JPS5844866A - 固体テレビジヨンカメラ装置 - 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】 本発明は、固体撮像素子を用い九テレビジョンカメラ（
以下、カメラ）装置における映１象信号の雑音低減手段
に関するものである。

近来、固体撮像素子の開発に伴ない、これを用いた固体
カメラが製作されるに及んでお９、従来の撮像管を用い
たカメラに比し、小形、軽量化かつ低消費電力化が容易
なため、次第に普及する傾向を呈している。

第１図は、固体撮像素子の簡略化正面図であυ、受光部
ＬＲを有する微小な受光ダイオード等の受光素子ＰＥが
水平方向へｍ個直−状に配されていると共に、ｍ個の受
光素子ＰＥからなる水平列が垂直方向へｎ列配されてお
り、これによって映像面と対応する撮像面を形成してい
る。

なお、一般的なテレビジョン標準方式では、ｌフレーム
分の水平走査線を５２５本に定めているが、垂直ブラン
キング期間を考慮すれば、５００本程鹿の水平走査線数
でよく、列数ｎも５００本程鹿の定められるのに対し、
水平方向の受光素子数ｍは、映像面における水平方向解
像度の要求に応じて定められるべきところ、製造技術と
の制約から、現在では４００〜５００程度となっている
。

また、撮像面へ投影された撮像は、各受光部ＬＲ毎のド
ツトに分解され、各個に電気信号へ変換されたうえ、別
途の走査回路によるサンプリング的な走査に応じて各受
光素子ＰＥから順次かつ反復して取シ出され、これが映
像信号として用いられる０ しかし、受光素子ＰＥＯ数に応じて定まるサンプリング
周波数の成分が映像信号中へ含まれるため、この成分と
被写体の空間周波数成分とによυビートが生じ、このビ
ートによシ光擬似信号が発生し、これが映像信号中の雑
音成分となる。

このほか、水平方向解像度は、サンプリング周波数に対
し乞の周波数を有するナイキスト周波数が限界となるが
、このナイキスト周波数から擬似信号が発生し、本来の
映像信号へ重畳するため、この擬似信号も雑音成分とな
る。

第２図は、第１図の固体撮像素子を単板式カラー撮像素
子として用いる場合、前面へ被着される色フィルターの
簡略化正面図であυ、第１図の受光素子ＰＥと対応して
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（’＃）の各色フイルタ−ＯＦ
を配しであるが、Ｇの色を基準とするため、最上部の水
平方向第１列はＧ、Ｂ、Ｇ。

Ｂの反復、これにつぐ第２列はＲＳＧ、　Ｒ，Ｇの反復
となっており、第３列以降も同様の配列となっている。

このため、水平方向の輝度映像信号（以下、輝度信号）
解像度は、第１図と同様になるが、同方向の色映像信号
（以下、色信号）解像度は、第１列のＧ、Ｂ、と、第２
列のＲ％Ｇとの組み合せによる面積が単位となυ、第１
図に比してほぼ３に劣化する。

したがって、垂直方向の色信号解像度も、第１図のは虻
−となシ、第１図のものをそのま＼用いる場合に比し、
光擬似信号の発生量が大となる傾向を呈する。

なお、これらの原因による雑音成分は、被写体の空間周
波数が犬となる程顕著であり、空間周波数の高い部分の
輪郭部において特に現われるが、従来は、これらの原因
による雑音成分の除去に関して何等の対策も行なわれて
おらず、益々良好な画質を要求されるに及び、効果的な
対策の出現が要望されるに至っている。

本発明は、従来のか＼る要望を十分に満足させる目的を
有し、映像面の垂直方向に相関性のあることに注目し、
各水平走査線毎の映像信号を加算することにより、信号
成分と雑音成分との差を拡大のうえ、信号対雑音比の改
善を図るものとした極めて効果的な、固体テレビジョン
カメラ装置を提供するものである。

