JPH04501496A - カメラと視覚ディスプレイ装置 - 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】 カメラと視覚ディスプレイ装置 本発明は、特にカメラと視覚ディスプレイ装置とに係わる。

高精細度テレビのために、５点形順次方式に関するＨＤＱモデルが提案されてい る。そうした方式は、撮影時とブラウン管上でのディスプレイ時との両方におい て使用されている。更にそうした装置は全て、例えば１４４ＭＨｘといった非常 に高いサンプリング周波数で作動するものだった。この非常に高いサンプリング 周波数ために、前記装置の製作は困難なものとなり、その製作コストは高価なも のとなった。

記事”Ｗｉｄｅ　Ｄ７ｎ＊ｍｉｅ　ＨＤＴＶ　Ｉｍｓｇｅ　５ｅｎｓｏｒ　ｗｉ ｔｈ　Ａ１１ａｓＳｕｐｐ＋ｅｓ＋ｉｏｎ　’″中の６０頁の”Ｄｉｇｅｓｔ　 ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｉｃｓｌ　？ｐ＊ｅｔｓ”ｏｆ　１ｌｅｒｎｓ＋１ｏｎｘｌ　 ＣｏｎｆｅｒｅＩｌｃｅ　ｏｎ　Ｃｏｎｓｕｍｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ。

１ａｎｅ　１９８８゜ＣｈｉｅＢｏでは、垂直な５点形構造を有する電荷移動セ ンサが提案されている。この５点形構造は、感光セル（’ｐ　ｂ　ｏ　ｔ　ｏ　 ｓ　ｅ　ｎ　ｓ　ｉ目マｅ　ｃｅｌｌ）にだけ係わるに過ぎず、出方において実 際にサンプリングされる空間的配置には関連しない。画像の欠陥の抑制を可能に するより大きなサイズのセルの信号に相当する信号を形成するためには、各々の クロックサイクルにおいて、４つの要素セルからの信号が合計される。

一方では、電荷移動センサ（英語の術語ではＣＣＤ　）の前方に配置された光学 フィルタの使用が、前記センサのピッチに対応する半周波数を越えたスペクトル の折りたたみを生じさせる高い空間周波数を除去する目的で提案されている。

本発明の目的は、５点形走査とサブサンプリングとに組合わされたディジタルテ レビである。サブサンプリングに起因するスペクトルの折りたたみを防止するた めに、信号の光学的濾過が行なわれる。この光学フィルタは解像度を減少させる 。解像度の減少が対角線方向に行なわれることが有利である。実際には、対角線 に沿った画像の解像度の減少は、肉眼では知覚し難いが故に僅かしか問題をもた らさない。

本発明の目的は、このタイプの５点形走査に特に適した撮像と視覚ディスプレイ とのための装置にも係わる。

本発明の主たる目的は、サブサンプリング方式で働く複数の５点形の走査線を有 する、テレビ画像の取得とディスプレイとのためのディジタル装置であって、こ の装置は、対角解像度を低減させる光学フィルタを有することを特徴とする。

本発明の更に別の目的は、テレビ受信機であることを特徴とする前記装置である 。

本発明の更に別の目的は、ブラウン管を含むスクリーンを有することを特徴とす る前記装置である。

本発明の更に別の目的は、平面液晶スクリーンを有することを特徴とする前記装 置である。

本発明の更に別の目的は、テレビカメラであることを特徴とする前記装置である 。

本発明の更に別の目的は、真空管を含むセンサを有することを特徴とする前記装 置である。

本発明の更に別の目的は、ｃｃＤ電荷移動センサを有することを特徴とする前記 装置である。

本発明の更に別の目的は、前記光学フィルタが互いに平行な複数の複屈折光学プ レートを有することを特徴とする前記装置である。

本発明の更に別の目的は、画像のフーリエ変換を行なう光学手段と、高い対角空 間周波数をスペクトルから除去する絞りとを有することを特徴とする前記装置で ある。

本発明の更に別の目的は、複数の感光セルと複数のシフトレジスタとを有し、連 続した前記セルとこれらのセルに組合わさ本発明の更に別の目的は、ブラウン管 （ＣＲＴＩ　を有することをれた前記シフトレジスタとが５点形に配置されるこ とを特徴とする電荷移動装置（ＣＯＤ）である。

