JPH09163381A - Ａｇｃ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 色順次読取式カラーカメラためのＡＧＣ回路
を実現する。 【解決手段】 検出回路１２はメモリ８ｂに書き込まれ
たＧ映像データの最大値及び最小値を検出する。ＣＰＵ
１３は、Ａ／Ｄ変換回路７に入力される映像信号の振幅
が所定の値になるようなゲインコントロール信号のディ
ジタル値を生成する。また、映像信号の黒レベルが所定
の電位になるようなオフセットコントロール信号のディ
ジタル値を生成する。アンプ１０はゲインコントロール
信号に従って増幅度を変化させ、クランプ回路１１はオ
フセットコントロール信号に従って映像信号の電位を変
化させる。こうして、Ａ／Ｄ変換回路７のダイナミック
レンジに合うように映像信号の振幅と直流電位が調整さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、利得を自動的に調
整して出力を適切な値に制御するＡＧＣ（Automatic Ga
in Control）回路に関し、特に回転するカラーフィルタ
により撮像対象からの光情報を３原色情報に分離して映
像信号を得る色順次読取式カラーカメラのＡＧＣ回路に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、撮像対象からの光情報を３原
色情報に分離して映像信号を得る色順次読取式カラーカ
メラが提案されている（特願平７−４１６９９号）。図
５はこの色順次読取式カラーカメラのブロック図であ
る。撮像レンズ１を通過した撮像対象からの光情報を赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色情報に分離する３
色分離カラーフィルタ２は、モータ３の駆動によりＣＣ
Ｄ素子４の前で回転する。これを図６のように撮像レン
ズ１側から見ると、カラーフィルタ２は、赤色光成分の
みを透過させるフィルタセル２１、青色光成分を透過さ
せるフィルタセル２２、緑色光成分を透過させるフィル
タセル２３から構成されている。

【０００３】このようなカラーフィルタ２が回転する
と、撮像レンズ１を通過してＣＣＤ素子４に入射する光
は、赤、青、緑と順次変化する。このようにして、撮像
対象からの光情報が３原色情報に分離される。カラーフ
ィルタ２を通過した光がＣＣＤ素子４に入射することに
よってＣＣＤ素子４から出力される信号は、信号処理回
路５によって増幅、帯域調整等の信号処理が行われ、映
像信号に変換される。この映像信号は、赤、青、緑の各
成分が順次取り込まれることにより得られる信号である
が、光の透過率がフィルタセル２１〜２３で異なるた
め、映像信号の振幅は各色でまちまちである。

【０００４】そこで、透過率補正アンプ６は、各色の透
過率に応じたゲイン補正量に基づいて各色ごとにゲイン
補正を行い、映像信号の振幅を均一にする。このように
してゲイン補正された映像信号がＡ／Ｄ変換回路７によ
ってアナログ信号からディジタル信号に変換される。そ
して、メモリ制御回路９により、Ｒ映像データはメモリ
８ａに書き込まれ、Ｇ映像データはメモリ８ｂに書き込
まれ、Ｂ映像データはメモリ８ｃに書き込まれる。この
ようにＲ、Ｇ、Ｂの映像データをメモリ８ａ〜８ｃにい
ったん蓄えて読み出すことにより、同時信号に変換する
ことができる。

【０００５】以上のような色順次読取式カラーカメラに
は、簡単な光学系で高解像度が得られるという優れた効
果がある。しかし、このカメラは回転するカラーフィル
タ２を用いているため、図６のようにＣＣＤ素子４が色
の境目（図６ではＧとＲ）に位置するタイミングが必ず
存在する。よって、このタイミングではフィルタセルの
透過率が異なる２色を基にした映像信号が生成される。
このため、各色ごとにゲイン補正を行う透過率補正アン
プ６では、十分に補正することができず、色の境目がＣ
ＣＤ素子４の位置に来る度に映像信号の振幅が不安定と
なる。

