BRPI0713075A2 - dispositivo de captação de imagem de estado sólido, método de transmissão de dados, e, aparelho de captação de imagem - Google Patents

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Abstract

DISPOSITIVO DE CAPTAçãO DE IMAGEM DE ESTADO SóLIDO, MéTODO DE TRANSMISSãO DE DADOS, E, APARELHO DE CAPTAçãO DE IMAGEM. Uma câmara de vídeo (100) para transmitir dados de imagem de um dispositivo de captação de imagem para um dispositivo de processamento de imagem com energia elétrica reduzida inclui um sensor de imagem C-MOS (110) que lê dados de imagem capturados na base de um relógio de referência CLK0, um circuito multiplicador de freqüência (121) que gera um relógio de alta velocidade CLK1, um circuito de rearranjo (122) que transpõe os dados de imagem capturados em seqüências de dados de bit, uma seção de saída de dados (120) que faz cada transmissor de dados (124) transmitir seqüencialmente uma seqüência de dados de bit correspondente ao exterior na base do relógio de alta velocidade CLK1, e um controlador de sistema (400) que excita transmissores de dados (124), o número de quais é proporcional a uma velocidade de transmissão.

Description

"DISPOSITIVO DE CAPTAÇÃO DE IMAGEM DE ESTADO SÓLIDO, MÉTODO DE TRANSMISSÃO DE DADOS, E, APARELHO DE CAPTAÇÃO DE IMAGEM" Campo Técnico
A presente invenção relaciona-se a um dispositivo de captação
de imagem de estado sólido e um método de transmissão de dados para ler dados de imagem capturados de um elemento de captação de imagem de estado sólido tal como um sensor de imagem de tipo de C-MOS e transmitir os dados de imagem capturados, e ademais relaciona-se a um aparelho de captação de imagem empregando um elemento de captação imagem de estado sólido tal como um sensor de imagem do tipo de C-MOS.
O presente pedido reivindica prioridade para Pedido de Patente Japonês No. 2006-182030, depositado em 30 de junho de 2006, o conteúdo de qual está por este meio incorporado por referência neste pedido. Fundamentos da Arte
Em recentes anos, sensores de imagem baseados em processos de fabricação de semicondutor do tipo de C-MOS (em seguida, chamados sensores de imagem de C-MOS) foram postos amplamente em uso prático. Um sensor de imagem de C-MOS pode ler seqüencialmente sinais de pixel adquiridos de pixéis de unidade individual 21 que são arranjados bidimensionalmente em, por exemplo, m colunas χ η filas. Especificamente, no sensor de imagem de C-MOS, m linhas de sinal de coluna para transmitir sinais de pixel gerados de η pixéis de unidade 21 arranjados em uma direção vertical (chamada uma direção de coluna) e η linhas de seleção horizontais para selecionar m pixéis de unidade 21 arranjados em uma direção horizontal são arranjadas de uma maneira como grade. O sensor de imagem de C-MOS é um dispositivo de captação de imagem para varrer seqüencialmente, em uma base um por um, os pixéis de unidade 21 de m colunas e η filas por estas linhas de sinal de coluna e linhas de seleção horizontais para gerar sinais de imagem.
A fim de capturar, com o uso de um tal dispositivo de captação de imagem, imagens de alta qualidade baseado em, por exemplo, padrões de HD total (Alta Definição Total) ou similar, é requerido produzir mais itens de dados de pixel por tempo de unidade do sensor de imagem de C-MOS. Assim, o sensor de imagem de C-MOS precisa produzir itens de dados de pixel a uma taxa de pixel mais alta. No caso de capturar sinais de imagem a uma alta taxa de pixel como descrito acima a fim de alcançar saída ao exterior a uma taxa de transmissão semelhante a uma taxa de transmissão convencional, o número de terminais de saída do dispositivo de captação de imagem precisa ser aumentado. Assim, há um problema no qual a escala de circuito é aumentada.
A fim de resolver um tal problema, uma idéia de aumentar a velocidade de leitura de itens de dados de pixel dos pixéis de unidade individual 21 no sensor de imagem de C-MOS e produzir sinais de imagem lidos a uma alta velocidade ao exterior por um número pequeno de terminais de saída pode ser considerado. Aqui, em um caso onde a velocidade de leitura de sinais dos pixéis de unidade individual 21 é aumentada simplesmente, o consumo de energia elétrica dentro do sensor de imagem de C-MOS e ruído gerado durante leitura são aumentados. A fim de reduzir os efeitos negativos provocados por um tal
aumento na velocidade de leitura, um dispositivo de captação de imagem de estado sólido para gerar um relógio de alta velocidade de um relógio de baixa velocidade, lendo itens de dados de pixel para quatro pixéis de um sensor de imagem de C-MOS na base do relógio de baixa velocidade, e produzir os itens de dados de pixel por uma pluralidade de canais de transmissão diferencial ao exterior na base do relógio de alta velocidade é sugerido na Publicação de Pedido de Patente Japonesa Não Examinada No. 2005-86224.
No dispositivo de captação de imagem de estado sólido sugerido no Documento de Patente 1 acima descrito, o sensor de imagem de C-MOS é operado na base do relógio de baixa velocidade e um circuito de lado de saída para produzir itens de dados de pixel é operado na base do relógio de alta velocidade. Assim, comparado com um caso onde todos os blocos de processamento no dispositivo inteiro são operados a alta velocidade, uma redução em ruído gerado no sensor de imagem de C-MOS e supressão do aumento no consumo de energia elétrica pode ser alcançada.
Exposição da Invenção
Problema Técnico
o dispositivo de captação de imagem de estado sólido descrito no Documento de Patente 1 descrito acima executa transmissão de sinais de imagem excitando amplificadores diferenciais, o número de quais é o mesmo como aquele em um caso onde dados de imagem com uma alta resolução e uma alta velocidade de projeção são transmitidos, até mesmo em um caso onde sinais de imagem em um formato de dados de baixa resolução e baixa taxa de quadro são capturados e transmitidos. Assim, comparado com um dispositivo de captação de imagem de estado sólido que executa todas as operações de processamento de leitura de sinais de pixel para produção de sinais de imagem ao exterior na base do número de relógios a uma freqüência relativamente baixa, o consumo de energia elétrica é aumentado.
