DE2514157A1

DE2514157A1 - Festkoerperkamera

Info

Publication number: DE2514157A1
Application number: DE19752514157
Authority: DE
Inventors: Yasuo Kano; Takayoshi Mifune; Satoshi Shimada; Seisuke Yamanaka
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1974-03-29
Filing date: 1975-03-29
Publication date: 1975-10-09
Also published as: NL182928B; DE2514157C3; FR2275090B1; US3975760A; GB1501018A; NL182928C; JPS5654115B2; DE2514157B2; IT1034717B; AU7954675A; FR2275090A1; AT359138B; ATA246075A; NL7503871A; JPS50128918A; CA1026456A

Description

25U157

It 3179

SONY CORPORATION Tokyo / Japan

Festkörperkamera

Die Erfindung betrifft allgemein eine Festkörperkamera und insbesondere eine solche, die zwei oder mehr Halbleiterbildsensorplatten aufweist.

Im Falle der Anwendung eines Festkörpersensors wie einer ladungsgekoppelten Vorrichtung (die im folgenden als CCD-Anordnung bezeichnet wird) auf eine BiIdaufnahmevorrichtung einer Fernsehkamera werden lichtelektrische bzw. optische Eingangs:! nf crmationen entsprechend dem Bild eines aufzunehmenden Objekts in elektrische Signale unter der Bedingung umgewandelt, daß die lichtelektrischen Informationen an jedem Bildelement abgetastet werden, so daß im-Unterschied zu dem Fall, bei dem ein bekanntes Vidikon verwendet wird, Ausgangssignale, die an jedem Bildelement abgetastet werden, von der CCD-Anordnung erhalten werden. Es wird angenommen, daß die Abtastfrequenz f und der Fluchtungsabstand T„ der

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Bildelemente in der horizontalen Richtung 1/f ist. Die elektrischen Ladungen, die in den jeweiligen Bildelementen gespeichert sind, werden schließlich mit der Taktimpulsfrequenzrate zu einem Ausgangsanschluß übertragen und zur Bildung eines seriellen Videosignals abgegeben. Das resultierende Videosignal Sy enthält Gleichspannungskomponenten S-,- und Seitenbandkomponenten S_e_

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der Abtastfrequenz f , moduliert mit den Gleichspannungskomponenten Sp. Hierbei sind die Seitenbandkomponenten ^SSB °^^en ^¹^ unten mit der gleichen Abtastfrequenz f in ihrer Mitte angeordnet. Wenn das Frequenzband der Gleichspannungskomponenten S ausreichend breit gewählt wird, um die Auflösung zu erhöhen, wird eine höhere Bandkomponente S der Gleichspannungskomponente S_DC der Seitenbandkomponente S_eT1 der Abtastfrequenz f überlagert und damit

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verursacht ein bestimmter Teil (der schraffierte Teil in Fig. 4) einen Überlappungsfehler. Wenn mit dem obigen Videosignal in diesem Zustand ein Bild wiedergegeben wird, wird in dem wiedergegebenen Bild ein Flimmern verursacht. Da dieses Flimmern durch den überlappungsfehler hervorgerufen wird, können der überlappungsfehler und damit das Flimmern durch Beschränkung des Frequenzbandes der Gleichspannungskomponente S__c auf weniger als die Hälfte der Abtastfrequenz f vermieden werden. Wenn jedoch das Frequenzband der Gleichspannungskomponente S in der obigen Weise beschränkt wird, wird die Auflösung verschlechtert..Um zu erreichen, daß das Frequenzband der Gleichspannunqskomponente S_nr, z.B. zu 3,5 MHz gewählt wird, ohne die Auflösung zu verschlechtem, wobei jeder Überlappungs fehler verhindert wird, genügt es, die Abtastfrequenz f hoch genug zu wählen. Da die Abtastfrequenz f durch das Produkt η-f„ (f = n»f„)

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erhalten wird, wobei η die Anzahl der Bildelemente in der horizontalen Richtung der CCD-Anordnung und f„ die Horizon-

rl

talfrequenz des Fernsehsignals ist (praktisch kann eine effektive Abtastzeitperiode in der horizontalen Richtung in Betracht gezogen werden) , muß, wenn die Abtastfrequenz f hoch gemacht wird, um den überlappungsfehler zu vermeiden, di$ Anzahl η der Bildelemente entsprechend erhöht werden,

was dazu führt, daß die Herstellung der CCD-Anordnung schwierig wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Festkörperkamera zu schaffen, die von dem Nachteil des Standes der Technik frei ist.

