JPH10200905A - 高感度カラーカメラ - Google Patents

高感度カラーカメラ

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JPH10200905A
JPH10200905A JP9306300A JP30630097A JPH10200905A JP H10200905 A JPH10200905 A JP H10200905A JP 9306300 A JP9306300 A JP 9306300A JP 30630097 A JP30630097 A JP 30630097A JP H10200905 A JPH10200905 A JP H10200905A
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JP
Japan
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sensor
color
camera
stripes
image
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JP9306300A
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English (en)
Inventor
Simon Howard Spencer
ハワード スペンサー シモン
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BAE Systems Electronics Ltd
Original Assignee
GEC Marconi Ltd
Marconi Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 幾何学的歪を招くイメージ増強管が付随する
場合でも、単一のセンサを用いて高解像度の映像信号を
得られるようにするカメラを提供する。 【解決手段】 カラー映像出力を発生するカメラは、イ
メージ増強管５及び単色ＣＣＤセンサ３を使用する。減
法原色の縞が透明な領域と交番するものを各々含むフィ
ルタＦ3 、Ｆ4 を経てシーンが露出される。例えば、赤
及び青のような原色において像形成されるときにセンサ
の出力を記録するメモリから導出される波形を用いて映
像がデコードされ、カラーフィルタＦ3 、Ｆ4 により形
成されるセンサのパターンの空間領域に対応する各線の
空間領域を識別するパルス列が発生され、記憶された波
形を用い、例えば、サンプル・ホールド装置を用いて実
際のシーンをデコードできるようにする。マトリクス加
算回路１０においてカラー干渉信号を発生して、縞の可
視性が除去されたルミナンス信号を発生し、高解像度の
映像信号が得られるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラに係り、よ
り詳細には、カラーディスクプレイへ供給できるような
カラー映像出力（擬色を含む）を発生するカメラに係
る。又、本発明は、単一の放射感知センサを用いてカラ
ー映像出力を発生するカメラにも適用できる。典型的
に、このセンサは、ラスタで走査されるか、又はソリッ
ドステートアレーのようにサンプルされる。
【０００２】
【従来の技術】単一のセンサを用いてカラーをいかに再
現するかの問題を解決するために種々の提案がなされて
いる。初期の提案の１つは、次々のセグメントが赤、青
及び緑の光線を通過する回転フィルタを通して白黒テレ
ビカメラを向けるというベイアド氏のシステムである。
受像機は、カメラのフィルタと同期した同様の回転フィ
ルタを使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】米国特許第２，７３
３，２９１号及び第３，３７８，６３３号は、単色の感
光装置（前者の場合はビジコンそして後者の場合は映画
フィルム）を露出してカラーテレビジョン出力を発生す
る概念を開示しており、その各々は、異なる周波数にお
いて走査方向に繰り返される２色の縞より成るフィルタ
を通して感光装置を露出させる。同調回路を用いて、出
力の各カラー成分が選択される。後者の特許において
は、フィルタは、交互の透明及びシアンの縦縞より成
り、これらの縦縞は、これに対して傾斜された交互の透
明及びイエローの縞の上に横たわる。これは、４つの基
本的なカラー領域のグループを形成し、これがフィルタ
の全域にわたって繰り返され、映画フィルムの各フレー
ムの全域に像形成される。透明な縞が重畳するところで
は、感光装置は、全ルミナンス信号に対応する信号を発
生する。シアン（緑及び青の光を通過する）がイエロー
（赤及び緑の光を通過する）に重畳するところでは、シ
ーンの緑成分のみが像形成される。シアン及びイエロー
