JPH0628388B2 - 映像信号ホワイトクリップ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は映像信号ホワイトクリップ回路に関し、とくに
良好なリニアリティが要求される映像信号のＲＦコンバ
ータに用いて有効なものである。

［背景技術］ たとえばＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）においては、
再生された映像信号を通常のテレビジョン受像機に供給
して再生させるために、ＲＦコンバータを用いてＶＨＦ
帯の無線信号に変調することが行なわれる。この場合、
過変調による側波帯の広がりや画質の劣化などを防ぐた
め、映像信号のホワイトレベルを基準レベルに制限す
る、いわゆるホワイトクリップ処理が行なわれる（たと
えば、日本放送出版協会発行「ホビーエレクトロニクス
ホームビデオ」５１〜５３頁参照）。

この映像信号のホワイトクリップ処理を行なう手段とし
て、本発明者等は、一対のトランジスタを定電流回路に
共通接続することによって形成される差動型スイッチン
グ回路の利用を検討した。

すなわち、一対のトランジスタを定電流回路に共通接続
して相補的に導通させるとともに、上記一対のトランジ
スタの一方に映像信号を入力させ、他方にホワイトクリ
ップレベルの基準レベルを入力させることにより、上記
映像信号と上記基準レベルを上記映像信号のレベルに応
じて上記定電流回路側の共通接続点から切替出力させる
ことを検討した。

これによれば、上記映像信号が上記基準レベル以下のと
きは、一方のトランジスタが導通することにより、その
一方のトランジスタに入力された映像信号が上記共通接
続点にそのままリニア伝達して出力されるが、上記映像
信号が上記基準レベルを越えると、一方のトランジスタ
に代わって他方のトランジスタが導通することにより、
その他方のトランジスタに入力されている基準レベルが
上記映像信号に代わって上記共通接続点に出力されるよ
うになり、映像信号のホワイトクリップ処理を行なわせ
ることができる。

しかしながら、上述した技術には、次のような問題を生
ずることが本発明者らによってあきらかとされた。

すなわち、上述した映像信号ホワイトクリップ回路に使
われるスイッチング回路の伝達特性は、理想的には完全
に直線性（リニアリティ）を呈することだが、現実に
は、直線性部分だけではなく、湾曲部分も少なからず含
まれている。

これに関し、本件発明者らが検討したところによると、
トランジスタの等価抵抗によって現れる湾曲部分によ
り、入力信号すなわち映像信号が小レベルの時と大レベ
ルの時とで、トランジスタの伝達特性が異なってしま
い、これに起因して出力信号すなわちホワイドクリップ
処理された映像信号に、再生画質を低下させるような非
直線歪みを生じることが明らかになった。

とくに、第２図中に破線で示すように、映像信号のレベ
ルがホワイトレベルに近付いたときに現れる波形のなま
りは、カラー再生に重要な役割をなす微分利得や微分位
相を悪化させることが明らかになった。

［発明の目的］ 本発明の目的は、映像信号の伝達特性、とくにホワイト
レベル付近での直線性を改善して、良好な映像再生を可
能にする映像信号ホワイトクリップ回路を提供すること
にある。

本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。

［発明の概要］ 本願において開示される発明の概要を簡単に述べれば、
下記の通りである。

すなわち、映像信号のホワイトクリップを行なう差動型
のスイッチング回路のトランジスタ対の導通が一方から
他方へ切り替わるときに、他方のトランジスタにおいて
直流正帰還を生じさせることにより、映像信号から基準
レベルへの出力切替時の伝達特性を改善する。

これにより、映像信号の伝達特性、とくにホワイトレベ
ル付近での直線性を改善して、良好な映像再生を可能に
する、という目的を達成するものである。

［実施例］ 以下、本発明の技術が適用された映像信号ホワイトクリ
ップ回路の実施例を第１図および第２図を参照しながら
説明する。

第１図において、１はＲＦモジュレータ、１′はホワイ
トクリップ回路、Ｑ１〜Ｑ８，Ｑ１０〜Ｑ１６，Ｑ２０
〜Ｑ２３はバイポーラ・トランジスタ、ＣＳ１〜ＣＳ
４，ＣＳ１１，ＣＳ１２，ＣＳ２１〜ＣＳ２３は定電流
回路、Ｒ１〜Ｒ３，Ｒ１１，ＲＬ１，ＲＬ２は抵抗、Ｖ
REF1〜ＶREF3は基準レベル、Ｖｉｎは映像信号である。