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Durch die Erfindung wird eine Festkörperkaitiera geschaffen, die N Bildsensoreinrichtungen jeweils mit mehreren BiIdalementen, die wenigstens in einer Richtung mit einem Fluchtungsabstand.τ ausgerichtet sind, eine Einrichtung,

n.

um ein Objekt gleichzeitig auf die Bildsensoreinrichtungen zu projizieren, eine Einrichtung zur Wahl der Lage der Bilder, die auf die Bildsensoreinrichtungen projiziert werden, wobei die Lage der Bilder des Objekts zwischen zwei Bildsensoreinrichtungen um ^T£/^{N in} dieser Richtung verschieden ist, N Einrichtungen zum Auslesen der auf die Bildsensoreinrichtungen projizierten Bilder sequentiell in dieser Richtung, Einrichtungen zur Verschiebung der Lesesteuersignale der Leseeinrichtungen um —-— bezüglich einer Folgefrequenz der Bildelemente, eine Einrichtung zum Mischen der jeweiligen Ausgangssignale der N Leseeinrichtungen, und eine Einrichtung zur Abgabe eines Ausgangssignals von der Mischeinrichtung aufweist.

Durch die Erfindung wird außerdem eine Festkörperkamera geschaffen, bei der N CCD-Anordnungen (N ^ 2) verwendet werden, das Bild eines Objekts auf die CCD-Anordnungen unter der Bedingung projiziert wird, daß die CCD-Anordnungen um ^T _H/N verschoben sind und bei der beim Auslesen von Signalen aus den CCD-Anordnungen abwechselnd Signale von den CCD-Anordnungen mit einer Phase von 2τν^Ν abgegeben werden, um das Auftreten jedes Überlappungsfehlers zu vermeiden und die Auflösung in horizontaler Richtung ohne Erhöhung der Anzahl von Bildelementen zu verbessern, die in der horizontalen Richtung angeordnet sind, wobei τ

den Fluchtungsabstand der verwendeten Bildsensoren in der horizontalen Richtung darstellt.

Die ,erfindungsgemäße Festkörperkamera verwendet also mehr als eine plattenförmige ladungsgekoppelte Vorrichtung, wobei die Lage der Bilder, die auf die jeweiligen ladungsgekoppelten Vorrichtungen projiziert werden, um t"_h/n versetzt

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sind. Nach dem Auslesen der Bilder, die in Größen elektrischer Ladungen umgewandelt sind, werden die Lesesteuersignale der entsprechenden Bildelemente der ladungsgekoppelten Vorrichtungen entsprechend den unterschiedlichen Abständen vor dem Mischen der Ausgangssignale aller ladungsgekoppelter Vorrichtungen verschoben, so daß ein Ausgangsvideosignal großen Bandbreite erhalten wird. Außerdem können Farbvideoinformationen durch Anordnung von Farbfiltern vor den jeweiligen ladungsgekoppelten Vorrichtungen erhalten werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis IO beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine Darstellung der Anordnung von Festkörper- · bildsensoren, die bei der Erfindung verwendbar sind,

Figur 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Festkörperbildsensoren in Fig. 1,

Figur 3A einen Querschnitt längs der Linie I-I in Fig. 2, Figur 3B einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 2,

Figur 4 das Frequenzspektrum des Ausgangssignals, das von den Festkörperbildsensoren in Fig. 1 abgegeben wird,

Figur 5 ein Schaltbild eines Beispiels der Farbbildaufnahmekamera gemäß der Erfindung,

Figur 6 eine Darstellung der relativen Anordnung des Bildes eines Objekts und der Festkörperbildsensoren der Kamera in Fig. 5,

Figur 7 Teile zur Abgabe von Signalen der Festkörperbildsensoren in Fig. 5,

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Figur 8 ein Vektordiagramm, aus dem die Phase eines Abtastsignal trägers für die Festkörperbildsensoren in Fig. 5 hervorgeht,

Figur 9 eine Darstellung der relativen Anordnung des Bildes eines Objekts und von Festkörperbildsensoren eines weiteren Beispiels der Erfindung, und

Figur 10 ein Diagramm, aus dem Teile zur Abgabe von Signalen des in Fig. 9 gezeigten Beispiels hervorgehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise bei Verwendung von 3-Phasen-CCD-Anordnungen als Festkörperbildsensoren beschrieben.

Zunächst werden die 3-Phasen-CCD-Ariordnungen beschrieben, die für die Erfindung verwendet werden können. In Fig. 1 bezeichnet 1OA allgemein die CCD-Anordnung. Die CCD-Anordnunq 1OA besteht aus einem fotoelektrischen Feld 2OA, auf das das Bild eines Objekts (in Fig. 1 nicht gezeigt) projiziert wird, aus einem Zwischenspeicherfeld 3OA, das elektrische Ladungen entsprechend den nichtelektrischen Eingangsinformationen des Objektbildes des fotoelektrischen Feldes 2OA speichern kann, und aus einem Leseregister 4OA, das ein Bildsignal ausgeben kann. Das fotoelektrische Feld 2OA hat eine bestimmte Anzahl von Bildelementen I_1--,/ l,₂i ··· 1 _ / die in der horizontalen und vertikalen Richtung mit einem bestimmten Fluchtungsabstand τ angeordnet sind, wobei η und m positive ganze Zahlen sind. Jedes der Bildelemente 1·. w 1, «r ... 1 hat drei Fotosensoren 2, die mit drei Elektroden (J)₁, α- und ^₃ (werden später beschrieben) verbunden sind, um das fotoelektrische Feld 2OA der 3-Phasen-CCD-Anordnung zu bilden.

