(57)【要約】【課題】  カメラ装置の動作モードに応じてリンギング状ノイズ成分の抽出記憶処理を制御して、動作モードに応じた最適な処理によってリンギング状ノイズ成分を除去した映像信号を出力する。【解決手段】  リンギング抽出記憶部８が撮像管１の出力信号からリンギング状ノイズ成分を抽出して保持し、抽出保持されたリンギング状ノイズ成分を減算器７で撮像管１の出力信号から差し引いて出力回路６から出力する。この際、スイッチ１０により切換えられた動作モードをスイッチ監視部１１が検出し、当該動作モードに応じた態様でメモリ制御部１２がＷＥ制御信号をリンギング抽出記憶部８に入力し、動作モードに応じたリンギング状ノイズ成分の抽出記憶処理を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像管の出力信号からリンギング状ノイズ成分を抽出して保持する抽出・記憶手段と、撮像管の出力信号から抽出・記憶手段に保持されたリンギング状ノイズ成分を差し引く減算手段と、当該減算処理された映像信号を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする撮像管式カメラ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像管式カメラ装置において、
更に、カメラ装置の動作モードを検出する検出手段と、検出された動作モードに応じて前記抽出・記憶手段によるリンギング状ノイズ成分の抽出期間を撮像管の出力信号の垂直ブランキング期間と映像信号期間とで切換える制御手段と、を備えたことを特徴とする撮像管式カメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビジョンカメラ装置等の撮像管を使用したカメラ装置に関し、特に、撮像管からの出力信号の画面端部に該当する位置に発生するリンギング状ノイズ歪を除去する信号処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビジョンカメラ装置の撮像部には、ＣＣＤ等の個体撮像素子が使用されることが多くなっているが、高感度を要求される用途等では、電子雪崩現象を利用したＨＡＲＰ管等の撮像管が用いられている。
撮像管は、光学像を電荷像に光電変換するターゲット部と、ターゲット部の撮像面に形成された電荷像を電子ビームで偏向走査して映像信号として読み出す電子銃部とを備えており、電子ビームで偏向させることにより撮像面を水平及び垂直方向へ走査して撮影された画像の映像信号を出力する。
【０００３】
このような撮像管式カメラ装置のビーム偏向方法には、静電偏向方式と電磁偏向方式があるが、電磁偏向方式を用いた方が、撮像管のコストや歩止りにおいて有利である。
この一方で、電磁偏向を行うためには電子ビームを変更させる偏向回路に偏向用コイルが必要となるが、コイルは本来インダクタンス成分を持つため、高周波成分を通さないという特性がある。
【０００４】
このコイル特性のため、図６中に点線で示すように、偏向回路に電子ビーム偏向を行うための理想的な鋸状波状電流を流そうとしても、実際に流れる電流は、図６中に実線で示すように波形角部がリンギング状に歪んだものとなってしまう。この歪の内の（ａ）部分は電子ビーム走査における垂直ブランキング期間にあたるので映像信号を特段に乱す問題にならないが、（ｂ）部分（水平走査期間の先頭部、すなわち、画面の左端部にあたる部分）では映像を乱す原因としての影響が出る。
【０００５】
具体的には、図７（Ａ）に示すように、撮像面の有効画像面を左上端から右下端にかけて水平・垂直に順次走査して行く場合、各水平走査ライン毎の信号レベルが図７（Ｂ）に示すような波形であるべきところ、図７（Ｃ）に示すようなノイズ成分が加わって、図６に実線で示したような出力信号波形となってしまい、図８に示すように、カメラ装置の出力画像の左端部に撮像画像の出力映像レベルが波打つ状態のリンギング状ノイズ（同図中にハッチングを付した部分）が発生してしまう問題が生じていた。
すなわち、撮像管式カメラ装置では、画像上で垂直方向に相関をもって左端端等の固定的な位置に発生するリンギング状ノイズが発生してしまうという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来の事情に鑑みなされたもので、撮像管式カメラ装置において発生する上記のようなリンギング状ノイズを除去することを目的としている。
