DE3032886A1 - Festkoerper-farb-bildabtastanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Farb-Bildabtastanordnung, die Ladungstransportbauelementie (charge transfer devices, CTD) verwendet.

Solche CTD Bildabtastanordnungen kann man aufteilen in solche, die einen Flächenbildsensor aus Ladungstransportelementen veiwenden, bei denen die jeweiligen Rot-, Blau-, Grün- und Luminanzsignale aus den Ausgangssignalen des Flächenbildsensors abgeleitet werden, in solche, die zwei solche Flächenbildsensoren verwenden/ bei denen dag jeweilige Grün« und Luminana-

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signal von einem der Flächensensoren abgeleitet . wird, und in solche, die drei Flächenbildsensoren verwenden,' bei denen jeweils das Rot-, Blau- und Grünsignal von einem der Flächensensoren abgeleitet . 5 wird und das Luminanzsignal aus diesen Rot-, Blau- und Grünsignalen hergestellt wird. Unter diesen ist die Bildabtastanordnung mit einem Flächenbildsensor besser durch die kleine Größe des Gesamtapparates, durch bessere Auflösung und geringe Farbaberration.

Ein Beispiel eines Festkörperflächenbildsensors ist in folgender Weise aufgebaut. Ein Mosaik von Farbfiltern ist auf einem Flächenbildsensor ausgebildet, in dem eine Vielzahl von lichtempfindlichen EIementen in einer zweidime.nsionalen Matrix angeordnet sind. Dieser Mosaikfilter hat eine sogenannte Bayer-Geometrie, wie sie in der US-PS 3 971 065 « DE-OS 26 08 998 vorgeschlagen wird, und wendet Filterelemente der gleichen Farbkomponente jeweils auf zwei vertikal nebeneinanderliege/nde lichtempfindliche Elemente an, um eine Zwischenzeilenabtastung (interlacing) zum Verbessern der Auflösung des Fernsehbildes zu ermöglichen, und mit Rücksicht auf die

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Farbkomponenten der jeweiligen Filterelemente. Grüne Filterelemente sind alternierend in horizontaler und vertikaler Richtung angeordnet, d.h. in einem Schachbrettmuster, und in den Zwischenräumen zwischen diesen Grünfilterelementen sind in vertikaler Richtung alternierend rote Filterelemente und blaue Filterelemente angeordnet. Um einen Zwischenzeilenabtastung zu erreichen, wird der Flächenbildsensor direkt und über eine 1H-Verzögerungsleitung an einen Grünsignalmeßschaltkreis angelegt, in dem ein grünes Breitbandsignal gemessen bzw. detektiert wird. Ein schmalbandiges Grünsignal (d.h. die niederfrequenten Komponenten des Breitbandgrünsignales) wird erhalten durch Durchführen des Breitbandgrünsignals durch einen Tiefpaßfilter, und nach Durchführen des Breitbandgrünsignales durch

eine Verzögerungsleitung mit geeigneter Verzögerungεν

zeit wird die Differenz zwischen dem verzögerten Breitbandgrünsignal und dem Schmalbandgrünsignal erzeugt, um eine Hochfrequenzgrünsignal zu erhalten, das eine hochfrequente Komponente des Luminanzsignales bildet. Zusätzlich wird das Ausgangssignal des Flächenbildsensors direkt an einen Rot/Blau-Detektorschaltkreis angelegt, um ein Rot- bzw. Blausignal zu erhalten, und ferner wird das Ausgangssignal der 1H-Verzögerungs-

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leitung wird an einen Blau/Rot-Signaldetektorschaltkreis angelegt, um ein Blau- oder Rotsignal zu bekommen· Da das Rotsignal und dae Blausignal abwechselnd für aufeinanderfolgende horizontale Abtastzeilen am Ausgang dieser Rot/Blau-Signaldetektorschaltkreise und Blau/Rot-Signaldetektorschaltkreise auftritt/ werden diese Ausgangssignale in aufeinanderfolgende Rot- und Blausignale umgewandelt. Die jeweiligen aufeinanderfolgenden Rot- und Blausignale werden jeweils durch Tiefpaßfilter geführt, um sie an einen Parbkodierer anzulegen. Im Farbkodierer wird ein zusammengesetztes Farbsignal aus dem hochfrequenten Grünsignal, dem schmalbandigen Grünsignal, dem Rotsignal und dem Blausignal hergestellt.

Im oben beschriebenen Festkörper-Farb-Bildabtastsystem wird das Grünsignal erhalten durch Zusammensetzen der Ausgangssignale von lichtempfindlichen Elementen in zwei vertikal beieinanderliegenden Abtastzeilen und die Lichtempfindlichkeit des menschlichen Körpers für Grünlicht ist groß, wie aus der Tatsache zu ersehenist, daß das Grünsignal als Luminanzsignal verwendet werden kann. Das oben beschriebene herkömm-

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Α.

liehe System hat deshalb den Nachteil/ daß die Auflösung in vertikaler Richtung nach wie vor schlecht ist.

Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Festkörper-Farb-Bildabtastanordnung mit einem Festkörperflächenbildsensor zu schaffen, die ein Bild mit hoher Auflösung und frei von Farbaberration reproduzieren kann.

Erfindungsgemäß sind die Sensorelemente oder lichtempfindlichen Elemente des Festkörperflächenbildsensors Farbfilterelementen zugeordnet, die drei . Spektralempfindlichkeitskennlinien in einem solchen Verhältnis aufweisen, daß ein Filterelement jeweils eine Spektralempfindlichkeitskennlinie aufweist. Die erste der Spektralempfindlichkeitskennlinien soll eine hohe optische Auflösung haben, wie z.B. die Spektralempfindlichkeitskennlinie die zu Grünlicht gehört oder zu Licht, das eine Luminanzcharakteristik hat, während die zweite und dritte Spektralempfindlichkeitskennlinie keine große Auflösung haben müssen, wie z.B. die für Rotlicht oder Blaulicht. Im folgenden soll aus Gründen der Vereinfachung die Beschreibung auf der Basis von grünliehtempfindlichen Sensorelementen,

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rotlichtempfindlichen Sensorelementen bzw. blaulichtempfindlichen Sensorelementen durchgeführt werden. Die Spektralkennlinien sollen aber nicht auf dieses Beispiel beschränkt sein, sondern es ist leicht zu .5 verstehen, daß die gleichen Wirkungen erzielt werden können, wenn die erste Spektralkennlinie im sichtbaren Lichtbereich flach ist,· d.h. dem weißen Licht entspricht, und die zweite und dritte Spektralkennlinie gelbem Licht bzw. zyanfarbenem Licht entspricht.

Die Grünsensoren sind in jeder Horizontalzeile an jeder zweiten Sensorstelle und in jeder Vertikalspalte an jeder zweiten Stelle angeordnet, d.h. im Schachbrettmuster, und die restlichen Sensorelemente j sind so angeordnet, daß die Zwischenräume zwischen [ den Grünsensoren zeilenweise abwechselnd von Rotsensoren und Blausensoren ausgefüllt werden. Ein schmal- j bandiges Grünsignal wird von einer ersten Detektorschaltung abgeleitet, um das Signal, das den Grünsen- ■ soren entspricht, im Ausgangssignal der Festkörper-Farb-Bildabtastanordnung zu messen.Zusätzlich werden nicht intermittierende schmalbandige Rot- und Blausiqnale durch in aufeinanderfolgenden Zeiträumen von ^! 1H alternierendes Umschalten der Ausgangssignale |

zweier Detektorschaltkreise abgeleitet, die aus einem

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zweiten Detektorschaltkreis zum Messen eines Signales von einem nicht Grün messenden Sensor (ein Signal in dem Rot- und Blausignale alternierend in Abständen von 1H umgeschaltet werden) im Ausgangssignal des Flächenbildsensors, und einem dritten Detektorschaltkreis zum Messen eines Signales von einem nicht grünempfindlichen Sensor (ein Signal in dem sich Blau- und Rotsignal in Zeitabständen von 1H abwechseln) in einem Signal, das durch Verzögern des Ausgangssignals des Bildsensors um 1H erzeugt wird. Ferner wird ein breitbandiges Grünsignal abgetrennt durch Messen eines Grünsensorsignals abwechselnd in- Ausgangssignal des Bildsensors und im um 1H verzögerten Ausgangssignals in fortschreitenden Bildsensorpositionen. Ein Signal, das hergestellt wird durch Subtraktion des oben erwähnten schmalbandigen Grünsignals vom breitbandigen Grünsignal, wird als hochfrequente Komponente eines Luminanzsignales verwendet. Die hochfrequente Komponente wird in einem Farbkodierer mit der oben beschriebenen niederfrequenten Komponente des Luminanzsignales gemischt, die aus den oben genannten schmalbandigen drei Prinärfärbensignalen zusammengesetzt wurde, und dadurch wird ein breitbandiges Luminanzsignal hergestellt. Beim Herstellen des breitbandigen Luminanzsignales ist es vorteilhaft, den Pegel der hochfrequenten Komponente des Luminanzsignales höher zu

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wählen als den Pegel der niederfrequenten Komponente.

