JPH073731Y2 - ビデオカメラのコントラスト自動調整装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、ビデオカメラにおいて、好適に用いられるコ
ントラスト自動調整装置に関する。

従来技術 ビデオカメラなどによって撮像される被写体の像は光学
系を介して光電変換素子上に結像し、前記光電変換素子
により電子信号に変換され、増幅などの信号処理を経
て、ビデオテープなどに記録される。このビデオテープ
に記録された映像信号は、再生装置で信号処理をされ
て、CRT（陰極線管）などの映像装置により再生され
る。

通常、ビデオカメラなどには被写体の階調と再生される
画像の階調とを一致させて、被写体の像を正しく再現す
るために、ガンマ補正回路と呼ばれる補正手段が設けら
れている。

また、被写体のハイライト部などにおいて非常に強い光
がカメラに入射すると、映像信号のピーク値が規定値を
超えてしまうことがある。このような場合には、ホワイ
トクリップ回路と呼ばれる信号処理回路によって規定値
以上のレベルを有する映像信号は、規定値に強制的に規
定される。さらに、映像信号の低いレベルの部分も切取
られ、最小レベルは、いわゆる黒レベル（セットアップ
レベル）に設定される。

このようにして、映像信号は被写体の階調を正確に再現
し、さらにそのレベル幅が一定範囲内に規定される。し
かしながら、このように映像信号のレベル幅が規定され
ると、階調差（コントラスト）の大きさ被写体を撮像し
て、映像信号のレベル幅が前記規定レベル幅を超えてし
まった場合などには、この映像信号は前記規定レベル幅
に規定されるので、結果としてコントラストの乏しい画
像となって、被写体の判別ができなくなるようなことが
ある。このため、ガンマ補正回路の補正方法を、被写体
の階調と画像の階調とを一致させるような補正から、映
像信号のレベルを圧縮して前記規定レベル内に収まるよ
うな補正に切換えるスイッチがビデオカメラに設けられ
ており、操作者はモニタで監視していて、このスイッチ
を操作していた。

考案が解決しようとする問題点 操作者の操作によるコントラスト調整では、操作者の反
応時間に伴う画像の乱れが予想され、また操作者が不在
の場合には調整が全くされないことになり、所望の画像
が得られない。

本考案の目的は、応答性および操作性が格段に向上され
るビデオカメラのコントラスト自動調整装置を提供する
ことである。

問題点を解決するための手段 本考案は、（ａ）ビデオカメラからの映像信号のガンマ
補正をし、制御信号に応答して増幅度が変化するガンマ
補正回路８と、 （ｂ） 制御信号に応答して、ガンマ補正回路８の出力
の最小レベルを規定するセットアップ回路14と、 （ｃ） セットアップ回路14の出力のうち、規定レベル
以上を切取るホワイトクリップ回路６と、 （ｄ） 前記映像信号のピーク値を検出するピーク値検
出回路10と、 （ｅ） 前記映像信号のレベルの平均値を検出する平均
値検出回路９と、 （ｆ） ピーク値検出回路10と平均値検出回路９との各
出力のレベル差を表す信号を導出する第１比較回路11
と、 （ｇ） 基準電圧を発生する手段と、 （ｈ） 第１比較回路11の出力と基準電圧発生手段の基
準電圧とが与えられ、第１比較回路11の出力が基準電圧
未満の場合には、一定レベルの出力を導出し、第１比較
回路11の出力が基準電圧以上の場合には、第１比較回路
11の出力の増大に伴って増大するレベルを有する出力を
導出する第２比較回路12と、 （ｉ） 制御回路13であって、第２比較回路12の出力に
応答してガンマ補正回路８とセットアップ回路14とに制
御信号を与え、これによって、 第１比較回路11の出力が前記基準電圧未満の場合には、
セットアップ回路14の出力が前記映像信号のレベルに比
例する特性となるように、また、 第１比較回路11の出力が前記基準電圧以上の場合には、
セットアップ回路14の出力が、 暗い部分では増幅度を前記比例特性に比べて上げ、 明るい部分では増幅度を前記比例特性に比べて下げるよ
うに、制御する制御回路13とを含むことを特徴とするビ
デオカメラのコントラスト自動調整装置である。

