DE2846869A1

DE2846869A1 - Signaluebertragungsschaltung

Info

Publication number: DE2846869A1
Application number: DE19782846869
Authority: DE
Inventors: Seisuke Yamanaka
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1977-10-27
Filing date: 1978-10-27
Publication date: 1979-05-10
Also published as: NL7810701A; FR2407628A1; JPS6145433B2; JPS5461822A; US4220977A; CA1106924A; FR2407628B1; GB2007057A; GB2007057B

Description

W» J ^

7-35 Kitashinagawa, 6-chome

Shinagawa-ku

Tokio 141 / Japan

Signalübertragungsschaltung

Die Erfindung betrifft allgemein eine Signalubertragungsschaltung, in die mehrere Abtastschaltungen eingeschaltet sind, und mehr im einzelnen eine Signalübertragungsschaltung, die sich zur Verwendung in der Signalverarbeitungsschaltung einer Festkörper-Fernsehkamera eignet, in welcher ein Halbleiterbauelement wie zum Beispiel eine ladungsgekoppelte Schaltung (CCD) und ein Eimerkettenspeicher (BBD) angewandt werden.

Anhand eines Beispiels wird nun eine bekannte Festkörper-Fernsehkamera betrachtet, die einen CCD-Bildabtaster verwendet. Bei solch einer bekannten Fernsehkamera wird das Ausgangssignal von einem Bildabtaster durch eine Schaltung hindurchgeführt, die aus einer in Kaskade verbundenen Abtastschaltung und/oder Abtastspeicherschaltung besteht, um ein endgültiges Signal zu sein. In diesem Fall ist festausteilen, daß das Signal durch den Abtastvorgang wahrscheinlich verschlechtert wird. Als Grund dafür kann die Tatsache

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angesehen werden, daß Minuskomponenten, die oberhalb der Abtastfrequenz liegen, welche durch den ersten Abtastspeichervorgang erzeugt wird, wirksame Signalkomponenten löschen, die unterhalb der Abtastfrequenz des zweiten Abtastvorgangs vorhanden sind, welcher unten beschrieben wird.

Grundsätzlich ist das Ausgangssignal eines Festkörper-Bildabtasters ein abgetastetes Signal mit niedrigem Signalpegel, so daß selbst eine geringe SignalVerschlechterung nicht vernachlässigt werden kann. Bei einer Ladungsverschiebeschaltung wie zum Beispiel einer ladungsgekoppelten Schaltung gibt es viele Fälle, in denen eine Abtastspeicherfunktion bei dem Ableiten eines Signals von der Schaltung selbst erforderlich ist. Dementsprechend verschlechtert der Abtastvorgang, der einmal ausgeführt wird, nachdem das Signal abgeleitet ist, den Frequenzgang des Festkörper-Abtastsystems bei dem bekannten System.

Ein Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer Signalübertragungsschaltung mit einer Abtastschaltung und/oder einer Abtastspeicherschaltung.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer neuartigen Signalübertragungsschaltung, bei der Schaltungen mit der Abtastfunktion in Reihe verbunden sind.

Gemäß der grundsätzlichen Bauart der Erfindung sind eine Abtastspeicherschaltung, ein Tiefpaßfilter und eine Abtastschaltung (oder eventuell eine Abtastspeicherschaltung) in Reihe verbunden. Abtastimpulsfolgen» die den entsprechenden Schaltungen zugeführt werden, weisen die gleiche Frequenz auf, können sich aber in der Phase und der Fensterbreite unterscheiden.

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Auf die übliche Art zeigt die Abtastspeicherschaltung eine Tiefpaßfilter-Charakteristik für ein durch diese hindurch zu übertragendes Signal. In dieser Erfindung können solche Tiefpaßfilter-Charakteristiken der Abtastspeicherschaltung gelöscht oder kompensiert werden, indem ein Tiefpaßfilter zwischengeschaltet wird mit einer Sperrfrequenz, die etwa der Abtastfrequenz entspricht. In diesem Fall bestimmt die als letzte verbundene Abtastschaltung die Phase eines Ausgangssignals. Dementsprechend wird durch Verstellen der Fensterphase und Fensterbreite des Abtastimpulses, weicher der als letzter verbundenen Abtastschaltung zugeführt wird, die Phase des Ausgangssignals von dem CCD-Bildabtaster bestimmt.

Daher kann die Signalübertragungsschaltung der Erfindung auf ein Bildaufnahmesystem angewandt werden, das eine Vielzahl von Bildabtast-Chips verwendet, um die Auflösung zu verbessern. In solch einem System ist es erforderlich, daß die Phase eines Ausgangssignals entsprechend einer Chipverschiebung eingerichtet wird. Wenn die Erfindung auf solch eine Phasenanordnung des Ausgangssignals angewandt wird, kann die Phasenanordnung des Ausgangssignals durchgeführt werden, während eine Signalkompensation erzielt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Figur 1 ein schematisches Bild der Anordnungsbeziehung der Abtastelementeτ

Figur 2 ein Diagramm mit den Frequenzcharakteristiken eines aufgenommenen Ausgangssignals;

Figur 3 ein systematisches Blockschaltbild eines Bildabtastgerätes ;

