JPS5919672B2 - テレビジヨンカメラにおける干渉信号除去装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテレビジョンカメラにおける干渉信号除去装置
に係り、解像度を劣化させることなく干渉信号を除去し
うる装置を提供することを目的とする。

本出願人は先に特開昭５１−９５７２８号等にて第１図
に示す如き所定配列の光学的色分解縞状フィルタを用い
、撮像管出力信号を高域成分信号と低域成分信号とに分
け、高域成分信号の正波と負波とを夫々包絡線検波して
２色混合信号を得、この２色混合信号と上記低域成分信
号とを演算して加色法の３原色である赤Ｒ、青Ｂ、緑Ｇ
の３原色信号を得るようにした「カラーテレビジョン信
号発生装置」を提案した。

上記光学的色分解縞状フイルタは、第１図にその一部拡
大平面図を示す如く加色法の３原色のうちのいずれか１
つの原色の光のみを透過させる第１のフイルタ細条Ｆ１
と、第１のフイルタ細条Ｆ１を透過する原色光とこの原
色光の原色以外の他の２つの原色のうちいずれか１つの
原色の光との混合色の光を透過させる第２のフイルタ細
条Ｆ２と、白色光を透過させる第３のフイルタ細条Ｆ，
とが、一定の順序で例えば同じ幅ａで水平走査方向に規
則正しく配列されたものである。

被写体からの光は上記の光学的色分解縞状フイルタを透
過して撮像管や固体撮像板などの撮像素子の光導電面（
又は光電面）上に結像される。第２図は上記の光学的色
分解縞状フイルタに白色光が入射された場合の撮像素子
出力信号波形を示す。

同図中、Ｆ，，Ｆ２，Ｆ３は第１図示のフイルタ細条Ｆ
ｌ，Ｆ２，Ｆ３走査により得られた信号部であることを
示し、この信号はフイルタ細条Ｆｌ，Ｆ２，Ｆ３各１個
の１組のフイルタ細条のピツチを一周期とする階段波で
ある。また従来、上記の本出願人の提案装置に訃ける撮
像素子出力信号に近似した撮像素子出力信号を得る手段
としては、第３図Ａに示す如く、被写体からの光をダイ
クロイツクミラー等の３色分解光学系（図示せず）によ
り、例えば赤色光、緑色光、青色光の３原色光に分解し
、これらの分解した３原色光を対応する計３個の撮像素
子１，２，３の光電変換面上に結像するものがあつた。

この撮像素子１，２，３は夫々の光電変換面が間欠的に
細条の形態で形成されておう、かつ、それらが互いに第
３図Ｂに示す如く配置されて｝り、（同図Ｂ中、斜線部
が非光電変換部である）それらの出力電気信号が加算さ
れる。白色光撮像時には、加算された電気信号が第４図
に示す如き波形となるように、撮像素子１，２，３の各
出力電気信号レベル関係が選定されている。しかして、
上記の第２図あるいは第４図に示される撮像素子の出力
信号は、その周期をＴ（＝−）とすると、被写体の周波
数分布が第５図に実線で示される場合は、同図に１点鎖
線で示す輝度信号と、同図に破線で示す如き周波数ｆ１
を中心とする側波帯等の側波帯（第５図では便宜上、ｆ
１を中心とする側波帯のみ図示してある）を占める信号
とよりなるが、同図中、斜線で示す周波数ｆ１を中心と
する側波帯が輝度信号帯域に混入し、輝度信号に干渉す
る干渉信号（所謂にせ信号）として現われるという問題
点があつた。

そこで、従来は上記の干渉信号除去のために、撮像素子
の光電変換面に入射される被写体からの光の周波数分布
を第６図に実線で示す′口く光学的低域フイルタでＩ以
上の周波数成分（号以上の電気信号周波数に相当する空
間周波数成分）を遮断し、輝度信号帯域を同図に１点鎖
線で示す如くに帯域制限することにより、周波数Ｆ，を
中心とｆして生ずる側波帯を破線で示す如く」以上の周
波数帯域を占めるようにすることによシ、上記の干渉信
号の発生を防止していた。

