WO1990004303A2 - Verfahren und vorrichtung zum reduzieren des helligkeitsflimmerns von videobildern - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum reduzieren des helligkeitsflimmerns von videobildern Download PDF

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WO1990004303A2
WO1990004303A2 PCT/DE1989/000618 DE8900618W WO9004303A2 WO 1990004303 A2 WO1990004303 A2 WO 1990004303A2 DE 8900618 W DE8900618 W DE 8900618W WO 9004303 A2 WO9004303 A2 WO 9004303A2
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Inventor
Berthold Karcher
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Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/745—Detection of flicker frequency or suppression of flicker wherein the flicker is caused by illumination, e.g. due to fluorescent tube illumination or pulsed LED illumination

Definitions

  • the invention relates to a method for reducing the flickering brightness of the video image of a video camera directed towards the beam path of a video camera, and to an apparatus for carrying out the method. It is known to arrange a video camera in the beam path of a film camera, with the aid of which the film image can be viewed on a screen independently of the optical viewfinder arranged on the film camera or recorded on a video recording device. This makes it possible to view the film image even at a location remote from the film camera and to directly evaluate the film image without time-consuming development of the motion picture film.
  • the video camera is arranged in the area of the optical viewfinder of the film camera, ie in the beam path behind the rotating mirror diaphragm, with a beam splitter part of the light reflected by the rotating mirror diaphragm in the optical viewfinder and part to the lens of the Video camera directs.
  • Circulation frequency of the mirror diaphragm and a video image a frequency of 25 Hz for example, a flickering of brightness in the video image with a flickering belly and knot in the vertical is obtained.
  • the flicker node and belly run continuously up or down through the video image, depending on the difference between the round frequency of the mirror diaphragm and the video frame rate.
  • the image modulation rises sharply as the number of revolutions of the mirror aperture decreases.
  • FIG. 1 shows a block diagram to explain the principle of a video recording of a tube camera 1 coupled to a film camera.
  • the film camera 2 has an objective 21, a circumferential mirror diaphragm 22 and a film plane 25 in which the motion picture film is moved, via a focusing screen 24 and a beam splitter 26, the light reflected by the rotating mirror diaphragm 22 passes through a focusing screen 24 Beam splitter 26, from which a part of the beams is directed to the optical sensor 27 of the film camera 2 and partly via a camera connection 28 to the video camera 1.
  • the output of the video camera 1 is connected via an analog-digital converter 3 and an electronic switch 40 to two field memories 41, 42, the output of which is also connected to a digital-analog converter 6 via an electronic switch 43.
  • a sensor 23 provided in the film camera 2 detects the speed and position or phase position 'of the rotating ones
  • Mirror aperture 22 gives a corresponding signal to a ne control electronics 5, which controls both the video camera 1 and the field memories 41, 42 as well as electronic changeover switches 40, 43 and the digital-to-analog converter 6.
  • the output of the digital-to-analog converter 6 is normally connected to a screen 7 and / or a video recording device 8.
  • the flickering of brightness in a tube camera can be eliminated in that the scanning of the recording tube of the video camera 1 by the position and rotation output in the sensor 23 number signal of the mirror aperture 22 is controlled.
  • This field memory 41 or 42 is then repeatedly read out until a new video field has been stored in the other field memory 42 or 41.
  • video cameras with semiconductor sensors instead of a picture tube have the advantage that the video camera does not have to be converted for the special application of coupling with a motion picture film camera or developed for such operation.
  • video cameras with semiconductor sensors are operated asynchronously and, if necessary, can also be synchronized with other video signals.
  • Another significant advantage is that no image memory with complex control electronics and no analog / digital or digital / analog converters are required.
  • the detail resolution in the vertical of a video camera with semiconductor sensors corresponds to the motion picture camera and the video standard, while this is reduced by half in the vertical for a tube camera with a storage system, since the fields to be stored are each identical.
  • the solution according to the invention creates a considerable reduction in the flickering of brightness for black / white and color video cameras at full resolution, is suitable for all video standards and has the advantages of asynchronous camera operation, low asynchronous camera operation, low circuitry complexity, compared to picture tube video cameras. low volume and low power consumption, which is particularly important when the film / video camera is operated by battery. In addition, an optimal vertical detail resolution is achieved. In order to correct or reduce the flickering of brightness, all that is required is the detection of a position, speed, and video signal of the video camera.
  • An advantageous embodiment of the solution according to the invention is characterized in that the position and rotational speed of the mirror diaphragm and the integration window for adjusting the true exposure time of each video field are detected and the quotient of the mean to the true exposure time is formed and that a function table is used to determine a Multiplication factor is determined by which the video output signal is multiplied.
