SE457191B - Bilduppfaangningsanordning i fastaemnesutfoerande foer aastadkommande av en stillbild - Google Patents

Description

457 191 10 15 20 25 30 35 2 Bildkännare för en videokamera för àstadkommande av televisionssignaler är i allmänhet konstruerade att ge i rummet förskjutna bilder med avseende på udda och jämna delbilder i överensstämmelse med den linjesprángs- avsökning som utnyttjas i en televisionsmottagare, så att videosignalerna, som representerar de enskilda del- bilderna, läses ut omväxlande. Vid användning av en bildkännare, som är utrustad med fotokänsliga områden i motsvarighet till en delbilds bildelement, uppstår följaktligen vid stillbildsuppfångning ett flimmerprob- lem vid framtagning av en Stillbild, när ett objekt i rörelse uppfångas, som följd av fluktuationer, vilka uppträder i bilden mellan varje delbild, eftersom vi- deosignalerna för de enskilda delbilderna varierar i rummet relativt varandra. För undvikande av detta ej önskade fenomen har utformandet av en stillbildsdelbild enligt den tidigare tekniken lett till ytterlig för- sämring av videosignalernas upplösning i vertikalled- ning.

Exponeringstiden för en bildkännare i en videokame- ra för erhållande av televisionssignaler ställes normalt lika med ungefär en delbildsperiod. I en stillbilde- uppfångningsenhet är,det emellertid önskvärt, att slu- taren kan regleras för variering av exponeringstiden.

För erhållande av en tydlig stillbild av ett objekt i rörelse är det exempelvis nödvändigt att exponeringe- tiden förkortas, så att oskärpa i bilden till följd av objektets rörelse förhindras. Eftersom en variering av exponeringstiden förorsakar en varierande exponering av bildkännaren, blir det nödvändigt för erhållande av en utgående uppfångningssignal av tillräcklig nivå från bildkännaren att justera den optiska banans öppning för det inkommande ljuset eller anordna en krets för att styra den utgående uppfàngade signalens nivà.

Föreliggande uppfinning avser en bilduppfângnings- enhet i fastämnesutförande, vilken utnyttjar en bild- kännare i fastämnesutförande, vilken bildkännare inne- fattar ett laddningskopplat don (CCD), och närmare 10 15 20 25 30 35 457 191 3 bestämt en förbättrad enhet, vilken är optimal för åstad- kommande av en stillbild.

Huvudändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en bilduppfångningsenhet i fastämnesutfö- rande, vilken är utrustad med en slutare för variering av bildkännarens exponeringstid på styrt sätt och an- passat för utförande av stillbildsuppfångning.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstad- komma en sådan bilduppfângningsenhet som kan alstra en stillbild av tillfredsställande kvalitet med hjälp av en bildkännare i fastämnesutförande av förenklad konstruktion. Ännu ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en bilduppfångningsenhet i fastämnesutfö- rande, vilken är lämpad för àstadkommande av en still~ bild av utmärkt kvalitet och vilken hindrar försämring av bildkvaliteten till följd av suddning eller blomning. Ännu ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en bilduppfångningsenhet i fastämnesutförande med förmåga att åstadkomma en stillbild utan flimmer. Ännu ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en bilduppfångningsenhet i fastämnesutförande med förmåga att automatiskt styra öppningsstoppet och slutarhastigheten på direkt sätt. _ Dessa ändamål uppnås genom att bilduppfàngnings- anordningen av det inledningsvis angivna slaget ges de i efterföljande patentkrav l angivna kännetecken.

Några föredragna utföringsformer av uppfinningen skall som ej begränsande exempel beskrivas i det föl- jande under hänvisning till medföljande ritningar. Fig l åskådliggör schematiskt en kamera med en bildkännare i fastämnesutförande enligt uppfinningen. Fiq 2A ~ ZE är tidsdiagram för förklaring av uppfinningens arbets- sätt. Fig 3 är en planvy av den i utföringsformen enligt fig l använda bildkännaren i fastämnesutförande. Fig 4A-4E är planvyer av bildkännaren i fastämnesutförande och åskådliggör hur de olika signalerna överföres, varvid 457 191 10 15 20 25 30 35 4 fig 4A åskådliggör hur signalladdningar överföres under en normal period med öppen grind, fig 4B åskådliggör hur signalladdningar överföres under en signalläsperiod, fig 4C åskådliggör hur signalladdningar överföres under en laddningssvepperiod, fig 4D åskådliggör hur den första delbildens signalladdningar överföres vid en stillbilds- uppfångning och fig 4E åskådliggör hur den andra del- bildens signalladdningar överföres vid en stillbilde- uppfàngning. Fig 5 är ett blockschema, som åskådliggör kretsuppbyggnaden för ett automatiskt styrsystem i upp- finningen av typen med förinställt öppningsstopp. Fig 6A - 6G är tidsdiagram för förklaring av arbetssättet för det automatiska styrsystemet. Fig 7A - 7H är tids- diagram för förklaring av arbetssättet för en annan utföringsform av uppfinningen.

Uppfinningen avser en bilduppfångningsenhet i fast- ämnesutförande av den typ som utnyttjar en bildkännare i fastämnesutförande, vilken inbegriper ett laddnings- kopplat don (CCD) och likartade don, och närmare bestämt en förbättrad enhet för att på optimalt sätt åstadkomma en stillbild.

