JP2548443B2 - 映像信号圧縮回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は映像信号の圧縮回路、特にカラーテレビカメ
ラから出力される映像信号の最大値が所定の一定レベル
を越えることがないように圧縮する回路に関するもので
ある。

（従来の技術） テレビカメラの撮像素子のダイナミックレンジは非常
に広く、映像系の伝送レベルの400〜500％以上にも達し
ている。このように広いダイナミックレンジ映像信号を
伝送するために、テレビカメラにはオートニー（auto−
knee）回路と呼ばれる映像信号圧縮回路が設けられてい
る。第12図はこのようなオートニー回路を有する従来の
テレビカメラの構成を示すものである。撮像レンズ61に
よって被写体62の像を撮像素子63上に結像させ、撮像素
子から出力される映像信号を前段映像処理回路64に供給
する。この前段映像処理回路64で処理された映像信号を
オートニー回路65に供給して圧縮する。このようにして
圧縮された映像信号をさらに後段映像処理回路66で処理
してカメラ出力を得るようにしている。このようなオー
トニー回路65としては種々の構成のものが提案されてい
る。例えば、実開昭60−22076号公報には、入力映像信
号のピークレベルに応じて導通制御される電界効果トラ
ンジスタと直列にダイオードを接続し、このダイオード
に所定の逆バイアスを印加して圧縮開始レベルを設定す
るようにした映像信号圧縮回路が記載されている。ま
た、実公昭63−22765号公報には、複数の可変利得増幅
器を設け、入力映像信号の最大値に応じて所定の可変利
得増幅器で増幅した信号を取り出すようにして入力映像
信号の所定のレベルを越えた部分を異なる傾斜を持つよ
うに圧縮するように映像信号の圧縮回路が開示されてい
る。さらに、第12図に示す従来のテレビカメラにおいて
は、オートニー回路65の前段に前段映像処理回路64が設
けられているが、この回路はダイナミックレンジの広い
映像信号を通す必要があるため、そのダイナミックレン
ジを広くする必要がある。そのために、電源電圧を高く
する必要があるが、その結果として消費電力が増大する
欠点がある。

（発明が解決しようとする課題） 上述した実公昭63−22765号公報に記載されているオ
ートニー回路では、入力映像信号のピーク値を保持し、
このピーク値に応じて所定の利得を有する増幅器で増幅
した信号を選択するようにしているため、予め決めたレ
ベルを越える映像信号部分の勾配を変化させるようにし
ているが、入力映像信号のレベルが過大の場合には、圧
縮率が大きくなり過ぎて一定のレベルでクリップするの
と大差がなくなり、この圧縮部分のコントラストが低下
する欠点がある。また、AGCを採用しているので回路構
成が複雑となり、高価となる欠点もある。

また、実開昭60−22076号公報に記載されているオー
トニー回路においては、圧縮率は一定となっておりコン
トラストの低下はないが、ニーポイントは可変抵抗によ
って決められるので半固定となっているため、ピーク値
が変化してしまう欠点がある。

本発明の目的は上述した従来のオートニー回路の欠点
を除去し、過大入力が与えられたときにも圧縮率が一定
となってコントラストの低下を阻止できるとともにニー
ポイントが変化してピーク値を所定の一定値に抑えるこ
とができるように構成した映像信号の圧縮回路を提供し
ようとするものである。

（課題を解決するための手段および作用） 本発明による映像信号の圧縮回路は、入力映像信号を
小さいレベルの映像信号に変換する手段と、このように
小さいレベルに変換された映像信号の直流電位を任意に
設定する手段と、入力映像信号と、小さいレベルに変換
されるとともに直流電位が任意に設定された映像信号と
を非加算混合してレベルの低い方の映像信号を圧縮され
た出力映像信号として取り出す手段と、この非加算混合
手段から得られる出力映像信号の最大値を検出する手段
と、検出した最大値に応じた直流電位を前記直流電位設
定手段に帰還する手段とを具え、前記非加算混合手段か
ら取り出される出力映像信号の最大値が常に一定のレベ
ルを越えないようにして、前記入力映像信号の最大値に
応じてニーポイントが自動的に変化するように構成した
ことを特徴とするものである。