  • An advantageous device for carrying out the method is characterized in that a sensor detecting the speed and phase of the rotating mirror diaphragm is arranged in the film camera, the output signal of which is connected to an input of a processor, the second input of which connected to the output of a synchronization signal detection stage acted upon by the video output signal of the video camera is that the output of the processor outputs a correction factor or multiplication factor to a multiplication element at which the video output signal of the video camera is present, and that On the output side, the multiplier is connected to the video screen and / or the video recording device.
  • This embodiment of the device according to the invention is characterized by a low outlay in terms of circuitry and is particularly suitable for a work area of the film camera with an image speed of more than 20 frames per second for almost all applications.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a video recording circuit with a tube camera with a storage system
  • FIG. 2 shows a block diagram of a video recording device with a video camera with semiconductor sensors
  • FIG. 4 shows the various signals according to FIG. 2 in time.
  • FIG. 2 shows a motion picture film camera 2 which, analogously to the illustration according to FIG. 1, has a lens 21, a peripheral mirror diaphragm 22 and a film plane 25 in which a motion picture film is moved.
  • the light beams picked up by the objective 21 reach the motion picture film in the film plane 25 or via a focusing screen 24 to a beam splitter 26, a part of the beams in the optical viewfinder 27 or via an additional connection 28 to the video camera with semiconductor sensors 1.
  • the revolving mirror diaphragm 22 is usually a mirror diaphragm with a mirror sector of 180 ", but a larger mirror sector can also be provided.
  • a sensor 23 preferably in the form of a light barrier, is provided which detects the speed of rotation of the mirror diaphragm 22 and its position, i.e. H. Phase position detected.
  • the output signal of the sensor 23 is applied to an input of a processor 9.
  • the video output signal of the video camera with semiconductor sensor 1 is applied to the input of a synchronization signal detection device 10 and a multiplication element 12.
  • the synchronization signal detection device 10 filters the video synchronization signal from the video output signal of the video camera with semiconductor sensor 1 and forwards an integration window signal to the processor 9.
  • the output of the processor 9 is connected to a table memory 11, to which it outputs a correction factor KF, which is given in the table a multiplication factor MP is determined, which is applied to a second input of the multiplication element 12.
  • the product of the two signals applied to the multiplication element 12 is finally output to a screen 7 and / or a video recording device 8 as a corrected video output signal.
  • the video camera with semiconductor sensors 1 is a camera with an interline CCD sensor or frame transfer sensors with field integration mode, with which the received optical signals are converted directly into electrical signals by an image converter. Both a "frame integration mode” or a “field integration mode” can be used.
  • the different operating modes only restrict the area of application, but basically allow the method according to the invention to be used to reduce the flickering brightness.
  • the integration time for a picture element corresponds to the time of two video fields.
  • the integration of each pixel of a field takes place exactly for same time, because the reading of the integrated charges of the interline CCD sensor is done in parallel and not in series as with a picture tube.
  • the video image is absolutely flicker-free at an orbital frequency of the mirror diaphragm 22 which is equal to the video image frequency. If the rotational frequency of the mirror diaphragm 22 of the motion picture camera 2 according to FIG. 2 differs from the video picture frequency, the picture content per picture element is essentially modulated in amplitude.
  • the integration time for each field of the semiconductor sensor is the time in which the charge of the individual pixels of the semiconductor sensor is integrated, i.e. H. di time within which the semiconductor sensor receives light.
  • the speed and position or Pha senlage of the rotating mirror diaphragm 22 and the integration window of each individual video half-image is detected and from this the exposure time of the semiconductor sensor, d. h determines the duration of the true exposure of the semiconductor sensor.
  • the integration window denotes the position and size of the integration interval for each field of the semiconductor sensor. While the size of the integration window is a norm-specific or camera-specific matter, the position of the integration window can be derived from the synchronizing signal of the video signal. Since the synchronous signal is specified, the start of the integration time of the semiconductor sensor can be derived in relation to the synchronous signal. This is determined by the fact that the integration time, ie the position of the integration window, is determined with the reading of a field, since the integration took place in a period of time that is ended with the reading of a new field. For this reason, the position of the integration window can be inferred from the synchronous signal of the video signal, which is filtered out by means of the synchronous signal detection device 10.
  • a correction factor is determined by means of the processor 9 from the quotient of the mean exposure time and the true, ie. H. of the measured exposure time, so that the exposure time of the semiconductor sensor is normalized to the average exposure time.
  • KF mean exposure time true exposure time
  • this function is usually an exponential function with the exponent 0.4 ⁇ T ⁇ 1, which comes from the so-called "gamma correction" of a video camera.
  • the exposure of a CCD sensor leads to a charge proportional to the exposure, which is integrated and leads to a voltage value proportional to the charge. This voltage is corrected with a non-linear element as part of the gamma correction and results in the video voltage.
  • the table memory 11 is therefore a characteristic curve memory of the video camera in question, which outputs a corrected video voltage value as a function of the respective input voltage.