Um objetivo técnico da presente invenção é sugerido devido às circunstâncias atuais acima descritas e é prover um dispositivo de captação de imagem de estado sólido, um método de transmissão de dados, e um aparelho de captação de imagem para transmitir dados de imagem capturados lidos de um elemento de captação de imagem de estado sólido para o exterior do elemento de captação de imagem de estado sólido com energia elétrica reduzida.
Uma concretização de um dispositivo de captação de imagem de estado sólido de acordo com a presente invenção inclui um elemento de captação de imagem de estado sólido que lê, na base de um primeiro relógio, itens de dados de imagem capturados de pixéis de unidade que são arranjados bidimensionalmente; uma segunda unidade geração de relógio que gera um segundo relógio tendo uma freqüência operacional mais alta que aquela do primeiro relógio; um unidade de processamento de arranjo que rearranja os itens de dados de imagem capturados lidos do elemento de captação de imagem de estado sólido em seqüências de dados de bits; uma unidade transmissão de dados que inclui uma pluralidade amplificadores diferenciais para transmitir as seqüências de dados de bit rearranjadas pela unidade de processamento de arranjo por uma pluralidade de canais de transmissão diferencial ao exterior, os amplificadores diferenciais transmitindo as seqüências de dados bit para o exterior na base do segundo relógio; e uma unidade controle excita amplificadores diferenciais, o número de quais é proporcional a uma velocidade transmissão à qual os itens de dados de imagem capturados são transmitidos ao exterior. Além disso, uma concretização de um método de transmissão de dados de acordo com a presente invenção para produzir, por uma pluralidade canais de transmissão diferencial ao exterior, itens de dados de imagem capturados lidos de um elemento de captação de imagem de estado sólido no qual pixéis de unidade são arranjados bidimensionalmente inclui rearranjar os itens de dados de imagem capturados lidos do elemento de captação de imagem de estado sólido em um número predeterminado de seqüências de bit de dados; gerar um segundo relógio tendo uma freqüência operacional mais alta do que aquela do primeiro relógio; excitar amplificadores diferenciais, o número de quais é proporcional a uma velocidade transmissão à qual os itens de dados de imagem capturados são transmitidos ao exterior; e transmitir, para os amplificadores diferenciais excitados individuais, cada uma das seqüências de dados de bit rearranjadas para o exterior na base do segundo relógio.
Além disso, uma concretização de um aparelho de captação de imagem de acordo com a presente invenção inclui uma seção de processamento de captação de imagem que lê, na base de um primeiro relógio, itens de dados de imagem capturados de um elemento de captação de imagem de estado sólido no qual pixéis de unidade são arranjados bidimensionalmente, e uma seção de processamento de imagens que executa processamento de dados predeterminado nos itens de dados de imagem capturados lidos da seção de processamento de captação de imagem. A seção de processamento de captação de imagem de inclui uma segunda unidade de geração de relógio que gera um segundo relógio tendo uma freqüência operacional mais alta do que aquela do primeiro relógio; um unidade de processamento de arranjo que rearranja os itens de dados de imagem capturados lidos do elemento de captação de imagem de estado sólido em um número predeterminado de seqüências de dados de bit; uma unidade transmissão de dados que inclui uma pluralidade de amplificadores diferenciais para transmitir as seqüências de bit de dados rearranjadas pela unidade de processamento de arranjo por uma pluralidade de canais de transmissão diferencial ao exterior, os amplificadores diferenciais transmitindo as seqüências de dados de bit para o exterior na base do segundo relógio; e uma unidade de controle que excita os amplificadores diferenciais, o número de quais é proporcional a uma velocidade de transmissão à qual os itens de dados de imagem capturados são transmitidos à seção de processamento de imagem.
A presente invenção opera o elemento de captação de imagem de estado sólido na base do primeiro relógio e opera um circuito de lado de saída para produzir dados de pixel na base do segundo relógio tendo uma alta freqüência. Assim, na presente invenção, desde que mais itens de dados de imagem capturados são produzidos por tempo de unidade sem aumentar a velocidade da operação para os itens de dados de imagem capturados pelo elemento de captação de imagem de estado sólido, ruído gerado dentro do elemento de captação de imagem de estado sólido pode ser reduzido em um caso onde dados tendo uma alta qualidade de imagem são produzidos.
Além disso, na presente invenção, amplificadores diferenciais, o número de quais é proporcional à velocidade de transmissão à qual os itens de dados de imagem capturados são transmitidos ao exterior, são excitados, e as seqüências de dados de bit individuais são transmitidas ao exterior pelos amplificadores diferenciais excitados na base do segundo relógio.
Como descrito acima, na presente invenção, desde que itens de dados de imagem capturados são transmitidos por canais de transmissão diferenciais ao exterior, irradiação desnecessária ocorrendo na hora quando dados são transmitidos pode ser reduzido. Além disso, desde que um número necessário mínimo de amplificadores diferenciais é excitado de acordo com a qualidade de imagem de dados de imagem, dados de imagem capturados podem ser transmitidos com energia elétrica reduzida, independente da qualidade de imagem de dados de imagem capturados a serem transmitidos.
Objetivos técnicos adicionais da presente invenção e vantagens específicas alcançadas pela presente invenção se tornarão mais aparentes das concretizações descritas abaixo com referência aos desenhos.
Breve Descrição dos Desenhos Figura 1 é um diagrama de bloco mostrando esquematicamente a configuração de uma câmera de vídeo 1.
Figuras 2A e 2B são ilustrações mostrando operações dentro de câmeras de vídeo mudando de acordo com um modo de captação de imagem.
Figura 3 é uma ilustração mostrando uma placa de circuito de um sensor de imagem de C-MOS.
Figura 4 é uma ilustração mostrando uma placa de circuito de um sensor de imagem de C-MOS.
Figura 5 é um diagrama esquemático mostrando as configurações de um dispositivo de captação de imagem e um dispositivo de processamento de imagem.
