JP2005159621A - Color camera - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、良品、不良品の判定を行う画像処理装置等に用いるカラーカメラに関するもので、特にRGB出力のものに関する。 The present invention relates to a color camera used in an image processing apparatus or the like for determining good or defective products, and particularly relates to an RGB output device.
RGB出力を有するカラーカメラの撮像部分の構造には、一般的に、単板式と3板式の2つの構造がある(例えば、特許文献1)。単板式とは、図5(A)に示すように、1つの撮像素子の各画素上にRGBのそれそれの色フィルタを形成し、Rのフィルタが形成された画素では入射光のR成分のみを検出し、Gのフィルタが形成された画素では入射光のG成分のみを、Bのフィルタが形成された画素では光のB成分のみを検出する方式である。図5(A)に示す例は、Rのフィルタが形成された1つの画素と、Gのフィルタが形成された2つの画素と、Bのフィルタが形成された1つの画素を1組の構成として、その構成をマトリクス状に配列したものである。この方式の撮像素子では、Rのフィルタが形成された画素で、G成分またはB成分の画素データが必要な場合には、その画素の周辺に配置された画素のデータから補完して作成していた。 In general, there are two structures of an imaging portion of a color camera having RGB output, a single plate type and a three plate type (for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 5 (A), the single-plate type is such that each color filter of RGB is formed on each pixel of one image sensor, and only an R component of incident light is formed in a pixel on which an R filter is formed. In the pixel in which the G filter is formed, only the G component of the incident light is detected, and in the pixel in which the B filter is formed, only the B component of the light is detected. In the example shown in FIG. 5A, one pixel in which an R filter is formed, two pixels in which a G filter is formed, and one pixel in which a B filter is formed are configured as one set. The configuration is arranged in a matrix. In this type of image sensor, when pixel data of the G component or B component is necessary for the pixel in which the R filter is formed, it is created by complementing the data of the pixels arranged around the pixel. It was.
一方、3板式とは、図5(B)に示すように、表面にRの色フィルタを形成した撮像素子と、表面にGの色フィルタを形成した撮像素子と、表面にBの色フィルタを形成した撮像素子の、3つの撮像素子と3つのプリズムを用いて入射光を3方向に分け各撮像素子にそれぞれ入射させ、各撮像素子で光のRGBの成分をそれぞれ検出する方式である。 On the other hand, as shown in FIG. 5 (B), the three-plate type includes an image pickup element in which an R color filter is formed on the surface, an image pickup element in which a G color filter is formed on the surface, and a B color filter on the surface. This is a method in which incident light is divided into three directions using three image sensors and three prisms of the formed image sensor and is made incident on each image sensor, and RGB components of light are detected by each image sensor.
図5(A)に示す単板式のカラーカメラでは、R成分またはB成分を検知できる画素数は、それぞれ撮像素子の総画素数の1/4であり、G成分を検知できる画素数は、撮像素子の総画素数の1/2であるため、カラー画像としての解像度は、総画素数の1/8(=1/2・1/4)となる。 In the single-plate color camera shown in FIG. 5A, the number of pixels that can detect the R component or the B component is 1/4 of the total number of pixels of the image sensor, and the number of pixels that can detect the G component is the number of pixels that can be detected. Since it is 1/2 of the total number of pixels of the element, the resolution as a color image is 1/8 (= 1/2 · 1/4) of the total number of pixels.
これに対し、3板式のカラーカメラでは、各撮像素子は、表面に設けられた色フィルタに対応した成分のみを検知するので撮像素子の総画素数がそのまま解像度となる。しかし、3板式のカラーカメラは、単板式のカラーカメラに比べプリズムが余分に必要であり、撮像素子も2個余分に必要なので高価である。撮像素子は半導体プロセスの急速な進歩により低価格化が進んでいるが、プリズムに関しては、撮像素子ほど低価格化が進んでいないのでカラーカメラの低価格化を図ることが困難であった。このような状況に対して、最近は半導体プロセスの進歩に伴って安価な高画素の撮像素子を用いたカメラ(高画素カメラ)が普及してきており、この高画素撮像素子を用いて解像度を向上させる方法が多く採用されている。しかしながら、高画素カメラでは、従来のVGA等の標準フォーマット画像データを出力するように構成されておらず、使用する高画素カメラに応じて画像処理装置側のカメラインタフェース部を変更してフォーマットを変換する必要があった。
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、VGA等の標準フォーマットの出力を有する低価格で高解像度のカラーカメラの構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a structure of a low-cost and high-resolution color camera having an output of a standard format such as VGA. is there.