En mängd olika utföranden är kända för konventio- nella bilduppfångningsenheter i fastämnesutförande, vilka är utrustade med en bildkännare i fastämnesutförande, vilken bildkännare innefattar sådana laddningsöverfö- ringselement som laddningskopplade don; och dessa utfö- randen har det varit känt att använda i videokameror, där infallande ljus kontinuerligt bestrålar varje foto- känsligt område hos bildkännaren och de uppfångade ut- signalerna läses ut från donet under varje delbilds- eller bildperiod för utförande av en successiv avbild- ning. I den bildkännare i fastämnesutförande där de i de fotokänsliga områdena erhållna signalladdningarna överföres förefinns en nackdel till följd av de oönska- de fenomen som är kända som suddning eller blomning, vilka orsakas av det förhållandet att några ej erforder- liga laddningar läcker ut till överföringsavsnittet eller förorsakar termisk excitering. För eliminering 10 15 20 25 30 35 457 191 5 av denna nackdel har bildkännare i fastämnesutförande tidigare försetts med ett överskottstömningsomràde längs överföringsavsnittet eller utformats som en helbilds- överföringstyp. Det har följaktligen ej kunnat undvikas att den tidigare teknikens bildkännare i fastämnesut- förande blivit ytterligare komplicerade till sin konstruk- tion som följd av nödvändigheten av att eliminera sudd- ningen eller blomningen. I hög grad avancerade tekniker för framställning av halvledarna har också blivit följ- den och ytterligt höga tillverkningskostnader har blivit resultatet för dessa anordningar enligt den tidigare tekniken.

Det har tidigare även för stillbildsuppfàngning varit vanligt att utnyttja en ytterst dyrbar bildkännare i fastämnesutförande som uppfàngningsenhet.

Bildkännaren för en videokamera för ástadkommande av televisionssignaler är i allmänhet konstruerad att ge i rummet åtskilda bilder med avseende på udda och jämna delbilder i överensstämmelse med den linjespràngs- avsökning som utföres i en televisionsmottagare, så att de videosignaler som representerar de enskilda del- bilderna läses ut omväxlande. Vid en med bildkännaren utförd stillbildsuppfàngning, varvid bildkännaren är utrustad med fotokänsliga områden i motsvarighet till en televisionsbilds bilde1ement,uppkommer följaktligen problemet med flimmer eller fladder, då en stillastående helbild framtages genom uppfàngning av ett objekt i rörelse. Sådana fluktuationer inträffar i bilden för varje delbild, eftersom de enskilda delbildernas video- signaler avviker i rummet relativt varandra.

I den tidigare tekniken har en ytterlig försämring av den vertikala upplösningen hos videosignalerna uppträtt vid bildandet av enbart stillastående delbildsbilder som följd av ovan angivna, oönskade fenomen.

Exponeringstiden för en bildkännare i en video- kamera för erhållande av televisionssignaler inställes normalt ungefär lika med perioden för en delbild. I en stillbildsuppfångningsenhet är det emellertid önskvärt 457 191 10 15 20 25 30 35 6 att slutaren inrättas och styres för att variera expo- neringstiden. För att exempelvis erhålla en tydlig stillbild av ett objekt i rörelse, särskilt snabb rörelse, är det nödvändigt att exponeringstiden förkortas för att förhindra oskärpa i bilden till föjld av rörelsen. Eftersom en variering av exponeringstiden förorsakar en variation av bildkännarens exponering, blir det för erhållande av en uppfângad utsignal av tillräcklig nivå från bild- kännaren nödvändigt att justera öppningen för det infal- lande ljusets optiska bana eller inrätta en krets för att styra den uppfångade utsignalens nivå.

Ett huvudändamàl med uppfinningen är att åstadkomma en bilduppfångningsenhet i fastämnesutförande, vilken är utrustad med en slutare för att variera exponerings- tiden för en styrd bildkännare i fastämnesutförande, som är inrättad att utföra en stillbildsuppfångning.

Fig l åskådliggör en elektronisk stillbildskamera, där föreliggande uppfinning är monterad, varvid en still- bild åstadkommes av en bildkännare 9 i fastämnesutfö- rande och den från bildkännaren erhållna bildinformatio- nen registreras på en roterande magnetskiva 12.

Kamerahuset l innefattar ett linssystem 2, genom vilket uppsamlat ljus passerar, varefter det ledes till en irisbländarmekanism 3. En slutare 4 är monterad i ljusbanan och då slutaren öppnas passerar ljusenergin genom en halvförsilvrad spegel 6, som låter en del av ljusenergin passera därigenom för att träffa bildkän- naren 9 i fastämnesutförande och även reflekterar en del av energin uppåt till en andra spegel 7 och en sökare 8. Bildkännarens 9 utsignal tillföres en magne- tisk registreringsanordning 20, och i denna kamera registreras bilden på en magnetskiva 12 snarare än på en kemisk, optisk film, såsom i den tidigare tekniken, och bilden omvandlas till elektriska signaler samt regi- streras på magnetskivan 12.

