JPH09266543A

JPH09266543A - テレビジョンカメラ装置

Info

Publication number: JPH09266543A
Application number: JP8074028A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hidaka; 良日高
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】変化する見かけ上の固体撮像素子の飽和レベ
ルを利得に応じて最大限に利用することができる、テレ
ビジョンカメラ装置を得る。【解決手段】利得制御アンプ７より前段側に第１の白
圧縮回路６、後段側に第２の白圧縮回路８を設ける。さ
らにこれらの白圧縮回路６、８の入出力特性を制御する
制御回路１２、１４を設ける。これらの制御回路１２、
１４は、利得制御アンプ７と連動して利得制御回路１３
により制御される。よって、飽和レベルが低い固体撮像
素子２を用いたテレビジョンカメラ装置でも、利得制御
アンプ７の利得制御に連動して白圧縮回路６、８の入出
力特性を制御することにより、設定された利得で固体撮
像素子２の飽和レベルまでの信号が十分に利用できる。
利得を上げることにより見かけ上の飽和レベルを拡げる
ことができ、階調性豊かな映像を得ることが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョンカメ
ラ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、テレビジョンカメラ装置には一般
的に、白圧縮回路が用いられる。以下の説明において、
利得制御アンプの前段に設置される第１の白圧縮回路を
プリ・ニー回路とも言い、また、利得制御アンプの後段
に設置される第２の白圧縮回路をマスタ・ニー回路とも
言い、それぞれを峻別する。従来技術のテレビジョンカ
メラ装置におけるニー回路に関して説明する。

【０００３】図６は、従来例１のテレビジョンカメラ装
置の回路構成例を示すブロック図である。本従来例１の
テレビジョンカメラ装置２０は、利得制御アンプ７の特
性を利用してプリ・ニー回路を実現し、利得制御アンプ
７の後段、映像プロセス回路９の前段に、マスタ・ニー
回路８を配置した構成となっている。また、テレビジョ
ンカメラ装置２０におけるプリ・ニー回路は、利得制御
アンプ７の飽和領域付近に圧縮特性を持たせたものであ
り、白圧縮特性自体は利得制御アンプ７の直後に白圧縮
回路を挿入しても同等の入出力特性が得られる。

【０００４】しかし、白圧縮回路を利得制御アンプ７の
直後に配置すると、白圧縮回路で要求されるレベルの信
号を利得制御アンプ７に対し飽和させずに通す必要があ
る。図６に示した本従来例のプリ・ニー回路では、利得
制御アンプ７の内部の初段の部分で高い飽和レベルが要
求される。一般的に、乗算器が用いられる利得制御部分
での圧縮後のレベルは、２００％で飽和しなければ設計
上よいとされる。ちなみに、本発明の実施形態に適用さ
れる図３または図４の特性の場合には、利得制御アンプ
７の飽和レベルに３００％が必要となる。

【０００５】図６に示したテレビジョンカメラ装置２０
の場合、利得制御アンプ７に連動して制御すべきもの
は、利得制御アンプ７の入力の上限を決定するホワイト
クリップ回路５のみである。このホワイトクリップ回路
５の設定値は、利得制御アンプ７の利得が「１」の場合
に、固体撮像素子２の飽和レベル以上の信号が映像出力
１０に含まれないようにクリップを設定する。上述の例
では、このクリップは３００％である。

【０００６】利得制御アンプ７の利得が「２」の場合
は、利得制御アンプ７の飽和レベル以下の入力レベルに
抑えるようにホワイトクリップレベルを制御する。例え
ば、利得が「２」の時の利得制御アンプ７の出力が５０
０％で飽和するとすれば、入力は２５０％以下に抑える
必要がある。このため、ホワイトクリップレベルを２５
０％に設定するように制御する。

【０００７】また、別の従来例として、特開平５−１６
７９１２号に開示されたニー回路の制御を行うテレビジ
ョンカメラの例が知られている。本従来例２の構成を図
７に引用する。この構成の目的は、放送用クラスのカメ
ラ３０において、客先の要求により、出力のホワイトク
リップレベル（一般には１１０％前後）の微調整を行
う。この際に、ホワイトクリップレベルの変化に合わせ
て、ニー特性回路を再調整する際の手順を簡略化するた
め、一部に自動検出回路を装備したものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
各従来例における第１の問題点は、ニー回路の入出力特
性、特にプリ・ニー回路の特性は、利得制御アンプ７の
利得が「１」の時の固体撮像素子２の飽和レベルに固定
されていることである。