しかしながら、上記の従来の干渉信号除去方法は、輝度
信号帯域をユに制限しているため、解像）
２度が一になつてしまうという欠点があつた
。

本発明は上記の諸欠点を除去したものであり、第７図以
下の図面と共にその一実施例について説明する。第７図
は本発明になるカラーテレビジヨンカメラに訃ける干渉
信号除去装置の一実施例のブロツク系統図を示す。

同図中、４は撮像素子出力信号が入来する入力端子で、
これより白色光撮像時には第８図に示す階段波の撮像素
子出力信号が入来し、帯域フィルタ５，６，７及び低域
フイルタ８に夫々供給される。ここで上記の第８図に示
す撮像素子出力信号Ｓをフーリエ級数に展開して表わす
と次式の如くになる。（１）式に表わされた入力端子４
に入来する撮像素子出力信号は、フイルタ細条Ｆｌ，Ｆ
２，Ｆ３が１個づつ計３個の１組のフイルタ細条のピツ
チ、あるいは第３図Ｂの相隣る光電変換部のピツチで定
まる空間周波数値を有する搬送波が色信号で振幅変調さ
れ、かつ、位相変調も同時に受けた信号形態の基本波成
分信号と、この空間周波数値の２以上の整数倍の周波数
の各搬送波が色信号で夫々振幅変調され、かつ，位相変
調も同時に受けた信号形態の高調波成分信号とよりなる
高域成分信号が、３色の信号を含んだ直流の３色混合信
号−３（１，＋Ｉ２＋Ｉ３）に多重された信号となる。

上記信号Ｓを第２次高調波成分まで表わすと・その信号
Ｓ５は次式で示される。１う （２）式を更に変形すると ． １ である。

なお、１１２＝１３＝Ｏのときψ＝３？２１１二１３＝
０のときψ＝−９０と、３１１＝１２＝０のときψ＝−
２１０−である。これは（３）式を士でなく＋で表現し
たためである。いま、ある均一な被写体を撮像したとき
係数ｃを用いてと表わすことができる。

ここで被写体がＢ（１＋ＣＯｓω０ｔ）なる数式で表わ
される被写体とすると、このときの撮像素子出力信号Ｓ
。は次式で表わされる。ただし、Ｂ，Ｃは正の定数であ
る。

な｝、被写体は必ず０以上の値をもつ式で表わされるが
、上記の場合は単一の角周波数ω。

としたが、実際にはある帯域をもつた被写体もある。し
かし、単一角周波数について干渉歪の除去効果がいえれ
ば、ある帯域をもつた被写体の撮像時の干渉歪の除去効
果も同様にいえるので、説明の便宜上、単一角周波数ω
。で表わされる被写体について説明するものとする。さ
て、上記（５）式で表わされる撮像素子出力信号ＳＯは
第９図に示す如き周波数スペクトラムを示す。

同図中、Ｉは（５）式右辺第１項及び第２項で示される
被写体の周波数帯域で、所要の輝度信号の周波数帯域で
もある。または搬送波ｆ１を中心とする側波帯成分（基
本波成分信号）の周波数帯域であり、更には搬送波２ｆ
１を中心とする第２次高調波成分信号の周波数帯域を示
す。上記低域フイルタ８は（５）式で示される撮像素子
出力信号Ｓ。

よう、第９図にＩで示す輝度信号所要帯域の信号を通過
する特性のため、その出力信号ＳＬは次式で表わされる
。（６）式より明らかなように、（６）式中右辺第．３
項の信号が輝度信号に、にせ信号として現われる干渉信
号である。

以下、この干渉信号の除去について説明する。前記帯域
フイルタ５は基本波成分信号の搬送波周波数ｆ１及びそ
の近傍周波数成分のみを分離済波する狭帯域の帯域通過
特性を有しており、他方、前記帯域フイルタ６は第２次
高調波成分信号の搬送波周波数２ｆ，及びその近傍周波
数成分のみを分離淵波する狭帯域の帯域通過特性を有し
ている。