Figuren 4A bis 4G Diagramme, die zur Erläuterung eines Abtastvorgangs verwendet werden;

Figuren 5A und 5B Diagramme, die zur Erläuterung der Wirkungsweise einer bekannten Schaltung verwendet werdenί

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Figur 6 ein Blockschaltbild, das die grundsätzliche Bauart der Erfindung zeigt;

Figuren 7A₁ 7B und 7C Diagramme der Frequenzcharakteristiken der Schaltung;

Figuren 8 und 9 Blockschaltbilder von Festkörper-Fernsehkameras, auf welche die Erfindung angewendet wird;

Figuren 1OA bis IOD und HA und HB Erläuterungsdiagramme betreffend Ausrichtungsfehler; und

Figur 12 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

In einer Festkörper-Fernsehkamera gibt es einen Fall, in welchem eine Abtastspeicherschaltung und eine Schaltung, welche die Abtastfunktion hat (eine Abtastschaltung, Abtastspeicher schaltung oder dgl.), in dem Signalübertragungsweg oder der Leitung in Kaskade verbunden sind, um aus dem Ausgangssignal eines Festkörper-Bildelementes ein erwünschtes Videosignal zu erzeugen.

Zum Beispiel kann solch eine Festkörper-Fernsehkamera mit der obigen Schaltung ausgeführt sein, bei der drei Bildabtaster einen Gegenstand aufnehmen (abtasten), um Seitenbandkomponenten zu löschen, die in den aufgenommenen Ausgangssignalen vorhanden sind, und somit schlechte Auswirkungen auf ein reproduziertes Bild zur Erweiterung eines Frequenzbandes zu unterdrücken.

Das Merkmal dieses Beispiels ist, daß bei Aufnahme des gleichen Gegenstandes die durch Bildelemente von drei Bildabtastern abgetasteten Punkte verschoben oder versetzt werden. Zum Beispiel werden sie, wie in Figur 1 gezeigt, in Anbetracht der räumlichen Lagebeziehung der drei Bildabtaster IR, IG und IB sequentiell versetzt in der Horizontalrichtung bezüglich des Gegenstandes um beispielsweise x/3 für einen

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Anordnungsabstand χ der Bildzellen oder -elemente 2, die in der Horizontalrichtung entsprechend einer Abtastzeit T_x.

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angeordnet sind, während angesichts der Phasenbeziehung , wenn der Bildabtaster IR als Bezug genommen wird, dem Bildabtaster IG wie zum Beispiel einem CCD-Chip eine Phasendifferenz θ₁₂ gegenüber dem CCD-Chip IR und dem CCD-Chip IB eine Phasendifferenz ©₁₃ gegenüber dem CCD-Chip IR erteilt wird.

Das obige Beispiel ist eine Farbfernsehkamera, so daß Ausgangssignale entsprechend den Primärfarben R (rot), G (grün) und B (blau) von dem jeweiligen CCD-Chip IR, IG bzw. IB abgeleitet werden.

Falls die räumliche Beziehung zwischen dem objektiven Bild und den CCD-Chips IR bis IB wie oben gewählt wird, werden, wenn die Abtastzeitsteuerung der entsprechenden CCD-Chips IR bis IG unter Befriedigung der obigen Beziehung hinsichtlich der Zeit gewählt wird oder die Signale dementsprechend ausgelesen werden, der Ausgangspegel und die Lagebeziehung der Abtastimpulse, wie in Figur 2 gezeigt.

Figur 2 zeigt das zusammengesetzte Signal, in welchem Y

eine Basisbandkomponente darstellt, Y_e eine Seitenbandkomponente darstellt, und die Phasenbeziehung zwischen Trägern (Abtastimpulsen) C_, C_ und C_ der Seitenbandkomponente Y„

H. \3 B

so wird, wie in Figur 2 gezeigt. Wenn die räumliche Beziehung die obige Bedingung vollständig erfüllt, wird θ₁₂ ^{= 120}° ^und ©₁₃= 240 . Wenn der Gegenstand ein Schwarz-Weiß-Bild ist, wird daher in dem zusammengesetzten Ausgangssignal die Seitenbandkomponente Y- aufgehoben oder gelöscht, und folglich wird das zusammengesetzte Ausgangssignal nur gleich der Basisbandkomponente Y_n.

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Figur 3 zeigt ein Beispiel eines Schaltungssystems, das den obigen Zweck erfüllt. In diesem Beispiel wird das Licht von einem Gegenstand 0 über Halbspiegel HM und Vollspiegel FM auf die entsprechenden Bildabtaster IR, IG und IB fokussiert. In diesem Fall sind vor diesen Bildabtastern jeweilige Farbfilter FR, FG bzw. FB angeordnet.

Die in den entsprechenden Bildabtastern IR bis IB vorgesehenen (nicht gezeigten) horizontalen Schieberegister werden mit einem Taktimpuls P_ (mit der Frequenz von beispielsweise 1/ T„) zum entsprechenden Abtasten (Auslesen) versorgt. Allgemein gesprochen müssen die den entsprechenden horizontalen Schieberegistern zugeführten Taktimpulse phasengleich der räumlichen Phase gewählt werden. Aber bei der Ausführungsform in Figur 3 werden die Taktinipulse P_c den entsprechenden horizontalen Schieberegistern mit derselben Phase zugeführt, und die Anpassung an die räumliche Phase wird dann nach der Abtastung hergestellt.

