JP2000253381A

JP2000253381A - 撮像画像通信装置

Info

Publication number: JP2000253381A
Application number: JP11048635A
Authority: JP
Inventors: Naoki Mitsumoto; 光本　　直樹; Takuya Sasaya; 卓也笹谷; Nobuaki Kawahara; 伸章川原; Hajime Sudo; 肇須藤; Kazunari Oi; 一成大井
Original assignee: Toshiba Corp; Denso Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Denso Corp
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2019-02-25
Also published as: JP3576024B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＣＣＤカメラ等の撮像装置にて撮像した２次
元画像を送信する装置において、装置の小型化，低消費
電力化，及び通信画像の高分解能化を図り、マイクロマ
シンへの組み込みを可能にする。【解決手段】ＣＣＤカメラ１０から出力される画像情
報を、一水平走査ライン分毎に、第１メモリ５１〜第３
メモリ５３に順に書き込み、データ送信部４６側では、
第１メモリ５１〜第３メモリ５３から、一水平走査ライ
ン分の画像情報を順に読み出し、同時にデータ通信用の
パケットデータに変換しながら、ＲＦ回路３０に出力す
る。また、水平同期信号ＨＰ一周期当たりの時間が、デ
ータ送信部４６が一水平走査ライン分のパケットデータ
を送信するのに要する時間よりも短くなることのないよ
うに、水平同期信号ＨＰのブランキング期間及びピクセ
ルクロックＰＣＫの周期を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤカメラ等の
撮像装置にて得られた２次元画像データを外部装置に送
信する撮像画像通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＣＣＤカメラ等で撮像した２
次元画像を外部装置に送信する際には、画像データを、
ＭＰＥＧ２等の画像圧縮技術を用いて圧縮することによ
り、所定規格の映像信号に変換してから、外部装置に送
信することが行われている（例えば、日経ＢＰ社発行，
日経エレクトロニクス１９９８，３−９号，１３３頁〜
１５４頁参照）。

【０００３】一方、近年では、例えば、配管等、人が入
ることのできない小さな構造物内に進入させて、その内
部を検査したり、内部の付着物を採取したりするための
装置として、数ｃｍ程度の大きさのマイクロマシンが開
発されている。そして、こうしたマイクロマシンには、
ＣＣＤカメラ等の小型カメラが組み込まれ、マイクロマ
シンの操作者が、小型カメラが撮像した構造物内の画像
を監視しながら、マイクロマシンを遠隔操作できるよう
にされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうしたマ
イクロマシンに通信機能を持たせ、マイクロマシンをコ
ードレスで動作させようとすると、マイクロマシンに小
型カメラで撮像した２次元画像を送信する通信装置を組
み込む必要がある。

【０００５】そして、この通信装置を、上記従来の画像
圧縮技術を利用して撮像画像を送信するように構成する
と、回路の大型化，消費電力の増大を招き、マイクロマ
シンに組み込むことができないという問題があった。つ
まり、マイクロマシンに撮像画像の通信装置を組み込む
に当たっては、回路の小型化，低消費電力化が要求され
るが、従来の画像圧縮技術では、大規模メモリの搭載が
不可欠であり（上記参考文献の１４０頁〜１４１頁参
照）、また、画像圧縮のための動作クロックも極めて高
速になるため、こうした要求に応えることができないの
である。

【０００６】また、上記従来の画像圧縮技術を利用して
画像データを送信するようにした場合、カメラによる撮
像画像を一旦圧縮し、これを伸張させてディスプレイに
表示することになるので、外部装置側で得られる画像の
分解能が、カメラの分解能に比べて劣化してしまうとい
う問題もある。

【０００７】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、ＣＣＤカメラ等の撮像装置にて撮像した２次
元画像を送信する装置において、装置の小型化，低消費
電力化，及び通信画像の高分解能化を図り、延いては、
マイクロマシンへの組み込みを可能にすることを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】かかる目
的を達成するためになされた請求項１記載の撮像画像通
信装置においては、撮像制御手段が、外部からの撮像指
令に従って、２次元配置された複数の撮像素子からなる
撮像手段を駆動することにより、２次元画像を撮像さ
せ、その後、撮像画像出力手段に対して、水平同期信号
及び出力タイミング信号を出力することにより、撮像画
像出力手段から画像情報を出力させる。また、撮像画像
出力手段は、撮像制御手段から入力される水平同期信号
に従い、撮像手段による撮像画像を一水平走査ライン毎
に取り込み、その取り込んだ一水平走査ライン分の撮像
画像を、出力タイミング信号に同期して、画素単位で順
次ｎビットの画像情報に量子化して出力する。そして、
この撮像画像出力手段から出力される画像情報は、書込
読出制御手段による制御の下に、撮像画像記憶手段に順
次格納される。

【０００９】また、書込読出制御手段は、通信手段から
入力される読出タイミング信号に同期して、撮像画像記
憶手段に格納した画像情報を順次読み出し、通信手段
は、その読み出された画像情報を、一水平走査ライン分
毎に、データ通信用のパケットデータに変換しながら、
外部装置に送信すると共に、その外部装置から送信され
てくる撮像指令を受信する。そして、この通信手段にて
受信された撮像指令は、撮像指令転送手段により、撮像
制御手段に転送され、撮像制御手段が撮像手段を駆動す
るのに使用される。

【００１０】従って、本発明の撮像画像通信装置におい
ては、撮像手段にて撮像された２次元画像が、水平走査
信号に同期して、一水平走査ライン分毎に順次撮像画像
記憶手段に格納され、その格納された撮像画像が、一水
平走査ライン分毎に通信手段側に読み出され、通信手段
側でデータ通信用のパケットデータに変換されて、外部
装置に送信されることになり、撮像画像記憶手段は、撮
像画像を、送信前に一時的に記憶するだけの所謂バッフ
ァとして動作する。

