobei die um 2H verzögerten Signale und die unverzögerten Signale mittels
eines Addierers addiert und mit einem Halbierer halbiert werden, während die um
1H verzögerten Signale und die scheinbaren Signale wechselweise für jeweils 1H in
einer Weise abgegeben werden, daß ein geeignetes Signal für das Zeilensprungverfahren
des Standardfernsehens erzielt wird.
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Das zweite Verfahrenist offenbart in der japanischen Offenlegungsschrift
Nr. Sho 59-144916. Bei diesem Verfahren werden die Abtastsignale der Festkc rperbil
daufnahmeeinrichtung als Halbbildsignale mit ungerader (oder crorader) Nurner benutzt,
während die Halbbildsignale mit gerader (oder ungerader) Nummer durch Bildung des
arithmetischen Mittelwertes zweier horizontaler Abtastsignale (Zeilensignale) zu
einem scheinbaren horizontalen Zeilen signal erhalten werden. Diese beiden Sianale
werden wechselweise für jedes Halbbild abgegeben, wodurch das Standardfernsehsignal
erzielt wird Praktisch werden, wie später anhand der Zeichnung erklärt, z. B. in
den Halbbildern mit ungerader Nummer die Abtastsignale der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
als Halbbildsignale benutzt, während in den Halbbildern mit gerader Nummer jedes
Zeilensignal mit der 1H-Verzögerungsleitung verzögert wird und gleichzeitig das
1H verzöqerte Signal und das nichtverzögerte Signal in dem Addierer addiert und
im Halbierer halbiert werden, wodurch ein scheinbares Zeilensignal als Halbbildsignal
erhalten wird.
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Diese Halbbildsignale werden wechselweise für jedes Halbbild weitergegeben,
wodurch man ein Zeilensprungfernsehsignal erhält, das für as Standardfernsehsystem
geeignet ist.
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Einer der größten Vorzüge der Fernsehkamera mit der Festkörperbildaunahmeeinrichtun-
(der soq. CCD-Fernsehkamera), bei der das obige Verfahren verwendet wird, liegt
darin, daß die Fernsehsignale für zwei Ilalbbilder bzw. ein Fernsehbild gemäß dem
Standardfernsehsystem erzeugt werden. Dadurch wird die kombination mit einem lIeimvideobandaufzeichnungsgerät
(Videotaperecorder'VTR), dem am meisten verbreiteten Aufzeichnungs-und Wiedergabegerät
möglich, um auf einfache Weise ein Bildaufzeichnungs- und Wiedergabesystem zu verwirklichen.
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Nachteilig ist andererseits, daß neben der normalen Schaltung zur
Verarbeitung des Videosignals zusätzliche Schaltungen wie z.B. Verzögerungsleitungen,
Addierer, Halbierer usw. benötigt werden, so daß die Schaltung sehr kompliziert
wird und darüber hinaus ein ungewünschter Preisanstieg eintritt. (Diese Tendenz
tritt bei Farbfernsehkameras noch stärker in Erscheinung.) Insbesondere kann ohne
eine weitgehende Verbesserung der Preissituation die Verbreitung dieses Systems
als geeignete rernsehkamera für die Kombination nit einen Heim-VTR zu einem handlichen
Bildaufzeichnungs- und Wiedergabesystem nicht erwartet werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein neues Bildaufzeichnungs-
und Wiedergabesystem mit einer Fernsehkamera mit einer Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
ohne Zeilensprungabtastung und mit einem Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät für
die Aufzeichnung der von der Fernsehkamera gelieferten Bildsignale auf ein Aufzeichnungsträger
und für die Wieder-lahe der aufgezeichneten Bildsignale vom Aufzeichnungsträger
zum Bildsichtgerät in einer für das normale Standardfernsehsystem geeicrneten Weise
zu schaffen,bei dem der Aufbau der Fernsehkamera besonders einfach ist, um den Preis
niedrig zu halten.
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Darüber hinaus ergibt die Erfindung ein vorteilhaftes Bildaufnahme-
und Wiedergabesystem als Kombination eines Aufzeichnunas- und Wiedergabegerätes
mit der erfindungsgemäßen Fernsehkamera, in dem ein herkömmliches bekanntes Videobandaufnahmegerät
benutzt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst: Im Falle des
erfindungsgemäßen Aufzeicicnunas- und
Wiedergabesystem ist die
Fernsehkamera so aufge-baut, daß sie die Bildsignale, die während einer Abtastung
des Objektbildes mit Hilfe der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung für jedes aufzuzeichnende
Halbbild erzeugt werden, als EIalbbildsignal eines Haibbildes, d. h. mit einer Periode
von 2 ilaibbildern intermittierend aiht (d. h.
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im Falle des Standardfernsehsystems intermittierend für 1/60 s rsit
1/30 s Periode) . Andererseits ist die Aufzeichnungs-und Wiedergabeeinrichtung so
aufaebaut, daß sie die bei der Aufzeichnunq von der Fernsehkamera intermittierend
gelieferten Halbbildslgnale auf die entsprechenden Aufzeichnungs.
