JP2701947B2 - ビデオカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ビデオカメラ、詳しくはビデオカメラの
バックライト補正の改良に関する。

［従来の技術］ 第11図は、ビデオカメの回路構成の一例である。

同図において、被写体（図示せず）からの像光は撮像
レンズ１およびアイリス２を介して撮像素子３、例えば
CCD固体撮像素子に供給される。この撮像素子３の出力
信号はAGC回路４でゲインの自動制御が行なわれたのち
プロセス回路５に供給され、このプロセス回路５より輝
度信号Ｙおよび色差信号（赤色差信号Ｒ−Ｙ、青色差信
号Ｂ−Ｙ）が出力される。

プロセス回路５より出力される輝度信号Ｙはガンマ補
正回路６に供給される。この場合、第12図に示すよう
に、撮像素子３のガンマ値γ１が１であるとすると、ブ
ラウン管のガンマ値γ３は2.2であるので、ガンマ補正
回路６でのガンマ値γ２は1/2.2＝0.45とされて補正が
行なわれる。

これにより、総合ガンマ値γはγ１・γ２・γ３≒１
となり、撮像素子３に対する入力光とブラウン管の出力
光とがリニアに対応するように補正される（第13図破線
ａ参照）。なお、第13図において、一点鎖線ｂはブラウ
ン管のガンマ特性（γ３＝2.2）を示しており、実線ｃ
はビデオカメラのガンマ補正特性（γ２＝0.45）を示し
ている。

ガンマ補正回路６より出力される輝度信号Ｙはゲイン
アンプ７を介してエンコーダ８に供給される。また、プ
ロセス回路５より出力される色差信号Ｒ−Y,B−Ｙはエ
ンコーダ８に供給される。

エンコーダ８では、輝度信号Ｙに関しては同期信号の
付加等が行なわれ、色差信号Ｒ−Y,B−Ｙに関してはバ
ースト信号の付加、色変調等が行なわれて搬送色信号Ｃ
が形成され、さらに、これら輝度信号Ｙと搬送色信号Ｃ
とが加算されてカラー映像信号SVが形成される。

エンコーダ８で形成されるカラー映像信号SVは、この
エンコーダ８より導出される出力端子９に供給される。

ところで、上述せずもアイリス２の開きは被写体の光
量レベルに応じて自動的に制御される。そのため、コン
トラストの強い被写体（暗部に対する周辺の輝度が高く
光量レベルは大きい）を撮像するときには、暗部のコン
トラストをとることができず、いわゆる黒つぶれを生じ
る。

このような黒つぶれを防止するためにバックライト補
正が行なわれる。バックライト補正時には、端子10より
アイリス２およびAGC回路４に制御信号ＳBLが供給さ
れ、アイリス２の開きおよびAGC回路４のゲインが大き
くなるように制御される。これにより、輝度信号Ｙのレ
ベルが大きくなるので、暗部のコントラストを充分にと
ることができ、黒つぶれの状態を回避することができ
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上述したようにアイリス２の開きおよびAGC
回路４のゲインが大きくなるように制御するものによれ
ば、暗部に対応する輝度信号Ｙの低レベル部分だけでな
く、高レベル部分のレベルも同様の割合で大きくなるた
め、高レベル部分が飽和して、いわいる白とびを生じる
ことが多かった。

そこで、この発明では、白とびの発生を少なく抑えて
バックライト補正を行ない得るようにしたものである。

［課題を解決するための手段］ この発明では、撮像素子の出力信号に基づいて形成さ
れた映像信号より画面の暗部に対応する所定レベル以下
の部分を抜き出す信号抜き出し回路と、バックライト補
正時に、信号抜き出し回路で抜き出された所定レベル以
下の部分に基づいて、映像信号の所定レベル以下の部分
の振幅を、その増幅率が上記所定レベルより離れる程大
きくなるように増幅する増幅回路とを備えてなるもので
ある。

