JP2878852B2 - 映像信号の黒レベル補正回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像信号の黒レベル補
正回路に関し、フレアなどが生じても、簡単な回路にて
コントラストが改善できるように企図したものである。

【０００２】

【従来の技術】カメラ一体型ＶＴＲ等のビデオカメラで
は、光学系により被写体像を撮像素子の撮像面に結像さ
せ、被写体像を示す映像信号を撮像素子から取り出して
いる。ところで、光学系のレンズに日光が直接入射した
り、光学系や撮像面で乱反射が生じたりすると、フレア
が生じる。フレアが生じると、映像信号の黒レベルが上
昇して白側に近くなり、画像のコントラストが低下す
る。従って、黒色の被写体を撮影しても、再生画像の中
では被写体がやや白っぽくなって映し出されてしまう。
このようなフレアは、映像全体の平均明度が大となるに
したがって顕著になる。

【０００３】一方、白く濁ったり、薄汚れた窓ガラスご
しに被写体を撮影したり、もやのかかった日に望遠で撮
影をしたりしたときにも、映像信号の黒レベルが高くな
り、画像のコントラストが低下してしまう。

【０００４】黒レベルが高くなってしまうこと（これを
「黒レベルが浮く」と称することもある）を補償する従
来技術として、フレア補償回路がある。従来のフレア補
償回路では、映像信号の平均映像レベル（ＡＰＬ：Aver
age Picture Level)を検出し、ＡＰＬの値に応じて黒レ
ベルの浮き上りを補正していた。

【０００５】ここで、従来のフレア補償回路を、図７及
び図８を参照して説明する。図７はカメラ一体型ＶＴＲ
の記録系を示すブロック図である。同図に示すように、
光学系１により得られた被写体像は、ＣＣＤ等を備えた
撮像部２の撮像面に入射される。そして、撮影部２から
出力された映像信号はオートゲインコントロール（ＡＧ
Ｃ）回路３にてゲイン調整された後、色分離回路４で輝
度信号Ｙと色信号Ｃに分離される。

【０００６】そのうち輝度信号Ｙがフレア補償回路２０
に入力されて黒レベルの浮き上がりが補償される。フレ
ア補償回路２０の詳細は後述するが、フレア補償された
輝度信号Ｙは、γ補正回路５でγ補正されると共に、ブ
ランキング回路６にてブランキング期間の映像信号やノ
イズ等を除去されてから、エンコーダ８を経てレコーダ
部９に送られる。

【０００７】一方、色信号Ｃは色信号処理回路７にて所
要の色信号処理をされ、エンコーダ８を経てレコーダ部
９に送られる。

【０００８】レコーダ部９は、エンコーダ８のビデオア
ウトをヘッド１０によりビデオテープに記録する。

【０００９】ここで、フレア補償回路２０における黒レ
ベルの浮き上がり補償について説明する。フレア補償回
路２０の積分器２１は輝度信号Ｙ（図８(a)参照）を積
分するものであり、その積分値は平均映像レベル（ＡＰ
Ｌ）を示すことになる。レベルコントロール回路２２は
ＡＰＬに応じた値の出力を出すと共に、スイッチ２３は
水平同期パルスＨＤがハイレベルの時に投入され、ロウ
レベルの時に開放されるため、水平同期パルスＨＤに同
期してブラックレベルパルスＢＰが出力される。このブ
ラックレベルパルスＢＰのレベルはＡＰＬの値に一対一
に対応している。パルス混合器２４は輝度信号Ｙにブラ
ックレベルパルスＢＰを追加するものであり、このパル
ス混合器２４からはブランキング期間にブラックレベル
パルスＢＰが追加された輝度信号Ｙ（図８(b) ）が出力
される。クランプ回路２５は、ブラックレベルパルスＢ
Ｐのピークレベルをぺデスタルレベルに固定するように
クランプする。

【００１０】従って、ＡＰＬが高い場合、フレア量の増
加により黒レベルが大きく浮き上がるが、この時はブラ
ックレベルパルスＢＰがＡＰＬに依存して大きくなり、
クランプ回路２５にて、ブラックレベルパルスＢＰのレ
ベルだけ輝度信号の黒レベルを低下させることができ
る。

【００１１】このようにフレア補償回路２０により黒レ
ベルの調整が自動的に行われるため、フレア画像が生じ
ても、コントラストの高い画像を得ることができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、被写体がフ
レア等によらず低コントラストな場合は黒レベルの浮き
上りを十分補償することができない。つまり、ＡＰＬを
検出してフレア補償を行っているため、図９(a) ，(b)
のようにコントラストが大きく異なってもＡＰＬが同じ
場合は黒レベルの補正量が同じになるから、高コントラ
ストの図９(a) では黒レベルがペデスタルレベルになる
が、低コントラストの図９(b) では黒レベルが下がりき
らない。

