Преобразователь свет-сигнал для цветной телевизионной камеры

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СВЕТ-СИГНАЛ ДЛЯ ЦВЕТНОЙ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ КАМЕРЫ, содержащий матрицу приборов с зарядовой связью (ПЗС), на которой закреплен штри.ховой кодирующий светофильтр , состоящий из чередующихся цветопропускающих и непрозрачных полос, отличающийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности по горизонтали при сохранении разрешающей способности по вертикали и улучщения качества цветопередачи , цветопропускающие полосы ориентированы вдоль строк матрицы ПЗС и представляют собой чередующуюся последовательность прозрачных, желтых (или голубых) и зеленых полос, разделенных непрозрачными полосами, ширина которых составляет 30-40% размера фоточувствительного элемента матрицы ПЗС в направлении поперек строк, причем непрозрачные полосы пространственно совмещены с .одним из накапливающих горизонтальных фазных электродов, а щирина суммы одной S цветопропускающей и одной непрозрачной полос равна размеру фоточувствительного элемента матрицы ПЗС в направлении поперек строк. Л1/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„1149435

4(5Р Н 04 N 9 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3532500/24-09 (22) 30.12.82 (46) 07.04.85. Бюл. № 13 (72) В. Ю. Березин, И. С. Васильев и Г. И. Вишневский (53) 621.397.6 (088.8) (56) 1. Нагумо Б., Андо Г. Практическая цветная камера ХС вЂ” 1 на двух ПЗМ.

«Хосо гидзюцу», 1980, ¹ 9, с. 67 — 71.

2. Хирата Е. и др. 2/3 дюймовый датчик изображения на ПЗС с узким каналоМ.—

«Тэрэбидзен гаккай гидзюцу хоккоку», 1981, февраль, ТЕВ$69 — 3, ЕЕ 555, с. 13 — 18 (прототип) . (54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СВЕТ-СИГНАЛ ДЛЯ ЦВЕТНОЙ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ

КАМЕРЫ, содержащий матрицу приборов с зарядовой связью (ПЗС), на которой закреплен штриховой кодирующий светофильтр, состоящий из чередующихся цветопропускающих и непрозрачных полос, отличаюи ийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности по горизонтали при сохранении разрешающей способности по вертикали и улучшения качества цветопередачи, цветопропускающие полосы ориентированы вдоль строк матрицы ПЗС и представляют собой чередующуюся последовательность прозрачных, желтых (или голубых) и зеленых полос, разделенных непрозрачными полосами, ширина которых составляет 30 — 40% размера фоточувствительного элемента матрицы ПЗС в направлении поперек строк, причем непрозрачные полосы пространственно совмещены с,одним из накапливающих горизонтальных фазных электродов, а ширина суммы одной Я цветопропускающей и одной непрозрачной полос равна размеру фоточувствительного элемента матрицы ПЗС в направлении поперек строк.

d4

Р

О 4

1149435

Изобретение относится к технике телевидения и предназначено для использования, в частности в видеофотокамере.

Известен преобразователь свет-сигнал для цветной телевизионной камеры, в котором горизонтально ориентированный светофильтр состоит из чередующихся красных . и синих цветопропускающих полос. Преобразователь формирует при этом два цветовых сигнала — красный R и синий В, а второй преобразователь формирует зеленый

G сигнал. Горизонтально ориентированный светофильтр позволяет обеспечить полную разрешающую способность по горизонтали, а также простоту формирования цветовых и яркостного сигналов. Разрешающая способность по вертикали в цветовых каналах снижается в два раза; псевдояркостная разрешающая способность определяется числом элементов второго преобразователя G (1).

В преобразователе используют матрицы приборов с зарядовой связьк> (ПЗС) с строчно-кадровым переносом, имеющие ряд недостатков по сравнению с матрицами

ПЗС с кадровым переносом: матрицы ПЗС с кадровым переносом более технологичны в изготовлении, а также позволяют в два раза эффективнее использовать падающий световой поток.

Однако указанные горизонтально-ориентированные кодирующие светофильтры совместно с матрицами ПЗС с кадровым переносом применять невозможно из-за возникновения больших перекрестных искажений.

