JPS6019482B2 - 光学的色分解縞状フイルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学的色分解縞状フィル夕に係り、撮像管の光
導電面（又は光電面）前方に配置される光学的色分解綿
状フィル夕を所定構成とすることにより、効率よく良好
なＳＮ比でもつて撮像管より信号を出力せしめうる光学
的色分解綿状フィル夕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、特開昭５１
−９９９３び号等にて第１図の一部拡大平面図で示す如
き光学的色分解綿状フィル夕を使用して所定のカラーテ
レビジョン信号を発生するカラーテレビジョン信号発生
装置を提案した。

すなわち、第１図において、Ｆ，は加色法の３原色 赤
（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）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のフィル夕細条であり、ま
たＦ２はＦ，を透過する原色光とこの原色光の藤色以外
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
合色光のみを透過させる第２のフィル夕細条であり、更
にＦ３は白色光を透過させる第３のフィル夕細条である
。上記の３種類のフィル夕細条Ｆ，，Ｆ２，Ｆ３が一定
の順序で同じ幅ａで水平走査方向に配列されて光学的色
分解縞状フィル夕（色ストライプフィル夕）が構成され
ている。

第２図は上記の光学的色分解縞状フィル夕を用いた上記
本出願人の提案になるカラーテレビジョン信号発生装置
の一例を示すブロック系統図で、同図中、上記の光学的
色分解縞状フィルタ１を通過した被写体からの光は撮像
管２の光導電面（又は光電面）に結像され、ここで光電
変換される。

撮像管２の信号電極より取り出された電気信号（映像信
号）は前記増幅器３に供給されここで適宜増幅される。
ここで、一例として第１図に示す光学的色分解綿状フィ
ルターの第１のフィル夕細条Ｆ，を緑色光のみを透過さ
せるフィル夕細条とし、また第２のフィル夕細条Ｆ２を
シアン色光のみを透過させるフィル夕細条とし、更に第
３のフィル夕細条Ｆ３を白色光を透過させるフィル夕細
条とするものとすると、上記前暦増幅器３の出力信号Ｓ
，は次式で表わされる。

Ｓ．＝くｉＧ＋奪ｉＢ＋きｉＲ）＋ＡＳｉｎ（のｔ＋の
）十全ｉｎ（２のｔ−の十 ‐‐‐‐‐‐‘１１ここ
に上記の綾像管２の変調度特性が各周波数１００％の理
想状態での前暦増幅器３の出力信号Ｓ，の波形は、白色
光撮像時は第３図に示す如くになる。

第３図中、Ｆ，，Ｆ２，Ｆ３はフィル夕細条Ｆ，，Ｆ２
，Ｆ３の各走査時の信号出力期間を示し、Ｆ，では緑色
光によるある周波数帯城をもつ信号のレベルｉＧ、Ｆ２
では緑色光と青色光との混合色光（すなわちシアン色光
）によるある周波数帯城をもつ信号のレベルｉＢ＋ｉＢ
、Ｆ３では白色光によるある周波数帯城をもつ信号レベ
ルｉｃ＋ｉＢ＋ｉＲとなり、この各レベルｉＧ，ＩＢ，
ｉＲが必要な３原色信号に対応したものである。前層増
幅器３の出力信号、すなわち撮像管出力信号Ｓ，は、‘
１｝式から明らかなように、３色混合の直接波信号（こ
の信号は単色光撮像時には情報内容は必ずしも３色混合
とはならない）と、上記空間周波数ｆ，の搬送波を、フ
ィル夕細条Ｆ，を透過する緑色光を除く他の赤色光及び
貢色光による２色混合信号で振幅変調してなる基本波成
分信号、及びｆ，の高調波の搬送波を上記２色混合信号
で振幅変調してなる高調波成分信号よりなる高城成分信
号とが夫々多重された形態の信号である。

この出力信号Ｓ，は第４図に１で示す通過周波数帯域（
遮断周波数ｆｙ）を有する低域フィル夕４と同図にロで
示す通過周波数帯城（遮断周波数ｆｃ）を有する低域フ
ィル夕５と、同図にｍで示す通過周波数帯城（遮断周波
数ｆｈ）を有する高城フィル夕６に夫々供給される。上
記低域フィル夕４により輝度信号Ｙが取り出され、低域
フィル夕５により‘１’式右辺第１項で示される上記直
接波信号の低域成分が取り出される。