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spuren des Aufzeichnunqsträcrers aufzeichnet und hei der Wiedergabe
die Halbbildsignale zweifach von der Aufzeichnungsspur wiedergibt, so daß sie die
Bildsignale passend für das Standardfernsehsystem, d. h. als zwei Halbbilder je
Fernsehbild abgiht.
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Durch die Erfindung wird somit erreicht, daß die zusätzlichen Schaltungen,
wie Verzögerungsleitungen, Addierer, Halbierer usw. der bisher bekannten bzw. vorgeschlagenen
Fernsehkameras nicht mehr erforderlich sind, wobei es genügt, daß die Fernsehkamera
nur wenig in der Weise geändert wird, daß die Abtastsignale von der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
mit der Videosignalaufbereitungsschaltung geeignet aufbereitet werden und dann intermittierend
für die Dauer von 1/60 s mit einer Periode von 1/30 s geliefert werden, so daß der
Aufbau im Vergleich mit den verröfentiichten bzw. voraeschlagenen Fernsehkameras
sehr vereinfacht werden kann, wodurch das Preisproblem weitgehend gelöst und ein
wirtschaftliches Bildaufzeichnungs- und Wiedergabesystem als Ganzes verwirklicht
werden kann. Dies wirkt sich insbesondere sehr vorteilhaft auf Farbfernsehsysteme
aus.
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Darüber hinaus hat die Auf zeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung den
Vorzug, daß z. B. von den in Japan nach der V-Code-II-Norm verwendeten VTR
ein
für Langzeitbildaufzeichnung geeigneter VTR ohne Änderung benutzt werden kann. Dieser
VTR hat ein Schraubenlinien-Zweikopfabtastsystem, das bekanntermaßen außer mit zwei
Hauptvideoköpfen (A, B) , die einander diametral gegenüberliegend angebracht sind,
mit einem Hilfsvideokopf (C) ausschließlich für die Wiedergabe in der Nachbarschaft
des Hauptvideokopfs (B) ausgestattet ist, der die die gerade vom Hauptvideokopf
(A) abefrate Aufzeichnungsspur des Magnetbandes abfragt, wenn die Geschwindiokeit
des Magnetbandes halbiert wird, wobei die Bildsignale bei normaler Aufzeichnung
und Wiedergabe mit Hilfe der Hauptvideoköpfe (A, B) aufgezeichnet und wiedergegeben
werden, während bei der Langzeitbildaufzeichnung die Bandgeschwindigkeit halbiert
ist und nur die Signale der Halbbilder mit ungeraden oder geraden Zeilennummern
auf den entsprechenden Aufzeichnungsspuren des Magnetbandes nur mit Hilfe des Hauptvideokopfes
(A) aufgezeichnet werden. In diesem Fall bleibt bei der Wiedergabe die Bandgeschwindigkeit
halbiert und die auf die entsprechenden Spuren des Magnetbandes aufgezeichneten
Signale werden nacheinander mit Hilfe des Hauptvideokopfes (A) und des Hilfsvideokopfes
(C), d. h. zweimal, wiedergegeben. Darüber hinaus hat das erfindungsgemäße Bildaufzeichnunqs-
und Wiedergahesystem den Vorzug, daß als Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung
der wie oben beschrieben aufgebaute VTR benutzt werden kann, in Kombination mit
der wie oben aufqebauten Fernsehkamera, wobei ein weiterer Vorteil darin liegt,
daß die Langzeitaufzeichnung und -Wiederqabe, die doppelt so lang ist wie normal,
möglich wird.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
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Die Figuren zeigen: Fig. 1 einen allgemeinen Aufbau eines Fernsehsystems
mit einer Pernsehkamera, einem Videobandaufnahmegerät (VTR) als Aufzeichnungs- und
Wiedergabeeinrichtung und einem Fernsehbildempfangsgerät als Bildsichtaerät.
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Fig. 2 ein Blockschaltbild als Überblick über die elektrische Schaltung
einer Fernsehkamera, bei der eine herkömmliche Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
verwendet wird.
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Fig. 3 ein Taktimpulsdiagramm der Schaltersteuersignale für die Schaltung
in Fig. 2.
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Fig. 4 den Zusammenhang der Abtastzeilen auf der Bildaufnahmefläche
der Fest]-örperbildaufnahmeeinrichtung der Fernsehkamera aus Fig. 2.
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Fig. 5 den Zusammenhang zwischen den Abtastzeilen der Fig. 4 und dem
Testbild auf dem Kontrollbildschirm, wenn die Bildsignale der Fernsehkamera aus
Fig. 2 zum Bildsichtgerät übertragen werden.
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Fig. 6 ein Blockschaltbild der elektri-chen Schaltung einer Fernsehkamera
mit einer Festkörperbildaufnahmeeinrichtung gemäß dem Stand der Technik.
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Fig. 7 ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltung einer Fernsehkamera
mit einer Festkörperbildaufnahmeeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Ausführunasform.