Коэффициент чистоты цвета для этого случая около 40 /о.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь свет-сигнал для цветной телевизионйой камеры, содержащий матрицу ПЗС с кадровым переносом, на которой закреплен штриховой кодирующий светофильтр, состоящий из вертикально ориентированных красной, зеленой (голубой) полос и непрозрачных полос. Цветопропускающие полоски отделены друг от друга непрозрачными участками, закрывающими области стоп-диффузии. Ширина их составляет 15О/о от размера фоточувствительной ячейки по горизонтали.

R и В видеосигналы получают со схем поэлементной выборки-хранения, а синий сигнал формируется как разность зеленого и голубого сигналов; последний выделяется также схемой поэлементной выборки-хранения. Разрешающая способность по горизонтали определяется числом элементов, пропускающих зеленкою компоненту светового потока. В данном случае разрешающая способность равна 2/3 от общего числа элементов. Низкочастотный яркостный сигнал формируется с триады светофильтров и равен 2G+R+B (2).

Недостатком известного преобразователя является низкая разрешающая способность по горизонтали.

Цель изобретения -- увеличение разрешающей способности по горизонтали при сохранении разрешающей способности по вертикали и улучшение качества цветопередачи.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе свет-сигнал для цветной телевизионной камеры, содержащем матрицу приборов с зарядовой связью (ПЗС), на которой закреплен штриховой кодирующий светофильтр, состоящий из чередующихся цветопропускающих и непрозрачных полос, цветопропускающие полосы ориентированы вдоль строк матрицы ПЗС и представляют собой чередующуюся последовательность прозрачных, желтых (или голубых) и зеленых полос, разделенных непрозрачными полосами, ширина которых составляет 30 — 40 /О размера фоточувствительного элемента матрицы ПЗС в направлении поперек строк, причем непрозрачные полосы пространственно совмещены с одним из ненакапливающих горизонтальных фазных электродов, а ширина суммы одной цветопропускающей и одной непрозрачной полос равна размеру фоточувствительного элемента матрицы ПЗС в направлении поперек строк.

Это позволяет повысить коэффициент чистоты цвета до величины не менее 80 /О.

Дальнейшее увеличение горизонтальных непрозрачных полос в вертикальном направлении приведет к улучшению апертурной характеристики по вертикали и, как результат, к еще большему приближению коэффициента чистоты цвета к 1. Однако при этом уменьшится интегральная чувствительность матрицы ПЗС.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства обработки цветовых телевизионных сигналов с данным преобразователем; на фиг. 2 — участок матрицы ПЗС с частью штрихового кодирующего светофильтра.

Преобразователь содержит матрицу 1

ПЗС и штриховой кодирующий светофильтр

2. Преобразователь свет-сигнал, содержащий матрицу 1 ПЗС с закрепленным на ней штриховым кодирующим светофильтром 2, обычно называют многосигнальной матрицей ПЗС.

Устройство обработки видеосигнала с данного преобразователя содержит усилитель 3, блок 4 разделения сигналов R и В,-синхрогенератор 5, блок б формирования яркостного сигнала, коммутатор 7.

Устройство работает следующим образом.

С выхода матрицы 1 ПЗС видеосигнал поступает на усилитель 3, где он делится на высокочастотный и низкочастотный сиг1149435

40

50 налы. С выхода усилителя 3 низкочастотный сигнал поступает на блок 4 разделения сигналов R и В и блок 6 формирования яркостного сигнала.

Для определенности рассмотрим многосигнальную матрицу 1 ПЗС, имеющую штриховой кодирующий светофильтр 2 из горизонтально ориентированных прозрачных, желтых и зеленых полос, разделенных непрозрачными полосами. В этом случае с выхода усилителя 3 имеем строчную последовательность следующих сигналов:

W = R + G + В соответствует прозрачной полосе;

V = R + G соответствует желтой полосе;

G соответствует зеЛеной полосе.