  • the multiplication factor MP emitted by the table memory is, like the video signal, applied to an input of the multiplication element 12 and there the signal voltage of the respective video field is multiplied by the associated multiplication factor, so that the amplitude flicker is corrected .
  • FIG. 3 illustrates the different exposure times of a semiconductor sensor of the video camera 1 depending on the speed of the rotational frequency of the mirror diaphragm 22 of the motion picture film camera 2 according to FIG. 2.
  • the possible exposure times of the semiconductor sensor lie between the two limit curves shown in FIG. 3; the area is shown hatched.
  • the possible exposure times lie between the maximum exposure time of 40 milliseconds for the semiconductor sensor if the semiconductor sensor is continuously exposed and the minimum exposure times of the semiconductor sensor of 0 milliseconds if the semiconductor sensor is not exposed.
  • the minimum exposure time for a video image increases, while the maximum exposure time is reduced because the mirror aperture 22 rotates so quickly that the light reflected by the mirror aperture 22 does not always penetrate the semiconductor sensor during the integration interval .
  • FIG. 4 shows the course over time of the individual pulses or signals at the points indicated in FIG. 2.
  • FIG. 4a shows the light flux in the viewfinder system of the film camera 2 in the area of the beam splitter as it is recorded by the video camera 1.
  • the light flux is composed of individual image exposures i, i + 1, i + 2 etc., which appear as blocks at intervals.
  • FIG. 4b shows the integration windows of the fields, with successive integration windows overlapping accordingly.
  • FIG. 4d shows the video input signal at the input of the processor 9, the blocks n, n + 1, n + 2, n + 2,... Resulting from the individual exposures corresponding in amplitude to the true exposure values.
  • FIG. 4e shows the multiplication factor MP, which fluctuates by the value 1 and on which the ratio of the average exposure time to the true exposure time depends.
  • Figure 4f shows the video output signal at the output of the multiplication element 12, which by multiplying the multiplication factor MP by the video input signal, i. H. the output signal of the video camera 1 gives a signal of constant amplitude.
  • the embodiment of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiment specified above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution shown, even in the case of fundamentally different types.
  • the implementation is not limited to implementation with discrete logic modules, but can also advantageously be implemented with programmed logic, preferably using a microprocessor. * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

Abstract

Verfahren zum Reduzieren des Helligkeitsflimmerns des Videobildes einer auf den Strahlengang einer Filmkamera mit einer rotierenden Spiegelblende gerichteten Videokamera mit einem Halbleitersensor, bei dem die Ladung eines Video-Halbbildes integriert ist und die Signalspannung der Video-Halbbilder als Video-Eingangssignal eines Bildschirms und/oder eines Video-Aufzeichnungsgerätes dient. Das Video-Ausgangssignal jedes Video-Halbbildes wird mit einem Korrekturfaktor multipliziert, der eine Funktion des Verhältnisses der mittleren Belichtungszeit eines Video-Halbbildes zur wahren, von der Drehzahl und Phasenlage der Spiegelblende sowie dem Integrationsfenster des Videobildes abhängigen Belichtungszeit des Video-Halbbildes ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Reduzieren des Helligkeitsflim ernε von Videobildern
B e s c h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren des Helligkeitsflimmerns des Videobildes einer auf den Strah¬ lengang einer Videokamera gerichteten Videokamera gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Es ist bekannt, in dem Strahlengang einer Filmkamera eine Videokamera anzuordnen, mit deren Hilfe das Filmbild unab¬ hängig von dem an der Filmkamera angeordneten optischen Sucher auf einem Bildschirm betrachtet bzw. auf einem Video-Aufzeichnungsgerät aufgezeichnet werden kann. Da-, durch ist eine Betrachtung des Filmbildes auch an einem von der Filmkamera entfernten Ort sowie eine unmittelbare Auswertung des Filmbildes ohne zeitraubende Entwicklung des Laufbildfilmes möglich. Die Videokamera wird dabei im Bereich des optischen Suchers der Filmkamera, d. h. in dem Strahlengang hinter der umlaufenden Spiegelblende angeord¬ net, wobei ein Strahlenteiler einen Teil des von der um¬ laufenden Spiegelblende reflektierten Lichtes in den opti¬ schen Sucher und einen Teil zum Objektiv der Videokamera leitet.
Da das von der Videokamera aufgenommene Bild von der Auf¬ nahmegeschwindigkeit der Filmkamera und damit von der Um¬ laufgeschwindigkeit der Kamera-Spiegelblende abhängig ist, tritt bei bestimmten Aufnahmegeschwindigkeiten ein stark störendes Helligkeitsflimmern im Videobild auf. Bei der Adaption einer Videokamera an eine Filmkamera ist es daher bei der Auswertung des von der Videokamera erzeugten Vi¬ deobildes erforderlich, das bei der Nutzung des von der Filmkamera-Spiegelblende mit einem Spiegelsektor von im allgemeinen 180° reflektierten Lichts entstehende stark störende Flimmern im Videobild zu beseitigen.