Dank dem oben beschriebenen Aufbau wird bezüglich der Horizontalauflösung die Anzahl der Grünsensoren, die während der horizontalen Abtastzeit abgetastet werden, virtuell erhöht auf die Anzahl der Sensorelemente in einer horizontalen Zeile der Bildabtastanordnung durch Benutzung des 1H verzögerten Signals, und bezüglich der vertikalen Auflösung kann theoretisch die obere Grenzauflösung bis auf die Anzahl der Abtastzeilen ver- - bessert werden, da das 1H verzögerte Signal nicht zum Erzeugen des schmalbandigen Grünsignals verwendet wird. Demgegenüber haben das Rot- und das Blausignal Farbabweichungen im Vergleich zum Grünsignal, da das verzögerte und das unverzögerte Signal abwechselnd in aufeinanderfolgenden Abtastzeiträumen umgeschaltet werden,um ein aufeinanderfolgendes Signal zu liefern. Da aber sowohl das rote als auch das blaue Bild keine große Auflösung haben müssen, hat diese Farbabweichung koine Bedeutung mit Blick auf die Lichtempfindlichkeit des menschlichen Körpers.

Erfindungsgemäß kann eine Bildabbildung mit großer Auflösung in der oben beschriebenen Weise erreicht werden, und ferner ist der Vorteil geschaffen, daß durch

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Auswahl des Pegels oer hochfrequenten Komponente des Luminanzsignales höher als den der niederfrequenten Komponente ein Kontursignal dem Bildsignal für die Horizontalrichtung beigefügt werden kann, das eine Differentialrechnung zweiter Ordnung durchführt, und gleichzeitig kann ein Kontursignal für die vertikale Richtung dem Bildsignal hinzugefügt warden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen :

Fig. 1 eine Teildraufsicht zum Zeigen der Beziehung zwischen dem Bildsensor und den Farbfiltern;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Festkörper-Farb-Bildabfeastordnung;

Fig. 3(a) Blockschaltbilder einer ersten erfindungsge- und 3 (b)

mäßen Ausführungsform;

Fig. 4(a), Diagramme zur Erläuterung der Frequenzbänder

Fig. 4(b)

und 4(c) der jeweiligen Signale in der ersten erfin-

dungsgemäßen Ausführungsform;

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Pig. 5(a) Signalverläufe der verschiedenen Signale bis 5(e)

für ein Schwarz-Weiß-Bildmuster, das

schwarz-weiß Sprünge nur in vertikaler
Richtung hat, wie es durch die erste erfindungsgemäße Ausführungsform abgebildet wird;

Fig. 6(a) Signalverläufe entsprechend 5(a) bis 5(e) bis 6 Ce)

für ein anderes Schwärζ-Weiß-Muster;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Variante eines Farbkodierers und seiner peripheren Schalt-

kreise in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer anderen Variante des Farbkodierers;

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungs form;

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Pig. 11(a) Signalverläufe entsprechend Fig.5,

bis 11(f)

wie sie durch die dritte erfindungsgemäße Ausführungsform abgetastet werden;

Fig. 12 (a) Signalverläufe entsprechend Fig. 11 bis 12(f)

für ein weiteres Schwarz-Weiß-Muster;

Fig. 13 ein Blockschaltbild eines Beispiels eines

Farbkodierers und seiner peripheren Schaltkreise in der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 14 ein Blockschaltbild eines weiteren Beispiels

eines Farbkodierers in der dritten erfindungsgeraäßen Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine Teilansicht eines Flächenbildsensors und eines Farbfiltermosaiks, die miteinander fluchtend angeordnet sind. Die jeweiligen Filterelemen-te, die den Farbfilter bilden/ sind so angeordnet/ daß jedes Filterelement ein lichtempfindliches Element 2 in Zeilenrichtung und zwei lichtempfindliche Elemente in Spaltenrichtung überdecken kann. Solch eine Matrix

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wird verwendet, da in den Standardfernsehsystemen die Zwischenzeilenabtastung verwendet wird und folglich es nötig ist, alternierende Bildelemente in jeder vertikalen Spalte beim Abtasten eines Feldes auszulesen. In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 den Flächenbildsensor, 2 die Sensorelemente, 3 das Filtermosaik, 4 ein gründurchlässiges Filterelement, 5 ein rotdurchlässiges Filterelement und 6 ein blaudurchlässiges Filterelement. Jeweils zwei vertikal nebeneinanderliegende Sensorelemente 2 sind zusammengefaßt und die Grünfilter 4 sind auf abwechselnden Paaren von Sensorelementen angeordnet sowohl in horizontaler wie auch in vertikaler Richtung. Die Rotfilterelemente 5 und Blaufilterelemente 6 sind auf den zwischen den Grünfilterelementen 4 angeordneten Sensorelementen plaziert und die Rotfilterelemente 5 bzw. Blaufilterelemente 6 sind auf jeweils abwechselnden horizontalen Reihen von Sensorelementpaaren 2 angeordnet.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer herkömmliehen Farbbildabtastanordnung, bei der drei Primärfarbsignale aus dem Ausgangssignal eines Flächenbildsensors 11 abgespalten werden, der eine Filtermatrix gemäß Fig. 1 aufweist, und in der ein zusammengesetztes

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Farbfernsehsignal aus diesen drei Primärfarbsignalen zusammengesetzt wird. In Fig. 2 wird das Ausgangssignal des Sensors 11 einer ^-Verzögerungsleitung 12 zugeführt (1H- = eine Horizontalabtastperiode), und in einem Grünsignaldetektorschaltkreis 13 wird ein breitbandiges Grünsignal aus dem Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 12 und dem Ausgangssignal des Sensors 11 hergestellt. Dann wird das breitbandige Grünsignal in ein kontinuierliches Videosignal umgewandelt durch einen Tiefpaßfilter 14, der eine Abschneidefrequenz gleich der Nyquist-Frequenz hat. Auf der anderen Seite wird das Ausgangssignal des Sensors 11 an den Detektorschaltkreis 20 zum Messen eines Nichfc-Grünsignals (Rotüder Blausignal) angelegt und gleichzeitig das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 12 an einen zweiten Detektorschaltkreis 21 zum Messen eines Nicht-Grünsignals (eines Blau- oder Rotsignals) angelegt. Wie leicht aus der Matrix von Filterelementen in Fig. 1 zu sehen ist, ist, wenn eines der Ausgangssignale der Detektorschaltkroise 20 und 21 ein Rotsignal ist, das andere Ausgangsijignal ein Blausignal und umgekehrt. Folglich wird durch alternierendes Umschalten dieser Ausgangssignale in aufeinanderfolgenden Horizontalabtastperioden durch Umschalter 22a und 22b das Ausgangssignal des Schalters 22a immer

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zu einem Rotsignal gemacht , während das Ausgangssignal des Schalters 22b immer ein Blausignal ist. Diese Rot- und Blausignale werden jeweils durch Tiefpaßfilter 23 und 24 geführt und dann in einen Farbkodierer 27 über die Korrekturverstärker 25 bzw. 26 geführt, die eine Gammakorrektureinheit, ein Weißamplitudensieb, ein Schwarzamplitudensieb usw. enthalten. Andererseits wird das Ausgangssignal des oben beschriebenen Tiefpaßfilters 14 zu einer Verzögerungsleitung 15 geführt und einem Tiefpaßfilter 18. Der Tiefpaßfilter 18 hat die gleiche Kennlinie wie die Tiefpaßfilter 23 und 24 und die Verzögerungsleitung 15 hat die gleiche Verzögerungszeit wie der Tiefpaßfilter 18, so daß eine Subtraktion bei gleicher Phase im Subtrahierwerk 16 durchgeführt werden kann. Ein schmalbandiges Grünsignal am Ausgang des Tiefpaßfilters 18 wird über den Körrekturverstärker 19 zum Farbkodierer 27 geführt, während das Ausgangssignal des Subtrahierwerkes 16 im Verstärker 17 bis zu einem geeigneten Pegel verstärkt wird zu einem hochfrequenten Grünsignal und dann in den Farbkodierer 27 gebracht wird. Aus dem schmalbandigen Rot-, Grün- und Blausignal, die in den Farbkodierer 27 eingebracht werden, wird ein schmalbandiges Luminanζsignal und zwei Arten von Farbdifferenz-

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Signalen zusammengesetzt, das hochfrequente Grünsignal wird als hochfrequentes Luminanzsignal verwendet und aus diesen Signalen kann ein breitbaridiges zusammengesetztes Farbfernsehsignal im Farbkodierer 27 zusammengesetzt werden und von der Ausgangsklemme 28 weitergeführt werden.