作用 本考案に従えば、ピーク値検出回路10と平均値検出回路
９とによってビデオカメラからの映像信号のピーク値と
平均値とを求め、第１比較回路11では、これらのピーク
値と平均値とのレベル差を表す信号を導出して第２比較
回路12に与え、前記レベル差が基準電圧未満の場合には
一定レベルの出力を導出し、また前記レベル差が基準電
圧以上の場合にはそのレベル差の増大に伴って増大する
レベルを導出して制御回路13に与え、これによって制御
回路13は、前記レベル差が前記基準電圧未満の場合に
は、セットアップ回路14の出力が映像信号のレベルに比
例する特性、すなわち比例特性となるようにし、こうし
て通常のコントラストの被写体の映像信号となる補正が
行われ、また前記レベル差が前記基準電圧以上の場合に
は、セットアップ回路14の出力が、暗い部分では増幅度
を比例特性に比べて上げ、それとは逆に明るい部分では
下げるようにしてコントラストの大きな被写体に対して
も、その被写体の階調を表現することができるようにな
る。

セットアップ回路14に接続するホワイトクリップ回路６
は、セットアップ回路14の出力のうち、規定レベル以上
を切取るようにし、これによって被写体の強い光が入射
したときにおけるビデオカメラやモニタテレビが誤動作
をしないようにすることができる。

実施例 第１図は、本考案の一実施例であるコントラスト自動調
整装置５を白黒のビデオカメラ１に適用した場合の電気
的構成の一部を示すブロック図である。

ビデオカメラ１は、レンズ２、光電変換素子３、増幅器
４、コントラスト自動調整装置５、ホワイトクリップ回
路６、同期信号付加回路７などを含む。

コントラスト自動調整装置５は、ガンマ補正回路８、平
均値検出回路９、ピーク値検出回路10、比較回路11、比
較回路12、制御回路13、セットアップ回路14などを含
む。平均値検出回路９では映像信号のレベルの平均値
が、ピーク値検出回路10ではそのピーク値がそれぞれ検
出される。比較回路11では、前記平均値検出回路９およ
びピーク値検出回路10でそれぞれ検出された平均値およ
びピーク値が比較され、その差に応じた電圧が比較回路
12に出力される。前記平均値検出回路９とピーク値検出
回路10と比較回路11とを含んで映像信号のレベルの変動
幅の検出手段が構成される。

比較回路12では、映像信号のレベルの変動幅に対応した
比較回路11の出力電圧と、別途与えられる基準電圧とが
比較される。ガンマ補正回路８とセットアップ回路14と
は、入力される映像信号を後述されるように補正する補
正手段である。ガンマ補正回路８は、入力信号のレベル
に応じて増幅度が変化する一種の増幅回路であり、セッ
トアップ回路14は再生される映像信号における最小レベ
ル（セットアップレベル）を規定する回路である。比較
回路12の出力に応じて制御回路13から出力される第１制
御電圧または第２制御電圧は、それぞれ前記ガンマ補正
回路８およびセットアップ回路14を制御し、これら比較
回路12および制御回路13を含んで制御手段が構成され
る。

以下、第１図を参照して、信号の流れに沿ってビデオカ
メラ１の動作を説明する。

被写体からの反射光は、レンズ２を介して光電変換素子
３で電気信号に変換され、映像信号として増幅器４に与
えられる。増幅器４によって増幅された映像信号は、ガ
ンマ補正回路８に入力される一方、平均値検出回路９お
よびピーク値検出回路10に共通に入力される。平均値検
出回路９では映像信号のレベルの平均値が、ピーク値検
出回路10では映像信号のレベルのピーク値がそれぞれ検
出され、これら平均値およびピーク値に対応した信号が
共通に比較回路11に入力される。比較回路11は、前記２
つの検出回路によって検出された信号のレベルの差に応
じた電圧を比較回路12に出力する。

