(57)【要約】本発明は、センサ（２）を備えるカラー画像カメラ（１，３１，４１）に関する。そのセンサ表面上にはカラー画像を形成することが可能となっており、これらの画像は、電気信号に変換可能であり、そのカラー画像の赤成分は電気的赤色値信号（Ｒ）を生成し、そのカラー画像の緑成分は電気的緑色値信号（Ｇ）を生成し、そのカラー画像の青成分は電気的青色値信号（Ｂ）を生成する。これら信号は、白色補正及び輝度補正のために並列／直列変換器及び増幅回路（４２）に供給される。本発明によれば、増幅回路が微調補正用第１増幅段（４３）と粗調補正用第２増幅段（４４）とを有する２段増幅器（４３，４４）を有する。
2004507179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ面に色画像を形成することの可能なセンサを有し、当該画像が、電気信号に変換可能であり、当該色画像の赤成分が、電気的赤色値信号を生成し、当該色画像の緑成分が、電気的緑色値信号を生成し、当該色画像の青成分が、電気的青色値信号を生成し、これら信号が、並列／直列変換器、及び白色補償及び輝度補償のための増幅回路に供給される、カラー画像カメラであって、
前記増幅回路は、前記赤色値信号の白色補償のための個別チャネルに第１増幅器を、前記青色値信号の白色補償のための第２チャネルに第２増幅器を、前記緑色値信号のための個別チャネルに第３増幅器を有する、カラー画像カメラ。
【請求項２】
請求項１に記載のカラー画像カメラであって、前記増幅回路は、全ての色画像信号の輝度補償のための増幅器を有する、ことを特徴とするカラー画像カメラ。
【請求項３】
センサ面に色画像を形成することの可能なセンサを有し、当該画像が、電気信号に変換可能であり、当該色画像の赤成分が、電気的赤色値信号を生成し、当該色画像の緑成分が、電気的緑色値信号を生成し、当該色画像の青成分が、電気的青色値信号を生成し、これら信号が、並列／直列変換器、及び白色補償及び輝度補償のための増幅回路に供給される、カラー画像カメラであって、
前記増幅回路は、前記赤色値信号及び前記青色値信号の白色補償及び輝度補償のための増幅器と、前記緑色値信号の輝度補償のための増幅器とを有する、カラー画像カメラ。
【請求項４】
センサ面に色画像を形成することの可能なセンサを有し、当該画像が、電気信号に変換可能であり、当該色画像の赤成分が、電気的赤色値信号を生成し、当該色画像の緑成分が、電気的緑色値信号を生成し、当該色画像の青成分が、電気的青色値信号を生成し、これら信号が、並列／直列変換器、及び白色補償及び輝度補償のための増幅回路に供給される、カラー画像カメラであって、
前記増幅回路は、微調補償のための第１の増幅段と粗調補償のための第２の増幅段とを有する２段増幅器を有する、カラー画像カメラ。
【請求項５】
請求項４に記載のカラー画像カメラであって、前記第１の増幅段は、当該微調整のための相互コンダクタンス増幅器を有することを特徴とするカメラ。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のカラー画像カメラであって、前記第２の増幅段は、キャパシタと接続関係にある演算増幅器を有する、ことを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサ面に色画像を形成することの可能なセンサを有し、当該画像が、電気信号に変換可能であり、当該色画像の赤成分が、電気的赤色値信号を生成し、当該色画像の緑成分が、電気的緑色値信号を生成し、当該色画像の青成分が、電気的青色値信号を生成し、これら信号が、並列／直列変換器、及び白色補償及び輝度補償のための増幅回路に供給される、カラー画像カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
輝度回路は、画像の明るさに適応する必要がある。低い白色成分を有する画像は、比較的に暗い画像となるが、それよりも明るめのものとされるよう当該センサ出力の全ダイナミックレンジが使われる。高い白色成分を有する画像は、明るい画像となるが、それよりも暗めのものとされるようそのダイナミックレンジが境界条件に保たれる。画像の（色）温度を調整するには自動的な白色補償が要求される。これには、画像における赤、緑及び青の値について一定とされる比を含む。両機能は、１つの自動増幅器制御回路においてなされるので、これら２つの機能がその１つの回路において互いに干渉し合うことになる。
