JPS59201595A - 撮像機 - 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】 〔発明の背景〕 この発明はテレビジョン撮像機（カメう）、特に単板固
体テレビジョン撮像機用の色フィルタとこの撮像機から
引出された映像信号の処理に関する。

ＭＯ３型捷だはＣＣＤ型装置のような固体画像感知器の
実用化によって、ただ１つの画像感知器（イメージセン
サ）を用いて複数の色を持つ画像を感知する色符号化計
画の問題が更新されて来た。固体感知器固有の寸法形状
の安定性により、ビデイコンやサチコンのよう々撮像管
では実現が不可能であった劇画が可能になる。多くの色
符号化フィルタが開発されているが、これらの従来法の
フィルタは一般に解像度と漏話の問題を有し、そのため
ある程度高品質の単板固体撮像方式には使用不適であっ
た。

フレーム転送型（フィールド転送型ともいう）の電荷結
合装置（ＣＯＤ）では、結像領域全体が感光性を持ち、
各画素が垂直チャンネルストップにより水平方向に、２
相、３相または４相の信号が印加される水平ゲートによ
り垂直方向に画定されている。この各画素を垂直方向に
画定する方法の結果、フィールド１つおきに画素を垂直
方向に重ねることにより、正規のテレビジョン信号用の
画１ｆｆｊ内の各別の領域を掩う偶数フィールドと奇数
フィールドの飛越しが（ｑられる。第１図はフレーム転
送型の写９器（イメージヤ）１０の一部で、水平破線（
・寸偶数フィールド用の垂直走査境界線を示し、水平実
線に奇数フィールド用の垂直走査境界線を示す。走査線
の番−Ｆ３　ｆｄ写写像１０の左右に示されている。峨
直解１宴度１単位に対応する垂直偏倚により２つのフィ
ールドの画素構成を画定することによって擬似飛越しか
得られる。この動作モード（ｄｌつの画素か各フィール
ドにおける垂直方向の２単位の垂直解像度の組合せであ
る隣接走査線からの２嗅位、つ垂直解像度について合計
することと的価である。この檎直解（色度の限界はこれ
により影響さｆないか、垂直サンプリングのナイキスト
限度伺近の垂直空間周波数に対するコントラストが低Ｆ
する。

この発明はフレーム転送型ＣＯＤ以外の固体装置、例え
ばＭＯ３型ダイオード配列感知器のような非重複型サン
プリング素子による動作が可能な感知器にも適用し得る
が、その説明はフレーム転送型装置について行う。

１単位の垂直解像度へのアクセスの不可能なフレーム転
送ｇ　ＣＣＤの非重複飛越しモードは、不用な色符号化
バタンの選択に苛酷な境界条件を表わす。例えば第２ａ
図は色符号化バタンの古典的な１りｌｊｌいわゆるベイ
ヤーバタンの赤、緑、青をＲｌＬＩ　Ｎ　　Ｅで示しだ
ものを示すが、これはＲ＋ＧとＢ＋Ｇの２つの型の信号
だけが二者択一的に発生され、Ｇ＋Ｇのような第３の型
の信号がないため、フレーム転送型ＣＣＤ用の作用をし
ない。完全な色信号を街るには少なくとも３種の信号が
必要である。

フレーム転送型ＣＣＤに適する色符号化］（タン（ｄす
べで第２ｂ図に示すように黄、緑、シアンＣＹ＋。

ａ、Ｃｙ）の３色周期縞のような垂直線・ぐタンである
。しかし、垂直線バタンけこの縞状フィルタ周波数のす
べての空間周波数を除去するエリアシングを除去するだ
めの光学的低域濾波を必要とするため、水平倣（色度が
比較的低い。第２図に示すよりな３画素周期に対しては
、理論的解像度の限界はｂ／ｗ　（単色）デツプのそれ
の２／３であるが、実際はそれより低く　、ｂ／’　！
　（’ｂ度の約５１である。

解＠度は稍刀化用の結像面の第２の寸法を用いることに
より改善することかできる。これができてなおフレーム
転送型ＣＣＤに合う種類の符号化バタンか米国特許第３
９８２２’７４号明細書に示されているＣ第２ｃ図参照
）。ここでは第２ｃ図の第１組と第３組の各下側のプレ
ビジョン線上の全画素がＪの色で示されるように、バタ
ンの線１っち・さ洸一様な色１てなっている。ここでＫ
Ｘ　Ｌ、、Ｊは一般色である。このため映像信号中の２
つのフィールド（偶数と奇数）が同じ測色組成を有する
。素子ＫＪ／ＬＪおよびＭ　Ｊ／Ｎ　Ｊを含む各線がそ
の両フィールド１て発生されるか、その唯一の差はＪが
ＣＣＤ信号の生成に無関係な他の素子の上に現れるが「
に現われるかである。（これは場合によってフリッカを
生ずることかある。）この型のバタンの１つをＺ２ａ薗
に示す。ここでｉｌ＋は白色寸たは無色である。ルミナ
、／スについては２方向に完全な解像度がｔＵられるが
、クロミナンスについては復号用に１１１遅延線を要し
、このためこのような遅延線を用いた撮像機がある種の
水平線状構造を有する被写体の画像におりる色ビートに
相当繁感になる。このような現象を減するために、ここ
でも光拡散器（２次元型）が必要である。

第２ｅ図は単板固体カラー撮像機に用いられる今１つの
従来法の基盤目フィルターバクンを示す。

このバタンは１９８２年４月発行のアイ・イー・イー・
イー・トランザクションズ・オン・エレクトロンーテハ
イシーズ（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ
　Ｅ］、ｅ　−ｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　）第ＥＤ
−２９巻第４刊第’７４５−５０頁に青水等により記載
されたもので、黄、緑、シアン、白の各色フィルタ素子
を有する色フィルタにより４色の垂直周期性が与えられ
ている１、ｊ−同志の列では水平方向にバタンか２素子
分ずれて、シアン５も子が垂直方向に２つの黄素子の間
にあり、白素子か２つの線素子の間に来る等のよう（ｎ
ｃなっている。このバタンは各フィルタ素子列を各光ダ
イオード列に整合させたときＸＹアドレス指定型ＭＯ３
光ダイオードＩｊｉ１４知器用に良好な性能を示すこと
がある。すなわち同時に２列を走査すること１てより、
完全な色）署号を（１１（遅延線なして）６走査線に対
して引出すことができる。しかしこのフィルターパタン
ハフレーム転送型ＣＣＤのような装置には有用でない。