一般に、コントラストの大きな被写体に対する映像信号
においては、信号レベルの平均値とピーク値との差は大
きくなる。すなわち、映像信号におけるレベルの平均値
とピーク値との差は、その映像のコントラストに比例す
る。したがって、前記比較回路11の出力電圧は、入力映
像信号のコントラストに対応したレベルとなる。

比較回路12は、前記比較回路11より与えられる電圧と、
別に与えられる基準電圧とを比較し、比較回路11の出力
電圧が基準電圧未満の場合には、通常のコントラストの
被写体とみなして一定の出力を、また基準電圧以上であ
る場合には、コントラストの大きな被写体とみなして比
較回路11の出力電圧に応じた出力を行なう（比較回路12
の入出力特性については後述する）。制御回路13は、前
記比較回路12の出力に基いてガンマ補正回路８およびセ
ットアップ回路14を制御するための制御信号を出力す
る。

ガンマ補正回路８でガンマ補正された映像信号は、セッ
トアップ回路14に入力され、セットアップレベルが制御
回路13からの制御信号に応じて定められ、ホワイトクリ
ップ回路６で映像信号のうち規定レベル以上が切取ら
れ、さらに同期信号付加回路７によって同期信号が付加
されて、ビデオ信号として出力される。

第２図は、比較回路11の出力電圧に対する比較回路12の
出力特性を示すグラフである。図に見られるように比較
回路12は、比較回路11の出力電圧が基準電圧未満の場
合、すなわち被写体のコントラストが通常の場合には一
定の出力を行なう。また、比較回路11の出力が、基準電
圧以上になると、つまり被写体のコントラストが大きい
場合には、比較回路12の出力は、比較回路11の出力の増
加に伴い増加する。

第３図はコントラスト自動調整装置５を含むシステム全
体の映像信号の入出力特性を表わすグラフである。これ
を参照し、コントラスト自動調整装置５の動作を説明す
る。

コントラスト自動調整装置５は、比較回路11の出力が基
準電圧未満（たとえば、第２図中に示される電圧V1）の
通常のコントラストの被写体の場合には、比較回路12の
出力は一定となり、システム全体の映像信号の入出力特
性が第３図の曲線１のようになるように映像信号を補
正する。この曲線１において、入力レベルが規定値V1
を超えた場合に、一定の値VC（ホワイトクリップレベ
ル）に固定されるのは、被写体のハイライト部分などの
強い光が入射したときに、ビデオカメラや、被写体の映
像を再生するモニタテレビが誤動作をしないようにする
ためである。この処理は、コントラスト自動調整装置５
の後に設けられるホワイトクリップ回路６によって行な
われる。すなわち制御回路13からの制御信号に応答する
ガンマ補正回路８およびセットアップ回路14の働きによ
って、比較回路11の出力が前記基準電圧未満の場合に
は、セットアップ回路14の出力が増幅回路４から導出さ
れる映像信号のレベルに比例する特性、すなわち比例特
性となるように制御されることになる。また、比較回路
11の出力が基準電圧以上である（たとえば、第２図中に
示される電圧V2）ようなコントラストの大きい被写体に
対しては、比較回路12の出力は第２図に見られるように
比較回路11の出力に応答して、システム全体の映像信号
の入出力特性が同図の曲線l2のようになるように補正す
る。すなわち暗い部分の増幅度を前記比例特性に比べて
上げ、明るい部分の増幅度を前記比例特性に比べて下げ
ることによって、再生可能な出力レベル内で、被写体の
階調を表現できるように、映像信号を圧縮する（第３図
中の曲線l2は一例であり、コントラスト自動調整装置５
は、比較回路12の出力に基づいて、ガンマ補正回路８お
よびセットアップ回路14を制御することによって、この
曲線の傾き、その他を変化し得る）。

