JP3059920B2 - Imaging device - Google Patents
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Landscapes
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ機器
に画像情報を取り込む撮像装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup apparatus for taking image information into a computer device.
【0002】[0002]
【従来の技術】図7は、フレーム転送方式のCCD固体
撮像素子を用いた撮像装置の構成を示すブロック図で、
図8は、その動作を説明するタイミング図である。CC
D固体撮像素子1は、受光部1i、蓄積部1s、水平転
送部1h及び出力部1fより構成される。受光部1i
は、互いに平行に配列される垂直方向に連続する複数の
シフトレジスタからなり、これらのシフトレジスタの各
ビットが複数の受光画素を形成し、各受光画素に被写体
映像に対応して発生する情報電荷を蓄積する。蓄積部1
sは、撮像部1iの各シフトレジスタに連続する複数の
シフトレジスタからなり、各シフトレジスタのビット数
が撮像部1iのシフトレジスタのビット数に合わせて設
定され、撮像部1iから転送される1画面分の情報電荷
を一時的に蓄積する。水平転送部1hは、蓄積部1sの
複数のシフトレジスタの各出力がそれぞれ各ビットに接
続される単一のシフトレジスタからなり、蓄積部1sに
蓄積される1画面分の情報電荷を1行単位で受け取り順
次出力する。そして、出力部1fは、電気的に独立した
容量及びその容量の電位変化を取り出すアンプからな
り、水平転送部1hから出力される情報電荷を1画素単
位で容量に受けて電圧値に変換し、画像信号Y0(t)とし
て出力する。2. Description of the Related Art FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an image pickup apparatus using a frame transfer type CCD solid-state image pickup device.
FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation. CC
The D solid-state imaging device 1 includes a light receiving unit 1i, a storage unit 1s, a horizontal transfer unit 1h, and an output unit 1f. Light receiving unit 1i
Consists of a plurality of shift registers that are arranged in parallel in the vertical direction and each bit of these shift registers forms a plurality of light receiving pixels, and information charges generated in each light receiving pixel corresponding to a subject image. To accumulate. Storage unit 1
s is composed of a plurality of shift registers continuous with each shift register of the imaging unit 1i. The number of bits of each shift register is set according to the number of bits of the shift register of the imaging unit 1i, and 1 is transferred from the imaging unit 1i. Information charges for the screen are temporarily stored. The horizontal transfer unit 1h is composed of a single shift register in which each output of the plurality of shift registers of the storage unit 1s is connected to each bit, and transfers the information charges for one screen stored in the storage unit 1s in units of one row. And sequentially output. The output unit 1f includes an electrically independent capacitance and an amplifier for extracting a potential change of the capacitance. The output unit 1f receives the information charges output from the horizontal transfer unit 1h in a unit of one pixel and converts the information charges into a voltage value. It is output as an image signal Y0 (t).
【0003】ドライバ回路2は、垂直クロック発生部2
v、蓄積クロック発生部2s、水平クロック発生部2h
及び基板クロック発生部2bより構成される。垂直クロ
ック発生部2vは、垂直同期信号VDに同期し、垂直走
査のブランキング期間内に撮像部1iの情報電荷を素早
く蓄積部1sへ転送する垂直クロックφvを撮像部1i
に供給する。蓄積クロック発生部2sは、垂直クロック
φvによって転送される情報電荷を蓄積部1sに取り込
むと共に、取り込んだ1画面分の情報電荷を水平同期信
号HDに同期し、水平走査のブランキング期間内に1行
ずつ水平転送部1hへ転送する蓄積クロックφsを蓄積
部1sに供給する。水平クロック発生部2hは、水平同
期信号HDに同期し、蓄積クロックφsに応答して1行
毎に取り込まれる情報電荷を順次出力部1f側へ転送す
る水平クロックφhを水平転送部1hに供給する。ま
た、水平クロック発生部2hでは、水平クロックφhに
同期して出力部1fの容量の情報電荷を排出するリセッ
トクロックφrが生成され、出力部1fに供給される。
そして、排出クロック発生部2dは、垂直走査期間の途
中で立ち上げられる排出クロックφdをCCD固体撮像
素子1の撮像部1iでオーバーフローした電荷を吸収す
るドレイン領域に供給する。この排出クロックφdは、
撮像部1iに蓄積される情報電荷を排出するためのもの
であり、排出クロックφdによる情報電荷の排出動作が
完了してから垂直クロックφvによる情報電荷の転送動
作が開始されるまでの期間Lが情報電荷の蓄積時間とな
る。この基板クロックφdのタイミングの変更によっ
て、CCD固体撮像素子1の情報電荷の蓄積期間、即
ち、シャッタ速度の制御が可能になる。この情報電荷の
排出方法については、例えば、特開平3−22768号
公報あるいは特開平3−48586号公報に開示されて
いる。The driver circuit 2 includes a vertical clock generator 2
v, accumulated clock generator 2s, horizontal clock generator 2h
And a substrate clock generator 2b. The vertical clock generator 2v synchronizes with the vertical synchronizing signal VD, and outputs a vertical clock φv for quickly transferring the information charges of the image pickup unit 1i to the storage unit 1s during the blanking period of the vertical scan.
