DE4326385A1 - Vorrichtung zur Erzielung einer hohen Bildqualität bei Videokameras - Google Patents
Vorrichtung zur Erzielung einer hohen Bildqualität bei VideokamerasInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filmbildaufnahmevor
richtung zum Filmen eines Objekts mit Hilfe einer ladungs
gekoppelten Vorrichtung (CCD) und insbesondere eine Vorrich
tung zur Erzielung einer hohen Bildqualität bei Videokameras
mittels einer Segmentierung in n Stücke und Verlängerung um
das n-fache eines Bildschirms von Licht, welches von dem Ob
jekt auftrifft, um hierdurch das segmentierte, auftreffende
Licht sequentiell zu bearbeiten, so daß eine hohe Bildquali
tät erhalten werden kann, ohne die hohe Anzahl an Pixeln
(Bildpunkten) der CCD zu verwenden.
Bei einer typischen Filmbildaufnahmevorrichtung, welche eine
CCD verwendet, wurde die Anzahl der Pixel, welche die CCD
ausmachen, erhöht, um eine hohe Bildauflösung zu erreichen.
Allerdings ergibt sich bei der Verringerung der Pixelgröße
zur Erhöhung der Anzahl der Pixel in der CCD eine Situation,
in welcher nur 768 Pixel einer horizontalen Zeile zugeordnet
werden können.
Da wie voranstehend erwähnt eine Begrenzung der Erhöhung der
Anzahl der Pixel in der CCD innerhalb einer Reihe optischer
Geräte aufgetreten ist, die zur Erzielung einer hohen Bild
qualität einer Videokamera ausgelegt sind, haben sich bei
der Realisierung einer hohen Qualität der Videokamera über
eine bestimmte Grenze hinaus zahlreiche Schwierigkeiten
ergeben.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt daher in der
Bereitstellung einer Vorrichtung zur Erzielung einer hohen
Bildqualität bei einer Videokamera, durch Segmentierung und
nachfolgende Verlängerung eines Lichtbildschirms, ohne eine
Erhöhung der Pixelanzahl einer ladungsgekoppelten Vorrich
tung, um hierdurch eine Zeitdifferenz durch eine segmentier
te Bildfilmaufnahme zu kompensieren, so daß eine gute Bild
qualität erhalten werden kann.
Zur Erzielung dieser Vorteile der vorliegenden Erfindung weist
die Vorrichtung zur Erzielung einer hohen Bildqualität bei
einer Videokamera auf: eine optische Bearbeitungseinrichtung,
um einen Bildschirm von Licht, welches von einem Objekt auf
trifft, in n Stücke zu segmentieren und um das n-fache zu ver
längern; eine optische Wandlereinrichtung zur Umwandlung des
in n Stücke und um das n-fache verlängerte auftreffende Licht
an der optischen Bearbeitungseinrichtung in ein elektrisches
Signal umzuwandeln; und eine Signalrestaurierungseinrichtung,
um das in das elektrische Signal umgewandelte und von der
optischen Wandlereinrichtung ausgegebene Signal wieder in das
Signal eines Bildschirms umzuwandeln.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell
ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere
Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung;
Fig. 2A und 2B Darstellungen der Signalform eines Steuer
signals, welches an einen Flüssigkristallverschluß
gemäß der vorliegenden Erfindung angelegt wird; und
Fig. 3A bis 3F Bilddarstellungen zur Erläuterung der vorlie
genden Erfindung.
Nachstehend wird im einzelnen unter Bezugnahme auf die bei
gefügten Zeichnungen der Aufbau einer Vorrichtung zur Erzie
lung einer hohen Bildqualität bei Videokameras beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung, bei welcher die Vorrichtung aufweist:
eine optische Bearbeitungseinrichtung, um einen Bildschirm
von Licht, welches von einem Objekt aus auftrifft, in n Stücke
zu segmentieren und um das n-fache zu verlängern; eine opti
sche Wandlereinrichtung, um das in n Stücke segmentierte und
um das n-fache verlängerte auftreffende Licht an der opti
schen Bearbeitungseinrichtung in ein elektrisches Signal um
zuwandeln; und eine Signalrestaurierungseinrichtung, um das
in das elektrische Signal umgewandelte und von der optischen
Wandlereinrichtung abgegebene Signal wieder zu einem Licht
bildschirm zu machen.
