JPS6057785A - テレビカメラ装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、テレビジョンカメラ装置に係シ、特に３管式
カラーカメラなど複数個の撮像管を用いたテレビカメラ
において、ディジタルレジストレーションを行なうとき
に発生するシェーディングを補正する方法に関するもの
である。

〔発明の背景〕

従来より、放送義務など高品位な画質が要求される用途
では、多数の撮像質を用いた多管式カラー力メシが用い
られている。中でも、入力光を赤。

緑、青の三原色に分け、それぞれの色に撮像質を対応さ
せた三管式カラーカメラが主に用いられている。これら
多管式刃ラーカメラでは、各撮像管の電子銃加工誤差や
偏向コイルアセンブリの製作誤差さらにこの両者に関係
するが、偏向方式特有の電子工学的な歪によって各種画
像歪を生ずる。

これらの画像歪は、各撮像管によって特性が誤まるため
、各画像間でずれを生じる。このだめ、各撮像管の画像
歪を補正し、画像を重ね合わせることが必要である。各
撮像管の画像を重ね合わせることをレジストレーション
調整という。以下レジストレーション調整の方法につい
て述べる。

撮像管を用いたテレビカメラでは、撮像管の光導電膜上
に電子ビームを走査（偏向）させ、膜面に蓄積した電荷
を読み出すことにより信号を得ている。電子ビームの偏
向方式は、電界の力による静電偏向と、磁界の力による
電磁偏向とがある。

いずれの場合にも、第１図に示すようなのこぎｐ波状の
電圧あるいは電流が作る電場や磁場によって第２図に示
すような走査線１によって走査面２を作る。こののこぎ
り波を偏向波形という。偏向には水平方向と垂直方向が
あｐ１前者を水平偏向、後者を垂直偏向という。水平及
び垂直の偏向は、それぞれ同期しているので第２図に示
すように常に同じ位置をくり返し走査する。このように
電子ビームの走査は、偏向波形によって、その位置が決
定されるので、偏向波形を変化することにより、各撮像
管の歪を補正し、画像が重なシ合うようにレジストレー
ション調整を行なっている。

偏向を変化する方法としては、偏向波形（のこぎυ波）
に同期した任意の波形を重畳する方法が主に用いられる
。この任意の波形は、歪補正のために必要なビームの移
動量に対応した波形であるので、以下補正波形と称する
。

近年、補正波形をディジタルメモリやＤＡコンバータな
どを用いて、ディジタル的に発生するディジタルレジス
トレーション方式が用いられるようになってきた。以下
ディジタルレジストレーション方式の一例を上げ説明す
る。

第３図に示すように画面を水平及び垂直方向にいくつか
の領域に分割し、各領域で独立に水平及び垂直のレジス
トレーションを調整できるようにしたものである。各領
域の中心点く図中の格子交点）３には、あらかじめ補正
に必要なデータが、ディジタルメモリに入力されており
、このデータを走査に同期して読み出し、ディジタル信
号からアナログ信号に変換して、補正波形を作るように
なっている。第４図にブロック図を示す。２＜ルス発生
回路４から、同期した信号がアドレスカウンタ１１に送
られディジタルメモリ９のアドレスが迅択される。各領
域にディジタルメモリ９のアドレスが割り当てられてい
るので、走査に同期して、データが読み出される。この
読み出されたデータはＤＡコンバータ８によシデイジタ
ルからアナログに変換されスムージング回路７を通すこ
とによってなめらかな補正波形を作る。この補正波形は
、加算回路６によって、偏向波形に重畳され、偏向コイ
ル駆動回路１０に送られる。偏向コイル駆動回路１０は
、偏向波形に比例した電流を偏向コイル１２に流すので
、撮像管１３の電子ビームは最適の位置に偏向される。