Ohne eine entsprechende Zusatzelektronik .würde man bei der Verwendung einer Röhrenkamera als Videokamera und einer
Umlauffrequenz der Spiegelblende sowie einer Videobildfre- quenz von beispielsweise 25 Hz ein Helligkeitsflimmern im Videobild mit einem Flimmerbauch und -knoten in der Verti¬ kalen erhalten. Bei abweichenden Umlauffrequenzen der Spiegelblende läuft dagegen der Flimmerknoten und -bauch je nach der Differenz zwischen der Umlauffrequenz der Spiegelblende und der Videobildfrequenz nach oben oder un-' ten ständig durch das Videobild. Die Bildmodulation steigt bei abnehmenden Umdrehungszahlen der Spiegelblende stark an.
In Figur 1 ist ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Prinzips einer Videoaufnahme einer mit einer Filmkamera gekoppelten Röhrenkamera 1 dargestellt. Die Filmkamera 2 weist ein Objektiv 21, eine umlaufende Spiegelblende 22 und eine Filmebene 25 auf, in der der Laufbildfilm bewegt wird, über eine Mattscheibe 24 und einen Strahlenteiler 26 gelangt das von der rotierenden Spiegelblende 22 reflek¬ tierte Licht über eine Mattscheibe 24 auf einen Strahlen¬ teiler 26, von dem ein Teil der Strahlen zum optischen Su- eher 27 der Filmkamera 2 und zum Teil über einen Kameraan¬ schluß 28 zur Videokamera 1 geleitet wird.
Der Ausgang der Videokamera 1 ist über einen Analog-Digi- tal- andler 3 und einen elektronischen Umschalter 40 mit zwei Halbbildspeichern 41, 42 verbunden, deren Ausgang ebenfalls über einen elektronischen Umschalter 43 mit ei¬ nem Digital-Analog-Wandler 6 verbunden ist.
Ein in der Filmkamera 2 vorgesehener Sensor 23 erfaßt die Drehzahl und Stellung bzw. Phasenlage' der rotierenden
Spiegelblende 22 und gibt ein entsprechendes Signal an ei- ne Steuerelektronik 5 ab, die sowohl die Videokamera 1 als auch die Halbbildspeicher 41, 42 sowie elektronischen Um¬ schalter 40, 43 und den Digital-Analog- andler 6 ansteu¬ ert. Der Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 6 ist norma- lerweise mit einem Bildschirm 7 und/oder einem Video-Auf- zeichnungsgerät 8 verbunden.
Durch die Verkopplung der Filmkamera 2 , der Videokamera 1 und der beiden Halbbildspeicher 41, 42 kann das Hellig- keitsflimmern bei einer Röhrenkamera dadurch beseitigt werden, daß die Abtastung der Aufnahmeröhre der Videokame¬ ra 1 von dem im Sensor 23 abgegebenen Stellungs-und Dreh¬ zahlsignal der Spiegelblende 22 gesteuert wird. Dabei wird bei jedem Umlauf der Spiegelblende 22 exakt nur ein Video- Halbbild abgetastet und in einen der beiden Halbbildspei¬ cher 41, 42 eingeschrieben. Dieser Halbbildspeicher 41 bzw. 42 wird anschließend solange wiederholt ausgelesen bis im anderen Halbbildspeicher 42 bzw. 41 ein neues Vi¬ deo-Halbbild gespeichert wurde.
Gegenüber Röhrenkameras weisen Videokameras mit Halblei¬ tersensoren anstelle einer Bildröhre den Vorteil auf, daß die Videokamera nicht für das spezielle Einsatzgebiet ei¬ ner Kopplung mit einer Laufbild-Filmkamera umgerüstet oder für einen derartigen Betrieb entwickelt werden muß. Dar- überhinaus werden Videokameras mit Halbleitersensoren asynchron betrieben und können ggf. auch auf andere Video¬ signale synchronisiert werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß kein Bildspeicher mit einer aufwendigen Steuerelektronik sowie keine Analog/Digital- bzw. Digital/Analog- andler erfor¬ derlich sind.
Schließlich entspricht die Detailauflösung in der Vertika¬ len einer Videokamera mit Halbleitersensoren der Laufbild¬ kamera und der Videonorm, während dies in der Vertikalen bei einer Röhrenkamera mit Speichersystem um die Hälfte vermindert ist, da die zu speichernden Halbbilder jeweils identisch sind.