このフィルタ素子列の各対に対する垂直方向の色の組合
せはＹｅ十ＣｙとＧ−１−Ｗの２種数しかなく、どちら
もＲ＋２０＋Ｂ傾なる点で測色学的に’ｄ同じであるこ
とに注意すべきである。従ってこのフィルターバタ／を
用いてフレーム転送型ＣＣＤがらクロミナンス信号を発
生することはできない。上述のように、ベイヤーバタン
に対しては完全な色の再生に３棟の信号が必要である。

米国ｌ特許第４２８８８１２号明ｆｆＩＩ省には今１つ
の基盤目状フィルタが記載されている。この特許では写
像器の画素領域より小面積を覆うフィルタ素子が各列ご
とにずれている。このフィルタ構造はＣＣＤフレーム転
送装置には有用であるが、これも復号に１Ｈ遅延線が必
要である。

従って固体写像器特に単板フレーム転送型写像器を用い
る撮像機には、複雑なユ水Δ＋Ｘ線時間遅延線を要せず
にカラー画像を生成するに要する信号を生成し得る色フ
ィルタを備えることが望せしい。

Ｃ発明の概要〕 この発明の原理によって従来法の撮像機の諸問題を克服
する撮像機が提供される。この］湿像様は被写体からの
輻射エネルギに応じて発生さオ′１．る未処理信号を供
給する複数個の収集部を持つ固体写１頭器を有し、被写
体とこの写像器の間に列状に配置された色フィルタ素子
を持つ色フィルタか挿入される。このフィルタ素子の列
の１対１ｄ常にすへての瞬間において収集部の１つの列
に整合する。。

この色フィルタ素子の各列は一連の色の釘返し７を含み
、隣同志の列は互いにずれておや、隣接２列からのフィ
ルタ素子の組合せにより、少なくとも２つの独立した色
の組合せが得られる。また町ソρ・器に結合され／こ芽
たけ結合し胃る信号処理手段かあってその未処理信号か
ら被写体をその色内容に関する情報を含めて表わす処理
済信号を発生するようになっている。

〔詳細な説明〕

第３図はこの発明にょるパタンを持つフィルタ１２がど
のようにして作られているかを示す。第１の線はＰ個の
色、例えばＰ＝５でに、ＬＸ　ＭＸ　Ｎ、。

０を反彼して画定されている。この色に、、Ｉｌ＋、、
Ｎ１０は全部具っている必要はないが、単板カラー撮像
機における金色解像度には少なくとも３っは異った独立
の色である必要がある。スペクトル的に異なる２つのチ
ャンネルへの分離が行われる他の用途には最低２色で充
分である。それ以後の各線はその前の線を左へある量Ｓ
たけずらして反復することにより得られる。ここで０（
Ｓ（Ｐで、第３図では第１列の色Ｍと第２列の色Ｍを結
ぶ矢印で示すようにＳ−２である。このパタンは線Ｐ木
ごとに垂直に反復するが、、　　Ｐ／Ｓが整数であれば
その反復が早くなり、すなわち線Ｐ／Ｓ木ごとに反復す
る。フレーム転送型ＣＣＤに用いるとき、映像信号の各
線（ｄ　３個の画素たけ位相のずれた同じ測色学的順列
例えばＫＭ、、ＬＭＸＭＯｌＮＫ、ＯＬ　　を含んでい
る。従って各線は基本的に同じ処理を必要とする。

ＰＸ　Ｓと色の順列を任意に選ぶと、好ましいカラー撮
像系が得られないこともある。事実選ばれた任意のパタ
ンの殆んどで、画像の再生が認められないことがある。

例えば、画像内の空間情報の構造が色符号化パタンのそ
れと似ておれば、色のモアレ模様やビートのような強い
エーリアシ／グ効果を生ずることがある。一般に２列の
色の順列の組合せでは少なくとも３つの独立色素子が必
要で、すなわち隣接する２木の水平線からのフィルタ素
子を組合せるときは、各走査ごとに少なくとも３つの独
立色が得られる必要がある。しかし、複板カラー撮像機
の場合は必要な独立色が２つだけのシフトパタンを用い
ればよく、例えば一方の写像器が１つの独立色を与えれ
ば、他方の写像器が他の２つの独立色を与える。独立色
とは斤いに異なり測色学的に無関係な原色を言い、例え
ば赤、緑、青は、黄が赤と緑の組合せのため、３つの独
立色の悪い選択である。一般に、この３つの独立色を与
えるように偏移させたとき、Ｐλ５で２≦５ｌ−２の場
合に有用な・ぐタンが得られることを発見した。Ｓ−０
，１、Ｐ−１のときは垂直捷たは斜めの縞状パタンか７
ｐられ、これについて特に有望な場合は−また見付かっ
ていない。

シフトパタンのあるものはフレーム転送型ＣＣＤ装置に
特に有用なことが判った。これを次に説明する。しかし
装置の画素の寸法が変ると他のシフトパタンの方がよく
適し、よい性能を挙げることもあることに注意すぺさで
ある。

