JPH04107074A - ピーク検波回路 - 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】 発明の背景 技術分野 この発明は入力電圧の最大または最小レベル（ピーク・
レベル）を検出するピーク検波回路に関する。

ピーク検波回路は多くの電気回路、電気システムにおい
て有用でありかつ多用されている。たとえば、映像信号
を取扱う分野においては、映像信号のピーク・レベルを
検出することは白バランス調整や信号レベルの監視のた
めに重要である。

第７図は従来のピーク検波回路の一例を示している。こ
の図において、入力電圧はクランプ回路６３でその基準
レベルが所定レベルになるようにクランプされたのち演
算増幅器６２に入力する。演算増幅器６２の出力は保護
抵抗６５およびダイオードＢ１を通ってホールド・コン
デンサＢＯを充電する。入力電圧の最大レベルがコンデ
ンサ６０にホールドされることになる。ホールド拳コン
デンサ６０の両端にはリセット用スイッチング回路６４
が接続されている。

このような従来のピーク検波回路においては。

演算増幅器６２とホールド・コンデンサとの間に逆流防
止用ダイオード６１が接続されているので、コンデンサ
６０にホールドされる電圧は入力電圧の最大電圧よりも
ダイオードＢ１の順方向電圧Ｖｐ（通常、数百ｍＶ）だ
け低い値となり、電圧Ｖ、の誤差が発生する。しかもこ
の順方向電圧Ｖｐは温度によって数百ｍＶも変動するの
で、高精度のピーク検波を達成し得ないという問題点が
ある。

発明の概要 発明の目的 この発明は高精度のピーク検波を実現できるピーク検波
回路を提供することを目的とする。

発明の構成９作用および効果 この発明によるピーク検波回路は、ピーク電圧をホール
ドするためのホールド・コンデンサ。

ホールド・コンデンサに充電するための電流源。

および入力電圧とホールド・コンデンサのホールド電圧
とを比較し、検出すべきピークが最大値か最小値かに応
じてホールド電圧が入力電圧に達していなければ電流源
をアクティブにしてホールド・コンデンサに充電するよ
うｆｉｆＪｍするコンパレータを備えていることを特徴
とする。

この発明によると、ホールド・コンデンサのホールド電
圧が入力電圧に達していない場合にはそのことがコンパ
レータによって検知され、ホールド電圧が入力電圧に等
しくなるまでホールド・コンデンサが電流源によって充
電される。ホールド参コンデンサへの充電はコンパレー
タによって制御される電流源から供給される電流によっ
て行なわれるから、従来例のように入力端子とホールド
・コンデンサとの間に逆流防止用ダイオードを設ける必
要がなく、その順方向電圧に起因する誤差が生じること
はなく、高精度のピーク検波を達成しつる。また、コン
パレータは一般に高速動作をするからピーク検波の高速
化も達成しうる。

入力電圧の最大レベルと最小レベルとの両方を検出する
ようにするためには、上述したピーク検波回路を最大レ
ベル検出用および最小レベル検出用に２個設け、かつ最
大レベル検出用ピーク検波回路には入力電圧をそのまま
与え、最小レベル検出用ピーク検波回路には入力電圧を
所定の基準レベルから減算して与える大刀回路を設ける
。