Diesen Vorteilen der Videokamera mit Halbleitersensoren steht lediglich der Nachteil gegenüber, daß bei einer Röh¬ renkamera mit Speichersystem ein Videobild "eingefroren" und mit dem aktuellen Signal bei nicht laufender Filmkame- ra gemischt dargestellt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reduzieren des Helligkeitsflim- merns des Videobildes einer auf den Strahlengang einer Filmkamera gerichteten Videokamera mit Halbleitersensoren zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnen¬ de Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung schafft eine erhebliche Redu¬ zierung des Helligkeitsflimmerns für Schwarz/Weiß- und Farb-Videokameras bei voller Auflösung, ist für sämtliche Videonormen geeignet und weist gegenüber Bildröhren- Videokameras die Vorteile eines asynchronen Kamerabe¬ triebs, eines geringen schaltungstechnischen Aufwandes, geringen Volumens und eines geringen Leistungsverbrauchs auf, was insbesondere bei einem Batteriebetrieb der Film/ VideoKamera von Bedeutung ist. Zusätzlich wird eine opti¬ male Detailauflösung in der Vertikalen erreicht. Zur Kor- rektur bzw. Reduzierung des Helligkeitsflimmerns ist le¬ diglich die Erfassung eines Spiegelblenden-Stellungs- und Geschwindigkeits- sowie des Videosignals der Videokamera erforderlich.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lö¬ sung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung und Drehzahl der Spiegelblende sowie das Integrationsfenster zur Verstellung der wahren Belichtungszeit jedes Video- Halbbildes erfaßt und der Quotient der mittleren zur wah- ren Belichtungszeit gebildet wird und daß mittels einer Funktionstabelle ein Multiplikationsfaktor festgestellt wird, mit dem das Video-Ausgangssignal multipliziert wird.
Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- rens ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Filmkamera ei¬ ne die Drehzahl und Phasenlage der rotierenden Spiegel- blende erfassender Sensor angeordnet ist, dessen Ausgangs¬ signal mit "einem Eingang eines Prozessors verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang einer mit dem Video ausgangssignal der Videokamera beaufschlagten Synchronisa¬ tionssignal-Erfassungsstufe verbunden ist, daß der Ausgang des Prozessors einen Korrekturfaktor oder Multiplikations¬ faktor an ein Multiplikationsglied abgibt, an dem das Vi¬ deo-Ausgangssignal der Videokamera ansteht, und daß das Multiplikationsglied ausgangsseitig mit dem Video-Bild¬ schirm und/oder dem Video-Aufzeichnungsgerät verbunde ist. Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich durch einen geringen schaltungstechnischen Aufwand aus und eignet sich in besonderem Maße für einen Arbeitsbereich der Filmkamera mit einer Bildgeschwindig- keit von mehr als 20 Bildern pro Sekunde für nahezu alle Anwendungen. Dies unterscheidet die Verwendung einer Vi¬ deokamera mit Halbleitersensoren gegenüber einer Röhrenka¬ mera mit Speichersystem, bei der bei einer Videonorm mit 625 Zeilen und einer Frequenz von 50 Hz ein Betrieb nur in einem Arbeitsbereich von 0 bis 25 Bildern pro Sekunde funktionsfähig ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er¬ findung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild einer Video-Aufnahmeschal¬ tung mit einer Röhrenkamera mit Speichersystem;
Figur 2 ein Blockschaltbild einer Video-Aufnahmeeinrich- tung mit einer Videokamera mit Halbleitersenso- ren;
Figur 3 eine zeitliche Darstellung möglicher Belich¬ tungszeiten in Abhängigkeit von der Umlauffre¬ quenz der Spiegelblende einer Filmkamera und
Figur 4 eine zeitliche Darstellung der verschiedenen Signale gemäß Figur 2. Figur 2 zeigt eine Laufbild-Filmkamera 2, die analog zur Darstellung gemäß Figur 1 ein Objektiv 21, eine umlaufende Spiegelblende 22 sowie eine Filmebene 25 aufweist, in der ein Laufbildfilm bewegt wird. Je nach Stellung der umlau- fenden Spiegelblende 22 gelangen die über das Objektiv 21 aufgenommenen Lichtstrahlen auf den Laufbildfilm in der Filmebene 25 bzw. über eine Mattscheibe 24 zu einem Strah¬ lenteiler 26, von dem ein Teil der Strahlen in den opti¬ schen Sucher 27 bzw. über einen zusätzlichen Anschluß 28 zur Videokamera mit Halbleitersensoren 1 geleitet wird. Bei der umlaufenden Spiegelblende 22 handelt es sich übli¬ cherweise um eine Spiegelblende mit einem Spiegelsektor von 180", es kann jedoch auch ein größerer Spiegelsektor vorgesehen werden.
Im Bereich der umlaufenden Spiegelblende 22 ist ein Sensor 23, vorzugsweise in Form einer Lichtschranke, vorgesehen, der die Umlaufgeschwindigkeit der Spiegelblende 22 sowie deren Stellung, d. h. Phasenlage erfaßt. Das Ausgangssig- nal des Sensors 23 wird an einen Eingang eines Prozessors 9 gelegt.