Блок 4 разделения сигналов R и В включает в себя две линии задержки, каждая на длительность одной строки, и схемы вычитания. После задержки входных сигналов на длительность одной и двух строк на входах схем вычитания получаем одновременно три сигнала W, V, и G. Из указанных трех сигналов вычитанием получают два низкочастотных цветовых сигнала R = V — G иВ =W — V.

Формирование яркостного сигнала происходит построчно в блоке 6. Сигнал W, соответствующий прозрачной полосе штрихового кодирующего светофильтра 2, проходит через блок 6 без дополнительных преобразований, так как считаем, что W = V.

Последнее справедливо при соответствующем . выборе спектральных характеристик кодирующих и корректирующих светофильтров. Если на блок 6 с выхода усилителя 3 поступает сигнал, соответствующий желтой полосе кодирующего светофильтра, т.е. V = R + G, то для формирования яркостного сигнала через коммутатор 7 с выхода блока 4 на блок 6 поступает сигнал

В и на выходе блока 6 получаем сигнал вида R + G + B; т. е. V. Если на блок 6 с выхода усилителя 3 поступает сигнал, соответствующий зеленой полосе кодирующего светофильтра, т.е. G, то для формирования яркостного сигнала через коммутатор

7 с выхода блока 4 на блок 6 поступают сигналы К и В и на выходе блока 6 получаем яркостный сигнал V = R + G + В.

Коммутация сигналов осуществляется со строчной частотой, задаваемой синхрогенератором 5.

Таким образом, устройство формирует три низкочастотных сигнала К, В, V и высокочастотный сигнал AW причем яркостный сигнал V и высокочастотный сигнал AW формируются на каждой строке.

Высокочастотные компоненты видеосигнала выделяются в усилителе 3, например, фильтром высоких частот. В связи с разным пропусканием каждой из полос штрихового кодирующего светофильтра 2 будет меняться и количество выделяемых высокочастотных компонент от строки к строке.

Скомпенсировать указанную разницу можно с помощью схем с управляемым коэффициентом усиления, причем коммутация значения коэффициента усиления — построчная, и задается, например, коммутатором 7, управляемым от единого синхрогенератора 5.

Рассмотренная структурная схема обработки сигналов не является оригинальной, она представляет собой компиляцию ряда известных схем, незначительно модернизированных. Кроме того, могут быть предложены и другие алгоритмы обработки сигнала, отличающиеся от рассмотренного получением яркостного и цветовых сигналов.

Предлагаемый преобразователь, являясь простейшим по структуре (только две полосы имеют фиксированное спектральное пропускание, третья прозрачная), обеспечивает максимальное разрешение как по горизонтали, так и по вертикали. Непрозрачные полосы, закрывающие не менее ЗОБО размера каждого фоточувствительного элемента по вертикали, позволяют увеличить коэффициент чистоты цвета и использовать матрицы ПЗС с кадровым переносом, являющиеся наиболее технологичными из матриц ПЗС.

Коммутация цветовых сигналов с целью получения низкочастотного яркостного сигнала, а также разделение цветовых сигналов осуществляется со строчной частотой, что значительно упрощает схемные решения.

Отказ от выделения цветовых сигналов с тактовой частотой (частотой элементов) позволяет осуществлять непосредственную запись недекодированного сигнала на видеомагнитофон, что в свою очередь позволяет упростить камерную головку в варианте моноблока, т.е. комплекса камеры и записывающей части видеомагнитофона.

Экономический эффект в преобразователе с таким штриховым кодирующим светофильтром получается благодаря снижению стоимости изготовления штрихового кодирующего светофильтра . Расположение непрозрачной полосы над фазным электродом, создающим потенциальный барьер для разделения фоточувствительных элементов приводит к уменьшению перекрестных цветовых искажений, а увеличение ее ширины в вертикальном направлении 30 — 40% размера фоточувствительного элемента приводит к увеличению индекса цветопередачи от

40 до 60 единиц .

Ф ЯЩ Ц)Ознб!В эл-дь!

Р ,Р0.7,047ЬHblll

ЮУЮ Б/У

PPHbM

PHblÈ

Сл ою- дищрулiя

%us. Г

Составитель В. Максимова

Редактор Е. Лушникова Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 1919/43 Тираж 659 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4