JPS61157177A

JPS61157177A - ガンマ制御装置

Info

Publication number: JPS61157177A
Application number: JP60291819A
Authority: JP
Inventors: チヤールズ　ランドン　オルソン
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1984-12-24
Filing date: 1985-12-23
Publication date: 1986-07-16
Anticipated expiration: 2009-11-14
Also published as: US4651210A; JPH0691627B2

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〉この発明は、テレビジョン装置用の可調整ビデオ信号ガ
ンマ制御装置に関するものである。テレビジョン装置で
は、視聴者がテレビジョン送信′された場面の真の再生
映像を見ることができるように、送信装置および受信装
置の各々において、ある種の非直線性を補償するために
例えば送信前においてビデオ信号を処理する必要がある
。とりわけ補償を行なう必要のある装置の非直線性にテ
レビジョン・カメラの撮像管およびテレビジョン受像機
の映象管のガンマ特性がある。

電荷結合装置（ＣＯＤ）のようなソリッド・ステート・
イメージヤを含むテレビジョン・カメラは実質的に直線
的な光−電気変換特性をもっているが、テレビジョン受
像機の映像管の非直線性は勿論のこと、カメラのビデオ
・プロセッサにおける信号処理の非直線性を修正するた
めにガンマ制御することが望ましい。例えば、振幅が直
線的に変化するビデオ信号がテレビジョン受像機の通常
の映像管に供給されると、映像管の非直線的な電気−光
変換特性によって好ましくない歪を受けたコントラスト
範囲の映像が映像管で再生される可能性がある。非直線
性の程度は非直線伝送特性を表わす　法則関数の指数の
大きさく例えばｙ　＝Ｘ７’で表わされるとき、ン・の
大きさ少によって、テレビジョン受像機で受信され且つ
再生された信号が歪のないコントラスト範囲を持つよう
に送信に先立ってビデオ信号のガンマを調整することが
望ましい。

一般に、テレビジョン受像機中の後続する映像管の非直
線特性を補償するために、テレビジョン・カメラから取
出されたビデオ信号を、入力と出力との関係が予め定め
られた　法則の関係（すなわち、ｙ＝Ｘｒ）を持った非
直線回路を通過させることによりガンマ補正が行なわれ
る。非直線回路によって与えられる工法前の関係は映像
管のガンマ（例えば＋２．２）の逆数である指数（すな
わち亨）を持つべきであるということが一般に認められ
ている。代表的な指数は０．４５である。ガンマ補正回
路は一１通常、カメラ撮像管とカラー・エンコーダとの
間に結合されたビデオ信号処理増幅幅器中に配置される
。

ガンマ補正量は可調整であることが望ましい場合がある
。例えばスポーツ行事、スタジオ映画製作所（プロダク
ション）のように場面をテレビジョン放送するために幾
つかのテレビジョン・カメラが使用されている場合は、
各種のカメラ間で切換えられたときに再生された映像の
中間トーンの明るさに感知されるような変化が生ずるの
を防止するために、各種のカメラから供給されるビデオ
信号のコントラストの範囲が整合していることが重要で
ある。制御室のような離れた場所に居る作業員が各カメ
ラから送られてくるビデオ信号をモニタして、それらの
ガンマ補正量を調節できるように、各カメラによって与
えられるガンマ補正量と遠隔制褌できることが望ましい
。

さらに再生された映像の一部分の可視状態を改善するた
めに、例えば閉回路監視およびビデオ顕微鏡装置におい
て、再生された映像のコントラスト範囲を故意に歪ませ
ることが望ましい場合がある。可調整ガンマ制御回路は
コントラスト範囲をこのように故意に歪ませることがで
きる。

一般に、ガンマ補正量を決定する非直線回路の調整によ
シ、ビデオ信号の黒レベルおよび白レベルの一方あるい
は双方を変化させる。多数のカメラを使用するテレビジ
ョン・プロダクション装置では、上記のようなレベルの
変化によシ再生された映像に感知されるような輝度の変
化が生ずるので望ましくない。従来は、ガンマ補正回路
によって設定された好ましい非直線性を乱すことなく、
黒および白ビデオ信号レベルを相対的に一定に維持する
ために、可調整ガンマ補正回路に関連して比較的複雑な
回路構成が使用されていた。

従って、比較的簡単でコストの面でよシ有利で１７、し
かも本質的に一層信頼性の高いガンマ補正回路を提供す
ることが望ましい。さらに、ガンマ制御装置の調整によ
り、ビデオ信号の白および黒レベルに悪影響を与えない
ことが望ましい。