【００１１】そして、特に、本発明では、このようにバ
ッファとして動作する撮像画像記憶手段を、撮像画像出
力手段から出力される一水平走査ライン分の画像情報を
記憶可能な少なくとも２個の記憶素子にて構成し、書込
読出制御手段が、撮像画像記憶手段において画像情報を
書き込む記憶素子と画像情報を読み出す記憶素子とを順
次変更しながら、画像情報の書込及び読出を夫々同時に
行うようにしている。

【００１２】また、撮像画像出力手段が一水平走査ライ
ン分の画像情報を出力するのに要する水平同期信号一周
期当たりの時間が、通信手段が一水平走査ライン分の画
像情報をパケットデータに変換して外部装置に送信する
のに要する時間よりも短くなると、書込読出制御手段に
よる撮像画像記憶手段からの画像情報の読出速度より
も、書込読出制御手段による撮像画像記憶手段への画像
情報の書込速度の方が速くなって、撮像画像記憶手段が
オーバフローすることになるので、本発明では、水平同
期信号一周期当たりの時間が、通信手段が一水平走査ラ
イン分の画像情報をパケットデータに変換して外部装置
に送信するのに要する時間以上となるように、撮像制御
手段が撮像画像出力手段に対して出力する水平同期信号
及び出力タイミング信号の周期を設定している。

【００１３】この結果、本発明によれば、撮像手段によ
る撮像画像を、圧縮することなく、リアルタイムで、外
部装置に送信することが可能になり、外部装置側では、
当該撮像画像通信装置からの送信データに基づき、撮像
手段による撮像画像を、劣化させることなく（換言すれ
ば、撮像手段の分解能と同じ分解能で）、再生すること
ができるようになる。

【００１４】また、画像通信のために画像情報を記憶し
ておく撮像画像記憶手段は、撮像手段が撮像した画像の
内、例えば、水平走査ライン２本分又は３本分を記憶す
るようにすれば、画像圧縮技術を用いて撮像画像を圧縮
する場合に比べて、画像情報の記憶容量を極めて小さく
することができる。よって、本発明によれば、撮像画像
記憶手段を構成する記憶素子及びその周辺回路を小さく
し、延いては、撮像画像通信装置の小型化を図ることが
できる。また、このように回路規模を小さくできるた
め、消費電力を低減することもできる。

【００１５】そして、このように、本発明によれば、撮
像画像通信装置の小型化，低消費電力化，及び通信画像
の高分解能化を図ることができることから、前述のマイ
クロマシンにも容易に組み込むことができるようにな
る。ここで、撮像画像記憶手段がオーバフローするのを
防止するための出力タイミング信号の周期としては、請
求項２に記載のように、通信手段が画像情報を送信する
際の通信ビットレートをｆｃ［Ｈｚ］としたとき、出力
タイミング信号の速度が、ｆｃ／ｎ［Ｈｚ］よりも小さ
くなるように設定するとよい。具体的には、撮像画像出
力手段が画素単位で８ビットの画像情報を生成する際に
は、撮像画像出力手段による画像情報の出力速度を、ｆ
ｃ／９［Ｈｚ］若しくはｆｃ／１０［Ｈｚ］として、画
像情報の出力速度を低くし、撮像画像出力手段が水平走
査ライン一本分の画像情報を出力するのに要する時間
が、通信手段が水平走査ライン一本分の画像情報を通信
ビットレートに従い読み込み、これにヘッダ等の通信用
の各種情報を付与して送信するのに要する時間以上とな
るようにすればよい。

【００１６】また、撮像画像出力手段が水平走査ライン
一本分の画像情報を出力するのに要する時間は、画像情
報の出力速度だけでなく、撮像画像出力手段が画像情報
を量子化しない、水平同期信号のブランキング期間によ
っても変化するため、撮像画像記憶手段がオーバフロー
するのを防止するためには、請求項３に記載のように、
水平同期信号のブランキング期間を、通信手段が一水平
走査ライン分の全画像情報をパケットデータに変換して
外部装置に送信するのに要する時間と、撮像画像出力手
段が一水平走査ライン分の全画像情報を出力するのに要
する時間との偏差に基づき設定するようにしてもよい。

【００１７】一方、撮像画像記憶手段は、撮像手段が撮
像した画像の内、少なくとも水平走査ライン２本分の画
像情報を記憶できればよいが、撮像画像記憶手段を、水
平走査ライン２本分の画像情報を記憶するように構成す
ると、書込読出制御手段が画像情報を書き込む記憶素子
と画像情報を読み出す記憶素子とが重複しないように、
撮像画像出力手段の動作タイミングと通信手段の動作タ
イミングとを調整しなければならず、回路設計が難しく
なることが考えられる。

【００１８】そこで、より好ましくは、請求項３に記載
のように、撮像画像記憶手段を、一水平走査ライン分の
画像情報を記憶可能な３個の記憶素子から構成し、書込
読出制御手段側では、これら３個の記憶素子を、夫々、
一水平走査ライン分の画像情報の書込・保持・読出用と
して順次変更しながら、画像情報の書込及び読出を行う
ようにするとよい。

【００１９】つまり、このようにすれば、書込読出制御
手段が画像情報の書込及び読出を行う記憶素子以外に、
水平走査ライン１本分の画像情報を記憶しておく記憶素
子が余ることになり、撮像画像出力手段の動作タイミン
グと通信手段の動作タイミングとがずれても、同じ記憶
素子からの画像情報の書込及び読出を同時に行う心配が
なく、回路設計がし易くなる。