このような本発明の映像信号圧縮回路においては、従
来のようにニーポイントが固定されず、入力映像信号の
最大値などに応じてニーポイントが変化するようにな
り、従来のように圧縮率が変化することはなく、コント
ラストが劣化するようなこともなく、さらにピーク値は
常に所定のレベルに固定されることになる。また、本発
明の圧縮回路においては、予め出力の最大値または減衰
回路の減衰率を設定することによりニーポイントの位置
を任意に設定することができるので、種々の被写体や使
用状況に応じて最適の圧縮を行うことができる。また、
本発明の映像信号圧縮回路を例えばカラーテレビカメラ
に適用する場合には、撮像素子の直後に本発明の圧縮回
路を配置することによりその後段の回路のダイナミック
レンジを広くする必要がなくなり、電源電圧を増大させ
る必要はなくなる。

（実施例） 第１図は本発明による映像信号の圧縮回路の基本的構
成を示すブロック図である。入力端子41に与えられる圧
縮すべき入力映像信号を非加算混合回路42に直接供給す
るとともにレベルを低下させる減衰回路43に供給する。
この減衰回路43によってレベルを低下させた映像信号を
直流電位設定回路44に供給し、ここで映像信号のレベル
に応じて逆方向に変化する可変直流電位を加え、これを
非加算混合回路42に供給する。この非加算混合回路42に
おいては、両入力信号の内、レベルの小さい方の映像信
号を選択し、これを出力端子45に供給する。この出力端
子45に出力される映像信号の最大値を最大値検出回路46
によって検出する。このようにして検出した最大値を直
流電位作成回路47に供給し、ここで可変直流電位を作成
し、これを直流電位設定回路44に供給する。

このような本発明の圧縮回路によれば、入力映像信号
が小さいときには、可変直流電位は高くなるように動作
し非加算混合回路42においては入力端子41に供給される
映像信号が選択されて圧縮は行われないが、入力映像信
号のレベルが大きくなると、可変直流電位が低下するよ
うに動作し、非加算混合回路42はレベルの小さくなった
映像信号を選択するようになり、圧縮された映像信号が
出力されるようになる。可変直流電位の値は入力映像信
号のレベルに応じて変化するので圧縮が開始されるニー
ポイントは入力映像信号のレベルに応じて変化すること
になる。

第２図は本発明による映像信号の圧縮回路の一実施例
の構成を示すブロック図である。入力端子１に供給され
る映像信号を第１のトランジスタ２のベースに印加す
る。この第１トランジスタ２は、そのエミッタ抵抗３を
接続してエミッタフォロワとして構成し、出力電圧を第
２トランジスタ４のベースに印加する。この第２トラン
ジスタ４のベースには固定抵抗５および可変抵抗６より
成る抵抗分圧器７を接続する。この抵抗分圧器７で分圧
された映像信号を第３のトランジスタ８のベースに印加
する。この第３トランジスタもエミッタフォロアとして
構成し、そのエミッタを抵抗９を経て電源負端子−Ｖに
接続する。このエミッタはさらにコンデンサ10を経て第
４のトランジスタ11のベースに接続する。この第４のト
ランジスタ11のエミッタは第２のトランジスタ４のエミ
ッタと共通に接続するとともに抵抗12を介して電源正端
子＋Ｖに接続する。また、コレクタは電源負端子−Ｖに
共通に接続して黒非加算回路（黒NAM）を構成し、２つ
の入力信号の内の低い方の信号を出力する非加算混合回
路25を構成するようにする。

