JPS59151591A - カラ−フイルタホイ−ルを有するテレビシステムおよびその同期方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の背景 本発明は一般には、カラーフィルタホイールを有しシス
テムで利用される原色についてのカラーデータを発生す
るカラーフィルタホイールを有するカラービデオシステ
ムに関するものであり、特定的には、回転用の開ループ
駆動装置およびビデオフィールド速度に同期するフィル
タホイールを有するカラーフィルタホイールを有する前
記システムおよびその同期方法に関するものである。

米国特許第２，９２１，１１８号および３，６５４，３
８５号における発表で明らかにされているように、ビデ
オシステムでカラーフィルタホイールを利用することは
かなり以前から周昶である。大部分は、ホイールを回転
させる駆動装置は幾分複雑で高価な装置であって、通常
、駆動モータの速度を制御するためにフィードバック回
路網ｏ　利用が必要である。その上うな１実施例におい
て、比較的多数の等間隔を置いたみぞすなわちスリット
ヲ備工た、正確に機械化された光チョッパがホイールに
作動的に接続される。該光チョッパは光源と光検知器と
の間を通過するように構成されていて、ホイールの位置
と速度に関する情報を発生する。この型の装備は通常非
常に広い空間を使うし、含まれる装備の量と複雑さの故
に、維持する上で比較的高価につクシ、時には困難であ
る。

遠隔の体の部分を調べるためにカラービデオシステムを
利用することは、医学界における有力な診断手段となっ
ている。米国特許第４．０７４゜５０６　号に’に；い
テ、カラー内視鏡が発表されて像情報を発生し、該情報
はビデオシステムで処理され、テレビ画面上に、次々に
標的領域のカラー分解影像を表示する。明らかに、正確
な診断を行なうには、鮮明な影像と元の色の忠実な貴男
の両方が重要であり、該診断についての影像表示にいか
なる損失があっても診断の結果に悪い影響を及はすこと
になる。

現在利用されている多くのカラーフィルタホイール駆動
装置は、同期的ＡＣモータあるいは可変速度ＤＣモータ
のいずれかを利用してホイールを駆動することにも注目
されたい。どちらの場合においても□、モータとそれに
関連する駆動回路の効率は比較的低い。従って、歩進（
ステッピング）モータを使用することに太いに興味をひ
かれるのであるが、該モータを必要速度に調節すること
は従来当業界の問題となっている。

（２）発明の概要 従って、ビデオシステムで利用されるカラーフィルタホ
イール駆動装置を改良することが本発明の１つの目的と
なっている。

さらに本発明のもう１つの目的は、開ループ速度制御装
置によって、高周波数クロック信号を有するビデオシス
テムから発生されたレート信号に応答して歩進モータが
駆動されるような、カラーフィルタホイール駆動装置を
提供することである。

また、位相ロックが達成されるまでモータが比較的ゆっ
くりした速度から立ち上がる。ように適合された位相ロ
ックルｉプを有するカラーフィルタホイールを駆動する
ために利用される歩進モータのための開ループ駆動装置
を提供することも本発明の目的である。

さらに本発明のもう１つの目的は、自己始動的かつ自己
同期的なカラーテレビジョンフィル　　１タホイールの
ための歩進モータ駆動装、置を提供することである。

本発明の上記の目的は、所定レートでクロック信号を発
生する王ビデオクロック、一定の光学通路を通って１連
の異なるカラーフィルタを歩進させるフィルタホイール
、ホイールを回転４させる歩進モータおよび主クロツク
出方信号に　　真応答してビデオシステムのフィールド
レートに該モータの歩進レートを同期させる開ループモ
ータ制御装置とを備えているカラービデオシステムであ
って、その結果フィルタはビデオフィールド周期の各々
を備えた定期的シーケンスで、一定の光学通路を通過す
るカラービデオシステＪａにおいて達成される。

（４）本発明についての説明 次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第１図および第２図にはカラーフィルタホイール１０が
示されているが、これは内視鏡の標的領域を照明するよ
うに構成された、米国特許耶４，８７４，５０６号で述
べられているものと同様でちる。該特許第４，０７４，
３０６号で明らかにされた装置とは異なり、本発明のフ
ィルタホイールはビデオシステムの主クロックによって
発生される出力信号に応答して駆動され、ホイールの回
吸速度をビデオフィールドレートに同期させる。

