JPH06261246A - Ccdテレビカメラ - Google Patents

Ccdテレビカメラ

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Publication number
JPH06261246A
JPH06261246A JP5046697A JP4669793A JPH06261246A JP H06261246 A JPH06261246 A JP H06261246A JP 5046697 A JP5046697 A JP 5046697A JP 4669793 A JP4669793 A JP 4669793A JP H06261246 A JPH06261246 A JP H06261246A
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JP
Japan
Prior art keywords
ccd
light
filter
television camera
output
Prior art date
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Application number
JP5046697A
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English (en)
Inventor
Shigeyuki Ikeda
重之 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Original Assignee
Hitachi Medical Corp
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Publication date
Application filed by Hitachi Medical Corp filed Critical Hitachi Medical Corp
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Publication of JPH06261246A publication Critical patent/JPH06261246A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 CCDを用いた白黒テレビカメラにおいて、
ダイナミックレンジを大幅に広げる。 【構成】 入力光を複数に分配する入力光分配手段2
と、この入力光分配手段の各出力光を受光する複数のC
CD43〜45と、この複数のCCDの出力信号を適宜
選択し合成して画像信号を出力する信号処理手段28と
を設け、また必要に応じて、上記CCDの光入射面側に
光透過率の異なるフィルタ20〜22を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のCCD(電荷結
合素子)を用いたテレビカメラに係り、特にダイナミッ
クレンジの広い被写体の白黒画像を撮像するCCDテレ
ビカメラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】テレビカメラの撮像素子は、従来、撮像
管が使われてきた。しかし近年、テレビカメラの小形
化、軽量化、低消費電力化の要求が高まり、半導体によ
る撮像素子が開発された。
【0003】この種の撮像素子として、現在、主に使用
されているのはCCDで、コンデンサにより電荷を転送
するタイプの半導体撮像素子である。素子の大きさはI
Cと同等であり、これを用いたテレビカメラとVTRが
一体化した製品が家庭用として発売され、広く普及して
いる。CCDは、ICと同様のプロセスで生産できるた
め、大量生産が可能で低コスト化でき、品質の管理も容
易である。また、撮像管に比べて広い環境条件で使用で
き、産業用のテレビカメラとしても広く普及している。
【0004】ところで、放送局用の高画質テレビカメラ
としては、3本の撮像管を用いた3管テレビカメラが使
用されてきた。図4に3管テレビカメラのブロック図を
示す。被写体(図示せず)からの光は、レンズ1を透過
してプリズム2に入力され、このプリズム2により3方
向に分配される。分配された光は、3本の撮像管3〜5
に各々入力されるが、各撮像管3〜5の光入射面(前
面)側には色フィルタ6〜8が配置されており、それら
赤フィルタ6、緑フィルタ7、青フィルタ8を透過した
光は、各撮像管3,4,5に入力される。
【0005】したがって、赤の色情報もった信号は撮像
管3より、緑の色情報をもった信号は撮像管4より、青
の色情報をもった信号は撮像管5より、各々得られる。
これらの信号は、混合回路9に入力されることにより、