Ein aufgenommenes Signal S_R von dem Bildabtaster IR wird über eine erste Abtastspeicherschaltung 5R zur Wellenformung einer zweiten Abtastspeicherschaltung zur Phasenanpassung zugeführt. In diesem Fall wird der Taktimpuls P_c als Abtastsignal verwendet.

Auf ähnliche Art werden die anderen aufgenommenen Signale S_ und S_, von den anderen Bildabtastern IG bzw. IB durch die

G B

Abtastspeicherschaltungen 5G bzw. 5B wellengeformt und danach durch die Abtastspeicherschaltungen 7G bzw. 7B in der Phase verstellt. Das heißt, die Phasen vj> und ^₁₃ der Abtastsignale, die den Abtastspeicherschaltungen 7G und 7B zugeführt werden, werden verstellt, so daß sie mit den räumlichen ftianen G₁₂ und ©₁₃ koinzident sind. In Figur 3 bezeichnen 8G und 8B Phasenverstellschaltungen für den obigen Zweck. Die entsprechenden, so phasenverstellten aufgenommenen Signale

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S_, S_ und S_ werden bekanntlich einem Kodierer (der eine

RG JB

Matrixschaltung umfaßt) zugeführt, der dann ein erwünschtes Farbvideosignal erzeugt.

Es ist nachgewiesen, daß, wenn die zwei Abtastspeicherschaltungen 5 und 7 in die Übertragungssysteme der aufgenommenen Signale S₇, bis S_ eingeschaltet sind, deren Frequenzcharak-

JK Jd

teristiken durch die Abtastspeicherschaltungen 5 und 7 verschlechtert sind.

Der Grund für die Verschlechterung der Frequenzcharakteristiken ist folgender: Zunächst wird nun die Charakteristik der Abtastspeicherschaltungen betrachtet. Die Charakteristiken können so betrachtet werden, daß, wie in Figur 4 gezeigt, ein Eingangssignal f(x) (siehe Figur 4A) durch einen idealen Abtastimpuls P^(X) (siehe Figur 4B) mit der Impulsdauer null abgetastet wird, und danach wird ein abgetastetes Ausgangssignal O₁(x) (siehe Figur 4C) über eine konstante Zeitspanne r^ (siehe Figur 4D) gehalten bzw. gespeichert. Dieser Halteeffekt kann als eine Art Tiefpaßeffekt betrachtet werden.

Die Frequenzcharakteristiken können ausgedrückt werden als

raisin TT Γ^ρ/fy"T^pJe"^ ^p V , wenn das Eingangssignal f(x) als f(x) = cos 2ΐΓρχ ausgedrückt wird (worin ρ die Folgefrequenz darstellt). Wenn aber die Abtastspeicherschaltungen in Kaskade verbunden sind, wird kein solches Ausgangssignal erhalten, bei dem der obige Vorgang zweimal wiederholt wird. Obwohl die theoretische Erläuterung im Detail übergangen wird, lautet das Ergebnis folgendermaßen: In dem Äusgangssignal wird der Halteeffekt des Signals nicht durch die erstere Abtastspeicherschaltung, sondern durch die letztere Abtastspeicherschaltung bestimmt, und das Ausgangssignal wird in solch einem Zustand geliefert, daß es gegenüber dem Eingangssignal f(x) um eine Phasendifferenz £ (siehe Figur 4E) zwischen den Abtastimpulsen P₁(X) und P₂(x) der beiden

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Abtastspeicherschaltungen verzögert ist. Selbst wenn die Abtastspeicherschaltungen in Kaskade über mehrere Stufen verbunden sind, wird dementsprechend der Halteeffekt eines Ausgangssignals S_(x) (siehe Figur 4G) durch die Abtastspeicherschaltung in der letzten Stufe bestimmt.

Wenn das Eingangssignal als f(x) und die ideale Abtastimpulsfolge als P(x) angenommen werden, wird die folgende Gleichung (1) festgestellt:

p(x) = r £(x-nr_H> (D

Auf diese Weise ergibt sich folgender Ausdruck für das Ausgangssignal S^(x):

worin rect (x) = 1 | χ | ^rz

und ^C convolutionelle Produkte darstellt.

In der Gleichung (2) ist der linke halbe Term auf der rechten Seite ein Signal 0₂(x) selbst (siehe Figur 4F), das der durch die Phasendifferenz £ zwischen den Abtastimpulsen P₁(X) und P-(x) verursachten Verzögerung unterworfen ist, und der verbleibende halbe Term auf der rechten Seite stellt den Halteeffekt mit der Dauer T - dar.

Das heißt, das endgültige Ausgangssignal S_(x) wird erhalten durch Anwendung des Halteeffektes auf das abgetastete Ausgangssignal O₂(x).

Als nächstes wird die Frequenzcharakteristik des Ausgangssignals betrachtet. Nun wird die Frequenzcharakteristik des Ausgangssignals O^(x) auf zweierlei Art betrachtet.