Die optische Bearbeitungseinrichtung weist bei dem voranste
hend erwähnten Aufbau auf: eine Lichtsammellinse 10 zum Sam
meln von Licht, welches von einem Objekt aus auftrifft; eine
Irisblende 20 zur Einstellung der Lichtmenge, welche von der
Lichtsammellinse 10 gesammelt wird; einen Lichtsegmentierungs
spiegel 30, um das auftreffende Licht eines Bildschirms,
welches durch die Irisblende 20 gelangt ist, in n Pfade auf
zuteilen; einen ersten Korrekturspiegel 31 für den optischen
Pfad, zur Korrektur der Richtung des Lichtpfades zu einer Sei
te, welcher von dem Lichtsegmentierungsspiegel 30 abgeteilt
wurde; Flüssigkristallverschlüsse 40 und 41 zur sequentiellen
Übertragung jeweiliger Lichtstrahlen, die auf den jeweiligen
Pfad über die Spiegel 30 und 31 gelenkt werden; Ausdehnungs
linsen 50 und 51, um jeweils das auftreffende Licht um das
n-fache auszudehnen, welches von den Flüssigkristallverschlüs
sen 40 und 41 auf den jeweiligen Pfad übertragen wird; und
zweite Korrekturspiegel 32 und 33 für den optischen Pfad, um
sequentiell auf die optische Wandlereinrichtung das auf tref
fende Licht zu übertragen, welches auf den jeweiligen Pfad
durch die Ausdehnungslinsen 50 und 51 ausgedehnt wurde.
Die optische Wandlereinrichtung umfaßt: eine CCD 60 zur Um
wandlung des auftreffenden Lichts, welches pro Pfad von der
optischen Behandlungseinrichtung übertragen wurde, in elek
trische Signale; und eine Signaldetektor- und Verstärkungs
einstelleinheit 61, um pro Pfad die von der CCD 60 gewandel
ten elektrischen Signale zu erfassen, und diese daraufhin
als Signale zu verstärken, welche eine vorbestimmte Größe
aufweisen.
Die Signalrestaurierungseinrichtung umfaßt einen Analog/Digi
tal-Wandler (A/D) 62 zur Umwandlung, in digitale Signale, der
jeweiligen Wegbildsignale, die in vorbestimmter Größe durch
die optische Bearbeitungseinrichtung verstärkt werden; Spei
cher 64 und 65 zur pfadweisen Speicherung der Bildsignale, die
durch den A/D-Wandler 62 in digitale Signale umgewandelt wur
den; und eine Interpolations-Reproduktions-Einheit 70 zur Kom
pensation einer Zeitdifferenz der pfadweise in den Speichern
64 und 65 gespeicherten Signale, um daraufhin die Bildsignale
eines Bildschirms an eine Signalbearbeitungseinheit 71 auszu
geben.
Nachstehend wird eine Betriebsablaufsequenz der voranstehend
erläuterten Vorrichtung beschrieben.
Wird das in Fig. 3A gezeigte Objekt gefilmt, so wird die
Lichtmenge des auftreffenden Lichts, welches von der Licht
sammellinse 10 von Fig. 1 gesammelt wird, durch die Iris
blende 20 eingestellt.
Das auftreffende Licht, dessen Lichtmenge an der Irisblende
20 eingestellt wurde, wird in zwei Pfade durch den Lichtseg
mentierungsspiegel 30 aufgeteilt.