カラービデオ信号が得られる。このように赤,緑,青毎
に処理を行うことにより、色信号の干渉を少なくするこ
とができ、色の再現性が優れた高画質な画像が得られ
る。
【0006】上記のように従来の放送局用のテレビカメ
ラは、撮像管3〜5を用いた3管テレビカメラであるた
めに非常に大きく、高価格であった。それは、撮像管自
体が大きく、3本配置することにより物理的にスペース
を必要とすること、撮像管自体が高価であり、また3本
の撮像管の特性を合わせる必要があって管の選択や調整
に多大な手間を要することなどが原因である。したがっ
て現在では、放送局内の一部や特殊な用途にしか使用さ
れていない。
【0007】他方、前述したCCDの出現により、CC
Dを3素子用いた3板CCDテレビカメラが使われるよ
うになってきた。その構成は、図4に示した3管テレビ
カメラと同様であり、撮像管3,4,5をCCDに置き
換えたものである。CCDの優れた特性、すなわち小形
である、特性が均一である、消費電力が少ない、などに
より、3板CCDテレビカメラは、放送局のみでなく、
産業分野、家庭用としても使用されるようになってき
た。
【0008】主に産業用に用いられている白黒テレビカ
メラにも、CCDテレビカメラが用いられている。医用
画像診断装置を例に図5を用いて説明する。図5はX線
画像診断装置の概略構成を示すブロック図である。この
図5において、X線発生装置10はX線を曝射する。こ
れにより、ベッド11上の被写体12を透過したX線
は、イメージインテンシファイア13によって透過X線
の強弱を光の強弱に変換され、その光学像はCCDテレ
ビカメラ14で撮影され、CCDテレビカメラ14から
ビデオ信号が出力される。このビデオ信号は画像処理ユ
ニット15に入力され、画像処理された後に、テレビモ
ニタ16に表示され、診断が行われる。なお、イメージ
インテンシファイア13の出力像は白黒であるため、こ
こでのCCDテレビカメラ14は1個のCCDを用いた
テレビカメラである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このようなX線画像診
断装置などにCCDテレビカメラ14を用いた場合にお
いて、CCDに入力する光量が多過ぎると、すなわち、
CCDのダイナミックレンジを越える入力があった場
合、出力画像にハレーションが生じてしまう。
【0010】これを避けるために、CCDの光入射面側
にアイリス(絞り)を設けて光量を制御しているが、被
写体12の急な動きにより急に明るさ(X線透過量)が
増大した場合や、被写体12のダイナミックレンジ自体
が非常に広い場合などはハレーションが避けられないと
いう問題点があった。
【0011】本発明の目的は、ダイナミックレンジの極
めて広いCCDテレビカメラを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的は、CCDを用
いた白黒テレビカメラにおいて、入力光を複数に分配す
る入力光分配手段と、この入力光分配手段の各出力光を
受光する複数のCCDと、この複数のCCDの出力信号
を適宜選択し合成して画像信号を出力する信号処理手段
とを設けることにより達成される。
【0013】上記目的は、特に、各CCDの光入射面側
に各々光透過率の異なるフィルタを配置することによっ
て、より達成される。例えば3板CCDカラーテレビカ
メラにおいて、色フィルタの代わりに光透過率の異なる
フィルタをCCDの光入射面側に置くことにより、カメ
ラ全体のダイナミックレンジが広がる。すなわち、各C
CDがフィルタを透過した光に対して撮像を行い、各C
CDはフィルタによる光減衰率の逆数分広いダイナミッ
クレンジをもつことになり、3CCDの出力を選択して
使用し、あるいは重み付けをし、合成して画像出力とす
れば、全体のダイナミックレンジは広げられる。
【0014】
【作用】入力光分配手段が入力光を複数に分配して各C
CDに与え、信号処理手段はこの複数のCCDの出力信
号を適宜選択し合成して画像信号を出力するので、入力
光分配手段の入力光分配数と信号処理手段によるCCD
の出力信号の選択とにより、ダイナミックレンジを広く
することができる。
【0015】特に、各CCDの光入射面側に各々光透過
率の異なるフィルタを配置することによって、よりダイ
ナミックレンジを広くすることができる。これにつき、
図6を用いて説明する。図6は、3板CCDテレビカメ
ラの各CCDの光入射面側に光透過率の異なるフィルタ
を配置した場合の3個のCCDの入出力特性を例示した
グラフで、横軸はCCDに入力する光量(光の明るさ;
ルックス)を、縦軸は出力値をダイナミックレンジ10
0%として示してある。
【0016】この例では、フィルタなし(又は光透過率
が1)のCCDを直線17で、光透過率が1/2のフィ
ルタをかけたものを直線18で、光透過率が1/4のフ