Figura 6 é uma ilustração mostrando um relógio de referência CLKO e um relógio de alta velocidade CLKl.
Figura 7 é uma ilustração mostrando processamento de transmissão diferencial para dados de bit em um modo de captação de imagem de imagem parada.
Figuras 8A e 8B são ilustrações mostrando processamento de transmissão diferencial para dados de bit em um modo de gravação de imagem móvel de HD.
Figuras 9A e 9B são ilustrações mostrando processamento de transmissão diferencial para dados de bit em um modo de monitoração.
Melhores Modos para Executar a Invenção
Em seguida, melhores modos para executar a presente invenção serão descritos em detalhes com referência aos desenhos. Nas concretizações descritas abaixo, a presente invenção é aplicada, por exemplo, a um aparelho de captação de imagem (em seguida, simplesmente chamado uma câmera de vídeo 1) para capturar uma imagem de um tema usando um elemento de captação de imagem de estado sólido. A câmera de vídeo 1 inclui, como mostrado na Figura 1, uma unidade de lente 10, um dispositivo de captação de imagem 100 constituído por um sensor de imagem de C-MOS (Semicondutor de Óxido de Metal Complementar) 110 e uma seção de saída de dados 120, um dispositivo de processamento de imagem 200, uma memória 300, um controlador de sistema .400, um meio de armazenamento 500, e uma unidade de exibição 600.
Na unidade de lente 10, uma lente de foco, uma lente de zoom, um diafragma, e uma parte motriz para acionar estas lentes são providas. Além disso, a unidade de lente 10 recebe luz de uma imagem de tema para formar a imagem sobre uma superfície receptora de luz do sensor de imagem de C-MOS 110.
O dispositivo de captação de imagem 100 é constituído pelo sensor de imagem de C-MOS 110, que recebe luz de uma imagem de tema para gerar dados de imagem capturados, e a seção de saída de dados 120, que produz os dados de imagem capturados gerados pelo sensor de imagem de C- MOS 110 para o dispositivo de processamento de imagens 200.
O sensor de imagem de C-MOS 110 tem pixéis de unidade 21 que são arranjados bidimensionalmente sobre a superfície receptora de luz disso, e cada um dos pixéis de unidade 21 executa conversão fotoelétrica de luz focalizada para produzir um sinal elétrico. Então, o sensor de imagem de C-MOS 110 lê um sinal elétrico de cada um dos pixéis de unidade 21 e converte o sinal elétrico lido em, por exemplo, um item de dados de pixel de .10 bits. Além disso, o sensor de imagem de C-MOS 110 inclui amplificadores para realizar quatro saídas paralelas de sinais elétricos em linhas de coluna. Quer dizer, o sensor de imagem de C-MOS 110 produz quatro itens de dados de pixel paralelos por tempo de unidade.
A seção de saída de dados 120 inclui terminais de saída para um total de dez canais para produzir dados de bit em um formato serial. A seção de saída de dados 120 transpõe quatro itens de dados de pixel paralelos produzidos do sensor de imagem de C-MOS 110 em seqüências de dados de bit em um formato serial, e as seqüências de dados de bit no formato serial são produzidas de canais individuais. Quer dizer, o dispositivo de captação de imagem 100 transmite, da seção de saída de dados 120 para o dispositivo de processamento de imagens 200, itens de dados de imagem capturados como seqüências de dados de bit no formato serial.
O dispositivo de processamento de imagens 200 rearranja seqüências de dados de bit no formato serial provido do dispositivo de captação de imagem 100 em itens de dados de pixel em unidades de pixéis. Além disso, o dispositivo de processamento de imagem 200 arranja itens de dados de pixel bidimensionalmente para gerar dados de imagem para cada tela, e provê os dados de imagem gerados à memória 300 de forma que os dados de imagem sejam armazenados na memória 300.
Além disso, o dispositivo de processamento de imagens 200 lê dados de imagem armazenados temporariamente na memória 300, executa ajuste, tal como correção gama e controle de equilíbrio de branco, nos dados de imagem lidos, e converte o formato de dados dos dados de imagem em um formato para um meio de armazenamento, um monitor, ou similar. Além disso, o dispositivo de processamento de imagens 200 provê os dados de imagem ao meio de armazenamento 500 e à unidade de exibição 600. Como descrito acima, dados de imagem capturados pela câmera de vídeo 1 são armazenados no meio de armazenamento 500, tal como, por exemplo, um disco rígido ou uma memória flash, e são exibidos na unidade de exibição 600 constituída por um LCD (Mostrador de Cristal Líquido), EL orgânico (Eletroluminescente), ou similar.
O controlador de sistema 400 provê um relógio de referência CLKO a cada dispositivo da câmera de vídeo 1. Note que como mostrado nas Figuras 2A e 2B, o relógio de referência CLKO muda sua freqüência operacional de acordo com um modo de captação de imagem. Especificamente, o controlador de sistema 400 gera um relógio de referência CLKO tendo uma alta freqüência operacional em um caso onde a taxa de pixel de dados de imagem é rápida e gera um relógio de referência CLKO tendo uma baixa freqüência operacional em um caso onde a taxa de pixel de dados de imagem capturados é lenta.
Além disso, o controlador de sistema 400 controla estas unidades de processamento. Em particular, na câmera de vídeo 1 de acordo com esta concretização, o controlador de sistema 400 provê, à seção de saída de dados 120, uma instrução de controle correspondendo a um modo de captação de imagem selecionado na hora quando uma imagem de um tema é capturada, e comuta o número de canais para terminais de saída a serem usados na seção de saída de dados 120.
Aqui, nesta concretização, por exemplo, há um total de quatro tipos de modos de captação de imagem, que são determinados por classificação de acordo com a taxa de pixel (MPixel/s). Quer dizer, estes modos de captação de imagem são um modo de gravação de imagem parada (432 MPixel/s), um modo de gravação de imagem móvel de HD (Alta Definição) (108 MPixel/s), um modo de gravação de imagem móvel de SD (Definição Padrão) (54 MPixel/s), e um modo de monitoração (27 MPixel/s) na ordem descendente do número de itens de dados de pixel (pixéis) providos por tempo de unidade do dispositivo de captação de imagem 100 para o dispositivo de processamento de imagem 200.