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Fig. 8 eine gesonderte Darstelluncf des SIawnetaufzeichnungs- und
Wiedergabeteils des VTR , der als Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung in einer
erfindungsgemäßen Ausführung verwendet wird, wobei Fig. 8(a) eine Draufsicht und
Fig. 8(b) eine perspektivische Darstellung sind.
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Fig. 9 die Darstellung des elektrischen Aufbaus des Aufzeichnungs-
und Wiedergabeteils der Fig. 8.
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Fig. 10 das Aufzeichnungsschema der mit Hilfe des Aufzeichnungs- und
Wiedergabeteils der Fig. 8 und 9 auf das Magnetband aufgezeichneten TTalbbildsignale.
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Fig. 11 ein Blockschaltbild zur Darstellung des Aufbaus einer weiteren
elektrischen Schaltung einer Fernsehkamera, die bei dem erfindungsgemäßen System
verwendet werden kann.
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Fig. 1 zeigt ein Fernsehsysten des Standes der Technik mit einer
Fernsehkamera 1, einem Videobandaufnahmgerät (VTR) 2 als Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät
und einem Fernsehbildempfangsgerät 3 als Bildsichteinrichtung. Die Fernsehkamera
1 besteht aus einer Bildaufnahmeoptik 6, einer Bildaufnahmeeinrichtung 7 zum Abtasten
des Objektbildes, das mit Hilfe der aus einer Bildaufnahmeröhre oder einer Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
bestehenden Bildaufnahmeoptik 6 erzeugt wird, und einer Schaltungsanordnung 8 zum
Verarbeiten und Frzeugen der abgetasteten Bildsignale. Hierbei dient als VTP 2 ein
Kassetten-VTP mit einer Bandkassette 11, einen1 Aufzeichnungs- und Wiedergabeteil
9, zu dem die Bandführungstrommel, der Naanetkopf usw. qehören, und einer Bedienungstastatur
10. Der VTR 2 ist über das Verbindungskabel 4 nit dem Ausgang der Fernsehkamera
1 verbunden, so daß die Bildsignale von der Fernsehkamera 1 auf herkömmliche Weise
auf das Magnetband 12 aufgezeichnet werden. Der Fernsehbildempfänger 3 ist mit dem
VTPx 2 über das Verbindungskabel 5 verbunden, so daß das Bild auf dem Bildschirm
13 des Sichtgeräts, z. B. einer Kathodenstrahlröhre, durch Wiedergabe des auf dem
Magnetband 12 in VTR 2 aufgezeichneten Bildsignals erzeugt wird.
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Im folgenden wird die Fernsehkamera mit Festkörperbildaufnahmeeinrichtung,
die von NHK Technical Laboratory und NEC gemeinsam entwickelt und im Juni 1975 angemeldet
wurde, anhand der Fig. 2 bis 5 erklärt.
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In Fig. 2 ist eine Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 21 ein CCD-Bildsensor
mit 228 x 242 Elementen.
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Die Steuerschaltung 22 steuert die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
mit einem von einem Synchronisiersignalgenerator 31 erzeugten Standardtaktsignal.
Eine Videosignalaufbereitungsschaltung 23 verarbeitet die Abtastsignale der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
21 zu Fernsehsignalen, wobei auf herkömmliche Art das horizontale und vertikale
Synchronisiersignal
vom Synchronisiersignalgenerator 31 zum Abtastsignal der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
21 hinzuaddiert werden. Ein Analog-Und-Gatter (Analogschalter) 24 entnimmt entsprechend
den Steuersignalen (Fic. 3) des Synchronisiersignalgenerators 31 den von der Videosignalaufbereitungsschaltung
23 kommenden Fernsehsignalen jedes zweite Horizontalzeilensignal. Eine erste Horizontalzeilenverzögerungsschaltung
25 verzögert die Horizontalzeilensignale des analogen UND-Catters 24 um die Zeit
eine Horizontalzeile und eine zweite Horizontalzeilenverzögerungsschaltung 26 verzögert
die Horizontalzeilensignale des analogen UND-Gatters um die Zeit zweier Horizontalzeilen,
wobei die Steuerung der Verzögerungsschaltungen durch die Steuersignale des Synchronisiersignalgenerators
erfolgt. Dabei können als Verzögerungsschaltungen 25 und 26 Analog-CCD-Verzögerungsleitungen
auf herkömmliche Weise verwendet werden. Der Addierer 27 addiert die von der 2H-Verzögerungsschaltung
26 um zwei Horizontal zeilen verzögerten Horizontalzeilensignale zu den llorizontalzeilensignalen,
die von dem analogen UND-Gatter 24 entnommen und nicht verzögert werden.
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Der Halbierer 28 halbiert die vom Addierer 27 addierten Signale. Der
Analogschalter 29 verbindet die Ausgänge der 1H-Verzögerunqsschaltung 25 und des
Halbierers 28 entsprechend den Steuersignalen CNT 2 (Fig. 3) des Synchronisiersignalgenerators
31 für die Dauer einer ITorizontalzeile (IH) abwechselnd mit der Ausgangsschaltung
30.