［作 用］ 上述構成において、バックライト補正時には、増幅回
路によって映像信号の画面の暗部に対応する所定レベル
以下の部分の振幅が増幅されるので、コントラストの強
い被写体を撮像する場合であっても暗部のコントラスト
を充分にとることができ、黒つぶれの状態を回避できる
ようになる。

この場合、映像信号の画面の暗部に対応する部分を増
幅することによって全体の振幅も増加するが、映像信号
のレベルの大きな部分における増加の割合は、レベルの
小さな部分における増加の割合に比べて小さくなる。そ
のため、バックライト補正をしたときの白とびの発生を
少なく抑えることが可能となる。

また、上述構成においては、所定レベルより離れる程
増幅率が大きくなるように増幅するものであるので、補
正開始点での振幅率が小さいため、所定レベルより大き
な無補正部と小さな補正部との境界に段差が生じること
はなく、また、この補正開始点でのノイズの増幅率も小
さくなる。そのため、画面上で補正部が明確に確認され
ることはなくなる。

［実 施 例］ まず、第８図例について説明する。この第８図におい
て、第11図と対応する部分には同一符号を付して示して
いる。

同図において、プロセス回路５より出力される輝度信
号Ｙはバッファ回路11を介して加算器12に供給される。

また、この輝度信号Ｙはアンプ13で増幅されたのちク
ランプ回路14に供給される。ここで、アンプ13では後述
するクリップ回路におけるクリッピング精度を高めるた
めに増幅が行なわれる。例えば、アンプ13として20dBの
ゲインを有するものが使用され、輝度信号Ｙの最大振幅
が2Vp−ｐとなるように増幅される。

クランプ回路14には端子15より基準電圧ＶREFがクラ
ンプ電圧として供給される。つまり、クランプ回路14で
は、アンプ13で増幅された輝度信号Ｙの最小レベルが基
準電圧ＶREFと等しくなるようにクランプされる。

クランプ回路14より出力される輝度信号Ｙ（第９図Ａ
に図示）はピーククリップ回路16に供給され、画面の暗
部に対応する輝度信号の低レベル部分が抜き出される。
この場合、基準電圧ＶREFが供給される端子15と電源端
子＋Vccとの間に抵抗器17および18の直列回路が接続さ
れ、これら抵抗器17および18の接続点に得られる電圧が
クリップレベルＶCLとして供給される。このクリップレ
ベルＶCLは任意に設定し得るが、この例では、ＶCL＝Ｖ
REF＋0.3Vに設定される。

ピーククリップ回路16の出力信号（同図Ｂに図示）
は、ゲインコントロールアンプ19を介して加算器12に供
給される。そして、この加算器12の出力信号がガンマ補
正回路６に供給される。

アンプ19にはゲイン制御信号ＳGCが供給され、そのゲ
インが制御される。この場合、アンプ19のゲインは、バ
ックライト補正をしない時（通常撮像時）には０とさ
れ、一方、バックライト補正をする時（バックライト補
正時）には、補正の度合いに応じて０より大きくされ
る。

以上の構成において、通常撮像時には、アンプ19のゲ
インは０となり、アンプ19より加算器12には低レベル部
分の信号が供給されないので、ガンマ補正回路６に供給
される輝度信号Ｙのレベルは大きくならない。

また、バックライト補正時には、アンプ19のゲインは
０より大きくなり、アンプ19より加算器12には低レベル
部分の信号（同図Ｃに図示）が供給されるので、ガンマ
補正回路６に供給される輝度信号Ｙのレベルは大きくな
る（同図Ｄに図示）。

このように、第８図例よれば、バックライト補正時に
は、輝度信号Ｙにこれより抜き手された低レベル部分が
加算されて出力されるので、輝度信号Ｙのレベルが大き
くなる。そのため、コントラストの強い被写体を撮像す
る場合に暗部のコントラストを充分にとることができ、
従来のバックライト補正と同様に黒つぶれの状態を回避
することができる。