Das Video-Ausgangssignal der Videokamera mit Halbleiter¬ sensor 1 wird an den Eingang einer Synchronisationssignal- Erfassungseinrichtung 10 sowie eines Multiplikationsglie¬ des 12 gelegt. Die Synchronisationssignal-Erfassungsein¬ richtung 10 filtert aus dem Video-Ausgangssignal der Vi¬ deokamera mit Halbleitersensor 1 das Video-Synchronisa¬ tionssignal und leitet ein Integrationsfenster-Signal an den Prozessor 9 weiter. In dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, das auf ein Videosystem mit 625 Zeilen und einer Frequenz von 50 Hz bezogen ist, ist der Ausgang des Prozessors 9 mit einem Tabellenspeicher 11 verbunden, an den es einen Kor- rekturfaktor KF abgibt, der aus der Tabelle einen Multi¬ plikationsfaktor MP ermittelt, der an einen zweiten Ein¬ gang des Multiplikationsgliedes 12 angelegt wird. Das Pro¬ dukt der beiden am Multiplikationsglied 12 anliegenden Si¬ gnale wird schließlich an einen Bildschirm 7 und/oder ein Video-Aufzeichnungsgerät 8 als korrigiertes Video-Aus¬ gangssignal abgegeben.
Bei der Videokamera mit Halbleitersensoren 1 handelt es sich um eine Kamera mit einem Interline-CCD-Sensor oder Frame-Transfer-Sensoren mit Field-Integrations-Modus, mit dem die empfangenen optischen Signale durch einen Bild¬ wandler direkt in elektrische Signale umgewandelt werden. Dabei kann sowohl von einem "Frame-Integration-Modus" oder einem "Field-Integration-Modus" Gebrauch gemacht werde'n. Die unterschiedlichen Betriebsarten schränken lediglich den Anwendungsbereich ein, lassen aber grundsätzlich eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reduzierung des Helligkeitsflimmerns zu.
Bei der vorzugsweisen Verwendung einer Videokamera mit Interline-CCD-Sensoren, die sich insbesondere für eine Bildfrequenz zwischen 24 und 30 Bildern pro Sekunde der Lau bildkamera eignet, die einen Frame-Integrations-Modus zuläßt, entspricht die Integrationszeit für ein Bildele- mente der Zeit von zwei Video-Halbbildern. Dabei erfolgt die Integration jedes Pixels eines Halbbildes genau zur selben Zeit, da die Auslesung der integrierten Ladungen des Interline-CCD-Sensors parallel und nicht wie bei einer Bildröhre seriell erfolgt. Wie nachstehend näher erläutert wird, ist bei einer Umlauffrequenz der Spiegelblende 22, die gleich der Videobildfrequenz ist, das Videobild abso¬ lut flimmerfrei. Bei einer von der Videobildfrequenz ab¬ weichenden Umlauffrequenz der Spiegelblende 22 der Lauf¬ bildkamera 2 gemäß Figur 2 wird der Bildinhalt je Bildele ment im wesentlichen in der Amplitude moduliert.
Dabei ist die Integrationszeit für jedes Halbbild de Halbleitersensors die Zeit, in der die Ladung der einzel nen Pixel des Halbleitersensors integriert wird, d. h. di Zeit, innerhalb der der Halbleitersensor Licht empfängt.
Zur Beseitigung bzw. Reduzierung des Helligkeitsflimmern des Videobildes wird die Drehzahl und Stellung bzw. Pha senlage der umlaufenden Spiegelblende 22 und das Integra tionsfenster jedes einzelnen Videohalb-Bildes erfaßt un daraus die Belichtungszeit des Halbleitersensors, d. h die Zeitdauer der wahren Belichtung des Halbleitersensor ermittelt.
Das Integrationsfenster bezeichnet die Lage und Größe de Integrationsintervalls für jedes Halbbild des Halbleiter sensors. Während die Größe des Integrationsfensters ein normspezifische bzw. kameraspezifische Angelegenheit ist kann die Lage des Integrationsfensterε aus dem Synchronsi gnal des Videosignals abgeleitet werden. Da das Synchron signal vorgegeben wird, kann man in Bezug auf das Syn chronsignal den Beginn der Integrationszeit des Halblei tersensors ableiten. Dies wird dadurch bestimmt, daß mit der Auslesung eines Halbbildes die Integrationszeit, d. h. die Lage des Inte¬ grationsfensters festgelegt ist, da die Integration in ei¬ nem Zeitraum stattgefunden hat, der mit der Auslesung ei¬ nes neuen Halbbildes beendet wird. Aus diesem Grunde kann aus dem Synchronsignal des Videosignals, das mittels der Synchronsignal-Erfassungseinrichtung 10 herausgefiltert wird, auf die Lage des Integrationsfensters geschlossen werden.