このようにして各撮像管の歪を補正し、レジストレーシ
ョン調整を行なう。

しかし補正データは、各領域に定められた一点にしかな
く、他の点においては、補正データを作る必要がある。

このため以下に述べるような補間が行なわれる。水平方
向に対しては、第５図（ａ）に示すように、ＤＡコンバ
ータからは、補正点における補正量１４に対して、図の
ような補正波形が出力される。この波形をサンプリング
の定理に基づき、サンプリング周波数の１／２以下のし
ゃ断層波数をもつローパスフィルタを通すことによシ、
同図（ｂ）の連続した補正波形が得られる。水平方向は
上記の説明のように補正点以外の点における補正データ
をローパスフィルタによｐ作シ出している。しかし垂直
方向は、走査線構造のため時間的に連続ではないため、
ローノくスフィルタによるスムージングができない。そ
こで垂直方向の補正データ間の補正値は、最も簡単な直
線で補間する直線補間方式及びアナログスムージング方
式が、一般に用いられる。まず第６目を用いて、直線補
間法について述べる。第６図（ａ）は、画面の一部をと
シ出したものであシ、図の横線群は、走査線群１５を表
わしている。図中軸２８は、補正量を、２９．３０は、
それぞれ水平方向及び垂直方向を示している。なお、説
明の簡略化のために、補正データ点に対応した走査線１
６，１７．１８の間の走査線は（つ−１シ補間される走
査線は）各々３本とし、補正点１９〜２７のうち、補正
点２３のみが図の矢印の量を補正する場合を例に上げ説
明する。このとき、補正データをもつ走査線１６゜１７
．１８では、水平方向の補間のところで述べたように、
ローパスフィルタによシ連続したなめらかな補正波形が
出力されている。補正点２０゜２３．２６を結んだ同じ
水平位置における各走査線での補正値は、第６図（ａ）
の太線で示したように、直線的に変化している。つまシ
、同図Ａ−Ａ’の断面は、だて軸に補正量をとると同図
（ｂ）に示すようになる。Ａ−Ａ’以外の水平位置に対
しても同様に、補正データのある走査線間の補正値は、
水平方向のスムージングされた補正波形から直線補間さ
れるようになっている。ここで補正データをもつ走査線
上における補正データをＸｌ、次の補正データをもつ走
査線上におけるＸｌと同じ水平位置のデータをＸ２とす
ると、補正データをもつ走査線からｉ番目のｘＩ　＋　
Ｘ２　と同じ水平位置における補正ＮＸ、は、 ＸＩ＝　Ｘｓ　＋　’　・・・・旧・・（１）となる。

ただしｎは補正データをもつ走査線から次の補正データ
をもつ走査線までの走査線数である。このように補間さ
れた補正データは、−次式で示すことができるので一次
近似補間法とも呼ばれている。第６図（ａ）に示したよ
うに補間された補正波形を偏向波形に重畳したとき、第
７図の撮像管の光導電膜面３１上には第７図の実線上を
走査することになる（点線は、補正波形を加えないとき
の走査線位置）。直線補間法を用いるとある任意の水平
位置における走査線間隔は、補正データをもつ走査線と
次の補正データをもつ走査線との間では、一定間隔にな
っている。例えば、第７図において、Ｂ−Ｂ’における
水平位置での走査線間隔は、走査線１６と走査線１７の
間では、一定である。これは、走査線１７と１８の間に
おいても同様である。

しかし、このように画像歪の補正を行なうと、水平方向
に対しては、ビームの電荷読み出し速度が１．垂直方向
に対しては、走査線間隔（走査線密度）が変化するので
、出力信号が変化する。水平方向の補正波形は、ローパ
スフィルタによりなめらかになるので出力信号の変化は
、なめらかになり、ち１９問題とはならない。しかし、
垂直方向に関しては、補正データが一次近似であるため
にデータをもつ走査線を境にして急激に変化するっ第６
図（ａ）に示すように補正を行なった後の出力信号のよ
うすを第８図に示す。同図の軸３２は、出力信号量を表
わしておシ、喉１１２９．３０は第６図（ａ）と同様に
、水平方向及び垂直方向を示している。

図からもわかるように、補正データをもつ走査線１６、
ｉ７．１８を境にして急激に出力信号は変化している。

図中で、太実相の断面上の信号出力を垂直方向に描いて
みると第９図のような波形となる。

このような出力信号の変化は、モニタ画面上では、シェ
ーディングとよばれる輝度むらとなり、非常に目立ちや
すい。三管式カラーカメラの場合には、色シェーディン
グとなり画面上では一様な色にはならない。