以下、実施例を示す第３図のブロック図により本発明の
詳細な説明する。

同図は、単板式固体カラーカメラへ適用した場合であシ
、固体撮像素子ＰＰの出力は、前置増幅器ＨＡによシ増
幅されてから、加算器および分配器等からなる分離回路
ＳＥＰ、ならびに、１Ｈ（Ｈは、水平走査線の始めから
、つぎの走査線の始めまでの期間）分の遅延時間を有す
る遅延回路ＤＬ１へ与えられ、現在の映像信号とｌＨ前
の映像信号とによる相関関係が分離回路ＳＥＰにおいて
取られたうえ、各原色信号Ｓ　ｏ、、　Ｓ　ｎ、　、Ｓ
ｎへ分離される。

これらの信号は、雑音成分抑圧のための低域ｐ波器Ｉ、
Ｐｌｉ’、−ＬＰＦ、へ与えられるが、低域Ｐ波器ＬＰ
Ｆ、の遮断周波数は２となっており、低域戸波器ＬＰＦ
、の出力は、低域ｐ波器ＬＰＦ、　、ＬＰＦ、と同様の
遮断周波数を有する低域Ｐ波器ＬＰＦ、を介し、低域Ｆ
波器ＬＰＦ、　、ＬＰＦ、の出力と同一の周波数帯域と
なったうえ、プロセス回路ＰＲ，へ与えられる。

また、低域ｐ波器ＬＰＦ２、ＬＰＦ、の出力もプロセス
回路ＰＲ２、ＰＲ５へ与えられており、これらの各原色
信号ＳＯ，ＳＲ％Ｓｎは、プロセス回路ＰＲ，−ＰＲ。

において所定の処理を受けたうえ、プロセス回路ＰＲ，
の出力はマトリクス回路ＭＴＸへ、プロセス回路ＰＲ，
の出力はマトリクス回路ＭＴＸと減算器Ｓ　ＵＢ、とへ
、プロセス回路ＰＲ，の出力はマトリクス回路ＭＴＸと
減算器ＳＵＢ、とへ与えられ、マトリクス回路ＭＴＸか
らは輝度信号８ｙ、が送出されると共に、減算器ＳＵＢ
、、ＳＵＢ、からは、輝度信号８Ｙの減算によシ色差信
号５Ｒ−ｙ、５Ｂ−ｙが送出される。

輝度信号ＳＹ８は、混合器Ｍ１．Ｘ１において、高域Ｆ
波器ＨＰＦを介した低域ｐ波器ＬＰＦ、の出力が合成さ
れ、本来の周波数帯域成分を有する輝度信号ＳＹ１とな
ってから、係数器ＦＭ、　、ＦＭ、加算器ＡＤＤ、、変
調器ＭＯＤ、　、ｌ走査線分すなわちｌＨまた、減算器
８Ｕ１３．　、ＳＵＢ、の各出力は変調器ＭＯＤ！へ与
えられ、こ＼において副搬送波ＳＣを変調し、色信号Ｓ
ｃとなってから、係数器ＦＭ、、加算器ＡＤＤｔ、ＬＨ
分の遅延時間を有する遅延回路ＤＬ、および、係数器Ｆ
Ｍ、からなる雑音低減回路ＮＲへ与えられる。

なお、遅延回路ＤＬ！、ＤＬ、としては、ガラス遅延回
路等の超音波遅延素子を用いれば好適であるが、これの
伝送周波数帯域との関係上、係数器ＦＭ。

および加算器ＡＤＤ、を介した輝度信号ＳＹ、を変調器
ＭＯＤ、によシ高い周波数へ変換のうえ遅延回路ＤＬ、
へ与え、これの出力を復調器ＤＥＭによって元の周波数
としてから、係数器ＦＭ！を介して加算器ＡＤＤ、へ与
えているのに対し、遅延回路ＤＬ、においては、色信号
Ｓｃが副搬送波ＳＯの周波数となっているため、係数器
ＦＭ、および加算器ＡＤＤ、を介してから、直接遅延回
路ＤＬ、へ与えている。