亥ホイールは、一定の光学通路１１を通って１連の異な
る色彩のフィルタを回転させるように構成されており、
該通路には固定式光源１２が設置されていて、内視鏡の
ビデオシステム１４０１部となっているビデオカメラの
影像フィールド（図示されていない）内でターゲット１
３を照明するためにオＵ用される。該カメラで与えられ
る影像データはビデオシステムにおいて処理され、かつ
最終的には受像機１６の画面上で検査するために呈示さ
れる。

該フィルタホイールは、緑のフィルタ１７、赤のフィル
タ１８および青のフィルタ１９から成る３つの別々のフ
ィルタを備えている。該６フイルタはホイールの周りを
取り囲むように間を開いて置かれているので、各フィル
タは該ホイールの１回転の各３分の１°の間だけ一定の
光学通路１１を通過することになる。従って、ターゲッ
トの６色の個別影像がホイールの１全回転中に発生され
る。該ホイールは軸２１を介して歩進モータ２０に直接
に結合され、それと共に回転する。説明のために、モー
タは１ステツプに１５°歩進し、よって各フィルタが一
定の光学通路を通過するには８ステツプ要すると想定す
る。

該フィルタホイールの回転は、制御装置２５によってビ
デオシステムのフィールドレート（速度）と同期化され
ており、該制御装置２３は、ビデオシステムの主クロッ
クによって発生されるビデオクロックレート（速度）信
号に応答して、線２５を介してモータ駆動装置２４に歩
進レート信号を与える。１組の光学スイッチ２７と２８
はモータ軸２１に隣接して設置されており、よって各ス
イッチは軸に取り付けられた放射状に拡がるインデック
スビン２９によって繰り返し開かれる。以下でより詳細
に説明するが、光学スイッチは軸の活動に関して制御装
置に情報を与えるように適合されている。

次に、第２図では、本発明による制御装置２３がより詳
細に示されている。該装置にはモータ同期回路がめるが
、該回路は逓倍位相ロックループ６２によって直列で結
合されている１組のレート分割器３０と３１を備えてい
る。該同期回路はビデオタイマの出力とモータ駆動装置
２４（第１図）の入力との間に構成される。実際には、
この２つのレート分割器は８ビツト入力を有する、予負
荷ディジタルカウンタとなっていて、該８ビツト入力は
カウンタに作動して１と２５６の間のいずれの所望の所
定数からでも逆に数えさせる。従来、位相ロックループ
は位相比較装置３５を備えており、それはＲＣｌ路網３
８を介して電圧制御発振器３６と直列で接続されている
。ディジタルカウンタ５７は発振器の出力と比較装置と
の間にフィードバック回路を設けているので、位相ロッ
クループの出力レートは、第１のレート分割器５０によ
って供給される入力信号レートのある所望の倍数に置か
れている。

説明のために、各ビデオフィールドは２６２．５ライン
から成り、各ラインは主クロックの１６０サイクルを備
えているものとする。上述したように、モータは各ビデ
オフィールドの間に８ステツプ歩進することになってい
る。標的が各フィールド周期中に原色のうちの１つで照
明されるための、主クロツク周波数と所望の歩進レート
との間の比率は下記の通りである。

ステップ／フィールドの数　　　　　８８各フイールド
で発生されるクロックサイクルの数はさらに、１９５の
ような１体の被乗数として、および１７５のような１体
の乗数として表わすことができるが（１９５Ｘ１７５＝
　３４１２５）、これらは両方とも分割器回路カウンタ
６０と５１のカウント範囲内である。従って、カウンタ
３０は通常の動作条件の下では、位相ロックループに出
力信号を与える前に１９５から０へ逆算するように設定
されており、一方第２のカウンタはモータ駆動装置に信
号を出力する前に、１７５から０へ逆算するように設定
されている。従って、王クロックによって与えられる出
力レートは各フィールドに含まれるサイクル数だけ低減
される。しかし、該レートは所望の歩進レートを発生す
るために８という係数だけ増加されねばならない。この
事は、本回路においては、位相ロックループにあるカウ
ンタ５７を８カウントに設定することによって容易に達
成される。従って、電圧制御発振器５６の出力レートは
比較装＠Ｓ５へのフィードバックのレートの８倍となっ
ている。明らかに、開ループ同期回路を利用することに
よって、歩進モータの速度は、ビデオ主クロックの出力
信号に応答して、ビデオフィールドレートに同期化され
ている。