【００２０】一方、本発明（請求項１）では、通信手段
が、外部装置から送信されてきた撮像指令を受信し、撮
像指令転送手段が、その受信された撮像指令を、撮像制
御手段に転送することにより、撮像制御手段による撮像
手段の駆動を外部装置側で制御できるようにしている。
このため、本発明によれば、外部装置側で、撮像制御手
段が撮像手段を駆動する際の撮像手段の露光時間等を制
御できることになるが、撮像指令転送手段により撮像指
令を転送させるには、撮像指令転送手段側での撮像指令
の転送タイミングと撮像制御手段側での撮像指令の受信
タイミングとを同期させる必要がある。

【００２１】そして、撮像指令転送手段を、通信手段が
外部装置からの撮像指令を受信した直後に、撮像制御手
段に対して、撮像指令をそのまま転送するように構成す
ると、その転送タイミングと撮像制御手段側での撮像指
令の受信タイミングとを同期させるための同期信号が必
要になり、装置構成が複雑になる。

【００２２】そこで、こうした同期信号を不要にするに
は、請求項５に記載のように、通信手段が外部装置から
受信する撮像指令のデータ長を、撮像制御手段が撮像画
像出力手段から一フレーム分の画像情報を出力させる垂
直同期信号一周期当たりの水平同期信号の数より小さい
ビット数となるように予め設定しておき、撮像指令転送
手段を、垂直同期信号に同期して撮像指令の転送を開始
し、且つ、撮像指令の転送を、水平同期信号に同期して
１ビット単位で行うように構成し、撮像制御手段側で
は、撮像指令転送手段から転送されてくる撮像指令一ビ
ット分を水平同期信号に同期して取り込み、その取り込
んだ撮像指令の全ビットデータに基づく撮像手段の駆動
制御を、垂直同期信号に同期して行うように構成すると
よい。

【００２３】そして、このようにすれば、撮像指令転送
手段側での撮像指令の転送タイミングと撮像制御手段側
での撮像指令の受信タイミングとを同期させるために、
専用の同期信号を生成する必要がなく、装置構成を簡素
化できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面と
共に説明する。まず、図１は本発明が適用された実施例
の撮像画像通信装置２及びその周辺装置を表す概略構成
図である。

【００２５】本実施例の撮像画像通信装置は、図示しな
い静電アクチュエータ，圧電アクチュエータ等の各種ア
クチュエータ及びその駆動装置と共に、自走式のマイク
ロマシン２に組み込まれ、周囲の画像を撮像して、撮像
画像をマイクロ波で外部装置（マイクロマシン用の制御
装置）４に送信するものであり、周囲画像撮像用のＣＣ
Ｄカメラ１０と、制御装置４との間でマイクロ波通信を
行うＲＦ回路３０と、ＣＣＤカメラ１０による撮像画像
を通信用のシリアルデータに変換して、ＲＦ回路３０に
出力すると共に、ＲＦ回路３０にて受信されたカメラ制
御用の指令信号（撮像指令）を受けて、ＣＣＤカメラ１
０に転送する画像通信制御ＬＳＩ４０とから構成されて
いる。

【００２６】尚、ＲＦ回路３０は、撮像画像通信装置と
制御装置４との間の通信を行うだけでなく、マイクロマ
シン２に組み込まれた他の装置（各種アクチュエータの
駆動装置等）と制御装置４との間の通信についても行
う。また、制御装置４側には、マイクロマシン２側のＲ
Ｆ回路３０との間でマイクロ波を用いた無線通信を行う
ためのＲＦ回路６が備えられ、このＲＦ回路６は、通信
制御部８により制御される。

【００２７】そして、通信制御部８は、ＲＦ回路６を介
して、マイクロマシン２側からの送信データを受信する
と、その受信データを図示しないホストコンピュータに
出力して、マイクロマシン２の動作状態やＣＣＤカメラ
１０による撮像画像等をディスプレイに表示させると共
に、ホストコンピュータから入力されたマイクロマシン
２に対する各種指令信号を、ＲＦ回路６からマイクロマ
シン２側に送信させる。

【００２８】この結果、本実施例の撮像画像通信装置が
ＲＦ回路３０を介して制御装置４側に送信した画像デー
タは、制御装置４側のホストコンピュータに取り込まれ
てディスプレイに表示されることになり、マイクロマシ
ン２の操作者は、その表示画像を見ながら、マイクロマ
シン２を駆動制御することが可能になる。

【００２９】次に図２は、本発明に係る主要部であるＣ
ＣＤカメラ１０及び画像通信制御ＬＳＩ４０の構成を表
すブロック図である。図２に示す如く、ＣＣＤカメラ１
０は、撮像素子（本実施例ではＣＣＤ）を２次元配置し
たＣＣＤセンサ１２と、水平同期信号ＨＰに従いＣＣＤ
センサ１２から一水平走査ライン分の画像信号を取り込
み、これを、出力タイミング信号としてのピクセルクロ
ックＰＣＫに従い一画素分ずつ順次シフトさせつつ出力
する水平シフトレジスタ１４と、水平シフトレジスタ１
４が出力してくる画像信号をｎビット（本実施例では８
ビット）の画像情報に量子化（換言すればＡ／Ｄ変換）
するＡ／Ｄコンバータ１６と、垂直同期信号ＶＰ及び水
平同期信号ＨＰに基づき、水平シフトレジスタ１４が取
り込む一水平走査ライン分の画像信号を列方向に順次シ
フトさせる垂直シフトレジスタ１８と、外部から入力さ
れる基準クロックＣＫＯ（本実施例では、５００ｋＨ
ｚ）に基づき、水平同期信号ＨＰ，垂直同期信号ＶＰ，
及びピクセルクロックＰＣＫを生成して、上記各部に出
力すると共に、画像通信制御ＬＳＩ側より転送されてく
る制御装置４側からのカメラ制御用の指令信号（以下、
コマンドという）ＣＭＤを取り込み、垂直同期信号ＶＰ
に同期して、このコマンドＣＭＤに基づきＣＣＤセンサ
１２を駆動（露光）し、周囲画像を撮像させるＣＣＤ制
御回路２０とから構成されている。