In der herkömmlichen Anordnung von Fig. 2 ist das Grünsignal ein Signal, das aus einem verzögerten Ausgängssignal des Bildsensors und einem unverzögerten Ausgangssignal des Bildsensors 11 gebildet wird, d.h.

aus den Ausgangssignalen von zwei verschiedenen Sensor-, elementen 2, die in vertikaler Richtung verschoben sind. Demgegenüber benutzen das Rot- bzw. Blausignal identische Signale in zwei aufeinanderfolgenden horizontalen Abtastperioden, da sie alternierend von verschiedenen Detektorschaltkreisen 20 oder 21 in aufeinanderfolgenden horizontalen Abtastperioden ausgegeben werden. Folglich ist die Auflösung in vertikaler Richtung auf weniger als die Hälfte der Anzahl der effektiven Abtastzeilen herabgesenkt, was der höchsten erreichbaren Auflösung ent-. spricht.

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In den Fig. 3(a) und 3(b) wird eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform beschrieben. Gleiche : Komponenten haben dabei gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 2.

.5 . Das Ausgangssignal vom Ausgang eines Flächenbildsensörs 11 wird in einen ersten Grünsignaldetektorschaltkreis 1 3, einen zweiten Grünsignaldetektorschaltkreis 29 und einen Rot/Blau-Signaldetektörschaltkreis 20 eingegeben* Auf der anderen Seite wird das Ausgangssignal des: "Sensors 11 ferner über eine 1H-Verzögerungslei~ . tung 1.2 an den ersten Grünsignaldetektorschaltkreis 13 ^: und einen Blau/Rot-Signaldetektorschaltkreis 21 gelegt. Im ersten Grünsignaldetektorschaltkreis 13 wird das Ausgangssignal des Sensors 11, das durch die Verzögerungsleitung 12 gelaufen ist, und das gleiche Ausgangssignal·, das direkt zugeführt wird, abwechselnd umge-

t schaltet in den aufeinanderfolgenden Bildelementperioden

für aufeinanderfolgende Bildelemente die in jeder ho- f rizontalen Abtastzeile angeordnet sind, um ein aufeinanderfolgendes Grünsignal abzuleiten. Im zweiten Grün-

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Signaldetektorschaltkreis 29 wird ein Ausgangssignal ;

von den Sensorelementen 2, die zu den Grünfilterele- ,

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menten 4 gehören, abgeleitet, während im Rot/Blau- \ signaldetektorschaltkreis 20 und im Blau/Rot-Signal- ;

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detektorschaltkreis 21 jeweils ein Ausgangssignal von den Sensorelementen 2, die zwischen den Grünfiltereo-ementen 4 angeordnet sind und mit Rot- oder Blaufilterelementen 5 oder 6 zusammengehören, abgeleitet wird.

Aus dem Ausgangssignal des ersten Grünsignaldetektorschaltkreises 13 wird ein breitbandiges Grünsignal G_w über den Tiefpaßfilter 14 und den Verzögerungsschaltkreis 15 gebildet. Aus dem Ausgangssignal des zweiten Grünsignaldetektorschaltkreises 29 wird ein schmalbandiges Grünsignal G_n ( entsprechend dem tiefer frequenten Teil des breitbandigen Grünsignals G_w) über den Tiefpaßfilter 18 erzeugt. Das breitbandige Grünsignal G_w und das schmalbandige Grünsignal G werden durch den Verzögerungsschaltkreis 15 phasenangepaßt, im Subtrahierwerk 16 wird eine Differenz zwischen den Signalen G und G hergestellt und ein hochfrequentes Grünsignal G„ wird durch Verstärkung der Differenz auf einen angemessenen Pegel im Verstärker 17 hergestellt. Dieses hochfrequente Grünsignal G ' wird an den Farbkodierer 27 ausgegeben. Das schmalbandige Grünsignal G_n wird im Korrekturverstärker 19 einer Gammakorrektur, einem Weißclippen, Schwarzclippen usw. unterworfen und dann in den Farbkodierer 27 eingespeist.

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Vom Rot/Blau-S.ignaldetektorschaltkreis 20 wird alternierend ein Rot- und ein Blausignal in aufeinanderfolgenden horizontalen Abtastperioden ausgegeben und vom Blau/Rot-Signaldetektorschaltkreis 21 wird alternierend für aufeinanderfolgende Horizontalabtastperioden ein Blau- und ein Rotsignal ausgegeben. Diese Ausgangssignale werden alternierend für aufeinanderfolgende Horizontalabtastperioden durch die Schalter 22a und 22b umgeschaltet, um die jeweiligen aufeinanderfolgenden Signale zu liefern, die aus einer Reihe von Signalen der gleichen Farbkomponente bestehen, und diese aufeinanderfolgenden Signale werden jeweils durch Tiefpaßfilter 23 und geführt, um ein Rotsignäl R und ein Blausignal B zu produzieren. Diese Rotsignale R und Blausignale B werden einer Gammakorrektur, einem Whiteclipping, Blackclipping usw. in den Korrekturverstärkern 25 bzw. 26 unterworfen und daraufhin in den Farbkodierer 27 eingegeben.

Im Farbkodierer 27 wird, wie in Fig. 3(b) gezeigt, ein schmalbandiges Luminanzsignal Y„ durch einen Matrixschaltkreis 51 zusammengesetzt aus dem schmalbandigen Grünsignal G„, dem Rotsignal R und dem Blausignal B, die aus den Korrekturverstärkern 19,

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25 bzw. 26 geliefert werden, und dieses schmalbandige Luminanzsignal Y_n und das hochfrequente Grünsignal G vom Verstärker 17 werden in der Mischstufe 57 gemischt, um ein breitbandiges Luminanzsignal Y zusammenzusetzen. Das Rotsignal R wird zusammen mit dem schmalbandigen Luminanzsignal Y_n dem R-Y Modulator 52 zugeführt, um ein Hilfsträgersignal von der Klemme 53 mit dem Rotfarbdifferenzsignal R-Y_n zu modulieren. Das Blausignal B wird dem B-Y Modulator 54 gemeinsam mit dem schmalbandigen Luminanzsignal Y_n zugeführt, um ein Hilfsträgersignal von der Klemme 55 mit dem Blaufarbendifferenzsignal B-Y_n zu modulieren. Die Ausgangssignale des R-Y Modulators 52 und des B-Y Modulators werden durch die Mischstufe 56 gemischt, um ein Chrominanzsignal zu bilden, und daraufhin wird das Chrominanzsignal mit dem breitbandigen Luminanzsignal Y durch die Mischstufe 58 gemischt, um ein zusammengesetztes Farbfernsehsignal an einer Ausgangsklemme abzuleiten.

Mit anderen Worten sind bei der erfindungsgemäßen Bildabtastanordnung gemäß Fig. 3(a) und 3(b) die breitbandigen Grünsignale G.. und das schmalbandige Rotsignal R und schmalbandige Blausignal B genau

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identisch denen bei der herkömmlichen Bildabtastanordnung gemäß Fig. 2. Der einzige Unterschied besteht im Schritt der Zusammensetzung des schmalbandigen Grünsignals G_n. Gemäß der Anordnung von Fig. 3(a) und 3(b) wird das schmalbandige Grünsignal in einer horizontalen Abtastperiode dadurch erhalten, daß nur das Ausgangssignal der Grünsensorelemente der entspechenden horizontalen Zeile des Sensors 11 durch den Grünsignaldetektorschaltkreis gemessen wird und das gemessene Signal durch den Tiefpaßfilter 18 geführt wird. Folglich wird das schmalbandige Grünsignal bei jeder horizontalen Abtastzeile unabhängig von dem der anliegenden horizontalen Abtastzeile und folglich ist die Auflösung in vertikaler Richtung so verbessert, daß sie der Hälfte der Anzahl der horizontalen Abtastzeilen entspricht, was dem höchsten theoretisch erreichbaren Wert entspricht. Bezüglich der Rot- und Blausignale tritt also ein identisches Signal für zwei aufeinanderfolgende hori- I ι zontale Abtastperioden bei dieser Anordnung auf, ge- \ nau wie in der herkömmlichen Anordnung gemäß Fig. Da aber d:e optische Empfindlichkeit des Menschen für Rot- und Blaulicht gering ist, wird dadurch die Auflösung nicht beeinträchtigt.