また上記高城フィル夕６からは第４図にＮ，で示す基本
波成分信号、同図にＷ２で示す上記第２次高周波信号そ
の他の第４図では図示を省略した高次高調波成分信号と
からなる被振幅変調色信号群の高城成分信号が取り出さ
れる。この高域成分信号ＳＨは次式で表わされる。ＳＨ
ニＡｓｉｎ（ｗｔ＋の） 十全ｉｎ（２のｔ小） ‘２１ ただし、■式は基本波成分信号と第２次高調波成分信号
とよりなり、第３次以上の高調波成分信号については色
復調に不要なので省略してある（以下同様）。

上記高城成分信号ＳＨは第２図中、下包絡線検波回路７
及び上包総綾検波回路８に夫々供給され、上側（正側）
の包絡線と、下側（負側）の包絡線とが夫々検波されて
赤色光及び青色光による２色混合信号が取り出され、低
域フィル夕９，１０を経てマトリックス回路１１に夫々
供給され、ここで低域フィル夕５よりの直接波信号とマ
トリックスされる。

これにより、マトリックス回路１１より赤（Ｒ）、青（
Ｂ）、緑（Ｇ）の３原色信号ＳＲ，ＳＢ，ＳＧが出力さ
れる（以下この３原色信号の発生のことを「色復調」と
もいう）。上記の本出願人の提案装置によれば、■ブロ
ック構成が簡単であり、原理的には偏向歪の影響を受け
ず周辺回路も簡易化が容易となり、結果として高安定度
、高生産性が得られ、更に撮像管が比較的安価となり、
■垂直相関を利用しないので、垂直端部色にせ信号（干
渉信号）の発生がなく、垂直解像度も低下することはな
く、■光の利用率が高く、高感度となり、■フィル夕細
条Ｆ，〜Ｆ３の基本の繰り返しが一つであるので、光学
的色分解縞状フィルタ自体でのビート発生はなく、■光
学的色分解縞状フィル夕の配列が垂直構成であるので、
撮像管周辺ビーム歪の影響を受けにくく良好な色信号均
Ｊ性を得ることができ、更に■３原色のうちいずれか一
つの原色の光のみを通過させるフィル夕細条Ｆ，がある
のでへ演色性に富み良好な色再現ができる等の数々の特
長を有するものである。

しかしながら、上記の本出願人の提案装置によれば、３
原色信号の発生に際し（色復調に際し）、基本波成分信
号及びその第２次高調波成分信号が必要なため、各々の
帯域内に存在するノイズ成分により３原色信号のＳＮ比
が決定されることとなるが、特に第２次高調波成分信号
帯域内のノイズ成分の影響により、このＳＮ比があまり
良くないという問題点があった。

すなわち、いま基本波成分信号帯域内のノイズ成分をｎ
，、第２次高調波成分信号帯域内のノイズ成分を−で表
わすものとすると、上記包絡線検波後の総合ノイズＮは
ｎ，とらの２乗平均で表わされ、ｎ．及び比のうちレベ
ルの大なるノイズ成分に支配される。

しかしながら、前暦増幅器３は一般には所謂三角ノイズ
の特性をもっているのでｎ，よりも−のノイズ成分が大
となり、従って総合ノイズＮはノイズ成分ｎ２によるも
のが支配的となる。従ってＳＮ比改善のためにはｎ２の
ノイズ成分まで抑圧する必要があり、前層増幅器３とし
て一般的なものを使用することはＳＮ比改善にとって不
利である。そこで、上記の前層増幅器３として第２次高
調波成分信号の搬送波周波数付近に共振点を持たせたパ
ーシバルタィプの前暦増幅器を使用することが考えられ
、これによればノイズ成分ｎ，よりもノイズ成分Ｑを減
少させることができるが、せいぜいＸ旧程度にすぎない
。

しかし、撮像管変調度を考慮すると第２次高調波成分信
号レベルは基本波成分信号レベルに比し約＆旧劣化して
いるので、総合特性としてノイズ成分−はノイズ成分ｎ
，よりも未だ約２船程度多いこととなる。従って、パー
シバルタイプの前直増幅器を使用したとしても３原色信
号の効率の良いＳＮ比改善を図ることができないという
問題点があった。本発明は上記の問題点を解決したもの
であり、第５図及び第６図と共にその−実施例について
説明する。