Mit anderen Worten läßt, wenn Licht entsprechend einem in
Fig. 3A gezeigten Bildschirm über die Irisblende 20 auftrifft,
der Lichtsegmentierungsspiegel 30 einen Teil durch, wie in
Fig. 3D gezeigt, und reflektiert einen Teil, wie in Fig. 3C
dargestellt.
Das von dem Lichtsegmentierungsspiegel 30 reflektierte Licht
trifft auf den ersten Korrekturspiegel 31 für den optischen
Pfad auf.
Der erste Korrekturspiegel 31 für den optischen Pfad korri
giert den Lichtpfad von Licht, welches von dem Lichtsegmen
tierungsspiegel 30 auftrifft, in eine Richtung, in welcher
das Licht zuerst empfangen wurde, und sammelt gleichzeitig
das auftreffende Licht, welches wie in Fig. 3C gezeigt segmen
tiert wurde, im Zentrum des Bildschirms.
Das Licht, welches durch den Lichtsegmentierungsspiegel 30
hindurchgegangen ist, wie in Fig. 3B gezeigt, tritt in den
Flüssigkristallverschluß 41 ein, und der Lichtweg, der bei
dem ersten Korrekturspiegel 31 für den optischen Pfad korri
giert und im Zentrum gesammelt wurde, wie in Fig. 3D erläu
tert, tritt in den Flüssigkristallverschluß 40 ein.
Der Flüssigkristallverschluß 40 läßt das auftreffende Licht
auf der Grundlage eines Steuersignals durch, wie in Fig. 2A
gezeigt, und der zweite Flüssigkristallverschluß 41 läßt
das auftreffende Licht auf der Grundlage eines Steuersignals
durch, wie in Fig. 2B gezeigt.
Das auf die Flüssigkristallverschlüsse 40 und 41 auftreffende
Licht, wobei ein Bildschirm segmentiert und sequentiell durch
das Steuersignal m1 in eine Form gebracht ist, welches in den
Fig. 2A und 2B gezeigt ist, wird sequentiell durch die Steuer
signale (m2, m3, . . .) durchgelassen.
Das auftreffende Licht, welches sequentiell durch die Flüssig
kristallverschlüsse 40 und 41 hindurchgelassen wird, wird
horizontal durch die Ausdehnungslinsen 50 und 51 entsprechend
der Anzahl der Pfade ausgebreitet.
Mit anderen Worten wird, wenn die Anzahl der beteiligten
Pfade Zwei beträgt, das in Fig. 3B dargestellte auftreffende
Licht, welches durch den Flüssigkristallverschluß 41 hin
durchgegangen ist, horizontal auf das Zweifache bei der Aus
dehnungslinse 51 verbreitert, wie in Fig. 3E gezeigt ist, und
das in Fig. 3D gezeigte auftreffende Licht, welches durch den
Flüssigkristallverschluß 40 hindurchgegangen ist, wird hori
zontal auf das Zweifache durch die Ausdehnungslinse 50 ver
breitert, wie in Fig. 3F gezeigt ist.
Die auftreffenden Lichtstrahlen, die durch die Ausdehnungs
linsen 50 und 51 ausgedehnt wurden, gelangen zu den zweiten
Korrekturspiegeln 32 und 33 für den optischen Pfad.
Die zweiten Korrekturspiegel 32 und 33 für den optischen Pfad
korrigieren den Lichtpfad zu einer Hauptpfadseite, die vor
der Segmentierung des auftreffenden Lichts gebildet wird.
Die auftreffenden Lichtstrahlen, deren Lichtpfade korrigiert
wurden, treten in die CCD 60 ein.
Die CCD 60 wandelt das segmentierte und sequentiell auftref
fende Licht in ein elektrisches Signal um, welches daraufhin
ausgegeben wird.