特に、本発明は、電磁偏向方式で撮像管を使用するテレビジョンカメラ装置で生じる画面の左端部のリンギング状ノイズ除去を、カメラの動作モードに合わせた制御を行うことにより最適に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、撮像管の出力信号からリンギング状ノイズ成分を抽出して保持する抽出・記憶手段と、撮像管の出力信号から抽出・記憶手段に保持されたリンギング状ノイズ成分を差し引く減算手段と、当該減算処理された映像信号を出力する出力手段と、を備えた撮像管式カメラ装置である。
更に、本発明は、上記構成に加えて、カメラ装置の動作モードを検出する検出手段と、検出された動作モードに応じて前記抽出・記憶手段によるリンギング状ノイズ成分の抽出期間を撮像管の出力信号の垂直ブランキング期間と映像信号期間とで切換える制御手段と、を備えた撮像管式カメラ装置である。
【０００８】
本発明に係る撮像管式カメラ装置は、撮像管の出力信号からリンギング状ノイズ成分を抽出して保持し、このノイズ成分を撮像管の出力信号から差し引くことにより、ノイズ成分を除去した映像信号を出力するものである。
そして、本発明に係る撮像管式カメラ装置は、このリンギング状ノイズ成分の抽出保持処理の対象期間を、カメラ装置の動作モードに応じて、撮像管の出力信号の垂直ブランキング期間と映像信号期間とで切換えることにより、効果的なリンギング状ノイズ除去を実現する。
【０００９】
より具体的な本発明の構成例としては、撮像管の出力信号を増幅する手段と、アナログ形式の出力信号をディジタル信号に変換する手段と、ディジタル化した出力信号のリンギング状ノイズ波形を袖出して記憶する手段と、当該記憶されたノイズ成分を撮像管出力信号から差し引く手段と、カメラ装置の動作モードを検知し、このモードに合せて最適なノイズ除去ができるよう上記ノイズ波形を袖出記憶する手段の動作を制御する手段を備えて構成される。
【００１０】
すなわち、本発明では、映像信号がなくノイズだけが検出できる映像信号の垂直ブランキング期間、または、入射光のない状態で撮像した映像信号期間から、熱雑音等のランダム雑音の影響を低減するため、画像の垂直もしくは時間方向に積算（すなわち、フィルタリング）する手段を用い、垂直リンギング状のノイズ成分を抽出し、これをメモリ手段に記憶し、通常の撮像状態ではこのノイズ成分を映像信号から差し引くことで、電磁偏向方式で撮像管を使用するテレビジョンカメラ装置で生じる画像の左端部のリンギング状ノイズを除去した映像信号出力を得るものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、撮像管式カメラ装置からリンギング状ノイズ成分を除去した映像信号を出力させることができ、特に電磁偏向方式を用いる撮像管式テレビジョンカメラ装置において問題となる偏向コイルの持つインダクタンス成分により生じるノイズの影響を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を一実施形態に基づいて具体的に説明する。
図１には、本実施形態に係る撮像管式テレビジョンカメラ装置の要部構成を示してある。
このテレビジョンカメラ装置は、撮像管１、撮像管の電子ビームを偏向させる電磁偏向方式の偏向回路２、撮像管１からの出力信号を増幅する増幅回路３、増幅された撮像管出力信号をディジタル変換するＡ-Ｄ変換器４、ディジタル出力信号に画像信号処理を行う映像処理回路５、映像信号処理された信号を出力する出力回路６を備えている。
【００１３】
更に、このテレビジョンカメラ装置は、リンギング状ノイズ成分の除去処理を行うために、Ａ-Ｄ変換器４と映像処理回路５との間に設けた減算器７、Ａ-Ｄ変換器４と減算器７との間に分岐並列して設けたリンギング抽出・記憶回路８、当該テレビジョンカメラ装置の動作モードを切換えるスイッチ１０の操作に応じてリンギング抽出・記憶回路８の処理動作を制御する制御部（ＣＰＵ）９を備えている。
【００１４】
この制御部（ＣＰＵ）９は、予め設定されたプログラムを実行することにより、スイッチ１０の操作により切換えられる動作モードを検出するスイッチ監視部１１、後述するように検出した動作モードに応じてリンギング抽出・記憶回路８のメモリ動作を制御するメモリ制御部１２を構成する。