To supply. The storage clock generation unit 2s captures the information charges transferred by the vertical clock φv into the storage unit 1s, synchronizes the captured information charges for one screen with the horizontal synchronization signal HD, and outputs the information charges within a blanking period of horizontal scanning. An accumulation clock φs to be transferred to the horizontal transfer unit 1h line by line is supplied to the accumulation unit 1s. The horizontal clock generation unit 2h supplies the horizontal transfer unit 1h with a horizontal clock φh that synchronizes with the horizontal synchronization signal HD and sequentially transfers information charges taken in every row to the output unit 1f in response to the accumulated clock φs. . In the horizontal clock generating unit 2h, a reset clock φr for discharging information charges of the capacity of the output unit 1f is generated in synchronization with the horizontal clock φh, and supplied to the output unit 1f.
Then, the discharge clock generation unit 2d supplies the discharge clock φd which is started in the middle of the vertical scanning period to the drain region of the CCD solid-state imaging device 1 which absorbs the charges overflowing in the imaging unit 1i. This discharge clock φd is
This is for discharging the information charges accumulated in the imaging unit 1i. The period L from the completion of the discharge operation of the information charges by the discharge clock φd to the start of the transfer operation of the information charges by the vertical clock φv is defined as L. This is the information charge accumulation time. By changing the timing of the substrate clock φd, it is possible to control the accumulation period of the information charges of the CCD solid-state imaging device 1, that is, the shutter speed. The method of discharging the information charge is disclosed in, for example, JP-A-3-22768 or JP-A-3-48586.
【0004】タイミング制御回路3は、垂直同期信号V
D及び水平同期信号HDに基づいて、垂直走査に同期し
た垂直タイミング信号VT、垂直走査及び水平走査に同
期した蓄積タイミング信号ST及び水平走査に同期した
水平タイミング信号HTを生成し、ドライバ回路2の各
部2v、2s、2hに供給する。例えば、NTSC方式
に従う場合、信号処理の過程で用いられる色副搬送波の
周波数3.58MHzの4倍の周波数14.32MHz
の基準クロックを1/910に分周して水平同期信号を
生成し、この水平同期信号を2/525に分周して垂直
同期信号が生成される。これにより、垂直クロックφv
が垂直同期信号VDに同期し、蓄積クロックφs及び水
平クロックφhが水平同期信号HDに同期する。また、
タイミング制御回路3は、信号処理回路4により生成さ
れる露光情報に基づいて、排出タイミング信号DTを生
成し、ドライバ回路2の基板クロック発生部2dに供給
する。この排出タイミング信号DTは、信号処理回路4
からの露光情報が、CCD固体撮像素子1が過剰露光で
あることを示す場合にはタイミングを遅らせて情報電荷
の蓄積時間Lを短くし、逆に、露光不足であることを示
す場合にはタイミングを早めて情報電荷の蓄積時間を長
くするように生成される。これにより、CCD固体撮像
素子1の露光状態が常に適正になるようにフィードバッ
ク制御が行われる。[0004] The timing control circuit 3 controls the vertical synchronizing signal V
A vertical timing signal VT synchronized with vertical scanning, an accumulation timing signal ST synchronized with vertical scanning and horizontal scanning, and a horizontal timing signal HT synchronized with horizontal scanning are generated based on D and the horizontal synchronization signal HD. It supplies to each part 2v, 2s, 2h. For example, when complying with the NTSC system, the frequency 14.32 MHz, which is four times the frequency of 3.58 MHz of the chrominance subcarrier used in the signal processing process.