Die Fig. 2, 3A und 3B zeigen ein praktisches Beispiel des fotoelektrischen Feldes 2OA einschließlich der Bildelemente

1-1 i—z m—η

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In den Fig. 3A und 3B bezeichnet 3 ein Halbleitersubstrat z.B. mit P-Leitfähigkeit. Zonen 4a, 4b, ..., deren Leitfähigkeit die gleiche wie die des Halbleitersiabstrats 3 ist bzw. deren Leitfähigkeit vom P-Typ ist, die jedoch in der Verunreinigungskonzentration verschieden sind, sind auf dem Substrat 3 im Fluchtungsabstand τ „ als Kanalbe-

grenzer durch Diffusion von der Hauptfläche bzw. oberen Fläche 3a des Halbleitersubstrats .3 her gebildet. In den P-Zonen 4a, 4b, ... sind durch Diffusion sogenannte "fiberlauf "-Drainzonen 5a, 5b, ... gebildet, um überschüssige Elektronen abzugeben, die in dem Substrat 3 umgeben von den P-Zonen 4a, 4b, ... erzeugt werden können. Die Leitfähigkeitsart der Zonen 5a, 5b, ... ist von derjenigen des Substrats 3 verschieden bzw. ist bei dem gezeigten Beispiel eine N-Leitfähigkeit. In den Fig. 3A und 3B bezeichnet eine Isolierschicht aus SiO₂ oder dergleichen, die auf der oberen Oberfläche 3a gebildet ist und die bei der oben erwähnten Diffusionsmethode verwendet wird. Eine leitende Schicht 7, z.B. aus Aluminium, die als Elektrode dient, ist auf der Isolierschicht 6 gebildet. Dies bedeutet, wie in Fig. 2 gezeigt ist, daß eine erste leitende Schicht 7a, die den Kanalbegrenzer 4a rechtwinklig schneidet und eine bestimmte Breite auf der horizontalen Ebene hat, auf der Isolierschicht 6 gebildet ist, und eine zweite leitende Schicht 7b, deren Breite gleich der der ersten leitenden Schicht 7a ist, ist ebenfalls auf der Isolierschicht 6 parallel zu der ersten leitenden Schicht 7a in einem bestimmten Abstand von dieser gebildet. In gleicher Weise sind mehrere leitende Schichten 7c, 7d, ... auf der Isolierschicht 6 aufeinanderfolgen und wiederholt bezüglich der vertikalen Richtung des fotoelektrischen Feldes 2OA gebildet. Hierbei ist die Gesamtzahl der leitenden Schichten 7 (7a, 7b, 7c, 7d, ...) dreimal so groß wie diejenige der Bildelemente gewählt, was leicht verständlich ist, da die CCD-Anordnung 1OA eine dreipahseige ist. Die Gruppen jeder dritten leitenden Schicht (7a, 7d, ...)_r (7b, 7e, ...), sind elektrisch verbunden und die Elektroden (JL , (j>2* ^3 sind von den angeschlossenen Gruppen leitender Schichten herausgeführt, wie Fig. 1 zeigt.

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Eine Metallschicht 9, die z.B. aus Aluminium hergestellt ist und als lichtundurchlässiger Körper dient, ist durch eine Isolierschicht 8 aus SiO₂ oder dergleichen hindurch auf der leitenden Schicht 7 gebildet. Hierbei besteht die Metallschicht 9 aus mehreren bandförmigen Streifen 9a, 9b, ..., von denen jeder eine bestimmte Breite W hat, sich in der vertikalen Richtung so weit erstreckt, daß er wenigstens jeden Kanalbegrenzer 4a, 4b, ... bedeckt, jedoch nicht die Kanalbegrenzer bedeckt, die zu den anderen Kanälen gehören, wie Fig. 2 zeigt. Die schraffierten Teile in Fig. 2 wirken daher als Fotosensoren 2 der jeweiligen Bildelemente I_1-1* I_1-2, ... l_m__n- Wie Fig. 3B zeigt, ist in dem Querschnitt, der durch den Fotosensor 2 verläuft, keine leitende Schicht 7 (7a, 7b, ...) gegenüber der oberen Oberfläche 3a des Halbleitersubstrats 3 vorhanden.

