JP2004236140A

JP2004236140A - 映像信号処理回路

Info

Publication number: JP2004236140A
Application number: JP2003024123A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Ito; 俊治伊藤
Original assignee: Nippon Precision Circuits Inc
Current assignee: Nippon Precision Circuits Inc
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: JP4386651B2

Abstract

【課題】映像信号を増幅する際のゲイン調整を可能とする簡易な構成であり、歪みのない出力波形が得られる映像信号処理回路を提供する。
【構成】増幅回路４のゲインの切替を行なう際に、リファレンス電圧回路５から供給される増幅回路４のリファレンス電圧を同時に切り替えることにより、増幅回路４の出力レンジを一定に保ち、出力波形の歪みのない映像信号の増幅を可能とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は映像信号処理回路に関するものであり、特に映像信号を増幅する映像信号処理回路に関するものがある。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＶＤプレーヤ、カメラ一体型ＶＴＲ等の映像信号処理を行なう映像信号処理回路の増幅回路としては、例えば、特許文献１に記載のものがある。これは、図８に示すように入力端子８１から入力される映像信号をクランプ回路８２にて映像信号の先端を直流電圧源８３からの電圧で決まる一定のクランプ電圧にクランプし、差動増幅回路８４にて増幅し、その出力端子８５から出力するものであり、特に差動増幅回路８４の基準となる直流電圧源８６からのリファレンス電圧を、クランプされた映像信号の振幅中心になるようにを固定するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０９−２２４１７３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の映像信号処理回路では、差動増幅回路８４は図示しないがクランプ回路８２の前段の利得制御回路でゲイン調整された映像信号を増幅するものであり、差動増幅回路８４のゲインは固定されており、差動増幅回路８４は単体でゲイン調整ができるものではない。このような差動増幅回路８４においてゲイン調整を行なおうとして、例えば、図６（ｂ）に示すようにゲインをＡ倍からＢ倍に切り替えようとすれば、出力波形の歪みを防ぐために出力のダイナミックレンジ（以下、単に出力レンジと言う）を必要以上に大きくする必要がある。例えば、ゲインＡ倍での出力波形のボトムレベルＶ_ｏｕｔ１から、ゲインＢ倍での出力波形のボトムレベルＶ_ｏｕｔ２は下降し、出力レンジのボトムレベルを下降させる必要があり、結果として必要とされる出力レンジを増大させることとなる。同図においては、入力波形をＶＩＮで示し、出力波形をＶＯＵＴで示し、クランプ電圧をＶ_{ｃｌａｍｐ}とし、リファレンス電圧をＶ_ｒｅｆとしてある。
【０００６】
また、従来のゲイン調整を必要とする映像信号処理回路では、増幅回路とは別に利得制御回路を設ける必要があり、構成が複雑となっていた。
【０００７】
本発明は、映像信号を増幅する際のゲイン調整を可能とする簡易な構成であり、歪みのない出力波形が得られる映像信号処理回路を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の映像信号処理回路は、入力される映像信号のボトムレベルを所定のクランプ電圧に固定するクランプ回路と、上記クランプ回路によりクランプされた映像信号を選択されたゲインにて増幅する増幅回路と、上記増幅回路に対して複数のリファレンス電圧を選択的に与えるリファレンス電圧回路と、上記増幅回路の上記ゲインと上記リファレンス電圧回路から上記増幅回路に与える上記リファレンス電圧とを、上記増幅回路から出力される映像信号の出力レンジを一定に保つように切り替える制御回路とを備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、上記増幅回路は、差動増幅回路の正相入力端子にクランプされた上記映像信号を入力して、上記差動増幅回路の逆相入力端子と上記リファレンス電圧回路との間に接続された第１の可変抵抗と、上記差動増幅回路の逆相入力端子と上記差動増幅回路の出力端子との間に接続された第２の可変抵抗とを備えてなる非反転増幅回路からなることを特徴とすることが好ましい。
【００１０】