Is divided into 1/910 to generate a horizontal synchronizing signal, and the horizontal synchronizing signal is divided into 2/525 to generate a vertical synchronizing signal. As a result, the vertical clock φv
Are synchronized with the vertical synchronization signal VD, and the accumulated clock φs and the horizontal clock φh are synchronized with the horizontal synchronization signal HD. Also,
The timing control circuit 3 generates a discharge timing signal DT based on the exposure information generated by the signal processing circuit 4 and supplies the discharge timing signal DT to the substrate clock generation unit 2d of the driver circuit 2. This discharge timing signal DT is output to the signal processing circuit 4
When the exposure information indicates that the CCD solid-state imaging device 1 is overexposed, the timing is delayed to shorten the information charge accumulation time L, and conversely, when the exposure information indicates that the exposure is insufficient, Is generated so that the accumulation time of the information charge is extended. Thus, feedback control is performed so that the exposure state of the CCD solid-state imaging device 1 is always appropriate.
【0005】信号処理回路4は、CCD固体撮像素子1
から出力される画像信号Y0(t)を取り込み、サンプルホ
ールド、ガンマ補正等の処理を施した後、色分離、色差
マトリクスや平衡変調等の処理を施す。さらに、垂直走
査及び水平走査のタイミングを決定する同期信号を付加
し、輝度信号、色信号及び同期信号を含む画像信号Y1
(t)を生成する。同時に、画像信号Y0(t)を1画面単位
で積分し、CCD固体撮像素子1の露光状態を表す露光
情報を生成し、タイミング制御回路3に供給する。この
ようにして得られる画像信号Y1(t)は、テレビモニタ等
の表示装置によって再生されるか、あるいは、VTR等
の記録装置によって記録されることになる。[0005] The signal processing circuit 4 includes a CCD solid-state imaging device 1.
After receiving the image signal Y0 (t) output from, and performing processes such as sample hold and gamma correction, processes such as color separation, a color difference matrix, and balanced modulation are performed. Further, a synchronization signal for determining the timing of vertical scanning and horizontal scanning is added, and an image signal Y1 including a luminance signal, a chrominance signal and a synchronization signal is added.
Generate (t). At the same time, the image signal Y0 (t) is integrated in units of one screen to generate exposure information indicating the exposure state of the CCD solid-state imaging device 1, and supplies the exposure information to the timing control circuit 3. The image signal Y1 (t) obtained in this manner is reproduced by a display device such as a television monitor or recorded by a recording device such as a VTR.
【0006】ところで、パーソナルコンピュータやワー
ドプロセッサ等のコンピュータ機器に画像データを取り
込む場合、被写体原稿を走査して読み取るイメージスキ
ャナを用いることがよく知られているが、近年では、動
画の取り込みが可能なビデオカメラの如き撮像装置を用
いることも考えられている。CCD固体撮像素子を搭載
した撮像装置をコンピュータ機器に接続する場合、ビデ
オキャプチャボードと称される拡張ボードをコンピュー
タ機器に装着し、撮像装置から出力される画像信号をコ
ンピュータ機器に適合した信号に変換した後、コンピュ
ータ機器に内蔵されるメモリへ取り込むように構成され
る。It is well known that an image scanner for scanning and scanning an original document is used to capture image data into a computer device such as a personal computer or a word processor. It is also considered to use an imaging device such as a camera. When connecting an imaging device equipped with a CCD solid-state imaging device to a computer device, an expansion board called a video capture board is attached to the computer device, and the image signal output from the imaging device is converted into a signal suitable for the computer device. After that, the data is stored in a memory built in the computer device.