第４ａ図および第４ｂ図はそれぞれＰ＝６で３．＝２の
２つのシフトパタンを示す。このパタンは垂直方向に線
３太ごとに反復して３×６色マトリックスを形成してい
る。第４ａ図のパタンはシアン（Ｃｙ）、緑（Ｇ）、白
（Ｖｉ）の３色を含んでいる。３色より成るフィルタは
少世の場合でも比較的容易に１″目ることかてきる。第
４ｂ］ヌ］のパタンは第４の色の黄（Ｙｅ）を含むかこ
れはフィルタを大量に作るときそれほど経費の増大を示
さない。第４ａ図および第４ｂ図のフィルタは、黄とシ
アンを重ねると緑になるので黄とシアンのパタンを重ね
て実現することができる。第４ａ図および第４ｂ図によ
り色フィルタを作る技法の例示のためには１９８３年７
月１１日付米国特許願第５１２５４１号明細書を参照す
ればよい。これらの色を比較的容易に作ることができる
ことがこれを選んだ最大の理由ではなく、フィルタの平
均透過率の方が重要で、これはどちらの場合もほぼルミ
ナンス信号Ｙに対する色組成すなわちＹ　＝　０．５９
Ｇ十０．３ＯＲ＋　Ｏ，ｌＩＢである。この与えられた
色は良好な性能を与えるが、他の選択も可能で、場合に
よっては更によいこともある。

これらのパタンを光拡散器なしでＣＯＤ写像写像用いる
と、強い色ビートその他の人為現象が生ずる。特性が２
対２フイルタ素子の面積全体の平均に対応する２次元拡
散器を用いるとこのような現象が減り、満足な性能を示
すことが判った。この拡散器の帯域幅はＣＯＤ自身によ
るサンプリングのナイキスト限界と一致するため、ルミ
ナンス解像度は木質的に害されない。

第４図のバタンの性能がよい理由を説明することは困錐
であるが、コつの理由は各種の色か表面全体に多少均一
に分布して縞模様の発生を大いに防いでいることにある
ことは確かである。例えば、第４ａ図のバタンては、赤
感知素子Ｗが６角形の頂点にある。これ（ｄ第４ａ図の
白色素子のいくつかを点線で結んで６角形を形成して示
す通シである。

中央の白色素子は他の６つの白色素子によりほぼ同じ距
離て包囲されていることが判る。これ１・廿周縁近傍を
除いて他の白色素子にもいえる。

色符号化バタンは良好な単板カラー撮像機の基礎を形成
するか１、発生した映像信号のテマルチブレ弐シングも
同等に重要で、撮像機の綜合性能の実質的改善は与えら
れたバタンの電子処理を深皿に調節することにより得−
られる。任意のシフトバタンのすべてに適用される一般
的アナログ処理法の説明は困難であるが、デジタル形式
で実現し４る一般的処理法は説明することができる。

このテンクル処理法の説明のために次の量を導入する。

Ｓ］・・・第１番目の画素（垂直解像度の２単位）から
来る色多重化信号。

ＣｋＪｌ・・・この処理を（完全に）説明する係数。

ｋは同じ線上の近隣画素の和算率で、 −ｍ＜ｋ（ｍＯＪ＝１．２、Ｚて、３つの色成分（Ｒ，
Ｇ、、Ｂまたけ■、ＱｌＹ）を表わす。／＝１．２、・
・・Ｐで、処理における相の違いを示す。

するとカラー画像を表わす３つの処理済信号ｖ１Ｊ（Ｊ
−１，２，３）は次式の演算により得られる。

ここでｍは和算悪の幅を決定し、／＝＝ｆ（ｉ）である
。

ｆ（１）は周期Ｐの周期性関数で、画素ユに対応するバ
タンの色の順列における特定の場所を表わす値１．２、
・・・Ｐを有する。例えは第４ａ図のバタンてｌ＝２は
中央の素子Ｓ１が和でＣｙＧの形を持ち、その左隣がＧ
Ｇであることを意味し、Ｉ！＝３は右隣にＧＯを持つＧ
Ｗを意味する。

第５図は単板カラー撮像機のブロック図を示す。

第５図の撮像機の信号処理はデジタル技法で行われる。

像５１０はレンズ５１１によりＣＣＤＣＤ写像器上３上
像される。この写像器はその上に基盤目状の色フィルタ
５１４が形成され、例えばそのフィルタ５１４のカラー
パタンは第４ａ図の型のものである。

像５１０と写像器１３の間には拡散器５１６が挿入され
てアリアシング効果（上記）を減するようになっている
。ＣＣＤ写像写像器（ｄクロック発生器１７の制御の下
にサンプリングされたアナログ信号を発生し、これかア
ナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）ｘ５にょシテジタル
信号に変換される。得られたデジタル信号は横型濾波器
ツ０１７２．７４に印加される。各横型濾波器にはクロ
ック発生器１ツの制御の下に係数用ＲＯＭ１８から１組
の係数が切換え印加される。Ｒ、、Ｇ、Ｈの各信号を表
わす濾波器ツ。、、　　７２．７４の出力信号はそれぞ
れガンマ補正回路（ｒ）４２．４４．４６に印加され、
その出力は合成Ｎ　Ｔ　Ｓ　Ｃ信号を発生するＮＴＳＣ
符号器４８に印加される。

第６図には第５図の応用に使用する横型濾波器の詳細が
示されている。素子６１０〜６１８は直列の縦続遅延段
（例えば１４段）で、それぞれＡ／Ｄ　１５　（第５図
）から印加される信号Ｓ１を１サンプル周期（１画素）
遅らせる。入力信号Ｓｉと各素子６１０〜６１日の出力
信号はそれぞれ（例えば１４の）係数逓倍器６２０〜６
３０に印加され、各逓倍器は出力信号ｃ　ｊ’ｓ　　　
を発生する。ここでｋは入力信号Ｓｉにｋ　　　　１＋
に 加えられた遅延の回数　ｃ　ｋｊ　ｌは各係数の値であ
る。各係数逓倍器６２０〜６３０の出力信号は加算器６
３２で合計されて濾波器の出力信号Ｖ□、、となる。