Em uma câmera de vídeo convencional, como mostrado na Figura 2A, uma unidade de processamento correspondendo à seção de saída de dados sempre usa terminais de saída de um total de dez canais, independente do modo de captação de imagem. Assim, na câmera de vídeo convencional, a taxa de bit por canal muda de acordo com o modo de captação de imagem.
Enquanto isso, na câmera de vídeo 1 de acordo com esta concretização, como mostrado na Figura 2B, o controlador de sistema 400 muda, de acordo com o modo de captação de imagem, o número de canais para terminais de saída a serem usados na seção de saída de dados 120.
Nesta concretização, as configurações do dispositivo de captação de imagem 100 e do dispositivo de processamento de imagens 200 são descritas em detalhes enquanto processamento para selecionar o número de canais a serem usados para os terminais de saída descritos acima é focalizado.
Primeiro, a configuração do sensor de imagem de C-MOS 110 será descrita com referência à Figura 3. O sensor de imagem de C-MOS 110 inclui, como mostrado na Figura 3, a pluralidade de pixéis de unidade 21 que são arranjados bidimensionalmente em m colunas χ η filas e m linhas de sinal de coluna (22- .1, 22-2, ..., 22-m) para transmitir sinais elétricos saídos dos pixéis de unidade individual 21. Além disso, o sensor de imagem de C-MOS 110 inclui η linhas de seleção horizontais 23 (23-1, 23-2, ..., 23-n) conectadas a m pixéis de unidade 21 arranjados na direção horizontal e um circuito de seleção de endereço horizontal 24 para prover sinais de seleção para as η linhas de seleção horizontais 23.
O sensor de imagem de C-MOS 110 inclui quatro amplificadores de coluna 25 (25-1, 25-2, 25-3, 25-4), m chaves de seleção de coluna 26 (26-1, 26-2, ..., 26-m) conectadas às linhas de sinal de coluna individuais 22, um circuito de seleção de endereço vertical 27, e quatro conversores analógico/digital (A/D) conectados a terminais de saída dos amplificadores de coluna individuais 25.
As m linhas de sinal de coluna 22, que estão agrupadas em conjuntos de várias linhas (quatro linhas) correspondendo aos amplificadores de coluna 25, estão conectadas individualmente por chaves de seleção de coluna 26 correspondentes a amplificadores de coluna 25 correspondentes. Quer dizer, entre os conjuntos de quatro linhas, as primeiras linhas de sinal de coluna 22 (22-1, 22-5, ..., 25-(n-3)) estão conectadas ao amplificador de coluna 25-1 pelas chaves de seleção de coluna 26 correspondentes. As segundas linhas de sinal de coluna 22 (22-2, 22-6, ..., 25-(n-2)) estão conectadas ao amplificador de coluna 25-2 pelas chaves de seleção de coluna .26 correspondentes. As terceiras linhas de sinal de coluna 22 (22-3, 22-7, ..., .25-(n-l)) estão conectadas ao amplificador de coluna 25-3 pelas chaves de seleção de coluna 26 correspondentes. As quartas linhas de sinal de coluna 22 (22-4, 22-8, ..., 25-n) estão conectadas ao amplificador de coluna 25-4 pelas chaves de seleção de coluna 26 correspondentes. O circuito de seleção de endereço vertical 27 gera sinais de seleção de coluna para ativar e desativar as chaves de seleção de coluna 26. O circuito de seleção de endereço vertical 27 controla, para cada conjunto constituído por quatro linhas de sinal de coluna 22, ativando e desativando as chaves de seleção de coluna 26. Quando uma chave de seleção de coluna 26 é ativada, sinais elétricos saídos dos pixéis de unidade 21 conectados à linha de sinal de coluna 22 são providos a um amplificador de coluna 25 correspondente.
Conversores A/D 28 digitalizam sinais elétricos amplificados pelos amplificadores de coluna 25 e produzem dados de pixel de 10 bits por pixel. Além disso, o terminal de saída de cada um dos conversores A/D 28 estão conectados à seção de saída de dados 120 por um total de dez linhas de sinal correspondendo a itens de dados de bit individuais constituindo dados de pixel. Por exemplo, a cada uma das temporizações quando um sinal de pulso baseado no relógio de referência CLKO sobe e cai, dados de 1 bit são produzidos.
Além disso, relativo ao sensor de imagem de C-MOS 110, a freqüência operacional do relógio de referência CLKO provida do controlador de sistema 400 é diferente de acordo com o modo de captação de imagem, como descrito acima. Assim, o sensor de imagem de C-MOS 110 produz dados de pixel a temporizações rápidas em um caso onde um modo de captação de imagem a uma alta taxa de pixel é selecionado e produz dados de pixel a temporizações lentas em um caso onde um modo de captação de imagem a uma taxa de pixel lenta é selecionado.
Note que como mostrado na Figura 4, os conversores A/D 29 podem ser inseridos nas linhas de sinal de coluna individuais 22 de forma que um sensor de imagem de C-MOS 110 que produz diretamente dados de pixel digitalizados das linhas de sinal de coluna 22 possa ser usado. Alternativamente, o sensor de imagem de C-MOS 110 pode produzir dados de .1 bit a toda temporização quando um sinal de pulso baseado no relógio de referência CLKO sobe.
Como descrito acima, o sensor de imagem de C-MOS 110 captura uma imagem de um tema e provê quatro itens de dados de pixel paralelos por tempo de unidade por um total de quarenta linhas de sinal para a seção de saída de dados 120.
A seguir, as configurações da seção de saída de dados 120 e do dispositivo de processamento de imagem 200 serão descritas com referência à Figura 5.