【０００３】
カラー画像が当該センサ表面上に形成されるとき、このことは、種々の色の画素が当該回路において処理するためにスキャンされ提供されるのでその自動的増幅制御は高度増幅から低度増幅へと非常に高速に切り換わる必要があることを意味している。こうしたゲイン係数の高速切換は難しいものであり、大抵は正確さや、狭帯域、低歪みといった面と両立し得ないものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、欠陥を伴うことなく交番する色値信号を処理する簡単な回路を提供することをその目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的は、独立請求項１，３及び４の各特徴部において規定されるような異なる幾つかの方策によって達成される。本発明による第１の方策では、前記増幅回路は、前記赤色値信号の白色補償のための個別チャネルに第１増幅器を、前記青色値信号の白色補償のための第２チャネルに第２増幅器を、前記緑色値信号のための個別チャネルに第３増幅器を有するものとしている。当該交番色画像信号の各々は、当該色値に基づいて区別されたチャネル毎に当該自動白色補償のための増幅器に供給される。これら色画像信号は、それらのゲイン係数に関して大きく異なっている。各色画像信号は、当該色画像信号についてのみ特別に構成された増幅器において増幅される。したがって、この１つの色値に係る連続した信号に対するゲイン係数は振幅の度合が同じであり、当該ゲイン係数の大きな変動は生じないことになる。かかる色値信号は歪なく増幅されるのである。緑色値信号は概ね輝度信号に対応する。赤色値及び青色値信号は、それに適応させられるとともに緑色値信号に係数１が与えられるように増幅される。故に緑色値信号は、その個別のチャネルにおいて不変のままとなる。
【０００６】
当該増幅回路は、全ての色画像信号の輝度補償のための増幅器を有するのが有利である。全ての色画像信号は、これにより、輝度補償のための１つの増幅器に供給される。輝度補償のためのゲイン係数は、連続的信号に対してそれほど大きくは変化しないので、単一の回路で十分であり、これが歪みなく動作することになる。当該緑色値信号は、輝度補償用増幅器に直接供給される。
【０００７】
上記目的は、独立請求項３の特徴部に規定されるような第２の方策により達成される。この第２の方策においては、前記増幅回路は、前記赤色値信号及び前記青色値信号の白色補償及び輝度補償のための第１の増幅器と、前記緑色値信号の輝度補償のための第２の増幅器とを有するものとしている。副次的又は二次的伝送信号のどれもが緑色値信号であり、各２つの緑色値信号Ｇ間においては、青色値信号か又は赤色値信号のどちらかが伝送され、このとき当該赤色値信号及び青色値信号の数が同じものとされる。当該２つの増幅器は交互に動作する。第１の増幅器は青色値信号か又は赤色値信号を増幅し、第２の増幅器は、緑色値信号のみを増幅する。これの交互動作によって、ゲイン係数の切り換わりをなすために第１の増幅器に十分な時間が残される。白色補償用の増幅器は、ここで青色値信号及び赤色値信号の輝度補償用の増幅器と統合される。これにより、増幅器が１つ節約される。
【０００８】
上記目的は、独立請求項４の特徴部に規定されるような第３の方策により達成される。本発明によれば、前記増幅回路は、微調補償のための第１の増幅段と粗調補償のための第２の増幅段とを有する２段増幅器を有するものとしている。個々の色について独立したチャネルが利用可能とされるという事実にかかわらず、自動ゲイン制御のため及び自動的白色補償のための個別の制御可能な演算増幅器により、又はそれら増幅器の統合した形態により、自動的白色補償のための当該制御レンジが自動的輝度制御のためのものよりも遥かに粗いものであるという事実が利用可能である。さらに、画素信号は、必然的にシリアルである。それ故、直列接続された２段階式の増幅器であって、全色につき設けられ自動ゲイン制御にのみ伴い切り換わりそしてスイッチによるアーキテクチャに基づく粗い自動ゲイン制御に伴い切り換わる細やかな自動的輝度制御を有する制御可能な演算増幅器は、当該ゲイン係数を素早く変化させることを可能にする。