【０００９】その理由は、利得制御アンプ７の利得が１
より大きい場合、固体撮像素子２の見かけ上の飽和レベ
ルは利得倍（利得が「２」なら２倍）に広がるが、プリ
・ニー特性が固定されていると飽和レベルの広がった部
分を生かすことができないからである。例えば、利得制
御アンプ７の利得が「２」となった場合、テレビジョン
カメラ装置２０、３０の出力１００％のレベルに相当す
る固体撮像素子２の出力は５０％に相当する。

【００１０】このとき、本来の固体撮像素子２の飽和レ
ベルが３００％しかない場合でも、見かけ上の飽和レベ
ルは６００％に相当する。しかし、プリ・ニー回路が固
定化されていると、利得制御アンプ７の利得１の３００
％までの信号しか有効に利用することができない。

【００１１】上記従来例２のニー特性回路の可変範囲を
広げることにより、第１の問題点を改善できる可能性は
ある。しかし、図７の構成で６００％の入力信号に対し
て飽和せずにニー特性を得るためには、利得制御アンプ
７の飽和レベルが６００％必要となる。利得制御アンプ
７の飽和レベルを上げることは、回路の消費電力の増加
につながるため、利得が「１」より大きい場合の対応の
ために、利得制御アンプ７の飽和レベルを拡げることは
好ましくない。これが、第２の問題点である。

【００１２】第２の問題点を避ける最も簡単な方法は、
利得制御アンプ７の前にプリ・ニー回路を挿入すればよ
い。しかし、挿入するプリ・ニー回路の入出力特性を固
定化してしまえば、第１の問題点と同じ結果になる。

【００１３】本発明は、変化する見かけ上の固体撮像素
子の飽和レベルを利得に応じて最大限に利用することが
できる、テレビジョンカメラ装置を提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明のテレビジョンカメラ装置は、固体撮像素
子、利得制御アンプ、白圧縮回路を具備するテレビジョ
ンカメラ装置であり、利得制御アンプより前段側に第１
の白圧縮回路と、この第１の白圧縮回路の動作を制御す
る制御回路とを有し、制御回路が利得制御アンプと連動
して第１の白圧縮回路の入出力特性を制御することを特
徴としている。

【００１５】さらに、上記のテレビジョンカメラ装置
は、利得制御アンプの後段側に第２の白圧縮回路を有
し、利得制御アンプと連動して第１の白圧縮回路と共に
第２の白圧縮回路の動作も制御するとよい。

【００１６】また、上記動作の制御では、利得制御アン
プの利得の制御に連動して第１の白圧縮回路の入出力特
性を制御し、入出力特性の制御では、利得制御アンプの
利得切替に連動した第１の白圧縮回路の圧縮開始点およ
び圧縮率の切り替えの制御とするとよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よるテレビジョンカメラ装置の実施の形態を詳細に説明
する。図１〜図５を参照すると本発明のテレビジョンカ
メラ装置の一実施形態が示されている。これらの内の図
１はテレビジョンカメラ装置の実施形態の回路構成を示
すブロック図、図２は固体撮像素子の入出力特性（飽和
特性）例、図３および図４はプリ・ニー回路の入出力特
性例、図５はマスタ・ニー回路の入力特性例、をそれぞ
れ示している。

【００１８】図１において、本実施形態のテレビジョン
カメラ装置１は、固体撮像素子（ＣＣＤ）２、サンプル
ホールド回路３、プリ・アンプ回路４、ホワイトクリッ
プ回路５、プリ・ニー回路６、利得制御アンプ７、マス
タ・ニー回路８、映像プロセス回路９、映像出力端子１
０、ホワイトクリップ制御回路１１、プリ・ニー制御回
路１２、利得制御回路１３、ニー・ポイント制御回路１
４を有して構成される。

【００１９】上記の各構成回路において、固体撮像素子
２は、従来一般的に用いられているＣＣＤである。本実
施形態で用いる撮像素子２の入出力特性例を図２に示
す。図２の特性図から分かるように、本実施形態へ適用
されるＣＣＤ２は、規定の１００％レベルに対する飽和
レベルが３００％である。