このように、直線補間方式では、補正データをもつ走査
線を境にして、シェーディングが発生するので、この急
激な信号量の変化をなくすために次に述べるアナログス
ムージング方式が考案された。第１０図に、アナログス
ムージング方式のスムージング回路のブロック図を示す
。

アナログマルチプレサ３３により、水平方向の各領域に
割り当てられたローパスフィルタ群３４に、時系列に読
み出された信号が送られる。ローパスフィルタは、水平
方向に分割された各領域の垂直方向にスムージングを行
々うものであるから、垂直周波数を垂直方向の分割数倍
した周波数の半分のしゃ新局波数をもつフィルターとな
る。このローパスフィルタ群３４の出力を、アナログマ
ルチプンクザ３５によシ、テレビ走査に合わせて、切シ
変え、この出力を、水平方向のローパスフィルタに通す
ことにより、歪補正波形を作り出している。この方式を
用いることにより、垂直方向も水平方向と同様な、なめ
らかな補正波形を得ることができるので、急激に出力信
号が変化することはなくなる。

簡約補間方式と同様に、第６図に示すように、垂直方向
の補正点の一点を図のように補正したときの補正を様子
を第１１図（ａ）に、また同図（ａ）のＡＡ／の断面を
同図（ｂ）に示す。第１２図（ａ）には、このときの出
力信号の変化量を、同図（ｂ）には、Ｂｎ／点の断面を
示す、第１２図からもわかるように、垂直方向にもロー
パスフィルタによるスムージングが行なわれるため、デ
ータをもつ走査線を境にして急激な出力信号の変化ｔ、
寸、少なくすることが可能となった。

しかしデジタルレジストレーション補正すった場合、シ
ェーディングは、ブナログスムージング方式を用いた場
合にも発生するので、その補正量を多くとることができ
ないという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、とのシェーディングを補正することに
よシ、レジストレーションの補正量を増大することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明はテレビカメラのデジタルレジストレーション補
正により発生するシェーディングを補正波形を微分し非
線形演算回路を通した波形で映像信号を変調することに
より補正するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

本発明の原理について詳刺に説明する。信号電流は、光
導電膜面上に蓄えられた電荷が電子ビームの走査によっ
て放電されるときに流れる電流である。すなわち、電子
ビームによシ放電される電荷の蛍が大きいほど出力電流
は大きく方る。以下第１３図を用いで、シェーディング
の発生機↑１９について述べる。撮像管の膜面３７上を
電子ビーム３３が左から右へ走査する場合葡考える。横
線群３４は、走差線群を表わしＣいる。電子ビーム３８
の直径は、実際には広がｐをもっているが、説明のｆＡ
ｉ略化のために円筒状とし、かつ走査線間距離よシも太
きいものとする。図中の横線群は走査線群４１である。

電子ビームによって光導電膜上の電荷は読み出されるの
で、走査線３９を走査するときに読み出される出力信号
電流は、斜線部分で示したー走査前の走査線４０とで囲
まれる部分の電荷が放電する量である。前述したように
、補正を行なうと、水平方向に対しては、走置速度が、
垂直方向に対しては、走査線密度が変化するのでシェー
ディングが発生ずる。これを定量的に解析すると次のよ
うになる。信号電荷の諷に刻慢る出力電流工８は、 Ｉ　ａ　＝　’−”−・・・・・・・・・（２）ｔ で与えられる。ただしＱは、光導電膜面上に蓄積された
電荷量である。ここで光導電膜面上に一様に光が当たっ
ている場合を仮定すると、全面において、単位面積当シ
の電荷量ＱＯは等しく、単位時間当シに読み出される電
荷量は、 ｄＱ＝ｔ　−ｖ−ＱＯｄ　ｔ　・・・−・＝−＜３１と
なシ、（３）式を（２）式に代入して、Ｉ　ｓ　＝　ｔ
−ｖ　−Ｑｏ　”・”・（４）となる。ただしＬは走査
線間距離、■はビームの速度、である。よって（４）式
よ如光導電膜からとり出される出力信号電流は、ＱＯが
一定であればｔ及びＶに比例する。