【0007】図9は、ビデオキャプチャボードの構成を
示すブロック図である。ビデオキャプチャボード10
は、A/D変換回路11、フレームメモリ12、同期検
波回路13、タイミング制御回路14及びインタフェー
ス回路15より構成される。A/D変換回路11は、C
CD固体撮像素子1の出力動作に同期し、撮像装置から
入力される画像信号を順次アナログ/デジタル変換し、
CCD固体撮像素子1の各受光画素に対応する画像デー
タを生成する。フレームメモリ12は、A/D変換回路
11により生成された画像データを1画面単位で記憶す
る。このフレームメモリ12には、デュアルポートタイ
プのRAMが用いられ、画像データの書き込みと読み出
しとが同時に行われる。同期検波回路13は、撮像装置
から入力される画像信号から同期信号を検出し、垂直走
査及び水平走査の各タイミングに従うタイミングパルス
を発生する。タイミング制御回路14は、同期検波回路
13から供給されるタイミングパルスに基づいて、A/
D変換回路11の動作をCCD固体撮像素子1の動作に
同期させると共に、そのタイミングパルスとパソコン側
からの指示とに応答してフレームメモリ12の画像デー
タの書き込み及び読み出しのタイミングを制御する。即
ち、撮像装置から1画面単位で入力される画像信号Y0
(t)を1画素毎に画像データに変換し、1画面単位でフ
レームメモリ12に記憶させ、同時に、1画面単位で読
み出してパソコン側へ転送できるように各部の動作タイ
ミングを同期させる。インタフェース回路15は、タイ
ミング制御回路14の指示に従い、フレームメモリ12
に記憶された画像データを読み出してパソコン側へ転送
する。また、インタフェース回路15は、タイミング制
御回路14から出力される割り込み指示をパソコン側へ
送出すると共に、パソコン側から送出される読み出し指
示をタイミング制御回路14に供給する。これにより、
フレームメモリ12に記憶される画像データが1画面単
位でパソコン側に転送されるようになる。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a video capture board. Video capture board 10
Comprises an A / D conversion circuit 11, a frame memory 12, a synchronous detection circuit 13, a timing control circuit 14, and an interface circuit 15. The A / D conversion circuit 11
Synchronizing with the output operation of the CD solid-state imaging device 1, image signals input from the imaging device are sequentially converted from analog to digital,
Image data corresponding to each light receiving pixel of the CCD solid-state imaging device 1 is generated. The frame memory 12 stores the image data generated by the A / D conversion circuit 11 for each screen. As the frame memory 12, a dual-port type RAM is used, and writing and reading of image data are performed simultaneously. The synchronous detection circuit 13 detects a synchronous signal from an image signal input from the imaging device, and generates a timing pulse according to each timing of vertical scanning and horizontal scanning. Based on the timing pulse supplied from the synchronous detection circuit 13, the timing control circuit 14
The operation of the D conversion circuit 11 is synchronized with the operation of the CCD solid-state imaging device 1, and the timing of writing and reading of image data in the frame memory 12 is controlled in response to the timing pulse and an instruction from the personal computer. That is, the image signal Y0 input from the imaging device in units of one screen
(t) is converted into image data for each pixel and stored in the frame memory 12 for each screen, and at the same time, the operation timing of each unit is synchronized so that the data can be read and transferred to the personal computer side. The interface circuit 15 receives the instruction from the timing control circuit 14 and
The image data stored in is read out and transferred to the personal computer. The interface circuit 15 sends an interrupt instruction output from the timing control circuit 14 to the personal computer, and supplies a read instruction sent from the personal computer to the timing control circuit 14. This allows
The image data stored in the frame memory 12 is transferred to the personal computer in one screen unit.
【0008】ビデオキャプチャボード10から画像デー
タを取り込むパソコンにおいては、キーボードから入力
されるコマンドや動作プログラムに従うコマンドに応答
して、画像データの取り込みや各種の演算、内蔵のメモ
リへのアクセス、画面の表示制御等が時分割処理で繰り
返される。このため、画像データを連続して高速に取り
込むことが困難であり、撮像装置の動作に追従すること
ができない。例えば、NTSC方式やPAL方式等、一
般のテレビジョン方式に従う撮像装置の場合、毎秒数十
フレーム分の画像データが取り出されるのに対して、通
常のパソコンでは、毎秒数フレーム分の画像データを取
り込むのが限界である。そこで、ビデオキャプチャボー
ド10では、フレームメモリ12の書き込み制御によっ
て画像データの一部を抜き出し、一部の画像データのみ
をパソコン側へ転送するように構成される。In a personal computer that captures image data from the video capture board 10, in response to a command input from a keyboard or a command according to an operation program, capture of image data, various calculations, access to a built-in memory, and display of a screen are performed. Display control and the like are repeated in a time-division process. For this reason, it is difficult to continuously capture image data at high speed, and it is not possible to follow the operation of the imaging device. For example, in the case of an image pickup apparatus that complies with a general television system such as the NTSC system or the PAL system, image data for several tens of frames is taken out per second, whereas a normal personal computer takes image data for several frames per second. That is the limit. Therefore, the video capture board 10 is configured to extract a part of the image data by writing control of the frame memory 12 and transfer only a part of the image data to the personal computer side.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】このような撮像システ
ムの場合、撮像装置自体のコストが高くなることに加え
て、ビデオキャプチャボード10において高速のA/D
変換回路11や大容量のフレームメモリ12が必要とな
るため、総合的に高価なシステムとなっている。そこで
本発明は、コンピュータ機器に画像情報を取り込む撮像
システムのコストを低減することを目的とする。In the case of such an image pickup system, the cost of the image pickup apparatus itself is increased, and in addition, the video capture board 10 has a high-speed A / D converter.