A seção de saída de dados 120 executa o processamento de dados descrito abaixo em quatro itens de dados de pixel paralelos introduzidos do sensor de imagem de C-MOS 110 pelo total de quarenta linhas de sinal, e provê dados de imagem capturados ao dispositivo de processamento de imagem 200 por no máximo dez canais de transmissão diferenciais pelos terminais de saída. Desde que itens de dados de pixel são produzidos por no máximo dez canais de transmissão diferenciais como descrito acima, na seção de saída de dados 120, o número de terminais de saída para produzir dados para o exterior do dispositivo de captação de imagem de estado sólido 100 é reduzido. De acordo com isto, o número de linhas de sinal permitindo conexão entre o dispositivo de captação de imagem de estado sólido 100 e o dispositivo de processamento de imagens 200 é reduzido. Comparado com um caso onde um total de quarenta linhas de sinal estão conectadas diretamente do dispositivo de captação de imagem 100 ao dispositivo de processamento de imagens 200, a escala de circuito como o aparelho inteiro pode ser reduzida significativamente.
Especificamente, a seção de saída de dados 120 inclui um circuito multiplicador de freqüência 121 para gerar um relógio de alta velocidade CLKl executando multiplicação do relógio de referência CLK0, uma unidade de processamento de rearranjo 122 para rearranjar quatro itens de dados de pixel paralelos providos do sensor de imagem de C-MOS 110 em seqüências de dados de bit em um formato paralelo, uma unidade de conversão de paralelo/serial 123 para converter as seqüências de dados de bit rearranjadas pela unidade de processamento de rearranjo 122 em um formato serial, transmissores de dados 124 (124-1, 124-2, ..., 124-10) de um total de dez canais para transmitir as seqüências de dados de bit no formato serial convertido pela unidade de conversão de paralelo/serial 123 ao dispositivo de processamento de imagens 200, e um transmissor de relógio 125 para transmitir o relógio de alta velocidade CLKl gerado pelo circuito multiplicador de freqüência 121 ao dispositivo de processamento de imagens .200.
Aqui, cada um dos transmissores de dados 124 (124-1, 124-2, ..., 124-10) e o transmissor de relógio 125 são amplificadores diferenciais e estão conectados ao dispositivo de processamento de imagem 200 por canais de transmissão diferenciais, cada um formado por um par de duas linhas de sinal.
Especificamente, o transmissor de relógio 125 transmite o relógio de alta velocidade CLKl usando dois sinais de pulso tendo fases opostas. Cada um dos transmissores de dados 124 também transmite dados de bit usando dois sinais de pulso tendo fases opostas.
O dispositivo de processamento de imagem 200 inclui receptores de dados 201 (201-1, 201-2, ..., 201-10) de um total de dez canais para receber seqüências de dados de pulso em um formato serial transmitido por canais de transmissão diferenciais, um receptor de relógio 202 para receber o relógio de alta velocidade CLKl transmitido do transmissor de relógio 125 da seção de saída de dados 120, um circuito desmultiplicador de freqüência 203 para gerar um relógio que está em sincronização com o relógio de alta velocidade CLKl recebido pelo receptor de relógio 202, uma unidade de conversão serial/paralela 204 para converter as seqüências de dados de bit no formato serial recebido pelos receptores de dados individuais 201 em seqüências de dados de bit em um formato paralelo, uma unidade de detecção de limite de dados 205 para detectar o limite de itens de dados de pixel individuais das seqüências de dados de bit no formato paralelo, uma unidade de processamento de rearranjo 206 para formar dados de pixel de dados de imagem capturados na base do limite detectado pela unidade de detecção de limite de dados 205, e uma unidade de detecção de código síncrono 207 para detectar código síncrono contido nos dados de pixel formados pela unidade de processamento de rearranjo 206.
Aqui, os receptores de dados 201 e o receptor de relógio 202 são amplificadores diferenciais. Os receptores de dados 201 e o receptor de relógio 202 recebem dados de bit expressos por sinais de pulso transmitidos dos transmissores de dados 124 e do transmissor de relógio 125 da seção de saída de dados 120, respectivamente.
Além disso, em um caso onde dados de imagem capturados são transmitidos do dispositivo de captação de imagem 100 por canais de transmissão diferenciais ao dispositivo de processamento de imagens 200, a influência de ruído de modo comum é menos provável de ser recebida, comparada com um único método de transmissão. Assim, em um método de transmissão diferencial, até mesmo se a amplitude de um sinal for reduzida, dados podem ser transmitidos seguramente comparado com o método de transmissão única. Portanto, pela quantidade correspondendo a uma redução na quantidade de componentes de sinal comparada com um caso onde dados de imagem capturados são transmitidos no método de transmissão única, a seção de saída de dados 120 pode aumentar a velocidade de transmissão de dados. Desde que o aumento na velocidade de transmissão de dados pode ser alcançado como descrito acima, dados de bit podem ser transmitidos na base do relógio de alta velocidade CLK1, que é gerado pelo circuito multiplicador de freqüência 121. Aqui, como mostrado na Figura 6, o relógio de alta velocidade CLKl é obtido multiplicando um intervalo de pulso T do relógio de referência CLKO por 1/4 e está em sincronização com o relógio de referência CLKO. O relógio de alta velocidade CLKl é provido a cada uma da unidade de conversão de paralelo/serial 123 e do transmissor de relógio 125.
