DE2514157C3

DE2514157C3 - Festkörperkamera

Info

Publication number: DE2514157C3
Application number: DE2514157A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Tokio Kano; Takayoshi Yokohama Kanagawa Mifune; Satoshi Tokio Shimada; Seisuke Mitaka Tokio Yamanaka
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1974-03-29
Filing date: 1975-03-29
Publication date: 1978-10-05
Also published as: NL182928B; FR2275090B1; US3975760A; GB1501018A; NL182928C; JPS5654115B2; DE2514157B2; IT1034717B; AU7954675A; FR2275090A1; AT359138B; ATA246075A; NL7503871A; DE2514157A1; JPS50128918A; CA1026456A

Description

η ■ fi, (f_c = η ■ f„)

-,-) erhalten wird, wobei η die Anzahl der Bildelcmente in der horizontalen Richtung der CCD-Anordnung und Fn die Horizontalfrequenz des Fcrnsehsignals ist (praktisch kann eine effektive Abtastzeitperiode in der horizontalen Richtung in Betracht gezogen werden), muß, wenn

hu die Abiaslfreqücnz f, hoch gemacht wird, UiIi (leii Überlappungsfehlcr zu vermeiden, die Anzahl η der Bildelemente entsprechend erhöht werdon, was dazu führt, daß die Herstellung der CCD-Anordnung schwierig wird.

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

Durch die Erfindung wird eine Festkörperkamera

geschaffen, die N Bildsensoreinrichiungen, von denen jede mehrere Bildclemente hat, die in wenigstens einer Richtung mit einem Fluchltingsabstand τμ angeordnet sind, wobei N eine positive ganze Zahl ist, Einrichtungen, um das Bild eines Objekts gleichzeitig auf die Bildsensoreinrichiungen zu projizieren, Einrichtungen zur Wahl der Lage der auf die Bildserisoreinrichtungen projizieren Bilder, wobei die Lage der Bilder zwischen zwei Sensoreinricntungen um τ μ/Ν in dieser Richtung verschieden ist, N Einrichtungen, um die auf die Bildsensoreinrichtungen projizieren Bilder sequentiell in dieser Richtung auszulesen, eine Einrichtung, um die

Lesesteuersignale der Leseeinrichtungen um-jr- bezüglich der Folgefrequenz der Bildelemenle zu verschieben, eine Einrichtung, um die Ausgangssignale der N Leseeinricbiungen zu mischen, und eine Einrichtung, um das Ausgangssignal der Mischeinrichtung abzugeben, aufweist.

Durch die Erfindung wird somit eine Festkörperkamera geschaffen, bei der N CCD-Anordnungen (N'S- 2) verwendet werden, das Bild eines Objekts auf die CCD-Anordnungen unter der Bedingung projiziert wird, daß die CCD-Anordnungen um tu/N verschoben sind und bei der beim Auslesen von Signalen aus den CCD-Anordnungen abwechselnd Signale von den CCD-Anordnungen mit einer Phase von 2.τ/Λ/ 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 Tu den Fluchtungsabstand der verwendeten Bildsensoren in der horizontalen Richtung darstellt.

Die erfindungsgemäßc Festkörperkamera verwendet also mehr als eine plattenförmige ladungsgekoppelte Vorrichtung, wobei die Lage der Bilder, die auf die jeweiligen ladungsgekoppclten Vorrichtungen projiziert werden, um τμ/Ν versetzt sind. Nach dem Auslesen der Bilder, die in Größen elektrischer Ladungen umgewandelt sind, werden die Lesesteuersignale der entsprechenden Bildelemcnte der ■ladungsgekoppelten Vorrichtungen entsprechend den unterschiedlichen Abständen vor dem Mischen der Ausgangssignalc aller ladungsgekoppelt^ Vorrichtungen verschoben, so daß ein Ausgangsvideosignal großer Bandbreite erhalten wird. Außerdem können Farbvideoinformationen durch Anordnung von Farbfiltern vor den jeweiligen ladungseekoppelten Vorrichtungen erhalten werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Fig. I bis 10 beispielsweise erläutert. Es zeigt

Fig. I eine Darstellung der Anordnung von Festkörperbildsensoren, die bei der Erfindung verwendbar sind,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Festkörperbildsensoren in F i g. I.