〈発明の概要〉この発明の原理によれば、ガンマ制御信号に応答してビ
デオ信号のガンマを調整するためのガンマ制御装置は、
ビデオ信号に応答する信号入力と、ガンマ制御信号に応
答して制御された信号レベルをもったビデオ信号を供給
する信号出力とを有する第１の信号変換手段を具備して
いる。第２の信号変換手段は上記第１の信号変換手段の
信号出力に結合された信号入力と、非直線信号入力／出
力変換特性を有し、制御されたレベルをもったビデオ信
号に応答してその信号出力に予め定められたガンマ調整
量をもったビデオ信号を発生する。ガンマ調整量は制御
されたレベルのビデオ信号のレベルによって決定される
。第２の信号変換手段の出力に結合された入力を有する
振幅制御手段はガンマ調整されたビデオ信号を感知し、
その白レベルに対して所定の振幅を設定する。

〈実施例の詳細な説明〉以下、図を参照しつ＼この発明の詳細な説明する。

第１図のガンマ制御装置は、直列に接続された第１およ
び第２の利得制御増幅器１０．１２と、増幅器ｌＯの出
力と増幅器１２の入力との間に接続された非直線信号変
換手段１４とを具備している。ビデオ信号１６はテレビ
ジョン・カメラの映像撮像管および関連する信号処理回
路（図示せず）から信号合成回路１８を経て増幅器１０
の入力に供給され、ガンマ補正されたビデオ信号１９は
増幅器１２の出力から発生する。帰還ループ２０が増幅
器１２の出力から増幅器１０の利得制御入力２２に結合
されてい、増幅器１０および１２と、非直線変換段１４
の組合せの全体の利得を実質的に一定に維持する。可変
レベ／Ｌ／ＤＣ信号の形成のガンマ制御信号が増幅器１
２の利得制御入力に供給される。可変レベ／Ｉ／ＤＣ信
号は好ましくない輻射なしに比較的簡単に発生すること
ができ（ポテンショメータの使用によってン、また送信
することができるので、可変ＤＣレベル・ガンマ制御信
号は遠隔制御によってカメラのガンマを補正しなければ
ならないカメラ系で使用するのに特に適している。ガン
マ制御信号のレベルが減少し、それによって増幅器１２
の利得が減少すると、ｊ帰鑑ループ２０の動作が増幅器
１ｏの利得が増大し、それによって非直線変換段１４に
与えられるビデオ信号レベルを増大させる。逆に、ガン
マ制御信号のレベルが増加すると、帰還ルー１２０の動
作によって増幅器ｌＯの利得を減少させ、それによって
非直線信号変換段１４に与えられるビデオ信号のレベル
を減少させる。供給されたビデオ信号のレベルが増加ま
たは減少することに応答して、非直線信号変換段１４は
ビデオ信号１６にそれぞれ多少の非直線性、すなわちガ
ンマ補正を与える。後程説明するように、ビデオ信号が
予め定められたレベルにあるトキ、ガンマ補正されたビ
デオ信号１９の白レベルにシフトが生ずるのを防止する
ために、帰還ループ２０はビデオ信号をサンプリングす
る手段を具備している。ガンマ補正されたビデオ信号１
９の黒レベルがシフトするのを防止するために、黒レベ
ル・クランプ回路（第１図には示されていないが、第２
図に関して説明する形式のものには示されている）が使
用される。

一例として、非直線信号変換段１４はトランジスタ２６
を含み、そのベース電極は増幅器１０の出力に結合され
、まだそのベース電極の電流の変化に応答してコレクタ
電流が比較的直線的な関係で変化するような範囲で動作
するように抵抗（図示せずンによってバイアスされてい
る。トランジスタ２６のコレクタ電極と基準電位源（す
なわち、アース点）との間には同じ極性で直列接続され
たダイオード２８と３０が結合されている。間知のよう
に、ダイオードを流れる電流とそのＰＮ接合の両端間に
発生する電圧との間には非直線（すなわち夏法則うの関
係がある。トランジスタ１０の利得が増大または減少す
ると、トランジスタ２６に供給されるビデオ信号のレベ
ルはそれに対、応して増大または減少、する。どれによ
ってトランジスタ２６のコレクタ電極の電流は増加また
は減少し、従ってダイオード２８および３０を流れる電
流は増７１０または減少する。こ゛の動作によってダイ
オード２８および３０をその非直線領域内に、あるいは
非直線領域から脱出する方向に駆動し、その結果、ビデ
オ信号に与えられるガンマ修正の量は増加または減少す
る。図示の実施例では、直列接続されたＰＮ接合の両端
間に発生する＋１．４Ｖはビデオ信号１６の＋１３４Ｖ
の範囲によく整合するので、非直線性を与えるために２
個の直列結合されたダイオードが使用される。非直線信
号変換段１４どして特定の構成が示されているが、この
他に、例えば異なる導通閾値会設定するために、各々が
直列接合された抵抗を有する並列接続されたダイオード
を含むような非直線信号変換段を使用することもできる
。