【０００６】したがって、映像信号の振幅に基づいて増
幅器の利得を自動的に調整することにより、出力レベル
を適切な値に制御する従来のＡＧＣ回路をこのカメラに
設けようとしても、検出すべき映像信号の振幅が安定し
ないので、従来のＡＧＣ回路を利用することはできな
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように色順次読
取式カラーカメラには、従来のＡＧＣ回路を利用するこ
とができないという問題点があった。本発明は、上記課
題を解決するためになされたもので、色順次読取式カラ
ーカメラためのＡＧＣ回路を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、撮像素子から
の映像信号をゲインコントロール信号に応じた増幅度で
増幅するゲインコントロールアンプと、ゲインコントロ
ールアンプから出力された映像信号をオフセットコント
ロール信号に応じた電位に固定して、この信号をＡ／Ｄ
変換回路に出力するクランプ回路と、メモリに記憶され
たＲ、Ｇ、Ｂの映像データのうち、いずれかのデータの
最大値、最小値を検出する検出回路と、この検出回路で
得られた最大値及び最小値に基づいて、Ａ／Ｄ変換回路
に入力される映像信号の振幅が所定の値になるようなゲ
インコントロール信号を生成すると共に、Ａ／Ｄ変換回
路に入力される映像信号の黒レベルが所定の電位になる
ようなオフセットコントロール信号を生成する制御回路
とを有するものである。このような構成により、制御回
路がゲインコントロール信号とオフセットコントロール
信号を生成することにより、Ａ／Ｄ変換回路に入力され
る映像信号の振幅と黒レベルが調整される。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す
ＡＧＣ回路のブロック図であり、図５と同様の構成には
同一の符号を付してある。本実施の形態においても、色
順次読取式カラーカメラの構成は図５の例と同様なの
で、撮像レンズ、３色分離カラーフィルタ、モータ、Ｃ
ＣＤ素子（撮像素子）、及び信号処理回路については説
明を省略する。

【００１０】前述した３色分離カラーフィルタの回転に
より、信号処理回路から図２のように順次出力されるＲ
映像信号、Ｂ映像信号、Ｇ映像信号は、図５と同様に透
過率補正アンプ６によってゲイン補正される。次に、ゲ
インコントロールアンプ１０は、透過率補正アンプ６か
ら出力された映像信号を後述するゲインコントロール信
号に応じた増幅度で増幅する。

【００１１】そして、クランプ回路１１は、ゲインコン
トロールアンプ１０から出力された映像信号を１水平同
期ごとに一定の電位に固定して、映像信号の直流成分を
再生すると共に、後述するオフセットコントロール信号
が入力されると、この信号に応じて前記電位を変化させ
る。

【００１２】続いて、Ａ／Ｄ変換回路７は、クランプ回
路１１から出力された映像信号をＡ／Ｄ変換する。こう
して、カラーフィルタの回転に伴ってＲ、Ｇ、Ｂの映像
データが順次Ａ／Ｄ変換回路７から出力される。そし
て、メモリ制御回路９から書き込み制御信号が出力され
ることにより、Ｒ映像データはメモリ８ａに書き込ま
れ、Ｇ映像データはメモリ８ｂに書き込まれ、Ｂ映像デ
ータはメモリ８ｃに書き込まれる。

【００１３】なお、３色分離カラーフィルタの色の境目
がＣＣＤ素子の位置に来る度に、透過率補正アンプ６に
入力される映像信号の振幅が不安定になる。そこで、メ
モリ制御回路９は、単一のフィルタセルを通過した光だ
けがＣＣＤ素子に入射するタイミング、すなわち図２の
タイミングｔ１、ｔ２、ｔ３におけるデータをメモリ８
ａ〜８ｃに取り込ませる。こうして、色の境目による振
幅の不安定なデータを取り除き、安定な振幅の映像デー
タをメモリ８ａ〜８ｃに書き込むことができる。

【００１４】次に、検出回路１２は、メモリ８ｂに書き
込まれたＧ映像データの最大値Ｍａｘ及び最小値Ｍｉｎ
を以下のように検出する。まず、検出回路１２は、最大
値Ｍａｘの検出については、その初期値を０とし、これ
をメモリ８ｂのＧ映像データと比較する。そして、Ｇ映
像データの方が大きい場合は、このデータを新たな最大
値Ｍａｘとして記憶し、Ｇ映像データが記憶値以下の場
合は、記憶している最大値Ｍａｘを更新しない。