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Aus der Gleichung (2) wird folgende Gleichung (4) abgeleitet: O₂(x) = t(x-&)=jE. δ(χ-ητ_Η-£) (4)

Deren Frequenzkomponente kann folgendermaßen durch die Fouriertransformation ausgedrückt werden:

O (f) = -Χ- β"*²** Σ F(f- -£- ) (5)

* ^τ Η

Dagegen wird die Frequenzkomponente des Ausgangssignals S^ durch die folgende Gleichung (6) ausgedrückt, da es erhalten wird durch Halten des Ausgangssignals CL (x) mit der Haltedauer (Fensterbreite) t.:

sin _ή , 1 ,

Da das Ausgangssignal O₂(x) erhalten wird durch Abtasten des Signals S (x) mit der idealen Abbastimpulsfolge P₂(x), kann die Frequenzkomponente O₂(f) des ersteren auch folgendermaßen ausgedrückt werden:

_τ · _τ ^H-^H

F(f -

^τΗ

Da die Gleichungen (5) und (7) gleich sein müssen, gilt m.+ 1 = n. Also wird aus diesen Gleichungen die folgende Gleichung (8) erhalten:

sin ' * "\_

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Um den Effekt klar zu machen, kann Gleichung (8) wie folgt umgeschrieben werden, wenn £ = T₁ / 2 :

sin

^τΗ^ """I (f- —j

Wenn nun das Eingangssignal f(x) ausgedrückt werden kann durch

f(x) = cos 2 7Γρχ (10)

kannGleichung (9) folgendermaßen umgeschrieben werden:

«τ (Jl- + P) ⁼¹

^τΗ

Da die Gleichung (11) ohne Rücksicht auf die Folgefrequenz des Gegenstandes gilt, kann natürlich ein Ausgangssignal mit konstanter Amplitude geliefert werden.

Übrigens kann die linke Seite der Gleichung (11) folgendermaßen ausgedrückt werden:

, . sin TtT₁(^ p) sin TtT₁(^--' +p)

T₁ ( sin TtT-j ρ 1 ^τη - ^{1 τ}Η

¹ * ■*- ⁺ ^ (12)

Wenn angenommen wird, daß X*ctV„ in Gleichung (12), gilt

-¹^ Vt¹" t p)i^2N

Wenn N = 1,2,... in der Gleichung (13), wird _sinltT (JjL. * P)

< 0 (14)

Da die folgenden Bedingungen (15) und (16) gelten:

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sin πτΛ~—+ρ) ¹

sin TET₁ ( —— + ρ)

(15)

(16)

kann der linke Term L der Gleichung (11) ausgedrückt werden wie folgt:

TCT₁P sin TCT₁ (—r -p)

"Hl ^πτ1^Ρ

πτ^-^-ρ)

/ sin TtT₁ ρ sin TtT₁ (—- - ρ) 1 ¹H

■πτ.,/1

*■ "ι * O

₁ f sin TtT₁ (-τ?; + ρ) sin TCT₁ (- ρ)

¹¹

Der zweite Term der rechten Seite der Gleichung (17) ist eine negative Komponente.

Aufgrund der Tatsache, daß die durch die obige Gleichung ausgedrückte negative Komponente vorhanden ist, wird der Ausgangspegel L zwangsweise vermindert, und folglich werden die Frequenzcharakteristiken verschlechtert.

Nun wird die Verschlechterung der Frequenzcharakteristiken kurz beschrieben. Da die Abtastspeicherschaltung eine Art Modulationsschaltung ist, wird der Abtastimpuls P₂(x) für die Abtastspeicherschaltung bei der hinteren Stufe durch die entsprechendai Frequenzkomponenten (ρ, 1/τ_Η - Ρ» l/f_H + ρ,...)

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des ersten Ausgangssignals S.(χ) moduliert (siehe Figuren 5A und 5B). Das modulierende Signal enthält positive und negative Komponenten, so daß die zusammengesetzten modulierten Komponenten dadurch durch das negative Modulationssignal beeinflußt werden, dann wird sein Ausgangspegel konstant gemacht, und die Frequenzcharakteristiken werden bestimmt. Obwohl die Frequenzcharakteristiken durch den nächsten Halteeffekt bestimmt werden, sind sie derart, daß die hochfrequente Bandkomponente verschlechtert wird, deren Verbesserung daher anzustreben ist.

Wenn die Abtastspeicherschaltung in der hinteren Stufe eine einfache Abtastschaltung ist, wird der Halteeffekt durch die erste Abtstspeicherschaltung bestimmt und es tritt eine der oben .erklärten ähnliche Erscheinung auf.

Die Erfindung besteht darin, unter Berücksichtigung des Obigen die Frequenzcharakteristiken zu verbessern und in der Theorie die Komponente zu beseitigen, welche durch den zweiten Term der rechten Seite von Gleichung (17) ausgedrückt wird. Das heißt, bei der Erfindung wird, wie in Figur 6 gezeigt, welche den grundsätzlichen Aufbau zeigt, ein Filter 13, das die Teifpaßcharakteristik aufweist, zwischen eine Abtastspeicherschaltung 11 und eine Schaltung 12, welche die Abtastfunktion hat, welche in Kaskade verbunden sind, zwischengeschaltet. Die Sperrfrequenz des Filters 13 wird so gewählt, daß sie theoretisch, bei 1/ r„ liegt, gemäß dem Zweck der Schaltung aber ohne Problem etwas höher oder niedriger als 1/ v~ sein

rl

kann. Dadurch kann die negative Komponente der rechten Seite von Gleichung (17) vollständig beseitigt werden, so daß der Ausgangspegel bei Zwischenschaltung des Filters 13 im Vergleich zu dem Fall ohne Anwendung des Filters 13 erhöht wird. Auf diese Weise können die Frequenzcharakteristiken, insbesondere diejenigen unterhalb des Zwischenfrequenzbandes, stark verbessert werden.

