JPS6267987A - 画像信号処理回路 - 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】 本発明は、異なる信号レベルで画像情報成分が生ずる画
像信号を処理するための画像信号処理回路であって、信
号レベル差の大部分が信号レベルでの画像情報差より大
きく、上記画像信号処理回路が、入力端子と出力端子の
間に２個の並列な、第１と第２の信号チャネルを有する
増幅回路と、切換え回路とで形成され、後者の切換え回
路を介して前者の増幅回路の２個の並列な信号チャネル
の一方が毎回信号処理に当り、増幅回路の２個の信号チ
ャネルが各々異なる伝達特性を有する増幅器で形成され
る画像信号処理回路に関するものである。

このタイプの画像信号処理回路は、英国特許第１．１８
１．７５８号から既知であり、特に、赤外画像信号処理
に使用される。熱画像記録では、背景に対して相対的に
大きな温度差を有するシーン成分が温度差が相対的に小
さな背景に対して生ずることがある。この結果、異なる
信号レベルで画像情報成分を有する画像信号が得られ、
信号レベルの差がこれらの信号レベルでの画像情頼差よ
り大きい。

発生させられる画像信号は大きく、信号制限手段を用い
ないと、増幅回路や他の回路が過駆動される。この過駆
動を避けるためには、増幅回路に２個の並列な信号チャ
ネルを設け、夫々の増幅器の伝達特性を異ならせ、切換
え回路を設けることができる。所定の温度レンジの限界
値に対応する２個の予じめ定められた値の間に位置する
、即ち、所定の温度帯に位置する所定の信号レベルの周
りの情報を与える画像信号に対してだけ動作する増幅器
と組合わせてｇｉｉｌｉの画像信号増幅器を用いること
ができることが述べられている。所望とあらば、温度帯
を全温度レンジ内で調整できる。問題ものべられていて
、他の手段を用いないと、得られた画像信号組合・ｌを
表示する時、温度帯の内外から来る情報を区別できない
ことである。この問題を解決するため、周期的に切換え
回路をスイッチし、その際温度帯内の情報を表示する周
期的な持続時間を、温度帯外に生ずる情報と異ならセる
ことである。こうすると表示時間が長いか短いかによっ
て情報の区別がはっきりとする。しかし、このような表
示は露出時間を一層長くしたり短くしたりすればよいか
ら、写真記録の場合は有利である。

直接目視できる画像を表示する場合は、ここに述べられ
ている解決法は受容し賄い画像を生ずる。

蓋し、情報を区別する時フリッカ現像を伴うからである
。

本発明の目的は、前述した入力画像信号から出発して、
胃なる信号レベルから由来する画像情報コントラストが
限られた信号レンジ内で生ずる出力画像信号を形成する
画像信号処理回路を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明に係る画像信号処理回
路は、切換え回路が、ほぼ一定の直流電圧と、一方のチ
ャネル増幅器から由来し、自己の入力端子に加えられる
出力電圧とを比較する電圧比較回路で形成され、比較の
結果に依存して、第１又は第２の信号チャネルを信号処
理にあてることを特徴表する。

本発明画像信号処理回路の一実施例は、信号チャネル間
で平滑な切換えを行なえるものであるが、これは２個の
増幅器の利得が等しくない場合、利得が大きい方の信号
チャネル増幅器を電圧比較器に接続したことを特徴とす
る。

最適な合成出力画像信号が生ずるもう一つの実施例は、
２個の増幅器の利得が等しくない場合、利得が小さい方
の信号チャネル増幅器内で、利得が大きい方で、画像信
号処理回路の信号処理に当たっている信号チャネル増幅
器の出力電圧レンジの夕）に、信号レベルシフト用のバ
イアスを位置させることを特徴とする。