【００２０】プリ・ニー回路６およびマスタ・ニー回路
８は、共に白圧縮回路である。本実施形態においては、
利得制御アンプ７の前段に設置された第１の白圧縮回路
をプリ・ニー回路と言い、また、利得制御アンプ７の後
段に設置された第２の白圧縮回路をマスタ・ニー回路と
言い、それぞれを峻別している。テレビジョンカメラ装
置１の説明に先立ち、これらの２種類の白圧縮回路の入
出力特性に関して以下に説明する。

【００２１】図３および図４にプリ・ニー回路の入出力
特性例を、また図５にマスタ・ニー回路の入出力特性例
をそれぞれ示す。図３のプリ・ニー回路は、固体撮像素
子の飽和レベルの３００％に相当する信号を、２００％
に圧縮する特性を有している。このプリ・ニー回路を用
いてテレビジョンカメラ装置を設計する場合の各回路の
飽和レベルは、プリ・ニー回路までが３００％、プリ・
ニー以降が２００％で良いことになる。

【００２２】さらに、図５に示したマスタ・ニー回路の
特性によれば、２００％の入力信号を１１０％のカメラ
の出力レベルまで圧縮する。このため、図３または図４
のプリ・ニー回路および図５のマスタ・ニー回路を用い
たテレビジョンカメラ装置では、固体撮像素子の飽和レ
ベル３００％までの信号が、１１０％の映像出力の中に
圧縮されることになる。

【００２３】本実施形態のテレビジョンカメラ装置１へ
図２に示した特性を有する固体撮像素子２を適用する場
合は、規定レベルに対して３００％で飽和レベルに達し
ている。このため、３００％以上の信号は、ホワイトク
リップ回路５によりクリップする必要がある。さらに、
マスタ・ニー回路８の特性には、図５に示すように、２
００％レベルを１１０％に圧縮する特性が要求される。
このため、図３に示す様に、利得制御アンプ７の利得が
「１」の状態でのプリ・ニー回路６の特性としては、固
体撮像素子２の飽和レベル３００％をマスタ・ニー回路
８の入力の最大値２００％に圧縮する特性が必要とな
る。

【００２４】次に、利得制御アンプ７の利得を利得制御
回路１３により利得２（２倍）に設定したとする。この
とき、利得制御アンプ７以降のマスタ・ニー回路８の入
出力特性が固定であるテレビジョンカメラ装置の場合
は、利得制御アンプ７の出力特性としては、利得１の場
合と同じく２００％の最大値が要求される。いま、利得
制御アンプ７の利得は「２」であるため、利得制御アン
プ７の入力では１００％が最大値となる。

【００２５】固体撮像素子２の飽和レベルは、固体撮像
素子自体で決定される値であるため、利得制御アンプ７
の利得が「２」の時でも飽和レベルは３００％のままで
ある。よって、このときのプリ・ニー特性としては、図
４に示す様に、３００％を１００％に圧縮する特性が要
求される。テレビジョンカメラ装置１の映像出力１０と
しては、固体撮像素子２の見かけ上の飽和レベルが６０
０％となるような圧縮特性が得られる。

【００２６】一方、従来例２の中でも述べられているよ
うに、マスタ・ニー回路８では、信号のピーク値に連動
して圧縮開始点（ニーポイント）を移動させて、画像の
階調性の表現を改善した回路が広く用いられている。本
実施形態のテレビジョンカメラ装置に対して、マスタ・
ニー回路８の入出力特性が固定ではなく圧縮開始点を移
動させるタイプのマスタ・ニー回路８（以下、ダイナミ
ック・ニー回路とも言う）を使用した場合には、利得切
替による固体撮像素子２の見かけ上の飽和レベルの増加
に対して、ダイナミック・ニー回路が応答しない問題が
発生する。

【００２７】すなわち、利得１の時の３００％の飽和レ
ベルも、利得２の時の６００％の飽和レベルもプリ・ニ
ー特性を切り替えている。このために、ダイナミック・
ニー回路の入力では、どちらも２００％となってしま
う。よって、ニーポイントが移動せず、利得２で６００
％の飽和レベルが信号に含まれているにも関わらず、階
調性の乏しい映像となってしまう。これを解決する手段
として、利得制御アンプ７の利得切替に連動してマスタ
・ニー回路８のニーポイント移動特性も制御する方法が
考えられる。