本発明の更に別の目的は、複数の表示セルを有し、連続した前記セルが５点形に 配置されることを特徴とするディスプレイ装置である。

本発明の更に別の目的は、前記セルが菱形の形状を有し、前記菱形の幅の１７２ がＩ／Ｐに比例し、前記Ｐが前記装置によって得られる１つの画像の１つの走査 線の中の走査点の数であることを特徴とする前記装置である。

本発明の更に別の目的は、前記セルが菱形の形状を有し、前記菱形の高さの１７ ２が１／Ｈに比例し、前記Ｎが前記装置によって得られる１つの画像の有効走査 線の数であることを特徴とする前記装置である。

本発明の更に別の目的は、カラー視覚ディスプレイを与えることが可能であるこ とを特徴とする前記装置である。

本発明の更に別の目的は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤＩ　を有することを特徴と する前記装置である。

本発明の更に別の目的は、プラズマ表示板を有することを特徴とする前記装置で ある。

図６は、本発明による例えば液晶タイプのディスプレイ装置特徴とする前記装置 である。

本発明の更に別の目的は、各々のセル１．１−Ｎ、Ｐが、異なっの説明図である 。

図７は、本発明によるブラウン管タイプのディスプレイ装置はマトリックスセン サ）と構成とに適した公知のタイプのｍｓ装置である。遅延装置４４は、例えば 遅延線である。制御装置４３は、センサ１に必要な制御信号と同期信号とを供給 する。遅延装置４４は、制御装置４３とセンサ１とを経由してサンプリング装置 ６に到る信号の経路を補償する。サンプリング装置６は、ビデオ信号のサンプリ ングを行い、出カフにディジタル化ビデオ信号を供給する。

サンプリング周波数が装置６内で例えば２で割られることが有利である。例えば 輝度Ｙのサンプリングは、１４４ＭＨｒの代わり色 に７２Ｍ［ｌ！の周波数で行なわれ５のサンプリングは７２ＭＨ！の代わりに３ ６ＭＨＩの周波数で行なわれる。対角空間周波数が光学フィルタ９によって既に 除去されているが故に、サブサンプリングは、５ｈａｎｏｎの定理によって説明 されるスペクトル折りたたみを全く引き起こさない。一方、そうしたサブサンプ リングは、より低い周波数での作動を可能にし、従って装置コストの低減を可能 にする。

フィルタ９は、画像の対角解像度の低下をもたらす。人間の目が画像の対角解像 度に対してあまり鋭敏でないことを考慮すれば、こうした解像度損失はあまり大 きな問題ではない。高い対角空間周波数を除去するフィルタ９は、例えば９０’ オフセツトされた結晶網目の配向を冑する複数の石英プレートを含む複屈折石英 フィルタである。例えば、その垂直方向軸が４５°回転させられた公知のタイプ のフィルタを使用することが可能である。

図２に図解される変形例では、空間周波数のスペクトルに対するフーリエ変換の 後に炉光が行われる。これを行うために、例えば画像のフーリエ変換を与えるレ ンズ９１が使用され、例えば垂直及び水平な対角線を有する菱形又は長方形の形 状の開口９３を備える絞り９２を配置することによって、炉光が行われる。

絞り９２の開口９３の大きさが、除去される空間周波数を決定する。

画像のフーリエ変換を光学的に行うことが可能であることが公知である。これは 特に位相差顕微鏡検査において使用される。

対物レンズ４の前方に置かれたフィルタ９を有するカメラ８は、本発明の範囲か ら逸脱しない。

図３は、５点形走査を可能にする真空管１の構成を示す。走査真空管の場合には 、走査点を垂直方向に振動させることによって、ターゲットが走査線１３０毎に 走査される。典型的には、前記振動の周波数は、例えば７２ｉ１Ｈ！のような走 査周波数の１／２に等しく、ｖが垂直走査振幅（例えば７．８５ｍｍ）であり及 びＮが走査線数（例えば、ＨＤＰ欧州規格案における１１５２の有効走査線）で ある時に、前記振動のピーク振幅がＶ／Ｎに等しい。これらの垂直振動は、例え ば３６ＭＨ！の周期的信号が加えられる真空管１の偏向回路を使用して得られる ことが有利である。