Fig. 3A einen Querschnitt längs der Linie l-l in F i g. 2,

F i g. 313 einen Schnitt längs der Linie H-Il in F i g. 2.

Fig. 4 das Frcqucnzspeklrum des Ausgangssignals, das von den Festkörperbildscnsorcn in Fig. I abgegeben wird,

Fig. 5 ein Schaltbild eines Beispiels der Farbbildaufniihmekamera gemäß der Erfindung,

F i g. 6 eine Darstellung der relativen Anordnung des Bildes eines Objekts und <Jer Festkörperbildsensoren der Kamera in Fig. 5,

F ig. 7 Teile zur Abgabe von Signalen der I usikörperbildsensorcn in F i g. 5,

F i g. 8 ein Vektordiagramm, aus dem die !'hase eines Abtastsignalträgers für die Festkörperbildsensoren in F i g. 5 hervorgeht,

Fig.9 eine Darstellung der relativen Anordnung de-. Bildes eines Objekts und von Festkörperbildsensoren eines weiteren Beispiels der Erfindung und

Fig. IO ein Diagramm, aus dem Teile zur Abgabe von Signalen des in F i g. 9 gezeigten Beispiels hervorgehen.

In; folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise bei Verwendung von J-Phasen-CCD-Anordnungen als Festkörperbildsensoren beschrieben.

Zunächst werden die 'i-Phasen-CCD-Anordnungen beschrieben, die für die Erfindung verwendet werden können. In Fig. 1 bezeichnet 10A allgemein die CCD-Anordnung. Die CCD-Anordnung iOA besieht aus einem focoelektrischen Feld 2OA, auf das das Bild eines Objekts (in Fig. 1 nicht gezeigt) jrtOJi/ieri wird, aus einem Zwischenspeicherfeld 30A, das elektrische Ladungen entsprechend den nichtelektrischen Eingangsinformationen des Objektbildes des fotoelcktrischen Feldes 2OA speichern kann, und aus einem Leseregisti,-4OA,das ein Bildsignal ausgeben kann. Das fotoelektrische Feld 204 hat eine bestimmte Anzahl von Bildelementen 1|.>, Ii >... l,„_w die in der horizontalen und vertikalen Richtung mit einem besiimmten Fluchtungsabstand Tn angeordnet sind, wobei η und /;; positive ganze Zahlen sind, jedes der Bildelemente Ii ι. Ii _>.·· Inn. hat drei Fotosensoren 2, die mit drei Elektroden Φι, Φ» und Φ.ι (werden später beschrieben) verbunden sind, um das fotoelektrische Feld 2OA der 3-Phasen-CCD-Anordnung zu bilden.

Die F i g. 2, 3A und 3B zeigen ein praktisches Beispiel des fotoelektrischen Feldes 2OA einschließlich der Bildelemente Ii ι, li.j... l,».«.

In den F i g. 3A und 3B bezeichnet 3 ein Halbleitersubstrat z.B. mit P-Leitfähigkeit. Zonen 4a, 4b deren

Leitfähigkeit die gleiche wie die des Halbleitersubstrats 3 ist bzw. deren Leitfähigkeit vom P-Typ ist, die jedoch in der Verunreinigungskonzentration verschieden sind, sind auf dem Substrat 3 im Fluchtungsabstand tu als Kanalbegrenzer durch Diffusion von der Hauptfläche bzw. oberen Fläche 3a des Halbleitersubstrats 3 her gebildet. In den P-Zonen 4,7, 4b... sind durch Diffusion sogenannte »Überlauf«-Drainzonen 5a, 5b...gebildet, um überschüssige Elektronen abzugeben, die in dem Substrat 3 umgeben von den P-Zonen 4a.4b... erzeugt werden können. Die Leitfähigkeitsari der Zonen 5a. 56... ist von derjenigen des Substrats 3 verschieden bzw. ist bei dem gezeigten Beispiel eine N-Leitfähigkeit. In din Fig. 3A und 3B bezeichnet 6 eine Isolierschicht aus S1O2 oder dergleichen, die auf der oberen Oberfläche 3a gcbilde; ist und die bei der obenerwähnten 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 F i g. 2 gezeigt ist, daß eine erste leitende Schicht la, die den Kanalbegrenzer 4.t 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 aufeinanderfolgend und wiederholt