このように構成することにより、映像信号の白ピーク・
レベルを黒ピーク・レベルのように上下のピーク・レベ
ルを同時に検出することが可能となる。

実施例の説明 第１図はこの発明のピーク検波回路の原理を説明するた
めのものである。

ホールド・コンデンサ１は電流源３がら供給される電流
によって充電される。ホールド・コンデンサ１のホール
ド電圧はバッファ回路４を経て出力となるとともに、コ
ンパレータ２の負入力端子に与えられる。一方、入力電
圧はクランプ回路６によってその基準レベルが所定のレ
ベルになるようにクランプされたのち、コンパレータ２
の正入力端子に与えられる。コンパレータ２は、入力電
圧がコンデンサ１のホールド電圧よりも大きいときに電
流源３をアクティブ状態にして、コンデンサ１にさらに
充電する。コンデンサ１への充電によってそのホールド
電圧が入力電圧と等しくなったときに電流源３は電流の
供給を停止する。入力電圧がホールド電圧よりも低いと
きには電流源３は非アクテイブ状態であり、電流を出力
することはない。バッファ回路４があるのでコンデンサ
１の電荷は長時間保持される。このようにして、コンデ
ンサ１のホールド電圧は入力電圧の最大値を表わすこと
になる。ホールド−コンデンサ１の両端にはリセット用
スイッチング回路５が接続されており、このスイッチン
グ回路５がオンとなったときのみ、コンデンサ１の電荷
が放電される。

第２図はこの発明によるピーク検波回路を映像信号の白
ピーク・レベルおよび黒ピーク・レベルの検出のために
応用した実施例を示すものである。この図においては第
１図に示すピーク検波回路が白ピーク検出用と黒ピーク
検出用に２個設けられている。第２図において、第１図
に示す回路要素と同一物には同一符号を与えかつ添字Ａ
またはＢを付けて表わす。添字Ａは白ピーク検出用回路
に、添字Ｂは黒ピーク検出用回路にそれぞれ割当てられ
ている。白ピーク検出用検波回路の基準レベルは零レベ
ルであり、黒ピーク検出用検波回路の基準レベルは電源
電圧ＶＤとなっている。

入力電圧映像信号はクランプ回路６を経てコンパレータ
２Ａおよび２Ｂの負入力端子に与えられる。また、バッ
ファ回路４Ａおよび４Ｂの出力がコンパレータ２Ａおよ
び２Ｂの正入力端子に与えられる。第２図においては、
コンパレータ２Ａおよび２Ｂの正、負入力端子への入力
信号が第１図に示すコンパレータの正、負入力端子への
入力信号と逆になっている。コンパレータ２Ａおよび２
Ｂはオーブン−コレクタ・タイプのものである。

この実施例では入力映像信号の所定部分にウィンドウが
設定され、このウィンドウ内における白ピーク・レベル
と黒ピーク・レベルが検出される。設定されたウィンド
ウを表わすウィンドウ・パルスは一方では、逆方向接続
のダイオード７を経て白ピーク検出用コンパレータ２Ａ
の負入力端子に与えられる。したがって、コンパレータ
２Ａの負入力端子には、ウィンドウ・ノくルスがＨレベ
ルの間のみ入力映像信号がそのまま与えられ、ウィンド
ウ・パルスがＬレベルのときは入力映像信号はダイオー
ド７を経て流れてしまうので、零レベルとなる。ウィン
ドウ・パルスは他方では１反転回路８で反転されかつ順
方向接続のダイオード９を経て黒ピーク検出用コンパレ
ータ２Ｂの負入力端子に与えられる。したがって、ウィ
ンドウ・パルスがＬレベルのときにはこれがＨレベルに
反転されてダイオード９を経てコンパレータ２Ｂ１；与
えられ、ウィンドウ・パルスがＨレベルのときにはこれ
がＬレベルに反転されるのでダイオード９で阻止され、
入力映像信号が直接にコンパレータ２Ｂの負入力端子に
入力する。したがって、入力映像信号は反転回路８のＨ
レベルからあたかも減算されたかのような波形としてコ
ンパレータ２Ｂに与えられる。

電流源３Ａおよび３Ｂはそれぞれ電流ミラー（電流ミラ
ーを構成するトランジスタのタイプは異なる）で構成さ
れており、これらの電流ミラーがコンパレータ２Ａおよ
び２Ｂによって制御される。すなわち、白ピーク・レベ
ル検波回路ではコンパレータ２Ａの出力がＬレベルの場
合にのみ（コンパレータ２Ａおよび２Ｂの負入力端子の
入力が正入力端子の入力よりも大きいときのみ）電流源
３Ａを構成する電流ミラーがオンとなって。