従って、非直線信号変換段１４のダイオード２８および
３０に供給されるビデオ信号のレベルをシフトすること
によシ、ビデオ信号に与えられるガンマ補正量が調整さ
れる。第１図に示す構成の残りの部分はガンマ補正の変
化によってビデオ信号の黒レベルおよび白レベルが実質
的に不変に維持されるようにするためのもので、ビデオ
信号によって表示される映像は再生装置（例えば映像管
）によって正しい色と明るさをもって再生される。

増幅器１０の出力から非直線信号変換段１４に供給され
るビデオ信号は次のようにして形成される。

一定レベル、側光ば黒レベル・ブランキング部分３２が
配置され、黒レベル（例えばＯ，ＯＶ）から白レベル（
例えば、＋１．４／Ｖ）にまで直線的に増加する形状を
もった反覆走査線部分を有するものとして示されている
ビデオ信号１６は合成回路１８の入力端子３４に供給さ
れる。ブランキング期間３２は連続する走査線期間の相
互間の期間（すなわち水平ブランキング期間）に相当す
る。あるいは、部分３２はフィールド・リトレース期間
に相当してもよい。例えば、＋１．ｍＶのビデオ信号の
白レベルに相当するピーク振幅レベルを有する所謂゛白
パＩレス″３６は合成器１８の入力３８に供給されてビ
デオ信号１６ト合成される。パルス３６はブランキング
部分３２０期間中に発生するようにタイミングが合わさ
れておシ、そのためパルス３６は映像を表わす走査線部
分の振幅を乱すことはない。

合成器１８によって生成されたビデオ信号は、増幅器１
Ｏ１１２および非直線信号変換段１４によって増幅され
且つ処理され、増幅器１２の出力に同様に処理された白
パルス３６／を含むガンマ補正されたビデオ信号１９が
発生する。

帰還ループ２０はスイッチング電界効果トランジスタ４
０を含み、そのソース電極は増幅器１２の出力に結合さ
れ、そのゲート電、極はサンプリング・パルス４２の信
号源に結合されておシ、それによりＦＦ１Ｔ４ｏは、白
パルス３６／の発生時に一致する期間中、増幅器１２の
出力におけるガンマ補正されたビデオ信号１９をサンプ
ルするように選択的に導通する。キャパシタ４４はＦＥ
Ｔ４０のドレン電極と信号アース点との間に結合されて
おり、白パルス３６′１のピーク・レベルを蓄積する。

キャパシタ４４は利得安定化差動入力増幅段４６の非反
転（（１）入力に結合されている。差動増幅段４６の非
反転入力は比較的高いインピーダンスを有し、そのため
キャパシタ４４は蓄積されたピーク・レベルをサンプリ
ング期間４２０間中、保持することができる。白レベル
基準電圧ＷＲ（すなわち１．４Ｖ）が抵抗４８を経て増
幅段４６の反転入力（→に供給され、増幅段４６の出力
は信号インバータ５０を経て増幅器１０の利得制御入力
に供給される。インバータ５０は帰還路５０の適正な動
作に必要な信号反転を与える。増幅段４６の出力と反転
信号入力との間にはキャパシタ５２が接続されておシ、
抵抗４８と協同して帰還路２０の高周波利得を自己発振
を防止するのに充分な量に低下させている。増幅段４６
は増幅器ｌＯの入力２２に、白パルス３６′のレベル、
従ってガンマ補正されたビデオ信号１９の白レベルをＷ
Ｒ基準レベルに維持する大きさの利得制御入力を供給す
るように動作する。

上記のＷＲ基準レベルは非直線信号変換段１４によって
与えられるガンマ補正量に実質的に無関係なものである
。もし望ましいならば、上述のガンマ補正回路に後続す
るビデオ信号処理回路中に含まれるブランキング回路（
図示せず〕によって白パルス３６／をビデオ信号から取
除くことができる。

前述のように、第２図に示すように黒レベル・クランプ
は増幅器１０および１２に関連している。非直線信号変
換段１４に供給されるビデオ信号のレベル分その非直線
信号変換特性の好ましい範囲内に維持するように、増幅
器１０に関連して黒レベル・クランプを与えることが望
ましい。ガンマ補正回路に後続する信号処理回路に供給
されるビデオ信号に対して実質的に一定の黒レベルを維
持するために、黒レベル・クランプを増幅器１２に関連
して設けることが望ましい。