なお、カラーテレビジョンカメラ装置においては、例えば、３本の撮像管を備え、入射光をプリズムで３原色成分に分離して、これら色成分光をそれぞれ撮像管で映像信号に変換する。
【００１５】
上記の構成によると、撮像管１では、電子ビームが電磁偏向方式を用いる偏向回路２により撮像面を走査し、撮像面の光信号を電気信号に変換する。この撮像管出力信号（電流信号）は増幅回路３で電圧信号に変換されて所定のレベルに増幅され、Ａ-Ｄ変換器４でディジタル信号に変換される。このＡ-Ｄ変換器４の出力は２つに分けられ、減算器７とリンギング抽出・記憶回路８とにそれぞれ入力される。
【００１６】
リンギング抽出・記憶回路８では、入力された信号を画像の垂直もしくは時間方向に積算（フィルタリング）し、ランダムノイズの影響が少ない垂直リンギング状のノイズ成分を抽出して記憶する。そして、この抽出記憶されたリンギング状ノイズ成分は減算器７に出力され、減算器７においてＡ-Ｄ変換器４の出力信号からリンギング状ノイズ成分を差し引く処理がなされ、この減算処理によりリンギング状ノイズ成分が除去された映像信号が映像処理回路５で所定の画像信号処理を施されて出力回路６から出力される。
【００１７】
リンギング抽出・記憶回路８の構成及び処理動作を更に詳しく説明する。
リンギング抽出・記憶回路８は、図２に示すように、ラインメモリ１３、加算器１４、遅延増幅器１５、増幅器１６を有した１ライン（１水平走査期間）毎の巡廻型の積分フィルタ回路構成となっている。すなわち、ラインメモリ１３が１水平走査期間の入力信号を記憶し、当該記憶した１ラインの信号を増幅器１６を介して加算器１４へ入力して、遅延増幅器１５により１水平走査期間の遅延を与えられた入力信号を加算し、この加算結果をラインメモリ１３に上書き記憶する処理を行う。ここで、Ｋおよび（１−Ｋ）はそれぞれ増幅器１５と増幅器１６の信号増幅率であり、Ｋの取り得る値は０＜Ｋ＜１である。
【００１８】
ラインメモリ１３は書き込み制御信号ＷＥに応じて動作し、本例では、制御信号ＷＥが「Ｈ」レベルの時に入力信号を記憶する。
テレビジョンカメラ装置には、図３に示すようにカメラヘッド部にハイゲイン切換えスイッチ及びオートブラック・オートホワイト制御スイッチが設けられ、或いは、図４に示すように接続されたリモコン装置にこれらスイッチが設けられている。上記制御部９のスイッチ監視部１１がオペレータによるこれらスイッチ操作を常に監視しており、検出したスイッチ操作に基づく動作モードに応じて、後述する態様で、メモリ制御部１２がラインメモリ１３へのＷＥ信号を「Ｈ」レベルで出力する。
【００１９】
撮像管１の偏向歪みによって発生するリンギング状ノイズは、図６に示すように、垂直方向に相関を持った形をしている。すなわち、水平走査周期毎に図８に示すように同じ形の歪が繰り返される波形形状をしている。
したがって、図２に示すような１水平走査期間毎に入力信号の加算を繰り返す巡回型フィルタを通すと、入力信号中のランダムノイズ成分は積分されてエネルギーが減衰する一方、リンギング波形成分は累積され、ランダムノイズの影響が少ない垂直リンギング状のノイズ成分を抽出して記憶することができる。
【００２０】
ここで、図５（Ａ）に示すように、Ａ-Ｄ変換器４から出力される信号は１水平走査期間毎に垂直ブランキング期間と映像信号期間とが繰り返された信号である。
したがって、図５（Ｂ）に示すように、メモリ制御部１２が垂直ブランキング期間にのみ「Ｈ」レベルのＷＥ信号をラインメモリ１３に入力すると、この期間には映像信号がなくリンギング状ノイズ成分のみが存在するので、このリンギング状ノイズ成分のみを抽出してラインメモリ１３に記憶することができる。
【００２１】
また、カメラ装置のレンズ等を絞って撮像管１への入射光を一時的にカットし、この状態で図５（Ｃ）に示すように、映像信号期間内の所定期間ＷＥ信号を「Ｈ」レベルにすることでも、同様にリンギング状ノイズ成分のみの抽出記憶ができる。すなわち、下記のように、スイッチ監視部１１で検出された動作モードに応じて、メモリ制御部１２が当該所定期間で「Ｈ」レベルのＷＥ信号をラインメモリ１３に入力し、映像信号期間におけるリンギング状ノイズ成分を抽出記憶する。