【００３０】ここで、ＣＣＤセンサ１２は、本発明の撮
像手段に相当するものであり、本実施例では、図３に示
すように、行方向の画素数が３０２、列方向の画素数が
３５２で、総画素数が３０２×３５２の１０万画素であ
り、２７２×３４７の信号画素、２８×３４７の黒基準
画素、及びその他のダミー用の画素から構成されてい
る。また、本実施例のＣＣＤセンサ１２は、カラーイメ
ージセンサであり、信号画素には、イエローＹｅ，シア
ンＣｙ，マゼンタＭｇ，グリーンＧｒの各色フィルタが
設けられている。

【００３１】また、ＣＣＤ制御回路２０は、本発明の撮
像制御手段に相当するものであり、本実施例では、基準
クロックＣＫＯを分周して、２５０ｋＨｚのピクセルク
ロックＰＣＫを生成することにより、Ａ／Ｄコンバータ
１６からの画像情報の出力速度を２５０ｋＨｚに設定し
ている。

【００３２】また、ＣＣＤ制御回路２０は、水平同期信
号ＨＰ及び垂直同期信号ＶＰも生成するが、図４（ａ）
に示す如く、水平同期信号ＨＰについては、５０ピクセ
ルクロック（５０ＰＣＫ）分の水平ブランキング期間
と、３０２ピクセルクロック（３０２ＰＣＫ）分の映像
信号有効期間とから一水平走査期間（１Ｈ）を構成し、
映像信号有効期間中に、Ａ／Ｄコンバータ１６から、２
ピクセルクロック（２ＰＣＫ）分のフロントポーチ期間
と、２７２ピクセルクロック（２７２ＰＣＫ）分の映像
信号期間と、２８ピクセルクロック（２８ＰＣＫ）分の
バックポーチ期間とからなる映像信号を出力させる。

【００３３】また、図４（ｂ）に示すように、垂直同期
信号ＶＰには、２０水平走査期間（２０Ｈ）分の垂直ブ
ランキング期間が設定されている。そして、垂直同期信
号ＶＰは、１９６回目の水平ブランキング期間で立ち上
がり、その後、１７５．５水平走査期間（１７５．５
Ｈ）経過したときに立ち下がることにより、この立ち上
がりから立ち下がりまでの期間を、奇数フィールド有効
信号期間として規定し、１回目の水平信号有効期間に立
ち上がり、その後、１７５．５水平走査期間（１７５．
５Ｈ）経過後に立ち下がることにより、この立ち上がり
から立ち下がりまで期間を、遇数フィールド有効信号期
間として規定するようにされている。

【００３４】尚、偶数フィールド有効信号期間の立下が
りエッジ、及び、奇数フィールド有効期間の立上がりエ
ッジは、図４（ｂ-1）に示すように、水平同期信号ＨＰ
が水平ブランキング期間に入る立下がりエッジに対し
て、２ピクセルクロック（２ＰＣＫ）分遅れたタイミン
グに制御される。

【００３５】また、本実施例では、垂直シフトレジスタ
１８は、奇数フィールド有効期間では、Ａ／Ｄコンバー
タ１６に対して、ＣＣＤセンサ１２の１行目から順に、
隣接する撮像素子２行分を一水平走査ラインとして、上
下２つの撮像素子に蓄積された電荷を混合して量子化さ
せ、偶数フィールド有効期間では、Ａ／Ｄコンバータ１
６に対して、ＣＣＤセンサ１２の２行目から順に、隣接
する撮像素子２行分を一水平走査ラインとして、上下２
つの撮像素子に蓄積された電荷を混合して量子化させ
る、周知のフィールド蓄積駆動方式で動作する。

【００３６】また、Ａ／Ｄコンバータ１６は、図４（ａ
-1）に示す如く、ＣＣＤ制御回路２０が基準クロックＣ
ＫＯに基づき生成したピクセルクロックＰＣＫの立上が
りエッジで、画像信号の量子化を開始するように構成さ
れ、以下に説明する画像通信制御ＬＳＩ４０側では、Ａ
／Ｄコンバータ１６から出力される一画素当たりの画像
情報が確定しているタイミングで、画像情報を取り込む
ために、ピクセルクロックＰＣＫの立下がりエッジと同
タイミングで、Ａ／Ｄコンバータ１６から出力される画
像情報を取り込むようにされている。

【００３７】そして、本実施例では、ＣＣＤカメラ１０
内の水平シフトレジスタ１４，Ａ／Ｄコンバータ１６及
び垂直シフトレジスタ１８が、本発明の撮像画像出力手
段として機能する。次に、画像通信制御ＬＳＩ４０は、
Ａ／Ｄコンバータ１６から出力される画像情報を記憶す
る、撮像画像記憶手段としてのラインメモリ４２と、Ｃ
ＣＤカメラ１０から垂直同期信号ＶＰ及び水平同期信号
ＨＰを受けて、ラインメモリ４２への画像情報の書き込
み、及び、ラインメモリ４２からの画像情報の読み出し
を制御する、書込読出制御手段としてのＣＣＤインタフ
ェース４４と、ＣＣＤインタフェース４４を介して、ラ
インメモリ４２から一水平走査ライン分の画像情報を読
み出し、これを所定の通信ビットレート（本実施例では
２．５Ｍｂｐｓ）でデータ通信用のパケットデータ（シ
リアルデータ）に変換して、ＲＦ回路３０に出力するデ
ータ送信部４６と、ＲＦ回路３０を介してカメラ制御用
のコマンドＣＭＤを受信し、これをＣＣＤインタフェー
ス４４に出力することにより、ＣＣＤインタフェース４
４からＣＣＤカメラ１０側のＣＣＤ制御回路２０に転送
させるデータ受信部４８とから構成されている。尚、デ
ータ送信部４６及びデータ受信部４８は、本発明の通信
手段に相当する。