Bei dem fotoelektrischen Feld 2OA, das in der obigen Weise aufgebaut ist, bewirkt die lichtelektrische Eingangsinformation des Objektbildes die Induktion einer elektrischen Ladung in dem Halbleitersubstrat 3 entsprechend dem Foto— sensor 2 der zu irgendeiner der Elektroden (j>., O₂ und (J)₃ gehört, die mit einer BiIdsensorvorspannung versorgt werden, die eine bestimmte Potentialbeziehung zu der lichtelektrischen Eingangsinformation hat. Wenn daher ein bekannter Übertragungstaktimpuls auf die Elektroden (b. bis du gegeben wird, kann die elektrische Ladung, die in jedem Bildelement ¹I-I' ^Xl-2' ··· ¹I^n' ¹2-1' ··· ^X2-n' ·'" ¹ItMi ^{in d}en horizontalen Abtastzeilen induziert sind, in das Zwischenspeicherfeld 3OA während der Vertikalaustastzeit an ihren entsprechenden Horizontalabtaststellen gespeichert werden. Zu diesem Zweck ist das Zwischenspeicherfeld 3OA im wesentlichen gleich dem fotoelektrischen Feld 2OA aufgebaut, es ist jedoch selbstverständlich notwendig, daß das gesamte Zwischenspeicherfeld 3OA gegen Licht abgeschirmt ist, weshalb die Teile des Zwischenspeicherfeldes 3OA, die denjenigen des fotoelektrischen Feldes 2OA entsprechen; mit den gleichen Bezugsziffern und einem zusätzlichen Strich versehen sind,

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und ihre Beschreibung daher unterbleibt.

Die Ladungen, die in dem Zwischenspeicherfeld 3OA gespeichert sind, werden sequentiell mit einem Lesetaktimpuls bzw. einem Abtastimpuls ausgelesen, der auf das Leseregister 40A gegeben wird, und dann von einem Anschluß 11 (Fig. 1) als das Videosignal S_y abgegeben. Wie Fig. 1 zeigt, besteht das Leseregister 4OA nur aus Leseelementen 12 , 12«, ... 12

L· £ Xx

entsprechend den horizontalen Bildelementen. Hierbei wird der Lesevorgang mit 3-Phasen-Abtastimpulsen φ , (j)„ und ώ durchgeführt, weshalb die Leseelemente 12.., 12₂» ··· 12 drei Leseeinheiten IS_1-, 13 , 13., , 13„ , ... haben. Von der wie oben gebildeten CCD-Anordnung 1OA wird das Videosignal S_y erhalten, das Signalkomponenten wie in Fig.4 hat. In Fig. 4 bezeichnet S-„ eine Gleichspannungskomponente und S eine Seitenbandkomponente.

Bei der Erfindung werden wenigstens zwei CCD-Anordnungen 1OA verwendet, die in der obigen Weise aufgebaut sind. Selbstverständlich ist auch eine andere Art von Festkörperbildsensoren wie z.B. eine Fotodiodenanordnung anstelle der CCD-Anordnung für die Erfindung verwendbar.

Fig. 5 zeigt ein Farbkameragerät, bei dem die Festkörperkamera der Erfindung verwendet ist. In dem Beispiel der Fig.5 wird das Lichtbild eines Objekts 14 durch eine Linse 15 und längs der Bahnen i,, die durch strichpunktierte Linien gezeigt sind, auf drei CCD-Anordnungen 1OA, 1OB und IOC projiziert. In Fig. 5 bezeichnen 16a und 16b Halbspiegel, die auf der Lichtbahn £ liegen, und 17a und 17b Spiegel. Die Bilder des Objekts 14, die auf die CCD-Anordnungen 1OA bis IOC projiziert werden, werden so ausgewählt, daß eines der Bilder gegenüber dem anderen umT_H/3 verschoben ist. Wie Fig. 6 zeigt, ist die relative Lage der CCD-Anordnungen 1OA bis IOC so gewählt, daß, wenn die CCD-Anordnung 1OA als Bezug genommen wird, das Bild des Objekts 14, das auf die CCD-Anordnung 1OB projiziert wird, um ^T _H/3 gegenüber dem Bild verschoben ist, das auf die

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CCD-Anordnung 1OA projiziert wird, und das Bild des Objekts 14, das auf die CCD-Anordnung IOC projiziert wird, um ⁷^/3 gegenüber dem verschobenist, das auf die CCD-Anordnung 1OB projiziert wird.