第４トランジスタ11のベースは第５のトランジスタ13
のコレクタに接続し、この第５のトランジスタのベース
は抵抗14を介して、クランプパルスが印加される端子15
に接続する。上述したように２つの入力の内、低い方の
信号を選択する非加算混合回路を構成する第２および第
４のトランジスタ４および11の共通に接続したエミッタ
を、ピーク検出回路16に接続する。このピーク検出回路
16には、ダイオード17、コンデンサ18、抵抗19およびバ
ッファを構成する第６のトランジスタ20を設ける。本例
では、このピーク検出回路16の時定数は、20H程度に設
定してある。このピーク値を抵抗21をエミッタに接続し
てエミッタフォロワとして構成した第６のトランジスタ
20のエミッタから抵抗27を介して差動増幅器22の反転入
力端子に印加する。この差動増幅器22の非反転入力端子
には可変抵抗23によって適切に設定された基準電圧を印
加する。この差動増幅器22の出力信号を第５トランジス
タ13のエミッタに印加する。また、差動増幅器22の利得
を決定するための抵抗28を出力端子と反転入力端子との
間に接続する。

以下、上述した本発明の圧縮回路の動作を説明する。
今、入力端子１に与えられる映像信号は第３図において
波形Ａで示すように時間の経過とともに直線的に増大す
るようなものであるとする。すなわち、画面の左側から
右側に向かって黒から徐々に白になる映像信号である。
この入力映像信号Ａはエミッタフォロワの第１のトラン
ジスタ２のエミッタに現れ、さらに第２トランジスタ４
のベースに印加される。この映像信号は同時に抵抗分圧
器７に印加してレベルの低下した映像信号Ｂを生成す
る。このレベルを低下させる割合は可変抵抗６を調整す
ることによって任意に設定することができる。すなわ
ち、この低レベルの映像信号Ｂの勾配を任意に設定する
ことができる。このレベルを低下した映像信号Ｂはエミ
ッタフォロワとして構成された第３のトランジスタ８の
エミッタに現れる。この映像信号の直流分をコンデンサ
10によって遮断し、交流成分を通過させる。この交流成
分にはピーク検出回路16および差動増幅器22を介して入
力映像信号のピーク値に応じて変化する直流電圧を加え
て第４のトランジスタ11のベースに印加する。この可変
直流電位は、出力映像信号のピーク値を保持し、この保
持したピーク値を直流電源23によって決まる基準電位と
差動増幅器22で比較し、その差として与えるように構成
している。したがって、入力映像信号のピーク値が低い
ときは可変直流電位は高いものとなり、ピーク値が高い
ときには小さなものとなる。このようにして導出した可
変直流電位を第５のトランジスタ13を介してコンデンサ
10から得られる交流成分に加えるものである。このよう
に可変直流電位が加えられた映像信号を第３図において
直線Ｃで示す。この映像信号Ｃはレベルの低下した映像
信号Ｂに直流電位V_DCが加えられたものである。非加算
混合器25は入力映像信号Ａおよび上述したように可変直
流電位V_DCを加えた映像信号Ｃの内、レベルの低い方の
信号を取り出して出力端子26に供給するものである。し
たがって、入力映像信号Ａのレベルが映像信号Ｃより低
い間は入力映像信号Ａが選択されるが、時刻Ｔにおいて
入力映像信号Ａのレベルが可変直流電位を加えられた映
像信号Ｃのレベルよりも大きくなると、この後者の映像
信号Ｃが選択されるようになる。したがって、出力端子
26に与えられる映像信号は第３図において太い実線で示
すように時刻Ｔにおいて折れ曲がった波形となり、その
最大値は可変抵抗23によって決まる基準電位V_Rによって
決まる値となる。このような本発明の映像信号圧縮回路
においては、出力映像信号が折れ曲がるニーポイントＫ
は入力映像信号のピーク値に応じて変化することにな
る。すなわち、第４図に示すように、減衰回路の減衰率
は変化しないので、入力映像信号Ａ−１に対して減衰回
路出力は（Ａ−１）′となる。また、入力映像信号Ａ−
２に対して減衰回路出力は（Ａ−２）′となる。最大値
はV_Rで一定であるから、ニーポイントはＫ−１からＫ−
２へ変化することになる。