係数ＲＯＭ　５１８は各係数の値を定め、所要の区間ご
とに供給する係数を変える。この係数ＲＯＭ　５１８は
種々の゛アドレスコードを介して周期的に循環し、既知
の係数を所定順序で逓倍器に供給する記憶装置とするこ
とができる。第６図には１つの横型濾波器に対する実施
例を示したが、第５図の方式１は同じ係数ＲＯＭから供
給されることは勿論の３つの濾波器（各色成分に付き１
つずつ）を要することに注意すべきである。

係数ｃＩ　ｌは周期的にカラーバタンの順列と同相で変
化する。各ＣｋＪ′は得られた画像を撮像機の入力と比
較することによる若干の調節処理によって得ることがで
きる。撮像機シミュレーションの入力として用いるもと
の画像に対するＶよの最小自乗適合法により１組の値が
得られた。数学的適合ｆｄＩ、Ｑ、Ｙスペースで行われ
、もとの画像のＩ値とＱ値か１背ＳＣ標準に従って低域
濾波されたか、この手順は明らかにもとの画像に依存し
ている。

無作為白色ノイズバクンを中実の着色領域と組合せるこ
とにより最良の結果が得られだが、顔面や風景等の一般
の被写体を用いると結果はそれよυ不良であった。

この１組の値は第４ａ図のＢ＝６、Ｓ＝２の場合でＫ　
＝１５（−’７＞　ｍ　＞　’７　）のときのＲ，、Ｇ
、、Ｂ信号について後記の付表Ａに掲げである。これら
の値はシミュレーション機器を用いて得られたもので、
第４ａ図と第４ｂ図に示す２つのシフトノぐタンに対し
て優れた撮像機の性能か得られた。付表Ａのに−１５に
対する係数値はこのデジタル処理を完全に決定する合計
Ｋｘ３ｘＰ：＝４５ｘ３ｘ６＝２７０個の係数を表わす
。

第７図はアナログ回路網に適する第４ａ図の／ぐタン用
の処理方式を示す。ＣＯＤ写像写像３力・らの色符号化
信号は公知の増幅器、クランプ回路、ノイズ低減回路等
（図式せず）を介して縦続接続された２つの１画素遅延
線１４．１６に供給される。この写像器１３からの信号
と遅延線１４．１６の出力信号は３つの隣接画素からの
画像値を表わすもので、クロミナンス信号と混合ノ＼イ
ズ信号を引出してルミナンスに対する解像度を良好にす
るために用いられる。評言すれば、減算器１８．２０に
おいて中央の画素の値をその左右の画素の値をそれぞれ
差引き、加算器２２は減算器１Ｂ、２０の出カイ言号を
組合せて信号Ａを形成する。

クロミナンスチャンネル（第７図の左側）はサンプル・
アンド・ホールド回路２４によりサンプ１ノングされて
６画素区間ごとに２つのサンプル供給する。すなわちス
イッチ２６、２Ｂは独立に切換えられ、信号は２つのク
ロミナンスチャン、ネルＣ１、Ｃ２に交互に供給される
。サンプル・アンド、ホールド動作のサンプリング部分
はスイ゛ンチ２６または２８の閉成時に起る。遅延線の
中央素子が垂直のＧＧ素子（第４ａ図の線１、２参照）
に対応するときは常にスイッチ２６オたけ２８が閉成す
る。すなわち垂直ＧＧ素子の左右の素子がＣｙＧのとき
は常にスイッチ２６か閉成し、垂直ＧＧ素子の左右の素
子がＷＧのときは常にスイッチ２８が閉成する。従って
スイッチ２６、２Ｂはそれぞれ６画素ごとに１回閉成す
るが、それぞれ互いに離相している。従って視野が均一
な色のときはＣ１、Ｃ２がそれぞれ次の値を表わす。バ
ー（−）　１４テレビジョン方式のＲＧＢト等価でない
画素信号の値を示す。下達のようにＲｌＢ，ＧをＲ，Ｂ
．、Ｇに変換するだめマトリックス動作が行われる、、 −２（正　　−■）−２百 第３のクロミナンス成分Ｃ３はサンプル・アンド・ホー
ルド回路３０を用いて（　ＧＧ　）値をサンプリングす
ることにより得られる。従って０５信号のクロミナンス
サンプリングは６画素から２つ行われる。

遅延線３２は捧画素の遅延を与えるが、この遅延線３２
ハ’Ｓ　ツ（７）　クロミナンスチャンネルの各信号を
整合させるだめのものである。信号Ｃ１、Ｃ２はそれぞ
れ６組の画素から１画素サンプリングされる。

従って信号Ｃ１、Ｃ２と信号Ｃ３の間には１．５画素の
ずれが必要であるが、Ｃ１、Ｃ２に対するＣ３の１画素
の遅延は遅延線１６により与えられ、残シＡ画素の遅延
が遅延線３２により与えられる。従って　−２Ｇ 　− である。

次に第’７８図について信号Ｃ５の心出し動作の説明を
行う。第７ａ図はスイッチの閉成と各クロミナンスチャ
ンネルの信号の有無すなわちＣ，：Ｂ．、Ｃ２＝百−１
−π、Ｃ３＝Ｑ　　ヲ示す。スイッチ２６の閉成後、信
号百が６画素間存在し、スイッチ２８の閉成後、信号百
十πが６画素間存在する。ｉチャンネルでは、スイッチ
３０が６画素間に２回閉成する。Ｂ，ｌ！：Ｂ＋百の組
合せの中心はスイッチ３０の閉成時点の一方にある緑色
信号の中心線に対して残画素たけずれている。信号■は
画素遅延線１６で他の２信号に対してユ画素だけ遅延さ
れていることを想起されたい。従って百と百十百の組合
せの中心線をｄと一致させるには、信号ηを（第７ａ図
に示すように）きらにＡ画素たけ遅延させる必要がある
。この追加のＡ画素の遅延は遅延線３２で与えられる。