Den magnetiska registreringsanordningen 20 kan laddas med en roterande magnetskiva 12 som det magne- tiska registreringsmediet, och ett lock eller ett fodral 14, 10 15 20 25 30 35 457 191 7 vari skivan 12 är monterad, kan laddas i kamerabuset 1 och kan också avlägsnas från kamerahuset l för åter- givning av bilderna pà magnetskivan 12. Skivan 12 drives att rotera med en förutbestämd hastighet av en drivmotor 13, som är monterad kamerahuset 1, och bilderna regi- streras magnetiskt på magnetskivan 12 av ett magnethuvud ll. Via en signalbehandlingskrets 10 mottager huvudet ll bildinformationen, som omvandlas till elektriska signaler av bildkännaren 9 i fastämnesutförande.

En slutarutlösande knapp 5 påverkar en styrkrets 70, som avger en utsignal till en slutardrivkrets 40, vilken styr slutaren 4. När slutarknappen 5 nedtryckes för registrering av en bild, såsom beskrivet längre fram, kommer slutarens 4 rörelse att inträffa efter det att magnetskivan 12 har uppnått rotationsfas och -hastighet, så att en registrering kan utföras av regi- streringsanordningen 20 synkront med bildkännarens 9 bilduppfàngning. Den en stillbild representerande bild- informationen registreras i ett av de spår som är bil- dade koncentriskt med varandra pà den roterande magnet- skivan 12 i registreringsanordningen 20. När den på så sätt på magnetskivan 12 registrerade bildinforma- tionen återges av en ej visad avspelningsanordning, presenteras en stillbild pà skärmen av en vanlig tele- visionsmottagare. Det inses, att kassetten 14, som inne- 2 håller magnetskivan 12, kan avlägsnas från kameran 1 och placeras i avspelningsanordningen.

Vid uppfinningen hàlles slutarmekanismen 4 normalt öppen och då slutarutlösningsknappen 5 nedtryckes avges en slutarutlösningssignal SS av styrkretsen 70 till slutardrivkretsen 40 vid en tidpunkt ts, så att kretsen 40 stänger slutarmekanismen som gensvar på signalen SS efter utgången av en förutbestämd exponeringstid TS från tidpunkten tu i en bildsynkroniseringssignal Vsynk' Bildkännaren 9 belyses med det infallande ljuset från bilden genom den optiska banan, som innefattar slutarmekanismen 4, och utför en bilduppfàngning synkront 457 191 10 15 20 25 30 35 8 med bildsynkroniseringssignalen Vsynk. Omedelbart innan de genom det infallande ljusets bestrålning erhållna signalladdningarna läses ut för erhållande av videosig- nalerna föres eventuella onödiga och ej erforderliga laddningar, som kvarstår i signalskiftsavsnittet, bort och därefter läses signalen ut under ett ljusavskärmat tillstånd med slutarmekanismen stängd. Slutarmekanismens 4 och bildkännarens 9 funktioner är visade i tidsdia- grammen i fig 2A - 2E.

Den bildkännare 9 i fastämnesutförande som utnytt- jas i denna exemplifierande utföringsform består av ett laddningskopplat don (CCD) med överföring mellan raderna, vilket är utformat på i fig 3 visat sätt. Foto- känsliga områden 91 svarar mot bildelementen i en första delbild, exempelvis den udda delbilden, och är anordnade i en matris av raderoch kolumner på visat sätt. Andra fotokänsliga element 92, som svarar mot bildelementen i en andra delbild, är också grupperade i en matris och är fördelade omväxlande med elementen 91. Vertikala skiftregister 93 är införda invid områdena 91 och 92 på visat sätt för avlägsnande av de elektriska signa- lerna i en vertikal riktning från elementen 91 och 92.

De vertikala skiftregistren 93 matar ett horisontellt skiftregister 94, som är beläget nederst i fig 3, för att medge avlägsnande av de optiska, elektriska signa- lerna. Ett laddningsabsorberingsavsnitt 95 är förbundet med de vertikala skiftregistrens 93 ändar mittemot det horisontella skiftregistret 94. Överföringsgrindar 96 och 97 är anordnade mellan de fotokänsliga områdena 91 resp 92 och de vertikala skiftregistren 93. Vart och ett av skiftregistren 93 är utformat dubbelriktat, så att det kan skifta signalen mot det horisontella skiftregistret 94, vilket är beläget vid dess ena ände, eller under en annan funktion skifta signalen mot det laddningsabsorberande avsnittet 95, som är beläget vid skiftregistrens 93 andra ände.

I bildkännaren 9 med ovanstående konstruktion yppnas överföringsgrindarna 96 och 97 under en grindöppnings- 10 15 20 25 30 35 'synkroniseringssignalen Vs 457 191 9 period TW, som är synkroniserad med bildsynkroniserings- signalen Vsynk, och de i de fotokänsliga områdena 91 och 92 lagrade signalladdningarna överföres under en laddningslagringsperiod TC 1 en mängd, som är propor- tionell mot det mot de vertikala skiftregistren 93 infal- lande ljuset, via överföringsgrindarna 96 resp 97. De till de vertikala skiftregistren 93 överförda signal- laddningarna skiftas vertikalt till det horisontella skiftregistret 94 under en signalläsningsperiod TR i överensstämmelse med vertikala skiftklockpulser øv, som är synkroniserade med en linjesynkroniseringssignal Hsynk på sådant sätt, att komponenten för en horisontell linje skiftas under ett linjeavsökningsintervall lH, varefter de signalladdningar som har skiftats på så sätt läses ut sekventiellt från det horisontella skift- registret 94. De vertikala skiftregistren 93 drives av snabba skiftklockpulser øvs under en laddningssvep- ningsperiod TL, som uppträder mellan signalläsningsperio- den TR och grindöppningsperioden T , så att eventuella ej erforderliga laddningar, vilka ïvarstàr 1 de verti- kala skiftregistren 93, svepes bort till laddningsabsor- beringsavsnittet 95.