そこで、請求項1記載のカラーカメラは、カラーカメラの出力フォーマットに必要な画素数以上の画素を有する撮像素子を備え、2行×2列の4画素中に、Rの色フィルタを備えた画素と、Gの色フィルタを備えた画素と、Bの色フィルタを備えた画素とを設け、その4画素で、出力フォーマットの1組のRGBデータを生成することを特徴とするものである。
Accordingly, the color camera according to
また、請求項2記載のカラーカメラは、請求項1記載のカラーカメラで、第1行第1列目の画素をRの色フィルタを備えた画素で構成し、第1行第2列目の画素をGの色フィルタを備えた画素で構成し、第2行第1列目の画素をGの色フィルタを備えた画素で構成し、第1行第2列目の画素をBの色フィルタを備えた画素で構成して、2行×2列の4画素を構成し、VGAサイズの出力フォーマットの画像出力を行うことを特徴とするものである。
The color camera according to
本発明によれば、出力フォーマットに必要な画素数以上の画素を有する高画素カメラを用いて、VGAサイズ等の標準の出力フォーマットのRGBデータを出力する高解像度なカラーカメラを低価格で構成することができる。また、これにより、すでに導入済の画像処理装置に対してカメラだけを交換することで高解像化を図ることができる。 According to the present invention, a high-resolution color camera that outputs RGB data in a standard output format such as a VGA size is configured at a low price by using a high-pixel camera having more pixels than the number required for the output format. be able to. In addition, this makes it possible to achieve high resolution by exchanging only the camera for the already installed image processing apparatus.
以下、本発明にかかるカラーカメラについて図1乃至図4に基づいて説明する。図1はカラーカメラの概略構造を示すブロック図である。 A color camera according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic structure of a color camera.
図1で、1はRGBの各色フィルタを備えた単板式のCMOSの撮像素子を備えた撮像手段で、RGBの色フィルタ配列のイメージのままのデジタルの画素データが出力されるようにデジタルの出力回路等を備えている。A,Bは、それぞれ1280画素×2ライン分の記憶領域を備えたバッファメモリ、2は撮像手段1が出力する画素データをバッファメモリA,Bのいずれかに格納するメモリ書込制御回路、3はバッファメモリA,Bに格納された画素データの読み出しを行い、VGA等の標準のRGBフォーマットの出力に変換するメモリ読出制御・RGBフォーマット回路、4は、メモリ書込制御回路2の出力先を、バッファメモリAまたはバッファメモリBに切り換えると共に、メモリ読出制御・RGBフォーマット回路が読み出す画像データの読み出し元を、バッファメモリAまたはバッファメモリBに切り換えるスイッチ回路である。
In FIG. 1,
図2(A)は、本発明の撮像手段1に設ける撮像素子の各画素の配列を示す模式図であり、撮像素子は、2行×2列の4画素中に、Rの色フィルタを備えた画素と、Gの色フィルタを備えた画素と、Bの色フィルタを備えた画素とを設けている。具体的には、1ライン目の第1画素(第1行第1列目の画素)がRの色フィルタを備えた画素、1ライン目の第2画素(第1行第2列目の画素)がGの色フィルタを備えた画素、2ライン目の第1画素(第2行第1列目の画素)がGの色フィルタを備えた画素、1ライン目の第2画素(第2行第2列目の画素)がBの色フィルタを備えた画素で構成されており、これらの画素によってRGBの1組のデータ(出力フォーマットの1画素データ)が構成され、640×480のVGAフォーマットの出力を行う場合、その1組の構成が横640個×縦480個のマトリクス状に配列されている。よって、撮像手段1の撮像素子は、VGAフォーマットの場合、1280画素(640×2)を1ラインとする960ライン(480×2)で構成される。
FIG. 2A is a schematic diagram showing the arrangement of each pixel of the image pickup device provided in the image pickup means 1 of the present invention. The image pickup device includes an R color filter in four pixels of 2 rows × 2 columns. A pixel having a G color filter, and a pixel having a B color filter. Specifically, the first pixel in the first line (pixel in the first row and first column) is a pixel having an R color filter, and the second pixel in the first line (pixel in the first row and second column) ) Is a pixel having a G color filter, a second pixel in the second line (pixel in the second row and first column) is a pixel having a G color filter, and a second pixel in the first line (second row) The pixels in the second column) are composed of pixels having a B color filter, and one set of RGB data (one pixel data in the output format) is composed of these pixels, and a 640 × 480 VGA format When the output is performed, the set of the arrangement is arranged in a matrix of 640 horizontal rows × 480 vertical columns. Therefore, in the case of the VGA format, the imaging device of the
図2(B)は、640×480のVGAサイズの撮像素子の各画素の配列を示したものである。図2(A)に示す本発明の撮像素子は、図2(B)に示すVGAサイズの撮像素子に比べて、画素数が縦横それぞれ2倍になっている。また、本発明の撮像素子は、図2(B)に示す撮像素子の1画素分の領域中にRGB全ての色フィルタがあり解像度は縦横とも2倍になっている。この実施例では、図2(A)に示す本発明の撮像手段1の撮像素子の動作クロックは、図2(B)に示す撮像素子のクロックの4倍で動作させる。すなわち、1画面分の画像データの出力時間を両者で同じにするためである。 FIG. 2B shows an arrangement of each pixel of a 640 × 480 VGA size image sensor. The image sensor of the present invention shown in FIG. 2A has double the number of pixels both vertically and horizontally compared to the VGA size image sensor shown in FIG. Further, the image pickup device of the present invention has all the RGB color filters in the region of one pixel of the image pickup device shown in FIG. 2B, and the resolution is doubled both vertically and horizontally. In this embodiment, the operation clock of the image pickup device of the image pickup means 1 of the present invention shown in FIG. 2A is operated at four times the clock of the image pickup device shown in FIG. That is, the output time of image data for one screen is the same for both.