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Bei der wie beschrieben aufgebauten Fernsehkamera werden alle 242
Zeilen von der ersten Zeile 11 bis zur letzten Zeile 1242 mit Hilfe der Steuerschaltung
22 auf der Bildaufnahmefläche (Fig. 4) der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 21
mit einer Frequenz von 60 ITz wiederholt abgetastet. Um dabei IIalbbildsignale mit
ur.gerader Zeilenzahl zu erhalten, wird das Steuersignal CNT 1 vom Synchronisiersignalgenerator
31 in der Weise an das analoge UND-Gatter 24 gelegt, das nur die den ungeraden
Zeilenzahlen
11, 13, 15, ..., 1239, 1241 entsprechenden Horizontalzeilensignalen von dem analogen
UVD-Gatter 24 weitergegeben werden. Im folgenden wird davon ausqegangen, daß ein
der ersten Zeile 11 entsprechendes Torizontalzeilensignal vom analogen UND-Gatter
durchgeschaltet wird. Das dann erste Horizontalzeilensignal wird an die 111-Verzögerungsschaltung
25 und die 2H-Verzögerungsschaltung 26 gelegt, so daß es um 1H bzw. 211 verzögert
wird. Beginnt nun die Abtastung der zweiten Zeile 12 der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
21, so wird der Analogschalter 29 entsprechend den Steuersignal CNT 2 des Synchronisiersignalgenerators
31 auf die Fingangsseite a umgeschaltet, so daß der Ausgang der 111-Verzögerungsschaltung
25 so ausgewählt wird, daß während die zweite Zeile 12 abgetastet wird die Ausgangsschaltung
30 das von der 1H-Verzögerungsschaltung 25 um 1H verzögerte erste Horizontalzeilensignal
weitergibt. Während die zweite Zeile 12 abgetastetwird, ist das analoae UNP-C-atter
24 entsprechend dem Steuersignal CNT 1 gesperrt, wodurch das Signal der zweiten
Zeile unwirksam bleibt. 18enn die abtastung der dritten Zeile 13 aus der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
21 beginnt, wird das dann erhaltene dritte Horizontalzeilensignal an die !H-Verzögerungsschaltung
25, die 2I1-Verzögerungssc1raltuna 26 und den Addierer 27 gelangen, während gleichzeitig
die 211-Verzögerungsschaltung 26 das um 211 verzögerte erste Horizontalzeilensignal
ausgibt, so daß am Ausgang des Addierers 27 ein aus dem ersten und dritten Horizontalzeilensignal
zusammengesetztes,durch (11 + 13) repräsentiertes Signal liegt, das vom Halbierer
28 zu einem Signal (11 + 13)/2 umgeformt wird. Da während der Abtastung der dritten
Zeile 13 der Analogschalter 29 entsprechend dem Steuersignal CNT 2 auf die Eingangsseite
b umgeschaltet ist, wird der Ausgang des Halbierers mit dem Eingang der Ausgangsschaltung
verbunden, so daß er ein resultierendes Zeilensianal der Form (11 + 13)/2 an seinen
Ausgang gibt.
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Beginnt dann die Abtastung der vierten Zeile 14 mit der
Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
21,wird der Analogschalter 29 abhängig vom Steuersignal CNT 2 wieder auf die Eingangsseite
a umgeschaltet, so daß das Ausgangsignal der 1H-Verzögerungsschaltung 25 während
der Abtastung der vierten Zeile, nämlich das um 1H verzögerte dritte Zeilensignal
zur Ausgangsschaltung 30 gelangt. Durch Wiederholung des geschilderten Vorgangs
werden EIalbbildsignale der orm 11, (11 + 13)/2, 13, (13 + 15) /2, 15, ... als Halbbildsignale
um ungerader Zeilen nummer an den Ausgang der Ausgangsschaltung 30 gelangen.
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Für Ilalbbilder mit gerader Nummer wird das Steuersignal CNT 1 vom
Synchronisiersianalgeneraor 31 in einer Weise an das analoge Ur.D-Catter 24 gegeben,
das nur Horizontalzeilensignale entsprechend den Zeilen mit gerader Nummer 12, 14,
16, ..., 1240 , 1242 der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung von dem Gatter 24 durchgelassen
werden, und durch Verarbeitung dieser geradzahligen Horizontalzeilensignale in der
gleichen beschriebenen Weise Halbbildsignale der Form 12, (12 + 14)/2, lo, (14 +
16)/2, 16, ... als geradzahlige Halbbildsignale erzeugt werden.
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Auf diese Weise erzeugt die Kamera dc Zeilensprung.
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Fernsehsignal von zwei Halbbildern je Hallbild gemäß dem Standardfernsehsystem,
so daß z. B., wenn ein Sichtgerät an diese Kamera angeschlossen wird, gemäß Fig.