Das durch die Ausdehnungslinse 51 ausgedehnte Licht, welches
daraufhin wie in Fig. 3E gezeigt auftrifft, wird daher in das
elektrische Signal umgewandelt und durch die Ausdehnungslinse
50 ausgedehnt, und dann wird das durch die Ausdehnungslinse
50 ausgedehnte Licht, welches daraufhin wie in Fig. 3F gezeigt
auftrifft, in das elektrische Signal umgewandelt, welches
daraufhin ausgegeben wird.
Obwohl das auftreffende Licht um das Zweifache horizontal
ausgedehnt ist, wie in den Fig. 3E und 3F gezeigt, ist daher
in diesem Moment die Fläche des auftreffenden Lichts, welches
durch die CCD gefilmt wird, dieselbe.
Da das von der CCD 60 ausgegebene elektrische Signal ein
schwaches Signal ist, wird das Signal durch die Signalerfas
sungs- und Verstärkungseinstelleinheit 61 detektiert und bis
zu einem vorbestimmten Pegel verstärkt, um daraufhin ausge
geben zu werden.
Der A/D-Wandler 62 wandelt die analogen Signale, die bei der
Signalerfassungs- und Verstärkungseinstelleinheit 61 auf ei
nen vorbestimmten Pegel verstärkt werden, in Digitalsignale
um, um diese daraufhin auszugeben.
Die von dem A/D-Wandler 62 ausgegebenen Digitalsignale werden
in Speichern 64 und 65 gespeichert, entsprechend dem jeweili
gen Lichtpfad der optischen Bearbeitungseinrichtung.
Mit anderen Worten wird das Digitalsignal entsprechend dem
auftreffenden Licht (Fig. 3E), welches durch den Flüssigkri
stallverschluß 41 infolge eines Schaltvorgangs eines Schal
ters 63 hindurchgegangen ist, in dem Speicher 64 gespeichert,
und das Digitalsignal entsprechend dem auftreffenden Licht
(Fig. 3F), welches durch den Flüssigkristallverschluß 40 hin
durchgegangen ist, in dem Speicher 65 gespeichert.
Die Interpolations-Reproduktions-Einheit 70 liest aus dem
Speicher 65 ein Digitalsignal entsprechend "a" von Fig. 3F
aus, liest aus dem Speicher 64 ein Digitalsignal entsprechend
"b" von Fig. 3E aus, und liest aus dem Speicher 65 ein Digi
talsignal entsprechend "c" von Fig. 3F aus, um daraufhin die
se Signale an die Signalbearbeitungseinheit 71 auszugeben.
Obwohl die Signalbearbeitungseinheit 71 die CCD verwendet,
welche dieselbe Pixelanzahl aufweist, bearbeitet sie schließ
lich Signale, welche eine mehr als doppelt so große Auflösung
aufweisen.
Wie aus den voranstehenden Erläuterungen deutlich wird, kann
gemäß der vorliegenden Erfindung die Wirkung erzielt werden,
daß ein Bildschirm zur Verfügung gestellt wird, der mehr als
die doppelte Auflösung aufweist, obwohl eine CCD mit dersel
ben Pixelanzahl eingesetzt wird.
Die voranstehende Beschreibung und die zugehörigen Zeichnun
gen dienen zur Erläuterung und sollen nicht eingrenzend
verstanden werden. Es sind weitere Abänderungen und Modifi
kationen möglich, ohne von dem Wesen und Umfang der vorlie
genden Erfindung abzuweichen.
Obwohl bei der vorliegenden Erfindung das Licht horizontal
ausgebreitet wurde, ist auch eine Erhöhung der Auflösung in
der Vertikalrichtung mit Hilfe einer vertikalen Ausbreitung
möglich, und es wird darauf hingewiesen, daß Ausbreitungen in
die Horizontal- und Vertikalrichtung sämtlich durch Horizon
tal- und Vertikalrichtungen der Ausbreitungen möglich sind.
Zwar erfolgte die voranstehende Beschreibung auf der Grund
lage einer Erläuterung von zwei Lichtpfaden, jedoch kann der
Lichtpfad entsprechend einer Erhöhung der Auflösung oder Größe
der CCD ausgeweitet werden, und der Speicher an diesem Punkt
kann entsprechend der Erhöhung der Anzahl der Lichtpfade ver
größert werden.