従つて、上記帯域フイルタ５の出力信号Ｓ１、帯域フイ
ルタ６の出力信号Ｓ２は夫々次式で示される。上記出力
信号Ｓ１及びＳ２は掛算回路９に供給され、ここで掛算
された後、周波数ｆ１及びその近傍周波数成分の信号を
通過済波する帯域フイルタ１０を経て振幅制限器１１に
供給され、ここで常に所定の―定レベルの信号とされる
。

この振幅制限器１１の出力信号Ｓ４は次式で表わされる
。一方、前記帯域フイルタ７は周波数Ｆ，から２ｆ，ま
での周波数帯域の信号を通過させる特性を有しているた
め、その出力信号Ｓ３は次式で表わされる。この信号Ｓ
３と上記信号Ｓ４は夫々掛算回路１２に供給され、ここ
で掛算されて信号Ｓ５とされた後、所要の輝度信号帯域
に等しい通過帯域幅に選定された帯域フイルタ１３を経
て、信号Ｓ６とされて減算回路１４に供給される。

ここで、上記信号Ｓ，，Ｓ６は次に示す如くになる。（
１２）式の右辺第２項よ）明らかなように、信号Ｓ６中
には、前記干渉信号と同一周波数、同相の信号が含まれ
ている。

そこで、上記演算回路１４は前記低域フィルタ８より取
う出した干渉信号を含む輝度信号ＳＬから、上記（１２
）式で表わされる信号Ｓ６を４倍にレベル増強した信号
を差し引く演算をして干渉信号を打ち消し、信号ＳＹを
出力端子１５より出力する。従つて、出力端子１５より
取り出される信号ＳＹは次式で示される。このように、
出力端子１５から取う出される信号ＳＹは、干渉信号が
打消された輝度信号であることが（１３）式より明らか
であり、しかも、この輝度信号ＳＹは第９〒に帯域１で
示される帯域を有しておう、周波数」以上の周波数成分
を遮断〜 ２する光学的低域フイルタを使用
した従来の干渉信号除去装置に比し、解像度は２倍に向
上する。

ここで、上記（１３）式を吟昧すると、干渉信号が除去
されたことは明確であるが、右辺第２項が係数Ｋの値だ
け、本来の信号（ＣＢｃＯｓＯ）。ｔ＋ＣＢ）よりも異
なることがわかる。ここでである。

このＫの値はψの値、すなわち被写体の色相によつて変
化することとなる。そこで、この色相の変化による輝度
信号ＳＹへの影響について説明する。（３）式及び（４
）式ようＣは であるが、いま撮像素子出力信号Ｓ。

が１＝１２＝１３となる被写体を撮像したときは（３）
式よシＡが零となるからＣは無限大となう、Ｋは１とな
る。従つて、このときは出力端子１５より取シ出される
輝度信号ＳＹは本来の信号との振幅変化はない。しかし
ながら、１１，１２，１３が共にすべて等しい場合以外
の場合となる被写体撮像時には、（１５）式のＣの値は
１１，１２，１３のレベルに応じて変化するので、輝度
信号ＳＹもこれに応じて本来の被写体の輝度信号の振幅
ＣＢ（１＋ＣＯＳ（ｔ）０ｔ）ようも周波数Ｆ。ＶＣ．
訃ける振幅が大になつたり、小になつたりする。しかし
、このことは、視覚上、好ましい特性を得ることもでき
るものである。例えば、前記本出願人の提案になるカラ
ーテレビジヨン信号発生装置に用いる光学的色分解縞状
フイルタを用いた場合について説明するに、第１図中、
フイルタ細条Ｆ１を緑色光のみを透過させるフイルタ細
条とし、フイルタ細条Ｆ２を黄色光のみを透過させるフ
イルタ細条とし、更にフイルタ細条Ｆ３を白色光を透過
させるフイルタ細条とした場合は、第８図中の１１，１
２，１３は夫々ＩＧ，（ＩＲ＋ＩＧ），（ＩＲ＋ＩＧ＋
ＩＢ）となるので、（１５）式は次式で示される。従つ
て、特殊条件下に｝けるＣとＫの値は夫々次の如くにな
る。