bezüglich der vertikalen Richtung des fotoclektrischcn [■"ekles 204 gebildet. Hierbei ist die Gesamtzahl der leitenden Schichten 7 (Tu. Tb. Tc. TiI...) dreimal so groß wie diejenige der Hildeiementc gewählt, was leicht verständlich ist. da die CCD-Anordnung 104 eine dreiphasige ist. Die Gruppen jeder dritten leitenden Schicht (7.;, Td...). {Tb. 7c...).... sind elektrisch verbunden, und die Elektroden Φι. Φι. Φ\ sind von den angeschlossenen Gruppen leitender Schichten herausgeführt, wie I" i g. 1 zeigt

Mine Metallschicht 9. die ζ Il aus Aluminium hergestellt ist und als lichtuiulurchlässigcr Körper dient, ist durch cmc Isolierschicht 8 ;ms SiO; oiler dergleichen hindurch auf der leitenden Schicht 7 gebildet. Hierbei besteht die Metallschicht 9 aus mehreren bandförmigen Streifen 9,i, 9/> ... von denen jeder eine bestimmte !!reite VV hat. sich in der vertikalen Richtung so weit CCD-Anordnungen 104 verwendet, die in der obiget Weise aufgebaut sind. Selbstverständlich ist auch ei tu andere Art von l-esikörpcrbildsensoren wie z. H. eini Eoiodiodcnanordnung an Stelle der CCD-Anordnung für die Erfindung verwendbar.

C i g. 5 zeigt ein f'arbkameragcrät. bei dem dii Festkörperkamera der Erfindung verwendet ist. In den Beispiel der (-ig. 5 wird das Lichtbild eines Objekts 14 durch eine Linse 15 und längs der Bahnen /. die durcl strichpunktierte Linien gezeigt sind. auf <lre CCD-Anordnungen 104. XQIi und IOC projiziert. Ii I' ig. ^r) bezeichnen 16;; und lh/' Halbspiegel, die mil der l.ichlbahn /liegen, und 17.·; und Ι7Λ Spiegel. Die liilik'i des Objekts 14. die auf die CCD Anordnungen 10Λ hi· IO( projiziert werden, werden so ausgewählt, dal! eine· der Bilder gegenüber den; anderen um τ n¹ i verschober ist. Wie I i g. ö zeigt, ist die relative Lag·.· der

4/'. .. bedeckt, jetloch nicht die Kamdbegrenzer bedeckt, die zu den anderen Kanälen gehören, wie Ii g. 2 zeigt. Die schraffierten I"eile in Γ i g. 2 wirken daher als I oiosensoreii 2 tier leweihgeii Bildelemente I . I; ..... !,„„. Wie C ig. 31! zeigt, ist in dem Querschnitt, der durch den I otosensor 2 verläuft, keine leitende Schicht 7 (7,i. 7Λ . ) gegenüber der oberen Oberfläche 3,i des llalbleitersiibslrats 3 vorhanden.

Bei dem bioelektrischen I clci 204. das in tier obigen Weise aufgebaut ist. bewirkt die lichtelektrische Lingangsinformaiion des Objektbildes die Induktion einer elektrischen Ladung in dem Halbleitersubstrat 3 entsprechend dem I"otosensor 2 der zu irgendeiner tier Elektroden Φ . '/'. und '/». gehört, die mit einer Bildsensorvorspanniing versorgt werden, die eine bestimmte l'otentialbeziehung /u tier lichtelektrische ί Eingangsinformation hat. Wenn daher ein bekannter Übertragungstaktimpuls auf die Elektroden '/Ί bis <[>, gegeben wird, kann die elektrische Ladung, die in jedem Bildelemeni I . I ■_·... I ... 1.· ■ .. l.< „... 1..., in den horizontalen Abtastzeilen induziert sintl. in this /wischen speicher feld 30 Λ während der Vcrtikalaustastzcit an ihren entsprechenden Horizontalabtaststellen gespeichert werden. Zu diesem /weck ist das Zwischenspeieherfeld 30Λ im wesentlichen gleich dem fotoelektrischen EeId 20Λ aufgebaut, es ist jedoch selbstverständlich notwendig, daß das gesamte Zwischenspeicherfeld 30 Λ gegen Licht abgeschirmt ist. weshalb die Teile des Zwischenspeicherfeldes 304. die denjenigen des fotoelektrischen f-'eldcs 20.4 entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern und einem zusätzlichen Sirich versehen s:"d. und ihre Beschreibung daher unterbleibt.