以上のように、平均値検出回路９とピーク値検出回路10
と比較回路11とによって、映像信号のレベルの変動幅を
検出し、それに応じた比較回路11の出力電圧と別に与え
られる基準電圧とを比較回路12に入力し、その比較結果
に応じた出力を制御回路13に与えて、それに応じて、ガ
ンマ補正回路８とセットアップ回路14とを制御回路13に
よって制御するようにしたことによって、コントラスト
自動調整装置５が表現される。このコントラスト自動調
整装置５を白黒のビデオカメラ１に応用することによっ
て、従来の手動切換えによるコントラスト調整時におけ
る操作者の反応時間に伴う画像の乱れを除去することが
できるようになり、また、操作者の不在の場合にもコン
トラストの調整が行なわれ、より安定した映像が得られ
るようになる。

本実施例においては、本考案の一例であるコントラスト
自動調整装置５を白黒のビデオカメラに応用する例を示
したが、これは、カラーのビデオカメラや、テレビカメ
ラなどにも容易に応用し得る。

効果 以上のように本考案に従えば、映像信号のレベルの変動
幅に応じて、自動で映像信号を補正できるようにしたこ
とによって、コントラストの大きな被写体の撮像に伴う
画像の乱れを、手動によることなく除去することが可能
となり、また操作者が不在の場合の撮像においても、コ
ントラスト調整ができるようになることによって、安定
した映像が得られるようになるとともに操作性が向上す
る。

特に本考案によれば、ビデオカメラの用いて上述のよう
にコントラストの大きな被写体を撮像したときには、そ
の映像信号のピーク値と平均値とのレベル差が第２比較
回路12における基準電圧以上となり、したがって制御回
路13の働きによって、暗い部分では増幅度を比例特性に
比べて上げ、明るい部分では増幅度を比例特性に比べて
下げるようにし、これによって再生可能な出力レベル内
で、被写体の階調を表現することができるようになる。
したがって訓練を受けない操作者であっても、ビデオカ
メラを用いて適切なコントラストの画像を得ることがで
き、ビデオカメラの使用範囲が広がる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例のコントラスト自動調整装置
５を用いた白黒のビデオカメラ１の電気的構成の一部を
示すブロック図、第２図は比較回路12の入出力特性を示
すグラフ、第３図はシステム全体の映像信号の入出力特
性を示すグラフである。 １……ビデオカメラ、５……コントラスト自動調整装
置、６……ホワイトクリップ回路、８……ガンマ補正回
路、９……平均値検出回路、10……ピーク値検出回路、
11,12……比較回路、13……制御回路、14……セットア
ップ回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ） ビデオカメラからの映像信号のガ
   ンマ補正をし、制御信号に応答して増幅度が変化するガ
   ンマ補正回路８と、 （ｂ） 制御信号に応答して、ガンマ補正回路８の出力
   の最小レベルを規定するセットアップ回路14と、 （ｃ） セットアップ回路14の出力のうち、規定レベル
   以上を切取るホワイトクリップ回路６と、 （ｄ） 前記映像信号のピーク値を検出するピーク値検
   出回路10と、 （ｅ） 前記映像信号のレベルの平均値を検出する平均
   値検出回路９と、 （ｆ） ピーク値検出回路10と平均値検出回路９との各
   出力のレベル差を表す信号を導出する第１比較回路11
   と、 （ｇ） 基準電圧を発生する手段と、 （ｈ） 第１比較回路11の出力と基準電圧発生手段の基
   準電圧とが与えられ、第１比較回路11の出力が基準電圧
   未満の場合には、一定レベルの出力を導出し、第１比較
   回路11の出力が基準電圧以上の場合には、第１比較回路
   11の出力の増大に伴って増大するレベルを有する出力を
   導出する第２比較回路12と、 （ｉ） 制御回路13であって、第２比較回路12の出力に
   応答してガンマ補正回路８とセットアップ回路14とに制
   御信号を与え、これによって、 第１比較回路11の出力が前記基準電圧未満の場合には、
   セットアップ回路14の出力が前記映像信号のレベルに比
   例する特性となるように、また、 第１比較回路11の出力が前記基準電圧以上の場合には、
   セットアップ回路14の出力が、 暗い部分では増幅度を前記比例特性に比べて上げ、 明るい部分では増幅度を前記比例特性に比べて下げるよ
   うに、制御する制御回路13とを含むことを特徴とするビ
   デオカメラのコントラスト自動調整装置。