１白色光撮像時（ＩＧ＝ＩＲ＝ＩＢ） ２緑色光撮像時（ＩＲ−０，ｉＢ＝０） ′ 一 ３赤色光撮像時（ＩＢ＝０，ｉＧ＝Ｏ） ｒ− ４青色光撮像時（ＩＲ＝０，ｉＧ＝Ｏ） ここで、上記の干渉信号除去動作は、実際には例えば５
００ｋＨｚ以上の高域周波数成分のみについて行なわれ
る。

これは全周波数帯域に亘つて干渉信号除去を行なうこと
は回路構成上極めて困難であり、またそのようにする必
要もないからである。従つて、上記の周伎数Ｆ。におけ
る色相による振幅変化は、実質上、周波数特性が異なつ
た状態となり、上記の緑色光透過フイルタ細条、黄色光
透過フイルタ細条及び白色光透過フイルタ細条を夫々一
定の順序で配列した光学的色分解縞状フイルタを使用し
た場合は上記４〜４に示すように白色光及び赤色光系の
被写体撮像時には青色光系の被写体撮像時に比し高域周
波数が増強されたものとなり、あたかもアパーチユア補
償動作がなされた如き信号が得られる。しかして、人間
の目は一般に赤色やシアン系の色に対する解像度が良い
ので、上記の振幅変化はこの人間の目の視覚上の特性と
略同様になり、かかる干渉信号除去装置を使用したカラ
ーテレビジヨンカメラのモニター画面には好ましい結果
が得られることになる。

な｝、被写体の黒以外の色の変り目（エツジの変り目）
で振幅変調分のみならず位相変調分も影響を受けるが、
それについても上記第７図示構成の装置により干渉信号
の除去と同時に実用上影響をなくすことができるもので
ある。

