(57)【要約】ＡＧＣ制御部（１１０）は、同期信号振幅測定回路（１０８）により測定された同期信号の振幅を一定値に保つように可変利得アンプ（１０３）の利得を制御するための第１動作モードと、映像信号処理回路（１０９）により測定された同期信号の振幅が所定の第１の基準値より小さくても利得を増加させず、映像信号の振幅が所定の第２の基準値より大きくなったときだけ可変利得アンプ（１０３）の利得を減少させるための第２動作モードを有する。ここで、前記第１動作モードで動作中に同期信号の振幅が所定の第１の基準値より小さく、かつ映像信号の振幅が所定の第２の基準値より大きい場合、前記第２動作モードに切り換え、他方、前記第２動作モードで動作中に同期信号の振幅が所定の第１の基準値より小さくなくなった場合、前記第２動作モードから前記第１動作モードに切り換える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期信号が重畳された映像信号を入力し、可変利得アンプを介して前記同期信号の振幅を測定する同期信号振幅測定手段と、前記映像信号の振幅を測定する映像信号振幅測定手段とを有する自動利得制御回路であって、
前記同期信号振幅測定手段により測定された同期信号の振幅を所定の第１の基準値に保つように利得を制御するための第１動作モードと、前記同期信号振幅測定手段により測定された同期信号の振幅が小さくても利得を増加させず、前記映像信号振幅測定手段により測定された映像信号の振幅が所定の第２の基準値より大きくなったときだけ利得を減少させるための第２動作モードにより、前記可変利得アンプを制御する制御手段を有することを特徴とする自動利得制御回路。
【請求項２】
請求項１の自動利得制御回路において、前記第１動作モードで動作中に前記同期信号振幅測定手段により測定された同期信号の振幅が所定の第１の基準値より小さく、かつ前記映像信号振幅測定手段により測定された映像信号の振幅が所定の第２の基準値より大きい場合、前記第２動作モードに切り換え、他方、前記第２動作モードで動作中に前記同期信号振幅測定手段により測定された同期信号の振幅が所定の第１の基準値より小さくなくなった場合、前記第２動作モードから前記第１動作モードに切り換える動作モード切換手段を有することを特徴とする自動利得制御回路。
【請求項３】
請求項２記載の自動利得制御回路において、映像信号の無入力を検出する無入力検出手段を備え、前記動作モード切換手段は、前記第２動作モードで動作中に前記無入力検出手段により無入力が検出された場合、前記第２動作モードから前記第１動作モードに切り換えることを特徴とする自動利得制御回路。
【請求項４】
請求項２記載の自動利得制御回路において、映像信号のソースの切り換わりを検出する信号源切り換わり検出手段を備え、前記動作モード切換手段は、前記第２動作モードで動作中に前記信号源切り換わり検出手段により信号源の切り換わりが検出された場合に、前記第２動作モードから前記第１動作モードに切り換えることを特徴とする自動利得制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は自動利得制御（ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｇａｉｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＧＣ）回路に関する。
【背景技術】  従来から、ビデオ信号の振幅を一定に維持する回路が知られている。この回路によれば、同期信号が含まれたビデオ信号（例えばコンポジットビデオ信号、Ｙ／Ｃセパレート信号のＹ信号など）のペデスタルレベルと、シンクチップレベルとの差、すなわち同期信号の振幅が一定に保たれる。このような制御はシンクＡＧＣと呼ばれている。
すなわち、同期信号の振幅と、白色を表す映像信号の振幅との比率が規格上決められた値になっている。そのため、同期信号の振幅を一定に制御することにより、映像信号のうち、白色部分の振幅も一定に維持される。白色以外の映像に関しては、映像信号の振幅は映像信号の明るさに比例し、白色が最大振幅となっているため、映像の明るさに対応する映像信号の振幅は一意に決まる。
同期信号の振幅と、白色を表現する映像信号の振幅との比は、ＡＮＳＩ／ＳＭＰＴＥ１７０Ｍの規格（ＮＴＳＣ規格）によると、２：５となっており、別のテレビ信号規格ＩＴＵ−Ｒ  ＢＴ．４７０（ＰＡＬ規格）では、３：７となっている。