Zwar wurde die vorliegende Erfindung so beschrieben, daß ein
Bildschirm in zwei Pfade aufgeteilt wurde, nämlich für das
Zentrum und die linke/rechte Seite, jedoch ist offensichtlich,
daß die technische Ausführung nicht hierauf beschränkt ist,
sondern der Pfad auch in zwei Teile um das Zentrum herum auf
geteilt werden kann, um auf diese Weise aufgeweitet zu werden.
Zwar wurde bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
das auftreffende Licht segmentiert, um daraufhin ausgedehnt
zu werden, jedoch läßt sich das Ziel der vorliegenden Erfin
dung auch dadurch erreichen, daß das auftreffende Licht zuerst
ausgebreitet und dann segmentiert wird, um bearbeitet zu wer
den, so daß darauf hingewiesen wird, daß eine Änderung der
Bearbeitungssequenz immer noch dazu führt, daß das Ziel der
vorliegenden Erfindung erreicht wird, und daher vom Wesen und
Umfang der Erfindung eingeschlossen sein soll, die sich aus
der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben.
Claims (4)
1. Vorrichtung zur Erzielung einer hohen Bildqualität bei
einer Videokamera, gekennzeichnet durch:
eine optische Bearbeitungseinrichtung, um einen Bild schirm von Licht, welches von einem Objekt aus auftrifft, in n Stücke zu unterteilen und auf das n-fache aufzuwei ten;
eine optische Wandlereinrichtung, um das auftreffende Licht, welches in n Stücke segmentiert und auf das n-fache in der optischen Bearbeitungseinrichtung aufgeweitet wur de, in ein elektrisches Signal umzuwandeln; und
eine Signalrestaurierungseinrichtung, um das in das elek trische Signal umgewandelte und von der optischen Wandler einrichtung ausgegebene Signal wieder zu einem Bildschirm auszubilden.
eine optische Bearbeitungseinrichtung, um einen Bild schirm von Licht, welches von einem Objekt aus auftrifft, in n Stücke zu unterteilen und auf das n-fache aufzuwei ten;
eine optische Wandlereinrichtung, um das auftreffende Licht, welches in n Stücke segmentiert und auf das n-fache in der optischen Bearbeitungseinrichtung aufgeweitet wur de, in ein elektrisches Signal umzuwandeln; und
eine Signalrestaurierungseinrichtung, um das in das elek trische Signal umgewandelte und von der optischen Wandler einrichtung ausgegebene Signal wieder zu einem Bildschirm auszubilden.
2. Vorrichtung zur Erzielung einer hohen Bildqualität einer
Videokamera nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß
die optische Behandlungseinrichtung aufweist:
eine Lichtsammellinse zum Sammeln des vom Objekt auftref fenden Lichts;
eine Irisblende zur Einstellung der Menge des Lichts, wel ches von der Lichtsammellinse gesammelt wird;
einen Lichtsegmentierungsspiegel zur Segmentierung des auftreffenden Lichts eines Bildschirms, welches durch die Irisblende gelangt ist, in n Pfade;
einen ersten Korrekturspiegel für den optischen Pfad zum Korrigieren des durch den Lichtsegmentierungsspiegel seg mentierten Lichtpfads zu einer Richtungsseite;
Flüssigkristallverschlüsse zum sequentiellen Hindurchlas sen jeweiliger Lichtstrahlen, die pro Pfad durch die Spie gel auftreffen;
Ausdehnungslinsen, um jeweils um das n-fache die auftref fenden Lichtstrahlen aufzuweiten, die pro Pfad durch die Flüssigkristallverschlüsse hindurchgelassen werden; und
zweite Korrekturspiegel für den optischen Pfad, um sequen tiell zur optischen Wandlereinrichtung die auftreffenden Lichtstrahlen hindurchzulassen, die pro Pfad durch die Aus dehnungslinsen aufgeweitet wurden.