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Figur 7 zeigt die Frequenzcharakteristiken der Erfindung. Kurve 16 in Figur 7A gibt den Fall wieder, in dem die Schaltung 12 in der hinteren Stufe eine Abtastschaltung 12S. ist, das heißt, die Frequenzcharakteristik O₂(f) zu der Zeit, bei der die Abtastung durch den idealen Abtastimpuls erzielt wird, woraus ersichtlich ist, daß insbesondere das mittlere Frequenzband angehoben wird und daher das Filter 13 eine ausreichende Wirkung hat. Wenn die Schaltung 12 aus einer Abtastspeicherschaltung 12H besteht, variieren ihre Frequenzcharakteristiken entsprechend der Dauer T₂ ^d®s Halteimpulses. In Figur 7B stellt die Kurve 17a die Frequenzcharakteristik in dem Fall dar, in welchem die Dauer T*„ als f-pr/2 gewählt wird, und die Kurve 17b stellt den Fall dar, in welchem die Dauer t% als f„/3 gewählt wird.

Z rl

Dementsprechend werden die Frequenzcharakteristiken der gesamten Schaltung, in welcher die Abtastspeicherschaltung 12H verwendet wird, so, wie in Figur 7C gezeigt. In Figur 7C stellt die Kurve 18a die Frequenzcharakteristik in dem Fall Tj= ^r _R/2 dar, Kurve 18b diejenige im Fall f_r= V„/3 , und die Frequenzcharakteristiken in dem Fall, in welchem das Filter 13 nicht verwendet wird, sind dieselben wie die in Figur 7B gezeigten.

Wie aus dem Vergleich der Erfindung mit dem Stand der Technik ersichtlich ist, ist der Frequenzgang in dem mittleren Frequenzband und dem höheren Frequenzband angehoben. Als Folge davon sind die Frequenzcharakteristiken stark verbessert.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, das auf das Signalübertragungssystem einer Festkörper-Fernsehkamera angewandt ist.

Figur 8 ist ein systematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Festkörper-Fernsehkamera, bei der die grundsätzliche Schaltung der Erfindung auf jeden der

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Übertragungswegs der aufgenommenen Signale S , S- und S angewandt ist, und bei welcher die den Elementen oder Teilen der Figur 3 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszahlen und -buchstaben bezeichnet sind.

Nun wird der Übertragungsweg für das aufgenommene Signal S_

beschrieben. Wie in Figur 8 gezeigt, sind ein Tiefpaßfilter 13R und eine Abtastschaltung 12SR in dieser Reihenfolge mit der Ausgangsklemme der zweiten Abtastspeicherschaltung 7R oder bei deren hinterer Stufe verbunden, um zusammen mit der ersten Abtastspeicherschaltung 5R eine Übertragungsschaltung oder Frequenzgang-Kompensationsschaltung 1OR in diesem Beispiel zu bilden. Wenn das Filter 13 zur Verbesserung der Frequenzcharakteristiken zwischengeschaltet ist, verschwindet die Zeitverzögerung, die durch eine Abtastspeicherschaltung 11R einer ersten Stufe verursacht wird, welche aus den Abtastspeicher schaltungen 5R und 7R besteht, so daß die Phase V₁₁ im Hinblick auf die Zeit des der Abtastschaltung 12SR bei der hinteren Stufe zugeführten Abtastimpulses durch einen Phasenschieber 9R kompensiert wird in der Verzögerung, die durch die Abtasthalteschaltung 7R und das Filter 13R von der räumlichen Phase θ^ verursacht wird.

Die anderen Signalübertragungssysteme sind ähnlich gebildet, so daß ihre detaillierte Beschreibung übergangen wird.

Die entsprechenden Signale S , S und S , die frequenzgangkompensiert sind, werden einer Matrixschaltung 15 zugeführt, die dann ein Leuchtdichtesignal Y und ein Paar Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y) erzeugt (in denen R=S und B=S_). Das Leuchtdichtesignal Y wird über ein Tiefpaßfilter 16 und eine Verzögerungsschaltung 17 einer Addierschaltung 18 zugeführt, wahrend die beiden Farbdifferenzsignale (R-Y) und (B-Y) über ein Tiefpaßfilter 19A bzw. 19B einem Kodierer 20 zugeführt werden, um in ein gewünschtes TrägerChrominanzsignal

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umgewandelt zu werden. Das Träger-Chrominanzsignal wird der Addierschaltung 18 zugeführt, welcher auch das Leuchtdichtesignal Y und ein zusammengesetztes Synchronsignal zugeführt wird, so daß durch die Addierschaltung 18 ein gewünschtes Videosignal geschaffen und an ihre Klemme 18a geliefert wird.