Durch die Messung der Belichtungszeit, die irgendwo in ei¬ nem schraffiert dargestellten Bereich der möglichen Be¬ lichtungszeiten gemäß Figur 3 liegt, wird mittels des Pro¬ zessors 9 ein Korrekturfaktor aus dem Quotienten der itt- leren Belichtungszeit und der wahren, d. h. der gemessenen Belichtungszeit errechnet, so daß die Belichtungszeit des Halbleitersensors auf die mittlere Belichtungszeit nor¬ miert wird. Der Korrekturfaktor
KF = mittlere Belichtungszeit wahre Belichtungszeit
wird an den Tabellenspeicher 11 abgegeben, der daraus ei¬ nen Multiplikationsfaktor MP ermittelt, wobei
MP = f(KF)
und im Ansatz
MP -» (KF) V ist .
Diese Funktion ist bei einer Videokamera meistens eine Ex¬ ponentialfunktion mit dem Exponenten 0,4 < T < 1, der aus der sogenannten "Gammakorrektur" einer Videokamera stammt. Die Belichtung eines CCD-Sensors führt zu einer der Be¬ lichtung proportionalen Ladung, die integriert wird und zu einem der Ladung proportionalen Spannungswert führt. Diese Spannung wird mit einem nichtlinearen Glied im Rahmen der Gammakorrektur korrigiert und ergibt die Videospannung.
Bei dem Tabellenspeicher 11 handelt es sich somit um einen Kennlinienspeicher der betreffenden Videokamera, der in. Abhängigkeit von der jeweiligen Eingangsspannung einen korrigierten Videospannungswert abgibt. Der von dem Tabel¬ lenspeicher abgegebene Multiplikationsfaktor MP wird eben¬ so wie das Videosignal an einen Eingang des Multiplika¬ tionsgliedes 12 gelegt und dort die Signalspannung des je¬ weiligen Video-Halbbildes mit dem zugehörigen Multiplika- tionsfaktor multipliziert, so daß das Amplitudenflimmern korrigiert wird.
Anhand der Darstellung der Belichtungszeit pro Halbbild über der Spiegelblendenfrequenz gemäß Figur 3 sowie der zeitlichen Darstellung verschiedener in Figur 2 eingetra¬ gener Signale gemäß Figur 4 soll die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert werden.
Figur 3 verdeutlicht die unterschiedlichen Belichtungszei¬ ten eines Halbleitersensors der Videokamera 1 in Abhängig- keit von der Umlauffrequenz der Spiegelblende 22 der Lauf¬ bild-Filmkamera 2 gemäß Figur 2. Zwischen den beiden in Figur 3 dargestellten Grenzkurven liegen die möglichen Be¬ lichtungszeiten des Halbleitersensors; die Fläche ist schraffiert dargestellt. Die möglichen Belichtungszeiten liegen zwischen der maximalen Belichtungszeit für den Halbleitersensor von 40 Millisekunden, wenn der Halblei- tersenso ständig belichtet wird und den minimalen Belich¬ tungszeiten des Halbleitersensor von 0 Millisekunden, wenn der Halbleitersensor nicht belichtet wird.
Bei einer Umlauffrequenz der Spiegelblende 22 von weniger als 12,5 Umläufen pro Sekunde werden vom Halbleitersensor der Videokamera 1 Bilder bzw. Halbbilder empfangen, die vollständig, d. h. maximal belichtet werden sowie Bilder bzw. Halbbilder, die nicht belichtet werden. Bei 12,5 Um¬ läufen pro Sekunde wird ein Bild sehr kurz belichtet und ein Bild vollständig belichtet.
Bei weiterer Steigerung der Umlaufgeschwindigkeit der Spiegelblende 22 steigt die minimale Belichtungszeit für eine Videobild an, während die maximale Belichtungszeit verringert wird, da sich die Spiegelblende 22 so schnell dreht, daß während des Integrationsintervalls das von der Spiegelblende 22 reflektierte Licht nicht immer auf den Halbleitersensor dringt.
Bei einer Umlaufgeschwindigkeit von 25 Umläufen pro Sekun¬ de wird bei einer Umdrehung der Spiegelblende 22 exakt ein Halbbild integriert, d. h. jedes Halbbild erhält die glei¬ che Lichtmenge, so daß bei einer Umlauffrequenz der Spie- gelblende 22, die gleich der Videobildfrequenz ist, das Videobild absolut flimmerfrei ist, d. h. keine Hellig¬ keitsunterschiede aufweist. Bei weiter ansteigenden Um¬ lauffrequenzen der Spiegelblende 22 treten wieder Unter- schiede zwischen den einzelnen Halbbildern, die vom Halb¬ leitersensor aufgenommen werden auf bis bei einer Umlauf- frefquenz von 50 Umläufen pro Sekunde wieder ein flimmer- freies Bild entsteht usw.