信号のサンプリングは、走査線１３０の極値点１３４を通過する時に行われる。

本発明による装置を用いてはサンプリングされない、直交順次走査に対応する走 査線Ｈ５に属する点１３３があることが図３に示されている。

参照記号１３１が、本発明によるカメラのターゲット上の走査される空間の範囲 を限定する境界線を示す。２つの連続する境界線１３１間の垂直距離は、公知の タイプのカメラに対応する２つの走査線１３５間の垂直距離の２倍である。従っ て本発明によるカメラは、信号サンプル１つ当たりに１つの感光表面を有し、こ の感光表面は、公知のタイプ（ＨＤＰ）のカメラの感光表面の２倍の大きさであ る。従って本発明によるカメラは、公知のタイプ（ＨＤＰ）のカメラの感度の２ 倍の大きさの感度を与え、且つ従来の飛越し走査タイプの感度に等しい感度を与 える。

図４は本発明による電荷移動画像センサの１つの実施例を示す。これらのセンサ は、Ｐ個の画素から構成される行をＮ個有する。１つの「行」とは、そのアーチ がＰ個のセルに相当する１つのシヌソイドを形成する横方向の配列を意味するも のと理解される。

電荷移動は、５点形の行において行われ、即ちセルｌ１１、セル１，２、セル１ １３、セル１，４、セル１，５、セル１．６１．、、　、この行の末端のセル１ ．Ｐまで、セル２，１、セル２，２１．、、　、この行の末端のセル２．Ｐまで 、最後の行Ｎ、ｌ　、Ｎ、２　、Ｎ、３１．、、　、Ｈ，（Ｐ−２）　、Ｍ、（ Ｐ−１）、Ｎ。

Ｐまで行なわれる。

セル１．１からＮ、Ｐまでの各セルは、１つの垂直方向の対角線と１つの水平方 向の対角線とを有する１つの菱形又は長方形の形状を有することが有利である。

従って、最大のセンサ表面を利用するセルを組立てることと、各々のセルを大き さを増大させることとが可能である。このことはセンサの組立てを容易にし、且 つセンサの感度が改善される。

Ｐが１つの行に含まれるセルの数（例えば欧州規格案による１９２０個の走査点 ）である時に、各々のセルの幅は２／Ｐに比例することが有利である。

Ｎが直交構造のセンサの行の数である時に、各セルの高さが２／Ｈに比例するこ とが有利である。しかしセルの最大寸法があり、例えば接続を行うためには、こ れらの最大寸法は小さくされなければならないだろう。この場合には、前記セル の中心（例えば１１０．１２０　、１４０　、２１０　）が、５点形の構造にお いて２／Ｈの垂直方向間隔と２／Ｐの水平方向間隔とを守ることが重要である。

画像センサ１は、ビデオ信号を与える１つの出力２を有する。

例えばマトリックス構造のセンサのような他のタイプのセンサは、それらが５点 形の行の構造を採用する限りは、本発明の範囲を逸脱しないということが十分に 理解される。

同様に色彩センサの使用は、本発明の範囲を逸脱しない。

図５は本発明によるテレビ受信機を示す。この受信機は、例えばアンテナ４０又 はビデオレコーダのような信号源と、受信装置４１（英語による術語では「チュ ーナ」）と、クロック４２と、インタフェース５０と、視覚ディスプレイ装置ｌ Ｏと、フィルタ９と、整形装置４５とを有する。

アンテナ４０の出力は、受信機４１の入力に接続されている。クロック４２は受 信機４１の入力とインタフェース５０の入力とに接続されている。受信機４１の 出力は、整形装置４５のＷｉｌの入力に接続されている。インタフェース５０の 出力は、一方では視覚ディスプレイ装置１０の同期入力に接続され、他方では整 形装置４５の第２の入力に接続される。フィルタ９は、視覚ディスプレイ装置ｌ Ｏの前方に置かれている。

受信機４１は、例えばＨＤＱタイプの受信機のような公知のタイプの受信機であ る。このタイプの受信機は、ＨＤＰ直交高精細度装置のサンプリング周波数の１ ／２であるサンプリング周波数によって画像を与える。これらの画像は装置４５ によって整形され、且つブラウン管を有する又は図６に図解される装置を有する 視覚ディスプレイ装置ＩＧによって表示される。ブラウン管の場合には、走査点 が図３で図解された仕方と同様の仕方で振動させられる。図３のフィルタ９と類 似のフィルタ９は、高い対角空間周波数の除去と、サブサンプリングによって引 き起こされる画像の収差の防止とを可能にする。

