專利名稱：彩色圖像獲取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有一個傳感器的彩色圖象照相機(jī)，彩色圖象在彩色圖象照相機(jī)的傳感器表面上成像，圖象可以轉(zhuǎn)換為電信號，彩色圖象中的紅色部分產(chǎn)生一個紅色值電信號，彩色圖象中的綠色部分產(chǎn)生一個綠色值電信號，彩色圖象中的藍(lán)色部分產(chǎn)生一個藍(lán)色值電信號，這些信號提供給一個并行/串行轉(zhuǎn)換器和一個放大器電路以用于白色補(bǔ)償和亮度補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
亮度電路對于使圖象高亮合適是必要的。一個具有低的白部分的圖象導(dǎo)致一個比較暗的圖象，使其更亮，以便傳感器輸出的全部動態(tài)范圍是可用的。具有高的白部分的圖象導(dǎo)致太亮的圖象，使其更暗，以便所述的動態(tài)范圍可以保持在邊界條件。需要自動的白色補(bǔ)償以調(diào)節(jié)圖象溫度。這意味著圖象中紅色、綠色和藍(lán)色的值比率恒定。這兩個功能都被安排在一個自動放大器控制電路中，以便這兩個功能在同一電路中彼此相連。
當(dāng)彩色圖象成像在傳感器表面上時，這意味著自動放大控制必須非?？斓膹母咔袚Q到低，因為不同顏色的像素被掃描且提供給電路中的處理器。這些快速的增益系數(shù)中的切換是困難的且通常與精確度、窄的帶寬，以及低失真是不相容的。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的就是提出了一種簡單電路，該電路可無故障的處理對顏色值信號的轉(zhuǎn)換。
該發(fā)明目的可由權(quán)利要求1、3和5的特征部分所述的幾種不同解決方案中的裝置來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的第一解決方案，放大器電路包括單獨頻道中的用于對紅色值信號進(jìn)行白色補(bǔ)償?shù)牡谝环糯笃?，第二頻道中的用于對藍(lán)色值信號進(jìn)行白色補(bǔ)償?shù)牡诙糯笃?，和第三單獨頻道中的用于綠色值信號的第三放大器。交替的彩色圖象信號的每一個都提供給放大器以根據(jù)彩色值在單獨頻道中自動白色補(bǔ)償。對于其增益系數(shù)而言彩色圖象信號極大的不同。每個彩色圖象信號都在一個專門只為這種顏色圖象信號而設(shè)計的放大器中放大。因此，這種顏色值的連續(xù)信號的增益系數(shù)具有相同的數(shù)量級，且增益系數(shù)的主要影響將不會發(fā)生。彩色值信號沒有失真的被放大。綠色值信號相當(dāng)于大約的亮度信號。紅色值和藍(lán)色值信號據(jù)此被適配并被放大以便給定系數(shù)為1的綠色值信號。綠色值信號因此在其單獨頻道內(nèi)保持不變。
其有益效果是，放大器電路包括用于所有彩色圖象信號的光亮補(bǔ)償?shù)姆糯笃?。所有彩色圖象信號因此被提供給一個用于光亮補(bǔ)償?shù)姆糯笃鳌τ谶B續(xù)的信號，光亮補(bǔ)償?shù)脑鲆嫦禂?shù)變化不算大，以至滿足一個信號電路的需要，該電路沒有失真的操作。綠色值信號直接提供給用于光亮補(bǔ)償?shù)姆糯笃鳌?br> 并列的權(quán)利要求3的特征部分所定義的第二種解決方案的裝置可實現(xiàn)這個目的。在第二解決方案中，放大器電路包括用于紅色值信號及藍(lán)色值信號的白色補(bǔ)償及光亮補(bǔ)償?shù)牡谝环糯笃鳎约坝糜诰G色值信號的光亮補(bǔ)償?shù)牡诙糯笃?。每隔一個所傳輸?shù)男盘柺蔷G色值信號，并且藍(lán)色值信號或紅色值信號在每兩個綠色值信號G之間傳輸，以至紅色值和藍(lán)色值信號的數(shù)量相同。這兩個放大器交替工作。第一放大器放大藍(lán)色值信號或紅色值信號，第二放大器只放大綠色值信號。因為交替工作，為第一放大器保留有足夠的時間以實現(xiàn)增益系數(shù)中的轉(zhuǎn)接。在這里，用于白色補(bǔ)償?shù)姆糯笃髋c用于亮度補(bǔ)償?shù)姆糯笃骷稍谝黄鹨杂糜趯λ{(lán)色值信號和紅色值信號進(jìn)行亮度補(bǔ)償。這里給出了一個保留的放大器。