Utläsningen av signalen från bildkännaren 9 utföres i samband med slutarens 4 funktion.

Såsom àskàdligqjort i tidsdiagrammen i'f1g 2A - 2E alstras en slutarutlösninqssignal SS, åskàdliggjord i fig 2B, vid en tidpunkt ts, då slutarknappen 5 ned- tryckes. Nàfslutarmekanismen 4 stänges, såsom åskådlig- gjorts i fig 2C, efter utgången av en exponeringsperiod TS frán tidpunkten t fràn bakkanten av den första bild- ynk, àskàdliggjord i fig 2A, efter signalen SS, sker utläsning från bildkännaren to, enligt följande.

För det första är under perioden TA före tidpunkten 0 9, som kopplas om vid tidpunkten to alla överföringsgrindarna 96 och 97 öppna under grind- L första och andra delbilds- laddningar som erhålles i de fotokänsliga områdena 91 öppningsperioden T och de och 92 under laddningslagringsperioden T överföras C 457 191 10 15 20 25 30 35 lO samtidigt till de vertikala skiftregistren 93, såsom åskådliggjorts i fig 4A. De enskilda delbildernas sig- nalladdningar integreras och läses ut via det horison- tella skiftregistret 94, såsom visat i fig 4B, under signalutläsningsperioden TR, angiven med R i fig 2E.

Efter det att utläsningen av signalladdningarna har slutförts, inträffar en laddningssvepningsperiod TL, angiven med L i fig 2E, varunder eventuella ej erforder- liga laddningar, vilka kvarstår i de vertikala skift- registren 93, överföras uppåt i fig 3 till laddnings- absorberingsavsnittet 95, såsom visat i fig 4C, och dessa laddningar avlägsnas därmed. Omedelbart efter det att de ej erforderliga laddningarna har svepts bort från de vertikala skiftregistren 93 under laddnings- svepningsperioden TL uppträder den i fig 2D som W åskåd- liggjorda grindöppningsperioden TW, under vilken över- föringsgrindarna 96 och 97 åter öppnas, så att de under perioden TC, angiven som C i fig 2D, lagrade signal- laddningarna kommer att överföras från de fotokänsliga områdena 91 och 92 till de vertikala skiftregistren 93. Arbetet under grindöppningsperioden TW, signalläs- ningsperioden TR och laddningssvepningsperioden TL ut- föres synkront med bildsynkroniseringssignalen Vsynk.

För den händelse att exponeringsperioden TS före stängningen av slutarmekanismen 4 sträcker sig över ett flertal delbilder, 1 detta exempel två delbilder under perioden TB efter tidpunkten to, tillåtes över- föringsgrindarna 96 och 97 ej att öppna sig under ex- poneringstiden TS, så att de fotokänsliga områdena 9l och 92 kommer att förbli i laddningslagringstillståndet under perioden av detta flertal delbilder, innefattande exponeringsperioden TS. Slutarmekanismen 4 kommer att stängas vid en tidpunkt S, åskådliggjord_i fig 2C, efter utgången av den förutbestämda exponeringsperioden TS från tidpunkten to. Under perioden TCL, varunder slutar- mekanismen förblir stängd, läses de signalladdningar som är lagrade i de fotokänsliga områdena 91 och 92 10 15 20 25 30 35 457 191 ll under exponeringsperioden TS individuellt ut i överens- stämmelse med respektive delbilder. Under den första vertikala avsökningsperioden VA som är inbegripen i slutarens stängda period TCL kommer närmare bestämt överföringsgrindarna 96 för den första delbildens fotofl känsliga område 91 att öppnas under grindöppningsperio- den TWA, så att den första delbildens signalladdningar kommer att överföras först till de vertikala skiftregist- ren 93 och sedan till det horisontella skiftregistret 94, såsom àskàdliggjorts i fig 4D, varefter utläsning kommer att ske under signalläsningsperioden TRA. Under den nästa vertikala avsökningsperioden VB kommer över- föringsgrindarna 97 för den andra delbildens fotokänsliga omrâde 92 att öppnas under grindöppningsperioden TWB, sa att den andra delbildens signalladdningar överföres till de vertikala skiftregistren 93, såsom åskådlig- gjorts i fig 4E, och sedan utläses under signalläsnings- perioden T Eventuella onödiga laddningar svepes bort RB. till laddningsabsorberingsavsnittet 95 under laddnings- svepningsperioderna TLA och TLB, som uppträder omedel- resp T WA WB. Det ovan beskrivna flödet av laddningar, vilka lagras under C är angivet med pilar i fig 2D och 2E.

De signalladdningar som under exponeringsperioden bart före grindöppningsperioderna T perioden C TS lagras i de fotokänsliga områdena 91 och~92 represen- ' terar således bildinformationen för både de första och andra delbilderna utan någon rumslig avvikelse, så att även i det fall dä det föremål som skall avbildas be- finner sig i rörelse videosignalen för en stillastående helbildsbild kan erhållas utan fladder och andra stör- ningar.