当業者にとって明らかであろうが、そのようなビデオフ
ィールドへのフィルタホイールの同期化は、低電力標準
ＣＭＯＳ論理回路を利用して達成するのであるが、その
結果、当業界で現在利用されている同様な装置に比較し
て、空間的、金銭的両面においてかなりの節約となって
いる。

実際に、フィルタホイールの一作速度一は、モータが極
の間で不連続的に歩進され得る速度をかなり上回る。従
って、モータはホイールが動作速度で回転している場合
、回転モード（スルーイングモード）で駆動される。所
望の動作歩進速度が始動時にモータ駆動装置に直接与え
られるとすると、駆動装置は該高歩進速度を処理するこ
とができないし、モータは１つの位置にロックし従って
始動しないであろう。従って、モータは比較的ゆっくり
とした速度で動作速度に進んだり立ち上がったりしなけ
ればならない。

この事は、位相比較装置５５と電圧制御発振器３６との
間の結合回路網３８に位置する積分キャパシタ５９によ
って達成される。該キャノくシタは抵抗器４０と共同し
て動作し、比較的長時間定数を有するＲＣ回路網を構成
する。始動時において、キャパシタの電荷は徐々に上り
始め、従って駆動装置に与えられる歩進速度に対応的に
影醤を及ぼし、そこでモータの速度は位相ロックが達成
される時間までに所望の動作速度にゆっくり立ち上る。

カラーフィルタホイールの回転は前述の２つの光学スイ
ッチ２７と２８によって確認される。

インデックスビン２９は回転する軸の出力によって該ス
イッチを介して移動するにつれて、パルスが発生され、
それは回転検知装置４１に印加される。スイッチ２７は
＠４２を介してディジタルカウンタ４４のリセット端子
に接続されており、一方スイッチ２８は線４５を介して
第２のディジタルカウンタ４５のリセットに接続されて
いる。両方のカウンタは作動信号をノアゲート４７に印
加する前に３２歩進パルスまでカウントするよう構成さ
れている。モータが所望の動作速度で運転する場合、各
カウンタは２４パルス毎にリセットされ、該カウントは
達成されない。従って、ゲートはダイオード４９のベー
スを高に保持し、よって積分キャパシタの放電を阻止す
る。いずれのスイッチも所定のパルス数内で閉じない場
合には、ゲートの出力が低になり、従ってキャパシタを
、ダイオードを介して放電させる。次いで、この事によ
ってモータの歩道速度をおそくさせ、その結果モータが
速度に戻ろうとする動きが再び始まる。

従って本光学スイッチ構成はモータ軸の回転を確認する
ことができるし、モータが適切に始動しない場合、ある
いは運転速度に達した後、ふとした事がらモータが停止
したり、速度低下した場合に、該モータを自動的に速度
に戻すための手段ケも備えている。検知回路の２つのス
イッチをオリ用することによって擬似信号の発生も阻止
される。この種の擬似信号は、フィルタホイールがスイ
ッチの光学通路にあるビンによって停止されてしまうよ
うな事がある場合、信号スイッチ回路網で発生されるこ
とがある。

第２図で示されるように、光学スイッチ２７によって発
生される出力信号もまたＤタイプフリップフロッグ５３
のパルス信号入力に与えられる。該フリップフロップは
、一致検知回路５０に含まれているが、該回路はフィル
タホイールの位置を監視し、かつ、その位置をビデオフ
ィールドの１つと比較するように適合されており、さら
に、カラーフィルタの各々が、適切なフィールド周期の
間、一定の光の通路を通過することを保証する。この特
定例において、青のフイ−ルドが利用されてインデック
スデータを得る。

該インデックスビンは軸に取り付けられていて、青のフ
ィルタが標的領域を照明すると同時にスイッチ２７を閉
じる。前述したように、該フィルタは、ビデオフィール
ド周期に対応する、モータの約８ステツプに等しい期間
中、該標的を照明し続けるように適合されている。適切
にインデックスされるならば、該ビデオシステムによっ
て、逐次的な青、緑および赤のフィールドの間、青、緑
および赤のカラー情報を入手できるのである。