Da die Frequenzgangkompensation ein notwendiger Prozeß für das Leuchtdichtesignalsystem ist, wenn die Schaltung der Erfindung auf den Übertragungsweg für das Leuchtdichtesignal Y angewandt wird, welches durch die Matrixschaltung 15 gebildet wird, wird der gleiche Effekt erhalten.

Figur 9 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels dieses Falles. In diesem Beispiel wird die Frequenzgangkompensation erzielt durch die erste und die zweite Abtastspeicherschaltung 5, 7 sowie durch das Tiefpaßfilter 13 und die Abtastschaltung 12, welche hinter der Matrixschaltung 15 vorgesehen sind. In Figur 9 bezeichnet 22 einen'Phasenschieber und 23 eine Impulsdauer-Steuerschaltung.

Die Phasenbeziehung zwischen den entsprechenden aufgenommenen

Signalen S_ bis S_, wenn sie von den Bildabtastern IR bis IB κ ο

ausgelesen werden, wobei die räumliche Phase Θ... der Bildabtaster IG und IB gehalten wird, ist in den Figuren 1OA, 1OB und IOC gezeigt. Dementsprechend werden, wenn die Ausrichtung zwischen den Bildabtastern IR bis IB perfekt ist, die Seitenbandkomponenten durch Zusammensetzen der aufgenommenen Signale S-, bis S gelöscht, um die Einflüsse auf die BiIdqualität zu eliminieren, wenn ein Schwarz-Weiß-Gegenstand aufgenommen wird.

Wenn jedoch irgendein Fehler in der Ausrichtung vorhanden ist, werden die Seitenbandkomponenten nicht gelöscht bzw. aufgehoben und verbleiben in einer Basisbandkomponente Υ_β, mit dem Ergebnis, daß die Bildqualität nicht verbessert werden

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kann und auch die Bandbreite nicht erweitert werden kann. In der Praxis ist der Bildabtaster klein, und wenn er einige hundert Bildelemente in der Horizontalrichtung benötigt, ist die mechanische Verschiebung entsprechend der Zeit X /3 schwer vorzusehen. Dies führt dazu, daß der Bildabtaster in der Ausbeute niedrig und daher teuer wird.

Wenn zum Beispiel die räumliche Phase Q^₂ ^des Bildabtasters IB ein· wenig gegenüber der normalen Phase versetzt ist (was in Figur 1OB durch die gestrichelte Linie angedeutet ist), wird das zusammengesetzte Ausgangssignal S , das dem Leuchtdichtesignal Y entspricht, so, wie in Figur IOD gezeigt. Die Phase φ der Seitenbandkomponente in Figur IOD zeigt die Phasendrehung, nachdem die Seitenbandkomponente zusammengesetzt ist.

Der Rest der Seitenbandkomponente aufgrund des Ausrichtungsfehlers kann leicht beseitigt werden durch Verwendung des obigen Frequenzgangkompensators, während der Frequenzgang kompensiert wird, wenn der Fehler klein ist. Das heißt, die Impulsdauer T_? und Phase des Abtastimpulses P-(χ), welcher der hinter dem Filter 13 vorgesehenen Abtastschaltung 12S zugeführt wird, ist ausreichend, um nach Wunsch gewählt zu werden. Der Grund wird unter Bezug auf Figur 9 beschrieben.

Ein Ausgangs signal l...(x) von den Abtastspeicherschaltungen 7R, 7G und 7B wird zunächst erläutert. Wenn i = 1 , dann ist I₁₁(X) = S_R. Daher ist I₁₂(x) = S_Q und I₁₃(X) = S_ß. Wenn angenommen wird, daß die Verschiebung gegenüber der Bezugsphase im Raum θ beträgt, wie oben erörtert, und diejenige in der Zeit ^ beträgt und der Bildabtaster IR als Bezugsgröße genommen wird, wie in Figur 1 gezeigt, dann ist der Bildabtaster IG gegenüber dem Abtaster IR um Θ-.. _? im Raum und um ^₁₂ in der Zeit versetzt. Ähnlich ist der verbleibende Bildabtaster IB gegenüber dem Abtaster IR um Q₁₃ im Raum und um u>₁₃ in der Zeit versetzt. Daher wird das Ausgangssignal

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I₁.(χ) folgendermaßen ausgedrückt:

-J₁₁(X)-KiJRi(P)COs [2WpX-KG₁--^₁ J)T₁₃ + Ri(I/τ_Η - ρ) cos ί 2π( ΐ/τ_Η- ρ)χ - (G₁. - ή> ,)τ P-^P₁ A

Xi *· Xx IX I X JtX W IX W

+ Ri(I/t„ +.ρ) cos j 2π(ΐ/τ_Η.+ ρ)χ + (B₁. -^P₁ .)t„p -CP₁ .1 H j^ in ιι ^ η π JtX^

+ Ri (2/τ_Η - ρ) cos^ 2π(2/τ_Η+ρ)χ - (Q^ .-JP₁ .)τ_Ηρ - 2^₁ Λ + -J (18)

Ki= -Ξο. » ^{sin η τ}Ο^ρ . Li (19)

τ_{Η ο}

wobei t der Öffnungsbreite des Bildelementes entspricht, Li der Helligkeit des Gegenstandes entspricht (der Verzögerungseffekt durch das Halten ist vernachlässigt) und Ri(f) die gesamten Frequenzcharakteristiken des Übertragungsweges darstellt.