5 die Signale 11, (11 + 13)/2, 13, (13 + 15)/2, 15, ... in den ungeradzahligen Halbbildern
auf dem Kontrollschirm des Sichtgerätes erscheinen, während die Signale 12, (12
+ 14)/2, 14, (14 + 16)/2, 16, in den geradzahligen Halbbildern erscheinen, und zwar
auf solche Weise, daß die normale Wiedergabe des Fernsehbildes möglich ist. Da diese
Fernsehkamera das Fernseh-
signal gemäß dem Standardfernsehsystem
erzeugt, kann darüber hinaus durch die Kombination mit einem herkömmlichen gewöhnlichen
Videobandaufnahmegerät das Bildaufzeichnungs- und Wiedergabesystem vorteilhaft auf
einfache Weise zusammengestellt werden lt ist andererseits jedoch leicht einzusehen
(siehe Fig. 2), daß diese Fernsehkamera neben der üblichen elektrischen Schaltung
die Verzögerungsschaltungen 25 und 26, den Addierer 27, den flalbierer 28 usw. benötigt,
so daß die elektrische Schaltung der Kamera in unvorteilhafter Weise kompliziert
und teurer ist.
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Im weiteren wird die Fernsehkamera mit Festkörperbildaufnahmeeinrichtung,
die in der japanischen Offenlegungsschrift tTr. Sho 52-14491 offenbart ist, anhand
der Fig. 6 näher erläutert.
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Die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 41 der Firs. 6 ist ein MOS-Bildsensor
mit z. B. 250 x 300 Elementen.
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Eine Steuerschaltung 42 steuert die Festkörperbildau.fnahmeeinrichtung
entsprechend dem Taktsignal eines Synchronisiersignalgenerators 49. Die Videosignalaufbereituncxsschaltung
43 ist die yleiche wie 23 in Ficr. 2, ebenso wie die 1H-Verzögerungsschaltung 44
die gleiche wie 25 in Fig. 2 ist und jedes Horizontalzeilensignal der Videosignalaufbereitungsschaltung
43 um 1H verzögert.
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Der Addierer 45 entspricht dem der Bezugszahl 27 in Fig. 2 und addiert
das Ausgangssignal der 1H-Verzögerungsschaltung 44 zu dem der Videoaufbereitungsschaltung
43.
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Der gleiche Addierer 46 wie der mit der Bezugszahl 28 in Fig. 2 halbiert
das Ausgangssignal des Addierers 45.
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Der Analogschalter 47 schaltet im Wechsel den Ausgang der Videosignalaufbereitungsschaltung
43 und den des Halbierers 46 für jedes Feld entsprechend dem Steuersignal der Fig.
6 an die Ausgangsschaltung 48,die der Bezugszahl 30 der Fig 2 entspricht.
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ei der wie beschrieben aufgebauten Fernsehkamera wird mit Hilfe der
Steuerschaltung die Bildaufnahmefläche (300 Zeilen) der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
41 mit einer Frequenz von 60 Hz wiederholt abgetastet, wobei für die Signale der
ungeradzahliaen Halbbilder der Analogschalter 47 durch das Steuersignal CNT beim
ersten Abtasten der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 41 auf die Eingangsseite a
geschaltet ist, so daß am Ausgang der Ausgangsschaltung 48 Halbbildsignale mit den
Horizontalzeilensignalen der Form 11, 12, 13, ..., 1299, 1300 als ungeradzahlige
Halbbildsignale erscheinen. Für die geradzahligen Halbbildsignale lieqt beim nächsten
Bhtastvorgang der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 41 der Analogschalter 47 aufgrund
des Steuersignals CNT auf der Eingangsseite b , so daß am Ausgang der Ausgangsschaltung
48 die Halbbildsignale mit den Horizontalzeilensignalen der Form (11 + 12)/2, (12
+ 13)/2, (13 + l4)/2, (1238 + 1239)/2, (1239 + 1240)/2 als geradzahlige Halbbilder
erscheinen.
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Auf diese Weise ist diese Kamera ebenfalls in der Lage, das Zeilensprung-Fernsehsignal
von zwei Halbbildern je Vollbild gemäß dem Standardfernsehsystem zu erzeugen, so
daß bei Kombination dieser Fernsehkamera mit einem dem Stand der Technik entsprechenden
gewöhnlichen VTR ein Bildaufnahme- und W Wiedergabesystem auf einfache Weise zusammengestellt
werden kann, was zwar vorteilhaft ist; jedoch muf hier, wie anhand der Fig. 6 leicht
einzusehen ist, die Fernsehkamera ebenso wie die der Fig. 2 über eine 1H-Verzögerungsschaltung
44, den Addierer 45, den Halbierer 46 usw. zusatzlich zur normalen elektrischen
Schaltung verfügen, wodurch die elektrische Schaltung der Kamera kompliziert wird
und ihr Preis steigt , was unerwünscht ist.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bildaufzeichnungs-
und Wiedergabesystems, das als kranzes auf sehr wirtschaftliche Weise verwirklicht
werden kann und ohne alle oben geschilderten Nachteile ist anhand der Fig. 7 bis
10 näher erläutert.