【００２８】利得が１でプリ・ニー回路６が無い場合に
は、ダイナミック・ニー回路への２００％の入力レベル
に対しては３００％に相当する入力があるとみなし、こ
れに相当するニーポイントを設定するようにダイナミッ
ク・ニー回路を制御する。利得制御アンプ７の利得が
「２」に切り替わった場合、ダイナミック・ニー回路へ
の２００％のレベルの入力に対しては、固体撮像素子２
の見かけ上の飽和レベルが６００％に相当する信号の入
力とみなし、利得１の時よりもニーポイントを低く設定
するように制御する。この制御により、利得１の時よ
り、利得２の方が階調性が豊かな映像出力を得ることが
できる。

【００２９】上記の本実施形態のテレビジョンカメラ装
置は、利得制御アンプの利得によって変化する見かけ上
の（テレビジョンカメラ装置の出力レベルでみた）固体
撮像素子の飽和レベルを、利得に応じて最大限に利用し
ている。よって、飽和レベルの低い固体撮像素子を用い
てテレビジョンカメラ装置を製作した場合でも、利得を
上げることにより見かけ上の飽和レベルを拡げることが
でき、階調性豊かな映像を得ることができる。さらに、
固体撮像素子の飽和レベルに関わらず、利得制御アンプ
の飽和レベルを設計的に必要十分な値に規定できるた
め、利得制御アンプに関して余裕を見込んだ消費電力の
浪費を防ぐことができる。本実施形態のテレビジョンカ
メラ装置では、利得切替に関わらず利得制御アンプの飽
和レベルを規定できる（実施形態では２００％）ため、
消費電力の浪費を防ぐ効果がある。

【００３０】尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施
の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
のテレビジョンカメラ装置は、利得制御アンプより前段
側に第１の白圧縮回路と、この第１の白圧縮回路の動作
を制御する制御回路とを有し、制御回路が利得制御アン
プと連動して第１の白圧縮回路の入出力特性を制御す
る。よって、飽和レベルが低い固体撮像素子を用いたテ
レビジョンカメラ装置でも、利得制御アンプの利得制御
に連動して第１の白圧縮回路の入出力特性を制御し、設
定された利得で固体撮像素子の飽和レベルまでの信号が
十分に利用できる。利得を上げることにより見かけ上の
飽和レベルを拡げることができ、階調性豊かな映像を得
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のテレビジョンカメラ装置の実施形態の
回路構成を示すブロック図である。

【図２】固体撮像素子の入出力特性（飽和特性）例を示
す図である。

【図３】利得制御アンプの利得１に適したプリ・ニー回
路の入出力特性例を示す図である。

【図４】利得制御アンプの利得２に適したプリ・ニー回
路の入出力特性例を示す図である。

【図５】本実施形態に適用するマスタ・ニー回路の入出
力特性例を示す図である。

【図６】従来例１のテレビジョンカメラ装置の構成例を
示すブロック図である。

【図７】従来例２のテレビジョンカメラ装置の構成例を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１テレビジョンカメラ装置２固体撮像素子３サンプルホールド回路４プリ・アンプ回路５ホワイトクリップ回路６プリ・ニー回路７利得制御アンプ８マスタ・ニー回路９映像プロセス回路１０映像出力１１ホワイトクリップ制御回路１２プリ・ニー制御回路１３利得制御回路１４ニー・ポイント制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体撮像素子と、利得制御アンプ、白圧
縮回路を具備するテレビジョンカメラ装置において、前記利得制御アンプより前段側に第１の白圧縮回路と、該第１の白圧縮回路の動作を制御する制御回路とを有
し、該制御回路が前記利得制御アンプと連動して前記第１の
白圧縮回路の入出力特性を制御することを特徴とするテ
レビジョンカメラ装置。
【請求項２】前記テレビジョンカメラ装置は、さら
に、前記利得制御アンプの後段側に第２の白圧縮回路を
有し、前記利得制御アンプと連動して前記第１の白圧縮
回路と共に前記第２の白圧縮回路の動作も制御すること
を特徴とする請求項１記載のテレビジョンカメラ装置。
【請求項３】前記動作の制御は、前記利得制御アンプ
の利得の制御に連動して前記第１の白圧縮回路の入出力
特性を制御することを特徴とする請求項１または２に記
載のテレビジョンカメラ装置。
【請求項４】前記入出力特性の制御は、前記利得制御
アンプの利得切替に連動した前記第１の白圧縮回路の圧
縮開始点および圧縮率の切り替えであることを特徴とす
る請求項３記載のテレビジョンカメラ装置。