第５図は本発明になる光学的色分解線状フィル夕の一実
施例の部分拡大平面図を示す。

同図中、Ｆ．，Ｆ２，Ｆ３は第１図のＦ，，Ｆ２，Ｆ３
と同一特性のフィル夕細条で各々等しい幅ｂを有し、そ
れらの間に幅ｃの第４のフィル夕細条Ｆ４が設けられて
いる。この第４のフィル夕細条Ｆ４は他の３種類のフィ
ル夕細条Ｆ，，Ｆ２及びＦ３のうちいずれか一つのフィ
ルタ細条と同一の分光感度特性を有するものか、あるい
は黒色すなわち光を透過させない分光感度特性を有する
ものを使用した場合は、後述する如く色復調誤差の発生
なく効率の良いＳＮ比改善条件が得られるが、原理的に
はどのような分光感度特性のものであってもＳＮ比を改
善しうる。いま、説明の便宜上、一例としてＦ，，Ｆ２
，Ｆ３の各フィル夕細条を、前記と同様に緑色光、シア
ン色光、白色光を透過させるフィル夕細条とした場合に
ついて説明する。

この光学的色分解縞状フィル夕を第１図及び第２図示の
光学的色分解綿状フィルターに代えて使用した場合の白
色光撮像時における撮像管出力信号は、第６図に示す如
くになる。ここで、第６図中、Ｔ，はフィル夕細条Ｆ，
〜Ｆ３の幅ｂにより定まる信号期間、Ｔは４種類のフィ
ル夕細条Ｆ，〜Ｆ４各１個宛よりなる１組のフィル夕細
条の幅（地＋父）により定まる信号期間で、撮像管出力
信号の１周期を示す。またｉＧ，ＩＢ，ｉＲは緑色光、
青色光、赤色光により変化する信号レベル、ｉｐ。はフ
ィル夕細条Ｆ４により生じた信号レベルを示す。この撮
像管出力信号も、直接波信号と、赤色光及び青色光によ
る２色混合信号で、空間周波数ｆ，（千）微送波やその
高調脳天々振幅変調してなる高域成分信号とよりなるが
、そのうち高城成分信号は第２次高調波成分信号までの
フーリエ級数に展開すると次式で表わされる。

ＳＨ（Ｐ）＝Ｂｓｉｎ（山ｔ十の） 十Ｃ。

Ｓ（点）ＢＳｉｎ（２のｔ−の‐‘３’ただし上記（３
’式より第４のフィル夕細条Ｆ４を設けたことによる影
響について説明するに、高城成分信号ＳＨ（Ｐ）中には
ｉｐ。

の項がなく、ｉＢ，ｉＲの項と第１乃至第３のフィル夕
細条Ｆ，〜Ｆ３の幅ｂにより定まる期間Ｔ，だけの関数
となっている。これは第４のフィル夕細条Ｆ４の基本繰
返しが第１乃至第３のフィル夕細条Ｆ，〜Ｆ３の基本繰
返しの３倍であることに起因している。高城成分信号Ｓ
Ｈ（Ｐ）にｉｐ。の項が無いということは、第４のフィ
ル夕細条Ｆ４として何色の光を透過させるものであって
も、本実施例の場合は赤色信号ＳＲと青色信号ＳＢとを
完全に発生させることができることを意味する。また第
２次高調波成分信号レベルと基本波成分信号レベルの比
については、本出願人の先の提案装置の場合は（２〕式
より明らかなように０．５（＝会／Ａ）であるのに対し
、本発明によれば３’式よりＣＯＳ（点）（＝ＢＣＯＳ
（申）／Ｂ） となる。

従って、前記パーシバルタィプの前記増幅器を使用した
場合を例にとって説明すると、ＳＨに対しＳＨ（Ｐ）の
第２次高調波成分信号レベルと基本波成分信号レベルと
の比を２船上げるに‘まＣＯＳ（為）をｏ‐６北側娘く
、葦をｏ‐２８（第１図示の光学的色分解縞状フィルタ
使用の場合はＴ．／Ｔ＝１／３）に選定することにより
、総合として第２次高調波成分信号帯域内のノイズ成分
−と基本波成分信号帯域内のノイズ成分ｎ，とは共に等
しいこととなり、よって効率の良い３原色信号側比改繁
行な偽る。なお、草の選定・こより上記／ィズ成分山を
ノイズ成分ｎ，よりも更に小とすることも可能であり、
これにより上記のＳＮ比をより大幅に改善することもで
きるものである。