このため、雑音低減回路ＮＲ，、ＮＲ，の作用は同一で
あシ、輝度信号ＳＹ２、色信号ＳＣの各映像信号は、第
１の係数器ＦＭ、　、ＦＭ、において、所定の係数ｌ−
Ｋが乗ぜられたうえ、加算器ＡＤＤ、。

ＡＤＤ、へ与えられ、これらの出力は、加算器ＡＤＤ、
、ＡＩ）Ｄ２の出力を入力とする遅延回路ＤＬ、　、Ｄ
Ｌ、によりｌＨ分の遅延時間を受けてから、第２の係数
器ＦＭ、、ｌ；”Ｍ４へ与えられる。

係数器ＦＭ、　、ＦＭ、　＋去係数器ＦＭ１、ＦＭ、　
　の係数ｌ−Ｋに対して補数の関係を有する係数Ｋを入
力信号へ乗するものでアリ、これの出力が加算器ＡＤＤ
、、ＡＤＤ、へ与えられ、加算器ＡＤＤ、、ＡＤＤｔに
おいては、各係数器ＦＭ１とＦＭ、およびＦＭ３とＦＭ
、との各出力が各々加算される。

このため、係数ｌ−Ｋを乗ぜられた各映像信号は、ｌＨ
分の遅延と係数にの乗算とを受けてから加算され、これ
を無限に反復するものとなシ、現在の映像信号と、ｌＨ
前の映像信号および２Ｈ前の映像信号、更に３Ｈ前、４
Ｈ前、５Ｈ前等の各映像信号が相互に加算され、信号成
分は映像面の垂直方向に相関性を有するため、加算結果
として電圧が増加するのに対し、雑音成分は相関性がな
いため電力平均となシ、信号成分と雑音成分との差が拡
大し、信号対雑音比が改善される。

すなわち、係数器ＦＭ、　、ＦＭｓの入力信号をｓｌと
すれば、加算器ＡＤＤ、、ＡＤＤ、の出力Ｓｏは、次式
により与えられる。

８ｏ＝（１−Ｋ）ｓｔ＋（１−Ｋ）Ｓｉ　−に＋（１−
Ｋ）　Ｓｉ　−Ｋ”　＋（１−Ｋ）　５ｔ−ＫＢ十・・
・・・・・・・・・（１） したがって、映像成分は（１）式により示されるとおり
増加するが、例えばに＝０．５とするとき、雑音成分は
（２）式から４丁となり、信号対雑音比が改善される。

ただし、（２）式は近似式であり、係数器Ｆ’Ｍ、、Ｆ
Ｍ４による減衰を受けながらも、加算が無限に反復され
るため、実際には、更に信号対雑音比が改善される。

以上のとおシ、信号対雑音比の改善された加算器ＡＤＤ
　、の出力は、直接混合ｉ　Ｍ　Ｉ　Ｘ、へ与えられる
と共に、同様に信号対雑音比の改善された加算器ＡＤＤ
、の出力は、帯域ｐ波器ＢＰＦにより帯域制限を受けた
うえ混合器ＭＩＸ、へ与えられ、と＼において、輝度信
号ＳＹ、と色信号Ｓｃとが合成され、複合映像信号Ｓｖ
となって送出される。

このため、複合映像信号Ｓｖの信号対雑音比が大幅に向
上し、光擬似信号および擬似信号等の雑音成分低減によ
り、高い空間周波数を有する被写体においても、良好な
画質の再生映像を得ることができる。

ただし、遅延回路ＤＬ２、ＤＬ、の各遅延時間は、ｌＨ
のみならず、これの整数倍へ設定してもよく、雑音低減
回路ＮＲ，を省略してもはソ同様の効果が得られる一方
、白黒カメラにおいては、雑音低減回路ＮＲ，のみを用
いればよい。