Die auf die CCD-Anordnungen 1OA bis IOC projizierten Bilder, werden an Ausgangsanschlussen 11a bis lic der CCD-Anordnungen 1OA bis IOC als elektrische Signale S_, S und S^, entsprechend den Größen der Lichtbilder durch Zufuhr der Abtastimpulse (J). bis <j>_c abgegeben. Die elektrischen Signale werden dann über Tiefpaßfilter 19a bis 19c auf einen Addierer 21 gegeben, um sie zusammenzusetzen. Die Signale S-, S und S_,, die von den CCD-Anordnungen 1OA, 1OB und IOC abgegeben werden, haben eine Phasendifferenz von 2tt/n (N ist die Anzahl der CCD-Anordnungen) bzw. von 120° bei diesem Beispiel und werden sequentiell und abwechselnd ausgelesen bzw. ausgegeben. Um die drei Signale S_A bis S-, mit der Phasendifferenz von 120° mit den gleichen Abtastimpulsen <j) bis (| aufeinanderfolgende und abwechselnd abzugeben, werden die Leseregister 4OA bis 4OC entsprechend den CCD-Anordnungen 1OA bis IOC mit den Abtastimpulsen (|_A bis <|)_, versorgt, wie Fig. 7 zeigt. Die Leseelemente 12., bis 12 , die in jedem Leseregister 4OA bis 40C gebildet sind, entsprechen den Bildelementen, die in der horizontalen Abtastrichtung angeordnet sind, und jedes der Leseelemente 12 ₁ bis 12_n hat drei Einheiten, um daher die Phasendifferenz von 120° den gleichen Abtastimpulsen <b. bis φ- zwischen den Leseregistern zu verleihen, die den entsprechenden Leseregistern 4OA bis 4OC zugeführt werden, genügt es, daß die Abtastimpulse <JL bis (4_ den Leseeinheiten um Eins verschoben zugeführt werden, wie Fig. 7 zeigt. Wenn somit die elektrischen Ladungen entsprechend einer horizontalen Periode von den drei Zwischenspeicherfeldern 3OA bis 3OC zu den entsprechenden Leseregistern 4OA bis 4OC übertragen werden, werden die elektrischen Ladungen in den schraffierten Einheiten durch die Abtastimpulse (b, fehlerfrei gespeichert. Wenn daher die Ladungen in diesem Zustand ausgelesen werden, wird die Phasenbeziehung beim Auslesen 120° und die ausgelesenen

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Signale, die die Phasenbeziehung von 120° haben, können sequentiell und abwechselnd erhalten werden. Damit ist die Phasendifferenz von 120° zwischen den zusammengesetzten Signalen S bis S gegeben.

Wenn die Abtastimpulse (j>_A bis h , die auf die Leseregister 4OA bis 4OC gegeben werden, von drei unabhängigen Impulsgeneratoren (nicht gezeigt) erhalten werden, genügt es, daß die Phasendifferenz von 120° zwischen ihnen besteht. Hierbei ist es nicht notwendig, die in Fig. 7 gezeigte Schaltung zu verwenden, sondern die Schaltuna ähnlich dem Fall der Verwendung einer einzigen CCD-Anordnung genügt.

Wenn die Phase eines Abtastimpulsträgers W₁ eines Ausgangssignals der CCD-Anordnung 1OA in einem resuliertenden Videosignal S_yT zu 0° gewählt wird, wie Fig. 8 zeigt, haben ähnliche Abtastimpulsträger wie W„ und W- der CCD-Anordungen 1OB und IOC die Phasendifferenz von 120°, wie Fig. 8 zeigt. Hierbei sind die Pegel der Abtastimpulsträger W₁ bis W₃ gleich, wenn das Objekt 14 von weißer und schwarzer Farbe ist, so daß, wenn diese Abtastimpulsträger W₁ bis W₃ kombiniert werden, sie zu Null werden. Dies bedeutet, daß die Abtastimpulsträger und die entsprechenden Seitenbandkomponenten unterdrückt werden, wenn sie auf den Addierer 21 gegeben werden. Damit können die Gleichspannungskomponenten ^SCDT ^ⁿ ^^{em resu}l^ti^eren^^en Videosignal S_Y_, im wesentlichen frei von dem Einfluß des Überlappungsfehlers sein.