の縞が透明な縞に重畳するところでは、感光装置は、各
々、シーンの緑及び青と緑及び赤の成分を像形成する。
カラーテレビジョン受像機の信号を発生するためには映
画フィルムが最終的に走査される方向におけるイエロー
及びシアンの縞の繰り返し周波数が相違すれば充分であ
る（例えば、１組の縞を垂直にしそして他の組の寸法的
に同一の縞を傾斜させることにより）。というのは、走
査される映画フィルムの出力成分を同調回路により抽出
できるからである。原色（赤、緑及び青）に対応する３
つの成分に加えて、発生されるべき低解像度のルミナン
ス成分のための充分な情報が与えられる。
【０００４】映像波形の出力の個々の成分を抽出するた
めに同調回路を使用する場合の欠点は、クロストーク
（クロスルマ及びクロスクロマ）により穏当な映像しか
発生されないことである。
【０００５】米国特許第３，３７８，６３３号において
各映画フレームが走査されるときには、各線上の次々の
ピクセルのグレースケール値が、各カラー成分即ち白、
イエロー、緑、シアンに対する値に固定のシーケンスで
対応する。同調回路を用いて成分間を弁別するのではな
く、各カラー成分に対応する各映像線上の各ピクセルの
グレースケールをサンプリングすることが提案されてい
る（アルバート・マコフスキー著の「１管カラーテレビ
ジョンカメラに適用される空間周波数エンコード技術(S
patial-Frequency Encoding Techniques Applied to a
One-Tube Colour Television Camera)」、ＩＥＥＥトラ
ンザクションズ・オン・ブロードキャスティング、第Ｂ
Ｃ−１６巻、第４号、１９７０年１２月）。しかしなが
ら、フィルタと映画フィルムとの間、及び映画フィルム
とそのスキャナとの間に不正確な整列を生じる幾何学的
エラーが、ピクセルのグループがどのカラー成分を表す
か予想するのを困難にする。
【０００６】この欠点は、ソリッドステート像形成装置
の各線に沿った次々のピクセルが、イエロー、シアン、
緑又は透明なゼラチンフィルタでカバーされる消費者用
ビデオカメラには見られないことに注意されたい。とい
うのは、これらのフィルタがこの場合に像形成装置に固
定されるからである。これは、例えば、線１の第１ピク
セルが、イエローのフィルタを通して像形成されたシー
ンを表し、従って、各カラー成分に対応する像形成装置
の出力を確実に導出できることを意味する。
【０００７】しかしながら、センサがイメージ増強管を
含む場合には、このように構成することができない。こ
の場合、フィルタは、イメージ増強管の出力がそれ自体
単色であるので、ソリッドステートセンサの前ではな
く、イメージ増強管の前に配置されねばならない。
【０００８】イメージ増強管により生じる幾何学的な歪
は、フィルタの基本的なカラー領域のシーケンスに基づ
きソリッドステート像形成装置の各線ごとにカラーシー
ケンスを予想することを不可能にする。
【０００９】カラー縞フィルタを経て露出される単一管
カラーテレビジョン撮像装置の場合には、フレームメモ
リの使用により管の偏向システムの非直線性を補償する
ことが提案されている（英国特許第２，１３５，８５３
号）。フレームメモリは、原色での管の照射に対応する
映像信号を記憶する。これらの記憶された信号は、管の
撮像モードにおける非直線性を補償するのに使用され
る。しかしながら、映像信号は、例えば、ドリフトによ
り生じた非直線性は修正されるが、解像度は低いもので
ある。
【００１０】高解像度の単一管カメラを形成することが
提案されている（「インタープレクス−新規な多様性の
ある全解像度の単一管カラーＴＶカメラシステム(Inter
plex-A New Versatile Full Resolution Single-Tube C
olour TV Camera System) 」Ｍ．コーベック著、ＩＥＥ
Ｅトランザクションズ・オン・ブロードキャスティン
グ、第ＢＣ−２２巻、第３号、１９７６年９月、第３０
−３５ページ参照）。これは、映像帯域巾の実質的な部
分を占有するルミナンス信号を導出することにより行わ
れる。英国特許第２，１３５，８５３号の場合と同様
に、単一管カメラはカラー縞フィルタを経て露出され、
そして別々のカラー出力が発生される。単一管の出力
は、このようなルミナンス信号であるが、問題は、縞パ
ターンが重畳され、縞の影響を除去するために著しいフ
ィルタ動作が過去に使用されていることである。英国特
許第２，１３５，８５３号は縦縞を使用するので、各カ
ラー情報は、線周波数の高調波の形態で映像帯域巾に現
れ（ルミナンス情報を含む）、従って、クロミナンス情
報とルミナンス情報とを分離する方法がなく、ルミナン
ス信号を発生するために、帯域巾の著しいフィルタ動作
を必要とする。しかしながら、コーベック氏は、斜めに
方向付けされた縞を使用し、従って、クロミナンス情報