【００３８】ここで、ラインメモリ４２は、Ａ／Ｄコン
バータ１６から出力される画像情報の内、一水平走査ラ
イン分の画像情報を夫々記憶可能な３個の記憶素子（第
１メモリ５１，第２メモリ５２，第３メモリ５３）から
構成されている。そして、ＣＣＤインタフェース４４に
は、各メモリ５１〜５３への画像情報の書き込みを夫々
許可するライトイネーブル信号ＷＥ１，ＷＥ２，ＷＥ
３、及び、各メモリ５１〜５３からの画像情報の読み出
しを夫々許可するリードイネーブル信号ＲＥ１，ＲＥ
２，ＲＥ２を発生する、ＷＥ・ＲＥ発生回路６１と、ラ
イトイネーブル信号にて画像情報の書き込みが許可され
たメモリに対する画像情報の書込アドレスＤＩＡＤＲを
発生するＤＩＡＤＲ発生回路６２と、リードイネーブル
信号にて画像情報の読み出しが許可されたメモリに対す
る画像情報の読出アドレスＤＯＡＤＲを発生するＤＯＡ
ＤＲ発生回路６３と、データ受信部４８から入力された
コマンドＣＭＤを、ＣＣＤ制御回路２０に転送する、撮
像指令転送手段としてのＣＭＤ出力回路６４とが備えら
れている。

【００３９】また、ＣＣＤインタフェース４４には、基
準クロックＣＫＯを分周して、ＣＣＤ制御回路２０が生
成するピクセルクロックＰＣＫと同じ２５０ｋＨｚの書
込ストローブ信号ＤＩＳＴＲＢを生成する分周回路も内
蔵されており、この生成した書込ストローブ信号ＤＩＳ
ＴＲＢを、ラインメモリ４２に出力することにより、画
像情報の書き込みが許可されたメモリに対する画像情報
の書込タイミングを制御する。また、書込ストローブ信
号ＤＩＳＴＲＢは、ＤＩＡＤＲ発生回路６２にも入力さ
れ、ＤＩＡＤＲ発生回路６２は、書込ストローブ信号Ｄ
ＩＳＴＲＢに同期して、書込アドレスＤＩＡＤＲを更新
する。

【００４０】一方、データ送信部４６は、例えば、図５
に示すように、一水平走査ライン分のパケットデータの
送信時に、パケットデータの先頭に付与するヘッダやフ
ラグ等の付与情報Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を生成し、ラインメ
モリ４２からの画像情報の読み出しが必要になると、Ｃ
ＣＤインタフェース４４に対して、ラインメモリ４２か
らの一水平走査ライン分の画像情報の読み出しを許可す
るイネーブル信号ＥＮＢを出力し、更に、パケットデー
タの生成に同期して、読出タイミング信号としての読出
ストローブ信号ＤＯＳＴＲＢを出力する。尚、データ送
信部４６は、ＣＣＤインタフェース４４を介して、ライ
ンメモリ４２から画像情報を読み出す際、ゼロインサー
ションの時間を確保するために、読出ストローブ信号Ｄ
ＯＳＴＲＢの周期を一時的に長くする。ここで、ゼロイ
ンサーションとは、パケット化された送信データの実デ
ータ部と先頭／末端部とを識別するために、送信データ
にゼロを挿入する操作のことである。

【００４１】そして、データ送信部４６からのイネーブ
ル信号ＥＮＢは、ＷＥ・ＲＥ発生回路６１に入力され、
ＷＥ・ＲＥ発生回路６１は、このイネーブル信号ＥＮＢ
を受けて、ラインメモリ４２へのリードイネーブル信号
の出力を開始する。また、読出ストローブ信号ＤＯＳＴ
ＲＢは、ＣＣＤインタフェース４４を介して、ラインメ
モリ４２に出力され、画像情報の読み出しが許可された
メモリに対する画像情報の書込タイミングを制御する。
また、読出ストローブ信号ＤＯＳＴＲＢは、ＤＯＡＤＲ
発生回路６３にも入力され、ＤＯＡＤＲ発生回路６３
は、この読出ストローブ信号ＤＯＳＴＲＢに同期して、
読出アドレスＤＯＡＤＲを更新する。

【００４２】次に、図６は、ＣＣＤインタフェース４４
から出力されるラインメモリ４２アクセス用の各信号を
表すタイムチャートである。図６に示すように、ＤＩＡ
ＤＲ発生回路６２は、ＣＣＤカメラ１０から出力される
水平同期信号ＨＰに同期して書込アドレスＤＩＡＤＲを
繰り返し発生すると共に、この書込アドレスＤＩＡＤＲ
の値を、基準クロックＣＫＯから生成した書込ストロー
ブ信号ＤＩＳＴＲＢに同期して、各メモリ５１〜５３の
最小アドレスから最大アドレスへと順に変更する。ま
た、ＣＣＤカメラ１０が垂直同期信号ＶＰに同期して画
像情報の出力を開始すると、ＷＥ・ＲＥ発生回路６１
が、第１メモリ５１に対するライトイネーブル信号ＷＥ
１を発生し、ＣＣＤカメラ１０からの画像情報を第１メ
モリ５１に書き込む。そして、その後、ＷＥ・ＲＥ発生
回路６１は、ラインメモリ４２に出力するライトイネー
ブル信号を、水平同期信号ＨＰに同期して、ＷＥ２→Ｗ
Ｅ３→ＷＥ１…と順に切り換え、ＣＣＤカメラ１０が出
力する一水平走査ライン分の画像情報の書き込み先を、
第２メモリ５２→第３メモリ５３→第１メモリ５１…
と、順に変更する。