ィルタをかけたものを直線19で示している。各CCD
にはプリズムで1/3に分配されてから入力されるの
で、この例では単体のCCDのダイナミックレンジの1
2倍までの入力が可能である。すなわち、直線19で4
00ルックスまで入力でき、直線17の100ルックス
の4倍まで撮像できるが、それ以前に1/3に分配され
ているので、合計で12倍(1個のCCDを用いたテレ
ビカメラに比べて)のダイナミックレンジを有すること
になる。
【0017】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は、本発明によるCCDテレビカメラの一実
施例を示すブロック図で、CCDを3個を用いたものを
例示する。この図1において、1はレンズ、2は入力光
を3分配する入力光分配手段としてのプリズム、43,
44,45は分配された光が入力されるCCD、20,
21,22はCCD43,44,45の光入射面側に配
置されたフィルタである。28は上記3つのCCD43
〜45の出力信号を適宜選択し合成して画像信号を出力
する信号処理回路で、ここではハレーション検出回路2
3〜25、制御回路26及びマルチプレクサ27で構成
されている。
【0018】次に動作について説明する。被写体(図示
せず)からの光は、レンズ1を透過して、プリズム2に
より3分配される。それぞれの光は3つのCCDデバイ
ス43,44,45に入力されるが、その光入射面側に
配置されたフィルタ20,21,22により減光され
る。
【0019】フィルタ20,21,22の光透過率とし
て、ここでは図6に例示した場合を考え、フィルタ20
は全透過、フィルタ21は50%透過、フィルタ22は
25%透過とする。これによりCCD45は、CCD4
3の4倍の光量までハレーションを起こさないこととな
る。
【0020】各CCD43,44,45の出力信号は、
信号処理回路28に入力され、各CCD43,44,4
5からの信号がハレーションを起こしていないかを、ハ
レーション検出回路23,24,25でそれぞれ判定
し、その結果を制御回路26に入力する。
【0021】制御回路26は、その入力信号に応じて出
力側のマルチプレクサ27を切り換えて最適なCCD4
3,44,45からの信号を出力する。すなわち、CC
D43からの信号がハレーションを起こしていた場合は
CCD44からの信号を、CCD44からの信号がハレ
ーションを起こしていた場合はCCD45からの信号を
出力する。この例では、フィルタ20〜22の光透過率
の幅を大きくとっているが、これを入力光の最大範囲に
合わせることにより、最適制御が可能である。
【0022】CCD45からの信号を出力した場合、入
力光はプリズム2で1/3に光になり、フィルタ22で
1/4となり、CCD45に入る光は全体の1/12と
なり、全体の1/12の信号となる。実際には、1つの
CCDだけで撮影する場合の12倍の光が入力されるこ
とは少ないので、入力光に応じて80%透過、60%透
過などとなるようにフィルタ21あるいはフィルタ22
の光透過率を設定してもよい。
【0023】また、信号処理回路28での処理方法とし
て、入力光の大きさが1つのCCDの例えば3倍以内で
あることが予想される場合などは、信号処理回路28を
図2に示すような構成としてもよい。すなわち、ここで
はCCD43,44,45からの出力信号を加算回路2
9で単純に加算(1/3+1/3+1/3)して出力す
る。この場合は、上記フィルタ20,21,22の光透
過率を各々100%、又はフィルタ20,21,22を
取り除いている。この例では、入力した光の全てを出力
として送出できるので、最適な処理といえる。
【0024】また、図1に示すフィルタ20,21,2
2を配置した場合に、CCD43がハレーションを起こ
していなかった場合、CCD44,45の出力は使用し
ないことになり、全光量の1/3しか使用しないことに
なって、S/Nの面で有益でない。
【0025】このような場合は、図3のような構成の信
号処理回路28が好ましい。図3は上記のような場合に
S/Nを向上させることのできる信号処理回路28の構
成例を示す。図3において、上記CCD43は100%
透過、CCD44は50%透過、CCD45は25%透
過であるとする。全てのCCD44,45,46がハレ
ーションを起こしていなかったとすると、上記のような
S/Nの面からCCD44,45,46の出力信号を単
純に加算できないので、CCD43の出力信号はそのま
ま、つまり1倍、CCD44の出力信号は2倍、CCD
45の出力信号は4倍してから加算する。
【0026】上記各乗算を増幅器30,31,32で行
い、その出力信号をゲート回路33に入力する。全ての
CCD43,44,45がハレーションを起こしていな
い場合は、制御回路34からの信号により、ゲート回路