まず、ホワイトクリップ回路１′では、一対のトランジ
スタＱ３，Ｑ４の各エミッタ（第２被制御端子）を定電
流回路ＣＳ２に共通接続するとともに、その定電流回路
ｃｓ２側の共通接続点から選択出力を取り出すようにし
た差動型のスイッチング回路が使用されている。この差
動型スイッチング回路はアナログ信号の切替選択を行な
うことができる一種のアナログ・スイッチング回路であ
る。

このスイッチング回路を構成する一対のトランジスタＱ
３，Ｑ４の一方（Ｑ３）のベース（制御端子）に映像信
号Ｖｉｎを入力させ、他方（Ｑ４）のベース（制御端
子）にホワイトクリップの基準レベルＶREF2を入力させ
ることにより、上記一対のトランジスタＱ３，Ｑ４を上
記映像信号Ｖｉｎのレベルに応じて相補的に導通させ、
これにより上記映像信号Ｖｉｎと上記基準レベルＶREF2
を上記映像信号Ｖｉｎのレベルに応じて切替出力させる
ようにしている。

トランジスタＱ３とＱ４はｐｎｐバイポーラ・トランジ
スタであって、電源電位Ｖｃｃ側から共通エミッタに流
れる電流Ｉｏを、定電流回路ＣＳ２で一定に制限するこ
とにより、基準電位に対するベース入力レベルの低い方
のトランジスタが導通し、この導通した方のトランジス
タがリニア伝達動作して、そのベースに入力された信号
またはレベルを上記共通エミッタへ出力するようになっ
ている。

さらに、一方のトランジスタＱ３から他方のトランジス
タＱ４へ導通が切り替わるときに、他方のトランジスタ
Ｑ４において局所的な直流正帰還を生じさせるようにし
てある。

この直流正帰還は、他方のトランジスタＱ４のコレクタ
（第１被制御端子）側に結合されることにより、そのコ
レクタに流れる電流をカレントミラーによって検出する
回路（Ｒ１，Ｒ２）と、この検出電流によって他方のト
ランジスタＱ４の入力レベルを、その他方のトランジス
タＱ４の導通を付勢する方向に偏寄させる回路（Ｑ７，
Ｒ３）により、上記他方のトランジスタＱ４だけにて行
なわれるようになっている。

次に、動作について説明する。

第１図において、ＶＴＲなどからの映像機器から入力さ
れるコンポジット映像信号Ｖｉｎは、トランジスタＱ２
のエミッタフォロワによってリニア伝達され、トランジ
スタＱ３のベースに入力される。このとき、トランジス
タ基準電圧ＶREF1とトランジスタＱ１は、トランジスタ
Ｑ２のベースに安定したバイアス電圧を供給する。

上記映像信号Ｖｉｎのホワイトクリップを設定する基準
レベルＶREF2は、トランジスタＱ９のエミッタフォロワ
によってリニア伝達され、抵抗Ｒ１およびトランジスタ
Ｑ７を介して、トランジスタＱ４のベースに入力され
る。

映像信号Ｖｉｎが入力されるトランジスタＱ３と基準レ
ベルＶREF2が入力されるトランジスタＱ４は、映像信号
Ｖｉｎと基準レベルＶREF2の大小関係によって相補的に
導通させられる。そして、導通させられた方のトランジ
スタＱ３／Ｑ４に入力されている信号／レベルがリニア
伝達されて、そのトランジスタＱ３とＱ４の共通エミッ
タに出力される。

すなわち、映像信号Ｖｉｎのレベルが基準レベルＶREF2
よりも小さい場合は、トランジスタＱ３がオンで、トラ
ンジスタＱ４がオフになる。このとき、トランジスタＱ
３に入力されている映像信号Ｖｉｎが選択されてＱ３，
Ｑ４の共通エミッタに出力される。

一方、映像信号Ｖｉｎのレベルが大きくなって、基準レ
ベルＶREF2で設定されるホワイトクリップレベル以上に
なると、上記とは反対に、トランジスタＱ３がオフで、
トランジスタＱ４がオンになる。このとき、トランジス
タＱ４に入力されている基準レベルＶREF2が選択されて
Ｑ３，Ｑ４の共通エミッタに出力される。