Daher können die Seitenbandkomponenten S„_D, die in die hohen Bandkomponenten S_DH in den Gleichspannungskomponenten ^SDC 9^emi^sckt sind, wie Fig. 4 zeigt, vernachlässigt werden, und damit wird kein überlappungsfehler erzeugt. Daher kann das Frequenzband der Gleichspannungskomponenten in dem Videosignal S viel breiter als im Vergleich zum Stand der Technik gewählt werden. Bei dem gezeigten Beispiel kann das Frequenzband bis zu einem Band unmittelbar vor einem solchen Band erweitert werden, in dem die zweiten

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und höheren Harmonischen in den Seitenbandkomponenten er-

3 zeugt werden^bzw. praktisch bis zu etwa ""ö—f·

In dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel sind optische Farbfilter 22R, 22G und 22B, die die Primärfarben Rot (R), Grün (G) und Blau (B) durchlassen, vor den CCD-Anordnungen 1OA, 1OB und IOC angeordnet, um die Festkörperfarbkameravorrichtung ähnlich der 3-Röhren-Farbkameravorrichtung zu bilden. Somit werden von den CCD-Anordnungen 1OA bis IOC Ausgangssignale erhalten, die Farbkomponenten entsprechend den Farben Rot, Grün und Blau haben. Wenn hierbei ein Objekt mit den Farben Schwarz und Weiß aufgenommen wird, sind die Pegel der Farbkomponenten Rot, Grün und Blau im wesentlichen gleich. Somit werden die Seitenbandkomponenten aufgrund der gleichen Theorie, die anhand der Fig. 8 beschrieben wurde, beseitigt und es wird kein überlappungsfehler verursacht. Wenn ein Objekt mit Farbe aufgenommen wird, werden überlappunasfehler verursacht, da die Pegel der Farbkomponenten Rot, Grün und Blau verschieden sind. Hierbei wird jedoch im Falle eines Farbbildschirms die Qualität des Bildes durch den überlappungsfehler nicht so sehr verschlechtert.

Das Videosignal des Addierers 21 wird auf ein Bandpaßfilter 2 3 gegeben, dessen Mittenfrequenz f ist. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 2 3 wird auf einen Demodulator 24A gegeben, dessen Demodulationsachse die gleiche ist, wie die des Abtastimpulsträgers S₁ bzw. die, die dem Farbsignal Rot entspricht. Der Demodulator 24A erzeugt dann Farbsignalkompo-

nenten (R χ—) , wobei R die Farbe Rot, G die Farbe Grün

und B die Farbe Blau darstellt. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 23 wird auch auf einen Demodulator 24B gegeben, dessen Demodulationsachse um -~— gegenüber dem Abtastimpulsträger W₁ voreilt und der dann ein Farbsignal (G - B) erzeugt. Wenn daher diese Farbsignale und die Gleichspannungskomponenten S_DC des Addierers 21 dem Matrixkreis 25 in der nächsten Stufe zugeführt werden, können Farbsignale Rot (R),

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Grün (G) und Blau (B) erhalten werden. In Fig. 5 bezeichnet 26 einen Verzögerungskreis, der in den Signalweg zwischen dem Addierer 21 und dem Matrixkreis 25 zur Kompensation der Verzögerung des Bandpaßfilters 23 geschaltet ist.

Im Falle des Aufbaus der Farbkameravorrichtung in der oben beschriebenen Weise kann es möglich sein, daß ohne die Farbfilter 22R bis 22B die Halbspiegel 16a und 16b durch Zweifarbenspiegel ersetzt werden und die Farbselektivität in der beschriebenen Weise gewählt wird, um die .gleichen Wirkungen zu erzielen.

Um beim Stand der Technik die gewünschte Auflösung zu erreichen, ist es notwendig, die Anzahl der Bildelemente in der horizontalen Richtung zu erhöhen, wie zuvor erwähnt wurde, was zu einem Herstellungsproblem führt. Wenn z.B. das Übertragungsband der Gleichspannungskomponenten'S__c zu etwa 3,5 MHz gewählt wird,muß die Abtastfrequenz f in der Größenordnung von 7,0 MHz gewählt werden, um das Signal ohne Überlappungsfehler abzugeben. Daher sind beim Stand der Technik mehr als 400 horizontale Bildelemente erforderlich. Da bei der Erfindung dagegen der überlappungsfehler völlig beseitigt wird», kann die Abtastfrequenz f zu etwa 4,0 MHz gewählt werden und damit reichen etwa 250 horizontale Bildelemente aus.

Daher wird die Herstellung der bei der Erfindung verwendeten CCD-Anordnungen sehr viel einfacher. Obwohl die Anzahl der horizontalen Bildelemente etwa 250 beträgt, werden drei CCD-Anordnungen verwendet und eine lichtelektrische Einaangsinformation zu einem Bildelement wird von drei CCD-Anordnungen 1OA bis IOC abgegeben, so daß die horizontale Auflösung ohne Erhöhung der Anzahl der Bildelemente in der horizontalen Richtung erhöht werden kann.

Wenn daher gemäß der Erfindung der gleiche Grad an Auflösung wie beim Stand der Technik erhalten wird, kann die

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Anzahl der Bildelemente in der horizontalen Richtung weiter verringert werden, so daß die CCD-Anordnung kompakter wird und leichter herzustellen ist.

Wenn die Farbfilter 22R, 22G und 22B weggelassen werden, kann die Kameravorrichtung der Erfindung in dieser Form als Schwarz-Weiß-Kamera verwendet werden.