は、映像帯域巾において線周波数の高調波とインターリ
ーブされ、クロミナンス情報とルミナンス情報とを分離
する櫛形フィルタが使用される。これにより得られる信
号は、フィルタのシェーディングパターンがなく、ひい
ては、映像帯域巾に相応する帯域巾を有する。しかしな
がら、このシステムは、直線的走査のカメラ管（即ち良
好な幾何学形状）を使用することに依存する。ターゲッ
ト上の縞パターンが歪んだ場合には、クロミナンス信号
の帯域巾が増加し、線高調波ともはやインターリーブし
なくなる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、著しい
幾何学的歪を被るイメージ増強管が付随する場合であっ
ても、単一センサを用いて、高解像度のカラー映像信号
が得られるようにすることである。
【００１２】本発明は、シーンの像を形成する放射を受
け取るセンサと、このセンサに入射する放射の経路に配
置されたフィルタ手段であって、センサの異なる空間領
域が異なるスペクトル領域の放射に露出されるように異
なる空間領域における異なるスペクトル領域を通過させ
るよう構成されたフィルタ手段と、異なるスペクトル領
域に対応する個別の出力をセンサから発生するためのデ
コード手段であって、フィルタ手段を経てセンサを基準
スペクトル領域の放射に露出することに対応するセンサ
出力から導出される記憶された信号を使用するように構
成されたデコード手段と、異なるスペクトル領域に対応
する出力を用いてセンサ出力からの異なるスペクトル領
域の可視性を除去し、高い解像度が得られるようにする
回路とを備えたカメラを提供する。
【００１３】可視放射の場合は、センサ出力からフィル
ターパターンを除去するのにカラー出力が使用され、こ
れにより、改良された帯域巾ルミナンス信号が与えられ
る。基準スペクトル領域の放射が当てられたときにセン
サ出力から導出される信号の記憶は、実際のシーンに対
するセンサの出力を正確にデコードできるようにすると
共に、幾何学的事項に基づいてセンサのどの空間領域が
どのスペクトル領域に対応するか予想する必要性を回避
し、そして同調回路の必要性も回避する。
【００１４】カラー出力は、もちろん、ルミナンスのク
ロストークが適度にないものでなければならない。これ
を達成する１つの方法は、フィルタの線が像の線に対し
て斜めに方向付けされた縞フィルタを使用することであ
る。
【００１５】もちろん、本発明は、可視放射に限定され
るものではなく、例えば、熱による像形成のための赤外
線放射へと拡張できる。後者の場合には、ディスプレイ
に送られるカラー成分は、ビデオカメラの場合と同じカ
ラー成分でよいが、適当なスペクトルフィルタの使用に
より、特定の赤外線周波数帯域に対応するように構成す
ることもできる。この場合、像は、擬色像であるが、異
なる赤外線周波数帯域に対応する２つ以上の像を有し、
擬色として表示された場合に物体を容易に識別すること
ができる。
【００１６】好都合にも、カメラは、記憶された信号か
ら導出されるパルスを発生するための波形発生器を備
え、記憶された信号は、サンプル・ホールド手段に送ら
れ、該手段は、センサ出力から導出された信号を受け取
る。各スペクトル領域ごとに、１つのサンプル・ホール
ド手段が設けられる。記憶された信号は、センサ出力か
ら導出される方形波であって、例えば、波形発生器によ
り使用されるメモリにプログラムされる。センサは、Ｃ
ＣＤアレーを含み、その各々の空間領域は、少なくとも
１つの、そして好ましくは、少なくとも４つのピクセル
を含む異なるスペクトル領域に対応する。
【００１７】可視放射のための縞フィルタの場合には、
２組の縞があり、例えば、イエローが透明と交互になっ
て垂直の片側に対してある角度で傾斜され、他方の組
は、例えば、シアンが透明と交互になって、垂直に他側
に対して同じ又は異なる角度で傾斜される。本発明は、
夜間のシーンの本物のカラー像を形成するためにイメー
ジ増強管を含むセンサに特に適用できる。しかしなが
ら、本発明は、赤外線又は紫外線に応答するセンサにも
適用でき、この場合に、カメラは、擬色出力を発生す
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明により構成されたカメラ
は、添付図面を参照し、一例として以下に詳細に説明す
る。図１及び２を参照すれば、カメラは、カラー映像出
力を発生する。カメラは、ケーシング２に取り付けられ
たレンズ１を有し、ケーシングは、ＣＣＤアレー３より
成るセンサを含み、ＣＣＤアレーは光ファイバ４により
イメージ増強管５の出力面の蛍光体に接続され、増強管
の焦点面にはフィルタ手段Ｆ3 、Ｆ4 が接合され（図１
及び２では明瞭化のためにフィルタの位置が分解されて
おり）、イメージ増強管の前部は、光ファイバカプリン
グも含んでいる。Ｆ1 は、センサ（即ち増強管）のスペ