このようにして、映像信号Ｖｉｎと基準レベルＶREF2が
映像信号Ｖｉｎのレベルに応じて切り替え出力されるこ
とにより、映像信号Ｖｉｎの最大レベルが基準レベルＶ
REF2によって定められるホワイトクリップレベルに制限
される。

ここで、トランジスタＱ３がオンで、トランジスタＱ４
がオフの状態にて、映像信号Ｖｉｎのレベルが上記基準
レベルＶREF2に近付いた場合、トランジスタＱ３，Ｑ４
からなる差動型のスイッチング回路の裸の伝達特性は、
第２図中の破線で示すように、非直線性の歪みを有して
いるが、この歪みは次のようにして是正される。

すなわち、映像信号Ｖｉｎのレベルが上記基準レベルＶ
REF2に下方から近付いて、今までオフ状態にあったトラ
ンジスタＱ４がオン状態になりかけると、このオン状態
になりかけたトランジスタＱ４によって、トランジスタ
Ｑ５および抵抗Ｒ１に若干の電流が流れはじめる。この
流れはじめた電流は、トランジスタＱ６および抵抗Ｒ２
の電流経路にカレントミラーによって転写される。これ
により、トランジスタＱ６は、トランジスタＱ５および
抵抗Ｒ１に流れるのと同じ電流をトランジスタ７と抵抗
Ｒ３の間から吸い込むようになる。

抵抗Ｒ３は、基準レベルＶREF2を他方のトランジスタＱ
４にエミッタフォロワ伝達するトランジスタＱ８とＱ７
の間に直列に介在させられている。

このため、抵抗Ｒ３から電流が吸い込まれると、トラン
ジスタＱ７のベース電位が低下し、これ伴ってトランジ
スタＱ４のベース電位も低下する。

そして、このＱ４のベース電位の低下がＱ４のオン化傾
向をさらに加速する。つまり、他方のトランジスタＱ４
に流れる電流が検出されると、この検出電流によって他
方のトランジスタＱ４の導通を付勢するような直流正帰
還が、その他方のトランジスタＱ４において局部的に生
じる。

これにより、第２図に実線で示すように、映像信号Ｖｉ
ｎから基準レベルＶREF2への切り替えが、同図の破線で
示すような非直線部分を経ることなく、非常に迅速かつ
円滑に行なわれるようになる。

この結果、映像信号Ｖｉｎから基準レベルＶREF2への出
力切替時の伝達特性が補正される。したがって、入力信
号である映像信号Ｖｉｎは、再生画像を劣化させるよう
な非直線歪みを生じることなく、所定の基準レベルＶRE
F2によるホワイトクリップレベルを設定されてリニア伝
達される。このような補正効果をもたらす直流正帰還
は、特定のトランジスタＱ４に対してだけ局部的に限定
して行なわれため、ホワイトクリップ回路１′の動作全
体が上記直流正帰還によって不安定になるようなことは
ない。

また、上述したような直流正帰還をかけられるトランジ
スタＱ４は、そのオン／オフの切り替わり時に適度のヒ
ステリシス特性を呈するようになる。このヒステリシス
により、上記トランジスタＱ４を用いたスイッチング回
路が、映像信号Ｖｉｎ中に含まれやすいリンギングや雑
音成分によって無用な切り替え動作を行なうのを阻止す
る効果も併せて得ることができる。

映像信号Ｖｉｎは非常に広帯域の周波数成分を有してお
り、したがってその映像信号Ｖｉｎの伝送経路も非常に
広帯域であることが要求されるが、このような広帯域の
伝送経路では、リンギングや雑音の影響を受けやすい。
一方、そのリンギングや雑音は、再生画像の質に大きく
影響し、これらの影響を回避することも良好な再生画質
を得る上できわめて重要である。

以上のようにして、トランジスタＱ４に固有の特性すな
わち等価抵抗に依存していた伝達特性、とくに映像信号
Ｖｉｎがホワイトレベル付近にあるときの直線性が改善
され、これにより良好な映像再生が可能になる。

上述したホワイトクリップ回路１′によって所定のホワ
イトレベルを持たせられた映像信号は、トランジスタＱ
１０のエミッタフォロワを介してＲＦモジレータ１に変
調信号として入力される。

ＲＦモジュレータ１は、トランジスタＱ１１〜Ｑ１６の
複合差動回路による平衡変調回路を用いて構成され、変
調入力信号である映像信号によって振幅変調されたＲＦ
映像信号Ｖｏｕｔを出力する。