Die Ladungen, die in dem Zwischenspeicherfcld 304 gespeichert sind, werden sequentiell mit einem Lesetaktimpuls bzw. einem Abtastimpuls ausgelesen, der auf das Leseregister 40.4 gegeben wird, und dann von einem Anschluß 11 (Fig. 1) als das Videosignal 5> abgegeben. Wie F i g. I zeigt, besteht das Leseregister 40.4 nur aus Leseelementcn 12,. H₂... X2„ entsprechend den horizontalen Bildelementen. Hierbei wird der Lesevorgang mit 3-Phasen-Abtastimpulsen Φ.\. Φβ und Φ< durchgeführt, weshalb die Leseelemente \2_:. 12:...12„ drei Leseeinheiten 13_: .,. 13i.,-. 13:.,. 13j ,-... haben. Von der wie oben gebildeten CCD-Anordnung 104 wird das Videosignal 5> erhalten, das Signalkomponenten wie in Fig.4 hat. In Fig.4 bezeichnet Six eine Gleichspannungskomponente und Ssh eine Seitenbandkomponente.

Bei der Erfindung werden wenigstens zwei die CCD-Anordnung 104 als Bezug genommen wird tlas Bild ties Objekts 14. tlas auf die CCD-Anortlnunj: 10/} projiziert wird, um γ»'3 gegenüber dem BiIt verschoben ist. das auf die CCD-Anordnung K)¹ projiziert wird, und tlas Bild des Objekts 14. tlas aiii tlit CCD-Anordnung 10(' projiziert wird, um rw'i gegen über dem verschoben ist. tlas auf die CCD-Anordnung 10/}projiziert wird.

Die .ι;.', die CCD-Anordnungen 104 bis IOC pro|izierien Bilder weitlen an Aiisgangsanschlüsscn 11; bis Hf der CCD-Anordnungen 104 bis IOC al· elektrische Signale Λ\. Sn und S'< entsprechend tlci Grölten der Lichtbilder durch Zufuhr der Abtastimpulse '/' ι bis '/'< abgegeben. Die elektrischen Signale werder dann über Tiefpaßfilter 19.·/ bis I9r auf einen Addierei 21 gegeben, um sie zusammenzusetzen. Die Signale Si .S'/(Utitl 5,.die von den CCD-Anordnungen 104. lOßum IOC" abgegeben werden, haben eine Phasendifferenz von 2.Ύ/Ν (N ist die Anzahl der CCD Anordnungen bzw. von 120 bei diesem Beispiel und werder sequentiell und abwechselnd ausgelesen bzw. ausgegeben. Dm die drei Signale .S₁ bis .S'< mit dei Phasendifferenz von 120° mit den gleichen Ablastimpulsen Φ\ bis '/', aufeinanderfolgend und abwechselnd abzugeben, werden die I.eseregister 404 bis 40( entsprechend den CCD-Anordnungen 104 bis IOC mi' den Abtastimpulsen'/»ι bis'/\ versorgt, wie F-" i g. 7 zeigt Die Leseelementc 12i bis 12,,. die in jedem Lescregistei 404 bis 40C gebildet sind, entsprechen den Bildclc mentcn. die in der horizontalen Abtastrichtung an geordnet sind, und jedes der l.eseelemcnte 12, bis 12 hat drei Einheiten. Um daher die Phasendifferenz .or 120" den gleichen Abtastimpulsen Φ \ bis Φ< /wischer den Leseregistern zu verleihen, die den entsprechender Leseregistern 404 bis 4OC zugeführt werden, genügt es daß die Abtastimpulse Φα bis Φ( den Leseeinheiten urr Eins verschoben zugeführt werden, wie F i g. 7 zeigt Wenn somit die elektrischen Ladungen entsprechenc einer horizontalen Periode von den drei Zwischen Speicherfeldern 304 bis 3OC zu den entsprechender Leseregistern 404 bis 4OC übertragen werden, werder die elektrischen Ladungen in den schraffierten Einher ten durch die Abtastimpulse Φ., fehlerfrei gespeichert Wenn daher die Ladungen in diesem Zustanc ausgelesen werden, wird die Phasenbeziehung bein· Auslesen 120° und die ausgelesenen Signale, die die Phasenbeziehung von 120° haben, können sequentiel und abwechselnd erhalten werden. Damit ist die Phasendifferenz von 120° zwischen den zusammenge setzten Signalen Sa bis Sc gegeben.