Além disso, o relógio de alta velocidade CLKl é transmitido do transmissor de relógio 125 por um canal de transmissão diferencial para o receptor de relógio 202 do dispositivo de processamento de imagens 200. O circuito desmultiplicador de freqüência 203 desmultiplica o relógio de alta velocidade CLKl recebido pelo receptor de relógio 202 para gerar um relógio de alta velocidade CLK2 e um relógio de baixa velocidade CLK3 que está em sincronização com o relógio de alta velocidade CLKl e o relógio de referência CLKO, respectivamente, e provê o relógio de alta velocidade CLK2 e o relógio de baixa velocidade CLK3 a cada unidade de processamento. Aqui, o relógio de alta velocidade CLK2 é obtido multiplicando um intervalo de pulso do relógio de baixa velocidade CLK3 por 1/4. Como descrito acima, no dispositivo de processamento de imagem 200, sincronização com respeito ao dispositivo de captação de imagem 100 pode ser alcançada na base do relógio de alta velocidade CLK2 e do relógio de baixa velocidade CLK3. Além disso, em resposta a uma instrução de controle provida do controlador de sistema 400, a seção de saída de dados 120 seleciona o número de canais a ser usado para terminais de saída, quer dizer, transmissores de dados 124 providos com energia elétrica a serem excitados, de acordo com um modo de captação de imagem. Semelhantemente, o dispositivo de processamento de imagem 200 também seleciona receptores de dados 201 providos com energia elétrica para serem excitados, de acordo com o modo de captação de imagem. Como descrito acima, operações da seção de saída de dados 120 e do dispositivo de processamento de imagem 200 mudam de acordo com o modo de captação de imagem. Então, uma operação específica de cada unidade de processamento da seção de saída de dados 120 e do dispositivo de processamento de imagem 200 será descrita. Em seguida, entre o total de quatro tipos de modos de captação de imagem mostrados nas Figuras 2A e .2B, três tipos de modos de captação de imagem, o modo de gravação de imagem parada (432 MPixel/s), o modo de gravação de imagem móvel de HD (108 MPixel/s), e o modo de monitoração (27 MPixel/s), são tomados como exemplos específicos. Primeiro, fixando um modo de captação de imagem ao modo de gravação de imagem parada (432 MPixel/s), uma operação de cada unidade de processamento da seção de saída de dados 120 e do dispositivo de processamento de imagens 200 será descrita em detalhes.
A unidade de processamento de rearranjo 122 transpõe quatro itens de dados de pixel paralelos providos do sensor de imagem de C-MOS .110 em dez seqüências de dados de bit paralelos. Por exemplo, como mostrado na Figura 7, em um caso onde quatro itens de dados de pixel paralelos estão definidos como um primeiro item de dados de pixel (Dl [1], Dl [2], ..., Dl[10]), um segundo item de dados de pixel (D2[l], D2[2], ..., D2[10]), um terceiro item de dados de pixel (D3[l], D3[2], ..., D3[10]), e um quarto item de dados de pixel (D4[l], D4[2], ..., D4[10]), a unidade de processamento de rearranjo 122 transpõe os quatro itens de dados de pixel paralelos em uma primeira seqüência de dados de bit (Dl[l], D2[l], D3[l], D4[l]), uma segunda seqüência de dados de bit (Dl[2], D2[2], D3[2], D4[2]), ..., e uma décima seqüência de dados de bit (Dl[10], D2[10], D3[10], D4[10]). Aqui, a unidade de processamento de rearranjo 122 executa processamento para transpor quatro itens de dados de pixel paralelos em dez seqüências de dados de bit paralelos a cada uma das temporizações quando um sinal de pulso baseado no relógio de referência CLKO sobe e cai. Além disso, as seqüências de dados de bit são providas da unidade de processamento de rearranjo 122 à unidade de conversão de paralelo/serial .123.
A unidade de conversão de paralelo/serial 123 nomeia seqüências de dados de bit individuais para os transmissores de dados 124 correspondendo a canais individuais, como mostrado nas Figuras 8A e 8B. Então, o transmissor de dados 124 de cada canal produz dados, em uma base de bit por bit, a cada uma das temporizações quando um sinal de pulso baseado no relógio de alta velocidade CLKl sobe e cai. Por exemplo, a primeira seqüência de dados de bit é produzida do transmissor 124-1 na ordem de Dl[1], D2[l], D3[l] e D4[l] a temporizações individuais quando um sinal de pulso baseado no relógio de alta velocidade CLKl sobe e cai. Quer dizer, relativo aos transmissores de dados inteiros 124 para dez canais, dados de pixel para um pixel são produzidos a cada uma das temporizações quando um sinal de pulso baseado no relógio de alta velocidade CLKl sobe e cai.
Itens de dados de bit produzidos de cada um dos transmissores de dados 124 são transmitidos por um canal de transmissão diferencial para um receptor de dados 201 correspondente do dispositivo de processamento de imagens 200. A unidade de conversão de serial/paralelo 204 detecta itens de dados de bit de um sinal de pulso transmitido a cada um dos receptores de dados 201 de acordo com cada uma das temporizações quando um sinal de pulso baseado no relógio de alta velocidade CLK2 sobe e cai. Além disso, a unidade de conversão de serial/paralelo 204 provê uma pluralidade de itens de dados de bit lidos de cada um dos receptores de dados 201 como uma seqüência de dados de bit para a unidade de detecção de limite de dados 205 a cada uma das temporizações quando um sinal de pulso baseado no relógio de baixa velocidade CLK3 sobe e cai. Aqui, desde que o relógio de baixa velocidade CLK3 corresponde a quatro períodos do relógio de alta velocidade CLK2, a unidade de conversão de serial/paralelo 204 provê, à unidade de detecção de limite de dados 205, um total de dez seqüências de dados de bit nas quais cada seqüência é constituída por quatro bits.
A unidade de detecção de limite de dados 205 detecta o bit menos significante e o bit mais significante de cada item de dados de pixel de seqüências de dados de bit providas da unidade de conversão de serial/paralelo 204 a cada uma das temporizações quando um sinal de pulso baseado no relógio de baixa velocidade CLK3 sobe e cai, e provê as seqüências de dados de bit incluindo resultados de detecção adicionados a elas à unidade de processamento de rearranjo 206.
A unidade de processamento de rearranjo 206 gera dados de pixel de comprimento de 14 bits estendido por pixel das seqüências de dados de bit providas da unidade de detecção de limite de dados 205 a cada uma das temporizações quando um sinal de pulso baseado no relógio de baixa velocidade CLK3 sobe e cai, e provê os dados de pixel à unidade de detecção de código síncrono 207.
A unidade de detecção de código síncrono 207 detecta código síncrono de cada item de dados de pixel provido da unidade de processamento de rearranjo 206 a cada uma das temporizações quando um sinal de pulso baseado no relógio de baixa velocidade CLK3 sobe e cai. Por este processamento de sincronização, sincronização pode ser alcançada entre uma pluralidade de itens de dados de pixel constituindo uma tela.
Então, no dispositivo de processamento de imagem 200, dados de imagem capturados nos quais sincronização pode ser alcançada entre itens de dados de pixel por tela são armazenados em unidades de telas na memória.