また、遅延回路ＤＬ、　、ＤＬ、として、各映像信号を
ディジタル化のうえ、メモリ、シフトレジスタ等を用い
てもよく、任意のものを適用することができると共に、
固体撮像素子ＰＰを２枚用いる２板式カメラへ適用して
も同様であり、カメラ本体のみならず、カメラ制御装置
またはエンコーダ等へ用いてもよい等、種々の変形が自
在である。

以上の説明によシ明らかなとお９本発明によれば、固体
撮像素子を用いるカメラの信号対雑音比が向上し、常に
良好な画質の再生映像を得ることができるため、各種用
途の固体カメラ装置において顕著な効果を呈する。

【図面の簡単な説明】

第１図は固体撮像素子の簡略化正面図、第２図は色フィ
ルターの簡略化正面図、第３図は本発明の実施例を示す
ブロック図である。 ＦＭ　ＦＭ３・・・・第１の係数器、ＦＭ、、ＦＭ４Ｉ
　） ・・・・第２の係数器、ＤＬ、、ＤＬ、・・・・遅延回
路、ＡＤＤ、　、ＡＤＤ、・・・・加算器、Ｓｙ２・・
・・輝度信号（輝度映像信号）、８ｃ・・・・色信号（
色映像信号）。 特許出願人　日ケ電子株式会社 代　理　人　山　川　政　樹（ほか１名）１ 手続補正書（秋） 昭オロ　　　年　　　月　　　日 特許庁−長官殿　　　　　　　　　　　５７・２・２５
３、補正をする者 事件との関係　　　　特　　　　許出願人名称（氏名）
ひ牛２）日立電子株式会社と、補正の対象 （°）Ａ′ｉ′ｌ“書　　、２ニアき、手続補正書輸幻 特許庁長官殿　　　　　　　“′１°　”り７．　ｆ、
　２５　”’昭和５６年特　許　願第１４３４３１号２
、発明の名称 固体テレビジョンカメラ装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特　　許　　　　出願人名称（氏名）
　（５４２）日立電子株式会社−補−１Ｅ−に−よ−リ
ー増加す−る一発明の数−・・−・・５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 は、ｊと補正する。 （２）同省第７頁第１０行のｌ’−ＮＲＪを「ＮＲ２」
と補正する。 （３）同省第８頁第５行のｒｌ、−Ｋｌのつぎへ［（た
だし、０＜Ｋ＜１　）Ｊを加入する。 （４）同省第９頁第９行乃至第１１行のｒ　ｆｉｌ　Ｊ
式を下記のとおシ補正する。 ［Ｓｏ　＝　（１−Ｋ　）　ｓｔ＋（’１−Ｋ）８１　
・Ｋ＋　（ＩＴ−Ｋ　）　８１−に２　＋　（１−Ｋ）
　８１・に３＋・・１＝　（１−Ｋｎ）Ｓｔ　　＠　拳
−−６−ｆｉｌ　　Ｊ（５）同■第１０頁第−２行の「
増加するが、」をｒＯ＜Ｋ＜１の場合、はぼ一定である
が、」と補正する。 （６）同書同頁第５行の「ただし、・・・・」乃至第８
行の「れる。」を削除する。 以　　上 ２−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 映像信号へ所定の係数を乗する第１の係数器と、入力信
   号へ前記所定の係数と補数の関係を有する係数を乗する
   第２の係数器と、前記第１および第２の係数器の各出力
   を加算する加算器と、該加算器の出力を入力とし少なく
   とも１走査線分の遅延を与えたうえ前記第２の係数器へ
   入力信号として与える遅延回路とを、固体映像素子を用
   いたテレビジョンカメラの輝度映像信号系および色映像
   信号系中の少なくともいずれか一方へ設けたことを特徴
   とする固体テレビジョンカメラ装置。