第８図は第７図のスイッチ２６．２Ｂ、３０によってど
のように信号のサンプリングが行われるかを説明するた
めのタイミング図である。波形図ａ〜ｒは各スイッチの
サンプリングを表わす（高レベルがスイッチ閉成を示す
）。ｆｌｌえは波形ａについて言えば、スイッチ２６が
ｔｏがらｔ＋４でとｔ６がらｔｌまで（すなわち波形が
高レベルのとき）閉成され、従って第７図の信号Ａがｔ
ｏからｔｌまでサンプリングされて、そのｔ１時点の値
が０１チヤンネル用のコンデンサ（図示せず）等の信号
蓄積装置によりｔｌからｔ６まて保持される。ｔｏがら
ｔｌまで、ｔｌがらｔ２丑で等（７）Ｍ間ｕ画素信号期
間中のサンプリングされたアナログ信号の周期を表わし
、ｔｃ＋はラスタの各水平走査線の始点時刻を表わす。

波形ａ、ｂ。

Ｃ（およびｇｌｈｌｌとｍ、ｎ−、ｏ）は奇数フィール
ドに対する水平走査の順序を示し、この順序がそのフィ
ールドの残部についても反復される。

波形ｄ、、ｅ、ｆ（およびＪＸｋＸｌとｐＸｑｌｒ）は
偶数フィールドに対するものである。各走査線に対する
波形すなわちａ、ｂ、、ｃ等は各サンプル線について６
サンプル後反復する（すなわちｔ［ｌ〜ｔ６が反復する
）。

チャンネルＣ１、Ｃ２、Ｃ５の各信号はサンプリングに
より生ずる高い周波数をなくするだめ次第にロールオフ
する約’７００　ＫＨｚの遮断周波数を持つ低域岡波器
（ＬＰＦ）　３４．３６．３８で低域濾波される。

カラーテレビジョン方式にはすべて２つの基本端子動作
すなわち適当なピンクアンプ装置による写像器からの色
情報の取出しと適当な画像再生装置によるその色情報か
らの画像の再生がある。ピックアンプ動作では一般に画
像からの光を特定の成分色に分解する必要があるが、画
像再生動作では一般に何等かの方法で組合されて信号画
像の映像を視聴者に複製する特定の成分色で画像を再生
する必要がある。画像再生装置に供給される画像情報が
その装置が画像の再構成に用いる成分色と合わなければ
、もとの画像の忠実な再生ができないととはよく理解で
きるから、ピックアップ装置が被写体の像から光を分解
する原色が再生装置で成分画像を形成する原色と対応し
なければ、忠実な再生をするために（ｄ、この方式に最
初取出した色情報を再生装置′の原色に変換するだめの
マスク回路のような手段か必要である。この変換は最初
取出された信号を適当に混合して再生装置の原色に実質
的に対応する混合信号を生成することにより行うことが
できる。

各画素位置（（Ｘ、ｙ）　において色Ｃｘｙは黄、シア
ン等の色を表わす。各色Ｃχｙは３つの係数ｔｋ（Ｃｘ
ｙ）により特徴付けることができる。たたしに＝１．２
．３で、その画像位置から収出された信号を表わす任意
の画像人力■１ （Ｘ９．に対してＲｌＧ、Ｂ 原色によりその画素て発生される電気出力Ｐｘｙ−Σｔ
ｋ（Ｃｘｙ）■ｋ（Ｘｙ）を定義する。各フィルタ素子
の透過特性を示す係数ｔ（’Ｃｘｙ）は被写体の照度（
色温度Ｔ）とＣＯＤのスペクトル応答が判れば任意のフ
ィルタのスペクトル透過度について計算することができ
る。下表はＴ＝＝３２００’Ｋ　（白熱電灯）と薄型背
面照明式ＣＯＤの代表的応答を仮定したＲ、Ｇ、Ｂ原色
に対する係数もの代表的な非規準化値を示す。

従ッてマトリックス４０はサンプル−゛ア７ド・ホール
ド回路から取出されたクロミナンス信号ｃ１、Ｃ２、Ｃ
３を実質的にテレビジョン信号に対応するＲＸ　Ｇ、Ｂ
信号に変換する。このマトリックス４゜はＲ，、ＧＸ　
Ｂ信号を形成する抵抗回路網により形従ってマトリック
ス４０はサンプル・アンド・ホールド回路から収出され
たクロミナンス信号ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を実質的にテレビ
ジョン信号に対応するＲ、ＧＸ　Ｂ信号に変換する。こ
のマトリックス４゜ｔｄＲＸ　Ｇ、、Ｂ信号を形成する
抵抗回路網により形成することができる。Ｃ１、Ｃ２、
Ｃ３からＲ，Ｇ、Ｂを引出す式は次の通シである。

Ｒ＝−ｏ、ａ５ｃｊ　＋０．５８Ｇ２−０．２Ｃ３Ｂ＝
、０．６６Ｃ１＋０．０５Ｃ２−０，１３５Ｃ３Ｇ＝−
〇、１ｓｃ＋−０，１３５Ｃ２＋０．３６Ｃ５このＲ，
、Ｇ、、Ｂ信号はそれぞれ回路４２．４４．４６でガン
マ補正されてマトリックス９０に印加される。

このマトリックス９０で低周波数のＪ　　Ｇ、Ｂ信号が
例えＩ／ｆ抵抗マドυノクス回路網のような通常の回路
網により組合されて低周波数のルミナンス信号ＹＬと赤
の色差信号Ｒ−Ｙと青の色差信号Ｂ−Ｙを生成する。

高周波数のルミナンス信号を生成するために別のいわゆ
る混合ハイチャンネル（第７図の右側）か用いられる。

この基本信号は連続する２つの画素を加算器５０で加算
しく２画素の金網（ｄユーリアシングの低減を行い、ル
ミナンスを表わす測色学的平衡を与えるために行われる
）。得られた和信号を低域濾波器（ＬＰＦ）３４．３６
．３８で生じた遅延によって必要な等作用遅延線５２に
印加することにより得られる。温容・・可信号の測色学
的組成は一定ではなく、第４ａ図のパタンについて図示
のフィルタの線ｌでは次の順序で周期的に（Ｐ＝６　）
変る。