該ビデオシステムにおける青フィールドインデックス回
路からのゲート信号は、線５２を介してフリップフロッ
プ５５に供給される。該フリップフロラ・プのＱ出力は
、各フィールドの開始に生ずる光学スイッチからのパル
ス入力に続く。フリップフロップの該出力は一致カウン
タ５５のリセットに与えられる。ゲート信号とパルス信
号の間の一致が保持される場合、フリップ７０ツブの出
力は高の１＼であり、カウンタは抑止される。フリップ
７０ツブへの２つの入力が異なる時間に生ずる場合、フ
リップフロップ出力は低となり、カウンタは青のフィー
ルドをカウントし始める。一致に達する前にカウンタが
所定カウントに達する場合、同期はずれ信号はモータ同
期回路の第１分割器３０に送られる。

第ル−ト分割器３０は、一致検出回路からの同期はずれ
信号を受信すると、プログラムカウントを１９５から１
９６へ変えるように構成されている。青フィールドイン
デックス信号と軸によって発生されたパルス信号とが同
時でなく、かつ、同期はずれ信号が発生される場合には
、該分割器は１９６カウントに設定され、従ってフィル
タホイールを通常より僅かにゆっくり回転させる。青フ
ィールドインデックスと７リツプフロツプに印加された
光学スイツチノくルスとが同時に発生するようになるま
で、ホイールは各回転に対して約２°戻る。この場合、
一致カウンタはリセツートされ、分割器は自動的に１９
５カウントに戻る。

上述の説明から明らかなように、本発明によるフィルタ
ホイールのレートは、非常に有効でしかも簡単な開ルー
プ装置をオリ用する関連ビデオシステムのフィールドレ
ートと同期化しており、しかも該ループ装置は当業界で
現在利用されている同等の閉ループ装置と比較して非常
に少ない電力しか消費しない。本発明のフィルタホイー
ルは内視鏡カメラの影像フィールドにおける標的を照明
するのに利用されるけれども、ビデオシステムのいずれ
の光学通路に置かれたホイールでも、本発明の主旨から
逸脱することなく同様に制御され得るということは、当
業者にとって明らかである。