この場合、画面の暗部のように輝度信号Ｙのレベルが
小さいときには、その全部分がピーククリップ回路16で
抜き出され、これがアンプ19を介してもとの輝度信号Ｙ
に加算される。一方、輝度信号Ｙのレベルが大きいとき
には、その一部分がクリップ回路16で抜き手され、これ
がアンプ19を介してもとの輝度信号Ｙに加算される。し
たがって、輝度信号Ｙのレベルの大きな部分における増
加の割合は、レベルの小さな部分における増加の割合に
比べて小さくなるため、従来のバックライト補正に比べ
てバックライト補正をしたときの白とびの発生を少なく
抑えることができる。

しかし、この第８図例においては、加算器12よりガン
マ補正回路６に供給される輝度信号Ｙの補正部と無補正
部との境界部分（第９図Ｄに破線で囲んで図示）に補正
段差を生じる。また、加算器12でノイズも加算されるの
で、低レベル部分の振幅の増大に応じて補正部における
ノイズＮの振幅が増大し（第10図に図示）、ノイズＮの
振幅が境界部分で急激に変化する。つまり、S/N＝a/bが
境界部分で大幅に変化する。そのため、画面上で補正部
と無補正部とが明確に区別できるようになり、補正部が
確認されてしまう欠点があった。

そこで、この発明では、このような欠点をも除去する
ようにしたものである。

以下、第１図を参照しながら、この発明の一実施例に
ついて説明する。この第１図において、第８図と対応す
る部分には同一符号を付しし、その詳細説明は省略す
る。

本例において、プロセス回路５より出力される輝度信
号Ｙはバッファ回路11を介してモジュレーションアンプ
21に供給され、このモジュレーションアンプ21の出力信
号がガンマ補正回路６に供給される。

また、ピーククリップ回路16の出力信号（第２図Ｂに
図示、同図Ａはクランプ回路14の出力）はベースクリッ
プ回路22に供給され、クランプキズや黒レベルのノイズ
が抑圧される。この場合、基準電圧ＶREFがクリップレ
ベルとして供給される。

ベースクリップ回路22の出力信号（同図Ｃに図示）
は、ゲインコントロールアンプ23に供給される。このア
ンプ23には、ゲイン制御信号ＳGCが供給され、そのゲイ
ンが制御される。このアンプ23では、クリップレベルＶ
CLに対応するレベルが0Vに固定され、ゲイン制御信号Ｓ
GCによって基準電圧ＶREFに対応するレベルＶMODが、例
えば0V〜2Vまで可変される。この場合、レベルＶMODは
バックライト補正をしない時（通常撮像時）には0Vとさ
れ、一方、バックライト補正をする時（バックライト補
正時）には、補正の度合いに応じて0Vより大きくされ
る。

アンプ23の出力信号はモジュレーションアンプ21に補
正信号ＳCとして供給される。アンプ21にはオフセット
ゲイン制御信号ＳOGが供給され、このゲイン制御信号Ｓ
OGを調整することにより、バッファ回路11より供給され
る輝度信号Ｙの最大振幅レベルが所定値、例えば200mVp
−ｐ（ただし、ＳC＝0Vのとき）となるようにアンプ21
の利得が制御される。

アンプ21では、補正信号ＳCに基づいて、クリップレ
ベルＶCL（第２図Ａに図示）に対応したレベルＶCL′を
基準として輝度信号Ｙの振幅変調が行なわれる。つま
り、アンプ21のゲインは、補正信号ＳCが0Vであるとき
はゲインが0dB（１倍）とされ、補正信号ＳCが0Vより大
きくなるにつれて0dBより大きくされ、補正信号ＳCが2V
となるときには例えば6dB（２倍）とされる。

この場合、バックライト補正時において、輝度信号Ｙ
がレベルＶCL′より高い部分（無補正部）では、補正信
号ＳCが常に0Vとなって輝度信号Ｙの振幅レベルは変化
しないが、輝度信号ＹがレベルＶCL′より低い部分（補
正部）では、低くなる程補正信号ＳCが大きくなって輝
度信号Ｙの振幅レベルは大きくなる。なお、通常撮像時
には、補正信号ＳCは常に0Vとなって輝度信号Ｙの振幅
レベルは変化しない。