Wenn die Ablasiimpulse Ί>,\ bis <l>₍. die auf die l.csercgisler 404 bis 4OC gegeben werden, von drei unabhängigen Inipulsgeneratoren (nicht gezeigt) erhalten werden, genügt es. daß die Phasendifferenz von 120" zwischen ihnen besteht. Hierbei ist es nicht notwendig, die in F i g. 7 gezeigte Schaltung zu verwenden, sondern dk .Schaltung ähnlich dem Fall der Verwendung einer einzigen CCD-Anordnung genügt.

Wenn die Phase eines Abtastimpulsträgers W₁ eines Aus-gangssignah der CCD Anordnung 104 in einem resultierenden Videosignal .Si ■ /u 0 gewählt wird. wu I ι g. H zeigt, hüben ähnliche Abiastinipulstriiger wie U'.· und H'. der ('(D Anordnungen IOrt und IOC die Phasendifferenz von 120 ,wie F i g. 8 zeigt. I lierhei sind die Pegel der Ablastimpiilsträger W: bis H', gleich, wenn ihis Obieki 14 \< >n weißer uikI schwar/er larbe isi, si ι daß. wenn diese Abtasnmpulsträgcr W, bis H, kombiniert werden, sie zu Null werden, Dies nedcuiei. dall die Aht.istimpulsirager und die entsprechenden Seilenbandkomponenten unterdriickt werden, wenn sie auf den Addierer 21 gegeben werden. Damn können die Gleichspannungskoniponenten .V, ni in dem resultierenden Videosignal S'w im wesentlichen frei von dem Finfluß des I Iberlappungsfehlers sein.

Daher können die Seitcnbandkoinponenteri .SVh. ciie in die hohen Bandkotiiponcnten .V/>// in den Glcichspmi nnngskoniponenten .S'/>, gemischt sind, wie F i g. 4 zeigt, vernachlässigt werden, and damii wird kein Übcrlanpiingsfchler erzeugt. Daher kann das Frequenzband djr Cilcichspiinnungskoinpoiienicn in dem Videosignal .S₁ / 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 und höheren Harmonischen in den Seitenbandkomponenlen

erzeugt w erden, bzw. praktisch bis /u etwa y l\.

In de η in I ι g. 5 gezeigten Beispiel sind optische Farbfilter 22W. 226' und 22rt. die die Primärfarben Rot (R), Griir (C) und Blau (B) durchlassen, vor den CCD-Anordnungen 10Λ lOßund IOC angcordnr um die Festkörperfarbkameravorrichtung ähnlich der 3-Röhrcn-farbkameravornehtung zu bilden. Somit werden von den CCD Anordnungen 10/4 bis lOCAusgangssignale 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 auf Grund der gleichen Theorie, die an Hand der Fig. 8 beschrieben wurde, beseitigt, und es wird kein Überlappungsfehler verursacht. Wenn ein Objekt mit Farbe aufgenommen wird, werden Überlappungsfehler 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 Uberlappungsfehler nicht so sehr verschlechtert.