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Zunächst wird die in einem der Ausführungsbeispiele der Erfindung
verwendete Fernsehkamera anhand der Fig. 7 erläutert. Die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
51 ist ein CCD- oder MOS-Bildsensor mit z. B. 250 x 300 Elementen.
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Die Steuerschaltung 52 steuert die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
51 entsprechend dem von der Synehronisiersignalgenerator 56 erzeugten Standardtaktsignal.
Die Videosignalaufbereitungsschaltung 53 ist die gleiche wie 23 und 43 der Fig.
2 und 6 Das analoge UND-Gatter 54 (Analogschalter) verbindet den Ausgang der Videosignalaufbereitungsschaltung
53 während jedes zweiten Halbbildes, d. h. für ein Tialbbild mit einer Periode von
2 Halbbildern entsprechend dem Steuersignal CIT 11 gemäß Fig. 7 mit der Ausgangsschaltung
55.
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Bei der wie beschrieben aufgebauten Kamera wird die Bildaufnahmefläche
der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 51 mit Hilfe der Steuerschaltung 52 mit einer
Frequenz von 60 Hz wiederholt abgetastet, wobei eintsprechend dem Steuersignal CNT
11 des Synchronisiersignalgenerators 56 das Analoggatt-er 54 den Ausgang der Videosignalaufbe-;
reitunysschaltung 53 für die Dauer eines Halbbildes mit einer Periode von zwei Halbbildern
mit der Ausgangsschaltung 55 verbindet, an deren Ausgang somit nur den ungeradzahligen
oder geradzahligen Halbbildern entsprechende Signale für ein Halbbild gemäß dem
Standardfernsehsystem erscheinen.
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Im folgenden wird anhand der Fig. 8 bis 10 die Aufzeichnungs- und
Wiedergabeeinrichtung erläutert, die zusammen mit der oben beschriebenen Fernsehkamera
ein
Bildaufzeichnungs- und Wiedergabesystem bildet. Dabei wird
lediglich der Aufbau des Aufzeichnungs- und Wiedergabeteils der Einrichtung erläutert,
da der Aufbau der anderen Teile der gleiche ist wie hei herkömmlichen VTR. Darüber
hinaus ist die Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung die gleiche wie beim für
d Langzeitbildauf zeichnung verbesserten VTP von den dem gewöhnlichen Standardvideocode
in Japan entsprechenden VTR.
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Die Fig. 8 (a) und (b) zeigen einen ersten Hauptvideokopf 57 für
Aufzeichnung und Wiedergabe, einen zweiten Hauptvideokopf 58 (Fig. 8(b)), der so
angebracht ist, daß er dem ersten Hauptvideokopf 57 um 180° gegenüberliegt Der ausschließlich
für die Wiedergabe bestimmte Hilfsvideokopf 59 ist in der Nähe des zweiten Hauptvideokopfes
58 in einer Weise angebracht, daß r dem Magnetband 72 unmittelbar folcrt, nachdejn
der erste hauptvideokopf 57 dem Fand 72 gefolgt ist, wenn die Geschwindigkeit des
Magnetbandes 72 in Pichtung B mit IIilfe der Fandantriebsachse 64 und der Andrückrolle
65 auf dem halben Wert der normalen Aufzeichnungs- und Wiedergabegeschwindigkeit
gehalten wird. Dabei sind die Videoköpfe 57, 58 und 59 auf eine Scheibe 60 montiert,
die durch einen Kopfantriebsmotor 63 in Pichtung des Pfeils A angetrieben wird und
drehbar zwischen den festgestellten oberen und enteren Bandführungszylinder 61 und
62 gemäß Fig. 8(b) eingefügt ist. Das Magnetband 72 wird mit Hilfe der Bandführungsrollen
6G und G7 um annähernd die Hälfte des Umfangs der beiden Zylinder 61 und 62 gelegt.
In Fig. 8(a) bezeichnen 68 und G9 weitere Bandführungsrollen, 70 einen Entmagnetisierungskopf
für die gesamte Breite des Bandes, 71 den Tonkopf und 66a den Bandantriebsmotor.
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Im folgenden wird der Aufbau der elektrischen Schaltung der Aufzeichnungs-
Ulld Wiedergabeeinrichtung (VTP) anhand der Fig. 9 näher erläutert.
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Die Aufnahmeschaltung 73 wandelt die Bildsignale der Fernsehkamera
in magnetisch aufzeichenbare Signale um, wobei beim Aufzeichnen der Bildsignale
die Schalter 74 und 75 mit Hilfe eines nicht gezeigten Bedienteils (z. E. die Bedienungstastatur
10 des VTF 2 frl Fig. 1) in Stellung a gelegt werden, so daß der Ausgang der Aufnahmeschaltung
73 über die Schalter 74 und 75 und die Drehübertrager 76 und 77 mit dem ersten und
zweiten Hauptvideokopf 57 und 58 verbunden ist. Auf diese Weise wird bei normaler
Aufzeichnung während einer halben Umdrehung des ersten und zweiten Hauptvideokopfes
57 und 58 jedes IIalbbildsignal magnetisch auf jede Spur des Magnetbandes 72 auf
herkömmliche Weise aufgezeichnet.