この他に、映像信号のピーク値を一定値に維持する方法も知られており、この制御はピークＡＧＣと呼ばれている。ピークＡＧＣも、シンクＡＧＣと同様に、負帰還のループを構成して、映像信号のピーク値を一定に維持する。
特開平１０−１６４４５８号公報に記載のＡＧＣ回路は、シンクＡＧＣとピークＡＧＣを組み合わせた方法の例で、シンクＡＧＣとピークＡＧＣが同時に動作する。入力信号の中には、同期信号の振幅から規格により決まる映像信号の最大振幅（白色部分の振幅）を超える振幅を含む映像信号が存在する場合がある。そのため、同期信号の振幅は適正値より小さいが、映像信号の振幅は最大振幅を超えているという状態になる場合がある。このとき、同期信号が過小であるためシンクＡＧＣによって利得を上げようとする動作と、映像信号が過大であるためピークＡＧＣによって利得を下げようとする動作が競合状態となる。
この状態では制御が不安定になる（発振する）。そのため、ピークＡＧＣの制御ループの時定数をシンクＡＧＣの制御ループの時定数に比べて短く設定し、これにより制御系が不安定になることを防止している（図５参照）。
特開２００１−０９４８２６号公報に記載のＡＧＣ回路は、ピークＡＧＣに分類される方法を採用している。この方法では、映像信号のピーク値に対して３種類の閾値Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３（Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３）を設け、Ｌ１を超えた場合は超えた分を誤差として出力し、Ｌ２より大きくＬ１以下の場合は誤差０を出力し、Ｌ３より大きくＬ２以下のときはあらかじめ設定された固定誤差値を出力し、Ｌ３以下の場合は誤差０を出力するようになっている。
これにより、映像信号のピーク値が過大（Ｌ１より大きい）の時、利得が減少し、適正レベル（Ｌ２より大きく、Ｌ１以下）の時、利得を維持し、過小（Ｌ３より大きく、Ｌ２以下）の時、利得が増加し、映像信号が黒に近い時（Ｌ３以下）利得を維持し、過度の利得変動を抑えている（図４参照）。
与えられた映像信号を処理してそれを記録したり再生したりする装置では、一旦最適な利得を決定した後は、映像信号のソースが切り換わらない限りＡＧＣの利得はできるだけ変動しないことが望ましい。
シンクＡＧＣは前述のように同期信号の振幅と映像の振幅の比率が決められた値になっていることを前提にしており、映像の明暗に依存しないという利点があり、上記の望ましい特性を容易に達成することができる。
しかし、実際に入力されるビデオ信号に関しては、電波の受信状態、あるいはビデオテープへの記録により信号に歪が生じ、同期信号の振幅と映像信号の振幅の比率が変化することが多い。
また、ビデオの編集を行う場合、同期信号を付け替えることがあり、この場合も映像の振幅と同期信号の振幅の比率が狂ってしまうことがある。
以上のように、映像信号と同期信号の振幅の比率が決められた値からずれた信号が入力されることがある。多くの場合、同期信号の振幅から規格上決まる映像信号の最大振幅を超える振幅の映像信号が入力されることがあるため、単純なシンクＡＧＣでは同期信号に対しては利得が適正でも映像信号に対しては利得が過大になるといった現象が起こる。映像信号に対してＡＧＣの利得が過大になると、映像信号に大きな歪が生じ、映像の品質が劣化する。シンクＡＧＣの欠点については上記先行技術でも指摘されている。
一方、ピークＡＧＣの利点は同期信号がなくてもＡＧＣをかけることができること、上述したように同期信号が適正で映像信号が過大になることを防ぐことができることである。
しかし、ピークＡＧＣでは入力された映像信号の振幅がピーク値であってもこれが必ずしも白色を意味するものでもなく、今後も映像信号の振幅の最大値である保証も全く無い。そのため、利得を上げるか下げるかの判断は結局ピークが検出された周辺の映像の明暗に依存せざるを得ず、１つの信号源に対し、映像の明暗によって利得が常に変動を続けることになる。しかし、映像の明暗によって利得が変動するのは映像信号を記録、表示する装置においては望ましくない。
特開２００１−０９４８２６号公報はこの問題を改善するための方法を提案している。この方法は映像信号の振幅が適正であると判断し、利得が維持される映像信号の振幅に幅がある。さらに、暗い映像の場合にも利得制御を停止させることによって映像の明暗に依存して利得が変動しないように工夫している。しかし、適正と判断できる範囲は映像によってまちまちである。このため、外部から適正レベルを入力できる構成になっているが、全ての映像に対して単一のレベルで対応できるとは考えにくい。また、映像信号の明暗に応じて利得が変動するという欠点は完全に解消できない。