并列的權(quán)利要求4的特征部分所定義的第三種解決方案的裝置可實現(xiàn)這個目的。根據(jù)本發(fā)明，放大器電路由一個兩級放大器組成，其中第一級放大器用于精補(bǔ)償，第二級放大器用于粗補(bǔ)償。與單獨頻道對單獨顏色是可用的事實無關(guān)，無論通過用于自動增益控制和用于自動白色補(bǔ)償?shù)膯为毜目煽乜刹僮鞣糯笃?，還是通過對其集成化，都可以導(dǎo)致自動白色補(bǔ)償?shù)目刂品秶茸詣庸饬量刂频目刂品秶值亩嗟氖聦?。此外，像素信號不可避免地是連續(xù)的，所以可使用串連的、兩級的、具有精細(xì)自動亮度控制的以及基于具有開關(guān)的結(jié)構(gòu)而具有粗調(diào)自動增益控制的可控制操作放大器，其中對所有的顏色提出精細(xì)自動亮度控制，致使它可很快的改變增益系數(shù)。
有益地，第一放大級包括一個用于精調(diào)的跨導(dǎo)放大器。因此可實現(xiàn)簡單的轉(zhuǎn)換操作。
有益地，第二放大級包括一個用于粗調(diào)的與電容相連的可操作放大器。輸入電容與并聯(lián)電容的比率給定了增益系數(shù)，并聯(lián)電容使放大器的輸入與輸出分路。


為了更好的理解發(fā)明，結(jié)合附圖對實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，在附圖中圖1給出了具有單獨頻道的第一放大器電路；圖2給出了具有單獨頻道的第二放大器電路；圖3給出了兩級放大器電路；圖4給出了作為第一級放大器的跨導(dǎo)放大器；圖5給出了與電容器相連的作為第二級放大器的放大器。
具體實施例方式
圖1給出了具有一個傳感器2和一個放大器電路3的彩色圖片照相機(jī)1。彩色圖形在傳感器2上成像，傳感器產(chǎn)生了紅色值信號R，綠色值信號G和藍(lán)色值信號B。這些顏色值信號R、G、B被輸入臨時存儲在4個移位寄存器4，5，6，7中，并且可以由其最簡單的具有9和10兩行的矩陣8來表示。顏色值R、G、B被并行讀取到并行/串行轉(zhuǎn)換器11中，并行/串行轉(zhuǎn)換器11將這些值R、G、B提供給放大器3。放大器電路3包括三個獨立的信道12，13，14。各個顏色選擇開關(guān)15和16及可控操作放大器17和18位于最外的信道12和14中，并且中心信道13中存在顏色選擇開關(guān)19。顏色值信號B用于處理移位寄存器11最外面的單元20中。顏色值信號通過一個連接點21及關(guān)閉的開關(guān)16而提供給可操作放大器18，放大器18將顏色值信號B乘以一個系數(shù)以便實現(xiàn)一個可控的或自動的白色補(bǔ)償(或自動白色平衡，AWB)。然后修改的顏色值信號B′通過另一個連接點22提供給第三可控操作放大器23，放大器23適配信號B′以達(dá)到其亮度，或者放大器23執(zhí)行一個自動亮度補(bǔ)償(自動增益控制，AGC)。于是適配的信號B″提供到輸出端24。顏色值信號G通過中心信道13，通過關(guān)閉的開關(guān)19及打開的開關(guān)15和16被傳輸。剩余的信號R和B被乘一個系數(shù)，所以信號G給定白色補(bǔ)償?shù)南禂?shù)1，并且在中心信道13中保持不變，其中信號G對應(yīng)最接近的亮度信號。信號G是可操作放大器23中可適配的亮度并且作為信號G″提供給輸出端24。當(dāng)顏色值信號R被提供用于處理時，它將在開關(guān)16和19打開及開關(guān)15關(guān)閉時通過可操作放大器17被傳輸?shù)缴厦娴男诺?2。紅色值信號R在可操作放大器17中乘以一系數(shù)，且相乘的信號R′于是通過連接點22被導(dǎo)向可操作放大器23，可操作放大器23適配信號R′的亮度?？刹僮鞣糯笃鲗⑿盘朢″提供給輸出端24。