Bei der Erfindung genügt es, daß die Anzahl der Festkörpersensoren mehr als Zwei beträgt, d..h., es ist nicht notwendig, die Erfindung auf den Fall der Verwendung von drei Festkörpersensoren, wie sie oben beschrieben wurden, zu beschränken. Wenn zwei CCD-Anordnungen verwendet werden, genügt es, wenn die Größe der Verschiebung des auf die CCD-Anordnungen projizierten Objektbildes t„/^{2 ist} und die Phasen-

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beziehung bei Abgabe der Signale so gewählt ist, daß sie 180° ( =

ergibt.

180° (= 2xi/2) beträgt, wie sich aus der obigen Beschreibung

Bei der obigen Beschreibung der Erfindung wird die CCD-Anordnung als Festkörpersensor verwendet, es ist jedoch leicht ersichtlich, daß die Erfindung auch auf einen Festkörpersensor z.B. in Form einer Fotodiodenanordnung, einer sogenannten "Eimerketten"-Anordnung ("Bucket-Brigade") oder dergleichen angewandt werden kann.

Fig. 9 zeigt eine Ausfuhrungsform, bei der zwei Festkörpersensoren 1OA und 1OB verwendet sind, um das Bild des Objekts 14, das auf die CCD-Anordnung projiziert wird, um ^τ _Η/2 in der horizontalen und vertikalen Richtung zu verschieben und so die vertikale Auflösung ebenfalls ohne Erhöhung der Anzahl vertikaler Bildelemente zu verbessern. Wenn man das Bild des Objekts 14 betrachtet, nimmt einer der Festkörpersensoren bzw. die CCD-Anordnung 1OA die Bildelemente mit den Kreisen 0 in einem Festkörperblock auf, während die andere CCD-Anordnung um Τ_Η/2^1β durch eine strichpunktierte Linie gezeigt ist, in der horizontalen und vertikalen Rich-

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tung verschoben ist und die Bildelemente mit den Kreuzen X aufnimmt, die gegenüber denen mit dem Kreis 0 um T„/2 (mit der Phasendifferenz TT ) in der horizontalen und vertikalen Richtung verschoben sind.

Die Ausgangssignale der CCD-Anordnungen 1OA und 1OB werden durch einen in Fig. 10 gezeigten Kreis kombiniert. Wenn hierbei 2-Phasen-CCD-Anordnungen 1OA und 1OB verwendet werden und die Signale der CCD-Anordnungen 1OA und 1OB durch Verschiebung der Phase um TT nach Abgabe der Signale kombiniert werden, kann ein Signal ohne überlappungsfehler erhalten werden, wie zuvor beschrieben wurde. Da jedoch bei dem Beispiel der Fig. 10 die 3-Phasen-CCD-Anordnungen wie im Falle der Ausführungsform der Fig. 5 verwendet werden, ist es notwendig, daß die Signale bei jeder horizontalen Abtastung umgeschaltet und dann kombiniert werden. Da die Signale nur bei jeder horizontalen Abtastung umgeschaltet werden, wird die Phasenbeziehung zwischen den Signalen, die von den Leseregistern 4OA bis 4OB abgegeben werden, die gleiche. Wenn daher eines der AusgangssignaIe der CCD-Anordnungen 1OA und 1OB nicht um 'cTL/2 bzw. TT" verzögert wird, kann das Signal, das die in Fig. 9 gezeigte Phasenbeziehung hat, nicht erhalten werden. Fig. 10 zeigt die Ausführungsform, die die obige Signalverarbeitung durchführt. Bei der Ausführungsform der Fig. 10 werden Abtastsignale φ,, φ_η und φ_η, die von einem Impulsgenerator 31 erhalten werden, abwechselnd auf die CCD-Anordnungen 1OA und 1OB bei jeder horizontalen Abtastung über drei Schalter SW₁, SW _ und SW- gegeben, die miteinander gekoppeltsdnd,tmdbei jeder horizontalen Abtastung umgeschaltet werden. Ein Verzögerungskreis 32, dessen Verzögerungszeit zu ^_H/² gewählt wird, ist in die Ausgangsseite einer der CCD-Anordnungen 10A und 1OB geschaltet bzw. der CCD-Anordnung 1OB bei der gezeigten Ausführungsform geschaltet. Das verzögerte Ausgangssignal des Verzögerungskreises 32 und das Ausgangssignal der CCD-Anordnung 1OA werden zur Addition auf einen Addierer 33 gegeben. Da dieser Addierer 33 abwechselnd mit

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den von den CCD-Anordnungen 1OA und 1OB bei jeder horizontalen Abtastung erhaltenen Signalen versorgt wird, um ein kombiniertes Signal zu erhalten, muß das Signal des Addierers 33 zu einem solchen addiert werden, das um eine horizontale Abtastung voreilt. Hierzu wird das Ausgangssignal des Addierers 33 auf einen Verzögerungskreis 34 gegeben, dessen Verzögerungskreis eine horizontale Abtastperiode beträgt, und das Ausgangssignal des Verzögerungskreises 34 und dasjenige des Addierers 33 werden einem Addierer 35 zugeführt, der ein kombiniertes Signal erzeugt und dieses an einen Ausgangsanschluß 36 abgibt.