特開平１０−１６４４５８号公報はシンクＡＧＣとピークＡＧＣを組み合わせた方法を提案している。この方法では、両者の制御が互いに競合した時のことを考慮してピークＡＧＣの時定数をシンクＡＧＣより短くすることによってピークＡＧＣを優先的に動作させ、あわせて制御の安定性を確保することを目的としている。
しかし、両者の制御が競合してピークＡＧＣが優先され、ピーク時の振幅が過大とならないように利得が制限されるケースは映像が明るいときに限られる。このときには同期信号の振幅が目標値より小さくなるため、再び映像が暗くなった場合は通常のシンクＡＧＣ動作により利得が上昇する。つまり、この方法でも同一の映像信号のソースで映像の明暗によって利得が変動する可能性を排除できない。
以上のように、上記のような問題点を解決し、映像信号の振幅を一定に維持することができるＡＧＣ回路が望まれる。
【発明の開示】
本発明の実施の一形態によれば、同期信号が重畳された映像信号を入力し、可変利得アンプを介して前記同期信号の振幅を測定する同期信号振幅測定手段と、前記映像信号の振幅を測定する映像信号振幅測定手段とを有する自動利得制御回路であって、前記同期信号振幅測定手段により測定された同期信号の振幅を所定の第１の基準値に保つように利得を制御するための第１動作モードと、前記同期信号振幅測定手段により測定された同期信号の振幅が小さくても利得を増加させず、前記映像信号振幅測定手段により測定された映像信号の振幅が所定の第２の基準値より大きくなったときだけ利得を減少させるための第２動作モードとを有することを特徴とする。
これにより、映像の明暗に依存せず、映像信号の振幅が所定の第２の基準値を超えることを防止しつつ、映像信号の振幅を一定のレベルに保つことができる。
また、モードを切り替えることによって、制御の目標を１つに限定し、複数の制御目標値を持つことによる制御の競合状態が発生せず、したがって安定して制御することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の一実施の形態を示すブロック図である。
図２は、図１のＡＧＣ制御部１１０の構成を示すブロック図である。
図３は、モードの遷移の条件をテーブルにして示す図である。
図４は、従来技術における映像信号の振幅と閾値の関係を示す図である。
図５は、従来のＡＧＣ制御部での構成を示すブロック図である。
図６は、信号源切り換わり検出手段の動作原理を示す図である。
図７は、図２のモード管理部２１１の動作モードと出力との対応を表した図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態を示す。図１において、クランプ回路１０２は、入力端子１０１に入力された、コンポジット映像信号、又はＹ／Ｃセパレート信号のＹ信号など、同期信号を含んだ映像信号に対して、シンクチップの電圧を一定の電圧に維持する（シンクチップクランプ）。可変利得アンプ１０３は、制御入力により利得を可変にでき、クランプ回路１０２からの映像信号をＡＧＣ制御部１１０によって決められた利得でもって増幅あるいは減衰させる。Ａ／Ｄコンバータ１０４は、可変利得アンプ１０３からの映像信号をデジタル信号に変換する。ローパスフィルタ１０５は、Ａ／Ｄコンバータ１０４からのコンポジット映像信号に含まれる色信号を除去するものであり、同期分離回路１０６の誤動作を防止するのに必要なものである。
同期分離回路１０６は、ローパスフィルタ１０５を通った信号からコンポジット同期信号を分離する。水平ＡＦＣ（自動周波数制御）回路１０７は、同期分離回路１０６により分離されたコンポジット同期信号の位置を推定し、シンクチップの位置およびバックポーチの位置を示す信号を出力する。シンクチップの位置あるいはバックポーチの位置を決めるのに、水平ＡＦＣ回路１０７は必ずしも必要ではないが、水平ＡＦＣ回路１０７があった方が、映像信号にノイズが含まれているとき、誤動作する危険性が小さくなる。同期信号振幅測定回路１０８は、水平同期信号が現れる度に、ローパスフィルタ１０５を通った信号に対して、シンクチップのレベルとバックポーチのレベル（すなわち、ペデスタルレベル）を測定し、その差を取ることにより同期信号の振幅を測定する。無入力検出回路１１１は、水平ＡＦＣ回路１０７の出力を受けて、入力端子１０１に映像信号が入力されているか否かを判定し、入力されていれば論理ローレベル（以下「Ｌ」という。）を出力し、入力されていなければ論理ハイレベル（以下「Ｈ」という。）を出力する。