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Die Wiedergabeschaltung 80 formt das mit dem ersten und zweiten Hauptvideokopf
57 und 58 oder dem Hilfsvideokopf 59 com Band 72 wiedergegebene Signal in das Bildsignal
um. Die Analogschalter 81 und 82 schalten die Eingangssignale der Wiedergabeschaltung
80 für jedes zweite Halbbild zwischen dem Wiedergabesignal des ersten ITauptvideokopfes
57 und dem des zweiten Hauptvideokopzfes 58 oder des Hilfsvideokopfes 59 um, wobei
sie jeweils von den Signalen CNT 12 und CNT 13 der -Impulssteuerschaltung 83 gemäß
Fig. 9 gesteuert werden. 78 bezeichnet den Drehübertrager für den Hilf.svideokopf
59.
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Der Schalter 79 schaltet das Eingangssignal des Analogschalters 82
von dem Ausgangssignal des Drehübertraaers 77 (d. h. dem Wiedergabesignal des zweiten
Elauptvide kopfes 58) auf das- des Drehübertragers 78 (d. h. dem Wiedergabesignal
des Hilfsvideokopfes 59) bei der Wiedergabe um, wobei das Umschalten des Schalters
79 mit Hilfe eines nicht gezeigten Bedienteils geschieht (z. B. der Bedienungstastatur
10 des VTR 2 in Fig. 1).
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Die Impulserzeugerschaltung 84 erzeugt mit Hilfe des Kopfantriebsmotors
63 von der Umdrehung der Scheibe 60 abhängige Impulse. Die Impulserzeugerschaltung
85 erzeugt in Übereinstimmung mit deri Steuersignal CNT 11 des Synchronisiersignalgenerators
56 der Fernsehkamera in Fig. 7 alle 1/60 s die Impulse. Der Schalter 86 dient zur
Auswahl zwischen den Ausgängen der Im als erzeugerschaltungen 84 und 85. Die Motorregelschaltung
87 regelt den Kopfantriebsmotor 63 nach Maßgabe der durch den Schalter 86 gewählten
Impulse. Die Impulssteuerschaltung 83 erzeugt die Steuerimpulse atT 12 und CNT 13
in Abhängigkeit von den von der Impulserzeugerschaltung 84 gelieferten Impulsen.
Der Schalter 8G kann mit Hilfe eines nicht gezeigten Bedienteils (z. 13. der Bedienungstastatur
10 des VTR 2 der Fig. 1) umgelegt werden.
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Im folgenden wird die Wirkungsweise des Systems, bei dem die wie
oben aufgebaute Aufzeichnungs- und .1 edergabeeinrichtung mit der anhand der Fig.
7 erläuterten Fernsehkamera kombiniert ist, näher erläutert.
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Bei der Aufzeichnung des Bildsignales befinden sich alle Schalter
74, 75 und 86 der Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung in Schaltstellung a.
Werden nun von der Fernsehkamera nach Fig. 7 die Rildsignale für ein Halbbild mit
einer Periode von zwei Halbbildern erzeugt, so werden die Aufzeichnungssignale der
Aufnahmeschaltung 73 über die Schalter 74 und 75 und die Drehübertrager 76 und 77
an den ersten und zweiten Hauptvideokopf 57 und 58 übertragen. Während sich dabei
die Scheibe 60 in Abhängigkeit von den Taktimpulsen, die über den Schalter 86 von
der Impulserzeugerschaltung 85 übertragen werden, mit genau 1800 U/min. dreht, regelt
die Motorregelschaltung 86 für 1/60 s, während die Signale für ein Halbbild von
der Aufnahmeschaltung 73 kommen, die Drehzahl und Drehphase des Kopfantriebsmotors
63 in
der Weise, daß der erste Hauptvideokopf 57 einer Aufnahmespur
des Bandes folgt. Gleichzeitig wird mit der Bandantriebsachse 64 und der Andrückrolle
65 die Geschwindigkeit des Bandes 72 auf dem halben Wert der normalen Aufzeichnungs-
und Wiedergabegeschwindigkeit gehalten. Dadurch wird erreicht, daß die Signale nur
vom ersten Hauptvideokopf 57 aufgezeichnet werden, nach dem in Fig 10 cezeigten
Aufzeichnungsschema. Dort werden die Signale auf der Spur 72£ nur gezeichnet, während
die Spur 72B ohne Signal ist.
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Bei der Wiedergabe der nach dem obigen Schema auf das Eand 72 aufgezeichneten
Bildsignale befinden sich die Schalter 74, 75, 79 und 86 in der Schaltstellung b.