Das Videosignal des Addierers 21 wird auf ein Bandpaßfilter 23 gegeben, dessen Mittenfrequenz /", ist. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 23 wird auf einen Demodulator 244 gegeben, dessen Demodulationsachse die gleiche ist, wie die des Abtastimpulsträgers ..Si bzw. die, die dem Farbsignal Rot entspricht. Der Demodulator 24.4 erzeugt dann Farbsignalkomponenten

wobei H die Farbe RoI, G die Farbe Grün und B die Farbe Blau darstellt. Das Ausgangssignal des Bandpaßfilters 23 wird auch auf einen Demodulator 24fl

gegeben, dessen Dcmodulationsachse um y gegenüber dem Abiastimpulsträger Wi voreilt und der dann ein Farbsignal (G-B) erzeugt. Wenn daher diese Farbsignale und die Glcichspannungskomponenten S/*-des Addierers 21 dem Matrixkreis 25 in der nächsten Stufe zugeführt werden, können Farbsignal Rot (R), Grün (G) und Blau (H) 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 ties Aulbaus der Farbkamcravorrichtung in der oben beschriebenen Weise kann es möglich sein, daü dime die r-armiiici 22 π bis 22i"diO I i.tilj^jjiegoi Ki.j und ibb dm eh Zweifaibenspicgel ersetzt werden und die Farbselcktivität in der beschriebenen Weise gewählt wird, um die gleichen Wirkungen zu erzielen.

Um beim Stand der Technik ehe gewünschte Auflösung zu erreichen, ist es notwendig, die Anzahl der Bildeicmenle in der horizontalen Richtung zu erhöhen, wie zuvor erwähnt wurde, was zu einem Hcrsiellungsproblem führt. Wenn /. B. das Übertragungsband der Gleichspannungskomponenten Six zu etwa J.5MII/ gewählt wird, muß die Abtastfrequenz f, in der Größenordnung von 7.0MHz gewählt werden, um das Signal ohne Uberlappungsfehler abzugeben. Daher sind beim Stand der Technik mehr als 400 horizontale Bil'.lelemente erforderlich. Da bei der Erfindung dagegen der Überlappungsfehler völlig beseitigt wird, kann die Abiastfrequenz A₁ zu etwa 4.0 MHz gewählt werden, und damit reichen etwa 250 horizontale Bildelemente aus.

Daher wird die Herstellung der bei der Frfindung verwendeten CCD-Anordnungen sehr viel einfacher. Obwohl die Anzahl der horizontalen Bildelemente etva 250 beträgt, werden drei CCD-Anordnungen verwende!, und eine lichtelektrische F.ingangsinformation zu einem Bildelemenl wird von drei CCD-Anordnungen 104 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 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 22S 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 der. 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 th'2 ist und die Phasenbeziehung bei Abgabe der Signale so gewählt ist. daß sie 180° ( = 2-τ/2) beträgt, wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt.

Bei der obigen Beschreibung der Erfindung wird die CCD-Anordnung als Festkörpersensor verwendet, es ist

jedoch leicht ersichtlich, daß die Erfindung mich mil einen Festkörpersensor ζ. B. in Form einer Fotodiodenanordnung, einer sogenannten »Eimerketten«-Anordnung (»Bucket-Brigade«) oder dergleichen angewandt werden kann. -,

Fig.9 zeigt eine Ausführungsform, bei der zwei Festkörpersensoren iOA und 100 verwendet sind, um das Bild des Objekts 14, das auf die CCD-Anordnung projiziert wird, um r»//2 in der horizontalen und vertikalen Richtung zu verschieben und so die vertikale m Auflösung ebenfalls ohne Erhöhung der Anzahl vertikaler Bildclcrncntc zu verbessern. Wenn man das Bild des Objekts 14 betrachtet, nimmt einer der Festkörpersensoren b/w. die CCD-Anordnung 10/1 die Bildelcmentc mit den Kreisen O in einem Festkörper- ι < block auf, wahrend die andere CCD-Anordnung um Γ///2, wie durch eine strichpunktierte Linie gezeigt ist, in der horizontalen und vertikalen Richtung verschoben ist und die isürieicmcntc mit den Kreuzen Λ aufnimmt, clic gegenüber denen mit dem Kreis O um Γ///2 (mit der _>n Phasendifferenz, π) in der horizontalen und vertikalen Richtung verschoben sind.