Det är också möjligt att styra den effektiva expone- ringstidens längd genom justering av överföringsgrin- darnas 96 och 97 potentialer under exponeringsperioden TS. när slutarmekanismen är stängd, kommer dessutom inget yttre ljus att projiceras på CCD-kännaren under signal- utläsningsperioden, vilket eliminerar uppkomsten av Eftersom signalladdningarna bringas strömma ut, 457 191 10 15 20 25 30 35 l2 suddighet eller oskärpa. Som följd av att ej erforder- liga laddningar svepes bort till det laddningsabsor- berande avsnittet 95 omedelbart före överföringen av signalladdningarna till skiftregistren 93 kommer det dessutom att vara möjligt att undvika ej önskade feno- men, såsom blomning, vilka förorsakas av de restladd- ningar som blandas med de signalladdningar som närmast skall läsas ut.

Tack vare den normalt öppna slutaren 4, vilken utnyttjas i den ovan beskrivna utföringsformen, kan vidare automatisk inställning av slutarhastighet och öppningsslutet åstadkommas liksom automatisk inställning av videosignalnivàn genom detektering av amplituden hos de signalladdningar som läses ut från bildkännaren 9 före utförandet av en stillbildsuppfángning som gen- svar på nedtryckning av slutarutlösningsknappen 5.

Pig 5 åskådliggör ett exempel på ett automatiskt styrsystem av typen med förinställt öppningsslut. I denna utföringsform utför bildkännaren 9 i fastämnes- utförande den ovan beskrivna uppfàngningen under det att den drives i överensstämmelse med skiftklockpulser øfi och øV,vilka bildas av en drivarkrets 50 synkront med en bildsynkroniesringssignal V och en linje- synk synkroniseringssignal H k, vilka alstras av en synkro- niseringsgenerator 51. gå: videosignal som utläses från bildkännaren 9 matas både till en behandlingskrets 10 och till en medelvärdesdetektorkrets 41, som alstrar en utsignal genom detektering av likströmsniváns medel- värde LA hos den videosignal som erhålles från bildkän- naren 9 samt matar den detekterade utsignalen till en nivàkomparator 43. Hos detektorkretsens 41 utsignal sänkes eller höjes likströmsnivàn i beroende av om den föremålsbild som uppfàngas av bildkännaren är ljus eller mörk.

Bildsynkroniseringssignalen V från synkronise- synk ringsgeneratorn 51 tillföres en sàgtandsgenerator 42, vilken bildar en sàgtandssignal SW, som är àskådliggjord 1 fig 6B, som gensvar på den inkommande synkroniserings- 10 15 20 25 30 35 457 191 13 signalen samt avger signalen Sw till nivàkomparatorn 4l. Sàgtandssignalens Sw lutningsvinkel 9 bestämmes i överensstämmelse med inställningen av den i fig l àskàdliggjorda irisbländarmekanismen 3 pà sådant sätt, att den optiska banans öppning för infallande ljus sty- res av irisbländarmekanismen 3.

Nivàkomparatorn 43 jämför sàgtandssignalens Sw nivå med nivån hos den detekterade utsignalen LA samt alstrar en fyrkantssignal SQ, visad i fig 6C, som har en pulsbredd r, vilken svarar mot exponeringsperioden TS. En monostabil multivibrator 44 triggas av signalens SQ bakkant och alstrar under varje vertikalt avsöknings- intervall lv en slutarpuls Sp, som är àskádliggjord i fig 6D och går genom en OCH-grind 45.

OCH-grinden 45 är styrd av slutarmanöverknappens 5 verkan och mottager grindsignaler, som bildas av en första vippkrets 46 och en andra vippkrets 47. Den första vippkretsen 46 triggas varje gång en utlösnings- strömställare 7l slutes av slutarutlösarknappen 5 samta alstrar en bekräftande utsignal, som ger logisk "l" pà den andra vippkretsens 47 J-ingång. Den andra vipp- kretsen 47 mottager som sin klockinsignal pulser PG, som är synkroniserade med bildsynkroniseringssignalen Vsynk, och triggas av den första puls PG som uppträder efter inställningen av J-ingången på logiskt tillstànd "l". Pulsen PG synkroniseras med bildsynkroniserings- signalen Vsynk av den servomekanism som innefattar en drivmotor för den roterande magnetskivan 12 och har därmed samma taktreglering som signalen Vsynk, Den bekräftande utsignalen från den andra vipp- kretsen 47 matas som en àterställningssignal till den första vippkretsen 46 liksom den såsom en grindsignal matas till OCH-grindkretsen 45. Den första vippkretsen 46 alstrar på i fig 6E visat sätt en bekräftande utsignal SE med logiskt tillstànd "l" under den period som sträcker sig från en tidpunkt ts vid slutningen av ut- lösningsströmställaren 71 till en tidpunkt t första pulsen PG. 0 för den 457 191 10 15 20 25 30 35 14 Den andra vippkretsen 47 alstrar, såsom åskådlig- gjort i fig GF, å sin sida en bekräftande utsignal SF med logiskt tillstånd "l" under den period som sträcker sig från tidpunkten t till tidpunkten tl för den nästa pulsen PG. 0 OCH-grindkretsen 45 kommer att alstra en slutarpuls SG, åskådliggjord i fig 6G, efter utgången av expone- ringsperioden TS från tidpunkten to för den första bild- synkroniseringssignalen Vsynk efter tidpunkten ts efter nedtryckningen av slutarutlösningsknappen 5. Slutarmeka- nismen 4 kommer att stängas av pulsen SG, såsom åskåd- liggjort 1 fig 5, vilken puls mottages från OCH-grind- kretsen 45. Slutaren 4 bringas oscillera och har formen av en sektor eller vinge, såsom visat i fig 5, så att den vid vissa tider avskärmar bildkännaren 9 från ljus och vid andra tider, då slutaren är öppnad, såsom visat med heldragna linjer i fig 5, låter bildkännaren 9 mottaga ljusenergi. Genom styrning av slutaren är det möjligt att erhålla videosignaler av erforderlig nivå vid stillbildsuppfångning. Såsom beskrivits ovan läses videosignalerna, som representerar den stillastående helbildsbilden, ut från bildkännaren 9, när slutarmeka- nismen 4 är stängd. Fastän den ovan beskrivna utförings- formen utnyttjar ett automatiskt styrsystem av typen med förinställt öppningsslut, vilket system varierar exponeringsperioden i överensstämmelse med öppnings- slutet, kan uppfinningen modifieras för att ge automa- tisk förstärkningsreglering för videosignalerna, eller skulle den kunna utntyttjas som automatisk reglering av typen med förinställd slutarhastighet genom utnytt- jande av videosignalsnivân eller de signalladdningar som erhålles under slutarens öppna period TA.