Since the conversion circuit 11 and the large-capacity frame memory 12 are required, the overall system is expensive. Accordingly, an object of the present invention is to reduce the cost of an imaging system that captures image information in a computer device.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するためになされたもので、その特徴とするところ
は、被写体の画像を撮らえてコンピュータ機器に1画面
単位で画像情報を供給する撮像装置において、複数の受
光画素が行列配置され、照射される被写体画像に対応す
る情報電荷を各受光画素に蓄積する固体撮像素子と、こ
の固体撮像素子の各受光画素に蓄積される情報電荷を1
行単位で順次転送出力して画像信号を得るドライバ回路
と、このドライバ回路の垂直走査の起動タイミング及び
水平走査の起動タイミングをそれぞれ設定するタイミン
グ制御回路と、上記画像信号に対してアナログ信号処理
を施すアナログ信号処理回路と、アナログ信号処理が施
された上記画像信号をアナログ/デジタル変換して画像
データを生成するA/D変換回路と、上記画像データに
対してデジタル信号処理を施すデジタル信号処理回路
と、デジタル信号処理が施された上記画像データを1行
単位で順次記憶するラインメモリ回路と、このラインメ
モリ回路から上記画像データを読み出してコンピュータ
機器のバスラインへ送出するインタフェース制御回路
と、を備え、上記固体撮像素子及び上記駆動回路と共に
上記タイミング制御回路、上記アナログ信号処理回路及
び上記A/D変換回路を一体化してカメラユニットを構
成し、上記デジタル信号処理回路、上記ラインメモリ回
路及びインタフェース制御回路をコンピュータ機器側に
設けて上記カメラユニットに接続したことにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is characterized in that an image of a subject is taken and image information is supplied to a computer device in units of one screen. A plurality of light receiving pixels are arranged in a matrix, and an information charge corresponding to an illuminated subject image is stored in each light receiving pixel; and an information charge stored in each light receiving pixel of the solid state imaging device is provided. 1
A driver circuit for sequentially transferring and outputting a row unit to obtain an image signal, a timing control circuit for setting a vertical scan start timing and a horizontal scan start timing of the driver circuit, and an analog signal process for the image signal. An analog signal processing circuit to be applied, an A / D conversion circuit for performing analog / digital conversion of the image signal subjected to the analog signal processing to generate image data, and a digital signal processing to perform digital signal processing on the image data A line memory circuit for sequentially storing the image data subjected to digital signal processing in units of one row, an interface control circuit for reading out the image data from the line memory circuit and sending the image data to a bus line of a computer device; And the timing control circuit together with the solid-state imaging device and the drive circuit. A camera unit is configured by integrating the analog signal processing circuit and the A / D conversion circuit, and the digital signal processing circuit, the line memory circuit, and the interface control circuit are provided on the computer device side and connected to the camera unit. It is in.
【0011】これにより、大容量のフレームメモリを用
いることなく、カメラユニットとコンピュータ機器との
インタフェースが可能になり、カメラユニットとコンピ
ュータ機器との接続を簡略化することができる。また、
デジタル信号処理をコンピュータ機器側で行うようにし
たことで、カメラユニット側からコンピュータ機器側に
送られる画像データのビット数を少なくすることがで
き、カメラユニットとコンピュータ機器との間の接続ラ
インが簡略化される。As a result, the interface between the camera unit and the computer can be realized without using a large-capacity frame memory, and the connection between the camera unit and the computer can be simplified. Also,
By performing digital signal processing on the computer device side, the number of bits of image data sent from the camera unit to the computer device side can be reduced, and the connection line between the camera unit and the computer device is simplified. Be transformed into
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の撮像装置の構成
を示すブロック図で、図2は、その動作を説明するタイ
ミング図である。CCD固体撮像素子1及びドライバ回
路2は、図7と同一であり、ドライバ回路2によりCC
D固体撮像素子1がパルス駆動されて画像信号Y0(t)を
得るように構成される。即ち、CCD固体撮像素子1の
撮像部1i、蓄積部1s及び水平転送部1hに対応し、
垂直クロック発生部2v、蓄積クロック発生部2s及び
水平クロック発生部2hが設けられ、垂直クロックφ
v、蓄積クロックφs及び水平クロックφhがCCD固体
撮像素子1の各部に供給される。また、排出クロック発
生部2dから発生される排出クロックφdによってCC
D固体撮像素子1のシャッタ動作を可能にしている。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an image pickup apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a timing chart for explaining its operation. The CCD solid-state imaging device 1 and the driver circuit 2 are the same as those in FIG.