上述の実施例は比較的簡単で、従って回路素子の点数が
少なく構造が簡単になることによシ、コストの点でも有
利であり、しかも信頼性のあるガンマ制御装置で、特に
簡単に発生させ且つ送信することのできるＤＣ電圧によ
って、ビデオ信号の黒または白レベルを乱すことなくガ
ンマを遠隔制御するのによく適合するものである。

第１図の実施例はこの発明の原理内で修正することがで
きる。例えば、帰還ループ２０を専ら増幅器１２に関連
させることができ（すなわちインバータ５０の出力を増
幅器１２の利得制御入力２４に供給することができう、
まだガンマ制御信号を増幅器１０の利得制御入力に供給
することができる。あるいはガンマ制御信号を他の方法
でダイオード２８および３０に供給されたビデオ信号の
レベルを制御するために使用することもできる。例えば
、ガンマ制御信号を増幅ｉ１０に関連する黒レベル・ク
ランプに供給してガンマ補正された信号の黒レベルをク
ランプするか、あるいはガンマ制御信号をトランジスタ
２６に供給してその静動作意をシフトさせることもでき
る。増幅器の利得および任意の特定状態に対する好まし
い実施例は、ガンマ補正の好ましい範囲および許容でき
るビデオ信号の信号／雑音比の低下量に依存して決定さ
れる。本願明細書全体を通して使用されている“利得１
という用語は１以下の伝送特性をも含むことを意図した
ものである。

第２図はガンマ制御信号がダイオード２８および３０に
先行するビデオ信号増幅器に供給される実施例を示す。

第１図に関して述べた機能と同じ機能をもつ第２図の回
路中の素子については同じ参照番号で示す。

利得制御増幅器ｌＯおよび１２はモトローラ　コーホｖ
　−Ｖ　：ｉ　ン（ＭＯｔＯｒＯｌａ　ｃｏｒｐｏｒａ
ｔｉｏｎ　）から市販されているＭ　Ｃ１５９５形式の
差動信号入力および出力ＸＹ逓倍器として示されている
。ガンマ補正されるべきビデオ信号は逓倍器１０の非反
転Ｘ入力に供給される。逓倍器１０の反転Ｘ入力は信号
のアース点に結合されている。図では非直線信号変換段
１４中に含まれるものとして示されている差動入力増幅
器２１０は逓倍器１０の差動出力に発生されるビデオ信
号に応答して、直列結合されたダイオード２８および３
０に直線的なビデオ信号を表わす電流を供給する。抵抗
２１２乃至２２０は増幅器２１０を、その直線信号変換
範囲内の所望の動作点にバイアスする。ダイオード２８
および３０のＰＮ接合の両端間に発生した電圧信号は逓
倍器１２の非反転および反転入力間にそれぞれ供給され
る。逓倍器１２の非反転および反転Ｙ入力間には固定さ
れた電圧Ｖｇが供給され、逓倍器１２はそのＸ入力の信
号分一定の増幅度で増幅する。

第１図のインバータ５０が不要になるように増幅器４６
の出力が逓倍器１０の反転Ｙ入力に直接結合されている
点を除けば、帰還路２ｏの構造および動作は第１図に関
して述べた構造および動作と実質的に同じである。逓倍
器１０の非反転Ｙ入力は信号アース点に結合されている
。

逓倍器１２の出力に関連する黒レベル・クランプ２２２
はガンマ補正されたビデオ信号１９の黒レベルを予め定
められたレベル（例えば信号アース点）に維持し、逓倍
器１２の対応する信号出力に結合された差動信号入力を
有する差動入力増幅器２２４を含んでいる。黒レベル・
クランプ２２２はまた増幅器２２４の出力に結合された
スイッチングＦ　Ｅ’Ｔ２２６を含み、該Ｆ　Ｅ　Ｔ　
２２６は黒ゲート・パルス２２８に応答して選択的に導
通状態になシ、キャパシタ２３０に増幅’ａ　２２４の
出力に発生するガンマ補正されたビデオ信号１９の黒部
分のレベルを表わす信号レベルを蓄積させる。黒ゲート
・パルス２？８は抵抗２３２分経てＦ　Ｅ　Ｔ　２２８
のゲートに供給され、各自パルス３６′に先方するブラ
ンキング期間３２０部分内で発生するようにタイミング
が調整されている。利得の安定化されだ差動入力増幅器
２３４の非反転入力には蓄積された黒レベルが供給され
、その反転入力は所望の黒レベル、例えば信号アース点
に結合されている。増幅器２３４は増幅器２２４０反転
入力の低入力インピーダンスに電流を供給し、ビデオ信
号１９のレベルをシフトし、それによって点部分３２の
黒しベ／Ｉ／ｌはＸＯ電圧（すなわち信号アース電位）
にする。増幅器２３４の入力インピーダンスは、キャパ
シタ２３０が連続する黒ゲート・パルス２２８の間その
蓄積された黒レベルを維持するのに充分な大きさをもっ
ている。