【００４３】一方、ＤＯＡＤＲ発生回路６３は、データ
送信部４６からイネーブル信号ＥＮＢが出力されると、
水平同期信号ＨＰに同期して、読出アドレスＤＯＡＤＲ
の出力を開始すると共に、この読出アドレスＤＯＡＤＲ
の値を、データ送信部４６からの読出ストローブ信号Ｄ
ＯＳＴＲＢに同期して、各メモリ５１〜５３の最小アド
レスから最大アドレスへと順に変更する。そして、ＷＥ
・ＲＥ発生回路６１は、水平同期信号ＨＰに同期して、
前回の水平走査期間中にライトイネーブル信号を出力し
たメモリに対するリードイネーブル信号を出力する。こ
のため、リードイネーブル信号は、ＲＥ１→ＲＥ２→Ｒ
Ｅ３→ＲＥ１…というように、常に、前回の水平走査期
間中に画像情報が書き込まれたメモリに対して出力され
ることになり、データ送信部４６には、画像情報書込後
のメモリから最新の画像情報が出力されることになる。

【００４４】そして、このように、本実施例では、デー
タ送信部４６が２．５Ｍｂｐｓの通信ビットレートで一
水平走査ライン分の画像データをパケットデータに変換
して出力するように構成され、ＣＣＤカメラ１０から
は、２５０ｋＨｚのピクセルクロックＰＣＫに同期した
送信速度で８ビットの画像情報が出力され、しかも、水
平同期信号ＨＰのブランキング期間（水平ブランキング
期間）が、５０ピクセルクロック（５０ＰＣＫ）分の時
間に設定されていることから、水平走査期間中にＣＣＤ
カメラ１０から出力されて、ラインメモリ４２内の特定
のメモリに書き込まれる画像情報の量が、データ送信部
４６が水平走査期間中にＣＣＤインタフェース４４を介
して読み出す画像情報よりも多くなって、ラインメモリ
４２がオーバフローしてしまうようなことはない。

【００４５】つまり、本実施例では、データ送信部４６
が一水平走査ライン分の画像情報を送信用のパケットデ
ータに変換して、ＲＦ回路３０に送信するのに要する時
間を、パケットデータの総データ量｛総データ量＝（Ｃ
ＣＤ一水平走査ライン分のデータ量）＋（ゼロインサー
ション最大値）＋（送信用の付与データ量）｝と、デー
タ送信部４６の通信ビットレート（２．５Ｍｂｐｓ）と
から求め、この時間に対して、ＣＣＤカメラ１０が一水
平走査ライン分の画像情報を出力する水平走査期間１Ｈ
が長くなるよう（好ましくは等しくなるよう）、ＣＣＤ
カメラ１０からの画像情報の送信速度（２５０ｋＨｚ）
及び水平ブランキング期間（５０ＰＣＫ）を設定するこ
とにより、ラインメモリ４２がオーバフローするのを防
止しているのである。

【００４６】次に、ＣＭＤ出力回路６４は、データ受信
部４８から入力されたコマンドＣＭＤをＣＣＤ制御回路
２０に転送するが、このコマンドＣＭＤは、データ長
が、垂直同期信号ＶＰ一周期当たりの水平同期信号ＨＰ
の数よりも少ない１２８ビットに設定されている。そし
て、ＣＣＤ制御回路２０は、図７（ａ）に示す如く、垂
直同期信号ＶＰの立上がり後に入力される水平同期信号
ＨＰに同期して、この１２８ビットのコマンドＣＭＤ
を、一ビット単位で、ＣＣＤ制御回路２０に転送する。

【００４７】また、ＣＣＤ制御回路２０は、ＣＭＤ出力
回路６４から一ビット毎に転送されてきたコマンドＣＭ
Ｄを水平同期信号ＨＰに同期して取り込む。そして、垂
直同期信号ＶＰの次のブランキング期間で、それまでに
ＣＭＤ出力回路６４から転送されてきたコマンドＣＭＤ
の全ビットデータ（１２８ビット）に基づき、露光時間
等を制御しつつ、ＣＣＤセンサ１２を駆動して、周囲画
像を撮像させる。

【００４８】尚、図７（ｂ）に示す如く、ＣＭＤ出力回
路６４は、水平同期信号ＨＰの立ち上がりエッジ（タイ
ミングｔ１）で、コマンドＣＭＤの一ビット分のデータ
の出力を開始し、その後、水平同期信号ＨＰの立ち上が
りエッジ（タイミングｔ１）で、出力するデータ値を、
コマンドＣＭＤの次のデータに応じて変更する、といっ
た手順で、垂直同期信号ＶＰ一周期内に、コマンドＣＭ
Ｄの全ビットデータをＣＣＤ制御回路２０に転送する。
また、ＣＣＤ制御回路２０は、水平同期信号ＨＰの立ち
下がりエッジ（タイミングｔ２）で、ＣＭＤ出力回路６
４から出力されるコマンドＣＭＤのビットデータを取り
込む。