【０００９】
前記第１の増幅段は、当該微調整のための相互コンダクタンス増幅器を有するものとすると有利である。これにより簡単な切り換え動作が可能となる。
【００１０】
当該第２の増幅段は、粗いチューニングのためのキャパシタと接続される演算増幅器を有するものとすると有利である。ここでのゲイン係数は、入力キャパシタの、当該増幅器の出力とともに当該入力をシャント（分流）する並列キャパシタに対する比によって定められる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のより良い理解のため、添付図面に基づいてより詳しく実施例を説明する。
【００１２】
図１は、カラー画像カメラ１を示しており、このカメラはセンサ２及び増幅回路３を備えている。センサ２上には、カラーパターンが画像形成され、ここで赤色値信号Ｒ、緑色値信号Ｇ及び青色値信号Ｂが生成される。これら色値信号Ｒ，Ｇ及びＢは、４つのシフトレジスタ４，５，６，７に一時記憶され、２つのライン９及び１０を有するマトリクス８の如き最も（非常に）簡単な形式にて表される。色値信号Ｒ，Ｇ及びＢは、パラレルで並列／直列変換器１１に読み出される。この変換器は、これら値Ｒ，Ｇ及びＢをシリアルで増幅器３に供給する。増幅回路３は、３つの区分けされたチャネル１２，１３及び１４を有する。外側のチャネル１２及び１４においては、それぞれの色選択スイッチ１５及び１６並びに制御可能演算増幅器１７及び１８が配備され、中央のチャネル１３には色選択スイッチ１９が設けられる。色値信号Ｂは、シフトレジスタ１１の最も外側のセル２０において処理をなすのに利用可能である。この色値信号は、接続点２１及び閉成スイッチ１６を介して演算増幅器１８に供給される。かかる増幅器１８は、制御され又は自動化された白色補償（又は自動ホワイトバランス，ＡＷＢ）をなすように色値信号Ｂに係数を乗じる。そして、変更された色値信号Ｂ′は、別の接続点２２を通じて第３の制御可能演算増幅器２３に供給される。かかる演算増幅器２３は、当該信号Ｂ′をその輝度に関して適応処理し又は自動輝度補償（自動利得制御，ＡＧＣ）を行う。こうして適応させられた信号Ｂ″は、出力部２４に供給される。色値信号Ｇは、スイッチ１９を閉じスイッチ１５及び１６を開くことにより中央チャネル１３を通じて伝送される。残りの信号Ｒ及びＢは、当該輝度信号と極めて近い値の信号Ｇにその白色補償において係数１が付与されこれにより当該中央チャネル１３において不変のままとなるような係数が掛けられる。信号Ｇは、演算増幅器２３において輝度につき適応処理され、信号Ｇ″として出力部２４に供給される。色値信号Ｒは、処理のために供給されるときには、スイッチ１６及び１９が開でスイッチ１５が閉の状態で演算増幅器１７を介して上側チャネル１２に伝送される。赤色値信号Ｒは、演算増幅器１７において係数が掛けられ、これにより得られる乗算信号Ｒ′は、接続点２２を介して演算増幅器２３に導かれる。増幅器２３は、信号Ｒ′の輝度について適応処理する。この演算増幅器は、信号Ｒ″を出力部２４に供給する。
【００１３】
図２は、センサ２及び増幅回路３２を有するカラー画像カメラ３１を示している。増幅回路３２は、２つのスイッチ３３及び３４と２つの制御可能な演算増幅器３５及び３６とを有する。スイッチ３３及び演算増幅器３５は、上側チャネル３７に構成され、スイッチ３４及び演算増幅器３６は下側チャネル３８に構成される。色値信号Ｂは、スイッチ３４が開でスイッチ３３が閉の状態で演算増幅器３５に供給される。演算増幅器３５は、白色補償用係数及び輝度適応用係数の双方を用いて当該青色値信号Ｂを処理する。このようにして適応処理された青色値信号は、信号Ｂ″として出力部２４に供給される。緑色値信号Ｇは、スイッチ３３が開でスイッチ３４が閉のときに演算増幅器３６を通じ、輝度係数だけが乗ぜられる。演算増幅器３６は、演算増幅器２３と類似のものである。また、適応処理された緑色値信号は、信号Ｇ″として出力部２４で利用可能となる。赤色値信号はまた、上側チャネル３７の演算増幅器３５を通じて伝送される。演算増幅器３５はまた、この信号に白色補償用係数及び輝度適応用係数を乗じる。二次的又は副次的な伝送信号はどれも緑色値信号に相当し、各２つの緑色値信号Ｇ間においては伝送されるのは青色値信号か又は赤色値信号である。ここで赤色値及び青色値信号の数は同じものとされる。かかる２つの増幅器３５及び３６は交互に動作する。増幅器３６は、緑色値信号を増幅し、上側増幅器３５は、青色値信号Ｂか又は赤色値信号Ｒを増幅する。