このようにラインメモリ１３に記憶されたリンギング状ノイズ成分は、減算器７により、Ａ-Ｄ変換器４からの出力信号に対して減算され、これによって、リンギング状ノイズのない高品位の画像信号が出力回路６から得られる。
【００２２】
上記のように、リンギング状ノイズ波形を検出する方法には、映像信号の垂直ブランキング期間に検出する方法と、レンズをクローズして光信号が無入力状態の映像信号期間に検出を行う方法との２通りの方法が考えられる。
後者の方法に関しては、テレビジョンカメラ装置に設けられているオートブラック機能（強制的にレンズをクローズして、黒、すなわち、光信号が無入力状態でのＲＧＢレベルを合わせる機能）を使用して、オートブラック機能実行時に合わせて映像信号期間にリンギング状ノイズ成分の検出を行うようにＷＥ信号制御を行う。
【００２３】
上記２つの方法を比較すると、前者は、常に垂直ブランキング期間毎のリンギング状ノイズの抽出が可能であるため、ＲＧＢの各チャネルのゲインを揃って変えるハイゲイン切り替えや、ＲＧＢ個別にゲインを変えるオートホワイトバランス処理等を施しても、自動的にゲイン変化に追随して変わるリンギングノイズ量の自動調整が可能になる。
したがって、ハイゲインやオートホワイトバランスの動作モード時には、メモリ制御部１２が図５（Ｂ）に示すような態様で「Ｈ」レベルのＷＥ信号をラインメモリ１３に入力し、垂直ブランキング期間毎のリンギング状ノイズの抽出記憶を行う。
【００２４】
一方、垂直ブランキング期間と映像信号期間とは電子ビームの偏向制御に若干の差があるため、リンギング状ノイズ成分が若干変わってしまう場合がある。また、後者の方法では、正確なリンギング状ノイズ成分の抽出は可能になるが、ハイゲインやオートホワイトバランス実行には追随できない。
そこで、オペレータがオートブラック機能を実行するスイッチ操作をすると、レンズが強制クローズされた後の一定期間経過後に、メモリ制御部１２が図５（Ｃ）に示すような態様で映像信号期間に「Ｈ」レベルのＷＥ信号をラインメモリ１３に入力する。したがって、動作モードがオートブラック機能である時には、映像信号期間におけるリンギング状ノイズ成分の抽出記憶処理を行う。
【００２５】
なお、オートブラック機能を実行している状態のまま、オペレータがハイゲインやオートホワイト機能を実行しないときには、新たなＷＥ信号の発生を行わない。
また、オペレータがハイゲイン切り替えやオートホワイト機能を実行した際には、図５（Ｂ）に示すように、メモリ制御部１２が毎垂直ブランキング期間内で「Ｈ」レベルのＷＥ信号を少なくとも或る一定期間は続けて出すように制御する。
【００２６】
上記のように、カメラ装置の動作モードに応じてリンギング状ノイズ成分の抽出記憶処理を制御することで、動作モードに応じた最適な処理によって、リンギング状ノイズ成分を除去した映像信号を出力回路６から得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るカメラ装置の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るリンギング抽出記憶部の構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るカメラ装置のスイッチを説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るカメラ装置のスイッチを説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るリンギング状ノイズの抽出記憶処理を説明する図である。
【図６】リンギング状ノイズを説明する波形図である。
【図７】リンギング状ノイズを画像走査との関係で説明する波形図である。
【図８】画像に表れるリンギング状ノイズを説明する図である。
【符号の説明】
【００２８】
１：撮像管、  ２：偏向回路、
７：減算器、  ８：リンギング抽出記憶部、
９：制御部、  １０：動作モード切換えスイッチ、
１１：スイッチ監視部、  １２：メモリ制御部、
１３：ラインメモリ、  １４：加算器、
ＷＥ：ラインメモリの書き込み制御信号、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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