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Wie oben beschrieben kann im Falle der Verwendung des Systems gemäß Fig. 3 die Auflösung theoretisch erhöht werden bis zur Anzahl der Abtastzeilen, da die Auflösung des Grünsignals in vertikaler Richtung im wesentlichen durch das schmalbandige Grünsignal bestimmt ist.

zeigt
Fig. 4/die Frequenzbänder der Signale in den

verschiedenen Signalbahnen der Abtastanordnung von Fig. 3. Fig 4(b) zeigt das Frequenzband des schmalbändigen Grünsignals G_n und Fig. 4(c) zeigt das Frequenzband des schmalbandigen Rotsignals R und des schmalbandigen Blausignals B. Fig. 4(a) zeigt das Frequenzband des hochfrequenten Grünsignals G„, das durch Subtraktion des schmalbandigen Grünsignals G vom breitbandigen Grünsignal G_w erhalten wird. In dieser F.igur ist die Frequenz, die durch die gestrichelte Linie 31 angedeutet ist, die Frequenzkomponente, die im folgenden Fall auftritt. D.h., wenn eine Beziehung zwischen zwei nebeneinanderliegenden Abtastzeilen berechnet wird, tritt diese Beziehung nicht auf, wenn die Grenzen zwischen zwei Gebieten verschiedener Lumineszenz parallel zur Horizontalrichtung sind. Folglich wird das Signal

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auf der Abtastzeile nahe dieser Grenze, wenn es In sein Breitbandsignal umgewandelt wird, zu einem Signal mit einer Frequenz gleich der Hälfte der horizontalen Taktfrequenz des Sensors 11, d.h. zur uiquist-Frequenz, und aufgrund des Tiefpaßfilter 14 wird das Signal in ein GIeichstromsignal mit dem halben Standardpegel konvertiert. Deshalb wird diese Signalkomponente durch die gestrichelte Linie 31 in , Fig. 4(a) representiert. Die durch die gestrichelte . j Linie 31 representierte Komponente kann als Komponente ! bezeichnet werden,die im Falle auftritt wo eine Luminanzänderung zwischen nebeneinanderliegenden Abtast- ^f zeilen auftritt. In Fig. 4 bedeutet fc die Taktfre- ; quenz, f_GWS die Schaltfrequenz für das breitbandige t Grünsignal, f_GNS die Schaltfrequenz für das schmalbandige Grünsignal, f_o_ die Schaltfrequenz für das

Kb

Rotsigni
signal.

Rotsignal und f__o die Schaltfreqüenz für das Blau-

ob

Es soll bemerkt werden, daß die gleichen Effekte . und Vorteile erreicht werden können, auch wenn das System gemäß Fig. 3 so verändert ist, daß die Umschaltkreise 22a und 22b in Fig. 3(a) vor den Detektorschaltkreisen 20 bzw. 21 angeordnet sind, um die Ausgangs-

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Signale des Sensors 11 und die Ausgangssignale der Verzögerungsleitung 12 für aufeinanderfolgende Horizontalabtastperioden alternierend umzuschalten und daraufhin die umgeschalteten Signale an die Detektorschaltkreise zu liefern/ um ein Rot- bzw, Grünsignal zu messen.

Fig. 5 zeigt den Signalverlauf verschiedener Signale G„, G_M, G_TT u.dgl. in der Abtastanordnung gemäß Fig. 3 im Falle eines schwarz und weiß BiIdmusters, bei dem im gleichen Feld weiß und schwarz abwechselnd für aufeinanderfolgende Abtastzeilen auftritt. In der folgenden Beschreibung mit Bezug auf Fig. 5 soll nur das Grünsignal erläutert werden. Fig. 5(a) zeigt ein Schwarz-Weiß-Muster eines abzubildenden Objektes, und in dieser Figur ist der Luminanzwechsel in vertikaler Richtung des Bildes in horizontaler Richtung dargestellt. Nun wird der Fall bedacht, wo der Hochpegelteil und der Tiefpegelteil des Schwarz-Weiß-Musters von Fig. 5(a) jeweils einzelnen Abtastzeilen im gleichen Feld entspricht. Fig. 5(b) zeigt den Signalpegel eines breitbandigen Grünsignals. Da das Signal in zwei aufeinanderfolgenden

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Abtastzeilen einmal auf dem Weißpegel und einmal auf dem Schwarzpegel ist/ hat das Signal eine Frequenz gleich der Hälfte der Taktfrequenz, d.h. der Nyquist-Frequenz und das Signal wird durch den Tiefpaßfilter 14 in ein Gleichstromsignal umgewandelt, so daß der Pegel des Gleichstromsignales gleich der Hälfte des Weißpegels ist. Dies kann illustriert werden, wie in Fig. 5(b) gzeigt, und folglich wird die Abbildung zu einem Bild von gleichförmigem mittlerem Pegel das um eine Abtastzeilenbreite vom tatsächlichen Muster von Fig. 5(b) nach unten ausgedehnt wird. Der Signalverlauf von Fig. 5(c) zeigt das schmalbandige Grünsignal, das durch direktes Sammeln des Ausgangssignales des Sensors 11 erhalten wird, um zeigt deshalb den gleichen Signalverlauf wie das Schwarz-Weiß-Muster von Fig. 5(a). In diesem Fall nimmt das Signal, das durch das Subtrahierwerk 16 zum Zusammensetzen eines hochfrequenten Grünsignals geführt wird, die Signalform von Fig. 5(d) an. Wenn ein breitbandiges Luminanzsignal aus diesem Signal _; im Farbkodierer 27 zusammengesetzt wird, ist, wenn \

\ man nur das Grünsignal berücksichtigt, der Pegel des j Luminanzsignals gleich 0*6G + oC G„, wobei oC ein Koeffizient für die Aperturkorrektur ist und im allgemeinen größer als 1 ist. Der Signalverlauf im j

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Falle von oL = 1,4 ist durch die gestrichelte Linie in Fig. 5(e) gezeigt. Die durchgezogene Linie von Fig. 5(e) zeigt den Signalverlauf im Falle von 06 = 1. Wie aus Fig. 5 zu sehen ist, wird für das Luminanzsignal ein Bildsignal erhalten, das um eine Abtastzeilenbreite bezüglich des echten Musters nach unten verschoben ist.

Fig. 6 ist ein Diagramm zum Erläutern, wie das Luminanzsignal am Ausgang der erfindungsgemäßen Abtastanordnung für ein Weißmuster aussieht, das eine Breite von vier Abtastzeilen des gleichen Feldes hat. Fig. 6 wird ähnlich wie Fig. 5 erläutert unter Berücksichtigung nur des Grünsignals..Fig. 6 (a) zeigt ein Schwarz-Weiß-Muster eines abzubildenden Objektes und auch in dieser Figur wird die Pegeländerung in vertikaler Richtung horizontal dargestellt. Fig. 6(b) zeigt den Signalpegelverlauf des breitbandigen Grünsignales G„. Speziell wird das Signal in der vertikalen Position, wo die Signale von zwei nebeneinanderliegenden Abtastzeilen auf Weiß-Pegel bzw. Schwarz-Pegel liegen, zu einem Signal mit der Frequenz der Hälfte der Taktfrequenz (Nyquist-Frequenz) und wird durch den Tiefpaßfilter 14 in ein Gleichstromsignal mit dem halben Pegel des Weiß-Pegels umgewandelt. So zeigt Fig. 6(b) die Tatsache, daß das

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Signal der Abtastzeile neben der Schwarz-Weiß-Grenze in vertikalter Richtung in ein Signal mit einem Pegel zwischen Weiß- und Schwarzpegel umgewandelt wird. Das Signal von Fig. 6(c) ist das schmalbandige Grünsignal G_n, das durch direktes

Abtasten des Ausgangssignals des Sensors 11 erhalten ν,-ird und hat deshalb einen Signalverlauf, der identisch zum Schwärζ-Weiß-Muster von Fig. 6(a) ist. In diesem Fall nimmt das Signal, das durch das Subtrahierwerk 16 zum Zusammensetzen des hochfrequenten Grünsignales gelaufen ist, den Signalverlauf von Fig. 6(d) an. Wenn ein breitbandiges Luminanzsignal aus diesem Signal im Farbkodierer 27 zusammengesetzt wird, wird der Pegel des, Luminanzsignals bei Berücksichtigung nur des grünen Signals zu 0,6G_n +oLG„, wobei oC ein Koeffizient für die Aperturkorrektur ist und im allgemeinen größer als 1 ist. Der Signalverlauf für den Fall von cL =1,6 ist durch die gestrichelte Linie in Fig. 6(e) gezeigt. Die durchgezogenen Linie von Fig. 6(e) zeigt den Signalverlauf im Falle von

⁰^ =1. Wie aus Fig. 6 zu sehen ist, wird als Luminanzsignal ein Bildsignal erhalten, das im Vergleich zum wirklichen Muster um eine Abtastzeilenbreite nach unten versetzt ist, wie im Falle von Fig. 5. Wie die

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ORIGINAL INSPECTED

gestrichelte Linie in Fig. 6(e) zeigt, ist es offensichtlich, daß, wenn der Koeffizient oL größer als 1 gewählt ist, ein Effekt erreicht wird, der die Kontur in vertikaler Richtung betont und "preshoot" genannt wird. Genauer gesagt wird tatsächlich erfindungsgemäß eine Konturbetonung in horizontaler Richtung in Form einer Differentialrechnung zweiter Ordnung auf das Luminanzsignal angewandt, da die hochfrequente Komponente des Luminanzsignales durch Subtraktion des schmalbandigen Signals vom breitbandigen Signal zusammengesetzt wird,und ferner wird der große Vorteil erreicht, daß die Auflösung in vertikaler Richtung bis zu einem Wert verbessert werden kann, der nahe der Anzahl der Abtastzeilen liegt, obwohl eine "vertikale Korrelation beteiligt ist, und gleichzeitig kann eine vertikale Konturkorrektion erreicht werden.