図面につき本発明の詳細な説明する。

第１図の左端には、入力画像信号ＰＳＩが加えられる本
発明に係る画像信号処理回路の入力端子が示されている
。第２図に略式図示した信号線図は時間ｔの関数として
入力画像信号Ｐｓｉの一例を与える。この入力画像信号
ＰＳＴには４個の電圧レベルがあり、０■の大地電位、
電圧子νａ、一層高い電圧＋ｖｂ及び更に一層高い電圧
子Ｖｃである。入力画像信号Ｐｓｉは異なる信号レベル
で異なる画像情報成分を有するものとして示されている
。信号レベルの差は大部分これらの信号レベルにおける
画像情報の差よりも大きい。斯くして、０■の大地電位
と電圧子Ｖａの間及び電圧子ｖｂと電圧子Ｖｃの間には
関連する画像情報が存在する。

電圧子Ｖａと電圧子ｖｂの間に発生する情報は無関係で
あると仮定している。また、入力信号レンジは、０■の
大地電位から、＋Ｖｃの最大ピーク値化変化し、このレ
ンジは信号制限手段を用いずに処理して画像情報を究極
的に表示するには大きすぎると仮定する。Ｌ述した入力
画像信号Ｐｓｉは、例えば、赤外線またはＸ線画像信号
源からくるが、どのような画像信号源に由来するかは本
発明にとって重要ではない。また、入力画像信−ｑＰｓ
＋はカラー又は白黒テレビジョン表示装置で使用するの
に適しているが、そのテレビジョン装置は標準化されて
いるものでも、なくてもよい。

第１回の右端には、出力画像信号ＰＳ２が生ずる画像信
号処理回路の出力端子が示されている。出力端子から出
力された出力画像信号ＰＳ２には更に通常の信号処理操
作を加えることができる。第２図に示した入力画像信号
Ｐｓｉの信号線図から出発して、これから導かれる出力
画像信号ＰＳ２の信号線図も第２図に示されている。出
力画像信号ＰＳ２の信号レンジは０■の大地電位に等し
い最小値から→−シｄの最大電圧値化である。入力画像
信号ｐｓｔと、出力画像信号ＰＳ２とを比較すると、前
述した画像情報の差は、ＯＶから＋Ｖｄ迄の限られた信
号レンジ内で生ずることが判る。画像情報信号が入力信
号レンジの２個の極端な値から由来する場合に、出力画
像信号ＰＳ２を表示した時最大のコントラストが得られ
る。

第２図の出力画像信号ＰＳ２を得るために、第１図の回
路は、増幅器１と、これの後段に続くスイッチングトラ
ンジスタ２と、これらに並列な増幅器３と、その後段の
スイッチングトランジスタ４とにより形成される。こう
して画像信号処理回路は、画像信号Ｐｓｉを与えられる
増幅回路の入力端子と、画像信号ＰＳ２を供給する増幅
回路の出力端子との間に２個の並列な信号チャネル（１
，２）及び（３，４）を具える増幅回路（１〜４）で形
成される。簡準にするため、増幅器１及び３は単一の差
動増幅器として示されているが、これらはいくつかの増
幅段を具えうる。また、普通増幅器で信号電流を補正し
たり、電圧オフセットに抵抗のようなものが必要となる
が、これらの回路要素は示していない。増幅器１及び３
の夫々の利得はＡ及びＢという符号で示されている。こ
こで利得Ａは利得Ｂより大きいと仮定する。増幅器１及
び３の間の一層本質的な差異は、バイアス電流の供給の
違いにある。第１図によれば、入力画像信号ｐｓｔは２
個の差動増幅器の（＋）入力端子に加えられ、他方増幅
器１の（−）入力端子はＯＶの大地電位のアース端子に
接続され、増幅器３の（−）入力端子は電圧十ｖｂを担
う端子に接続される。増幅器■ではバイアスとしてＯＶ
の大地電位が加えられるのに対し、増幅器３ではバイア
ス＋ｖｂが加えられるため、増幅器３が信号レベルがシ
フトした状態で動作する。