【００１３】また、従来のフレア補償回路２０は、ＡＧ
Ｃ回路３を動作させた状態では、黒レベルの浮き上り補
償の効果を発揮できない。その理由は次の通りである。
通常ＡＧＣ回路３では、図７に示すように、色分離回路
４の出力の輝度信号Ｙを積分器１１により積分し、積分
器１１の出力電圧を比較器１２により基準電位と比較し
てフィードバック制御を行う。従って、積分器１１の出
力（Ａ点）の電位が常に一定になる。一方、フレア補償
回路２０では、色分離回路４の出力の輝度信号Ｙを積分
器２１により積分し、積分器２１の出力電圧に応じて黒
レベルを補正している。しかし、ＡＧＣ回路３の動作に
よりＡ点の電位が一定となれば、フレア補償回路２０の
積分器２１の出力（Ｂ点）の電位（ＡＰＬ）も一定とな
り、結局、黒レベルの補正量が常に一定となってしま
い、効果がなくなる。このことは、家庭用ビデオカメラ
では一般的にＡＧＣ回路３が使用されているので、特に
問題となる。

【００１４】本発明は上記従来技術に鑑み、フレアによ
るコントラスト低下の改善はもとより、フレア等に起因
しない低コントラストな映像のコントラスト改善を行う
ことができ、またＡＧＣ回路の動作時においても映像信
号の黒レベル補正を正確に行うことができる回路を提供
することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による映像信号の
黒レベル補正回路の構成は、撮像部から得られる輝度信
号を入力するＡＧＣ用増幅器と、ＡＧＣ用増幅器で増幅
された輝度信号の黒ピークレベルをブランキング期間を
除いた映像期間において検出する黒ピーク検出回路と、
黒ピーク検出回路で検出したレベルに応じたレベルとな
っているブラックレベルパルスを生成するブラックレベ
ルパルス生成回路と、生成されたブラックレベルパルス
をＡＧＣ用増幅器で増幅された輝度信号のブランキング
期間に混合するパルス混合器と、ブラックレベルパルス
の混合された輝度信号が入力され、ブラックレベルパル
スのピークレベルをあらかじめ設定したレベルに固定す
るように輝度信号をクランプして出力するクランプ回路
と、クランプされた輝度信号のレベルに応じた制御信号
をＡＧＣ用増幅器に与えるＡＧＣ用フィードバック回路
と、を具備することを特徴とするものである。

【００１６】また本発明による映像信号の黒レベル補正
回路の他の構成は、撮像部に対する絞りが制御信号によ
り可変であるアイリスと、撮像部から得られる輝度信号
の黒ピークレベルをブランキング期間を除いた映像期間
において検出する黒ピーク検出回路と、黒ピーク検出回
路で検出したレベルに応じたレベルとなっているブラッ
クレベルパルスを生成するブラックレベルパルス生成回
路と、生成されたブラックレベルパルスをブランキング
期間において輝度信号に混合するパルス混合器と、ブラ
ックレベルパルスが混合された輝度信号が入力され、ブ
ラックレベルパルスのピークレベルをあらかじめ設定し
たレベルに固定するように輝度信号をクランプして出力
するクランプ回路と、クランプされた輝度信号のレベル
に応じた制御信号をアイリスに与えるアイリス用フィー
ドバック回路と、を具備することを特徴とするものであ
る。

【００１７】

【実施例】先ず、本発明と同時に開発した黒レベル補正
回路を組み込んだカメラ一体型ＶＴＲの記録系を図５
（ブロック図）及び図６（信号波形図）を参照して説明
しておく。

【００１８】図５において、光学系１で得た被写体像を
示す映像信号は、撮像部２から出力されオートゲインコ
ントロール回路（ＡＧＣ用増幅器）３を経て、色分離回
路４にて輝度信号Ｙと色信号Ｃとに分離される。

【００１９】輝度信号Ｙは、黒レベル補正回路３０で黒
レベルの補正（詳細は後述）がされ、γ補正回路５及び
ブランキング回路６を経てエンコーダ８に送られる。色
信号Ｃは色信号処理回路７を経てエンコーダ８に送られ
る。エンコーダ８は輝度信号Ｙ及び色信号Ｃに所要の処
理をしてビデオアウトとし、レコーダ部９でヘッド１０
によりテープに記録する。