Mit anderen Worten schafft die Erfindung eine epochemachende Festkörper-Farb-Bildabtastanordnung, in der trotz der Tatsache, daß nur ein Festkörperflächenbildsensor verwendet wird, nicht nur die obere ^uflösungsgrenze, die durch die Anzahl der Sensorelemente im Flächenbildsensor bestimmt ist, sowohl in

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vertikaler als auch in horizontaler Richtung erreicht werden kann, sondern ebenso eine Konturkorrektur sowohl in vertikaler wie in horizontaler Richtung erreicht wird und dadurch ein Bild mit hervorragender Schärfe erhalten wird.

Es soll hier erwähnt werden, daß bezüglich i

der Rot- und Bläusignale in jeder horizontalen Abtastperiode eines ein Signal ist, das vom Ausgangssignal des Sensors 11 ohne Durchlaufen der Verzöge- ; rungsleitung 12 erhalten wird, aber das andere ein ·

Signal ist, das vom Ausgangssignal des Sensors 11 ;

.lach Durchlaufen der Verzögerungsleitung 12 erhalten wird, und folglich das Rotsignal und das Blausignal jeweils um eine horizontale Abtastperiode gegeneinander verschoben sind. Deshalb tritt eine gewisse Farbabweichung in vertikaler Richtung auf. Diese Farbabweichung ist aber nicht ernst, da die menschliche

I . Empfindlichkeit für rotes und blaues Licht gering ist. ■ Für die Konturteile des reproduzierten Bildes sind die oben erwähnten Farbabweichungen aber ein Problem. Ein Farbkodierer 27 und seine peripheren Schaltkreise, die bezüglich derer von Fig. 3 verändert sind, um die oben erwähnte Farbabweichung zu beseitigen, sind in

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BAD ORIGINAL

Fig. 7 in Blockform dargestellt.

In Fig. 7 wird das Ausgangssignal G„ des Subtrahierwerkes 16 sowohl an einen Tiefpaßfilter als auch an den Korrektμrverstärker 17 angelegt. Durch einen Tiefpaßfilter 61 wird eine hochfrequente Komponente aus dem hochfrequenten Grünsignal G

entfernt, um nur ein Kontursignal G„_T in vertikaler Richtung zu liefern, und dann wird dieses Kontursignal G_TtT an einen Absolutwertkonverterschaltkreis 62

HJj

angelegt, der den negativen Signalteil des Kontursignales G_tTT auf die positive Seite umklappt. Der

IiJj

Absolutwertkonverterschaltkreis 62 kann z.B. ein Zweiweggleichrichterschaltkreis sein. Das Ausgangssignal G.,_T des Absolutwertkonverterschaltkreises 62

wird in einem Verstärker oder einem Signalformerschaltkreis 63 in ein Steuersignal umgewandelt und dann an den modifizierten Farbkodierer 27' angelegt. Im Farbkodierer 27' dient dieses Steuersignal zum Reduzieren der Amplitude des Chrominanzsignales oder zum Abschneiden des Chrominanzsignales. Ein Schaltkreis, der durch Hinzufügen eines Schaltkreises zum Steuern des Chrominanzsignales zum Farbkodierer 27 von Fig. 3 gebildet

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BAD ORIGINAL

wird, ist der modifizierte Farbkodierer 27' von Fig. 7. Bezüglich der genaueren internen Konstruktion des Farbkodierers 27' von Fig. 7 wird ein schmalbandiges Luminanzsignal Y_n durch einen Matrixschaltkreis 51 aus dem schmalbandigen Grünsignal G , dem Rotsignal R und dem Blausignal B von den Korrekturverstärkern 19, 25 bzw. zusammengesetzt, ein Hilfsträgersignal von der Klemme 53 wird in R^Y_: Modulator 52 mit einem Rotdifferenzsignal R-Y_n aus dem Luminanzsignal Y und dem Rotsignal R moduliert, und gleicherweise im B-Y Modulator 54 ein Hilfsträgersignal von der Klemme 55 moduliert mit einem Blaudifferenzsignal B-Y_n aus dem Luminanzsignal Y und dem Blausignal B.

Die Ausgangssignale dieser zwei Modulatoren 52 und 54 werden in der Mischstufe 56 gemischt, um das Chrominanzsignal zusammenzusetzen. Auf der anderen Seite werden das tieffrequente Luminanzsignal Y„ am Ausgang der Matrixschaltung 51 und die hochfre-

2., quente Komponente dos Grünsignals vom Korrekturverstärker 17 in der Mischstufe 57 gemischt, um das breitbandige Luminanzsignal Y zu liefern.

Das Chrominanzsignal vom Ausgang der Mischstufe 56 wird bearbeitet, um das Chrominanzsignal zu

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reduzieren oder abzuschneiden gemäß der Konturen in vertikaler Richtung mit Hilfe eines Amplitudenbegrenzerschaltkreises 64 unter Steuerung durch das Signal vom Verstärker oder Signalformerschaltkreis 63, und wird dann an die Mischstufe 58 geliefert, um das zusammengesetzte Farbfernsehsignal zusammen mit dem Luminanzsignal Y zu bilden.

Fig. 8 zeigt eine weitere Variante des Farbkodierers und seiner peripheren Schaltkreise zum Beseitigen der Farbabweichung in vertikaler Richtung, Es gibt einen Unterschied zur Variante von Fig. 7 im Vorgang zum Messen des Kontursignales in vertikaler Richtung in der hochfrequenten Komponente G„ des grünen Signales. Genauer gesagt wird das

ti

breitbandige Grünsignal vom Ausgang des Grünsignaldetektorschaltkreises 13 durch den Tiefpaßfilter 6 5 geführt, der die gleichen Kennlinien wie der Tiefpaßfilter 19 hat, und dann durch eine Verzögerungsleitung 6 6 geführt. Diese Verzögerungsleitung 66 ist eingefügt, um das Signal phasengleich mit dem schmalbandigen Grünsignal G_n vom Tiefpaßfilter 18 an das Subtrahierwerk 67 zu bringen. Das Ausgangssignal des Subtrahierwerkes 67 ist ein Kontursignal nur in vertikaler Richtung und enthält kein Kontursignal in horizontaler Richtung. Ähnlich wie im Schaltkreis von Fig. 7 wird dieses Kontursignal in

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einen Amplitudensteuerschaltkreis 64 im Farbkodierer 27' über den Absolutwertkonverterschaltkreis 6 2 und einen Verstärker oder Signalformersc.ialtkreis 64 geführt, und im Amp Ii tuden Steuerschaltkreis 64 wird die Amplitude des Chrominanzsignales an den Konturen in vertikaler Richtung reduziert oder abgeschnitten.

Wenn, wie oben beschrieben, der Farbkodierer und seine peripheren Schaltkreise gemäß den Ausführungsformen von Fig. 7 und 8 verwendet wird, tritt im reproduzierten Bild keine Farbabweichung auf, da das Chrominanzsignal an den Konturen in vertikaler Richtung des Bildes in der Amplitude reduziert wird. Dadurch werden die Konturen klarer.

Im folgenden wird eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben. Grundsätzlich wird in ähnlicher Weise wie in der ersten Ausführungsform ein Ausgangssignal des Sensors 11 aufgeteilt in ein Signal, das durch die Verzögerungsleitung 12 läuft und ein weiteres Signal, das nicht durch dieselbe läuft, umgewandelt in ein Grünsignal im ersten Grünsignaldetektorschaltkreis 13 und dann in ein breitbandiges Grünsignal G mittels eines

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130015/0769 _{ßAn no}

4a.

Tiefpaßfilters 14 und eines geeigneten Verzögerungsschaltkreises 15 umgewandelt. Die Schaltkreiskonstruktion zum Erzeugen des Rot- und Blausignales aus den Ausgangssignalen des Sensors 11 ist auch ähnlich zu dem der eisten Ausführungsform und enthält einen Rot/ Blau-Detektorschaltkreis 20, einen Blau/Rot-Detektorschaltkreis 21, Umschalter 22a und 22b, Tiefpaßfilter 23 und 24 und Korrekturverstärker 25 und 26.

Im zweiten Grünsignaldetektorschaltkreis 29 wird eine Komponente des Grünsignales im Ausgangssignal des Sensors 11 gemessen, dann durch den Tiefpaßfilter 18 geführt, um das schmalbandige Grünsignal G_n zu bilden, daraufhin wird das schmalbandige Grünsignal in der Mischstufe 33 mit einem Signal gemischt, das erhalten wird durch Durchführen des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters 14 durch den Tiefpaßfilter 32 mit der gleichen Kennlinie wie der Tiefpaßfilter 23, ferner wird das gemischte Signal einer Signalformung im Korrekturverstärker 19 unterworfen, um ein Grünsignal zu erhalten, das an den Farbkodierer 27 geliefert wird.