I den ovan beskrivna utföringsformen överföres de första och andra delbildernas signalladdningar sam- tidigt från respektive fotokänsliga områden av bild- kännaren 9 under slutarmekanismens 4 stängda period TA. De två delbildernas signalladdningar kan emellertid alternativt läsas ut som i en vanlig videokamera, lO 15 20 25 30 35 457 191 I 15 så att televisionssignaler med linjesprâng ástadkommes ur de signalladdningar som erhålles under slutarens öppna period T . Ett överskottstömningsomrâde kan anord- nas för att styra längden av laddningslagringsperioden TC 1 de fotokänsliga områdena av bildkännaren 9 i fast- ämnesutförande och med den optiska slutarmekanismen 4 inställd på fast hastighet kan den effektiva expone- ringsperioden TS varieras genom styrning av laddnings- lagringsperioden TC.

I fallet med styrning av laddningslagringsperioden Tcl för den första delbildens fotokänsliga områden och laddningslagringsperioden TC2 för den andra delbildens fotokänsliga områden i bildkännaren 9 oberoende av var- andra kan den bilduppfàngningsstyrning som är visad i tidsdiagrammet i fig 7A - 7H utnyttjas för åstadkom- mande av en bilduppfångningsenhet i fastämnesutförande, vilken utöver ovan nämnda stillbildsuppfångningsfunktion är utrustad med en filmbildsuppfàngningsfunktion, som finns i en vanlig videokamera.

Pig 7A åskådliggör en bildsynkroniseringssignal Vsynk.Fig 7B åskådliggör en slutarutlösningssignal SS.

Pig 7C åskådliggör drifttillstàndet för den optiska slutarmekanismen 4. Pig 7D åskådliggör drifttillståndet för överföringsgrinden, vilken öppnas för överföring av signalladdningar från den första delbildens foto- xansnga områden 1 bnaxannaren 9 :111 de: vertikala skiftregistret 93. Pig 7E visar drifttillstàndet för överföringsgrinden för överföring av den andra delbil- dens signalladdningar till det vertikala skiftregistret 93. Pig 7F visar styrningstillståndet under laddnings- lagringsperioden Tcl för den första helbildens fotokäns- liga områden, varvidxden faktiska exponeringstiden sträc- ker sig över tvà delbilder, fastän laddningarna slut- ligen läses ut som en delbildssignaler. Fig 7G visar styrtillståndet under laddningslagringsperioden TC2 för den andra helbildens fotokänsliga områden och fig 7H visar ett mönster för de videosignaler som läses ut från bildkännaren 9. 457 191 10 15 20 25 30 35 16 Under perioden TA före alstringen av slutarutlös- ningssignalen SS aktiveras den första helbildens foto- känsliga områden för lagring av laddningar alternerande vid en helbildsperiod. Den första helbildens signalladd- ningar A, som erhålles under den första laddningslag- ringsperioden Tcl, och den andra helbildens signalladd- ningar B, som erhålles under den andra laddningslagrings- perioden TC2, läses alternerande ut vid en helbilds- period, så att signalläsningen syntetiskt utföres vid en delbildsperiod för åstadkommande av videosignaler med linjesprång. De första och andra delbildernas ljus- känsliga områden kan också samtidigt placeras i ett laddningslagringstillstånd vid tidpunkten to första bildsynkroniseringssignalen efter alstringen för den av slutarutlösningssignalen SS, varigenom signalladd- C och BC för en helbildsbild åstadkommes utan någon rumsavvikelse hos bilden. Genom utläsning av de 3 och B3 ventiellt under slutarens stängda period TCL är det möjligt att under avbildning av ett rörligt objekt er- hålla videosignaler för en stillastående helbildsbild utan fladder, såsom tidigare nämnts. Fig 7F - 7H har pilar, som anger flödet av lagrade laddningar. De lag- rade laddningarna A2 och BZ läses således samtidigt ut i överensstämmelse med vertikala skiftpulser P och Q, åskàdliggjorda i fig 7D pch 7E, och de kombinerade laddningarna A2 plus B2 överföres sedan, såsom visat i fig 7H. De sålunda förflyttade laddningarna A2 och B2 svepes bort till laddningsabsorberingsavsnittet 95 under laddningssvepningsperioden (ej visat). ningar A enskilda delbildernas signalladdningar A sek- Laddningarna A3 och B3, vilka erhålles under ex- poneringsperioden Tš, som sträcker sig från tidpunkten to för bildsynkroniseringssignalen till stängningen av slutarmekanismen, skiftas sekventíellt, såsom angivet med pilar, och läses sedan ut under en delbildsperiod.