また、光導電膜面上の電子ビームの位置は、水平及び垂
直の偏向波形の大きさによって決まる。

水平方向の補正について考えると、水平方向の歪を補正
するように電子ビームの位置を変化させたとき、変化し
た電子ビームの速度は次式となる。

ただしＸは補正波形を加えたことによって電子ビームが
移動する量である。またこのＸは、補正波形と比例する
ので、（５）式は、 となる。ただしａＲは定数、ｅ■は水平方向の補正電圧
（あるいは補正電流）である。また偏向波形は、前述の
ようにのこぎり波であるため、ビームの移動速度は一定
である。よってこのときのビームの速度をｖＯとすれば
、補正した後の出力電流ｌ５ｃｉ　は＼ ＝　Ｉ　ｓ　＋　Ｉ　ｃ■　・・・・・・・・・（８）
となる。Ｉｓは、補正をしないときの出ブＪ（８号であ
り、ＩＣＦ＋　は補正をしたために現われた不要な信号
で、これがシェーディングとなる。このシェーディング
の量は、（７）式よシ補正波形を微分したものに比例す
ることがわかる。

次に垂直方向の補正の場合について第１４図を用いて説
明する。補正しないとき、走査線４２゜４３．４４は、
第１４図の奥側のようになる。このときの出力電流は、
（４）式で与えられる。ここで、第１１図において、走
査ａ４２，４３を図の点線のように移動したとき、（４
）式の走査線間距離ｔは、−走査前の走査線との間隔で
あるから、出力信号電流Ｉ　ｇａｙは、 ＩＩＩｃｖ＝ＱｏＶ（（Ｙｎ−＋十ｙｎ−＋）　（ｙ、
十ｙｎ）・・・（９）−Ｑｏｖ（Ｙ、−＋　Ｙｎ）＋Ｑ
ｏｖ（ｙ　１ｓ　、Ｙｎ）・・・・・・・・・ａ〔 となる。Ｙ及びｙは、光４　電１１ｉ＆面４５における
位置を示しており、この値は、偏向波形及び補正波形に
比例しだ量になる。よって（Ｙ　ｎ　−ｒ−Ｙ　ｎ　）
　＝ａｙ　（ｅｎ−１−ｅｎ）とおけば（Ｙｎ−、−Ｙ
ｎ）＝＝＝Ａであるから ｌ５ｃｖ＝Ｑｏ−／Ｌ−Ｖｏ　＋Ｑｏ−Ｖ−ａｖ（ｅ、
−、−ｅｎ）　−αυｌ５ｃｖ＝Ｉｓ＋Ｉｃｖ　−−（
１２）（タタし、ａｙは比例定数、Ｉ　ｓ　＝ｔ−Ｖｏ
　Ｑｏ　。

Ｉ　ｃｖ＝Ｑｏ−ｖ　−、ａｖ　（ｅｎ−＋　ｅｎ）と
する）となる。上式より垂直方向の補正を行なうことに
よシ発生する不要な出力信号Ｉｃｙは、−走査前の走査
の補正値との差に比例することがわかる。

このように歪を補正するために、電子ビームの速度ある
いは走査線間隔を変化すれば、上記のような信号むら、
つ″！、シシエーデイングが発生する。

このシェーディングは、利得制御回路を用いることによ
って、補正することができる。利得制御回路は、入力Ｘ
１に対して出力Ｘｏの関係が次式％式％ ） ０３）式の比例定数Ｋを′変えることによって、利得こ
とによシ発生する不要な信号Ｉｃは、補正をしないとき
の信号波形Ｉ８に重畳する。これを打ち消すには、Ｉｓ
とＩｃの関係は、α［株］式よシＩｓ　＝Ｋ　（Ｉｓ　
＋Ｉｃ　）　・・・・・・・・・α滲となる。このとき
の利得には、 □十Ｉ　”’　”’　”’αη となる。ここでＩ　Ｃ＝Ｉｃ／Ｉｓ　）は、水平方向の
場合には、 ｔ （ただしａ′、ａ〃は定数） となシ、偏向波形Ｅは、のこぎシ波であるからロー ことにより、 ｅ Ｊ、＝ａ−・利用・・（至） ｔ となる。ただしａは定数である。