このＲＦモジュレータ１において、トランジスタＱ１
１，Ｑ１２は差動対をなし、その一方（Ｑ１１）には、
ホワイトクリップ回路１′からの映像信号が入力される
とともに、その他方（Ｑ１２）には、基準レベルＶREF3
にもとづく一定のベース電圧ＶＢが与えられるようにな
っている。

トランジスタＱ１３とＱ１４，Ｑ１５とＱ１６はそれぞ
れに差動対をなし、Ｑ１３とＱ１６、Ｑ１４とＱ１５は
それぞれ、２番端子と３番端子から注入されるＶＨＦ帯
のＲＦ（無線周波数）搬送波信号によって交互にオン／
オフさせられる。

Ｑ１３とＱ１５の共通コレクタおよびＱ１４とＱ１６の
共通コレクタにはそれぞれ、負荷抵抗ＲＬ１およびＲＬ
２が接続され、その一方の負荷抵抗ＲＬ１から６番端子
にＲＦ映像信号Ｖｏｕｔが取り出されるようになってい
る。

ここで、差動対をなすトランジスタＱ１１とＱ１２の一
方（Ｑ１１）のベース電圧は他方（Ｑ１２）のベース電
圧ＶＢよりも低くなるように設定されている。これによ
り、Ｑ１１のベースに入力される映像信号のレベルが小
さいほどＲＦ搬送波信号の振幅が大きくなるような負変
調が行なわれるようになっている。

以上のようにして得られるＲＦ映像信号は、そのホワイ
トクリップレベルを定める際の非直線歪みが少ないこと
により、普通のテレビジョン受像機にもきわめて良好な
画質の映像を映し出させることができる。

［効果］ 本願において開示される発明の効果うち、代表的なもの
の概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

差動型スイッチング回路の一方のトランジスタから他方
のトランジスタへ導通が切り替わるときに、他方のトラ
ンジスタにおいて直流正帰還をかけ、映像信号から基準
レベルへの出力切替時の伝達特性を補正するようにした
ことにより、映像信号の伝達特性、とくにホワイトレベ
ル付近での直線性を改善して、映像信号がホワイトレベ
ルに近いレベルであっても、良好な映像再生を可能にす
る、という効果が得られる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例にもとづ
き具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。

たとえば、バイポーラ・トランジスタに代えて電解効果
型トランジスタを用いてもよい。

［利用分野］ 以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその背景となつた利用分野であるＲＦコンバータへ
の応用について説明したが、それに限定されるものでは
ない。

たとえば、ＲＦ映像信号から復調された映像信号のホワ
イトレベル補正にも利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す映像信号ホワイトクリ
ップ回路の回路図、 第２図は上記ホワイトクリップ回路の伝達特性を示す特
性図である。 １……ＲＦモジュレータ、１′……映像信号ホワイトク
リップ回路、Ｖｉｎ……映像信号、Ｑ３，Ｑ４……差動
型のスイッチング回路を構成するトランジスタ、Ｑ５，
Ｑ６，Ｑ７，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３……直流正帰還を生じさ
せるトランジスタおよび抵抗、Ｖｏｕｔ……ＲＦ変調信
号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豆田 順一 群馬県高崎市西横手町111番地 株式会社 日立製作所高崎工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ制御端子と第１および第２の被制
   御端子とを持ち、制御端子と第２被制御端子との間に加
   わる入力信号に応じて第１被制御端子と第２被制御端子
   との間に流れる電流が制御される一対のトランジスタの
   かかる第２被制御端子を定電流回路に共通接続して相補
   的に導通させるとともに、上記一対のトランジスタの一
   方の制御端子に映像信号を入力させ、他方の制御端子に
   ホワイトクリップレベルの基準レベルを入力させること
   により、上記映像信号と上記基準レベルを上記映像信号
   のレベルに応じて上記定電流回路側の共通接続点から切
   替出力させる差動型のスイッチング回路と、上記他方の
   トランジスタの第１被制御端子に結合されて上記他方の
   トランジスタに流れる電流を検出する回路と、この検出
   電流によって上記他方のトランジスタの入力レベルをそ
   の他方のトランジスタの導通を付勢する方向に偏寄させ
   る回路とを有し、導通が一方のトランジスタから他方の
   トランジスタに切り替わるときに、その他方のトランジ
   スタにおいて直流正帰還を生じさせるようにしたことを
   特徴とする映像信号ホワイトクリップ回路。