圖2給出了具有傳感器2和一個放大電路32的彩色圖象照相機(jī)31。放大電路32包括兩個開關(guān)33和34及兩個可控制操作放大器35和36。開關(guān)33和可操作放大器35被安排在上面的信道37，開關(guān)34和可操作放大器36在下面信道38中。顏色值信號B在開關(guān)34打開且開關(guān)33關(guān)閉時被提供給可操作放大器35?？刹僮鞣糯笃?5將藍(lán)色值信號B和用于白色補(bǔ)償?shù)南禂?shù)及用于亮度適配的系數(shù)一同處理。于是將作為信號B″的被適配的藍(lán)色值信號提供給輸出端24。綠色信號G在開關(guān)33打開且開關(guān)34關(guān)閉時通過可操作放大器36，并只被乘以一個系數(shù)?？刹僮鞣糯笃?6類似于可操作放大器23。作為信號G″的適配的綠色值信號于是在輸出端24可用。紅色值信號也是通過上面信道37的可操作放大器35。可操作放大器35也是通過將這個信號乘以一個用于白色補(bǔ)償?shù)南禂?shù)及一個用于亮度適配的系數(shù)。每隔一個所傳輸?shù)男盘柺蔷G色值信號，并且藍(lán)色值信號或紅色值信號在每兩個綠色值信號G之間傳輸，以至紅色值和藍(lán)色值信號的數(shù)量相同。兩個放大器35和36交替操作。放大器36放大綠色值信號，上面的放大器35放大藍(lán)色值信號B或紅色值信號R。
圖3給出了具有傳感器2和第三放大器電路42的彩色圖象照相機(jī)。放大器電路42被構(gòu)造為具有兩級并且包括兩個串聯(lián)的可控可操作放大器43和44并。在第一放大級43具有第一個可操作放大器43，亮度系數(shù)的精調(diào)被執(zhí)行，同時具有第二個可操作放大器44的第二放大級44執(zhí)行白色補(bǔ)償及亮度補(bǔ)償?shù)拇终{(diào)。全部三種顏色值信號都通過這兩個可操作放大器43和44并且在輸出端45可得到。各個電容器46，47連接到每個可操作放大器的后面。與電容或與開關(guān)電流放大器相連的放大器，特別是具有不連續(xù)放大級的放大器，可被提供用于自動增益控制中進(jìn)行粗調(diào)。
圖4給出了可操作放大器43的執(zhí)行。一個具有低增益，寬的帶寬，最小失真系數(shù)的連續(xù)可調(diào)可操作放大器可滿足自動增益控制中精調(diào)的需要。這樣的可操作放大器是由跨導(dǎo)放大器構(gòu)成的，跨導(dǎo)放大器操作兩個作為差動對的輸入電容器51和52。差動對51和52的跨導(dǎo)可以通過電阻53-58的連接來控制，電阻53-58形成了兩個電阻分支59和60。三個控制晶體管61-63控制獨立的電阻53-58和它們在級上連接或不連接。這樣的電路的功能例如在WO97/42704中有更詳細(xì)的描述。
圖5給出了可操作放大器44的執(zhí)行。放大器包括具有兩個輸入端72、73和兩個輸出端74、75的差動放大器71。提供到輸入端72的信號將通過電容器76到達(dá)差動放大器71，提供到第二輸入端73的信號將通過第二電容器77到達(dá)輸入端。電容器76、77具有電容值1。輸入端72和相應(yīng)的輸出端74通過回路81-83中并聯(lián)的三個電容器78-80而分路。第二輸入端73和相應(yīng)的輸出端75也是通過回路87-89中并聯(lián)的三個電容器84-86而分路。開關(guān)90連接到輸入端72、73以便位于回路81-83和87-89，電容器76-80和84-86的上端和下端，以便電容器76-80和84-86可以與地91相連并被放電?；芈?2，83，88及89最里面的電容器79，80，85及86具有電容值1，兩個回路81，87最外面的電容器78，84具有電容值2。電容器76-80和84-86可以在這種結(jié)構(gòu)被轉(zhuǎn)換，因此可實現(xiàn)粗放大。增益值是由輸入電容器76及77與并行的電容器78-80及84-86的比值給定的。
權(quán)利要求