次に、図4のフローチャートに基づいて本発明のカラーカメラの動作について説明する。まず、スイッチ回路4を切り換えてメモリ書込制御回路2の出力先をバッファメモリAに切り換える(図4の(1))。つまり、バッファメモリAに接続された端子SAを、メモリ書込制御回路2の出力に接続された端子SWに接続する。この場合、バッファメモリBに接続された端子SBは、メモリ読出制御・RGBフォーマット回路3の入力に接続された端子SRに接続されるように構成されている。これにより、撮像手段1から出力された画素データは、メモリ書込制御回路2によりバッファメモリAへ2ライン分(nライン目及び(n+1)ライン目)書き込まれる。図3はバッファメモリAに格納された画素データの配列を示す模式図であり、1280×2ライン分の画素データが格納される。
Next, the operation of the color camera of the present invention will be described based on the flowchart of FIG. First, the switch circuit 4 is switched to switch the output destination of the memory
その後、スイッチ回路4を切り換えてメモリ書込制御回路2の出力先をバッファメモリBに切り換える。つまり、バッファメモリBに接続された端子SBを、メモリ書込制御回路2の出力に接続された端子SWに接続する。この場合、バッファメモリAに接続された端子SAは、メモリ読出制御・RGBフォーマット回路3の入力に接続された端子SRに接続される。この状態で、次の2ライン分の画素データ((n+2)ライン目,(n+3)ライン目)がバッファメモリAの場合と同様にバッファメモリBに書き込まれると共に、バッファメモリAに格納された画素データがメモリ読出制御・RGBフォーマット回路3によって読み出される。
Thereafter, the switch circuit 4 is switched to switch the output destination of the memory
最初に読み出されるのは、nライン目の第1画素(R)、nライン目の第2画素(G)、(n+1)ライン目の第1画素(G)、(n+1)ライン目の第2画素(B)の4画素である。(図4の(2))。次に、メモリ読出制御・RGBフォーマット回路3は、読み出した画素データのうち、RとBの画素はそのままメモリ読み出し制御・RGBフォーマット回路3の出力Rout、Boutとして出力する。Gの2画素は2画素の平均を求め、その値をGoutとして出力するように構成されている(図4の(3))。これにより、1組のRGBデータが出力される。以降、nライン目と(n+1)ライン目の第1280画素まで同様の動作を繰り返して1ライン分の処理を終了する(図4の(4))。
First, the first pixel (R) in the n-th line, the second pixel (G) in the n-th line, the first pixel (G) in the (n + 1) -th line, and the second pixel in the (n + 1) -th line are read out first. Four pixels of the pixel (B). ((2) in Fig. 4). Next, the memory read control /
nライン目と(n+1)ライン目の第1280画素までの読み出しが終ると、スイッチ回路4を切り換えて、撮像手段1の出力データをメモリ読出制御回路2により、バッファメモリAへ2ライン分のデータ((n+4)ライン目、(n+5)ライン目のデータ)を書き込み、それと同時に、メモリ読み出し制御・RGBフォーマット回路3がバッファメモリBの内容((n+2)ライン目、(n+3)ライン目のデータ)を読み出し、上述した方法により、Rut、Bout、Goutを出力する。以上の動作を繰り返して1画面分の出力を行う。
When the readout to the 1280th pixel of the nth line and the (n + 1) th line is completed, the switch circuit 4 is switched, and the output data of the imaging means 1 is transferred to the buffer memory A by the memory
このとき、出力Rout、Bout、Goutは、通常のVGAフォーマットの動作クロックに同期して行い、バッファメモリA,Bへの書き込みはVGAフォーマットの動作クロックの4倍を入力することにより、図2(A)の撮像素子の画素データが高解像度のVGAフォーマットデータに変換される。 At this time, the outputs Rout, Bout, and Gout are performed in synchronization with an operation clock of a normal VGA format, and writing to the buffer memories A and B is performed by inputting four times the operation clock of the VGA format. The pixel data of the image pickup device A) is converted into high-resolution VGA format data.
1 撮像手段
2 メモリ書込制御回路
3 メモリ読出制御・RGBフォーマット回路
4 スイッチ回路
A,B バッファメモリ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
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JP2003393823A JP2005159621A (en) | 2003-11-25 | 2003-11-25 | Color camera |
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Cited By (1)
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KR101204803B1 (en) * | 2005-12-02 | 2012-11-26 | 삼성전자주식회사 | Method to efficiently process data of bayer pattern |
-
2003
- 2003-11-25 JP JP2003393823A patent/JP2005159621A/en active Pending
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