Como descrito acima, em um caso onde captação de imagem é executada no modo de captação de imagem de imagem parada, na câmera de vídeo 1 de acordo com esta concretização, energia elétrica é provida a dez canais de transmissão diferenciais de forma que os dez canais de transmissão de diferenciais sejam excitados, e dados de imagem capturados são providos do dispositivo de captação de imagem de estado sólido 100 para o dispositivo de processamento de imagem 200 a uma taxa de dados de 432 Mbps por canal, semelhantemente à câmera de vídeo convencional.
A seguir, processamento para transmitir dados de imagem capturados em um caso onde um modo de captação de imagem está fixado ao modo de gravação de imagem móvel de HD será descrito com referência às Figuras 8A e 8B. Note que a descrição da seção de saída de dados 120 e do dispositivo de processamento de imagens 200 relativa a processamento semelhante àquele no modo de captação de imagem de imagem parada será omitida.
Em um caso onde o modo de captação de imagem está fixado ao modo de gravação de imagem móvel de HD, a unidade de processamento de rearranjo 122 da seção de saída de dados 120 transpõe quatro itens de dados de pixel paralelos providos do sensor de imagem de C-MOS 110 em cinco seqüências de dados de bit paralelos, cada uma tendo oito bits.
Especificamente, relativo às cinco seqüências de dados de bit paralelos, os itens de dados de pixel são transpostos em uma primeira seqüência de dados de bit (Dl[l], Dl[2], D2[l], D2[2], D3[l], D3[2], D4[l], D4[2]), uma segunda seqüência de dados de bit (Dl[3], Dl[4], D2[3], D2[4], D3[3], D3[4], D4[3], D4[4]), ..., e uma quinta seqüência de dados de bit (Dl[9], Dl[10], D2[9], D2[10], D3[9], D3[10], D4[9], D4[10]), como mostrado na Figura 8A. Então, as cinco seqüências de dados de bit paralelos são transmitidas por cinco canais de transmissão diferenciais ao dispositivo de processamento de imagem 200.
Como descrito acima, em um caso onde captação de imagem é executada no modo de gravação de imagem móvel de HD, como mostrado nas Figuras 2A e 2B, energia elétrica é provida a cinco canais de transmissão diferenciais, e dados de imagem capturados são providos do dispositivo de captação de imagem de estado sólido 100 para o dispositivo de processamento de imagem 200 a uma taxa de dados de 216 Mbps por canal. Enquanto isso, na câmera de vídeo convencional, como mostrado na Figura 8B, todos os dez canais de transmissão diferenciais são excitados e dados de imagem capturados são providos do dispositivo de captação de imagem de estado sólido 100 para o dispositivo de processamento de imagem 200 a uma taxa de dados de 108 Mbps por canal.
Assim, na seção de saída de dados 120 e no dispositivo de processamento de imagem 200 de acordo com esta concretização, comparada com a câmera de vídeo convencional mostrada na Figura 9B, dados de imagem capturados são transmitidos a uma taxa de bit de velocidade dupla por canal.
A seguir, processamento para transmitir dados de imagem capturados em um caso onde um modo de captação de imagem está fixado ao modo de monitoração será descrito com referência às Figuras 9A e 9B.
Na câmera de vídeo 1 de acordo com esta concretização, como mostrado na Figura 9A, quatro itens de dados de pixel paralelos providos do sensor de imagem de C-MOS 110 são transpostos em uma seqüência de dados de um bit pela unidade de processamento de rearranjo 122, e a seqüência de dados de um bit é transmitida por um canal de transmissão diferencial ao dispositivo de processamento de imagem 200. Quer dizer, em um caso onde o modo de captação de imagem está fixado ao modo de monitoração, energia elétrica é provida a só um canal de transmissão diferencial.
Como descrito acima, em um caso onde captação de imagem é executada no modo de monitoração, como mostrado nas Figuras 2A e 2B, um canal de transmissão diferencial é excitado, e dados de imagem capturados são providos do dispositivo de captação de imagem de estado sólido 100 para o dispositivo de processamento de imagens 200 a uma taxa de dados de 270 Mbps por canal.
Enquanto isso, na câmera de vídeo convencional, como descrito acima, dados de imagem capturados são transmitidos usando todos os dez canais de transmissão diferenciais. Especificamente, na câmera de vídeo convencional, como mostrado na Figura 9B, comparada com um caso onde a câmera de vídeo opera em outros modos de captação de imagem, uma taxa de bit por canal é lenta.
Incidentemente, desde que sistemas de transmissão diferenciais nos quais terminais de entrada/saída servem como amplificadores diferenciais executam transmissão de corrente constante, só uma mudança desprezível ocorre em consumo de energia elétrica dos sistemas de transmissão diferenciais de acordo com uma freqüência de transmissão. Porém, o consumo de energia elétrica dos sistemas de transmissão diferenciais aumenta em proporção ao número de canais de transmissão diferenciais usados.
Aqui, no modo de gravação de imagem parada, ambas a câmera de vídeo convencional e a câmera de vídeo 1 de acordo com esta concretização usam dez canais de transmissão diferenciais. Assim, energia elétrica consumida pela câmera de vídeo 1 de acordo com esta concretização na hora de transmissão diferencial de dados de imagem capturados é equivalente àquela em um método de transmissão convencional. Quer dizer, em um caso onde a taxa de pixel de dados de imagem capturados é rápida, há uma limitação na taxa de transmissão por canal e processamento de transmissão é executado semelhantemente usando todos os canais de transmissão diferenciais. Assim, comparado com a câmera de vídeo convencional, há só uma diferença desprezível na quantidade de consumo de energia elétrica dos sistemas de transmissão diferenciais.
Enquanto isso, no modo de gravação de imagem móvel de HD, a câmera de vídeo convencional usa dez canais de transmissão diferenciais, enquanto a câmera de vídeo 1 de acordo com esta concretização usa cinco canais de transmissão diferenciais. Assim, a câmera de vídeo 1 de acordo com esta concretização pode reduzir a energia elétrica consumida pelos sistemas de transmissão diferenciais a quase metade daquela da câmera de vídeo convencional.