第３図は、アンプ21における振幅変調動作を、グラフ
形式で示したものである。

同図において、Yinはアンプ21に供給される輝度信号
Ｙ、Youtはアンプ21より出力される輝度信号Ｙ、Ｇはア
ンプ23からの補正信号ＳCに基づくアンプ21の増幅率、
そして、ａはゲイン制御信号ＳOGによって制御されるア
ンプ21の増幅率、ｂはアンプ23の増幅率である。

Yin≦０（補正部）のとき、Ｇ＝−bYin＋１であり、Y
outは次式のようになる。

Yout＝（−bYin＋１）×（aYin） ＝ａ−（bYin²＋Yin） ……（１） Yin＞０（無補正部）のとき、Ｇ＝１であり、Youtは
次式のようになる。

Yout＝aYin ……（２） これら（１）式および（２）式より明らかなように、
Youtは、増幅率ａによって全体の増幅量が定まり、増幅
率ｂによって補正量が定まる。

なお、（１）式における補正開始点（0,0）での接線
は（３）式のようになり、（２）式と一致する。したが
って、補正開始点、つまり補正部と無補正部との境界で
段差は発生しない。

Yout′＝aYin ……（３） 第４図は、モジュレーションアンプ21の具体構成を示
すものである。

同図において、201〜204はそれぞれ利得制御用のNPN
型トランジスタである。トランジスタ201および203のコ
レクタは互いに接続され、その接続点は抵抗器205を介
して電源端子206に接続されると共に、その接続点より
出力端子207が導出される。トランジスタ202および204
のコレクタは互いに接続され、その接続点は抵抗器208
を介して電源端子206に接続される。

トランジスタ201および202のエミッタは互いに接続さ
れ、その接続点は利得電流制御用のNPN型トランジスタ2
09のコレクタに接続される。トランジスタ203および204
のエミッタは互いに接続され、その接続点は利得電流制
御用のNPN型トランジスタ210のコレクタに接続される。
トランジスタ209および210のエミッタは、それぞれ抵抗
器211および212を介して互いに接続され、その接続点は
定電流源213を介して電源端子218に接続される。

そして、バッファ回路11からの輝度信号Yinが入力端
子214よりトランジスタ201および204のベースに供給さ
れる。オフセットゲイン制御信号ＳOGが入力端子215よ
りトランジスタ202および203のベースに供給される。ア
ンプ23からの信号ＳCが入力端子216よりトランジスタ21
0のベースに供給される。さらに、アンプ基準電圧ＶR
（本例においては0V）が入力端子217よりトランジスタ2
09のベースに供給される。

以上の構成においては、ゲイン制御信号ＳOGによって
トランジスタ202のエミッタとトランジスタ209のコレク
タとの間およびトランジスタ203のエミッタとトランジ
スタ210のコレクタとの間のインピーダンスが変えら
れ、トランジスタ201および204の利得が変えられる。つ
まり、第５図に示すように、ゲイン制御信号ＳOGによっ
てアンプ21の増幅率ａが変わる。これによって、上述し
たようにバッファ回路11より供給される輝度信号Yinの
最大振幅レベルが所定値、例えば200mVp−ｐとなるよう
に制御される。

また、i1＋i2＝i3であるので、ΔＢ＝ＳC−ＶRが変化
すると、上述したインピーダンスが変化して利得が変化
する。つまり、第５図に示すように、補正部においてΔ
Ｂが大きくなるにつれてアンプ21の増幅率は大きくな
る。この場合、例えばΔＢ＝０であるときの増幅率をａ
とすると、ΔＢ＝２のときの増幅率は2aとなるようにさ
れる。

本例は以上のように構成され、バックライト補正時に
おいて、輝度信号ＹがレベルＶCL′より低い部分（補正
部）では、低くなる程アンプ23からの補正信号ＳCが大
きくなり（第２図Ｄに図示）、ガンマ補正回路６に供給
される輝度信号Ｙの振幅レベルが大きくなる（同図Ｅに
図示）。したがって本例によれば、コントラストの強い
被写体を撮像する場合に暗部のコントラストを充分にと
ることができ、従来のバックライト補正と同様に黒つぶ
れの状態を回避することができる。