【００２０】ここで黒レベル補正回路３０について、図
５及び図６を参照して説明する。この例では理解を容易
にするため、図６(a) に示すような矩形波状の輝度信号
が入力され、且つＶｂ１なる黒浮きが発生しているとき
の動作を説明する。

【００２１】加算器３１は、ブランキング期間において
輝度信号ＹにワイドブランキングパルスＷＢＬを加え
る。図６(b) に示すようにワイドブランキングパルスＷ
ＢＬは、パルス幅がブランキング期間より長く、レベル
が輝度信号Ｙよりも高い。ワイドブランキングパルスＷ
ＢＬが加えられた輝度信号Ｙは増幅器３２で増幅される
（増幅されたＹ＋ＷＢＬを図６(c) に示す）。

【００２２】黒ピーク検出回路３３は、ワイドブランキ
ングパルスＷＢＬが加えられた輝度信号Ｙの中で最も低
いレベルを検出する。検出した最低レベルの値（黒ピー
ク）を図６(c) ではＶｂ２で示す。そして黒ピーク検出
回路３３は、信号レベルがＶｂ２となっている黒ピーク
信号ＶＢを出力する（図６(d) ）。なおブランキング期
間はワイドブランキングパルスＷＢＬで埋められている
ので、黒ピーク検出回路３３は、ブランキング期間を除
いた映像期間において、輝度信号の中で最も低いレベル
を検出することになる。

【００２３】レベルコントロール回路３４及びスイッチ
３５によりブラックレベルパルス生成回路が構成されて
いる。レベルコントロール回路３４は、黒ピーク信号Ｖ
ＢのレベルＶｂ２を、増幅器３２の増幅度の逆数倍し
て、レベルＶｂ１にする。またスイッチ３５は水平同期
パルスＨＤ（図６(e) ）がハイレベルのときに投入され
ロウレベルのときに開放される。このため、レベルがＶ
ｂ１となっているブラックレベルパルスＢＰ（図６(f)
）が生成されることになる。このブラックレベルパル
スＢＰのレベルＶｂ１は、輝度信号の黒ピークレベルＶ
ｂ２と比例関係にある。

【００２４】パルス混合器３６は、色分離回路４から送
られてくる輝度信号ＹにブラックレベルパルスＢＰを混
合する。混合するタイミングはブランキング期間であ
り、ブラックレベルパルスＢＰが混合された輝度信号Ｙ
を図６(g) に示す。

【００２５】クランプ回路３７は、ブラックレベルパル
スＢＰのピークレベルＶｂ１をペデスタルレベルに固定
するように輝度信号Ｙをクランプする。クランプした輝
度信号Ｙを図６(h) に示す。ペデスタルレベルを基準に
して図６(g) と図６(h) とを比べるとわかるように、レ
ベルＶｂ１だけ黒浮きしていた輝度信号レベルが下げら
れる。したがってコントラストの改善ができる。また、
ＡＰＬではなく黒ピークレベルＶｂ２に基づいてブラッ
クレベルパルスＢＰを作成して補正しているので、ＡＧ
Ｃ回路３の動作時にも正確に黒レベルを補正することが
できる。

【００２６】本発明と同時に開発した前述の図５に示す
黒レベル補正回路３０には、次の(イ) のような改良すべ
き点が残っている。(イ) 明るくコントラストの低い被写
体、例えば全面が白っぼい壁、青空などを撮影すると、
輝度信号Ｙのレベルは図３(a) に示すように全体に高く
なり、黒ピークのレベルＶｂ２も高くなる。同時に、図
３(b) の如くブラックレベルパルスＢＰのレベルＶｂ１
が高くなる。そのため、このままでは補正がかかりすぎ
て、クランプした輝度信号Ｙのレベルが図３(c) の如く
大幅に下がる。これを再生画像で見ると、壁等が黒くな
って映し出されてしまう。

【００２７】そこで本発明者は上述した(イ) の現象を考
慮して改良した黒レベル補正回路を開発した。

【００２８】図１は本発明の一実施例に係る黒レベル補
正回路１３０を示すが、これは図５に示した黒レベル補
正回路３０をＡＧＣ（オートマチック・ゲイン・コント
ロール）ループ内に設けた構成となっている。そのた
め、図５の回路３０に対してＡＧＣ用増幅器３に制御信
号４０Ａを与えるフィードバック回路４０を追加してあ
り、他の構成は図５に示すものと同じであるから、同じ
符号を付して説明の重複を省く。