クトル応答を公称光学信号に変換する補正フィルタであ
る。ＣＣＤ３の出力は、回路１１の処理を受けて生の映
像出力を発生し、そして回路１２のその後のカラー処理
を受けてカラー映像出力を発生する。
【００１９】ＣＣＤ３及びイメージ増強管５は、電子−
光学装置であり、ＣＣＤ３に像形成されるフィルタ手段
Ｆ3 、Ｆ4 のカラーの空間パターンは、時間又は温度と
共に変化せず、カメラが製造されると固定に保持され
る。カラー処理は、基準カラーに対するセンサの応答に
基づいて記憶された信号を使用する。これらの信号は、
各カメラの製造後にテスト回路１３により発生される。
これら信号が記憶されると、テスト回路が切断され、カ
メラは、それ以上の調整を必要としない。増強管がカメ
ラの寿命を経て交換されるべき場合には、製造者は、テ
スト回路を再接続し、新たな記憶信号をプログラムしな
ければならない。
【００２０】ＣＣＤ３は、アレーの形態のソリッドステ
ートデバイスであり、各線に対してある数のピクセルが
ありそしてアレー内にある数の線がある。シーンは、各
々２つの連続する飛び越しフィールドより成るフレーム
において通常の映像形態で像形成される。図４（ｆ）に
は、フィルタ手段の一部分が示されている。フィルタＦ
3 は、斜めのイエロー（Ｙｅ）の縞より成り、その巾及
び間隔は互いに等しい。換言すれば、これら縞の間で
は、フィルタは透明である（図中白はＷで示す）。フィ
ルタＦ4 は、透明な縞で離間された同様の配列のシアン
（Ｃｙ）の縞より成る。２つのフィルタが重畳されたと
きには、上記の公知構成の場合と同様に、４つの基本的
カラーの繰り返しパターンが形成される。
【００２１】レンズ１、フィルタＦ1 、Ｆ2 、イメージ
増強管５、及び光ファイバカプリングにより歪が発生し
ない場合には、図４（ｆ）の空間的パターンがＣＣＤア
レー３に投影される。説明上、ＣＣＤアレー３の２本の
線ｎ、ｎ＋１の一部分は、各線のピクセルｋで始めて、
あたかもカメラが無歪の光学系を有するかのように、図
４（ｆ）に示されている。線ｎについては、ｋ番目のピ
クセルは、シアンフィルタを通過した像からの光を受け
取り、ｋ＋１番目のピクセルもそうである。次のピクセ
ル、即ちｋ＋２番目のピクセルは、シアンフィルタを通
過した像光線を部分的に受け取ると共に、透明（白）フ
ィルタを通過した光を部分的に受け取る。ｋ＋３及びｋ
＋４番目のピクセルは、透明フィルタを通過した像光線
を受け取る。次のピクセル、即ちｋ＋５番目のピクセル
は、透明フィルタを部分的に通過しそしてイエローフィ
ルタを部分的に通過した像光線を受け取るが、次の２つ
のピクセルは、イエローフィルタを通過した光を受け取
る。ｋ＋８番目のピクセルは、イエローフィルタを通過
し、シアン＋イエロー（＝緑）フィルタを部分的に通過
した光を受け取り、そして次の２つのピクセルは、緑の
フィルタを通過した光のみを受け取る。
【００２２】２つのフィルタ領域間の移行部を通る光を
受け取るピクセルを無視すると、ｎ番目の線のピクセル
は、図４（ｅ）に示すように、シアン、白、イエロー及
び緑を繰り返しシーケンスで受け取る。２つのフィルタ
領域から光を受け取るピクセルの影響は、イエロー、シ
アン及び緑の各信号に対して２本の線の平均をとること
により減少できる。仮定的な無歪構成の場合には、カラ
ーのシーケンスが規則的に繰り返される。
【００２３】線ｎ＋１については、ピクセルに露出され
るカラーのシーケンスが再び規則的に繰り返されるが、
このシーケンスは、ここでは異なるものである。ｋ、ｋ
＋１及びｋ＋２番目のピクセルは、シアンフィルタを経
て露出されたシーンから光を受け取り、次の２つのピク
セル、即ちｋ＋３及びｋ＋４番目のピクセルは、４つの
フィルタの交点にあり、一方、次の４つは、イエローフ
ィルタを経て光を受け取る。行ｎ＋１のシーケンスは、
シアン、イエロー、緑である。各線ごとに、無歪である
というこの仮定的な状態に対し、各線のピクセルは、光
の領域で照射され、そのカラーは、固定の繰り返しシー
ケンスで変化する。
【００２４】実際には、レンズ、フィルタＦ1 、Ｆ2 、
イメージ増強管５、及び光ファイバカプリングによって
歪が導入される。ＣＣＤアレーに実際に投影されるフィ
ルタＦ3 、Ｆ4 のパターンは、通常の例においては、図
５のパターンのようになる。ねじれは、光ファイバの使
用による副産物である。完全な光学系により投影される
理想的なパターンに比して、特定のスペクトル領域に対
応する実際の空間領域は、６００ピクセルの線に沿って
２０ピクセル程度変位することがある。各線の次々のピ
クセルが照射される独特のカラーシーケンスがあるが、
このシーケンスは、ここでは、もはや規則的に繰り返さ
れず、そして各線に対しどんな（不規則な）シーケンス
となるかを予想する方法はないことが明らかである。
【００２５】各フィールドの次々の線より成る生の映像