Die Ausgangssignale der CCD-Anordnungen 10/1 und 10ß werden durch einen in F ig. IO gezeigten Kreis kombiniert. Wenn hierbei 2-Phasen-CCD-Anordnungen >, 10/1 und 10// verwendet werden und die Signale der CCD Anordnungen 104 und lOß durch Verschiebung der Phase um π nach Abgabe der Signale kombiniert werden, kann ein Signal ohne Übcrlappungsfchlcr erhalten werden, wie zuvor beschrieben wurde. Da in jedoch bei dem Beispiel der Fig. 10 die J-Phascn-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 r> jeder horizontalen Abtastung umgeschaltet werden, wird die Phasenbeziehung zwischen den Signalen, die von den Leseregistern 40/A bis 40ß abgegeben werden, die gleiche. Wenn daher eines der Ausgangssignalc der CCD-Anordnungen 10/4 und 10ß nicht um Γ///2 bzw. π κι verzögert wird, kann das Signal, das die in F i g. 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 <P.\. 'Pn und Φι, r. die von einem Impulsgenerator 31 erhalten werden, abwechselnd auf die CCD-Anordnungen 10/1 und lOfl bei jeder horizontalen Abtastung über drei Schalter S Wj, SlV) und SWi gegeben, die miteinander gekoppelt sind und bei jeder horiz« ntalcn Abtastung umgeschaltet werden. Ein Verzögerungskreis 32, dessen Verzögeriingszcit zu Γ///2 gewählt wird, ist in die Ausgangsseite einer der CCD-Anordnungen 10/1 und lOß geschaltet bzw. der CCD-Anordnung lOß bei der gezeigten Ausführungsform geschaltet. Das verzögerte Ausgangssignal des Vcrzögerungskrcises 32 und das Atisgangssignal der CCD-Anordnung 10/1 werden zur Addition auf einen Addierer 33 gegeben. Da dieser Addierer 33 abwechselnd mit den von den CCD-Anordnungen 10/1 und 10/J bei jeder horizontalen Abtastung erhaltenen Signalen versorgt wird, um ein kombiniertes Sigtial /ii erhalten. muH das Signal des Addierers Π zu einem solchen addiert werden, das um eine hnri/nniale Abtastung voreilt. Hierzu wird das Atisgangssignal des Addierers ?5 auf einen Verzögerungskreis 14 gegeben, dessen Verzögeriingskreis eine horizontale Ablastpuriode beträgt, und das Ausgangssignal des Verzöge ningskreises J4 und dasjenige des Addierers Sf werden einem Addierer 55 zugeführt, der ein kombiniertes Signal erzeugt und dieses an einen AusgangsanschluU 3b abgibt.

Hei dem obigen Aufbau der Erfindung wird die Erzeugung des IJberlapptingsfehlers verhindert, und die horizontale und vertikale Auflösung kann ohne Erhöhung der Anzahl der Isiklelemente in der horizontalen und vertikalen Richtung verbessert weiden.

Wenn das Bild eines Objekts 14 auf die um Γ///2 verschobenen Feslkörpersensoren projiziert wird, ist es nicht notwendig, den Verzögerungskreis W und den Addierer 35 vorzusehen.

Bei der obigen Beschreibung wurde die beleuchtete Fläche des Fotosensors 2 nicht berücksichtigt. Da jedoch die beleuchtete Fläche des Folosensors 2 als Koeffizient zur Bestimmung des Frequenzbereichs der Gleichspannungskomponenten Six verwendet werden kann, werden die CCD-Anordnungen 10/1 bis IOC praktisch unter Berücksichtigung der beleuchteten Flächen der Fotosensoren 2 gebildet.