スイッチングトランジスタ２及び４は、−例として、絶
縁ゲート電界効果トランジスタ、一層具体的には、ｎ−
チャネルＭＯ３−ＦＥＴとして示されている。ソース電
極は増幅器の出力端子に接続され、ドレイン電極は出力
画像信号ＰＳ２を担う出力端子に接続される。スイッチ
ングトランジスタ２のゲート電極はスイッチング信号と
して信号Ｓ１を受は取るが、その信号線図は第２図にプ
ロットしである。スイッチングトランジスタ４は反転ス
イッチング信号灯を受は取るが、これは第２図に示した
スイッチング信号Ｓ１の極性を反転することにより得ら
れる。第２図は信号Ｓ１が電圧＋ｖ１と−ｖ１の間で矩
形波状に変動することを示す。ゲート電極に電圧１〜ｖ
１又は−ｖ１が存在すると、関連するスイッチングトラ
ンジスタ２又は４が、夫々導通又は不導通になる。スイ
ッチング信号Ｓ１及びΩは後述する切換え回路で発生さ
せられる。

第１図で矢印５の頭は切換え回路の入力端子（これはま
たこの中の電圧比較回路の入力端子でもある）を示す。

入力端子５はコンデンサ６と、ツェナダイオード７及び
抵抗８の直列回路との並列回路に接続される。コンデン
サ６はツェナダイオード７と抵抗８との直列回路に対す
る高周波シャントとなる。コンデンサ６と抵抗８の接続
点を抵抗９を介して電圧−ｖｌを担う電源端子に接続す
ると共に、またｎｐｎ　トランジスタ１０のベース電極
に接続する。ｎｐｎ　トランジスタ１０のコレクタは抵
抗１１を介して電圧＋ｖ１を担う電源端子に接続すると
共に、またスイッチングトランジスタ２のゲート電極に
接続する。電源電圧十ｖ１及び−ｖ１並びにバイアス＋
ｖｂは電圧源（図示せず）からとる。電圧源の他方の端
子は接地されているものとする。

ｎｐｎ　　）ランジスタ１０のエミッタ電極は電流源１
２の接続端子に接続する。電流源１２の他方の接続端子
は電圧−ｖｌを担う電源端子に接続する。電流源１２の
前者の接続端子は、ｎｐｎ　）ランジスタ１３のエミッ
タ電極にも接続する。ｎｐｎｌ・ランジスタ１３のベー
ス電極はツェナダイオード１４と抵抗１５との接続点に
接続する。ツェナダイオード１４の他端は接地され、抵
抗１５の他端は電圧−ｖｌを担う電源端子に接続する。

ｎｐロトランジスタ１３のコレクタ電極は抵抗１６を介
して電圧＋ｖ１を担う電源端子に接続すると共に、スイ
ッチングトランジスタ４のゲート電極に直接接続する。

斯くして第１図は、電圧比較回路（５〜１０．１２〜１
５）を具える切換え回路（２，４，５〜１６）を示す。

この電圧比較回路は、入力端子５に加えられた電圧を、
ツェナダイオ−ド１４と、抵抗１５の接続点のほぼ一定
の直流電圧と比較する目的で動作する。比較の結果に依
存して、信号チャネル（１，２）または（３，４）が信
号処理のために働き、その際に所望の滑らかな切換えを
行なう。

第１図の画像処理回路の動作を説明するために、下記の
ことが云える。なお、明瞭ならしめるため、第２図を参
照する。最初入力画像信号Ｐｓｉ内のＯＶの大地電位と
、ほぼ電圧＋−ＶａＯ間の信号変化が存、すると仮定す
る。この時増幅器１の出力信号は、ＯＶとほぼ電圧十Ｖ
ｄ　（但し、Ｖｄ＝　Ａ”Ｖａ）　（Ｄ間で変化する。

電圧比較回路（５〜１０．１２〜１５）の入力端子５の
電圧は、電圧十Ｖａよりも低（、ｎｐｎトランジスタ１
０のベース電極に、ｎｐｎ　　）ランジスタ１３のベー
ス電極における電圧よりも一層負の電圧が生ずる。この
ため、電流源１２およびｎｐｎ　トランジスタ１３は導
通し、ｎｐｎ　トランジスタ１ｏは不導通となる。この
結果スイッチングトランジスタ２のゲート電極は電圧＋
ｖ１を受は取り、スイッチングトランジスタ４のゲート
電極は同時にほぼ電圧−ｖ１を受は取る。導通している
ｎｐｎ　　トランジスタ１３の両端間の電圧降下はほぼ
無視し得る。同じことも他の導通しているトランジスタ
についても云える。この結果、信号チャネル（１，２）
が信号処理のために働き、それらの関連する持続時間を
スイッチング信号Ｓ１の上にＴＡＩ、　ＴＡ２及びＴＡ
３で示す。