【００４９】以上説明したように、本実施例の撮像画像
通信装置においては、ＣＣＤカメラ１０から順次出力さ
れる画像情報を、一水平走査ライン分毎に、ラインメモ
リ４２内の第１メモリ５１〜第３メモリ５３に順に書き
込み、データ送信部４６側では、画像情報が書き込まれ
た第１メモリ５１〜第３メモリ５３から、一水平走査ラ
イン分の画像情報を順に読み出し、同時にデータ通信用
のパケットデータに変換しながら、ＲＦ回路３０に出力
するようにしている。また、ＣＣＤカメラ１０が一水平
走査ライン分の画像情報を出力する周期を決定する水平
同期信号ＨＰのブランキング期間（水平ブランキング期
間）、及び、画像情報の送信速度を規定するピクセルク
ロックＰＣＫの周期は、水平同期信号ＨＰの一周期当た
りの時間（水平走査期間）が、データ送信部４６が一水
平走査ライン分のパケットデータを送信するのに要する
時間よりも短くなることのないように設定されている。

【００５０】このため本実施例によれば、ラインメモリ
４２を構成する３つのメモリ５１〜５３を用いて、ＣＣ
Ｄカメラ１０による撮像画像を圧縮することなく、リア
ルタイムで、制御装置４に送信することが可能になり、
制御装置４側では、その送信データに基づき、ＣＣＤカ
メラ１０による撮像画像を劣化させることなく、ディス
プレイに表示することができるようになる。

【００５１】また、本実施例では、画像通信のために画
像情報を記憶しておくラインメモリ４２を、一水平走査
ライン分の画像情報を記憶する３個のメモリ５１〜５３
にて構成しているので、画像圧縮技術を用いて撮像画像
を圧縮する場合に比べて、画像情報の記憶容量を極めて
小さくすることができ、装置の小型化，延いては、低消
費電力化を図ることができる。よって、本実施例のよう
に、撮像画像通信装置をマイクロマシン２に組み込んで
も、マイクロマシン２の大型化を招くことはなく、鮮明
な画像をリアルタイムで得ることのできるマイクロマシ
ンを実現できる。

【００５２】また、制御装置４からマイクロマシン２に
は、各種指令信号が送信され、カメラ制御用のコマンド
ＣＭＤは、ＲＦ回路３０，画像通信制御ＬＳＩ４０を介
して、ＣＣＤカメラ１０に転送されるが、本実施例で
は、画像通信制御ＬＳＩ４０において、コマンドＣＭＤ
をＣＣＤカメラ１０に転送するＣＭＤ出力回路６４が、
コマンドＣＭＤを、水平同期信号ＨＰに同期して、一ビ
ット単位で、ＣＣＤカメラ１０に転送するよう構成して
いるので、ＣＭＤ出力回路６４とＣＣＤカメラ１０側の
ＣＣＤ制御回路２０と同期をとるためのコマンド転送専
用の同期信号を生成する必要がなく、これによっても、
装置構成を簡素化できることになる。

【００５３】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、
種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施例で
は、ラインメモリ４２のオーバフローを防止するため
に、ＣＣＤ制御回路２０が発生する水平同期信号ＨＰの
ブランキング期間と、ピクセルクロックＰＣＫの周期と
の両方を調整するものとして説明したが、例えば、ピク
セルクロックＰＣＫの周期については、データ送信部４
６の通信ビットレートｆｃを、Ａ／Ｄコンバータ１６が
量子化するビット数ｎで除算した速度（ｆｃ／ｎ）に対
応して設定し、水平同期信号ＨＰのブランキング期間の
みをより長くすることにより、ラインメモリ４２のオー
バフローを防止するようにしてもよく、逆に、水平同期
信号ＨＰのブランキング期間については、必要最小限の
長さに定め、ＣＣＤカメラ１０側でのピクセルクロック
（換言すれば量子化した画像情報の送信速度）のみを調
整することにより、ラインメモリ４２のオーバフローを
防止するようにしてもよい。

【００５４】また、上記実施例では、撮像用のカメラに
は、ＣＣＤセンサからなる撮像手段を用いるものとして
説明したが、こうした撮像用のカメラに組み込むイメー
ジセンサとしては、必ずしも撮像素子としてＣＣＤ（電
荷結合素子）を用いたＣＣＤセンサにする必要はなく、
例えば、ＭＯＳ型固体撮像素子を用いたＭＯＳイメージ
センサ等、他のイメージセンサを用いるようにしてもよ
い。

【００５５】また、上記実施例では、撮像画像通信装置
を、マイクロマシンに組み込むものとして説明したが、
本発明の撮像画像通信装置によれば、カメラによる撮像
画像を、圧縮することなく、リアルタイムで送信でき、
しかも、装置の小型化、低消費電力化を図ることができ
るので、例えば、携帯電話等に組み込み、撮像画像を通
話相手に送信する、というように、低消費電力で小型の
カメラが要求される分野で使用すれば、マイクロマシン
に組み込む場合と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の撮像画像通信装置及びその周辺装置
を表す概略構成図である。