Die Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Verzögerungsschaltkreises 15 und dem Ausgangssignal

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130015/0769 ^_K1A1

BAD ORIGINAL

•ta-

des Tiefpaßfilters 18 wird im Subtrahierwerk 16 gebildet und das Differenzsignal wird durch den . ' Verstärker 17 verstärkt, um ein hochfrequentes Grünsignal zu erhalten. Die jeweiligen Ausgangssignale der Verstärker 17 und der Korrekturverstärker 19, 25 und 26 werden im Farbkodierer 27 verarbeitet, wie in Fig. 3(b) gezeigt ist, um ein zusammengesetztes Farbfernsehbild an der Ausgangsklemme 28 zu erhalten.

In der Farbbildabtastanordnung der oben beschriebenen Ausführung kann, wenn ein Flächenbildsensor mit Farbfilter gemäß Fig. 1 als Bildsensor verwendet wird, auch wenn die Modulationskennlinie in vertikaler Richtung in Vergleich zur ersten er-

1.5 findungsgemäßen Ausführungsform etwas verschlechtert ist, ein anderer Nachteil verbessert werden, wie im folgenden beschrieben wird. D.h., in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß Fig. 3(a) taucht folgender Nachteil auf, da die tieffrequente Komponente des Grünsignals durch direktes Abtasten des Ausgangs des Sensors 11 im zweiten Grünsignaldetektorschaltkreis 29 erhalten wird. Z.B. hat, um Falle, aaß ein Objekt abgetastet wird, dessen Schwarz-

Weiß-Muster eine räumliche Frequenz in horizontaler

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130015/0769

Richtung hat, die der Abstandsfrequenz der Sensorelemente der Matrix entspricht, bei Benutzung der herkömmlichen Bildabtastanordnung das Ausgangssignal einen gleichbleibenden Wert gleich dem Zwischenpe^ol zwischen Weiß- und Schwarzpegel, während bei Benutzung der erfindungsgemäßen Bildabtastanordnung in der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 3 ein solches Schwarz-Weiß-Muster abwechselnd den aufeinanderfolgenden Sensorelementen in jeder horizontalen Rei.ie entsprechen würde, und da die Grünsensoren in Schachbrettmuster auf dem Sensor 11 angeordnet sind, würde dieses in nur Weißsignalen und nur Schwarzsignalen resultieren, die in aufeinanderfolgenden Abtastzeile.n abwechseln würden,so daß das Phänomen auftauchen würde, daß trotz der Tatsache, daß das tatsächliche Objekt ein längsgestreiftes Schwarz-Weiß-Muster hat, das abgebildete Bild in ein quergestreiftes Schwarz-Weiß-Muster umgeformt würde. Deshalb ist eine Bildabtastanordnung zum Abmildern dieses unerwünschten Phänomens gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform in Fig. 9 gezeigt. Gemäß dieser zweiten Ausführungsform wird der Grad der Umformung eines längsgestreiften Musters in ein quergestreiftes Muster abgeschwächt durch geeignetes Mischen einer tieffrequenten Kompo-

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130015/0769

BAD ORfGiNAL

nente, die durch Inbeziehungsetzen der Signale

aus benachbarten Abtastzeilen erhalten wird (das '■

Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 32 hat die

gleichen Kennlinien wie der Tiefpaßfilter 23), mit i

einer tieffrequenten Komponente, die durch direktes ;

Abtasten des Ausgangs des Sensors 11 (das Ausgangs- ^; signal des Tiefpaßfilters 18) erhalten wird, so daß das Summensignal immer einen vorbestimmten Wert hat, und dadurch durch Herstellen der tieffrequenten Komponente des Grünsignals. '.

In dieser zweiten Ausführungsform ist es auch möglich die Variante gemäß Fig. 7 oder 8 zum Erhalten klarer Konturen im reproduzierten Bild zu verwenden.

In den oben beschriebenen ersten und zweiten Aus- j ι führungsformen war das Kontursignal in vertikaler Richtung vom "preshoot" Typ. Jetzt soll der Fall be- ■ schrieben werden, wo ein Kontursignal vom "overshoot" Typ hergestellt wird. Die dritte erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß Fig. 10 ist eine Bildabtastan-Ordnung für solch einen Fall und obwohl die Schaltkrei'skonstruktion grundsätzlich gleich der von Fig. 3 ist, unterscheiden sie sich darin, daß das schmal-

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13001 S/0769 _{BAD 0R|QINAL}

bandige Grünsignal zur Herstellung der hochfrequenten Komponente G„ des Luminanzsignales nicht

das Signal G_n ist, das durch direktes Abtasten des Ausgangssignales des Sensors 11 im Grünsignaldetektorschaltkreis 29 erhalten wird, sondern ein Signal G_n, das durch Messen eines Signales der Grünsensorelemente vom Ausgangssignal des Sensors 11 nach Durchlauf durch Verzögerungsleitung 12 in einem dritten Grünsignaldetektor 34 und durch Durchführen des gemessenen Sig-. nals durch den Tiefpaßfilter 35, der die gleiche Kennlinie hat wie der Tiefpaßfilter 18. Bezüglich der anderen Punkte ist die Abtastanordnung gemäß Fig. 10 genau gleich der ersten Ausführungsform von Fig. 3(a) und 3{b). Mit anderen Worten unterscheidet sich die dritte Ausführungsform von der ersten nur dadurch,.

caß der dritte Grünsignaldetektor 34 und der Tiefpaßfilter 35 zugefügt sind.

Fig. 11 und 12 zeigen Signalformen, die bei dieser dritten Ausführungsform auftreten und den Signalformen von Fig. 5 und 6 entsprechen. In Fig. 11 und 12 sind die Signalformen in (a), (b) und (c) gleich denen von Fig. 5 bzw. 6 und brauchen deshalb keine Erklärung. Der Signalverlauf von Fig. 11(d) und 12(d) zeigen das schmalbandige Grünsignal G_n' am Ausgang der Verzögerungs-

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130015/0769

BAD ORIGINAL

•tv

leitung 12, die deshalb um eine Abtastzeilenbreite gegen den Signalverlauf von Fig. 11 (c) und 12(c) nach unten versetzt sind. Dann nimmt die hochfrequente Komponente G_H des Luminanzsignals, d.h. G_W"*G ' die Form von Fig. 11 (e) und 12(e) an. Betrachtet man das Luminanzsignal nun nur unter Berücksichtigung des Grünsignales, so wird das Luminanzsignal dargestellt durch 0,6 G.. +DtG₁₁. D.h. das Luminanzsignal

JN η

hat den Verlauf wie in Fig. 11 (f) und 12 (f) gezeigt.

Fig. 11 und 12 zeigen den Signalverlauf im Falle von oG = 1. Wie aus Fig. 11 und 12 zu sehen ist, wird bei der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 10 das Luminanzsignal in der gleichen räumlichen Stellung wie das Objekt abgebildet und wird nicht um eine Abtastzeilenbreite nach unten versetzt, wie im Falle der ersten Ausführungsform von Fig. 3. Zusätzlich ist zu sehen, aaß der Effekt der Konturbetonung im Falle der dritten Ausführungsform von Fig. 10 vom "overshoot" Typ ist.

2J. Auch im Falle der dritten Ausführungsform sind die Frequenzbänder der jeweiligen Signale in der BlIdabtastar.ordnung die gleichen wie in Fig. 4.

Wie oben beschrieben ist auch offensichtlich, daß trotz der Tatsache, daß nur ein Flächenbildsensor ver-

130015/0769 bad original

wendet wird, nicht nur eine Auflösungsverbesserung bis zur oberen Auflösungsgrenze, die durch die Anzahl der Sensorelemente bestimmt ist, sowohl in horizontaler wie auch in vertikaler Richtung erreicht wird, sondern daß auch eine Abbildung erreicht wird, die' einer Koncurkorrekt..r sowohl in horizontaler wie auch in vertikaler Richtung unterworfen ist.

Es soll erwähnt werden, daß auch bei der dritten erfindungs^omäßen Ausführungsform eine geringe Farbabweichung in vertikaler Richtung auftritt. Zwei alternative Varianten des Farbkodierers und seiner peripheren Schaltkreise zum Vermindern der oben erwähnten Farbabweichung im Konturteil des"reproduzierten Bildes werden in Fig. 13 bzw. 14 gezeigt.

In Fig. 13 wird eine Variante auf die dritte Ausrührungsform von Fig. 10 angewandt, die grundsätzlich die gleiche ist, wie die auf die erste Ausführungsform angewandte und in Fig. 7 beschriebene. Gleiche Teile haben deswegen gleiche Bezugszeichen.