第５図は可変抵抗23を調整して基準電圧V_Rを変化させ
た場合を示すものである。すなわち、一定レベルの映像
信号Ａが入力している状態で基準電圧V_Rを増大させる
と、可変直流電位はV_DC−１からV_DC−２へと増大する。
したがって、非加算混合器25のトランジスタ11のベース
に印加される映像信号はＣ−１からＣ−２へと変化す
る。したがって、ニーポイントもＫ−１からＫ−２へと
変化し、また出力映像信号のピーク値もV_R−１からV_R−
２へと変化する。

第６図は入力映像信号のレベルを低下させる抵抗分圧
器７の可変抵抗６を調整した場合を示す。この場合にも
入力映像信号のピーク値は一定のものとする。この場合
には、可変抵抗６を調整することによってレベルが低下
された映像信号の勾配がＣ−１からＣ−２へ変化するの
で、ニーポイントはＫ−１からＫ−２へと変化すること
になるが、出力映像信号のピーク値は変化しない。

このように、本発明の映像信号圧縮回路においては、
予め出力の最大値または減衰回路の減衰率を設定するこ
とによりニーポイントの位置を任意に設定することがで
きるので、種々の条件に応じて最適の特性を有するよう
に設定することができる。

また、本発明の映像信号圧縮回路をカラーテレビカメ
ラに適用する場合には、赤、緑、青の各チャネルにそれ
ぞれ配置するが、撮像する被写体に応じて各チャネルの
映像信号のレベルが相違するためこれらの圧縮回路を独
立して動作させると動作点に差異ができてしまい好まし
くない。そこで各チャネルの内、最大の信号レベルのも
のを選択し、この選択した映像信号のピーク値を保持し
て基準電位と比較し、その差を各チャネルへ可変直流電
位として供給するようにすれば良い。

第７図は上述したように本発明の映像信号圧縮回路を
適用したカラーテレビカメラの信号処理部の構成を示す
回路図である。第７図において第２図に示した素子と同
様の素子には第２図と同じ符号に、赤、緑および青チャ
ネルを表す記号R,GおよびＢを付けて示した。上述した
ように、赤、緑および青チャネルの内、最大のピーク値
を有する出力映像信号を選択するために、非加算混合器
30を構成するトランジスタ31R,31G,31Bを設け、最大の
ピーク値をコンデンサ18、抵抗19およびトランジスタ20
より成るピーク検出回路で検出するようにする。このよ
うにして検出したピーク値を差動増幅器22において基準
電圧と比較し、その差を可変直流電位として各チャネル
に供給するようにしている。各チャネルにおいては、こ
の可変直流電位を緩衝増幅器32R,32G,32Bを介して映像
信号の交流成分に加えるようにしている。その他の構成
は第２図に示したものと同じであるので説明を省略す
る。このように、本実施例によれば、３つの色チャネル
の出力映像信号の内の最大のものを選択し、そのピーク
値を検出して可変直流電位を作成し、この可変直流電位
を全チャネルに供給するようにしているので、各チャネ
ルの圧縮特性に差異がなくなり、高品位の映像信号を得
ることができる。

本発明は上述した実施例だけに限定されるものではな
く、幾多の変更や変形が可能である。例えば、上述した
実施例においては入力映像信号からレベルの低下した映
像信号を生成するのに抵抗分割器を使用したが、他のレ
ベル低減回路を使用することもできる。第８図は抵抗分
割器の代わりに掛算器を使用した実施例を示すものであ
る。すなわち、第１のトランジスタ２のエミッタに現れ
る直流レベルが固定された入力映像信号を掛算器35に供
給する。この掛算器35はモトローラ社製の平衡変調器−
復調器MC1496を以て構成する。この掛算器35の利得は、
制御端子（第７ピン）に与える利得制御直流電圧を調整
することによって任意に制御することができる。