【００２９】フィードバック回路４０は積分回路４１と
差動アンプ４２で構成してある。積分回路４１は、クラ
ンプ回路３７から出力される輝度信号を入力して積分す
ることにより、輝度信号の平均的レベルを示す信号を差
動アンプ４２に与える。クランプ回路３７の出力は前述
の通り、黒ピークＶｂ２に応じたブラックレベルパルス
ＢＰがブランキング期間に混合された輝度信号を、ブラ
ックレベルパルスＢＰのピークレベルＶｂ１がペデスタ
ルレベルに固定するようにクランプしたものであり、黒
レベル補正がされている。

【００３０】フィードバック回路４０中の差動アンプ４
２は積分回路４１の積分出力をＡＧＣ設定電圧と比較し
てＡＧＣ用制御信号４０Ａを生成し、ＡＧＣ用増幅器３
に与える。つまり、積分出力（クランプ回路３７から出
力される輝度信号の平均レベル）が小さいほど、制御信
号４０Ａのレベルが大きくなり、増幅器３の増幅度が大
きくなる。４３は設定器である。

【００３１】次に黒レベル補正回路１３０の動作を説明
する。図２を参照して、例えば白壁のような全面が白っ
ぽいコントラストが殆どない対象物を撮影したときの動
作を説明する。このときは、撮像部２から得られる輝度
信号（図１のＡ点）は図２(a) に示すように高めであ
り、黒ピーク検出回路３３の出力信号のレベルＶｂ２も
極めて高い。従って、ＡＧＣループが動作しない場合
は、増幅器３のゲインは１であり、この増幅器３が出力
する輝度信号（図１のＢ点）は図２(a) となる。従っ
て、パルス混合器３６の出力波形（図１のＣ点）は図２
(b) に示すようになり、ブラックレベルパルスＢＰのレ
ベルが輝度信号の白ピーク近くになる。その結果、クラ
ンプ後（図１のＤ点）の輝度信号のレベルは図２(c) に
示すように低下し、全体に暗い画像となる。

【００３２】これに対し、本発明によりＡＧＣループを
形成した場合は、積分回路４１に入力する輝度信号レベ
ルが低いため、積分出力が小さく、従って制御信号４０
Ａが大きくなってＡＧＣ用増幅器３のゲインが大きくな
る。その結果、この増幅器３の出力は図２(d) に示すよ
うに入力よりも大きくなる。従って、図２(e) に示すよ
うにブラックレベルパルスＢＰが付加され、図２(f) に
示すようにクランプ後の輝度信号のレベルが大きくな
る。これにより、上述の如く白ピークのレベル低下が改
善される。

【００３３】図４は本発明の他の実施例に係る黒レベル
補正回路１４０を示すが、これは図５に示した黒レベル
補正回路３０をアイリス・フィードバック・ループ内に
設けた構成となっている。そのため、ＡＧＣ用増幅器は
なく、図５の回路３０に対してアイリス４４に制御信号
４０Ｂを与えるフィードバック回路４０を追加してあ
り、他の構成は図５に示すものと同じであるから、同じ
符号を付して説明の重複を省く。

【００３４】フィードバック回路４０は積分回路４１と
差動アンプ４２で構成してある。積分回路４１は、クラ
ンプ回路３７から出力される輝度信号を入力して積分す
ることにより、輝度信号の平均的レベルを示す信号を差
動アンプ４２に与える。クランプ回路３７の出力は前述
の通り、黒ピークＶｂ２に応じたブラックレベルパルス
ＢＰがブランキング期間に混合された輝度信号を、ブラ
ックレベルパルスＢＰのピークレベルＶｂ１がペデスタ
ルレベルに固定するようにクランプしたものであり、黒
レベル補正がされている。

【００３５】フィードバック回路４０中の差動アンプ４
２は積分回路４１の積分出力をアイリス設定電圧と比較
してアイリス用制御信号４０Ｂを生成し、アイリス４４
に与える。つまり、積分出力（クランプ回路３７から出
力される輝度信号の平均レベル）が小さいほど、制御信
号４０Ｂのレベルが大きくなり、アイリス４４の開きが
大きくなる。４５は設定器である。

【００３６】次に黒レベル補正回路１４０の動作を説明
する。この場合も例えば白壁のような全面が白っぽいコ
ントラストが殆どない対象物を撮影したときの動作を説
明する。このときは、撮像部２から得られる輝度信号は
高めであり、黒ピーク検出回路３３の出力信号のレベル
Ｖｂ２も極めて高い。従って、アイリス・フィードバッ
ク・ループが動作しない場合は、アイリス４４の開きは
小さく、ブラックレベルパルスＢＰのレベルが輝度信号
の白ピーク近くになる。その結果、クランプ後の輝度信
号のレベルは低下し、全体に暗い画像となる。