Um den Ausrichtungsfehler in einem erwünschten Frequenzband zu kompensieren, müssen die räumliche Phase θ^. und die Zeitphase φ ^. koinzident gemacht werden. Dementsprechend wird die Zeitphase ^₁- ^f^^{r den} Abtaster IB, der einen Ausrichtuagsfehler hat, in Übereinstimmung mit einer Phase Q*~ variiert, die eine von der normalen Phase verschiedene Verschiebung umfaßt und folglich wie folgt definiert ist:

O₁₁ -If₁₁ (20)

Dann wird das Ausgangssignal I₁-(X) der Gleichung (18) zu: ^₁₁Cx) = Ki(p)cos2πρχ

+ Ki(I/x_n - p)cos

+ Ki(i /τ_Η + p)cos ( 2π(ΐ /x_n + p)x - ^f ₁. ί + Κί(2/τ_Η - p)cos [ 2%(2/x_n - p)x - 2^f _{1 £} 1

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Wenn das zusammengesetzte Ausgangssignal l(x) der Ausgangssignale I₁₁(X) bis I₁₃(³O (das zusammengesetzte Ausgangssignal entspricht dem Leuchtdichtesignal Y von der Matrixschaltung ) das Filter 13 mit der Sperr frequenz 1/t„ durchläuft, um die Komponenten oberhalb 1/V„ zu eliminieren, kann das Ausgangssignal l(x) dementsprechend folgendermaßen ausqedrückt werden:

X{x) - K(p) cos 2πρχ

+ Κ(ΐ/τ_π -ρ) I_nCO₃ j 2π(ΐ/τ_π -ν)χ

+ cos £ 2π(ΐ /X_n - ρ)χ - ₁₂ ] + cos { 2π(ΐ /x_u~p)x -^

. i(x) = Κ(ρ) cos 2π_Ρχ + κ'(ΐ/τ_Η-ρ)

Figur IOD zeigt die Phasenbeziehung der Gleichung (23). Wenn das durch die Gleichung (23) ausgedrückte Ausgangssignal l(x) der Abtastschaltung 12S zugeführt wird, wird es wie folgt, wobei jedoch die Impulsdauer des Abtastimpulses P_(x) als χ~ und seine Verschiebung gegen den an den Bezugs-Bildabtaster IR angelegten Abtastimpuls als Δ angenommen sind (Zeitphase 2τγ·/γ_ττ).

hl ^C π -IS. Ή

^τ2

"" έ—^

sin Tt

jj cos

|2π(ΐ/τ_Π-ρΗ-2ΐυ^-| J (24)

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In der Gleichung (24) sind die Komponenten des ersten und zweiten Terms die Basisbandkomponenten des endgültigen Ausgangssignals 1 (x), und die Komponenten des dritten und vierten Terms sind die Seitenbandkomponenten.

Wenn dementsprechend die Verschiebuncj Δ des Abtastimpulses gegen die Bezugsphase entsprechend der Gleichung (25)

2irA'/r"_H=«f ~rr (25)

gewählt wird und die Basis- und Seitenbandkomponenten bei der Frequenz (1/Τττ - ρ) durch die folgende Gleichung (26) gewählt werden,

siu % J2

kann die Phase der Basisbandkomponeiite und die Phase der Seitenbandkomponenten in den Figuren ILA bzw. HB gezeigt werden. Das heißt, deren Phasen sind entgegengesetzt bei der Frequenz (1/T_H - p) » und folglich ist in dem Auscjangssicjnal 1 (x) keine Frequenzkomponente (1/ T„ - p), das heißt, Seitenbandkomponente. In diesem Fall ist jedoch die Basisband komponente etwas abgesenkt.

Wie oben erklärt, kann der Ausrichtungsfehler kompensiert werden, wenn die Gleichungen (20), (25) und (26) erfüllt sind.

Da während des Abtastvorgangs das Verhältnis zwischen der Basisbandkomponente und der Seitenbandkomponente leicht verändert werden kann durch Änderung der Fensterbreite des AbfcastimpulsesP„(x), kann die Gleichung (26) nur durch Wahl der Pulsdauer T₂ erfüllt werden. Und wenn die Verschiebungsphase Δ des Abtastimpulses P»(x) entsprechend der Phase <y , die auf dem Ausrichtungsfehler basiert, gesteuert wird, ist die Gleichung (25) erfüllt. Eine praktische Ausführung, die den Ausrichtungsfehler kompensiert, ist im wesentlichen

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die gleiche wie die in Figur ^C3 gezeigte, bei welcher der ancjestrebte Zweck erzielt werden kann, wenn nur der Phasenschieber 22 und die FuLsdauer-Steuerschaltung 23 entsprechend dem Ausrichtungsfehler gesteuert werden.

Selbst wenn «in Gegentaktmodulator verwendet wird als Schaltung, welche die Abtastfunktion hat, an Stelle der Abtastschaltung in dem Beispiel der Figur 9, kann die Band-Kompensation und die Ausrichtungs-Kompensation in ähnlicher Weise durchgeführt werden. Figur 12 zeigt solch ein Beispiel. Um diesen Zweck zu erzielen, genügt es, das modulierte Ausgangssignal und das modulierende Ausganqssignal zusammenzusetzen.