は、規則的に繰り返される縞が基準の原色で照射された
ときの生の映像出力を表す記憶された信号を使用するこ
とにより、４つのカラーの各１つを通して見たシーンに
対応する線の部分を識別するという意味でデコードされ
る。従って、図４（ａ）を参照すれば、カメラは、先
ず、均一な原色の青のシーンにおいて像形成される。青
と緑の組合せであるシアンは、青を透過するが、赤と緑
の光線より成るイエローは、青の光を通さず、その結
果、（図４（ｆ）を参照すれば）図面の上から図面の左
へと斜めに延びる青の領域は、同様に傾斜された暗い領
域と共に散在される。青の縞は、図４（ａ）に１つの線
の部分として示されたほぼ正弦波的な変化を生じる。均
一な赤のシーンで照射すると、図４（ｆ）の上から右へ
と斜めに延びる赤の縞が不透明な縞と共に散在される。
この場合も、正弦波的なパターンが生じる（図４
（ｃ））が、図４（ａ）の場合とは位相ずれしている。
生の映像は、シアンフィルタの空間的（電気的）周波数
で繰り返される。
【００２６】図４（ａ）及び（ｃ）に示す曲線は、簡単
化のために仮定的な無歪の場合に対応する。ＣＣＤアレ
ーに像形成される実際のパターンでは、図４（ａ）、
（ｃ）の軌跡が規則的ではない。基準照射の各々に対し
て、ＣＣＤ３からの生の映像は、完全なフレームとして
記憶される。ほぼ正弦波の変調信号がスライス回路１４
に通され、この回路は、図４（ａ）から波形Ａをそして
図４（ｃ）から波形Ｂを発生する。これら２つの波形
は、各々完全なフレームとしてカメラのメモリ１５にプ
ログラムされる。波形発生器１６は、波形４ａ及び４ｂ
に対して組合せロジックを使用して、４つのカラー即ち
イエロー、緑、シアン又は白の１つに対応するパルスの
みを各々含む４つの波形を発生する（図４（ｅ））。例
えば、ロジック「アンド」は、白の照射に対応するパル
スを発生し、ロジック「ノット−オア」は、緑の照射に
対応する出力を発生し、等々となる。従って、メモリ
は、各フレームの各線ごとに、生の映像が各カラーによ
る照射に対応する正確な時点を指示するパルス列を含
む。メモリは、予めプログラムされたメモリ、即ちＰＲ
ＯＭ又はＥＰＲＯＭ（空間位置に基づいて波形の部分を
選択する）である。これは、実際のシーンからの生のデ
ータからカラー成分を分離するのに使用される。
【００２７】図６及び図７（ａ）−（ｃ）を参照すれ
ば、実際のシーンの１つの特定のカラーの生の映像は、
サンプル・ホールド回路に入力され、これは、メモリの
波形Ａ及びＢから組合せロジックを用いて波形発生器に
より発生されたそのカラーのパルスにより制御される。
シーンの１つの線は、図７（ａ）に示すようなもので、
ＣＣＤのその線が４つのカラーの１つで照射されたとき
に生じるパルスは、図７（ｂ）に示される。サンプル・
ホールド回路の出力は、図７（ｃ）に概略的に示されて
いる。
【００２８】図３を参照すれば、４つのカラー成分の各
々に対して同じことが行われ、フィルタ手段のシアン、
イエロー、緑及び透明領域を通しての照射に対応する映
像波形が生じる。不揮発性メモリからのこれら４つの波
形は、カメラが動作するたびに発生される。これらは、
マトリクス加算回路により、赤、緑、青及びルミナンス
信号を発生するのに使用される。従って、インバータ６
及び加算器７は、イエロー成分から緑成分を減算して、
赤成分を発生する。インバータ６及び加算器８は、シア
ン成分から緑成分を減算して、青成分を発生する。加算
器９において、青及び赤成分が加算され、マゼンタ成分
が発生される。加算回路１０では、赤、マゼンタ及び青
成分が適当に加えられ、カラー干渉成分Δｃが発生され
る。白の成分は、使用する必要がない。
【００２９】カラー干渉成分を加える理由は、図８及び
９から明らかである。透明、イエロー、シアン及び緑の
フィルタ領域を経て像形成することにより次々のバーが
形成されるようにして映像の特定の線に対しカラーバー
チャートを像形成する場合には、イエロー、シアン及び
緑の領域の全強度が白の領域よりも明らかに低い。とい
うのは、イエロー領域は、青が差し引かれており、シア
ン領域は、赤が差し引かれており、そして緑の領域は、
青及び赤が差し引かれているからである。赤及び青の正
しい割合が回路１０において形成され、補正された高解
像度のルミナンス信号Ｙが加算器１０ａに発生される。
ボックス１１（処理）を去る低解像度のルミナンス信号
は、シーンのグレースケール強度を表すが、その上に見
える縞パターンを有し、図５のようなパターンを形成す
るが、シアン、イエロー及び緑の領域に対して種々のグ
レーレベルを有する。マトリクス加算回路１０は、この
縞パターンの可視性を生の映像信号から除去して、映像
帯域巾の著しい割合を占有する帯域巾を有するルミナン
ス信号を発生する。
【００３０】マトリクス加算回路１０は、シアン、イエ
ロー及び緑パルスによりゲート動作され、生の映像波形