次に色復調への影響について検討するに、高城成分信号
ＳＨ（Ｐ）は前記したように第１のフィル夕細条Ｆ，を
透過する原色光以外の他の２原色光による２つの原色信
号の発生（復調）に使用されるが、ＳＨ（Ｐ）にはｉｐ
。

の項が無いので第４のフィル夕細条Ｆ４の透過率、色を
どのように選定してもよい。また高城成分信号ＳＨ（Ｐ
）を前記高城成分信号ＳＨと同一になるように変換する
ことにより、誤差の発生なく上記の２つの原色信号の発
生（復調）が可能となる。【２｝式と糊式の相違は上記
した第２次高調波成分信号レベルと基本波成分信号レベ
ルとの比力汎５とＣＯＳ（汀事）の違いによるもので、
〔３｝式の第２次高調波成分信号の振幅離郷ｐ換算し、
ＣＯＳ（号）‐Ｋ洲‐５となるような係数Ｋｐの値を選
定することにより、■式と‘３｝式とは同一となる。こ
のことは、第２次高調波成分信号の振幅が、前記本出願
人の提案装置における光学的色分解綿状フィルタ使用の
場合に比し小でよいことを意味するから、その分だけノ
イズ成分が小となる。実際の回路上では、第２次高調波
成分信号の振幅の利得をＫｐに相当する値で制御するこ
とにより、目的は達成される。一方、第６図に示す撮像
管出力信号を第２図示の低域フィル夕５を通過させて得
られる直接波信号ＳＬ（Ｐ）は次式で表わされる。

ｓＬ（Ｐ）＝生（ｉＧ＋奪ｉＢ＋亭ｉＲ）十±害虫‐ｉ
Ｍ ‘４１ ‘４）式にはｉｐ。

の項が有り、従って第４のフィル夕細条Ｆ４の分光感度
特性、色によってマトリックス回路１１における色復調
に直接影響を及ぼすこととなる。しかしながら、第４の
フィル夕細条Ｆ４の色を黒色とした場合、ＳＬ（Ｐ）に
含まれるｉＢ，ＩＲの項に影響を及ぼさないので、主に
相等する利得制御を行なうことにより、色復調誤差なく
緑色信号ＳＧの分離ができる。

なお、第４のフィル夕細条Ｆ４を第１のフィル夕細条Ｆ
，と同一の分光感度特性、すなわち、ここでは緑色光の
みを透過させるフィル夕細条とした場合も、‘４ー式よ
り明らかなようにＳＬ（Ｐ）に含まれる信号ｉＢ，ｉＲ
に影響を及ぼさないから、上記と同様に緑色信号ＳＧの
分離ができる。また第４のフィル夕細条Ｆ４を、第２の
フィル夕細条Ｆ２又は第３のフィル夕細条Ｆ３の分光感
度特性と同一とした場合には、直接波信号ＳＬ（Ｐ）に
含まれる信号（■式の場合はｉＢ，ｉＲ）の係数が変化
するものの、高城成分信号ＳＨ（Ｐ）より前記したよう
に復調誤差のない青色信号ＳＢ、赤色信号ＳＲの２つの
原色信号が得られるので、前記マトリックス回路１１に
おける演算条件によって誤差のない緑色信号ＳＧの復調
が可能である。

なお、第４のフィル夕細条Ｆ４の分光感度特性を、上記
以外の分光感度特性に選定した場合は、Ｆ４により■式
中のｉｃ，ＩＢ，ｉＲ以外のｉｃ′，ｉＢ′，ｉＲ′な
る信号が発生するが、これらは【４｝式より明らかなよ
うにｉＧ，ＩＢ，ｉＲと同一項とならないので得られる
緑色信号Ｓ。には何等かの誤差を伴う。従って、第４の
フィル夕細条Ｆ４の分光感度特性を、白色光遮断特性（
黒色）、あるいは第１乃至第３のフィル夕細条Ｆ，〜Ｆ
３のいずれか一つのフィル夕細条の分光感度特性に選定
することにより、色復調誤差の発生なく効率の良いＳＮ
比改善ができる。なお、上記の実施例では第４のフィル
夕細条Ｆ４の幅をすべて等幅ｃとしたが、少なくとも３
本のＦ４毎にそのＦ４が等幅であればよい。