また、バックライト補正時には、レベルＶCL′より低
い部分でアンプ23の出力信号が大きくなってガンマ補正
回路６に供給される輝度信号Ｙの振幅レベルが大きくな
るようにしたので、輝度信号Ｙのレベルの大きな部分に
おける増加の割合は、レベルの小さな部分における増加
の割合に比べて小さくなり、従来のバックライト補正に
比べてバックライト補正をしたときの白とびの発生を少
なく抑えることができる。

第６図はガンマ補正回路６の出力信号の一例を示した
ものである。同図一点鎖線ａはバックライト補正をしな
い場合であり、同図実線ｂはバックライト補正をした場
合である。同図は、比較を簡単にするため、バックライ
ト補正をしない場合の最大振幅レベルを１に正規化して
示している。この図からも明らかなように、本例のバッ
クライト補正では、輝度信号Ｙのレベルの大きな部分に
おける増加の割合は、レベルの小さな部分における増加
の割合に比べて小さくなる。

また、バックライト補正時には、レベルＶCL′より低
い部分（補正部）では、低くなる程補正信号ＳCが大き
くなり、ガンマ補正回路６に供給される輝度信号Ｙの振
幅レベルが大きくなるようにしたので、補正部と無補正
部との境界には段差が生じなくなる（第２図Ｅに図
示）。また、補正開始点での輝度信号Ｙの振幅レベルの
増加は無補正部と同等なので、ノイズＮのレベルが補正
開始点より急に増加することはない（第７図に図示）。
つまり、S/N＝ａ′/b′が境界部分で大幅に変化するこ
とはない。そのため、画面上で補正部と無補正部とが明
確に区別できなくなり、補正部が画面上で明確に確認さ
れるという不都合はなくなる。

さらに、補正開始点側のノイズの振幅レベルの増加は
少なく、第８図例に比べてS/Nの向上を図ることができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、バックライ
ト補正時には、増幅回路によって映像信号の画面の暗部
に対応する所定レベル以下の部分の振幅が増幅されるの
で、コントラストの強い被写体を撮像する場合であって
も暗部のコントラストを充分にとることができ、黒つぶ
れの状態を回避できる。この場合、映像信号の画面の暗
部に対応する部分を増幅することによって全体の振幅も
増加するが、映像信号のレベルの大きな部分における増
加の割合は、レベルの小さな部分における増加の割合に
比べて小さくなる。そのため、従来に比べて、バックラ
イト補正をしたときの白とびの発生を少なく抑えること
ができる。また、所定レベルより離れる程増幅率が大き
くなるように増幅されるので、補正開始点での振幅の増
幅は小さくなって所定レベルより大きな無補正部と小さ
な補正部との境界に段差が生じることはなく、また、こ
の補正開始点でのノイズの増幅率も小さくなり、画面上
で補正部が明確に確認されるというような画質劣化を生
じることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図〜第
７図はその説明のための図、第８図はビデオカメラの回
路構成の一例を示す図、第９図および第10図はその説明
のための図、第11図は従来例の構成図、第12図および第
13図はガンマ補正の説明図である。 ２……アイリス ３……撮像素子 ４……AGC回路 ５……プロセス回路 ６……ガンマ補正回路 ８……エンコーダ ９……出力端子 14……クランプ回路 16……ピーククリップ回路 21……モジュレーションアンプ 22……ベースクリップ回路 23……ゲインコントロールアンプ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像素子の出力信号に基づいて形成された
   映像信号より画面の暗部に対応する所定レベル以下の部
   分を抜き出す信号抜き出し回路と、 バックライト補正時に、上記信号抜き出し回路で抜き出
   された所定レベル以下の部分に基づいて、上記映像信号
   の所定レベル以下の部分の振幅を、その増幅率が上記所
   定レベルより離れる程大きくなるように増幅する増幅回
   路とを備えてなるビデオカメラ。