In Figur 12 bezeichnet 25 eine Addier- oder Zusammemsetzschaltung, 2b beizeichnet ein Tiefpaßfilter, und 27 bezeichnet. eine Verzögerungsschaltung.

Da das modulierende Auscjancjssignal die Gleichung (14) selbst ist, e:

folgt:

ist, ergibt sich ein moduliertes Ausgangssignal· M (x) wie

;(p) cos { 2π(1 /T₁₁-P)_x-SiC-^ )~\ — (27)

Wenn die Gleichung (25) ähnlich der obigen erfüllt wird und der Pegel gleich cjewählt wird, wird die Phasenbeziehuruj des modulierenden Ausgangesignals die gleiche v/ie die in E'icjur 11A gezeigte, und die Phasenbeziehung des modulierten Ausgangesigriiils wird die cjleiche wie die in Figur 11B gezeigte. Dementsprechend kann, wenn das modulierende und das modulierte Signal zusammengesetzt werden, die Seitenbandkomponente aufgrund des Ausrichtungsfehlers bestimmt beseitigt v/erden.

Sogar bei dem Beispiel der Figur 8 kann der Ausrichturicjsfehler durch geeignete Wahl der Phase und der Pulsdauer des

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Abtastimpulses P-(x) kompensiert werden. In diesem Fall kann die Schaltung 12, welche die Abtastfunktion hat, eine Abtastspeicherschaltung sein.

Wie oben beschrieben, kann gemäß der Konstruktion der Erfindung das Frequenzband oberhalb der mittleren Frequenz angehoben werden, und die Band-Kompensation wird möglich, so daß die Erfindung auf verschiedene Übertragungssysteme zusätzlich zu den obigen Beispielen angewandt werden kann.

Wenn die Erfindung so aufgebaut ist, wie in den Figuren 10 und 12 gezeigt, kann der Ausrichtungsfehler rein elektrisch kompensiert werden.

Es ist ersichtlich, daß viele Modifikationen und Variationen von einem Fachmann vorgenommen werden könnten, ohne von dem Gedanken oder dem Rahmen des neuen Konzepts der Erfindung abzuweichen,,so daß der Rahmen oder Gedanke nur durch die Ansprüche bestimmt sein sollte.

Der Patentanwalt

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Claims

Ansprüche:

Signalübertragungsschaltung mit einer ersten Abtastspeicherschaltung zum Erhalten eines ankommenden Signals und Liefern eines gespeicherten Ausgangssignals und mit einem der ersten Abtastspeicher schaltung zugeführten ersten Abtastimpuls, gekennzeichnet durch ein Tiefpaßfilter (13, 13R,G,B), dem das gespeicherte Ausgangssignal von der ersten Abtastspeicherschaltung (11t11R,G,B) zugeführt wird, durch eine mit dem Tiefpaßfilter (13) verbundene zweite Abtastschaltung (12H;12S;12SR,G,B) zum neuerlichen Abtasten eines Ausgangssignals des Tiefpaßfilters und durch einen der zweiten Abtastschaltung (12) zugeführten zweiten Abtastimpuls (PJ
2. Signalübertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abtastschaltung (12) eine Signalspeicherschaltung umfaßt.
3. Signalübertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz (f«) des ersten Abtastimpulses (P₁) gleich der Frequenz (EJ des zweiten Abtastimpulses (P₂) ist, und daß die Sperrfrequenz (f ) des Tiefpaßfilters (13) etwa gleich dieser Frequenz gewählt wird.
4. Signalübertragungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abtastschaltung (12) eine SignalspeicherSchaltung umfaßt und die Phase des zweiten Abtastimpulses (P₂) relativ zu dem ersten Abtastimpuls (P₁) verstellbar ist.

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ORIGINAL INSPECTED
5. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abtastimpuls (P?) erzeugt wird durch Hindurchleiten des ersten Abtastimpulses (P₁) durch einen variablen Phasenschieber (9R,G,B).
6. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltezeit (T₂) bei der Signalspeicherschaltung in der zweiten Abtastschaltung (12) verstellbar gemacht wird.
7. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abtastschaltung (12) aus einer Abtastgatterschaltung besteht.
8. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abtastschaltung (12) aus einem Gegentaktmodulator besteht und diesem der zweite Abtastimpuls (P₂) als Trägersignal zugeführt wird.
9. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf ein von einer Abtast-Signalübertragungsvorrichtung abgeleitetes Signal angewandt wird.
10. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf ein Festkörper-Bildaufnahmesystem mit mehreren Bildabtasterchips (IR,G,B) angewandt wird.
11. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie in entsprechende Ausgangsleitungen von den Abtasterchips eingeschaltet ist, und daß die Abtasterchips zueinander und gegen ein fokussiertes Bild versetzt sind.
12. Signalubertragungsschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Ausgangssignale nach Durchlaufen der Signalubertragungsschaltung gemischt werden, um Seitenbandkomponenten zu löschen und damit die Auflösung eines reproduzierten Bildes zu verbessern.

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