の適当な部分に対して適当なΔｃを発生する。従って、
サンプル・ホールド回路が１つの特定のカラー、例え
ば、緑に対して出力を発生するときには（図７
（ｃ））、赤及び青成分が停止されたために生の映像の
強度が著しく減少されたことを反映するためにそれらの
瞬間に生の映像にΔｃが追加される。他のカラーに対し
サンプル・ホールドが図７（ｃ）に示す出力を発生する
瞬間にも同じことが生じる。白のパルスがマトリクス加
算回路に到達するときには明らかにΔｃはゼロである。
サンプル・ホールド回路の動作は、到来する変調された
波形を、中断（ギャップ）のないシアン、イエロー及び
緑の連続波成分へと変換することである。加算器６、７
の動作は、赤、青（及び緑）の原色信号の全セットを発
生することであり、これらも連続波形である。
【００３１】加算器８、９及びインバータ６、７で行わ
れる加算が、ルミナンスのクロストークをもたない原色
を発生することを付加しなければならない。これは、縞
の非垂直特性により可能となる。マトリクス加算回路１
０は、シアンが差し引かれるときに、Δｃを３０％入力
白（Ｙ）レベルに制限するためのクリップ回路を備えて
いる。従って、ノイズスパイクがマトリクス加算回路１
０に発生された場合には、ノイズスパイクが制限され
る。同様に、イエローが差し引かれるときには、Δｃを
１０％（Ｙの）に制限することができる（図７及び８を
参照）。
【００３２】補正されたルミナンス信号は、残留カラー
エネルギーを除去するための櫛形フィルタに通すことに
よって更に改善できる。線の高調波と高調波との間の周
波数位置においてルミナンスの櫛形「停止帯域」が生じ
る。これらの位置は、縞の角度及び幾何学的エラーに基
づく。ここに述べる色分離技術の利点は、幾何学的に不
充分なセンサで顕著な抑制が達成されることである。櫛
形フィルタを更に含ませることにより、ノイズ（ランダ
ム及び静的の両方）の更に良好な抑制及び減少が可能と
なる。幾何学的に不充分なセンサは、ここに述べる色分
離回路をもたずに櫛形フィルタを使用することができな
い。
【００３３】カラーを発生するのに使用されるカメラ
は、次の特徴、即ち結晶タイミング、単位ガンマ(unity
gamma) 、及び最高の縞空間周波数における良好な変調
（即ち３．７ＭＨｚにおいて５０％）を有していなけれ
ばならない。赤、緑、青及びルミナンス信号は、カラー
デコーダ１７からカラーエンコーダ１８へ通される。こ
の回路においてガンマ補正が行われ、ルミナンス信号の
ハイパスフィルタされたものが、低解像度の赤、緑及び
青チャンネルの各々に追加され、３つの高解像度出力を
発生する（「混合高」処理として知られている）。カラ
ーエンコーダ１８の出力は、３つのグループである。第
１のグループは、同期波形を伴う赤、緑及び青の映像出
力の３つのチャンネルである。第２のグループは、ルミ
ナンス信号（Ｙ）及びクロミナンス信号（Ｃ）の２つの
チャンネルである。第３のチャンネルグループは、ＰＡ
Ｌ、ＮＴＳＣ又はＳＥＣＡＭのいずれかをエンコードす
るのに使用される単一チャンネルである。デコーダから
出て行く映像は、外部装置（即ち、ＴＶディスプレイ、
ビデオレコーダ、高周波リンク、等）に適するようにエ
ンコードされたＴＶ標準である。
【００３４】又、波形発生器１６は、同期パルス、帰線
消去パルス及びクランプパルス等のＴＶパルスを発生す
る役目を果たす。ＣＣＤアレーの典型的な解像度は、約
６００ピクセルｘ６００線である。６４μｓの線周期及
び５２μｓのアクティブな線周期に対応する従来のＴＶ
線周波数については、線に沿って分析することのできる
最大周波数が、交互の白黒値、即ち５２μｓにおける３
００周期、即ち約６ＭＨｚの最大周波数に対応する。増
強管の応答は、周波数の増加と共に低下し、このため、
例えば、シアンの縞に対する典型的な周波数は、３ＭＨ
ｚである。これは、シアンの縞に対する２つのピクセル
に対応し、介在する透明な縞に対する２つと交番する。
２０μｘ２０μのピクセルをもつアレーの線に沿って、
これは、ｍｍ当たり１２−1/2 の線対という縞周波数
（ＣＣＤアレーと称する）を与え、即ちｍｍ当たり１２
−1/2 のシアン縞と、１２−1/2 の介在する透明縞があ
る。これらの縞は、アレーの垂直中心線の各側で、例え
ば、２２°に効果的に傾斜されることを想起すれば、こ
れは、シアン及びイエローの両縞に対しｍｍ当たり約１
５の線対という実際の線間隔に等しい。
【００３５】デフォーカスフィルタＦ2 は、シーンの細
部のエイリアシング障害を減少し、これは、レンティク
ル、複屈折プレート、サバールプレート又は円筒状レン
ズである。監視用途（即ち焦点距離の長いレンズ、ズー
ムレンズ等）の場合には、このフィルタを省略すること
ができる。増強管のシェーディングエラーは、センサの
固定の特徴であり、従って、光学的に補正することがで
きる。カメラの製造中に、シェーディングエラーを測定