Såsom klart framgår av den ovan i samband med nämnda utföringsform lämnade beskrivning styres den effektiva expneringsperioden vid stillbildsuppfångning 10 15 20 25 30 35 457 191 17 genom stängning under bildkännarens laddningslagrings- period av den normalt öppna slutaren, som är anordnad att öppna och stänga den optiska banan för infallande ljus, som belyser bildkännaren. Genom att läsa ut signal- laddningarna från bildkännaren med slutaren stängd blir det möjligt att uppfånga en stillbild, vilken har en anmärkningsvärt hög kvalitet, utan den försämring som i annat fall skulle resultera i utsuddning. Vid utläs- ningen av signalladdningarna från bildkännaren förhind- ras det oönskade fenomenet med blomning genom bortsvep- ning av alla ej erforderliga, föregående laddningar från det vertikala skiftregistret omedelbart före över- föringen av signalladdningarna från de fotokänsliga områdena till det vertikala skiftregistret. Eftersom signalladdningarna, som erhålles genom att bildkännarens fotokänsliga område för en helbild samtidigt sättes i ett exponerat tillstånd, läses ut sekventiellt genom enskilda delbilder, kan videosignaler också ge en stilla- stående helbildsbild, vilken ej uppvisar något fladder.

Vid en stillbildsuppfångning, som utföres med den nor- malt öppna slutaren stängd, kan också automatisk styr- ning av typen med förinställt öppningsslut eller förin- ställd slutarhastighet uppnås genom att som styrsignaler utnyttja de signalladdningar som erhålles från bild- kännaren före den effektiva exponeringsperioden, vari- genom automatisk inställning av de olika funktioner uppnås som är lämpliga för praktiska uppfångningsför- hållanden.

I en bilduppfångningsanordning i fastämnesutförande för åstadkommande av en stillbild med en bildkännare i fastämnesutförande, vilken har fotokänsliga områden för en första delbilds bildelement och andra fotokäns- liga områden för en andra delbilds bildelement är så- ledes enligt föreliggande uppfinning anordnat en optisk slutare för att öppna eller stänga den optiska banan för det infallande ljuset för styrning av exponeringe- tiden, och de första och andra delbildernas bilder upp- fångas samtidigt av de fotokänsliga områdena med slutaren 457 191 10 15 20 25 30 35 18 öppen, varefter den första delbildens och den andra delbildens signalladdningar sekventiellt läses ut vid olika tidpunkter med slutaren stängd, så att en stilla- stående delbildsbild kan uppfångas med en hög vertikal upplösning utan fladder.

Ehuru exponeringstiden i en bilduppfångningsenhet för åstadkommande av en bild med bildkännare styres med en optisk slutare, som är anordnad att öppna eller stänga den optiska banan för det infallande ljuset, är en annan fördel med föreliggande uppfinning att omedel- bart före överföring av laddningar, som erhålles i varje fotokänsligt område i bildkännaren, och utläsning av signalladdningarna slutaren öppnas före överföringen till ett vertikalt skiftregister så att alla ej erfor- derliga, föregående laddningar, vilka kvarstår i det vertikala skiftregistret, svepes bort, samt att, efter det att slutaren är stängd, signalladdningarna läses ut via det vertikala skiftregistret. En högkvalitativ bild kan därför enkelt formas på bildkânnaren, vilken bild i annat fall skulle vara utsatt för utsuddning eller blomning, och en tillfredsställande bildkvalitet uppnås vid en stillbildsuppfàngning.

I en bilduppfångningsanordning i fastämnesutförande med en bildkännare i sådant utförande, vilken har funk- tionen att styra laddningslagringsperioden,'samt en optisk slutare med förmåga att öppna och stänga den optiska banan för det infallande ljuset, som belyser bildkännaren, stänges den normalt öppna slutaren under bildkännarens laddningslagringsperiod, så att den effek- tiva exponeringstiden regleras, och läses signalladd- ningarna ut från bildkännaren med slutaren stängd. Denna anordning har vidare en ytterligare fördel genom att bildkännarens laddningslagringsperiod är förinställd på en fast tid, och ett öppningsslut eller en slutar- hastighet styres automatiskt under inverkan av de signal- laddningar som erhålles under laddningslagringsperioden före den effektiva exponeringstiden, så att bilduppfång- ningssignaler av tillfredsställande kvalitet med säker- het kan åstadkommas från bildkännaren med korrekt signalnivå.