Figur 4 zeigt den zeitlichen Verlauf der einzelnen Impulse bzw. Signale an den in Figur 2 angegebenen Stellen.
Figur 4a zeigt den Lichtfluß im Suchersystem der Filmkame¬ ra 2 im Bereich des Strahlenteilers wie er von der Video- kamera 1 aufgenommen wird. Der Lichtfluß setzt sich aus einzelnen Bildbelichtungen i, i+1, i+2 usw. zusammen, die als Blöcke intervallartig auftreten.
In Figur 4b sind die Integrationsfenster der Halbbilder dargestellt, wobei sich aufeinanderfolgende Integrations¬ fenster entsprechend überlappen.
In Figur 4c ist die gemessene, d. h. wahre Belichtung des Halbleitersensors in Abhängigkeit von der Lage des Inte- grationsfensters sowie Drehzahl und Stellung der Spiegel¬ blende dargestellt, wodurch deutlich wird, daß die einzel¬ nen Belichtungswerte starken Schwankungen unterliegen.
Figur 4d zeigt das Video-Eingangssignal am Eingang des Prozessors 9, wobei die aus den einzelnen Belichtungen re¬ sultierenden Blöcke n, n+1, n+2, n+2, ... in ihrer Ampli¬ tude den wahren Belichtungswerten entsprechen. Figur 4e zeigt den Multiplikationsfaktor MP, der um den Wert 1 schwankt und von dem das Verhältnis der mittleren Belichtungszeit zur wahren Belichtungszeit abhängt.
Figur 4f zeigt das Video-Ausgangssignal am Ausgang des Multiplikationsgliedes 12, das durch Multiplikation des Multiplikationsfaktors MP mit dem Video-Eingangssignal, d. h. dem Ausgangssignal der Videokamera 1 ein Signal kon¬ stanter Amplitude ergibt.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei- spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch machen. Insbesonde¬ re beschränkt sich die Ausführung nicht auf die Realisie¬ rung mit diskreten logischen Baugruppen, sondern läßt sich vorteilhaft auch mit programmierter Logik - vorzugsweise unter Verwendung eines Mikroprozessors - realisieren. * * * * *

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Reduzieren des Helligkeitsflimmerns des Videobildes einer auf den Strahlengang einer Filmkamera mit einer rotierenden Spiegelblende gerichteten Videokame¬ ra mit einem Halbleitersensor, bei dem die Ladung eines Video-Halbbildes integriert und die Signalspannung der Video-Halbbilder als Video-Eingangssignal eines Bild¬ schirms und/oder eines Video-AufZeichnungsgerätes dient.
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
das Video-Ausgangssignal jedes Video-Halbbildes mit einem Korrekturfaktor multipliziert wird, der eine Funktion des Verhältnisses der mittleren Belichtungszeit eines Video- Halbbiides zur wahren, von der Drehzahl und Phasenlage der Spiegelblende sowie dem Integrationsfenster des Videobil¬ des abhängigen Belichtungszeit des Video-Halbbildes ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß die Stellung und Drehzahl der Spiegelblende (22) sowie das Integrationsfenster zur Feststellung der wahren Belichtungszeit jedes Video-Halb¬ bildes erfaßt und der Quotient der mittleren zur wahren Belichtungszeit gebildet wird und daß mittels einer Funk¬ tionstabelle ein Multiplikationsfaktor festgestellt wird, mit dem das Video-Ausgangssignal multipliziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Funktionstabelle der Gammakorrekturverlauf der Videokamera verwendet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ei¬ nem der vorangehenden Ansprüche, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß in der Filmkamera (2) eine die Drehzahl und Phasenlage der rotierenden Spiegelblende (22) erfassender Sensor (23) angeordnet ist, dessen Aus¬ gangssignal mit einem Eingang eines Prozessors (9) ver¬ bunden ist, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang- einer mit dem Video-Ausgangssignal der Videokamera (1) beauf¬ schlagten Synchronisationssignal-Erfassungsstufe (10) ver- bunden ist, daß der Ausgang des Prozessors (9) einen Kor¬ rekturfaktor (KF) oder Multiplikationsfaktor (MP) an ein Multiplikationsglied (12) abgibt, an dem das Video-Aus¬ gangssignal der Videokamera (1) ansteht, und daß das Mul¬ tiplikationsglied (12) ausgangsseitig mit dem Video-Bild- schirm (7) und/oder dem Video-Aufzeichnungsgerät (8) ver¬ bunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß der Prozessor (9) einen Korrekturfaktor (KF) an einen Tabellenspeicher (11) ab¬ gibt, dessen Ausgangssignal als Multiplikationsfaktor (MP) an das Multiplikationsglied (12) abgegeben wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Videokamera einen Interline-CCD-Sensor aufweist, der einen Frame-Integra¬ tions-Modus zuläßt.
* * * * *
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