【００１５】このような比較と更新をＧ映像データにお
ける所定の期間で繰り返すことにより、最大値Ｍａｘを
求める。また、同様の比較をＧ映像データにおける所定
の期間で繰り返し、最小値Ｍｉｎを求める。つまり、Ｇ
映像データの方が記憶している最小値Ｍｉｎより小さい
場合は、このデータを新たな最小値Ｍｉｎとして記憶
し、Ｇ映像データが記憶値以上の場合は、記憶している
最小値Ｍｉｎを更新しない。

【００１６】こうして、Ｇ映像データの最大値Ｍａｘ及
び最小値Ｍｉｎが求められる。なお、この最大値Ｍａｘ
は映像信号の白レベルに相当し、最小値Ｍｉｎは映像信
号の黒レベルに相当するものである。また、実際の検出
においては、ノイズ等の影響を除去するために、カラー
フィルタの所定回転分の平均値をとる。すなわち、カラ
ーフィルタの１回転ごとに得られるＧ映像データの最大
値、最小値を例えば４回転分それぞれ加算して平均値を
求め、これらをＧ映像データの最大値Ｍａｘ、最小値Ｍ
ｉｎとする。

【００１７】続いて、ＣＰＵ１３は、検出回路１２によ
って得られた最大値Ｍａｘ及び最小値Ｍｉｎに基づい
て、以下のような計算を行い、ゲインコントロール信号
とオフセットコントロール信号のディジタル値を生成す
る。まず、ゲインコントロール信号については、Ｇ映像
データの振幅ＡＧを次式のように求める。 ＡＧ＝Ｍａｘ−Ｍｉｎ ・・・（１） 続いて、求めた振幅ＡＧと後述する所定値ＡＳとから、
最適な増幅度αを次式のように計算する。 α＝ＡＳ／ＡＧ ・・・（２）

【００１８】そして、ＣＰＵ１３は、この増幅度αを示
すゲインコントロール信号のディジタル値をＤ／Ａ変換
回路１４ａに出力する。この増幅度αと出力値（ここで
は、８ビットのディジタル値）の関係は例えば図３のよ
うに設定されている。このディジタル値がＣＰＵ１３と
共に制御回路を構成するＤ／Ａ変換回路１４ａによって
アナログ信号に変換されることにより、ゲインコントロ
ールアンプ１０は、このゲインコントロール信号に従っ
て増幅度を変化させる。

【００１９】また、ＣＰＵ１３は、Ｇ映像データの最小
値Ｍｉｎに基づき、Ａ／Ｄ変換回路７に入力される映像
信号の黒レベルが所定の電位Ｂになるようなオフセット
コントロール信号のディジタル値をＤ／Ａ変換回路１４
ｂに出力する。そして、このディジタル値がＣＰＵ１３
と共に制御回路を構成するＤ／Ａ変換回路１４ｂによっ
てアナログ信号に変換されることにより、クランプ回路
１１は、映像信号の電位を変化させる。

【００２０】こうして、Ａ／Ｄ変換回路７に入力される
映像信号の振幅が所定値ＡＳとなり、その黒レベルが所
定の電位Ｂとなることにより、図４に示すように、Ａ／
Ｄ変換回路７のダイナミックレンジに合うように映像信
号の振幅と直流電位が調整される。

【００２１】なお、以上の説明では、ゲインコントロー
ル信号については、式（２）において増幅度αが１と計
算されたときのみ増幅度を変化させないことになり、同
様にオフセットコントロール信号については、Ｇ映像デ
ータの最小値Ｍｉｎが一定の値ＢＳ（所定値Ｂのディジ
タル値に相当）に等しいときのみ直流電位を変化させな
いことになるが、実際にはこれらが所定の範囲内にある
場合は振幅と直流電位を維持する。

【００２２】つまり、ゲインコントロール信号について
は、増幅度αが１を中心とした所定の範囲内にあれば、
ゲインコントロールアンプ１０の現在の増幅度を維持す
る。また、オフセットコントロール信号については、最
小値Ｍｉｎが値ＢＳを中心とした所定の範囲内にあれ
ば、直流電位を維持する。