eine Lichtsammellinse zum Sammeln des vom Objekt auftref fenden Lichts;
eine Irisblende zur Einstellung der Menge des Lichts, wel ches von der Lichtsammellinse gesammelt wird;
einen Lichtsegmentierungsspiegel zur Segmentierung des auftreffenden Lichts eines Bildschirms, welches durch die Irisblende gelangt ist, in n Pfade;
einen ersten Korrekturspiegel für den optischen Pfad zum Korrigieren des durch den Lichtsegmentierungsspiegel seg mentierten Lichtpfads zu einer Richtungsseite;
Flüssigkristallverschlüsse zum sequentiellen Hindurchlas sen jeweiliger Lichtstrahlen, die pro Pfad durch die Spie gel auftreffen;
Ausdehnungslinsen, um jeweils um das n-fache die auftref fenden Lichtstrahlen aufzuweiten, die pro Pfad durch die Flüssigkristallverschlüsse hindurchgelassen werden; und
zweite Korrekturspiegel für den optischen Pfad, um sequen tiell zur optischen Wandlereinrichtung die auftreffenden Lichtstrahlen hindurchzulassen, die pro Pfad durch die Aus dehnungslinsen aufgeweitet wurden.
3. Vorrichtung zur Erzielung einer hohen Bildqualität einer
Videokamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die optische Wandlereinrichtung aufweist:
eine CCD (ladungsgekoppelte Vorrichtung) zur Umwandlung des auftreffenden Lichts, welches pfadweise von der opti schen Bearbeitungseinrichtung übertragen wurde, in elek trische Signale; und
eine Signalerfassungs- und Verstärkungseinstelleinheit, um pfadweise die durch die CCD umgewandelten elektrischen Signale zu erfassen, und diese daraufhin als Signale mit vorbestimmter Größe zu verstärken.
eine CCD (ladungsgekoppelte Vorrichtung) zur Umwandlung des auftreffenden Lichts, welches pfadweise von der opti schen Bearbeitungseinrichtung übertragen wurde, in elek trische Signale; und
eine Signalerfassungs- und Verstärkungseinstelleinheit, um pfadweise die durch die CCD umgewandelten elektrischen Signale zu erfassen, und diese daraufhin als Signale mit vorbestimmter Größe zu verstärken.
4. Vorrichtung zur Erzielung einer hohen Bildqualität einer
Videokamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Signalrestaurierungseinrichtung aufweist:
einen Analog/Digital-Wandler zur Umwandlung der jeweiligen Pfadbildsignale, die um einen vorbestimmten Betrag durch die optische Behandlungseinrichtung verstärkt wurden, in Digitalsignale;
Speicher zur pfadweisen Speicherung der Bildsignale, die durch den Analog/Digital-Wandler in Digitalsignale umgewan delt wurden; und
eine Interpolations-Reproduktions-Einheit zum Kompensie ren einer Zeitdifferenz der Bildsignale, die pfadweise in den Speichern gespeichert wurden, und zur nachfolgenden Ausgabe der Bildsignale eines Bildschirms an die Signal bearbeitungseinheit.
einen Analog/Digital-Wandler zur Umwandlung der jeweiligen Pfadbildsignale, die um einen vorbestimmten Betrag durch die optische Behandlungseinrichtung verstärkt wurden, in Digitalsignale;
Speicher zur pfadweisen Speicherung der Bildsignale, die durch den Analog/Digital-Wandler in Digitalsignale umgewan delt wurden; und
eine Interpolations-Reproduktions-Einheit zum Kompensie ren einer Zeitdifferenz der Bildsignale, die pfadweise in den Speichern gespeichert wurden, und zur nachfolgenden Ausgabe der Bildsignale eines Bildschirms an die Signal bearbeitungseinheit.
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