ホールド−コンデンサＩＡへの充電が行なわれる。また
、黒ピーク・レベル検波回路ではコンパレータ２Ｂの出
力がＨレベルの場合にのみ電流源３Ｂを構成する電流ミ
ラーがオンとなってホールド・コンデンサＩＢへの充電
が行なわれる。このようにして、コンデンサＩＡのホー
ルド電圧は白ピーク・レベルに等しくなり、コンデンサ
ＩＢのホールド電圧は黒ピーク・レベルに等しくなるの
で、バッファ回路４Ａから検出された白ピーク・レベル
を表わす出力電圧が、バッファ回路４Ｂから検出された
黒ピーク・レベルを表わす電圧がそれぞれ出力されるこ
とになる。

リセット用スイッチング回路５Ａおよび５Ｂはスイッチ
ング・トランジスタを含む回路で構成されている。一方
のスイッチング回路５Ａにはリセット・パルスが直接に
与えられ、他方のスイッチング回路５Ｂにはリセット・
パルスが反転回路５Ｃで反転されて与えられる。これは
スイッチング回路５Ａと５Ｂを構成するトランジスタの
タイプ（ｎｐｎかｐｎｐか）が異なるためである。リセ
ット・パルスが与えられたときにこれらのスイッチング
回路５Ａおよび５Ｂはそれぞれオンとなり。

ホールド・コンデンサＩＡおよびＩＢに充電されていた
電荷が放電される。

第２図に示す白ピーク・レベルおよび黒ピーク・レベル
の検波回路を、とくにネガ画像の処理回路に適用した応
用例について説明する。

ネガ画像の撮像は、たとえばネガフィルムに表わされた
画像を撮影し、その画像をネガのまま。

またはポジに反転して大型表示画面に表示またはスクリ
ーンに投影するシステムにおいて必要となる。このシス
テムは、光学的ないわゆるオーバ・ヘッド中プロジェク
タに代わって登場した新しいシステムであり、説明会、
研究発表会等において利用される。ネガ画像を撮像して
得られる映像信号はポジ画像を撮像して得られる映像信
号と異なる特性を有するために同じように取扱うことが
できない。

第３図はネガフィルムの階調特性（対数表現）の−例を
示しており、これはネガフィルムを感光したときの入射
光量とそれによって生じた現像後のネガフィルムの現像
濃度との関係を示している。全く感光していない部分（
完全遮光部分）Ａでは濃度が最も低く、完全に感光した
部分Ｂでは濃度が最も高い。撮影画像の輝度レンジは上
記の部分ＡからＢまでの範囲ではなく、使用範囲Ｃとし
て示すように、撮影画像の最も暗い部分から最も明るい
部分までの範囲である。したがって、撮影画像の最も暗
い部分が映像信号の黒レベル（黒ピーク・レベル）、最
も明るい部分が映像信号の白レベル（白ピーク・レベル
）とならなければならない。したがって、使用範囲Ｃの
上限と下限とを検出することが必要となる。

ネガ画像がカラー画像の場合には、その色を構成する三
原色Ｒ，ＧおよびＢの色階調特性が第４図に示すように
相互に異なり、しかも各色階調特性において使用範囲（
太線で表わす）が相互に異なるという問題点がある。色
階調特性が色によって異なると再生画像の中間調に色づ
きが生じ、使用範囲が異なると色バランスがとれないと
いう不具合が生じる。

第５図は三原色信号Ｒ，ＧおよびＢにおいて黒ピーク・
レベルが相互に一致しかつ白ピーク・レベルも相互に一
致するような白バランス調整が行なえ、しかも三原色信
号Ｒ，ＧおよびＢの階調特性を揃えるようにガンマ補正
を行なうことのできる処理回路を示している。白バラン
ス調整のための黒ピーク・レベル検出および白ピーク・
レベル検出のために上述したピーク検波回路が用いられ
る。検出された白ピーク・レベルはまたガンマ補正にお
けるクランプ処理のためにも用いられる。