33は全ての増幅器30,31,32の出力信号を通
し、加算回路29に送って加算させる。ハレーションを
起こしていることがハレーション検出回路23,24,
25で検出された場合には、制御回路34は、ハレーシ
ョンを起こしているCCDの出力信号のみについてゲー
ト回路33のゲートを閉じ、他のCCDの出力信号をゲ
ート回路33を通して加算回路29に与えるようにす
る。
【0027】なお、図1に示すフィルタ20,21,2
2を配置した場合に、CCD43がハレーションを起こ
していなかった場合のS/Nを向上する信号処理回路2
8の構成は、図3に示す例に限定されることはない。要
するに、信号処理回路28において光量が100%にな
るべく換算を行えばよい。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、テ
レビカメラのダイナミックレンジを大幅に広くすること
ができるという効果がある。また、ハレーションが発生
しなかった場合でも、S/N低下の防止を容易に実現で
きるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるCCDテレビカメラの一実施例を
示すブロック図である。
【図2】図1中の信号処理回路の他の例を示すブロック
図である。
【図3】図1中の信号処理回路の更に他の例を示すブロ
ック図である。
【図4】3管テレビカメラのブロック図である。
【図5】X線画像診断装置の概略構成を示すブロック図
である。
【図6】3つのCCDの入出力特性の一例を示すグラフ
である。
【符号の説明】
1 レンズ 2 プリズム(入力光分配手段) 3〜5 撮像管 6 赤色フィルタ 7 緑色フィルタ 8 青色フィルタ 9 混合回路 17 フィルタなしのCCDの特性 18 光透過率1/2のフィルタを備えたCCDの特
性 19 光透過率1/4のフィルタを備えたCCDの特
性 20 100%透過のフィルタ 21 50%透過のフィルタ 22 25%透過のフィルタ 23〜25 ハレーション検出回路 26,34 制御回路 27 マルチプレクサ 28 信号処理回路(信号処理手段) 29 加算回路 30〜32 増幅器 33 ゲート回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CCDを用いた白黒テレビカメラにおい
    て、入力光を複数に分配する入力光分配手段と、この入
    力光分配手段の各出力光を受光する複数のCCDと、こ
    の複数のCCDの出力信号を適宜選択し合成して画像信
    号を出力する信号処理手段とを具備すること特徴とする
    CCDテレビカメラ。
  2. 【請求項2】 各CCDの光入射面側に各々光透過率の
    異なるフィルタを配置したことを特徴とする請求項1に
    記載のCCDテレビカメラ。
JP5046697A 1993-03-08 1993-03-08 Ccdテレビカメラ Pending JPH06261246A (ja)

Priority Applications (1)

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JP5046697A JPH06261246A (ja) 1993-03-08 1993-03-08 Ccdテレビカメラ

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JP5046697A JPH06261246A (ja) 1993-03-08 1993-03-08 Ccdテレビカメラ

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JP5046697A Pending JPH06261246A (ja) 1993-03-08 1993-03-08 Ccdテレビカメラ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003524316A (ja) * 1999-06-04 2003-08-12 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 空間的に変動する露出を用いて高ダイナミックレンジ画像化をする装置及び方法
JP2006166000A (ja) * 2004-12-07 2006-06-22 Sony Corp 撮像装置および撮像方法
US9420243B2 (en) 2012-05-18 2016-08-16 Thomson Licensing Native three-color images and high dynamic range images

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