この点で、ＨＤＰ直交高精細度装置では、直線列の形に一列に並べられた１９２ ０個の点に従って、且つ横幅に関しては、１１５２個の直線行に従って画像範囲 がサンプリングされることが想起される。従ってこのシステムは、直交した描線 の格子を有し、行−列の交差点の各々がサンプリング点の位置を限定する。この 格子は、最も密集したサンプリングを表わす。５点形の配列を与える本発明の装 置では、ＨＤＰ基準格子の幾つかの対角線方向の列のサンプリングが省略される 。

本発明による装置は、当然のことながら、後方投影に応用されることが可能であ る。例えば、１つの液晶装置を有する後方プロジェクタは、この液晶装置に近接 して配置された１つのフィルタ９を備えるだろう。３つの視覚ディスプレイ装置 １０を有する後方プロジェクタは、例えば画像の重ね合わせのための装置と、単 一のフィルタとを有するだろう。

図６は、本発明による装置に特に適した視覚ディスプレイ装置の１つの実施例を 示す。図６に図解される視覚ディスプレイ装置は、例えば白黒の液晶装置である 。モノクロームプラズマ表示パネルもしくはカラーのプラズマ表示パネルタイプ の視覚ディスプレイ装置、又は画素１つ当たり３つの表示セルを有するカラー液 晶タイプの視覚ディスプレイ装置の使用は、本発明の範囲から逸脱しないことが 十分に理解される。この図では、例えばセル３．３の中に、典型的には赤、青、 又は緑である原色の要素３３１．３３２．３３３が更に配置されることが可能で ある。

連続した画素の表示は５点形の列の形で行なわれる。即ちセル１．１；セルｌ、 ２；セルｌ、３；セル１．４　；セル１１５；セル１．６　、、、、、この行の 末端のセル１．Ｐ１セル２．１；セル２．２　、、、、、この行の末端のセル２ ．Ｐ　；、、、、最後の行Ｎ、ｌ　、Ｎ、２　、に、３　、、、、　、に、（Ｐ −２）　；に：　（Ｐ−１）　；　１１゜Ｐの形で行なわれる。

セル１．１からＮ、Ｐまでの各セルは、１つの垂直方向の対角線と１つの水平方 向の対角線とを育する１つの菱形又は長方形の形状を有することが有利である。

従って、最大のセンサ表面を利用するセルを組立てることと、各々のセルを大き さを増大させることとが可能である。このことは表示システムの組立てを容易に し、且つそのコントラストが改善される。

Ｐが１（ＤＰ欧州規格による１つの列に含まれるセルの数、即ち１９２０個の走 査点である時には、各々のセルの幅は２／Ｐに比例することが有利である。

ＮがＩＩＤＰ欧州規格によるディスプレイシステムの走査線の数、即ち１１５２ 暮の走査線である時には、各セルの高さが２／Ｈに比例することが有利である。

視覚ディスプレイ装置ｌＧは、ビデオ信号３のための１つの入力を有する。

図８は、ディスプレイ装置１０の各々の色（赤、緑、青）の要素ＲＳＧ、Ｂの分 布の一例を示す。これは、ブラウン管の蛍光発光体と、液晶もしくはプラズマ表 示装置のセルとの両方に対応する。

図８に図解される実施例では、スクリーン１０が複数の列に分けられている。要 素Ｒ，Ｇ、Ｂが各々の列に循環的に配置されている。各々の列は、先行の行と後 続の行とに対して、前記各色の要素の３つ組のピッチの０．５倍だけオフセット される。従って個々の色の要素は、列１つ置きに同一の高さに再び現れる。

表示は各色毎に５点形行の形で行なわれる。

図では、赤の行の一例が照合記号４０１を有する。

図８には少数の要素だけが示されているに過ぎないということが良く理解される 。実際の視覚ディスプレイ装置は、遥かに多くの数の要素Ｒ１Ｇ、Ｂを有する。

ディスプレイ装置が画像の変形を全く生じさせないためには、画素のピッチが走 査のピッチに等しいか又はそれを下回ること、即ち、図７の２つの連続した点１ ３４の間の距離に等しいか又はそれを下回ることが必要である。