スチル−ビデオ・カメラ、ビデオ・カメラ等の撮像装ｆ
ｔ１Ｏからは撮像した被写体像を表わす三原色信号Ｇ、
ＲおよびＢが出力される。被写体像がネガフィルムのよ
うに静止しているものである場合には、そのネガフィル
ムの像を表わす色信号が一定周期（たとえば１／６０秒
）で繰返し出力されることになる。撮像装置１０から出
力される色信号Ｇ、ＲおよびＢが第６ａ図に示されてい
る。このように、この色信号Ｇ、ＲおよびＢは上述した
色ごとの階調特性の違いを反映しており、かつ直流信号
成分のレベルも一般には異なっている。

これらの色信号のうち色信号Ｇは直接にクランプ回路２
１に与えられ、他の色信号ＲおよびＢは可変ゲイン増幅
回路１５および１Ｂにおいて後述する適切なゲインで増
幅されたのちクランプ回路２２および２３にそれぞれ与
えられる。クランプ回路２１．２２および２３には同じ
クランプ・レベルが設定されており、これらのクランプ
回路２１．　２２および２３によって色信号Ｇ、Ｒおよ
びＢの直流信号成分が一定に揃うことになる。クランプ
回路２１．２２および２３は第２図に示すクランプ回路
６に相当する。

クランプ回路２１．２２および２３から出力される色信
号Ｇ、ＲおよびＢは一方ではブランキング・ミックス回
路３１．３２および３３にそれぞれ与えられるとともに
、他方では切換スイッチ２４に与えられる。切換スイッ
チ２４はマイクロ・コンピュータｉｔによって一定時間
ごとに切換えられ１急信号Ｇ。

ＲおよびＢが順次ピーク検波回路１２に与えられる。

ピーク検波回路１２は入力信号の最大レベルおよび最小
レベルを検出するものである。色信号Ｇ。

ＲおよびＢがネガフィルムのようなネガ画像を表わす場
合には最大レベルは黒ピーク・レベル、最小レベルは白
ピーク・レベルに対応するので、以下、黒、白ピーク・
レベルの用語を使用する。第２図の回路ではポジ画像を
前提として白、黒ピーク・レベルを考えているので、第
２図と第５図の回路では白、黒のピーク・レベルが逆に
なっている。切換スイッチ２４によって色信号Ｇがピー
ク検波回路１２に入力しているときには色信号Ｇの黒。

白ピーク・レベルが検出される。切換スイッチ２４が色
信号Ｇを選択している時間は一画面内の適当な領域を走
査している期間でよい。これにより画面にウィンドウが
設定されかつそのウィンドウ内の黒、白ピーク検出が行
なわれるのと等価となる。すなわち、第２図に示すダイ
オード７．９および反転回路８が切換スイッチ２４の一
部を構成していると考えることができる。ウィンドウ・
パルスが切換スイッチ２４の切換制御信号に相当する。

他の色信号ＲおよびＢについても同じである。

ピーク検波回路１２にはマイクロ・コンピュータ１１か
らリセット・パルスも与えられる。このリセット・パル
スはたとえば垂直ブランキング期間ごとに出力される。

このようにして、検出された色信号Ｇ、ＲおよびＢのそ
れぞれについての黒、白ピークΦレベルはマイクロ・コ
ンピュータ１１に与えられる。マイクロ・コンピュータ
１１は、入力する黒、白ピーク・レベルを表わすデータ
を用いて１色信号Ｇの黒ピーク・レベルと白ピーク・レ
ベルとの差と。

色信号Ｒの黒ピーク・レベルと白ピーク・レベルとの差
と１包成号Ｂの黒ピーク・レベルと白ピーク・レベルと
の差（これらを第６ｂ図にＤで示す）とが等しくなるよ
うに、可変ゲイン増幅回路１５、１８のゲインを制御し
、白バランス調整を行なう。このように白バランス調整
されかつ直流成分がクランプされたのちの色信号Ｇ、Ｒ
およびＢが第６ｂ図に示されている。３つの色信号Ｇ、
ＲおよびＢの黒ピーク・レベルおよび白ピーク・レベル
はまだ一致していない。また１色信号Ｇ、ＲおよびＢの
階調特性の相違はまだ調整されていない。