1.一種具有傳感器(2)的彩色圖象照相機(jī)(1，31，41)，彩色圖象成像在傳感器的表面，所述的圖象被轉(zhuǎn)換為電信號，彩色圖象的紅色部分產(chǎn)生紅色值電信號(R)，彩色圖象的綠色部分產(chǎn)生綠色值電信號(G)，彩色圖象的藍(lán)色部分產(chǎn)生藍(lán)色值電信號(B)，這些信號被提供給并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換器(11)以及用于白色補(bǔ)償和亮度補(bǔ)償?shù)姆糯笃麟娐?3，32，42)，其特征在于，放大器電路(3)包括獨立頻道(12)中的用于紅色值信號(R)的白色補(bǔ)償?shù)牡谝环糯笃?17)，第二頻道(14)中的用于藍(lán)色值信號(B)的白色補(bǔ)償?shù)牡诙糯笃?18)，獨立頻道(13)中的用于綠色值信號(G)的第一放大器(17)。
2.如權(quán)利要求1所述的彩色圖象照相機(jī)，其特征在于，所述放大器電路(3)包括一個用于所有彩色圖象信號(R、G、B)的亮度補(bǔ)償?shù)姆糯笃?23)。
3.一種具有傳感器(2)的彩色圖象照相機(jī)(1，31，41)，彩色圖象成像在傳感器的表面，所述圖象被轉(zhuǎn)換為電信號，彩色圖象的紅色部分產(chǎn)生紅色值電信號(R)，彩色圖象的綠色部分產(chǎn)生綠色值電信號(G)，彩色圖象的藍(lán)色部分產(chǎn)生藍(lán)色值電信號(B)，這些信號被提供給并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換器(11)和用于白色補(bǔ)償和亮度補(bǔ)償?shù)姆糯笃麟娐?3，32，42)，其特征在于，放大器電路(32)包括用于紅色值信號(R)和藍(lán)色值信號(B)的白色補(bǔ)償和亮度補(bǔ)償?shù)姆糯笃?35)，及用于對綠色值信號(G)進(jìn)行亮度補(bǔ)償?shù)姆糯笃?36)。
4.一種具有傳感器(2)的彩色圖象照相機(jī)(1，31，41)，彩色圖象成像在傳感器的表面，所述的圖象被轉(zhuǎn)換為電信號，彩色圖象的紅色部分產(chǎn)生紅色值電信號(R)，彩色圖象的綠色部分產(chǎn)生綠色值電信號(G)，彩色圖象的藍(lán)色部分產(chǎn)生藍(lán)色值電信號(B)，所述的信號提供給并聯(lián)/串聯(lián)轉(zhuǎn)換器(11)和用于白色補(bǔ)償和亮度補(bǔ)償?shù)姆糯笃麟娐?3，32，42)，其特征在于，放大器電路(42)包括兩級放大器(43，44)，第一放大器級(43)用于精補(bǔ)償和第二放大器級(44)用于粗補(bǔ)償。
5.如權(quán)利要求4所述的彩色圖象照相機(jī)，其特征在于，第一放大器級(43)包括用于精調(diào)的跨導(dǎo)放大器(如圖4)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的彩色圖象照相機(jī)，其特征在于，第二放大器級(44)包括一個與電容器(76-80和84-86)相連的可操作放大器(如圖5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有一個傳感器(2)彩色圖象照相機(jī)(1,31,41),彩色圖象在彩色圖象照相機(jī)的傳感器表面上成像,圖象可以被轉(zhuǎn)換為電信號,彩色圖象中的紅色部分產(chǎn)生一個紅色值電信號(R),彩色圖象中的綠色部分產(chǎn)生一個綠色值電信號(G),彩色圖象中的藍(lán)色部分產(chǎn)生一個藍(lán)色值電信號(B),這些信號提供給一個并行/串行轉(zhuǎn)換器和一個放大器電路(42)用于白色補(bǔ)償和亮度補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明,放大器電路由兩級放大器(43,44)組成,第一級放大用于精補(bǔ)償精,第二級放大用于粗補(bǔ)償。
文檔編號H04N9/07GK1389077SQ01802362
公開日2003年1月1日 申請日期2001年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月11日
發(fā)明者M·E·科勒 申請人:皇家菲利浦電子有限公司