さらに、上記第１、第２の可変抵抗の抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２とし、上記クランプ電圧の電圧値をＶ_{ｃｌａｍｐ}とし、上記リファレンス電圧の電圧値をＶ_ｒｅｆとし、上記差動増幅回路の出力波形のボトムレベルの電圧値をＶ_ｏｕｔとし、上記制御回路は、Ｖ_ｏｕｔ＝Ｖ_{ｃｌａｍｐ}−（Ｒ２／Ｒ１）×（Ｖ_ｒｅｆ−Ｖ_{ｃｌａｍｐ}）の関係が成立する条件で、上記第１、第２の可変抵抗の抵抗値と上記リファレンス電圧の電圧値とを切り替えることも好ましい。
【００１１】
また、本発明の映像信号処理回路は、上記増幅回路に入力される映像信号の映像信号帯域外のノイズ成分を除去するローパスフィルタ回路を設けることも好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を実施の形態について詳細に説明する。
本発明の一実施例の映像信号処理回路の構成について、図１を参照しながら説明する。映像信号処理回路１は、図１に示すように入力端子ＩＮより入力される映像信号を所定のクランプ電圧にクランプするクランプ回路２と、映像信号の信号帯域外の雑音成分を除去するローパスフィルタ３と、クランプされた映像信号を増幅する増幅回路４と、増幅回路４に複数のリファレンス電圧を選択的に供給するリファレンス電圧回路５と、増幅回路４のゲイン及びリファレンス電圧の切り替えの制御を行なう制御回路６にて構成され、出力端子ＯＵＴより制御回路６にて選択されたゲインにて増幅された映像信号を出力するものである。
【００１３】
次に図２を参照しながら、増幅回路４及びリファレンス電圧回路５の構成の詳細及びこれらの接続関係について述べる。図２に示す通り増幅回路部４は、差動増幅回路４１の正相入力端子＋を入力端子ＩＮＰＵＴとしてローパスフィルタ３を介した映像信号を入力し、差動増幅回路４１の逆相入力端子−に可変抵抗Ｒ１を介してリファレンス電圧回路５を接続してリファレンス電圧を受け、差動増幅回路４１の逆相入力端子−と出力端子ＯＵＴＰＵＴとの間に可変抵抗Ｒ２を接続して非反転増幅回路を構成してなる。可変抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値の切り替えを行なうことにより、ゲインの切り替えを可能としてある。可変抵抗Ｒ１は、例えば、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３と、それぞれに直列に接続されたＣＭＯＳ構成のアナログスイッチ等のスイッチング素子Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３とからなる直列回路を並列に接続してなる。可変抵抗Ｒ２は、同様に、抵抗Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３と、それぞれに直列に接続されたスイッチング素子Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３とからなる直列回路を並列に接続してなる。リファレンス電圧回路５は可変抵抗Ｒ１を介して差動増幅回路４１の逆相入力端子−をリファレンス電圧源Ｖ_ｒｅｆ１、Ｖ_ｒｅｆ２、Ｖ_ｒｅｆ３に選択的に接続するＣＭＯＳ構成のアナログスイッチ等のスイッチング素子Ｓ５１、Ｓ５２、Ｓ５３とからなる。スイッチング素子Ｓ１１乃至Ｓ５３は、制御回路６からの制御信号に従ってオン、オフされ、ゲイン、リファレンス電圧の切替を行なう。
【００１４】
次に本例の動作について説明する。先ず、図３を参照しながら動作概要について述べる。図３の（ａ）はリファレンス電圧をＶ_ｒｅｆ１からＶ_ｒｅｆ２に切り替えを行なう場合を示し、図３の（ｂ）はリファレンス電圧の切り替えを行なわない場合を示す。本例の構成では、次の式（１）に示すように、出力波形のボトムレベル（Ｖ_ｏｕｔ）は、クランプ電圧（Ｖ_{ｃｌａｍｐ}）から、クランプ電圧（Ｖ_{ｃｌａｍｐ}）とリファレンス電圧（Ｖ_ｒｅｆ）の差ΔＶのゲイン倍だけ下がったレベルとなる。
【００１５】
Ｖ_ｏｕｔ＝Ｖ_{ｃｌａｍｐ}−（Ｒ２／Ｒ１）×（Ｖ_ｒｅｆ−Ｖ_{ｃｌａｍｐ}）・・・（１）
【００１６】
そのために、図３（ｂ）のようにリファレンス電圧が一定であると、ゲインを切り替えた場合に出力波形のボトムレベルが変化してしまうために、図３（ａ）よりも出力アンプの出力レンジを大きくとらなければならない。しかし、図３（ａ）のようにゲインの切り替えと共にリファレンス電圧の切り替えを行なうことにより、出力波形のボトムレベルを一定に保つことで、出力レンジも一定に保つことができる。
【００１７】
すなわち、所定のクランプ電圧において、出力波形のボトムレベルを一定に保ちつつ、式（１）を充たすように、増幅回路４、リファレンス電圧回路５にそれぞれゲイン、リファレンス電圧が設定されており、制御回路６からの制御信号により、これらが適宜に切り替えられる。ゲインが増加する場合は、クランプ電圧とリファレンス電圧の差が小さくなるようにリファレンス電圧を切り替える。また、ゲインが減少する場合は、クランプ電圧とリファレンス電圧の差が大きくなるようにリファレンス電圧を切り替える。
【００１８】