Semelhantemente, no modo de monitoração, a câmera de vídeo 1 de acordo com esta concretização pode reduzir a energia elétrica consumida pelos sistemas de transmissão diferenciais a cerca de um décimo daquela da câmera de vídeo convencional.
Como descrito acima, a câmera de vídeo 1 de acordo com esta concretização excita os sistemas de transmissão diferenciais para canais individuais de tal maneira que dados sejam transmitidos a uma taxa de bit mais alta, independente do modo de captação de imagem, e dados de imagem capturados são transmitidos. Além disso, a câmera de vídeo 1 de acordo com esta concretização transmite dados de imagem capturados usando canais de transmissão diferenciais, o número de quais é proporcional à taxa de pixel. Assim, a câmera de vídeo 1 pode reduzir o número de canais de transmissão diferenciais a serem excitados e alcançar uma redução no consumo de energia elétrica em um caso onde dados de imagem capturados a uma baixa taxa de pixel são transmitidos.
Como descrito acima, desde que a câmera de vídeo 1 transmite dados de imagem capturados por canais de transmissão diferenciais, a câmera de vídeo 1 pode reduzir irradiação desnecessária ocorrendo na hora quando dados são transmitidos. Além disso, desde que a câmera de vídeo 1 excita um número necessário mínimo de amplifícadores diferenciais de acordo com a qualidade de imagem de dados de imagem, dados de imagem capturados podem ser transmitidos com energia elétrica reduzida, independente da qualidade de imagem de dados de imagem capturados a serem transmitidos.
Note que a presente invenção não está limitada só a concretização acima descrita. Obviamente, várias mudanças podem ser feitas sem partir da essência da presente invenção. Especificamente, embora os sistemas de transmissão diferenciais para transmitir dados de pixel do dispositivo de captação de imagem 100 para o dispositivo de processamento de imagem 200 sejam dez canais de transmissão diferenciais na concretização acima descrita, o número de canais não está limitado a isto. Além disso, embora os relógios de alta velocidade CLKl e CLK2 nesta concretização sejam obtidos multiplicando a freqüência operacional de um relógio de referência por quatro, os relógios de alta velocidade CLKl e CLk2 não estão limitados a isto.

Claims (5)

1. Dispositivo de captação de imagem de estado sólido, caracterizado pelo fato de que inclui: um elemento de captação de imagem de estado sólido que lê, na base de um primeiro relógio, itens de dados de imagem capturados de pixéis de unidade 21 que são arranjados bidimensionalmente; uma segunda unidade de geração de relógio que gera um segundo relógio tendo uma freqüência operacional mais alta do que aquela do primeiro relógio; uma unidade de processamento de arranjo que rearranja os itens de dados de imagem capturados lidos do elemento de captação de imagem de estado sólido em seqüências de dados de bit; uma unidade de transmissão de dados que inclui uma pluralidade de amplificadores diferenciais para transmitir as seqüências de dados de bit rearranjadas pela unidade de processamento de arranjo por uma pluralidade de canais de transmissão diferenciais ao exterior, os amplificadores diferenciais transmitindo as seqüências de dados de bit para o exterior na base do segundo relógio; e uma unidade de controle que excita amplificadores diferenciais, o número de quais é proporcional a uma velocidade de transmissão à qual os itens de dados de imagem capturados são transmitidos ao exterior.
2. Dispositivo de captação de imagem de estado sólido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda unidade de geração de relógio gera o segundo relógio, que é obtido por multiplicação da freqüência operacional do primeiro relógio.
3. Dispositivo de captação de imagem de estado sólido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de captação de imagem de estado sólido lê itens de dados de pixel em uma pluralidade de colunas por tempo de unidade na base do primeiro relógio, e a unidade de processamento de arranjo rearranja os itens de dados de pixel na pluralidade de colunas nas seqüências de dados de bit.
4. Método de transmissão de dados para produzir, por uma pluralidade de canais de transmissão diferenciais ao exterior, itens de dados de imagem capturados lidos de um elemento de captação de imagem de estado sólido no qual pixéis de unidade são arranjados bidimensionalmente, o método de transmissão de dados sendo caracterizado pelo fato de que inclui: rearranjar os itens de dados de imagem capturados lidos do elemento de captação de imagem de estado sólido em um número predeterminado de seqüências de dados de bit; gerar um segundo relógio tendo uma freqüência operacional mais alta do que aquela do primeiro relógio; excitar amplificadores diferenciais, o número de quais é proporcional a uma velocidade de transmissão à qual os itens de dados de imagem capturados são transmitidos ao exterior; e transmitir, para os amplificadores diferenciais excitados individuais, cada uma das seqüências de dados de bit rearranjadas para o exterior na base do segundo relógio.
5. Aparelho de captação de imagem incluindo uma seção de processamento de captação de imagem que lê, na base de um primeiro relógio, itens de dados de imagem capturados de um elemento de captação de imagem de estado sólido no qual pixéis de unidade são arranjados bidimensionalmente, e uma seção de processamento de imagem que executa processamento de dados predeterminado nos itens de dados de imagem capturados lidos da seção de processamento de captação de imagem, o aparelho de captação de imagem sendo caracterizado pelo fato de que: a seção de processamento de captação de imagem inclui uma segunda unidade de geração de relógio que gera um segundo relógio tendo uma freqüência operacional mais alta do que aquela do primeiro relógio; uma unidade de processamento de arranjo que rearranja os itens de dados de imagem capturados lidos do elemento de captação de imagem de estado sólido em um número predeterminado de seqüências de dados de bit; uma unidade de transmissão de dados que inclui uma pluralidade de amplificadores diferenciais para transmitir as seqüências de dados de bit rearranjadas pela unidade de processamento de arranjo por uma pluralidade de canais de transmissão diferenciais ao exterior, os amplificadores diferenciais transmitindo as seqüências de dados de bit para o exterior na base do segundo relógio; e uma unidade de controle que excita amplificadores diferenciais, o número de quais é proporcional a uma velocidade de transmissão à qual os itens de dados de imagem capturados são transmitidos à seção de processamento de imagem.
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