（３ＧＧｙ　）　、（２ＧＷεｙＬ（３亙Ｗ）、（訂Ｗ
）、（２ＧＣｙ１１＋）　、（３ＧＣｙ）等このため色
と輝度の一様なフィールドでも、混合ハイ信号は一般に
ルミナンスチャンネルのフィルタを表わす一定パタンに
導く高周波数を含む。

第７図は上記の問題を解決する比較的簡単でシフトバタ
ン以外の色符号化パタンに適用し得る方法を示す。この
原理は混合ハイチャンネル（（低域０＆波されたクロミ
ナンスチＡ′ンネル（Ｃ１、Ｃ２、（ｊ）からの信号を
加えて合計信号が一定の測色学的組成を持つようにする
ことである。第４ａ図のバタンについてはこれはスイッ
チ５４．５６を用いて信号３面に％　Ｃｆ＝１３を信号
３Ｇ　Ｃｙに’Ａ　Ｃ２（百十π）をそれぞれ加え、Ｖ
２振幅減衰器５日と加算器６０を用いて６ｄＢを加え、
第３の信号２ＧＣｙＷをそのままにしておくことにより
達せられる。各スイッチを閉成するだめの６画素の手順
は５６（閉成せず）、５４（閉成せず）、５６（この手
順を反復する）である。

第９図は混合ハイルミナンス信号に一定の測光学的組成
を与えるスイッチ５６．５Ｂの動作を理解するためのタ
イミング図である。波形ａ　％　ｌは各スイッチのサン
プリング（高レベルがスイッチ閉成）を示す。この第９
図の時間は適当量遅延された画素信号期間中にサンプリ
ングされた第８図のアナログ信号の時間に対応する。ｔ
ｏ’はラスタの各水平走査線の始点時刻を表わし、ｔＯ
’　　ｊ　＋　’が加算器６０の入力に最初の画素（４
つのフィルタ素子から取出された信号の合計）が生ずる
時間を表わす。波形ａ１　、ｃとｇ＞　６％　　１は奇
数フィールドに対して反復し、波形ｄＸ　ｅ、、ｆとｊ
ｌ　ｋ、、Ｉ！（ｄ偶数フィールドに対して反復する。

さらに各波形は６サンプル（すなわちｔＯ′〜も６′）
ごとに反復する。容易にｌ’ｌＪるように、ここで混合
ハイ信号は一定の組成 ２ＧＣｙＷ＝Ｒ＋４Ｇ　＋２Ｂ を持つことになる。

π、ｄ、百が映像面では純粋なＲ，、Ｇ、Ｂ信号ではな
く、上述のような次第にロールオフするスペクトル透過
特性を持つ代表的な非理想的フィルタを用いて得られた
ような信号であれば、このルミナンスに対する近似は良
好である。

この補正された混合ハイ信号は次に理想的に低域濾波器
（ＬＰＦ）　３４．３６．３８と相補的特性を持つ高域
濾波器（ＨＰＦ）　６２により高域−波された後、混合
器９２で低周波数のルミナンス信号に加えられて広帯域
ルミナンス信号を形成する。色差信号とルミナンス信号
は次にＮ　Ｔ　Ｓ　Ｃ符号器４９に印加され、ここで公
知の技法によシ合成カラーテレビジョン信号が発生され
る。高域濾波された信号は低域濾波されたクロミナンス
信号に要したようなガンマ補正をしなくても充分である
ことが禰Ｊつた。

第７図のような第４ａ図のバタンに対する電子処゛理の
長時間シミュレーションを行ったが、極めてよい性能を
示した。第４ｂ図のバタンに対し第７図と同様の処理法
のシミュレーションも行ったが、このシミュレーション
でこの信号対雑音比（約３ｄＢ）と対角線に沿うエーリ
アシングにおける第４ａ図に対する顕著な改善が見られ
た。

第１０図は第４ｂ図のバタンのアナログ符号化用の回路
を示す。図において第７図の素子に対応する素子には対
応する引用数字を付しである。この動作は第７図の回路
の動作と同様のだめ、簡単に説明する。互いに独立の３
つの色成分信号Ｃ＋、、Ｃ２、Ｃｊは次のようにして得
られる。まず加算器６４．６８、増幅器６６および差増
幅器７０により隣接素子の加重和信号が２つ形成される
。信号Ａは重み１、−２．１を有する隣接素子の加重和
であり、信号Ｂ１−１：重み１．．２、ｌを有する素子
の加重和である。サンプル・アンド・ホールド回路２４
はこれらの信号を３画素周期で、すなわち中心素子が’
ｌ　＠　’ｌ　Ｃ４たはＧＯのときは常にダ゛ンプリン
グする。スイッチ３０は３画素ごとに閉成するが、スイ
ッチ２５．２８は交互に閉成する。すなわち、スイッチ
２６は中ノ已１素子つ行ｅＹｅのときは常に閉じ、スイ
ッチ２８は中Ｃ，素子がＧＧのときけ常に閉じ、スイッ
チ３０はスイッチ−２６１２８と共に閉じる。第１１図
は第１０図のスイッチ２６．２８．３０により信号のサ
ンプリンダがどのように行われるかを理解する助けとな
るタイミング図を示す。波形ａ−ｒは各スイッチのサン
プ１ノンク゛を示す。第１１図の動作の細部は第８図の
それと全く同様であるから、詳細な説明は行わない。

視野の色が一様なときはＣ１、Ｃ２、Ｃｓ７５ｒ常のイ
言月値を表わす。

信号Ｃ３は各クロミナンスチャンネルの各画素の心出し
を行うだめ遅延線３２で１．５画素たけ遅延される。３
信号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３はそれぞれ３４．３６．３８で゛
低域濾波されて低周波数のクロミナンス１５乃を生成す
る。隣接画素信号の和は何等″補正回路を追加すること
なく混合ハイ信号に用いることができる。青色内容に対
する小さな補正は出来だが、スクリーン上の誤差（ｄそ
れほど顕著でなかった。