垂直方向の場合も同様にして、（Ｉ７）式の■をめでみ
ると、 ａｙ −＝ａ（定数）とおくことによシ、 Ｉ　＝　ａ　（ｅｎ−１ｅｎ）　・＋＋＋・＋＋＋Ｇ！
ａよってＱ式を（Ｉ７）式に代入して となる。これらの結果より、水平方向、垂直方向ともに
微分回路の出力をそれぞれ（割、（ハ）式となるように
演算呟利得制御回路の利得■（を変化すれば、シェーデ
ィングを補正することができる。

第１５図は、本実施例を示すブロック図である。

前述の従来方式と基本的な構成（４〜１３）は、変わら
ないが、シェーディングを補正するだめの機能が付加さ
れている。これは、水平方向の補正にはスムージングし
た波形を微分回路４６で微分し０７）式を満たすような
演算回路４７を通し、この出力波形で、利得制御回路４
８の利得を変化して、水平方向のシェーディングを補正
するようにしたものである。垂直方向の補正には、−走
査前の信号との差をとシ、（この場合、−走査期間の変
化率となるので、以下微分回路と称する）この出力信号
を、演算回路４２に通し、利得制御回路４３の利得を制
御するようにして垂直方向のシェーディングを補正する
ようにした回路である。

これらの回路の具体例を以下述べる。水平方向の微分回
路は、Ｄ／Ａコンバータ８の出力波形をローパスフィル
タによりスムージングした波形が補正波形となる。この
波形は、時間的に連続であるから、この補正波形を第１
６図（ａ）　ｔたば（ｂ）に示す回路で直接微分すれば
よい。

垂Ｉα方向の微分回路は、直接補間方式を用いる場合次
のようになる。第１７図にブロック図を示す。これは、
補正波形を、ディレーラインあるいは、ＣＯＤ等の遅延
素子による遅延回路４９を通し、１水平期間遅らせ、こ
の波形と補正波形との差を差動増幅回路５０で作シ出す
ことによって、シェーディング補正のだめの微分回路を
構成できる。またアナログスムージング方式を用いる場
合は、次のような回路構成となる。第１８図にブロック
図を示す。第１５図におけるスムージング回路及び微分
回路のブロック図である。アナログスムージング方式を
用いた場合には、アナログマルチプレクサ５１でローパ
スフィルタ群５２に水平方向に分割した領域に同期して
信号が送られる。

補正波形は、アナログマルチプレクサ５４でローパスフ
ィルタ群５２の出力をサンプリングしてとυ出し、水平
方向のローパスフィルタ５６を通すことによって作られ
る。シェーディング補正に必要な、補正波形の微分回路
は、アナログスムージング方式を用いた場合、直線補間
方式の場合のように、１水平期間の遅延回路は、不要と
なり次に示すような回路構成となる。ローパスフィルタ
群５２のそれぞれの出力に第１６図で示した水平方向と
同様なアナログ微分回路を接続し、その出力をアナログ
マルチプレクサ５５によ多走査に同期して切シ換える。

この出力を、歪補正波形を水平方向になめらかにするロ
ーパスフィルタ５６と同ししゃ断時性をもつローパスフ
ィルタ５７１Ｇｆｆｌｔことにより、シェーディング補
正波形を得ることができる。