【００１４】
図３は、センサ２及び第３増幅回路４２を有するカラー画像カメラ４１を示している。増幅回路４２は、２段構成され、直列に接続される２つの制御可能な演算増幅器４３及び４４を有する。第１演算増幅器４３を有する第１増幅段４３においては、当該輝度係数の微細な調整が行われるとともに、第２演算増幅器４４を有する第２増幅段４４は、白色補償と輝度補償の粗い調整とを行う。３つの色値信号の全ては、これら２つの演算増幅器４３及び４４を通じて伝送され、その後に出力部４５で得られるものとなる。各キャパシタ４６，４７は、各演算増幅器の後に接続される。キャパシタに接続される増幅器又は切換型電流増幅器、特に分離した増幅段を有する増幅器は、自動ゲインコントロールにおける粗調のために設けるようにしてもよい。
【００１５】
図４は、演算増幅器４３の実現形態を示している。低利得、広帯域及び最小歪係数を有する継続的調整可能な演算増幅器は、自動ゲインコントロールにおける微調をするのに適うものとなっている。このような演算増幅器は、差動対としての２つの入力トランジスタ５１及び５２により動作する相互コンダクタンス増幅器によって形成可能である。差動対５１及び５２の相互コンダクタンスは、２つの抵抗ブランチ５９及び６０を形成する抵抗器５３〜５８の接続構成により制御可能である。３つの制御トランジスタ６１〜６３は、個々の抵抗器５３〜５８を制御し、段階毎にそれらを接続／接続解除する。例えば、国際特許出願公開第ＷＯ９７／４２７０４号には、このような回路の機能が詳しく説明されている。
【００１６】
図５は、演算増幅器４４の実現形態を示している。この増幅器は、２つの入力部７２及び７３と２つの出力部７４及び７５とを有する差動増幅器７１を有する。入力部７２に供給される信号は、キャパシタ７６を介して差動増幅器７１に達することになる。また、第２の入力部７３に供給される信号は、第２のキャパシタ７７を介してその入力部に達することになる。キャパシタ７６及び７７は、キャパシタンス値１を有する。入力部７２とこれに対応する出力７４とは、ループ８１〜８３において並列に接続される３つのキャパシタ７８〜８０により分流される。第２入力部７３とこれに対応する出力部７５も、ループ８７〜８９において並列に接続される３つのキャパシタ８４〜８６により分流される。スイッチ９０は、ループ８１〜８３及び８７〜８９、キャパシタ７６〜８０及び８４〜８６の上流及び下流に存在するように入力部７２及び７３に接続されるので、キャパシタ７６〜８０及び８４〜８６がグランド９１に接続され放電されることが可能である。ループ８２，８３，８８及び８９の内側のキャパシタ７９，８０，８５及び８６は、キャパシタンス値１を有し、２つのループ８１及び８７の外側のキャパシタ７８及び８４は、キャパシタンス値２を有する。キャパシタ７６〜８０及び８４〜８６は、粗調増幅がなされるようにこのアーキテクチャにおいて切り換えられることが可能である。当該入力キャパシタ７６及び７７の並列キャパシタ７８〜８０及び８４〜８６に対する比によってゲイン値が与えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】個別チャネルを有する第１の増幅回路を示す図。
【図２】個別チャネルを有する第２の増幅回路を示す図。
【図３】２段階増幅回路を示す図。
【図４】第１増幅段としての相互コンダクタンス増幅器を示す図。
【図５】第２増幅段としてのキャパシタ接続型増幅器を示す図。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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