Durch mit der Erfindung durchgefühlte Versiehe wurde festgestellt, daß, wenn die beleuchtete Fläche des

Fotosensors 2 in der Größenordnung von y 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.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Festkörperkamera, gekennzeichnet durch N Bildsensoreinrichtungen, von denen jede mehrere Bildelemente hat, die in wenigstens einer Richtung mit einem Fluchtungsabstand r» angeordnet sind, wobei N eine positive ganze Zahl ist. Einrichtungen, um das Bild eines Objekts gleichzeitig auf die Bildsensoreinrichtungen zu projizieren. Einrichtungen zur Wahl der Lage der auf die Bildsensoreinrichtungen projizierten Bilder, wobei die Lage der Bilder zwischen zwei Sensoreinrichtungen um Tu/N'm 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 2 π/Ν bezüglich der 7olgefrequenz 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 Λ/Farbfiltereinrichtungen, um die Bilder durch diese auf die Bildsensoreinrichtungen zu projizieren.

4. Kamera nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur erzeugung eines Leuchtdichtesignals des BiUo aus dem Ausgangssignal, und eine Einrichtung zur : .rzeugung eines Farbdifferenzsignals aus dem Ausgangssignal.

5. Kamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Leuchtdichtesignal erzeugende Einrichtung ein Tiefpaßfilter und die das Farbdiffcrenzsignal erzeugende Einrichtung ein Hochpaßfilterist.

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 Leseeinrichtunger Schieberegister sind, die durch wenigstens zwei Taktimpulsc 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 werden, die in der Phase um 120" verschieden sind.

10. Kamera nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieberegister ladungsgckoppelte 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 Ι/Λ/ des vertikalen Fluchtungsabstandes der BiIcJcIementc verschieden ist.

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

Im Falle der Anwendung eines Festkörpersensors wie > einer ladungsgekoppelt Vorrichtung (die im folgenden als CCD-Anordnung bezeichnet wird) auf eine Bildaufnahmevorrichiung einer Fernsehkamera werden lichtelektrische bzw. optische Eingangsinformaiionen entsprechend dem Bild eines aufzunehmenden Objekts

ίο 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 Bildelemeni

Ii abgetastet werden, von der CCD-Anordnung erhalten werden. Es wird angenommen, daß die Abtastfrequen/ fvund der Fluchtungsabsiand r;;der Bildeiementein der horizontalen Richtung Mf₁- ist. Die elektrischen Ladungen, die in den jeweiligen Bildelementen gespeichert

m sind, werden schließlich mit der Taktimpulsfrequenzrate zu einem Ausgangsanschluß übertragen und zur Bildung eines seriellen Videosignals abgegeben. Das resultierende Videosignal Sy enthält Gleichspannungskomponenten S/x-und Seitenbandkomponenien Ss/jder

2i Abtastfrequenz f_a moduliert mit den Glcichspannungskomponenten Six: Hierbei sind die Seitenbiindkomponenten Ssn oben und unten mit der gleichen Abtastfrcquenz ί· in ihrer Mitte angeordnet. Wenn das Frequenzband der Gleichspannungskomponenten Srx

to ausreichend breit gewählt wird, um die Auflösung zu erhöhen, wird eine höhere Bandkomponente Sw/ der Gleichspannungskomponente Six- der Seilenbandkomponente Ssn der Abtastfrequenz f_L überlagert, und damit verursacht ein bestimmter Teil (der schraffierte

η Teil in F i g. 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 Fliirmcrn durch den Überlappungsfehler hervorgerufen wird, können der

4(i Überlappungsfehler und damit das Flimmern durch Beschränkung des Frequenzbandes der Gleichspannungskomponente Six- auf weniger als die Hälfte der Abtastfrequenz f_c vermieden werden. Wenn jedoch das Frequenzband der Gleichspannungskomponentc Six in

4i der obigen Weise beschränkt wird, wird die Auflösung verschlechtert. Um zu erreichen, daß das Frequenzband der Gleichspannungskomponente Six- ζ. B. zu 3,5 MHz gewählt wird, ohne die Auflösung zu verschlechtern, wobei jeder Überlappungsfehlcr verhindert wird.

κι genügt es, die Abtastfrequenz f_c hoch genug zu wählen. Da die Abtastfrequenz /jdurch das Produkt