【図２】ＣＣＤカメラ及び画像通信制御ＬＳＩの構成
を表すブロック図である。

【図３】ＣＣＤセンサの画素構成を表す説明図であ
る。

【図４】ＣＣＤカメラの動作を表すタイムチャートで
ある。

【図５】データ送信部の動作を表すタイムチャートで
ある。

【図６】ＣＣＤインタフェースのラインメモリへのア
クセス動作を表すタイムチャートである。

【図７】ＣＭＤ出力回路６４の動作を表すタイムチャ
ートである。

【符号の説明】

２…マイクロマシン、４…制御装置、６…ＲＦ回路、８
…通信制御部、１０…ＣＣＤカメラ、１２…ＣＣＤセン
サ、１４…水平シフトレジスタ、１６…Ａ／Ｄコンバー
タ、１８…垂直シフトレジスタ、２０…ＣＣＤ制御回
路、３０…ＲＦ回路、４０…画像通信制御ＬＳＩ、４２
…ラインメモリ、４４…ＣＣＤインタフェース、４６…
データ送信部、４８…データ受信部、５１…第１メモ
リ、５２…第２メモリ、５３…第３メモリ、６１…ＷＥ
・ＲＥ発生回路、６２…ＤＩＡＤＲ発生回路、６３…Ｄ
ＯＡＤＲ発生回路、６４…ＣＭＤ出力回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｑ 9/00 ３０１Ｇ０６Ｆ 15/64 ４５０Ｄ (72)発明者笹谷卓也愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者川原伸章愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者須藤肇神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者大井一成神奈川県横浜市新杉田８番地株式会社東芝マルチメディア研究所内Ｆターム(参考） 5B047 AA13 BB06 CA05 CA21 CA23 CB17 CB18 DB01 DC20 EA05 EA09 EB04 EB06 5C022 AA02 AB65 AC27 AC42 AC69 5C054 AA02 AA05 CA04 CC05 CF08 CG08 CH02 DA01 DA07 EA01 EA05 EB01 EB05 EC01 EC03 EG09 HA05 5K048 AA03 AA16 BA10 BA21 EB02 EB04 EB05 EB15 HA04 HA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２次元配置された複数の撮像素子からな
る撮像手段と、外部から入力される水平同期信号に従い、前記撮像手段
による撮像画像を一水平走査ライン毎に取り込み、該取
り込んだ一水平走査ライン分の撮像画像を、出力タイミ
ング信号に同期して、画素単位で順次ｎビットの画像情
報に量子化し、出力する撮像画像出力手段と、外部からの撮像指令に従い前記撮像手段を駆動して２次
元画像を撮像させると共に、該撮像後に、前記撮像画像
出力手段に前記水平同期信号及び前記出力タイミング信
号を出力して、前記撮像画像出力手段から画像情報を出
力させる撮像制御手段と、前記撮像画像出力手段から出力される画像情報を一時記
憶しておくための撮像画像記憶手段と、前記撮像制御手段により制御される前記撮像画像出力手
段の動作に同期して、前記撮像画像出力手段から出力さ
れる画像情報を前記撮像画像記憶手段に順次格納すると
共に、外部から入力される読出タイミング信号に同期し
て、前記撮像画像記憶手段に格納した画像情報を順次読
み出す書込読出制御手段と、前記読出タイミング信号を前記書込読出制御手段に出力
することにより、該書込読出制御手段を介して、前記撮
像画像記憶手段に記憶された画像情報を順次読み出し、
該画像情報を、前記一水平走査ライン分毎に、データ通
信用のパケットデータに変換しながら、外部装置に送信
すると共に、該外部装置から送信されてくる撮像指令を
受信する通信手段と、該通信手段にて受信された前記外部装置からの撮像指令
を前記撮像制御手段に転送する撮像指令転送手段と、を備えた撮像画像通信装置であって、前記撮像画像記憶手段を、前記撮像画像出力手段から出
力される一水平走査ライン分の画像情報を記憶可能な少
なくとも２個の記憶素子にて構成すると共に、前記書込読出制御手段を、前記撮像画像記憶手段におい
て画像情報を書き込む記憶素子と画像情報を読み出す記
憶素子とを順次変更しながら、前記画像情報の書込及び
読出を夫々同時に行うように構成し、しかも、前記水平同期信号一周期当たりの時間が、前記
通信手段が前記一水平走査ライン分の画像情報をパケッ
トデータに変換して外部装置に送信するのに要する時間
以上となるよう、前記水平同期信号の周期及び前記出力
タイミング信号の周期を設定したことを特徴とする撮像
画像通信装置。
【請求項２】前記通信手段が前記画像情報を送信する
際の通信ビットレートをｆｃ［Ｈｚ］としたとき、前記
出力タイミング信号の速度が、ｆｃ／ｎ［Ｈｚ］よりも
小さくなるよう、前記出力タイミング信号の周期を設定
したことを特徴とする請求項１記載の撮像画像通信装
置。
【請求項３】前記撮像画像出力手段が前記一水平走査
ライン分の画像情報を出力してから次に画像情報の出力
を開始するまでの時間を決定する、前記水平同期信号の
ブランキング期間を、前記通信手段が前記一水平走査ラ
イン分の全画像情報をパケットデータに変換して外部装
置に送信するのに要する時間と、前記撮像画像出力手段
が前記一水平走査ライン分の全画像情報を出力するのに
要する時間との偏差に基づき設定したことを特徴とする
請求項１又は請求項２記載の撮像画像通信装置。
【請求項４】前記撮像画像記憶手段は、前記一水平走
査ライン分の画像情報を記憶可能な記憶素子を３個備
え、前記書込読出制御手段は、該３個の記憶素子を、夫
々、前記一水平走査ライン分の画像情報の書込・保持・
読出用として順次変更しながら、前記画像情報の書込及
び読出を行うことを特徴とする請求項１〜請求項３いず
れか記載の撮像画像通信装置。
【請求項５】前記通信手段が受信する前記撮像指令の
データ長は、前記撮像制御手段が前記撮像画像出力手段
から一フレーム分の画像情報を出力させる垂直同期信号
一周期当たりの水平同期信号の数より小さいビット数に
設定され、前記撮像指令転送手段は、前記垂直同期信号に同期して
前記撮像指令の転送を開始すると共に、該撮像指令の転
送を、前記水平同期信号に同期して１ビット単位で行う
ように構成され、前記撮像制御手段は、前記撮像指令転送手段から転送さ
れてくる前記撮像指令一ビット分を前記水平同期信号に
同期して取り込むと共に、該取り込んだ前記撮像指令の
全ビットデータに基づく前記撮像手段の駆動制御を、前
記垂直同期信号に同期して行うことを特徴とする請求項
１〜請求項４いずれか記載の撮像画像通信装置。