また本考案装置により解像度が良く、かつ、干渉信号の
除去された輝度信号が出力されるが、前記の入力信号Ｓ
。

からは、別途の信号処理系により３原色信号が得られる
ことは周知の通りである。なお、上記の実施例において
、帯域フイルタ１０及び１３は夫々これらと同一の遮断
周波数を持つ低域フイルタを使用しても上記実施例と同
様の信号を出力することができるものである。また、フ
イルタ細条Ｆｌ，Ｆ２，Ｆ３は前記の本出願人の提案に
なる光学的色分解縞状フイルタでなくてもよく、例えば
赤色光、青色光、緑色光を夫々透過させるフイルタ細条
でもよく、その透過光の色は何色でもよい。また本発明
装置は、光学的色分解縞状フィルタを用いないテレビジ
ヨンカメラであつても、第８図に示す如き信号と等価な
信号が撮像素子より出力されるテレビジヨンカメラであ
れば適用しうる。更に帯域フイルタ７の通過周波数帯域
幅はｆ１から２ｆ１の間の周波数帯域の全部でなくとも
一部でもよく、更にぱｆ１から２ｆ１の間の周波数帯域
よりも広い周波数帯域でもよい。上述の如く、本発明に
なるテレビジヨンカメラにおける干渉信号除去装置は、
３つの異なつた種類のフイルタ細条が一定の順序に規則
正しく配列して構成された光学的色分解縞状フイルタを
通過した被写体からの光を光電変換して得られる撮像素
子出力信号又はこれと等価な撮像素子出力信号から、上
記３つの異なつた種類のフイルタ細条各１個の計３個よ
りなる１組のフイルタ細条のピツチ又は相隣る上記光電
変換部の間のピツチによね定まる空間周波数値を有する
搬送波の基本波成分信号の搬送波及びその近傍周波数成
分を通過させる第１のフイルタと、上記撮像素子出力信
号より上記空間周波数値の２倍の周波数の搬送波を有す
る第２次高調波成分信号の搬送波及びその近傍周波数成
分を通過させる第２のフイルタと、上記撮像素子出力信
号より少なくとも上記基本波成分信号の搬送波と上記第
２次高調波成分信号の搬送波との間の周波数成分を通過
させうる第３のフイルタと、上記第１及び第２のフイル
タの両出力信号を夫々掛算する第１の掛算回路と、この
第１の掛算回路の出力信号より上記基本波成分信号のみ
を常に一定振幅として分離出力する波形整形回路と、こ
の波形整形回路によう；定振幅とされた基本波成分信号
と上記第３のフイルタの出力信号とを夫夫掛算する第２
の掛算回路と、この第２の掛算回路の出力信号より所要
の輝度信号帯域内にある信号を通過させる第４のフイル
タと、上記撮像素子出力信号より分離濾波した輝度信号
から上記第４のフイルタの出力信号を減算してこれを所
要の輝度信号として出力させる回路とより構成したため
、前記空間周波数値の搬送波の１倍の周波数以上の信号
成分を遮断する光学的低域フイルタを使用した従来の装
置に比し解像度を２倍にすることができ、また上記基本
波成分信号の側波帯が輝度信号帯域に混入することによ
つて生ずる干渉信号を有効に除去でき、以上よう画質の
高品質な輝度信号を得ることができる等の特長を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本出願人が先に提案したカラーテレビジヨン信
号発生装置に使用される光学的色分解縞状フイルタの一
部拡大平面図、第２図は第１図示の光学的色分解縞状フ
イルタを使用した撮像素子の出力信号波形の一例を示す
図、第３図Ａ，Ｂは夫々他のカラーテレビジヨンカメラ
の撮像素子の配置関係、及びそれらの光導電面の配置関
係を示す図、第４図は第３図のテレビジヨンカメラの撮
像素子出力信号波形の一例を示す図、第５図は第２図、
第４図の信号の周波数スペクトラムを示す図、第６図は
従来装置の撮像素子出力信号の周波数スペクトラムの一
例を示す図、第７図は本発明装置の一実施例を示すプロ
ツク系統図、第８図は第７図示装置の入力撮像素子出力
信号波形の一例を示す図、第９図は本発明装置の撮像素
子出力信号の周波数スペクトラムの一例を示す図である
。 ４・・・撮像素子出力信号入力端子、５，１０・・・基
本波成分信号分離用帯域フイルタ、６・・・第２次高調
波成分信号分離用帯域フイルタ、７，１３・・・帯域フ
イルタ、８・・・輝度信号分離用低域フイルタ、１５・
・・輝度信号出力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ３つの異なつた種類のフィルタ細条が一定の順序に
   規則正しく配列して構成された光学的色分解縞状フィル
   タを通過した被写体からの光を光電変換して得られる撮
   像素子出力信号又はこれと等価な撮像素子出力信号から
   、上記３つの異なつた種類のフィルタ細条各１個の計３
   個よりなる１組のフィルタ細条のピッチ又はこれと等価
   なピッチにより定まる空間周波数値を有する搬送波の基
   本波成分信号の該搬送波及びその近傍周波数成分を通過
   させる第１のフィルタと、上記撮像素子出力信号より上
   記空間周波数値の２倍の周波数の搬送波を有する第２次
   高調波成分信号の搬送波及びその近傍周波数成分を通過
   させる第２のフィルタと、上記撮像素子出力信号より少
   なくとも上記基本波成分信号の搬送波と上記第２次高調
   波成分信号の搬送波との間の周波数成分を通過させうる
   第３のフィルタと、該第１及び第２のフィルタの両出力
   信号を夫々掛算する第１の掛算回路と、該第１の掛算回
   路の出力信号より上記基本波成分信号のみを常に一定振
   幅として分離出力する波形整形回路と、該波形整形回路
   により一定振幅とされた基本波成分信号と該第３のフィ
   ルタの出力信号とを夫夫掛算する第２の掛算回路と、該
   第２の掛算回路の出力信号より所要の輝度信号帯域内に
   ある信号を通過させる第４のフィルタと、上記撮像素子
   出力信号より分離濾波した輝度信号から該第４のフィル
   タの出力信号を減算してこれを所要の輝度信号として出
   力させる回路とより構成したことを特徴とするテレビジ
   ョンカメラにおける干渉信号除去装置。