白バランス調整された色信号Ｇ、ＲおよびＢは上述した
ようにブランキング・ミックス回路３１゜３２および３
３にそれぞれ与えられる。これらのブランキング・ミッ
クス回路３１．３２および３３には２種類のブランキン
グ・タイミング信号ＢＬＫＩおよびＢＬＫ２が入力して
いる。ブランキング・タイミング信号ＢＬＫＩはブラン
キング期間の前半部でＨレベルとなる信号であり、ブラ
ンキング・タイミング信号ＢＬＫ２はブランキング期間
の後半部でＨレベルとなる信号である。ブランキング・
ミックス回路３１には色信号Ｇの検出された黒ピーク・
レベルおよび白ピーク・レベルを表わす信号がマイクロ
・コンピュータ１１から与えられている。同じように、
ブランキング・ミックス回路３２には色信号Ｒの検出さ
れた黒ピーク・レベルおよび白ピーク・レベルを表わす
信号が、ブランキング・ミックス回路３３には色信号Ｂ
の検出された黒ピーク・レベルおよび白ピーク・レベル
を表わす信号がそれぞれマイクロ・コンピュータ１１か
ら与えられている。ブランキング・ミックス回路３１．
３２および３３は、ブランキング・タイミング信号ＢＬ
Ｋ　１がＨレベルの間、対応する白ピーク・レベルを表
わすパルス信号を色信号Ｇ、ＲおよびＢに重畳し７かっ
ブランキング・タイミング信号ＢＬＫ２がＨレベルの間
、対応する黒ピーク・レベルを表わすパルス信号を色信
号Ｇ、ＲおよびＢに重畳する。

このようにして、白ピーク・レベルおよび黒ピーク・レ
ベルを表わすパルス信号がブランキング期間に加えられ
た色信号Ｇ、ＲおよびＢがブランキング・タイミング信
号ＢＬＫＩ、　ＢＬＫ２とともに第６ｃ図に示されてい
る。色信号Ｇ、ＲおよびＢのブランキング期間に白ピー
ク・レベルおよび黒ピーク・レベルが保存されているの
で、これらの白、黒ピーク・レベルを後段の回路で利用
することができる。たとえば黒ピーク・レベルはポジに
反転された後、映像信号の黒の基準レベルとして用いら
れる。また白ピーク・レベルは後述するガンマ補正にお
けるクランプ処理のために用いられる。

ブランキング・ミックス回路３１．３２および３３の出
力信号は一方ではネガ系のガンマ補正回路４１゜４３お
よび４５にそれぞれ与えられ、他方ではポジ系のガンマ
補正回路４２．４４および４６にそれぞれ与えられる。

ネガ系のガンマ補正回路４１．４３および４５にはＧ、
ＲおよびＢの階調特性に応じたガンマ補正曲線が設定さ
れている。これらのガンマ補正回路４１．４３および４
５において、各入力信号（色信号Ｇ、ＲおよびＢ）はそ
れらの自ピーク・レベルが所定レベルになって一致する
ようにクランプされ、かつガンマ補正曲線にしたがって
ガンマ補正後の階調特性がＧ、ＲおよびＢの三原色にお
いて一致するようにそれぞれガンマ補正される。ガンマ
補正回路４１．４３および４５の出力色信号Ｇ、Ｒおよ
びＢが第６ｄ図に示されている。この図から分るように
色信号Ｇ、ＲおよびＢはそれらの黒ピーク・レベルが相
互に一致し、白ピーク・レベルが相互に一致し、さらに
階調特性が相互に揃っている。