本発明はここに明らか圧された構成に関して述べられて
来たが、その詳細に限定されるものではなく、特許請求
の範囲内で種々の変更がなされ得ることを理解されたい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を具体化するカラーテレビシステムで
利用されるカラーフィルタホイール駆動装置を表わす概
略図であり、第２図は、フィルタホイール駆動モータの
歩進速度を、テレビシステムのビデオフィールドレート
に同期すせるフィルタホイール駆動装置を表わす回路図
である。 図中、１０はカラーフィルタホイール、１１は一定の光
学通路、１２は電源、１３は標的、１４はビデオシステ
ム、１６は受像器、１７．１８．１９はそれぞれ緑、赤
、青のフィルタ、２０は歩進モータ、２１は軸、２３は
フィルタホイール制御装置、２４はモータ駆動装置、２
７．２８は光学スイッチ、２９はインデックスビン、３
０．５１はレート分割器、３２は逓倍位相ロックループ
、３５は比較装置、３６は電圧制御発振器、３７はカウ
ンタ、５８は結合回路網、３９は積分キャパシタ、４０
は抵抗器、４１は回転検知装置、４４．４５はディジタ
ルカウンタ、４７はノアゲート、５０は一致検知回路、
５３はＤ型７リツプフロツプ、および５５は一致カウン
タをそれぞれ示す。 ） 特許出願人代理人　飯　　　１）　　伸　　　行　　　
　　“１．−ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、カラーフィルタホイールの回転速度をビデオシステ
   ムのフィールド速度に同期させる方法であって、 カラーフィルタホイールを歩進モータで駆動し、一定の
   光学軸を通過して異なるカラーフィルタを逐次的に歩進
   させる段階と、 ビデオシステムの生クロックの出力がら歩進モータの入
   力を発生する段階と、および、歩進モータ入力信号の速
   度を、各カラーフィｋｌＶｃ一定の光学軸を通過させる
   のに賛するステップの数で分割された各ビデオフィール
   ドに含１れる生クロック出力信号のサイクル数に等しい
   量によって調節する段階、とから成ることを％徴とする
   前記同期方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の方法であって、さら
   に、 モータに与えられた入力信号をビデオ主クロックの出力
   信号に位相ロックする段階を含むことを特徴とする前記
   方法。 ５、特許請求の範囲第２項に記載の方法であってさらに
   、歩進モータを位相ロックが完成される時間までに動作
   速度に立ち上がらせる段階を含むことを特徴とする前記
   方法。 ４、特許請求の範囲第６項に記載の方法であってさらに
   、ホイールの回転速度を−視し、かつ、ホイールの速度
   が所定の速度以下に落ちる場合に立ち上がりステップを
   自動的に再開させる段階を含むことを特徴とする前記方
   法。 ５、特許請求の範囲第１項に記載の方法であってさらに
   、選択されたカラーについてのビデオフィールド周期を
   有する該選択された１つのカラーフィルタをインデック
   スし、その結果該選択されたフィルタが前記関連フィー
   ルド周期の間に光学軸を通り過ぎる段階を含むことを特
   徴とする前記方法。 ＆主タイマを有して所定の速度でビデオクロック信号を
   発生し、カラーフィルタホイールｔ［するカラービデオ
   システムにおいて、カラーフィルタホイールを該システ
   ムのビデオフィールド速度に同期させる装置は、 等間隔に置かれた１連の異なるカラーフィルタを有し、
   ホイールが回転するにつれて一定の光学軸を逐次的に覇
   過する回転可能に設置されたカラーフィルタホイールと
   、 前記フィルタホイールに接続され該ホイールを前記一定
   の光学軸を過き゛て歩進させる歩進モータと、 前記歩進モータに動作的に接続され、前記駆動装置に与
   えられる入力歩進信号の速度に応答してモータを歩進さ
   せるモータ駆動装置ト、および、 生タイマの出力をモータ駆動装置の入力に接続する同期
   化装置、とを備えており、さらに該同期化装置は、各フ
   ィールドに含まれる主クロツク出力信号のサイクル数に
   等しい量だけどデオクロック速度を低減する分割回路、
   および前記カラーフィルタの各々に光学軸を通り過ぎさ
   せるのに賛するステップ数だけ該速度を増加するカウン
   タを有する位相ロックループとを備えていてモータの歩
   進レートをビデオフィールドレートに同期させることを
   特徴とする前記システム。 Ｚ％許梢求の範囲第６項に記載のシステムにおいて、前
   記位相ロック回路はさらに、モータをシタによって電圧
   制御発振器と直列で結合されている位相比較装置を備え
   ていることを特徴とする前記システム。 ａ％許請求の範囲第７項に記載のシステムであってさら
   に、 歩進モータとフィルタホイールを接続する。軸と、 該軸に隣接して位置ざめされた１組の間隔を開けられた
   光学スイッチと、 前記軸に固定され、繰り返しスイッチを閉じるインデッ
   クスビンと、および、 スイッチに接続され、両方のスイッチが前記軸の所定の
   回転数以内に閉じない場合に、モータを抑止する検知装
   置とを備えていることを特徴とする前記システム。 ９％許請求の範囲第８項に記載のシステムにおいて、該
   検知装置は第１光学スイツチに接続されてインデックス
   ビンが前記Ｍ１光学スイッチを通過する際にカウンタを
   リセットする第１回転検知カウンタと、前記スイッチの
   第２スイツチに接続されてインデックスビンが前記第２
   スイツチを通過する際にカウンタをリセットする第１回
   転検知カウンタとを備えており、ゲート装置は各カウン
   タの出力を前記積分キャパシタに結合して、該カウンタ
   の少なくとも１つが所定カウント以内にリセットしない
   場合前記キャパシタを放電させ、よって、モータは自動
   的に速度に再び立ち上ることを％徽とする前記装置。 １０、特許請求の範囲第６項に記載のシステムでめつて
   さらに、対応するビデオフィールドを有するホイール上
   のカラーフィルタの１つをインデックスする装置を備え
   ていることを特徴とする前記システム。