低域濾波されたクロミナンス信号ｃ、１、Ｃ２、Ｃ３（
ｔ’ｉカラーマトリックス４０で混合されてＲ，Ｖ　Ｇ
、Ｂ信号となり、これかガンマ補正されてマトリックス
９０に印加される。ガンマ補正された信号はマトリック
ス９０に印加されて色差信号Ｂ−ＹとＲ−Ｙおよび低周
波数のルミナンス信号ＹＬを形成する。低周波数と高周
波数のｌｉｌ＋４ルミナンス信月は混合器９２で加算さ
れて広帯域ルミナンス信号を生成する。

このルミナンス信号と色差信号は符号器４９に印加され
て合成］＝ｌ　Ｔ　Ｓ　Ｃ信号を形成する。

ＣＣＤにお（旬る垂直漏話（ある線からの信号が隣の線
からの信号に入り込む現象）があるレベルになると、第
４ａ図また（ｄ第４ｂ図のバタンか青と緑の識別がてさ
ない２色符号化パタンに縮退する。垂直１７７４話が問
題なら、ｐ＝＝８、ｓ＝２　の第１２図のバタンを用い
ると、１５倍程度の実質的にさらに太きい漏話を呈する
ＣＯＤ写像写像も満足な結果が得られ、少なくとも第４
８図のそれに等しい性能を挙げることができる。第１２
図の色順列ｄ　ＧＸＣ’７　％　Ｇ　ＳＣｙ、Ｗ、、Ｇ
、Ｉ’ｍＸＧである。この信号対雑音比は３ｐ４ｂ図の
バタンの場合より実質的に向上する。この第１２図のバ
タンで発生された信号の処理に適するアナログのデマル
チブレキシング法は見付かってい女いが、第５図の一般
的テンクル処理法て極めて満足な結果が得られる。第１
２図のツクタンから引出された信号を処理するだめの１
組の係数を、ｐ＝１３、ｓ工２の場合のＫ　＝　１５　
（−７４ｍ　４　’　）のＲｌＧ、Ｂ信号てついて後記
の付表Ｂに示す。