次に本例においてゲイン切替を実現する可変抵抗Ｒ１、Ｒ２、基準電圧源Ｖ_ｒｅｆ１乃至Ｖ_ｒｅｆ３の設定値の一例を示す。入力される映像信号のクランプ電圧（Ｖ_{ｃｌａｍｐ}）は一定、例えば、２．０Ｖとして、出力波形のボトムレベルを、例えば、１．０Ｖとして、図４の表に示すようにそれぞれの値を設定された抵抗Ｒ１１乃至Ｒ１３、Ｒ２１乃至Ｒ２３、リファレンス電圧源Ｖ_ｒｅｆ１乃至Ｖ_ｒｅｆ３を用いて、ゲインの切り替えを可変抵抗Ｒ１（＝Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３）と可変抵抗Ｒ２（＝Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３）で行い、ゲインの切り替えと同時にリファレンス電圧Ｖ_ｒｅｆ（＝Ｖ_ｒｅｆ１、Ｖ_ｒｅｆ２、Ｖ_ｒｅｆ３）の切り替えをも行なう。図４の表のゲイン１乃至３の条件における波形の様子をそれぞれ図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示す。すなわち、図示しないが、制御回路６には、図４の表に示すような各ゲインと、抵抗Ｒ１１乃至Ｒ１３、Ｒ２１乃至Ｒ２３、リファレンス電圧源Ｖ_ｒｅｆ１乃至Ｖ_ｒｅｆ３との対応テーブルを備えており、外部からゲインを選択する信号を受けると対応テーブルに従って増幅回路４及びリファレンス電圧回路５の各スイッチング素子のオン、オフを制御し、ゲイン切替を行なう。
【００１９】
また、本例の増幅回路４と、特許文献１の増幅回路においてゲイン調整を試みたものとを、図３に対応する図によって比較すれば、図６に示すようになる。図６（ａ）に本例の増幅回路４のゲイン切替の様子を示し、図６（ｂ）に特許文献１の増幅回路においてゲイン切替の様子を示す。
【００２０】
以上のように本例では、出力波形を所定の出力レンジに収めてゲイン切替が可能であるので、出力波形の歪みを防止することが可能である。また、大きな出力レンジを確保する必要がなく、狭い出力レンジの増幅回路が利用できるので、消費電力を抑えて低消費電力の映像信号処理回路が実現可能となる。また、増幅回路４においてゲイン調整を行ないつつ、映像信号の増幅が可能となるので、別途前段にゲイン調整用の利得制御回路、すなわち、増幅回路を必要としないことも、回路構成を簡易なものとすることに寄与している。
【００２１】
なお、上記一実施例では、便宜上３通りのゲイン切り替えについて述べたが、本発明はこれに限るものではない、例えば、図７に示すように可変抵抗Ｒ１を上記一実施例と同様の構成にて、ｎ個（ｎは２以上の整数）の抵抗Ｒ１１乃至Ｒ１ｎ、ｎ個のスイッチング素子Ｓ１１乃至Ｓ１ｎで構成するように拡張して、同様に可変抵抗Ｒ２についてもｎ個の抵抗Ｒ２１乃至Ｒ２ｎ、ｎ個のスイッチング素子Ｓ２１乃至Ｓ２ｎで構成するように拡張して、同様にリファレンス電圧回路５についても、ｎ個のリファレンス電圧源Ｖ_ｒｅｆ１乃至Ｖ_ｒｅｆｎ、スイッチング素子Ｓ５１乃至Ｓ５ｎで構成するように拡張して、必要に応じてｎ通りのゲイン切り替えを行なうように構成しても良い。
【００２２】
また、上記一実施例では、ローパスフィルタ３を設けることとしたが、ローパスフィルタ３を省いた構成としても良い。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、映像信号を増幅する増幅回路のゲインと当該増幅回路のリファレンス電圧とを、増幅回路から出力される映像信号の出力レンジを一定に保つように切り替えるので、１つの増幅回路を用いる映像信号処理回路においても、出力波形の歪みなく、映像信号の増幅が可能となる。１つの増幅回路を用いるだけでよく、簡易な構成により、映像信号を増幅する際のゲイン調整を可能とする映像信号処理回路を実現することが可能となる。また、狭い出力レンジの増幅回路が利用できるので、消費電力を抑えて低消費電力の映像信号処理回路が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の映像信号処理回路の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示す増幅回路４及びリファレンス電圧回路５の構成の詳細を示すブロック図。
【図３】図１に示す映像信号処理回路のゲイン切替動作を説明する入力波形及び出力波形図。
【図４】図２に示す増幅回路４及びリファレンス電圧回路５のゲイン切替のための可変抵抗Ｒ１、Ｒ２、基準電圧源Ｖ_ｒｅｆ１乃至Ｖ_ｒｅｆ３の設定値を説明する表。
【図５】図４の設定値に基づく３通りのゲイン切替による入力波形及び出力波形図。
【図６】図１に示す映像信号処理回路と特許文献１に記載の増幅回路とのゲイン切替動作を比較する入力波形及び出力波形図。
【図７】増幅回路４及びリファレンス電圧回路５の他の構成を示すブロック図。
【図８】特許文献１に記載の増幅回路の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
２クランプ回路
４増幅回路
５リファレンス電圧回路
６制御回路
Ｒ１第１の可変抵抗
Ｒ２第２の可変抵抗
Ｖ_ｒｅｆ１乃至Ｖ_ｒｅｆ３リファレンス電圧源