し（図４（ａ）の曲線の端のロールオフを参照）、そし
て逆のプロファイルパターンを発生することができる
（例えば、コンピュータライントランスパレンシープリ
ンタにより）。電子的ではなく、フィルタＦ5 を用いて
光学的にシェーディング補正を行うのが有効である。と
いうのは、コントラストの低いシーンからのエラーが回
避されるからである。
【００３６】ここに提案するシステムは、カラー波形を
導出するようにサンプリング抽出を行うことのできる技
術を使用することが明らかである。この解決策は、性能
の低いカメラを使用できるので、他の全ての解決策より
優れていると考えられる。技術革新は、サンプルパター
ンを導出する方法と、サンプルパターンを記憶する方法
と、ルミナンス信号からカラーエラーを除去する方法
（即ち、Δｃ打ち消し）と、クロマ(chroma)信号からル
マ(luma)エラーを除去する方法（即ち、カラー分離）
と、シェーディングを除去する方法である。
【００３７】この技術は、次の利点を有する。即ち、改
良されたルマクロストーク、即ちルマチャンネルにおけ
るカラー信号の除去が映像の全領域にわたって一定とな
り；改良されたクロマクロストーク、即ち別のカラーに
対する１つのカラーのカラークロストークの除去が全映
像領域にわたって一定となり（カラーシェーディングは
生じず、又は「一定ルミナンス」が存在する）；除去性
能が温度又は時間と共に低下せず（増強管の特徴）；こ
の技術を完全にデジタルの技術で実施することができ
（即ち、低コスト、小型サイズ及び安定性能）；増強さ
れるカラーパターンは、小さいサイズ、低い電力及び低
コストにすることができ；１つ又は２つのＴＶ線櫛形フ
ィルタを用いて更なるフィルタ動作を追加することによ
り改良された除去を達成することができ；シーンの白の
ハイライト又はシーンの暗い部分が「緑」色にならず、
即ちシステムは、所望の「フェード／グレー」特徴を有
し；そして縞状フィルタの選択は、性能の妥協に依存せ
ず、例えば、縞の角度は、ＮＴＳＣシステムの場合は±
４５°、ＰＡＬシステムの場合は±２２．５°にするこ
とができ、又は±２０°ないし±３０°にすることもで
きる。ピッチ縞周波数は、両カラー（シアン及びイエロ
ー）に対して同じでよい。これは、縞周波数を低くする
ことができ（例えば、２．５ＭＨｚ）、これにより、増
強管のような低解像度変調伝達関数センサを使用するこ
とができ；カラービートパターン、即ちカラーフィルタ
間の周波数差は、サンプルパルスがパターンに同期され
るので全映像領域を通じてほとんど気付かないものとな
り、即ちカラー性能が幾何学形状により損なわれないの
で、幾何学的性能の悪い（１０％）カメラを使用するこ
とができ；そして悪い隅収束（即ち収差）によって生じ
るカラーエラーは、カラー（色合い）エラーではなく低
いカラー飽和として見え、即ちシェーディング補正器
は、飽和エラーを（光学的に）減少する。この技術に使
用される増強管形式の例は、第１世代、第２世代又は電
子衝撃型ＣＣＤである。カバーガラスをもつ増強管（例
えば、第３世代）は、中継レンズと共に使用することが
できる。ここでの要点は、増強管のケーシング内に焦点
面が存在し、この点にフィルタを固定することが不可能
なことである。中継レンズは、その焦点にフィルタを配
し、中継レンズ自体が増強管の焦点に焦点をもつ。全て
のセンサは、直線的な伝達関数、即ち単位ガンマを有し
ていなければならない。
【００３８】カメラは、増強管と共に使用することに限
定されず、増強管を伴わずにＣＣＤに使用することがで
きる。更に、ＣＣＤ以外の形式のソリッドステートセン
サを使用することもできる。シアン及びイエローの縞を
使用することについて説明したが、減法２原色のいかな
る組合せを使用することもできるし、又は減法３原色を
おそらくは透明領域なしに使用することもできるし、そ
して原色自体を使用することもできるが、これは、性能
を著しく低下させる。基準照射カラーは、もちろん、フ
ィルタのカラーに依存する。他の角度の縞及び間隔も使
用できる。更に、垂直の各側に傾斜した２組の縞を有す
るのではなく、線に対して斜めに傾斜した１組の縞、例
えば、シアン、イエロー、緑及び透明、或いは赤、緑及
び青を使用することができる。又、縞以外のパターン、
例えば、円や六角形等も使用できる。
【００３９】最後に、本発明は、イエロー及びシアンの
縞が特定の可視領域に対応するようにフィルタＦ3 及び
Ｆ4 が特定の赤外線スペクトル領域に対応し、３つの異
なる周波数範囲で放射する物体が別々に示される擬色映
像を生じる場合には、可視範囲以外の波長、例えば、赤
外線範囲にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カメラの概略図である。
【図２】カメラのブロック回路図である。
【図３】図２のカラーデコード及びカラーエンコードの