第２に、第２図に示すように、持続時間ＴＡＩ及びＴＡ
２の終りにおいて、入力画像信号Ｐｓ１は電圧十Ｖａに
達し、それを僅かに越える。この時増幅器１の出力信号
内に電圧＋Ｖｄが生じ、ｎｐｎ　トランジスタ１０と１
３のベース電極が互に等しくなる。ツェナダイオード７
と１４の電圧降下が同じであると、抵抗８はＶｄに等し
い電圧降下を有する。入力端子５における増ｌｌｌ１ｉ
ｌｉ器出力電圧が電圧＋Ｖｄを僅がながら越えるため、
ｎｐｎ　）ランジスタ１ｏは導通し、ｎρｎトランジス
タ１３は不導通となる。こうなると、スイッチングトラ
ンジスタ２には電圧−ν１が与えられるため、不導通と
なり、スイッチングトランジスタ４には電圧十ｖ１が与
えられるため、このトランジスタが導通する。しかし、
増幅器３はこの時未だ信号処理のために働かない。蓋し
、入力画像信号ＰＳ１の電圧がバイアス＋ｖｂよりも低
いからである。増幅器３は、（＋）入力端子の電圧値が
（＝）入力端子のバイアス→−ｖｂよりも小さい時、＋
Ｖｄに等しい出力電圧を生ずるものと仮定する。

電圧十ｖｂが増幅器３の（１）入力端子に達した時、た
、増幅器３が信号処理を引き受け、増幅器３の出力信号
が値＋Ｖｄから０■の大地電位迄ひとまず下がり、次い
で入力画像信号ｐｓｉを埴土ｖｂからファクタＢだけ増
幅する。第２図は、スイッチングトランジスタ４がＲｌ
ｍする持続時間ＴＲＩ及びＴＩ’１２を示し、それらの
内部で生ずる持続時間ＴＶｂｌ及びＴＶｂ２の時増幅器
３が直接画像信号を処理する。

電圧値が＋ＶａとｖｂＯ間の場合、入力画像信号ＰＳ１
の直接の信号処理が行なわれず、増幅器３は電圧＋Ｖｄ
を供給することが判る。このような時、代わりに０■の
大地電位又は＋νｄより低い電圧を供給する増幅器を使
用することもできる。入力画像信号が第２図に示すよう
に変化する時、ピーク値＋νｄは、持続時間ＴＶｂｌの
開始前並びに持続時間ＴＶｂ２の開始前及び終了後、短
時間出力画像信号ＰＳ２内に生ずる。出力画像信号ＰＳ
２を表示する時、これらの短かい持続時間のピーク値＋
Ｖｄは画面内で輪郭を輝かす。表示された画面内でこれ
らの輪郭が輝くことは、その局所的な画像情報がどの元
の信号レベルから由来するかを強調するために好ましい
ことがある。持続時間ＴＶｌ］１が終っても、持続時間
ＴＲＩの残部で、表示された画像に輝いた部分が生ずる
。この輝いた部分が画像信号ＰＳ２の表示で目障りな場
合、バイアス→−νｂを埴土Ｖａ近く進上げることがで
きる。こうすると持続時間ＴＶｂｌがほぼ持続時間ＴＢ
Ｉ一杯まで伸び、この場合も輪郭だけが輝く。合成出力
画像信号ＰＳ２を最適にするためには、利得がＢに等し
く最小である信号チャネル増幅器３での信号レベルシフ
ト用のバイアス＋ｖｂを、利得がＡに等しく最大であり
、この画像信号処理回路で信号処理をしている信号チャ
ネル増幅器１のＯＶから＋Ｖａ迄の出力電圧レンジの外
におく。第２図では、画像信号Ｐｓｉ及びＰＳ２は、−
例として、いずれも正の電圧値を有するものとしている
が、正と負の電圧値の組合せ又はいずれも負の電圧値を
有するものを使用することができる。