Claims

入力される映像信号のボトムレベルを所定のクランプ電圧に固定するクランプ回路と、
上記クランプ回路によりクランプされた映像信号を選択されたゲインにて増幅する増幅回路と、
上記増幅回路に対して複数のリファレンス電圧を選択的に与えるリファレンス電圧回路と、
上記増幅回路の上記ゲインと上記リファレンス電圧回路から上記増幅回路に与える上記リファレンス電圧とを、上記増幅回路から出力される映像信号の出力レンジを一定に保つように切り替える制御回路と
を備えることを特徴とする映像信号処理回路。
上記増幅回路は、差動増幅回路の正相入力端子にクランプされた上記映像信号を入力して、上記差動増幅回路の逆相入力端子と上記リファレンス電圧回路との間に接続された第１の可変抵抗と、上記差動増幅回路の逆相入力端子と上記差動増幅回路の出力端子との間に接続された第２の可変抵抗とを備えてなる非反転増幅回路からなることを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理回路。
上記第１、第２の可変抵抗の抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２とし、上記クランプ電圧の電圧値をＶ_{ｃｌａｍｐ}とし、上記リファレンス電圧の電圧値をＶ_ｒｅｆとし、上記差動増幅回路の出力波形のボトムレベルの電圧値をＶ_ｏｕｔとし、上記制御回路は、Ｖ_ｏｕｔ＝Ｖ_{ｃｌａｍｐ}−（Ｒ２／Ｒ１）×（Ｖ_ｒｅｆ−Ｖ_{ｃｌａｍｐ}）の関係が成立する条件で、上記第１、第２の可変抵抗の抵抗値と上記リファレンス電圧の電圧値とを切り替えることを特徴とする請求項２に記載の映像信号処理回路。
上記増幅回路に入力される映像信号の映像信号帯域外のノイズ成分を除去するローパスフィルタ回路を設けたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の映像信号処理回路。