【００３７】これに対し、本発明によりアイリス・フィ
ードバック・ループを形成した場合は、積分回路４１に
入力する輝度信号レベルが低いため、積分出力が小さ
く、従って制御信号４０Ｂが大きくなってアイリス４４
が大きく開く。その結果、撮像部２の出力が大きくな
る。従って、輝度信号が十分大きくなり、クランプ後の
輝度信号のレベルが大きくなる。

【００３８】上述した各実施例ではフィードバック回路
４０がクランプ後の輝度信号の平均レベルに応じた制御
信号４０Ａ又は４０ＢをＡＧＣ用増幅器３又はアイリス
４４に与えるようにしているが、平均レベルに限定され
るものではない。例えばクランプ後の輝度信号の白ピー
クに応じた制御信号を与えるようにしても良い。この場
合は、積分回路４１の代りに白ピーク検出回路を用いれ
ば良い。

【００３９】

【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに本発明では、ブラックレベルパルスのレベルを輝度
信号の黒ピークレベル（黒浮きレベル）に対応させてい
るので、ＡＧＣ動作時でも黒浮き量に応じて確実な黒レ
ベル補正ができ、フレア等が生じても、被写体が低コン
トラストであっても良好なコントラスト改善ができる。
更に、黒レベル補正回路がＡＧＣループ内あるいはアイ
リス・フィードバック・ループ内に入っているので、全
体が白っぽくコントラストが殆どないときでも、黒レベ
ル補正によって暗くなりすぎること（白レベル低下）も
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。

【図２】本発明におけるコントラストが殆どない場合の
動作を示す信号波形図である。

【図３】本発明を適用しない場合の信号波形を示す図で
ある。

【図４】本発明の他の実施例を示すブロック図である。

【図５】本発明と同時に開発した黒レベル補正回路を示
すブロック図である。

【図６】本発明と同時に開発した黒レベル補正回路の信
号波形を示す図である。

【図７】従来技術を示すブロック図である。

【図８】従来技術における信号波形を示す図である。

【図９】従来技術における低コントラスト時の問題点を
示す図である。

【符号の説明】

３ ＡＧＣ用増幅器 ３０ 黒レベル補正回路 ３１ 加算器 ３２ 増幅器 ３３ 黒ピーク検出回路 ３４ レベルコントロール回路 ３５ スイッチ ３６ パルス混合器 ３７ クランプ回路 ４０ フィードバック回路 ４１ 積分回路 ４２ 差動アンプ ４３ 設定器 ４４ アイリス ４５ 設定器 １３０ 黒レベル補正回路 １４０ 黒レベル補正回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−16919（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−37174（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−239178（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−75780（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−33276（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−198873（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−24774（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−164360（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 5/14 - 5/217

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像部から得られる輝度信号を入力する
   ＡＧＣ用増幅器と、 ＡＧＣ用増幅器で増幅された輝度信号の黒ピークレベル
   をブランキング期間を除いた映像期間において検出する
   黒ピーク検出回路と、 黒ピーク検出回路で検出したレベルに応じたレベルとな
   っているブラックレベルパルスを生成するブラックレベ
   ルパルス生成回路と、 生成されたブラックレベルパルスをＡＧＣ用増幅器で増
   幅された輝度信号のブランキング期間に混合するパルス
   混合器と、 ブラックレベルパルスの混合された輝度信号が入力さ
   れ、ブラックレベルパルスのピークレベルをあらかじめ
   設定したレベルに固定するように輝度信号をクランプし
   て出力するクランプ回路と、 クランプされた輝度信号のレベルに応じた制御信号をＡ
   ＧＣ用増幅器に与えるＡＧＣ用フィードバック回路と、 を具備することを特徴とする映像信号の黒レベル補正回
   路。
2. 【請求項２】 撮像部に対する絞りが制御信号により可
   変なアイリスと、 撮像部から得られる輝度信号の黒ピークレベルをブラン
   キング期間を除いた映像期間において検出する黒ピーク
   検出回路と、 黒ピーク検出回路で検出したレベルに応じたレベルとな
   っているブラックレベルパルスを生成するブラックレベ
   ルパルス生成回路と、 生成されたブラックレベルパルスをブランキング期間に
   おいて輝度信号に混合するパルス混合器と、 ブラックレベルパルスが混合された輝度信号が入力さ
   れ、ブラックレベルパルスのピークレベルをあらかじめ
   設定したレベルに固定するように輝度信号をクランプし
   て出力するクランプ回路と、 クランプされた輝度信号のレベルに応じた制御信号をア
   イリスに与えるアイリス用フィードバック回路と、 を具備することを特徴とする映像信号の黒レベル補正回
   路。