次に、演算回路の一具体柄について述べる。

０９式を満たす演算回路は、非線形回路であることがわ
かる。一般に非線形回路として用いられている回路に、
ダイオードによる曲線の折れ線近似法がある。しかし、
この方法ではミ右上シの特性しか得られないので、入力
波形を反転し、０９式をＹ　”’　ｉＴマ　・・・・・
・・・贋と置き変えて、演算を行なう。このときの具体
回路を第１９図に示す。入力５８には、微分回路の出力
が接続され、オペアンプによる反転回路５９で入力波形
が反転される。抵抗群６０及び５０で一定電圧Ｖｃｃ　
Ｖｓｓ間が分圧され、それぞれの分圧点にダイオード６
２のカソードが接続されている。入力が最大のときには
ダイオードはすべてｏｆｆとなる。入力電圧が小さくな
り、それぞれのダイオードのアノード電圧がこの分圧さ
れた電圧よりも小さくなるとダイオードは逐次ｏｎ　状
態になシ、入力に対する分圧比が変わるので、入出力の
関係は、非線形となる。抵抗群６０．６１を適当な値に
定めることにより出力端６３には目的の演犀用功が得ら
れる。第２０図に３９式を第１９図の回路で近似した例
を示す。第２０図において６４は折点を６５はＧｌｉ式
の値、６６は折線近似後の値である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ディジタルレジストレーションを行な
うことによシ発生する不要なシェーディングを簡単に補
正することができる。よって従来の方法ヱリデイジタル
レジストレーションの補正量を多くとることができるの
で、撮像管あるいはコイルアセンブリを還別できる範凹
が広がるので経済性、効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の偏向波形の説明図、第２図は従来の走査
の説明図、第３図〜第９図はディジタルレジストレーシ
ョンを説明するだめの図、第１０図〜第２０図は本発明
の詳細な説明するための図である。 １・・・走査線、２・・・走査面、３・・・補正点、４
・・・同期信号発生回路、５・・・偏向波形発生回路、
６・・・加算回路、７・・・スムージング回路、８・・
・Ｄ／Ａコンバータ、９・・・ディジタルメモリ、１０
・・・偏向コイル駆動回路、１１・・・アドレスカウン
タ、１２・・・偏向コイル、１３・・・撮像管、１４・
・・補正データ、１５・・・走査線群、１６〜１８・・
・補正データをもつ走査線、１９〜２７・・・補正点、
２８・・・補正量、２９・・・水平方向、３０・・・垂
直方向、３１・・・撮像管膜面、３２・・・出力信号量
、３３・・・アナログマルチプレクサ、３４・・・ロー
パスフィルタ群、３５・・・アナログマルチプレクサ、
３６・・・ローパスフィルタ、３７・・・撮像管の膜面
、３８・・・電子ビーム、３９・・・走査線、４０・・
・−走査前の走査線、４１・・・走査線群、４２〜４４
・・・走査線、４５・・・光導電膜面、４６・・・微分
回路、４７・・・演算回路、４８・・・利得制御回路、
４９・・・ＩＨ遅延回路、５０・・・差動増幅回路、５
１・・・アナログマルチプレクサ、５２・・・ローパス
フィルタ群、５３・・・微分回路群、５４・・・アナロ
グマルチプレクサ、５５・・・アナログマルチプレクサ
、５６、．５７・・・ローパスフィルタ、５８・・・演
算回路入力端子、５９・・・反転増幅器、６０，６１・
・・抵抗群、６２・・・ダイオード群、６３・・・演算
回路出力端子、６４・・・折点、６５・・・（ロ）式の
曲線、６６・・・折祿近以後の曲線。 第　ｌ　ロ 第　２　凶 奉　３　日 （ｂ） 第　７　図 奉　７０　園 第　７１　口 第　７２　国 第　７３　凶 ７ 第　／、ｌｉ　国 第　７５　閃 第　７７　圀 第　７８　圀 第１頁の続き ＠発明者　工藤　功二 ＠発明者本坊　止具

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮像管と同数の電子ビーム走査手段をもち、かつ走査ビ
   ームの移動を補正波形によ多制御することのできる機能
   と信号レベルを可変できる機能を具備するテレビカメラ
   において、前記補正波形を微分するだめの微分回路と、
   該微分回路によシ微分された波形を非線形演算をする演
   算回路とを有し、該演算回路の出力波形で、前記信号レ
   ベルを変調するようにしたことを特徴とするテレビカメ
   ラ装置。