Das Ausgangssignal G„ des Subtrahierwerkes 16 wird

ti

durch den Tiefpaßfilter 61 geführt, um die hochfrequente

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BAD ORIGINAL

■•to-

Komponente abzunehmen und dadurch am Ausgang des Tiefpaßfilters 61 nur das Kontursignal G„_ in vertikaler Richtung zu erhalten. Dieses Kontursignal G wird in ein Absolutwertsignal umgewandelt durch den Absolutwertkonverter 62, um so den negativen Teil des Signals bezüglich eines Bezugpegels auf die positive Seite zu falten, und daraufhin wird das konvertierte Signal durch den Verstärker oder Signalformer 63 geführt, um ein Steuersignal zum Steuern der Amplitude des Chrominanzsignales zu erhalten. Im Farbkodierer 27' werden die Ausgangssignale der Korrekcurverstärker 19, 25 und 26 an einen Matrixschaltkreis 51 angelegt, um das Schmalbandluminanzsignal Y_n zu erhalten, da.s Luminanzsignal Y_n und das Ausgangssignal des Korrekturverstärkers 25 werden an einen R-γ Modulator 52 angelegt» in dem ein Hilfsträgersignal von der Klemme 53 mit dem Rotdifferenzsignal R-Y_n moduliert wird, um ein R-Y Signal zu erhalten, auf der anderen Seite wird das Luminanzsignal Y_n und das Ausgangssignal des Korrekturverstärkers 26 an einen B-Y Modulator 54 angelegt, in dem ein Hilfsträgersignal von der Klemme 55 mit dem Blaudifferenzsignal B-Y_n moduliert wird, um ein B-Y Signal zu erhalten, das R-Y Signal und das B-Y

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130016/076 9 bad original

Signal werden in der Mischstufe 56 gemischt, um ein Parbchrominanzsignal zu erhalten und die Amplitude dieses Chrominanzsignales wird im Amplitudensteuerschaltkreis 64 durch das oben erwähnte Steuersignal vom Verstärker oder Signalformer 63 gesteuert. Das schmalbandige Luminanzsignal Y_n und das hochfrequente Grünsignal vom Ausgang des VerstärKers 17 werden in der Mischstufe 57 gemischt, um ein Luminanzsignal Y zu erhalten, und dieses Luminanzsignal Y und das Chrominanzsignal vom Amplitudensteuerschaltkreis 64 werden in der Mischstufe 58 gemischt, um das zusammengesetzte Farbfernsehsignal an der Klemme abzuleiten. .

Fig. 14 zeigt eine weitere Variante des Farbkodierers und seiner peripheren Schaltkreise zum Verbessern der oben erwähnten Farbabweichung in vertikaler Richtung, wobei die Variante äquivalent der Variante in der ersten Ausführungsform von Fig. 8 ist, und der Farbkodierer 27', der Absolutwertkonverter 62 und der Signalformer 63 sind identisch zu denen voi Fig. i3. Auch der Schaltkreisteil zum Zusammensetzen der jeweiligen Grün-, Rot- und Blausignale

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13001 S/0769 _BAD

mit dem ersten Grünsignaldetektorschaltkreis 13, dem Tiefpaßfilter 14, dem Verzögerungsschaltkreis 15/ dem Subtrahierwerk 16, dem Verstärker 17, dem Tiefpaßfilter 35 und dem Korrekturverstärker 19, 25 und 26 sind identisch zu denen, die in der dritten Ausführungsform von Fig.. 10 enthalten sind. In dieser Variante wird aber das breitbandige Grünsignal, das am Ausgang des ersten Grünsignaldetektorschaltkreises 13 abgenommen wird, durch den Tiefpaßfilter

1„ 65 mit der gleichen Charakteristik wie der Tiefpaßfilter 35 geführt und dann an den Verzögerungsschaltkreis 66 gelegt. Dieser Verzögerungsschaltkreis 66 ist eingefügt, um das Ausgangssignal des Verzögerungsschaltkreises 66 phasengleich mit dem schmalbandigen Grünsignal G_n vom Tiefpaßfilter 35 an der Eingangsseite des Subtrahierwerkes 67 zu machen. Im Subtrahierwerk 67 wird eine Subtraktion zwischen dem Ausgangssignal des Verzögerungsschaltkreises 66 und dem schmalbandigen Grünsignal G_n ¹ durchgeführt und das so erhaltene Ausgangssignal G„_L des Subtrahierwerkes 6 ist das Kontursignal für die vertikale Richtung selber, in dem ein Kontursignal für die horizontale Richtung nicht enthalten ist. Dieses Kontursignal wird wie in der Ausführungsform von Fig. 13 durch einen Absolutwert-

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• Si-

konverter 62 und einen Signalformer 63 geführt und dann cn den Amplitudensteuerschaltkreis 64 des Farbkodierers 27' geliefert. In diesem Amplitudensteuerschal ckreis 64 wird die Amplitude des Chrominanzsignals an den Konturstellen in vertikaler Richtung reduziert oder abgeschnitten mit Hilfe des Ausgangs des Snap..rs 63.

Dank der oben ausgeführten Schaltkreiskonfiguration ist die Amplitude des Chrominanzsignals an den Konturstellen in vertikaler Richtung begrenzt, so daß eine Farbabweichung in vertikaler Richtung nicht im reproduzierten Bild auftritt. Da die ernste Farbabweichung an den Konturstellen auftritt, kann die Farbabweichung bis auf einen vernachlässigbaren Wert beseitigt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und auch wenn die Stellen, an denen die hochfrequente Komponente G„ des Grünsignals mit den anderen Farbsignalen als hochfrequente Komponente des Luminanzsignales auf der Eingangsseite der Korrektur-

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130015/0769 bad original

Verstärker 19, 25 und 26 gewählt wurde, anstelle im Inneren des Farbkodierers, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 3 (a) gezeigt ist. Im Falle, daß die hochfrequente Komponente G„ gemischt wird,

nach dem ihre Amplitude gleich der der anderen drei Signale gemacht ist, kann der gleiche Effekt und Vorteil erreicht werden. Um ein reproduziertes Bild zu erreichen, das eine natürliche Zuleitung, als Bild gewähren kann, ist die Ausführungsform, die durch cL.£ gestrichelten Linien von Fig. 3 gezeigt ist, e-was besser. Bezüglich der Einfachkeit des Schaltkreises ist aber das Mischen im Farbkodierer 27 wie in Fig. 3(b) gezeigt besser.

Der Fiächenbildsensor zur Durchführung der Erfindung kann von beliebigem Typ sein, vorausgesetzt, daß die jeweiligen Sensorelemente voneinander getrennt und unabhängig voneinander sind, inklusive dem Unterschied in der Feldanzahl. Es ist klar, daß Flächen-„ildsensoren benutzt werden können, die z.B. vom MOS Transistortyp, CID Typ, CCD Typ usw. sind. Als Filterelemente, die die Sensorelemente abdecken, können weißlic.itdurchlässige Filter, gelblichtdurchlässige Filter und cyandurchlässige Filter anstelle der grün-, rdt- und blaudurchlässigen Filter verwendet werden.

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130015/0769 BAD OBlGlNAU

ι ⁵¹K

Leerseite

Claims (11)

Patentansprüche

1. Festkörper-Farb-Bildabtastanordnung mit einem Festkörperflächenbildsensor/ der eine erste Gruppe von Sensor- bzw. Bildelementen mit einer ersten Spektra, empf indlichkeitskennlinie und hohem optischen Auflösungsvermögen und eine zweite und dritte Gruppe von

Bildsensorelementen mit zweiter bzw. dritter Spektralaufweist
empfindlichkeitskennlinie, wobei die erste Gruppe von Sensorelementen so angeordnet.ist, daß in zwei zueinander senkrechten Richtungen über den Flächenbildsensor jewels jedes zweite Bildsensorelement eines der ersten Gruppe ist, und die zweite und dritte Gruppe so angeordnet sind, daß sie sich in den Reihen jeweils abwechseln,

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gekennze ichnet durch eine Verzögerungsvorrichtung (12) zum Verzögern des Ausgangssignales des Flächensensors (11) um eine Zeitspanne, die der Abtastzeit einer Zeile entspricht/ einen ersten Detektorschaltkreis (23) zum Abnehmen der Ausgangssignale der Sensorelemente der ersten Gruppe des Flächensensors, einen zweiten Detektorschaltkreis (20) zum alternierenden Abnehmen vier Ausgangssignale der Sensorelemente der zweiten bzw. dritten Gruppe, einen dritten Detektorschaltkreis (21) zum alternierenden Abnehmen der Ausgangssignale der Sensorelemente der dritten bzw. der zweiten Gruppe vom Ausgangssignal der Verzögerungsvorrichtung (12), wobei die Abnahmesignale von der zweiten und der dritten Gruppe sich voneinander unterscheiden, einen vierten Detektorschaltkreis (13) zum Abnehmen der Ausgangsssignale der ersten Sensorgruppe für fortschreitende Bildsensorstellungen abwechselnd vom Ausgangssignal der ersten Gruppe von Bildsensoren direkt und vom Ausgangssignal der Verzögerungsvorrichtung (12), eine Synthesizereinrichtung (18, 23, 24) zum Zusammensetzen einer niederfrequenten Komponente eines Luminanzsignales und zweier Farbdifferenzsignale aus den Ausgangssignalen der ersten bis vierten Detektorschaltkreise (13, 20, 21, 29), eine zweite Synthesizereinrichrichtung zum Zusammensetzen einer hochfrequenten

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Komponente des Luminanzsignales durch Subtraktion der Ausgangssignale des ersten Detektorschaltkreises (13) von denen des vierten Detektorschaltkreises (29) und eine dritte Synthesizereinrichtung (27) zum Herstellen ^ines zusammengesetzten Parbfernsehsignales aus Car niederfrequenten und der hochfrequenten Komponente des Luminanzsignales und den zwei Arten von .Farbdifferenzsignalen.