ガンマ補正回路４１．４８および４５の出力信号は次に
反転回路５７．５８および５９でそれぞれポジに反転さ
れる。この反転後の信号が第６ｅ図に示されている。

ポジ系のガンマ補正回路４２．４４および４Ｂには同じ
ガンマ補正曲線が設定されている。もちろん。

これらの補正回路４２．４４および４６にも異なるガン
マ補正曲線を設定してもよい。

ガンマ補正回路４Ｉと４２の出力は切換スイッチ５１に
、ガンマ補正回路４３と４４の出力は切換スイッチ５２
に、ガンマ補正回路４５と４８の出力は切換スイッチ５
３にそれぞれ入力する。

切換スイッチ５１．５２および５３は各色信号Ｇ、　　
ＲおよびＢについてそれぞれ設けられ２ポジ系のガンマ
補正後の色信号とネガ系のガンマ補正後の色信号とを切
換えるものである。もちろん、これらの切換スイッチ５
１．５２および５３は相互に連動するものであることが
好ましい。これらのスイッチ５１、５２および５３の出
力色信号Ｇ、ＲおよびＢはマトリクス回路１３に与えら
れ、輝度信号Ｙならびに色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙに変換
される。さらにこれらの信号Ｙ、Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙは
エンコーダ１４においてＮＴＳＣフォーマットの映像信
号に変換されて出力される。

エンコーダ１４にはブランキング・タイミング信号ＢＬ
Ｋ３が与えられている。このタイミング信号ＢＬＫ３は
第６ｆ図に示すように、ブランキング期間を表わす信号
（この期間Ｌレベルとなる）で、タイミング信号ＢＬＫ
ＩとＢＬＫ２のパルス幅をあわせた幅よりも少し広い幅
のパルス状信号である。このタイミング信号ＢＬＫ３の
Ｌレベルの期間において、信号Ｙ、Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙ
がタイミング信号ＢＬＫ２のＨレベルの期間におけるそ
れぞれの信号レベル（すなわち黒レベル）に一致するよ
うにブランキングされることにより、　ＮＴＳＣフォー
マットのブランキング期間を表わす信号成分が上記信号
Ｙ。

Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙに付与される。最終的に得られるＮ
ＴＳＣ出力が＊　６　ｇ図に示されている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるピーク検波回路の原理を示す回
路図である。 第２図はこの発明の実施例を示し、白ピーク・レベルお
よび黒ピーク・レベルを検出する回路を示す回路図であ
る。 １３図はネガフィルムに表わされた画像の階調特性を示
すグラフ、　１８４図は色によって階調特性が異なる様
子を示すグラフである。 第５図は第２図に示すピーク検波回路を映像信号処理回
路に適用した応用例を示すブロック図である。 第６ａ図から第６ｇ図は第５図に示す回路の各ブロック
の人、出力信号を示す波形図である。 第７図は従来のピーク検波回路を示す回路図である。 １、ＩＡ、ＩＢ・・・ホールド・コンデンサ。 ２．２Ａ、２Ｂ・・・コンパレータ。 ３・・・電流源。 ３Ａ、３Ｂ・・・電流ミラー（電流源）。 ４．４Ａ、４Ｂ・・・バッファ回路。 ５．５Ａ、５Ｂ・・・ リセット用スイッチング回路。 ６・・・クランパ １２・・・ピーク検波回路。 以　　上 特許出願人　　富士写真フィルム株式会社代　　理　　
人　　　弁理士　　牛　　久　　健　　司第 因 第３図 第４図 入規充１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ピーク電圧をホールドするためのホールド・コン
   デンサ、 ホールド・コンデンサに充電するための電流源、および 入力電圧と上記ホールド・コンデンサのホールド電圧と
   を比較し、検出すべきピークが最大値か最小値かに応じ
   てホールド電圧が入力電圧に達していなければ上記電流
   源をアクティブにしてホールド・コンデンサに充電する
   よう制御するコンパレータ、 を備えたピーク検波回路。
2. （２）請求項（１）に記載のピーク検波回路が最大レベ
   ル検出用および最小レベル検出用に２個設けられており
   、 最大レベル検出用ピーク検波回路には入力電圧をそのま
   ま与え、最小レベル検出用ピーク検波回路には入力電圧
   を所定の基準レベルから減算して与える入力回路をさら
   に備えているピーク検波回路。