(Dadurch bleibt der Ausgang des zweiten Hauptvideokopfes ohne Wirkung.) Während
sich die Scheibe 60 nach Maßgabe der Taktimpulse der Impulserzeugerschaltung 84
mit genau 1800 U/min dreht, regelt die Motorregelschaltung 87 die Drehzahl und die
Drehphase des Kopfantriebsmotors 63 so,daß der erste Hauptvideokopf 57 der aufgezeichneten
Spur 72A auf dem Band für 1/60 s folgt, während der Analogschalter 81 mit dem Steuersignal
CNT 12 der Impulssteuerschaltung 83 durchgeschaltet ist, und der Hauptvideokopf
59 für 1/60 s, während der Analogschalter 82 mit den Steuersignal Ct T 13 -1cl-
Impulssteuerschaltung 83 durchgeschaltet ist, der Spur 72A folgt, die soeben den
ersten Hauptvideokopf 57 passiert hnt.
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Die Bandgeschwindigkeit ist dabei die gleiche wie bei der Aufzeichnung.
somit werden bei der Wiedergabe die aufgezeichneten Signale der Spur 72A des Bandes
72 mit dem Hauptvideokopf 57 und dem Hilfsvideokopf 59 zweifach wiedergegeben, so
daß die Wiedergabeschaltung 80 die Zeilensprung-Fernsehsignale für zwei Halbbilder
je Vollbild nach Maßgabe des Standardfernsehsystems erzeugt. Bei Anschluß des Fernsehbildempfangsgerätes
3 der Fig. 1 an diese Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung wird somit das normale
Wiedergabebild gezeigt.
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Man erkennt, daß dieses Bildaufzeichnungs- und Wiedergabesystem die
Möglichkeit bietet, die Fernsehkamera einfach zu gestalten, indem eine Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
mit einer geringen Anzahl von Bildelementen benutzt wird, so daß mit der Kombination
des beschriebenen Systems mit dem VTR das Ausgangssignal bei der Wiedergabe vollkommen
dem des Standardfernsehsystems entspricht. D. h., obwohl sich das Ausgangssignal
der Kamera von dem des herkömmlichen Standardsystems unterscheidet, wird mit Hilfe
des herkömmlichen VTR das volle Fernsehbild erzielt, was einen großen Beitrag zur
Verwirklichung eines kompakten und wirtschaftlichen Systems darstellt.
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Darüber hinaus wird bei der Fernsehkamera der Fig. 7 die e Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
51 mit der Steuerschaltung 52 mit der der Halbbildfrequenz entsprechenden Frequenz
von 60 Hz wiederholt angesteuert.
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Gleichzeitig wird das analoge UND-Gatter 54 mit der1 Steuersignal
CNT 11 des Synchronisiersignalgenerators 56 gesteuert, so daß es die Bildsignale
für ein Halbbild mit einer Periode von zwei Ilalbbildern erzeugt. Weiterhin wird
in Fig. 11 das Steuersignal CNT 11 vor Synchronisiersignalgenerator 56' an die Steuerschaltung
52' gegeben, so daß die ,teuerschaltung 52' die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
51 mit der Periode von 2 E1albbildern, entsprechend 30 Hz, intermittierend ansteuert,
wodurch die Bildsignale für ein Halbbild intermittierend mit einer Periode von zwei
Halbbildern erzeuet werden können.
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Darüber hinaus ist im Vergleich mit der Fernsehkamera der Fig. 7 bei
der Fernsehkamera der Fig. 11 das analoge UND-Gatter 54 nicht notwendig, was den
Aufbau der Kamera vereinfacht. Zusätzlich kann die Zeit von 1/60 s, während der
die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 51 nicht angesteuert wird, als Bildsignal-Integrationszeit
der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 51 genutzt werden,
so daß
der dynamische Bereich der Fernsehkamera sehr vorteilhaft vtrarößert werden kann.
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Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Pildaufzeichnungs- und
Wiedergabesystem mit einer Fernsehkamera zum Erzeugen von Bildsignalen durch Abtasten
des Objektbildes und einer Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtung, die es ermöglicht,
das Bildsignal der Fernsehkamera auf ein Aufzeichnunqsmedium aufzunehmen und es
von delrselben wiederzugeben. Dabei hat die @ Fernsehkamera eine Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
ohne Zeilensprung-Bildabtastung, die so aufgebaut ist, daß die Bildsignale.
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die durch eine Abstastung der Objektabbildung mit der Bildaufnahmeeinrichtung
erhalten werden, intermittierend als Halbbildsignal eines Halbbildes für jedes zweite
Halbbild, d. h. mit der Periode von wei Halbbildern erzeugt werden. Die Aufzeichnungs-
und Wiedergabeeinrichtung zeichnet beim Bildsignalaufnahmevorgang die von der Fernsehkamera
erzeugten intermittierenden Halbbildsignale auf die entsprechenden Aufzeichnunqsspuren
es Aufzeichnungsmediums auf. Bei der Wiedergabe werden die aufgezeichneten Halbbildsignale
der entsprechenden Spuren zweifach wiedergegeben, wodurch passende Bildsignale für
das Standardfernsehsystem mit dem normalen 2:1 Zeiiensprunabtastsystem entstehen.
Wird somit ein herrkömmliches Fernsehbildempfangsgerät des Standardfernsehsystems
an die Aufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtuna angeschlossen, so wird die erforderliche
2:1-Zeilensprungabtastung wiedergegeben.
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L e e r se i t e