同様に、黒レベル・クランプ２３８は逓倍器１０の出力
に関連し、抵抗２４２を経てＦ　Ｅ　Ｔ　２４０のゲー
ト電極に供給される黒ゲート・パルス２２８によって選
択的に導通状態とされる上記スイッチングＦ、：」Ｅ　
Ｔ　２４０を含んでいる。利得の安定化された差動信号
入力増幅器２４６の高入力インピーダンス非反転入力に
はキャパシタ２４４から蓄積された黒レベルが供給され
、その反転入力にはＤＣガンマ制御　。

信号が供給される。抵抗２２０は増幅器２４０の出力を
逓倍器１０の反転出力と増幅器２１０の信号入力との間
の接続点に結合している。それによシ、ガンマ制御信号
のＤＣレベルの変動によシ、ビデオ信号の黒しベ／Ｉ／
（従ってビデオ信号自体の信号範囲）は直列結合された
ダイオード２８および３０の非直線信号伝送特性に沿っ
てシフト・アップおよび／またはシフト・ダウンされ、
それによって比較的簡単に遠隔制御可能なガンマ補正を
与えることができる。適当なビデオ信号黒レベルは後続
する黒レベル・クランプ２２２によって再生される。

第１図に関して述べた別の形式の実施例は第２図の実施
例についてもあてはまる。さらに、第１図では逓倍器１
２は一定の利得モードで動作するので、それを差動信号
出力を有する一定利得の増幅器と置換することができる
。この変形例を含めて他の変形例も特許請求の範囲に記
載されたこの発明の範囲内で種々考えられることは言う
迄もない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従って構成された可調整ガンマ制御
装置の第１の実施例を、一部をブロックの形で、一部を
回路図の形で示した図、　　・第２図はこの発明に従っ
て構成された可調整ガンマ制御装置の第２の実施例を、
一部をブロックの形で、一部を回路図の形で示−した図
である。第１図で、１０・・・第１の信号変換手段、１４・・・
第２の信号変換手段、１２．２０．４０．４６．４８．
５０．５２・・・振幅手段、第２図で、２１４．２１６
．２１２．２１０・・・第１の信号変換手段、２８．３
０・・・第２の信号変換手段、２．１２．２２２・・・
振幅手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ビデオ信号に応答する信号入力と、ガンマ制御信
号に応答して制御された信号レベルをもつたビデオ信号
を供給する信号出力とを有する第１の信号変換手段と、上記第１の信号変換手段の上記信号出力に結合された信
号入力と、上記制御されたレベルをもつビデオ信号に応
答する非直線信号入力／出力変換特性とを有し、その信
号出力に上記制御されたレベルをもつビデオ信号のレベ
ルによつて決定される予め定められたガンマ調整量をも
つたビデオ信号を発生する第２の信号変換手段と、上記第２の信号変換手段の上記信号出力に結合された入
力を有し、上記ガンマ調整されたビデオ信号を感知して
その予め定められたレベルに対応する所定振幅を設定す
る振幅手段と、からなるガンマ制御信号に応答してビデオ信号のガンマ
を調整するためのガンマ制御装置。
（２）信号入力と信号出力とを有し、信号入力にビデオ
信号が供給される第１の利得制御可能な増幅段、および
同じく信号入力と信号出力とを有し、上記第１の利得制
御可能な増幅段と直列に結合された第２の利得制御可能
な増幅段と、上記第１の利得制御可能な増幅段の上記信号出力と上記
第２の利得制御可能な増幅段の上記信号入力との間に結
合された非直線信号入力／出力特性を有する信号変換段
と、上記第２の利得制御可能な増幅段の出力と上記第１およ
び第２の利得制御可能な増幅段のうちの一方のものの利
得制御入力との間に結合された利得制御帰還路と、上記第１および第２の利得制御可能な増幅段のうちの他
方のものの利得制御入力にガンマ制御信号を供給するガ
ンマ制御信号源と、からなるガンマ制御信号に応答してビデオ信号のガンマ
を調整するためのガンマ制御装置。