他方、映像信号処理回路１０９は、Ａ／Ｄコンバータ１０４からのデジタル信号に対して、Ｙ／Ｃ分離、色復調などテレビ信号処理に必要な信号処理を行う。映像信号処理回路１０９は、映像信号の振幅が所定の第２の基準値より大きいかどうかを判定する回路を有する。
ＡＧＣ制御部１１０は、映像信号処理回路１０９からの映像信号が所定の第２の基準値より大きいかどうかの判定出力と、同期信号振幅測定回路１０８からの同期信号の振幅とから、可変利得アンプ１０３の制御値を作り出し、可変利得アンプ１０３の利得を制御する。
図２は図１のＡＧＣ制御部１１０の構成を示す。図２において、入力端子２０１は、図１の映像信号処理回路１０９からの信号であって、映像信号の振幅が所定の第２の基準値より大きいことを示す信号が入力される端子である。入力端子２０２は、図１の同期信号振幅測定回路１０８からのペデスタルレベルを表す値が入力される端子である。入力端子２０３は、図１の同期信号振幅測定回路１０８からシンクチップレベルを表す値が入力される端子である。
ローパスフィルタ２０５、２０６は、水平周期で変化するペデスタルレベルとシンクチップレベルの細かい変動を除去するためのものであり、ＡＧＣの利得が不必要に振動するのを防止する。ローパスフィルタ２０５、２０６の出力は、過去１フレームあるいは１フィールド分のペデスタルレベル又はシンクチップレベルの平均値になるように適切な時定数を選ぶ。
ローパスフィルタ２０４は、その時定数がローパスフィルタ２０５より充分小さい。図６に示したように、入力端子２０２に印加されたペデスタルレベルが急激に変動すると、ローパスフィルタ２０４とローパスフィルタ２０５の時定数の違いにより、減算器２０７の出力に差が発生する。
比較器２２０は、減算器２０７の出力の絶対値を所定の第３の基準値と比較し、大きければ信号が切り換わったと判断し、Ｈを出力する。比較器２２０の出力２２１は前述のように信号の切り換わりを表し、モード管理部２１１に接続される。
減算器２０８は、ローパスフィルタ２０５からのペデスタルレベルと、ローパスフィルタ２０６からのシンクチップレベルとの差をとって同期信号の振幅を求める。
比較器２１０は、減算器２０８からの同期信号の振幅を、所定の第１の基準値と比較し、同期信号の振幅が所定の第１の基準値より大きい場合は、出力２１６がＨになり、同期信号の振幅が所定の第１の基準値より小さい場合は、出力２１７がＨになり、同期信号の振幅が所定の第１の基準値と同一の場合は出力２１６及び２１７はＨにならない。但し、本実施の形態で使用している可変利得アンプ１０３（図１）は、デジタル制御型で利得の設定が離散的なため、減算器２０８の出力値が所定の第１の基準値と同じと判断される条件に幅を持たせてある。
所定の第１の基準値は同期信号の振幅の目標値であり、Ａ／Ｄコンバータ１０４のビット幅あるいは信号の規格（ＮＴＳＣあるいはＰＡＬなど）によって異なる。本実施の形態では、１０ビットのＡ／Ｄコンバータを使用しており、ＮＴＳＣで２２４、ＰＡＬで２３６である。
モード管理部２１１は、比較器２１０の出力２１７の論理レベルと、入力端子２０１の論理レベルと、比較器２２０の出力２２１の論理レベルと、無入力検出回路１１１（図１）の出力２２２の論理レベルに基づき、出力端子の論理レベルを、Ｈ（第１動作モードを表す）又はＬ（第２動作モードを表す）にする。モード管理部２１１の入力と動作モードとの対応関係を図３に示す。また、動作モードとモード管理部２１１の出力との対応関係を図７に示す。
ＯＲゲート２１２は、入力端子２０１の論理レベルと、比較器２１０の出力２１６の論理レベルをＯＲ演算するものである。ＡＮＤゲート２１３は、モード管理部２１１の出力の論理レベルと、比較器２１０の出力２１７の論理レベルをＡＮＤ演算する。
ＡＧＣ利得制御レジスタ２１４は、２つの入力端子２１８、２１９をもち、その出力端子が可変利得アンプ１０３（図１）の利得制御端子に結合している。ここで、ＯＲゲート２１２の出力２１８がＨで、ＡＮＤゲート２１３の出力２１９がＬになると、ＡＧＣ利得制御レジスタ２１４の値が１つ下がり、これによって利得設定値が１段階下がる（利得は減少）。他方、出力２１８がＬで、出力２１９がＨになると、ＡＧＣ利得制御レジスタ２１４の値が１つ上がり、これによって利得設定値が１段階上がる（利得は増大）。