Claims (14)

10 15 20 25 30 457 191 19 PATENTKRAV

1. Bilduppfàngningsanordning i fastämnesutförande för àstadkommande av en stillbild, k ä n n e t e c k - n a d av en bildkännare (9) i fastämnesutförande, vilken har en första grupp av fotokänsliga element (91) för en första delbild samt en andra grupp av fotokänsliga element (92) för en andra delbild, varvid de fotokänsliga elementen (91, 92) i den första och den andra gruppen är anordnade i en matris och alternerande i den vertikala riktningen; ett flertal dubbelriktade första skiftregister (93), som är monterade parallellt med varandra för skift- ning av laddningar frán den första och den andra gruppen av fotokänsliga element (91, 92); ett flertal överförings- grindar (96, 97) mellan å ena sidan fotokänsliga element (91, 92) i den första och den andra gruppen av fotokänsliga element och å andra sidan de första skíftregistren (93) för skiftning av laddningar till de första skiftregistren; ett utgàngsskiftregister (94), som är kopplat till första ändar av de första skiftregistren (93); en optisk slutare (4) för öppnande och stängande av den optiska ljusbanan i och för styrning av exponeringen av den första och den andra gruppen av fotokänsliga element (91, 92); organ (40) för styrning av slutaren (4); en šlutarutlösare (5). som är förbunden med organen (40) för styrning av slutaren (4) på sådant sätt, att den första och den andra gruppen av fotokänsliga element (91, 92) samtidigt exponeras med slutaren öppen; samt organ (50) för styrning av överföringsgrindarna (96, 97), de första skiftregístren (93) och utgångsskiftregistret (94), så att signalladd~ ningar från den första och den andra gruppen av fotokäns- liga element (91, 92) läses ut sekventiellt, då slutaren (4) är stängd.

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a d därav, att slutaren (4) är öppen omedelbart före överföring till utgångsskiftregistret (94) av de 457 191 10 15 20 25 30 35 20 signalladdningar som erhålles i de fotokänsliga elementen (91, 92) och utläsning av signalladdningarna, så att varje föregående oönskad laddning som kvarstår i utgångs- skiftregistret svepes bort.

3. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a d därav, att slutaren (4) normalt hàlles öppen samt stänges under bildkännarens (9) laddningslag- ringsperiod, så att den effektiva exponeringstiden styres, att laddningslagringsperioden är förinställd på en fast längd samt att öppningsslutet eller slutarhastigheten styres automatiskt under inverkan av de signalladdningar som erhålles under laddningslagringsperioden före den effektiva exponeringstiden.

4. Anordning enligt patentkravet 3, k ä n n e - t e c k n a d därav, att slutarhastigheten är styrd av ett slutardrivningsorgan, som är kopplat till slutaren, att en toppdetektorkrets (41) är kopplad till bildupp- fángningsanordningen, att en komparatorkrets (43) mottager toppdetektorkretsens utsignal, att en referensnivåkrets (42, 51) avger en insignal till komparatorkretsen samt att komparatorkretsens utgàng är kopplad till slutar- drivningsorganen.

5. Anordning enligt patentkravet 4, k ä n n e - t e c k n a d därav, att en multivibrator (44) mottager komparatorns (43) utsignal, att en OCH-grind (45) mottager multivibratorns utsignal samt att en första, av en slutar- utlösningsknapp (5) styrd vippkrets (46) avger en insignal till OCH-grinden.

6. Anordning enligt patentkravet 5, k ä n n e - t e c k n a d av en andra vippkrets (47), som är ansluten mellan den första vippkretsen (46) och OCH-grinden (45).

7. Anordning enligt patentkravet 4, k ä n n e - t e c k n a d därav, att referensnivákretsen (42, 51) innefattar en synkroniseringsgenerator (51), som alstrar bildsynkroniseringspulser, samt en sâgtandsgenerator (42), som mottager bildsynkroniseringspulserna från synkroniseringsgeneratorn och avger en insignal till 10 15 20 25 30 457 191 21 komparatorkretsen (43).

8. Anordning enligt patentkravet 7, k ä n n e - t e c k n a d av en drivarkrets (50), som mottager linje- och bildsynkroniseringspulser frán synkroniserings- generatorn (51) och avger omkopplingssignaler till bild- kännaren (9).

9. Anordning enligt patentkravet l, t e c k n a d därav, att ett laddningsabsorberingsom- råde (95) är kopplat till andra ändar av de första skift- k ä n n e - registren (93).

10. Anordning enligt patentkravet 9, t e c k n a d därav, att före överföringen av laddningar från de fotokänsliga elementen (91, 92) till de första skiftregistren (93) eventuella restladdningar i de första skiftregistren överföres till laddningsabsorberingsomràdet k ä n n e - (95) för förhindrande av blomning.

11. ll. Anordning enligt patentkravet 10, t e c k n a d därav, att den tid slutaren (4) är öppen k ä n n e - är variabel.

12. Anordning enligt patentkravet ll, t e c k n a d därav, att slutarens (4) öppentid är beroende av de signalladdningar som erhålles före den k ä n n e - effektiva exponeringstiden.

13. Anordning enligt patentkravet 9, t e c k n a d av ett ljusstyrande irisorgan (3) i ljus- k ä n n e f banan till de fotokänsliga elementen samt organ för att styra irisorganen att ändra exponeringen.

14. Anordning enligt patentkravet 13, t e c k n a d irisorganen. k ä n n e - av automatiska organ för styrning av