また、上述した実施例においては、減衰回路によって
レベルを低下させた映像信号の交流成分のみを直流電位
設定回路へ供給するようにしたが、第９図に示すように
映像信号と直流電圧とを共に伝送するように構成するこ
ともできる。すなわち、抵抗分割器でレベルを低下させ
た映像信号を直流電位固定用の差動増幅器36の非反転入
力端子に供給する。出力映像信号のピーク値をホールド
して作成した可変直流電位をフィードバック・クランプ
回路を構成する差動増幅器37に供給し、この差動増幅器
の出力信号を差動増幅器36の反転入力端子に供給する。
その他の構成は上述した実施例と同様である。

さらに、本発明による映像信号の圧縮回路をテレビカ
メラに適用する場合には、第10図に示すように、レンズ
51によって形成される被写体52の撮像する撮像素子53と
前段映像処理回路54との間に第１の圧縮回路38を配置す
るとともに前段映像処理回路54と後段映像処理回路56と
の間に第２の圧縮回路39を配置することができる。この
ように構成すると、前段映像処理回路54のダイナミック
レンジは広くする必要がないので、電源電圧を増大させ
る必要はなくなる。

また、第２図に示した実施例においては、入力映像信
号は正極性を有するものであるが、負極性の映像信号を
圧縮処理することもできる。この場合には第11図に示す
ように非加算混合回路25のトランジスタ４および11をPN
P型からNPN型に変えてレベルの大きい方（絶対値の小さ
い方）の映像信号を選択するようにする。また、ダイオ
ード17の極性も第２図とは反対となっている。その他の
構成は第２図と同様である。

（発明の効果） 上述したように、本発明による映像信号圧縮回路によ
れば、過大入力の大きさに応じてニーポイントが変化す
るようにしたため、圧縮部分のコントラストが低下する
ようなく、しかもピーク値を設定したレベルに抑えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の映像信号圧縮回路の基本的構成を示す
ブロック図、 第２図は本発明の圧縮回路の一例の構成を示す回路図、 第３図、第４図、第５図および第６図は同じくその動作
を説明するための波形図、 第７図は本発明の映像信号圧縮回路をカラーテレビカメ
ラに適用した構成を示す回路図、 第８図はレベルを低下した映像信号を生成するのに掛算
器を使用した本発明の圧縮回路の他の実施例の構成を示
す回路図、 第９図は映像信号の直流成分と交流成分とを分離しない
で処理するようにした本発明の圧縮回路の他の実施例の
構成を示す回路図、 第10図は本発明の圧縮回路を組み込んだテレビカメラの
構成を示すブロック図、 第11図は本発明の圧縮回路のさらに変形例の構成を示す
回路図、 第12図は従来のオートニー回路を有するテレビカメラの
構成を示すブロック図である。 41……入力端子 42……非加算混合回路 43……減衰回路 44……直流電位設定回路 45……出力端子 46……最大値検出回路 47……可変直流電位作成回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力映像信号を小さいレベルの映像信号に
   変換する手段と、このように小さいレベルに変換された
   映像信号の直流電位を任意に設定する手段と、入力映像
   信号と、小さいレベルに変換されるとともに直流電位が
   任意に設定された映像信号とを非加算混合してレベルの
   低い方の映像信号を圧縮された出力映像信号として取り
   出す手段と、この非加算混合手段から得られる出力映像
   信号の最大値を検出する手段と、検出した最大値に応じ
   た直流電位を前記直流電位設定手段に帰還する手段とを
   具え、前記非加算混合手段から取り出される出力映像信
   号の最大値が常に一定のレベルを越えないようにして、
   前記入力映像信号の最大値に応じてニーポイントが自動
   的に変化するように構成したことを特徴とする映像信号
   の圧縮回路。