可変利得アンプ１０３の利得を減少させるためには、同期信号の振幅が所定の第１の基準値より大きいか、又は映像信号が所定の第２の基準値より大きいことを要する。他方、可変利得アンプ１０３の利得を増大させるためには、同期信号の振幅が所定の第１の基準値より小さいことを要する。
次に、図２を参照してＡＧＣ制御部１１０の動作を説明する。初期状態では、モード管理部２１１は、その出力の論理レベルをＨにして、第１動作モードにしている。ここで、同期信号の振幅が白色を表す映像信号の振幅の２／５より小さい信号が入ってきたとし、全体的に映像信号の振幅は小さいとする。そうすると、入力端子２０１の論理レベルはＬであり、比較器２１０の出力２１６の論理レベルはＬで、出力２１７の論理レベルはＨである。これにより、ＯＲゲート２１２の出力の論理レベルがＬであり、ＡＮＤゲート２１３の出力の論理レベルがＨであるから、ＡＧＣ利得制御レジスタ２１４の値が１つ上がる。これによって利得設定値が１段階上がり、従って可変利得アンプ１０３の利得が増大する。
この動作は通常は同期信号の振幅が所定の第１の基準値になるまで続くが、白色を表す映像信号の振幅と同期信号の振幅の比率は、規格上決められた値より同期信号の振幅が小さいから、同期信号の振幅が所定の第１の基準値に達する前に、映像信号の振幅が所定の第２の基準値を超える。
同期信号の振幅は所定の第１の基準値より小さく、映像信号の振幅は所定の第２の基準値より大きくなると、入力端子２０１の論理レベルがＨになる。その結果として、ＯＲゲート２１２の出力の論理レベルがＨになるが、ＡＮＤゲートの出力２１９の論理レベルがＨのままであるから、利得の制御方向が競合する。
しかしながら、モード管理部２１１は、比較器２２０の出力２２１の論理レベルがＬで、比較器２１０の出力２１７の論理レベルがＨであるが、入力端子２０１の論理レベルがＬからＨに遷移したことに基づき、モードを第１動作モードから第２動作モードに切り換え、その出力の論理レベルをＬにする。
モード管理部２１１の出力の論理レベルがＬになると、ＯＲゲート２１２の出力２１８はＨのままであるが、ＡＮＤゲート２１３の出力２１９の論理レベルがＬになるから、ＡＧＣ利得制御レジスタ２１４の値が１つ下がる。これによって利得設定値が１段階下がり、したがって可変利得アンプ１０３の利得が減少する。
これ以降、同期信号の振幅が所定の第１の基準値より小さい状態が続く限り、第２動作モードの状態が維持され、映像信号の振幅が所定の第２の基準値より大きくならない限り、現在の利得設定が維持される。これにより画面の明暗に依存する利得変動が原因の不要なちらつきが防止できる。
第２動作モードで動作中に、同期信号の振幅が所定の第１の基準値より小さくならなくなったときは、直ちに第１動作モードに遷移し、同期信号の振幅が所定の第１の基準値になるように利得を制御する。すなわち、通常のシンクＡＧＣ動作を行う。
このように、第１動作モードと第２動作モードを有し、同期信号の振幅が所定の第１の基準値より小さい状態で、映像信号の振幅が所定の第２の基準値より大きい状態を検出すると、第２動作モードに遷移し、映像信号の振幅が所定の第１の基準値より大きい状態が解消されるまで利得を減少させる。そして、映像信号の振幅が所定の第２の基準値以下にまで減衰した後は、利得設定が維持されることにより、画面の明暗に依存しない利得制御ができる。つまり、画面の明暗に依存した利得の変動がないため、画面のちらつきをおさえることができる。
なお、本実施の形態では、可変利得アンプ１０３としてデジタル制御型のものを使用した例を説明したが、この可変利得アンプ１０３に代えて電圧制御型可変利得アンプを使用し、ＡＧＣ制御部１１０をＤ／Ａ変換器を介してこの電圧制御型可変利得アンプに接続するようにしても、同等の効果を奏することができる。
また、本実施の形態では、利得制御動作をデジタル回路で行う例を説明したが、このデジタル回路に代えてマイクロプロセッサを使用することにより、同様の利得制御を行うことができる。
【産業上の利用可能性】  同一映像信号ソースにおいては映像の明暗に依存せず、映像信号の振幅が所定の第２の基準値を超えることを防止しつつ、映像信号の振幅を一定のレベルに保つことができる。
また、モードを切り換えることによって、制御の目標を１つに限定し、複数の制御目標値を持つことによる制御の競合状態が発生せず、したがって安定して制御することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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