第１図の切換え回路（２，４，５〜１６）は、増幅器１
の出力と増幅器３の出力との間で切換えを行なう。この
場合、夫々、信号チャネル（１゜２）及び（３，４）内
の増幅器１と３に続く、夫々のスイッチングトランジス
タ２と４を単に切換えるだけで増幅器の出力を切換えて
いる。もう一つの方法は、増幅器器１と３の入力端子を
切換えるものであろう。第１図に示した実施例では、切
換え回路（２，４，５〜１６）の入力端子を利得が大き
い増幅器１の出力端子に接続しているが、実際にこの方
が切換えが滑らかにゆく。

画像信号処理回路の実際の例の電圧値と利得は下記の通
りである。

利得Ａ＝５．　Ｂ＝１ 電圧値　Ｖａ＝１ν、　Ｖｂ＝１．５Ｖ、　Ｖｃ＝６．
５Ｖ。

Ｖｄ＝５Ｖ、　Ｖ１＝１２Ｖ ここに与えた実施例では、画像信号処理回路は：信号レ
ンジがＯＶと６．５ｖの間の入力画像信号Ｐｓｉを処理
するのに適している。ここで考えている画像信号コント
ラストは、Ｏｖと＋１■および１．５■と６．５Ｖの間
で生ずる。電圧レベルが＋＋Ｖの場合は、コントラスト
が士＋■迄であり、電圧レベルが＋４Ｖの場合は、コン
トラストが±２．５Ｖ迄であり、他方レベル間には３．
５■の差がある。

この回路は、所望の信号レンジＯないし＋５■の出力画
像信号ＰＳ２を出力する。ここで元のコントラストＯＶ
ないし１■が５倍に増幅されている。

＋１，５Ｖないし６．５Ｖの元のコントラストは大きさ
が変わらず、電圧シフトを伴って生ずる。明らかに、所
望とあれば、画像信号処理に異なる信号レンジとレベル
を選べる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明画像信号処理回路の回路図、第２図は
、第１図の回路の動作を説明するための時間の関数とし
ての信号線図である。 １．３・・・増幅器 ２．４・・・スイッチングトランジスタ５・・・切換え
回路（比較回路）の入力端子６・・・コンデンサ　　　
　７・・・ツェナダイオード８・・・抵抗　　　　　　
　９・・・抵抗１０・・・ｎｐｎ　）ランジスタ　１１
・・・抵抗１２・・・電流源　　　　　　１３・・・ｎ
ｐｎ　）ランジスタ１４・・・ツェナダイオード　１５
・・・抵抗特許出願人　　　エヌ・ベー・フィリップス
・フルーイランペンファブリケン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、異なる信号レベルで画像情報成分が生ずる画像信号
   を処理するための画像信号処理回路であって、信号レベ
   ル差の大部分が信号レベルでの画像情報差より大きく、
   上記画像信号処理回路が、入力端子と出力端子の間に２
   個の並列な、第１と第２の信号チャネルを有する増幅回
   路と、切換え回路とで形成され、後者の切換え回路を介
   して前者の増幅回路の２個の並列な信号チャネルの一方
   が毎回信号処理に当り、増幅回路の２個の信号チャネル
   が各々異なる伝達特性を有する増幅器で形成される画像
   信号処理回路において、切換え回路が、ほぼ一定の直流
   電圧と、一方のチャネル増幅器から由来し、自己の入力
   端子に加えられる出力電圧とを比較する電圧比較回路で
   形成され、比較の結果に依存して、第１又は第２の信号
   チャネルを信号処理にあてることを特徴とする画像信号
   処理回路。 ２、２個の増幅器の利得が等しくない場合、利得が大き
   い方の信号チャネル増幅器を電圧比較回路に接続したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像信号処
   理回路。 ３、２個の増幅器の利得が等しくない場合、利得が小さ
   い方の信号チャネル増幅器内で、利得が大きい方で、画
   像信号処理回路の信号処理に当たっている信号チャネル
   増幅器の出力電圧レンジの外に、信号レベルシフト用の
   バイアスを位置させることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の画像信号処理回路。