ブロック回路図である。
【図４】（ａ）は青のシーンを像形成するときの１つの
線の一部分に対するセンサ出力の波形を示す図、（ｂ）
は（ａ）の波形から導出された方形波である波形Ａを示
す図、（ｃ）はカメラが赤のシーンで照射されたときの
線の一部分のセンサ出力の波形を示す図、（ｄ）は
（ｃ）の波形から導出された方形波である波形Ｂを示す
図、（ｅ）は波形Ａ及びＢから個々のカラー成分がいか
に得られるかをグラフ的に示す図、そして（ｆ）はあた
かも歪が生じないかのようにＣＣＤアレーの部分に投影
されたフィルタの部分図である。
【図５】ＣＣＤアレーの部分に投影されたフィルタの部
分図で、典型的な歪を示す図である。
【図６】メモリ及び波形発生器の相互接続を詳細に示す
図である。
【図７】（ａ）は映像信号の曲線を示す図、（ｂ）は波
形発生器により発生された波形の１つを示す図、そして
（ｃ）は（ａ）の波形が入力されそして（ｂ）の走査パ
ルスが付与されたときのサンプル・ホールドの出力を示
す図である。
【図８】図３を参照して説明するためのカラーバーを示
す図である。
【図９】図３を参照して説明するためのカラーバーを示
す図である。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 シーンの像を形成する放射を受け取るセ
    ンサと、このセンサに入射する放射の経路に配置された
    フィルタ手段であって、センサの異なる空間領域が異な
    るスペクトル領域の放射に露出されるように異なる空間
    領域における異なるスペクトル領域を通過させるよう構
    成されたフィルタ手段と、異なるスペクトル領域に対応
    する個別の出力をセンサから発生するためのデコード手
    段であって、フィルタ手段を経てセンサを基準スペクト
    ル領域の放射に露出することに対応するセンサ出力から
    導出される記憶された信号を使用するように構成された
    デコード手段と、異なるスペクトル領域に対応する出力
    を使用してセンサ出力からの異なるスペクトル領域の可
    視性を除去し、高い解像度が得られるようにする回路と
    を備えたことを特徴とするカメラ。
  2. 【請求項２】 上記記憶された信号から導出されるパル
    スを発生するための波形発生器を備え、それらは、セン
    サ出力から導出される信号を受け取るサンプル・ホール
    ド手段に送られる請求項１に記載のカメラ。
  3. 【請求項３】 上記記憶された信号は、センサ出力から
    導出される方形波である請求項１又は２に記載のカメ
    ラ。
  4. 【請求項４】 上記センサは、像の線を表す出力を発生
    するよう構成され、そして上記フィルタ手段は、像の線
    に対して斜めに方向付けされた縞を含む請求項１ないし
    ３のいずれかに記載のカメラ。
  5. 【請求項５】 上記縞は、２組で形成され、一方の組
    は、１つのスペクトル領域を通過させる縞がセンサの全
    てのスペクトル領域を通過させる縞と交番するものより
    成り、そして第２の組は、別のスペクトル領域を通過さ
    せる縞がセンサの全てのスペクトル領域を通過させる縞
    と交番するものより成る請求項４に記載のカメラ。
  6. 【請求項６】 上記１つのスペクトル領域及び上記別の
    スペクトル領域は、減法原色であり、そして交番する縞
    は透明である請求項５に記載のカメラ。
  7. 【請求項７】 上記減法原色は、イエロー及びシアンで
    ある請求項６に記載のカメラ。
  8. 【請求項８】 縞及び交番する領域のピッチは等しく、
    そして各組の縞は、線方向に対してある角度で傾斜され
    る請求項５ないし７のいずれかに記載のカメラ。
  9. 【請求項９】 上記縞の組は、像の観念的垂直線の異な
    る側に傾斜される請求項５ないし８のいずれかに記載の
    カメラ。
  10. 【請求項１０】 上記基準スペクトル領域は、原色であ
    る請求項５ないし９のいずれかに記載のカメラ。
  11. 【請求項１１】 上記フィルタ手段は、センサの像平面
    又はセンサの中継レンズの焦点に存在する請求項５に記
    載のカメラ。
  12. 【請求項１２】 上記センサは、イメージ増強管を含む
    請求項１ないし１１のいずれかに記載のカメラ。
  13. 【請求項１３】 上記センサは、ソリッドステート像形
    成装置を含む請求項１２に記載のカメラ。
  14. 【請求項１４】 上記センサは、赤外線センサである請
    求項１ないし１１のいずれかに記載のカメラ。
  15. 【請求項１５】 実質的に添付図面を参照して説明した
    カメラ。
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