2. Abtastanordnung nach Anspruch 1 , dadurch lu gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des ersten Decektorschaltkreises mit dem Ausgangssignal des vierten Detektorschaltkreises gemischt wird und dann gemeinsam mit den Ausgangssignalen des zweiten

• - und dritten Detektorschaltkreises in die erste Synthesizereinrichtung eingespeist wird.

3. Abtastanordnung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , daß die Amplitude der hochfrequenten Komponente des Luminanzsignales etwas größer ist als die der niederfrequenten Komponente des Luminanzsignales.

4. Abtastanordnung nach Anspruch 1 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, daß sie einen

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fünften Detektorschaltkreis (34) zum Abnehmen der Ausgangssignale der Sensorelemente der ersten Gruppe vom Ausgangssignal der Verzögerungsvorrichtung (12) aufweist, wobei die hochfrequente Komponente des Luminanzsignales durch Subtraktion der Ausgangssignale des fünften Detektorschaltkreises (3 4) vom Ausgangssignal des vierten Detektorschaltkreises (13) erhalten wird und die niederfrequente Komponente des Luminanzsignales und die zwei Arten von Farbdifferenzsignalen

K. aus den Ausgangssignalen vom ersten/ zweiten und dritten Detektorschaltkreis (29, 20, 21) zusammengesetzt ist.

5. Abtastanordnung nach Anspruch 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet , daß die erste Spektralempfindiichkeitslinie die für das grüne Licht ist, während die zweite bzw. dritte Spektralkennlinie die für Rot- bzw. Blaulicht ist.

6. Abtastanordnung nach Anspruch 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spektralempfindlichkeitslinie die für das weiße Licht ist, während die zweite bzw. dritte Spektralkennlinie die für Gelb- bzw. Cyanlicht ist.

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7. Festkörper-Farb-Bildabtastanordnung mit einem Festkörperflächenbildsensor, der erste, grünempfindliche Sensorelemente aufweist*, die so angeordnet sind, daß in Zeilenrichtung und in Spaltenrichtung jedes zweite Sensorelement ein grünempfindliches Sensorelement ist, wobei die verbleibenden Sensorelemente aus zweiten, rotempfindlichen und dritten, blauempfindlichen Sensorelementen bestehen, die jeweils abwechselnd in den Zeilen angeordnet sind, gekennzeichnet , durch einen ersten Detektorschaltkreis zum Messen der Signale von den Grünsensoren des. Flächensensors (11), um ein erstes Grünsignal zu liefern, einen zweiten Detektorschaltkreis zum Messen der Signale von den Rot- bzw. Blausensoren des Flächensensors (11), um ein Rot- bzw. Blausignal zu liefern, einen Verzögerungsschaltkreis zum Verzögern des Ausgangssignales vom Flächensensor (11) um eine Abtastperiode, einen dritten Detektorschaltkreis zum Messen der Signale, die den Rot- und Blausensoren entsprechen, im Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung, um ein Rotsignal und ein Blausignal zu liefern, wobei die Ausgangssignale vom zweiten bzw. dritten Detektorschaltkreis für die gleiche Abtastperiode voneinander verschieden sind, einen vierten Detektorschaltkreis

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zum Messen eines Signals, das den Grünsensoren entspricht, für fortschreitende Bildsensorstellungen abwechselnd vom Ausgangssignal des Festkörperflächenbildsensors (11) direkt und vom Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung, einen Schalterkreis zum für fortschreitende Bildabtastzeilenstellungen alternierenden Umschalten zwischen dem Ausgangssignal des zweiten Detektorschaltkreises und dem Ausgangssignal des dritten Detektorschaltkreises, um das Rotsignal und das Blausignal voneinander zu trennen, einen ersten Synthesizerschaltkreis zum Zusammensetzen einer niederfrequenten Komponente eines Luminanzsignales und zweier Arten von Farbdifferenzsignalen durch Benutzung der Ausgangssignale des ersten Detektorschaltkreises und zweier Ausgangssignale des Umschaltkreises, eine zweite Synthesizerschaltung zum Zusammensetzen einer hochfrequenten Komponente eines Luminanzsignales durch Subtraktion des ersten Grünsignales vom zweiten Grünsignal und eine dritte Synthesizerschaltung zum Zusammensetzen eines zusammengesetzten Farbfernsehsignal aus der niederfrequenten und der hochfrequenten Komponente des Luminanzsignales und den zwei Artan von Farbdifferenzsignalen.

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8. Festkörper-Farb-Bildabtastanordnung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet , daß der erste Detektorschaltkreis einen Abtastschaltkreis zum Abtasten der Ausgangssignale von den ersten Sensorelementen im Ausgangssignal des Flächenbildsensors und einen Mischer zum Mischen der Ausgangssignale des Abtastschaltkreises mit einem Teil des zweiten Grünsignals in einem vorgegebenem Mischverhältnis aufweist, wobei das Ausgangssignal des Mischers als erstes GrUnsignal verwendet wird.

9. Festkörper-Farb-Bildabtastanordnung nach Anspruch 7 oder 8 , dadurch gekennzeichnet , daß das Signal, das durch Subtraktion des ersten Grünsignals vom zweiten Grünsignal erhalten wird, eine etwas größere Amplitude hat als die niederfrequente Komponente des Luminanzsignales.

10. Festkörper-Farb-Bildabtastanordnung mit einem Festkörperflächenbildsensor, der eine erste Gruppe von Sensor- bzw. Bildelementen mit einer ersten Spektralempfindlichkeitskennlinie und hohem optischen Auflösungsvermögen und eine zweite und dritte Gruppe von Bildsensorelementen mit zweiter bzw. dritter Spektralempfind-

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lichkeitskennlinie, wobei die erste Gruppe von Sensorelementen so angeordnet ist, daß in zwei zueinander

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senkrechten Richtungen über den Flächenbildsensor jeweils jedes zweite Bildsensorelement eines der ersten Gruppe ist, und. die zweite und dritte Gruppe so angeordnet sind, daß sie sich in den Reihen jeweils abwechseln, gekennzeichnet" durch eine 1H-Verzögerungsleitung zum Verzögern des Ausgangssiynals des Flächensensors um eine Zeitspanne, die der Abtastzeit einer Zeile entspricht, einen ersten Detektorscha'.ckreis zum Messen eines Signals, das den ersten Sensorelementen entspricht, entweder vom Ausgangssignal des Flächensensors selbst oder vom Ausgangssignal der Verzögerungsvorrichtung, zweite und dritte Detektorschaltkreise zum Messen eines Signales , das den zweiten bzw. dritten Sensorelementen entspricht, im Ausgangssignal des Flächensensors direkt oder im Ausgangssignal der 1H-Verzögerungsvorrichtung, einen vierten Detektorschaltkreis zum Messen eines Signals, das den ersten Sensorelementen entspricht, für fortschreitende Bildsensorstellungen alternierend im Ausgangssignal des Flächensensors direkt oder im Ausgangssignal der HI-Verzögerungsleitung, einen ersten Synthesi^erschaitkreis zum Zusammensetzen einer niederfrequenten Komponente eines Luminanzsignales und zweier Farbdifferenzsignale aus den Ausgangssignalen der ersten, zweiten und dritten Detektorschaltkreise, eine zweite

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Synthesizerschaltung zum Zusammensetzen einer hochfrequenten Komponente des Luminanzsignales durch Subtraktion der Ausgangssignale des ersten Detektors von denen des vierten Detektors, eine dritte Synthesizerschaltung zum Zusammensetzen eines Chrominanzsignales aus den zwei Arten von Farbdifferenzsignalen/ einen Kontursignaldetektorschaltkreis zum Messen nur des Kontursignals in vertikaler Richtung im Ausgangssignal des ersten und vierten Detektorschaltkreises, eine Einrichtung zum Umklappen des Teils des Kontursignales, das auf der negativen Seite eines Bezugpegels liegt, auf dessen positive Seite, einen Amplitudensteuerschaltkreis zum Steuern der Amplitude des Chrominanzsignales durch das Ausgangssignal der Umklappeinrichtung und eine vierte Synthesizerschaltung zum Herstellen eines zusani.lengesetzten Farbfernsehsignales aus der hochfrequenten Komponente des Luminanzsignales und dem Ausgangssignal dar Amplitudensteuerschaltung.

11. Festkörper-Farb-Bildabtastanordnung nach An-Spruch 10 , dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spektralempfindlich die für Gelblicht ist, und die zweite bzw. dritte Spektralempfindlichkeit die für Rot- bzw. Blaulicht ist.

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