【００２３】以上のように、メモリ８ｂに書き込まれた
安定な振幅のＧ映像データに基づいて、増幅度とオフセ
ットを調整することにより、ＡＧＣ回路を実現すること
ができ、Ａ／Ｄ変換回路７のダイナミックレンジに合う
ように映像信号の振幅と直流電位を調整することができ
る。なお、この調整はＧ映像データに基づいているの
で、カラーフィルタの１回転ごとに行われることにな
る。

【００２４】また、本実施の形態では、Ｇ映像データを
使用しているが、これは以下のような理由による。つま
り、カラーカメラにおける白色は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色
の混合で表されるが、この加色の比率はＲが約３０％、
Ｇが約６０％、Ｂが約１０％と決められている。そこ
で、白色における比率が高いＧを用いることで、映像信
号の白レベルを精度良く検出することができる。したが
って、コントロールの精度に注意すれば、Ｒ映像データ
あるいはＢ映像データを用いてもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、メモリに記憶された映
像データの最大値、最小値に基づいて、制御回路がゲイ
ンコントロール信号とオフセットコントロール信号を生
成することにより、ゲインコントロールアンプの増幅度
とクランプ回路で与える電位が調整されるので、色順次
読取式カラーカメラためのＡＧＣ回路を実現することが
でき、Ａ／Ｄ変換回路のダイナミックレンジに合うよう
に映像信号の振幅と直流電位を調整することができる。
また、映像データに基づくディジタル処理を行うことに
より、アナログ信号を用いる場合よりも精度を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態を示すＡＧＣ回路
のブロック図である。

【図２】 透過率補正アンプに入力される映像信号の波
形図である。

【図３】 ＣＰＵが求めた増幅度とＣＰＵから出力され
る出力値の関係を示す図である。

【図４】 Ａ／Ｄ変換回路のダイナミックレンジと映像
信号の関係を示す図である。

【図５】 色順次読取式カラーカメラのブロック図であ
る。

【図６】 ３色分離カラーフィルタの平面図である。

【符号の説明】

１…撮像レンズ、２…３色分離カラーフィルタ、３…モ
ータ、４…ＣＣＤ素子、５…信号処理回路、６…透過率
補正アンプ、７…Ａ／Ｄ変換回路、８ａ〜８ｃ…メモ
リ、９…メモリ制御回路、１０…ゲインコントロールア
ンプ、１１…クランプ回路、１２…検出回路、１３…Ｃ
ＰＵ、１４ａ、１４ｂ…Ｄ／Ａ変換回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像対象からの光情報をＲ、Ｇ、Ｂの３
   原色情報に分離するカラーフィルタと、回転する前記カ
   ラーフィルタを通過した光を映像信号に変換する撮像素
   子と、撮像素子から順次出力されるＲ、Ｇ、Ｂの映像信
   号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、Ａ／
   Ｄ変換回路から出力された映像データを記憶するメモリ
   とを備えた色順次読取式カラーカメラにおけるＡＧＣ回
   路であって、 前記撮像素子とＡ／Ｄ変換回路の間に設けられ、撮像素
   子からの映像信号をゲインコントロール信号に応じた増
   幅度で増幅するゲインコントロールアンプと、撮像素子
   とＡ／Ｄ変換回路の間に設けられ、ゲインコントロール
   アンプから出力された映像信号をオフセットコントロー
   ル信号に応じた電位に固定して、この信号をＡ／Ｄ変換
   回路に出力するクランプ回路と、 前記メモリに記憶されたＲ、Ｇ、Ｂの映像データのう
   ち、いずれかのデータの最大値、最小値を検出する検出
   回路と、 この検出回路で得られた最大値及び最小値に基づいて、
   Ａ／Ｄ変換回路に入力される映像信号の振幅が所定の値
   になるような前記ゲインコントロール信号を生成すると
   共に、Ａ／Ｄ変換回路に入力される映像信号の黒レベル
   が所定の電位になるような前記オフセットコントロール
   信号を生成する制御回路とを有することを特徴とするＡ
   ＧＣ回路。