本発明はテレビに適用可能であり、特に制限された通過帯域だけを使用し且つ低 いサンプリング周波数を使用する高精細度テレビに適用可能である。

本発明は、特にＨＤＱ方式における画像の取得と視覚化に適用可能である。

国際調査報告 一−−−−〜−−−−−１ＰＣＴ／ＦＲ９０１００６】７国際調査報告 ＦＲ９０００６１７ Ｓ＾　３９８２３

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．サブサンプリング方式で働く複数の５点形の走査線（Ｎ）を有する、テレビ 画像の取得とディスプレイとのためのディジタル装置であって、対角解像度を低 減させる光学フィルタ（９）を有することを特徴とする装置。
2. ２．テレビ受信機であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. ３．ブラウン管を含むスクリーン（１０）を有することを特徴とする請求項２に 記載の装置。
4. ４．平面液晶スクリーン（１０）を有することを特徴とする請求項２に記載の装 置。
5. ５．テレビカメラであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. ６．真空管を含むセンサ（１）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置 。
7. ７．電荷移動装置（ＣＣＤ）を含むセンサ（１）を有することを特徴とする請求 項５に記載の装置。
8. ８．前記光学フィルタ（９）が互いに平行な複数の複屈折光学プレートを有する ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. ９．画像のフーリエ変換を行なう光学手段（９１）と、高い対角空間周波数をス ペクトルから除去する絞り（９２）とを有することを特徴とする請求項５から７ のいずれか一項に記載の装置。
10. １０．前記電荷移動装置（ＣＣＤ）が、複数の感光セルと複数のシフトレジスタ とを有し、連続した前記セル（１，１；１，２；１，３；１，４；１，５；１， ６；１，７；１，８；１，９；．．．．、２，１；２，２；２，３；．．．．、 Ｎ，１；Ｎ，２；Ｎ，３；．．．．；Ｎ，（Ｐ−２）；Ｎ，（Ｐ−１）；ＮＰ） とこれらのセルに組合わされた前記シフトレジスタが５点形に配列されることを 特徴とする請求項７に記載の装置。
11. １１．前記スクリーン（１０）が、複数のディスプレイセルを有し、連続した前 記セル（１，１；１，２；１，３；１，４；１，５；１，６；１，７；１，８； １，９；．．．．、２，１；２，２；２，３；．．．．；Ｎ，１；Ｎ，２；Ｎ， ３；．．．．；Ｎ，（Ｐ−２）；Ｎ，（Ｐ−１；ＮＰ）が５点形に配列されるこ とを特徴とする請求項３又は４に記載の装置。
12. １２．前記セル（１，１；．．．．；Ｎ，Ｐ）が菱形の形状を有し、前記菱形の 幅の１／２が１／Ｐに比例し、前記Ｐが前記装置によって得られる１つの画像の １つの走査線の中の走査点の数であることを特徴とする１０又は１１に記載の装 置。
13. １３．前記セル（１，１；．．．．；Ｎ，Ｐ）が菱形の形状を有し、前記菱形の 高さの１／２が１／Ｎに比例し、前記Ｎが前記装置によって得られる１つの画像 の有効走査線の数であることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に 記載の装置。
14. １４．カラー視覚ディスプレイを与えることが可能であることを特徴とする請求 項１１から１３のいずれか一項に記載の装置。
15. １５．液晶（ＬＣＤ）を有することを特徴とする請求項１１から１４のいずれか 一項に記載の装置。
16. １６．プラズマ表示板を有することを特徴とする請求項１１から１４のいずれか 一項に記載の装置。
17. １７．ブラウン管（ＣＲＴ）を有することを特徴とする請求項１１から１４のい ずれか一項に記載の装置。
18. １８．各々のセル１，１〜Ｎ，Ｐが、異なった色を表示することが可能な複数の 要素（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を有し、前記各色の要素が５点形に配置されることを特徴と する請求項１４から１７のいずれか一項に記載の装置。
19. １９．前記要素（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が前記各色が循環配置される列の形に配置され、 連続した前記列が前記色の要素（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の３つ組のピッチの０．５倍だけ オフセットされていることを特徴とする請求項１８に記載の装置。