上述の如く、本発明になる光学的分解線状フィル夕は、
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のフィル夕細条と、この第１のフィル夕
細条を透過する原色光とこの原色光の原色以外の他の２
つの原色のうちのいずれか１つの原色の原色光との混合
色光のみを透過させる第２のフィル夕細条と、白色光を
透過させる第３のフィル夕細条とを一定の順序に規則正
しく配例すると共に、第１乃至第３のフィル夕細条のう
ち相隣るフィル夕細条の間に第４のフィル夕細条を挿入
し、第４のフィル夕細条の基本繰返しが第１乃至第３の
フィル夕細条の繰り返しの３倍になるよう構成し、撮像
装置の光導電面前方に配置されて撮像装置より、３色混
合の直接波信号と、前記第１乃至第４のフィル夕細条に
より定まる空間周波数の搬送波を、前記第１のフィル夕
細条を透過する原色光以外の他の２つの原色光による２
色混合信号で振幅変調してなる基本波成分信号、及び前
記空間周波数の高調波の搬送波を上記２色混合信号で振
幅変調してなる高調波成分信号よりなる高域成分信号と
が夫々多重された形態の信号が得られるようにしたため
、撮像管出力信号中の高城成分信号中、３原色信号発生
（色復調）に使用される第２次高調波成分信号の振幅を
基本波成分信号に対して大にでき、よって得られる３原
色信号のＳＮ比を上記第４のフィル夕細条を有しない光
学的色分解線状フィル夕を使用した場合に比し効率良く
改善でき、また上記第４のフィル夕細条の分光感度特性
を、上記第１乃至第３のフィル夕細条のうちのいずれか
１つのフィル夕細条の分光感度特性又は白色光遮断特性
に選定したため、誤差無く３原色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ョン信
号発生装置に使用する光学的色分解綿状フィル夕の一例
を示す部分拡大平面図、第２図は本出願人が先に提案し
たカラーテレビジョン信号発生装置の一例を示すブロッ
ク系統図、第３図は第１図示のフィル夕を使用した場合
の撮像管出力信号波形の一例を示す図、第４図は第２図
の各部の周波数特性図、第５図は本発明になる光学的色
分解縞状フィル夕の一実施例を示す部分拡大平面図、第
６図は第６図示のフィル夕を使用した場合の緑像管出力
信号波形の一例を示す図である。 １・・・・・・光学的色分解縞状フィル夕、２・・・…
撮像管、４・・・・・・輝度信号分離用低域フィル夕、
５・・・・・・直接波信号分離用低減フィル夕、６・・
・・・・高城成分信号分離用高城フィル夕。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加色法の３原色のうちのいずれか１つの原色の光の
   み透過させる第１のフイルタ細条と、該第１のフイルタ
   細条を透過する原色光と該原色光の原色以外の他の２つ
   の原色のうちのいずれか１つの原色の原色光との混合色
   光のみを透過させる第２のフイルタ細条と、白色光を透
   過させる第３のフイルタ細条とを一定の順序に規則正し
   く配列すると共に、該第１乃至第３のフイルタ細条のう
   ち相隣るフイルタ細条の間に第４のフイルタ細条を挿入
   し、該第４のフイルタ細条の基本繰返しが該第１乃至第
   ３のフイルタ細条の繰り返しの３倍になるよう構成し、
   撮像装置の光導電面前方に配置されて該撮像装置より、
   ３色混合の直接波信号と、前記第１乃至第４のフイルタ
   細条により定まる空間周波数の搬送波を、前記第１のフ
   イルタ細条を透過する原色光以外の他の２つの原色光に
   よる２色混合信号で振幅変調してなる基本波成分信号、
   及び前記空間周波数の高調波の搬送波を上記２色混合信
   号で振幅変調してなる高調波成分信号よりなる高域成分
   信号とが夫々多重された形態の信号が得られるようにし
   たことを特徴とする光学的色分解縞状フイルタ。