Bei dem obigen Aufbau der Erfindung wird die Erzeugung des überlappungsfehlers verhindert und die horizontale und vertikale Auflösung kann ohne Erhöhung der Anzahl der Bildelemente in der horizontalen und vertikalen Richtung verbessert werden.

Wenn das Bild eines Objekts 14 auf die um "c^/2 verschobenen Festkörpersensoren projiziert wird, ist es nicht notwendig, den Verzögerungskreis 34 und den Addierer 35 vorzusehen.

Bei der obigen Beschreibung wurde die beleuchtete Fläche des Fotosensors 2 nicht berücksichtigt. Da jedoch die beleuchtete Fläche des Fotosensors 2 als Koeffizient zur Bestimmung des Frequenzbereiches der Gleichspannungskomponenten S _cverwendet werden kann, werden die CCD-Anordnungen 1OA bis IOC praktisch unter Berücksichtigung der beleuchteten Flächen der Fotosensoren 2 gebildet.

Durch mit der Erfindung durchgeführte Versuche wurde festgestellt, daß, wenn die beleuchtete Fläche des Fotosensors 2 in der Größenordnung von -^- im Vergleich zu der der leitenden Schicht 7 gewählt wird (in Fig. 2 ist die Fläche des Fotosensors 2 nicht derart gewählt), der dynamische Bereich verbessert werden kann.

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Claims

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Ansprüche

Festkörperkamera, gekennzeichnet durch N Bildsensoreinrichtungen, von denen jede mehrere Bildelemente hat, die in wenigstens einer Richtung mit einem Fluchtungsabstand t^ angeordnet sind, wobei N eine positive ganze Zahl ist, Einrichtungen, um das Bild eines Objekts gleichzeitig auf die Bildsensoreinrichtungen zu projizieren, Einrichtunoen zur Wahl der Lage der auf die Bildsensoreinrichtungen projizierten Bilder, wobei die Lage der Bilder zx^ischen zwei Sensoreinrichtungen umT„/N in dieser Richtung verschoben ist, N Einrichtungen, um die auf die Bildsensoreinrichtungen projizierten Bilder sequentiell in dieser Richtung auszulesen, eine Einrichtung, um die Lesesteuersignale der Leseeinrichtungen um 2Τϊ/Ν bezüglich der Folgefrequenz der Bildelemente zu verschieben, eine Einrichtung, um die Ausgangssignale der N Leseeinrichtungen zu mischen, und eine Einrichtung, um das Ausgangssignal der Mischeinrichtung abzugeben.
2. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

N Bildsensoreinrichtungen ladungsgekoppelte Vorrichtungen mit übertragungselektroden und Halbleitersubstraten sind.
3. Kamera nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch N Farbfilter einrichtungen, um die Bilder durch diese auf die Bildsensoreinrichtungen zu projizieren.
4. Kamera nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines Leuchtdichtesignals des Bildes aus dem Ausgangssignal, und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Farbdifferenzsignals aus dem Ausqangssignal.
5. Kamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Leuchtdichtesignal erzeugende Einrichtung ein Tiefpaßfilter und die das Farbdifferenzsignal erzeugende

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Einrichtlang ein Hochpaßfilter ist.
6. Kamera nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Demodulation von Farbsignalen aus dem Farbdifferenzsignal.
7. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Richtung die vertikale Abtastrichtung eines Videosignals ist, und daß bei jeder Bildsensoreinrichtung die Bildelemente in vertikaler Richtung angeordnet sind.
8. Kamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die

N Leseeinrichtungen Schieberegister sind, die durch wenigstens zwei Taktimpulse betrieben werden.
9. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß N gleich 3 ist und daß die Leseeinrichtungen Schieberegister sind, die durch 3-Phasen-Taktimpulse betrieben v/erden, die in der Phase um 120° verschieden sind.
10. Kamera nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberegister ladungsgekoppelte Vorrichtungen sind, die durch die 3-Phasen-Taktimpulse betrieben werden.
11. Kamera nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um die Lage der Bilder auf den Bildsensoreinrichtungen derart zu wählen, daß sie zwischen zwei Bildsensoreinrichtungen um l/N des vertikalen Fluchtungsabstandes der Bildelemente verschieden ist.

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