以−」二吾々は吾々自身を周期Ｐ≦８に制限して多数の
シフドパクンを解析して来たが、Ｐ−８の異なるバタン
の総数は系統的検討に多送きる。第４ａ図、ｉ４ｂ図お
よび第１２図について上述したシフトツクタンの３つの
特例は今日捷て吾々が最長と考えているものを表わすが
、特にｐ＞８の場合にさらに良好なバタンかあることも
極めて可能性がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は前述のフレーム転送型写像器の一部を示す図、
第２ａ図、第２ｂ図、第２ｃ図、第２ｄ図、第２ｅ図は
前述の従来法の色符号化フィルタを示す図、第３図は一
般化された色を持つこの発明による色符月化フィルタの
１実施例を示す図、第４ａ図、第４ｂ図はこの発明によ
る基盤目状色フイルタ−パタンを示す図、第５図（ｒｉ
この発明に用いるデジタル復号回路を有するカラー撮像
機を示す図、第６図は第５図のテジタル回路の詳細を示
す図、第７図はこの発明に用いるアナログ信号処理回路
を持つカラー撮像機のブロック図、第″７ａ図はその処
理回路の一部を示す図、第８図、第９図は第７図の信号
処理回路の動作の説明に用いる波形図、第１０図はこの
発明（てよるカラー撮像機の他の実施例を示す図、第１
１図（ｄ第１０図の信号処理回路の動作の説明に用いる
波形図、第１２図はこの発明の原理による他の基盤口状
色フイルタ−バタンを示す図である。 １２・色フィルタ、］３・写像器、１５．１’７．、４
２．４４．４６．４８、’７０，７２．７４．５１８・
信号処理手段、１８．２０・・・減算手段、２６．２８
・・第１のサンプリング手段、３ｏ・・・第２のサンプ
リング手段、４０・・カラーマトリックス、６４−・・
第１の和算手段、６８・・・第２の和算手段、７０・・
・減算手段、５１Ｑ・・・被写体、５１４・・多色フィ
ルタ、７０．’／２．７４°゛横型濾波回路。 Ｍ　許出願人　　　アールシーニー　コーポレーション
代理人　清水　　哲　ほか２名 ツ２０図　　　　　　才２ｂ図 ７２Ｃ図　　　　　　才２ｄ図 才３図 ′ｊ？４０図 干１２図 ’！’／’σ図 第１頁の続き 優先権主張　０１９８３年１２月１２日■米国（ＵＳ）
■５５９４６０ 手続補正書（自発） １．事件の表示 特願昭５９　−　４８９２４号 ２、発明の名称 撮　　像　　磯 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　アメリカ合衆国　ニューヨーク州　１００２
０ニユーヨーク　ロックフェラー　プラザ　３０’６　
　称　　（７５７）　　アールシーニー　コーポレーシ
ョン４、代理人 ５　補」Ｅの対象 明細書の「特許請求の範囲」および［−発明の詳細な説
明］の各欄。 （５補正の内容 （］）特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 （２）明細書第５頁第３行の記載全部を次の通り打上す
る。 １果、１つのフィールドと次のフィールド間で画素を垂
直方向に一部重ね」 （：つ）　　同」二第５頁第１５〜１６行の「組合せで
ある・・・合計すること＼等」を［組合せであるような
、互に隣接する２走査線からの２単位の垂直解像度を合
計すること！等」と訂正する。 （４）同」二第６頁第２０行の「除去するエリアシン」
を「除するだめの、すなわちエリアシン」と訂正する。 （−））同上第２０頁第８行の「混合ハイス」を「混合
高周波（ミックスト・ハイス）」と訂正する。 （６）明細書中の記載を下記の正誤表に従って補正する
。 正　　誤　　表 を奈イ」　山゛犬貞 特許請求の範囲 以　　上 特許請求の範囲 （１）列状に配置された被写体から受入れた輻射エネル
ギに応じて発生した信号を供給する複数個の集光部を有
する固１体写像器と、この写像器前面に挿入され、列状
に配置されたそれぞれ順次反復する色を持つ色フィルタ
素子を有し、その色が隣接する列の間で互いにずれて成
る色フィルタと、上記写像器に結合され、上記被写体の
色内容に関する情報を含めてその被写体を表わす処理済
信号を発生する信号処理手段とを含み、上記色フイルり
素子の上記列の１　、ｔｌが、常に」二記集光部の１つ
の列に整合し、隣接する列の間で互に隣接するフィルタ
素子の組合せによって少なくとも２つの独立した色の組
合せを生じ、各集光部がそれと整合する２つのフィルタ
素子の色の組合せに対応する未処理信号を生成し、−に
記処理手段がその未処理信号を受けて」−記処理済信号
を発生するように結合されて成る撮像機。 （２）被写体からそれとの間に挿入した色符号化フィル
タを通して受入れだ輻射エネルギに応じて発生された未
処理信号を供給する集光部の配列体を有する写像器から
引出された信号を処理する装置であって、１つの集光部
の左右両側の１対の集光部から供給される各信号からそ
の１つの集光部から供給される信号を差引いて１対の差
信号を形成する手段と、この差信号を交互にサンプリン
クする第１のサンプリング手段と、この第１のサンプリ
ンク手段と両相して動作し、」二記１つの集光部からの
信号をサンプリングする第２の→ノーンプリング手段と
、サンプリンクされた上記１対の差信号と上記１つの集
光部からの信号をそれぞれ受入れる３つの入力を有し、
成分電信−号を生成する色マ）−リツクス手段とを含む
装置。 （６）被写体からそれとの間に挿入した色符号化フィル
タを通して受入れた輻躬工オルギに応じて発生された未
処理信号を）供給する集光部の配列体を有する写像器か
ら引出された信号を処ν１１する装置であって、１つの
集光部の左右両側の１対の１鬼部から供給される信号を
合計して第１の和信号を形成する第１の和算手段と、こ
の第１の和信号から−に第１つの集光部から供給される
未処理信号の加重値を差引いて差信号を形成する減算手
段と、上記加重値信号と」二δ己第］の和信号を合計し
て第２の和信写を形成する第２の和算手段と、上記差信
号と上記第２の和信号をサンプリンククし、サンプリン
クした両信号を組合せて上記被写体の色内容に従うクロ
ミナンメ信号を発生させるサンプリングマトリックス手
段とを含む装置。 （４）被写体との間に多筒フィルタを有し、未処理信号
を生成する固体写像器からその被写体を表わす少なくと
も］つの信号を供給する装置であって、上記未処理信−
号を受けてこれをデシクル形式に変換するように結合さ
れた変換手段と、上記デジタル化未処理信号を濾波して
上記色信号を表わす濾波済デジタル信号を生成する横型
濾波回路とを含む装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）列状に配置されて被写体から受入れた輻射エネル
   ギに応して発生した信号を供給する複数個の集光部を有
   する固体写像器と、この写像器前面に挿入され、列状に
   配置されたそれぞれ順次反復する色を持つ色フィルタ素
   子を有し、その色がその素子の列の隣同志で互いにずれ
   て成る色フィルタと、」二記写像器に結合され、上記被
   写体の色内容に関する情報を含めてその被写体を表わす
   処理済信号を発生する信号処理手段とを含み、上記色フ
   ィルタ素子の」二記列の１対が、常に上記集光部の列に
   整合し、隣接する列の隣接するフィルタ素子の組合せに
   よって少なくとも２つの独立の色の組合せを生じ、各集
   光部がそれと整合する２つのフィルタ素子の色の組合せ
   に対応する未処理信号を生成し、上記処理手段がその未
   処理信号を受けて上記処理済信号を発生するように結合
   されて成る撮像機。
2. （２）被写体からそれとの間に挿入した色符号化フィル
   タを通して受入れた輻射エネルギに応じて発生された未
   処理信号を供給する集光部の配列体を有する写像器から
   引出された信号を処理する装置であって、中心集光部の
   左右両側の１対の集光部から供給される各信号からその
   中心集光部から供給される信号を差引いて１対の差信号
   を形成する手段と、この差信号を二者択一的にサンプリ
   ングする第１のサンプリング手段と、この第１のサンプ
   リング手段と離相して動作し、上記中心集光体からの信
   刊をサンプリングする第２のサンプリング手段と、サン
   プリングされた上記１対の差信号と中心集光体からの信
   号をそれぞれ受入れる３つの入力を有し、成分色信号を
   生成する色マトリックス手段とを含む装置。
3. （３）被写体からそれとの間に挿入した色符号化フィル
   タを通して受入れた輻射エネルギに応じて発生された未
   処理信号を供給する集光部の配列体を有する写像器から
   引出された信号を処理する装置であって、中心集光体の
   左右両側の１対の集光体から供給される信号を合計して
   第１の和信号を形成する第１の和算手段と、この第１の
   和信号から上記中心集光体から供給される未処理信号の
   加重値を差引いて差信号を形成する減算手段と、上記加
   重値信号と上記第１の和信号を合計して第２の和信号を
   形成する第２の和算手段と、上記差信号と」二記第２の
   和信号をサンプリングし、ダーンプリングした信号を組
   合せて上記被写体の色内容に従うクロニナノス信号を発
   生するサンプリングマトリックス手段とを含む装置。
4. （４）　　被写体との間に多色フィルタを有し、未処理
   信号を生成する固体写像器からその被写体の表わす少な
   くとも１つの信号を供給する装置であって上記未処理信
   号を受けてこれをデジタル形式に変換するように結合さ
   れた変換手段と、上記デジタル化未処理信号を濾波して
   上記色信号を表わす濾波済テジタルイ言号を生成する横
   型濾波回路とを含む装置。