The D solid-state imaging device 1 is configured to be pulse-driven to obtain an image signal Y0 (t). That is, it corresponds to the imaging unit 1i, the storage unit 1s, and the horizontal transfer unit 1h of the CCD solid-state imaging device 1,
A vertical clock generator 2v, an accumulated clock generator 2s, and a horizontal clock generator 2h are provided.
v, the accumulated clock φs, and the horizontal clock φh are supplied to each unit of the CCD solid-state imaging device 1. In addition, the discharge clock φd generated from the discharge clock
The shutter operation of the D solid-state imaging device 1 is enabled.
【0013】第1制御部20は、アナログ信号処理回路
21、A/D変換回路22、タイミング制御回路23、
露光制御回路24及びコマンドレジスタ25からなり、
共通の半導体基板上に集積化されて1チップ構成となっ
ている。アナログ信号処理回路21は、CCD固体撮像
素子1から出力される画像信号Y0(t)に対してサンプル
ホールド、AGC(自動利得制御)等の処理を施し、波
形整形された画像信号Y1(t)をA/D変換回路22に供
給する。例えば、サンプルホールド処理では、CCD固
体撮像素子1の出力動作に同期して基準電位と信号電位
とが繰り返される画像信号Y0(t)を受け、基準電位部分
と信号電位部分とをそれぞれサンプリングし、それらの
電位差が取り出される。また、AGC処理では、サンプ
ルホールド処理された画像信号に対し、1垂直走査期間
の平均レベルに応じたゲインを与え、各垂直走査期間毎
の平均レベルが略均一になるように制御される。画像信
号Y1(t)を受けるA/D変換回路22は、CCD固体撮
像素子1の駆動タイミングに同期し、アナログ信号処理
回路21から出力される画像信号を1画素分ずつデジタ
ル/アナログ変換して画像データD(n)を生成する。こ
こで生成される画像データD(n)は、パソコン側に転送
される。The first control unit 20 includes an analog signal processing circuit 21, an A / D conversion circuit 22, a timing control circuit 23,
An exposure control circuit 24 and a command register 25,
They are integrated on a common semiconductor substrate to form a one-chip configuration. The analog signal processing circuit 21 performs processing such as sample hold and AGC (automatic gain control) on the image signal Y0 (t) output from the CCD solid-state imaging device 1, and performs a waveform-shaped image signal Y1 (t). Is supplied to the A / D conversion circuit 22. For example, in the sample and hold process, an image signal Y0 (t) in which the reference potential and the signal potential are repeated in synchronization with the output operation of the CCD solid-state imaging device 1 is received, and the reference potential portion and the signal potential portion are sampled, respectively. Those potential differences are taken out. In the AGC process, a gain corresponding to the average level in one vertical scanning period is given to the image signal that has been subjected to the sample and hold process, and the average level in each vertical scanning period is controlled to be substantially uniform. The A / D conversion circuit 22, which receives the image signal Y1 (t), performs digital / analog conversion of the image signal output from the analog signal processing circuit 21 for each pixel in synchronization with the drive timing of the CCD solid-state imaging device 1. Generate image data D (n). The image data D (n) generated here is transferred to the personal computer.
【0014】タイミング制御回路23は、一定周期の基
準クロックに基づいて垂直タイミング信号VTを生成
し、ドライバ回路2に供給する。この垂直タイミング信
号VTの周期Vは、CCD固体撮像素子1の垂直走査周
期を決定するものであり、コマンドレジスタ25に格納
されたコマンドによって設定される。垂直タイミング信
号VTを受けるドライバ回路2は、垂直タイミング信号
VTのタイミングで垂直クロックφvを起動し、CCD
固体撮像素子1の撮像部1iの情報電荷を蓄積部1sへ
転送する。このとき、タイミング制御回路23は、CC
D固体撮像素子1で1画面分の情報電荷の出力が可能に
なったことを示す割り込み信号ITをパソコン側に送信
する。また、タイミング制御回路23は、パソコン側か
ら供給されるライン送りトリガHSに応答して水平タイ
ミング信号HTを生成し、ドライバ回路2に供給する。
水平タイミング信号HTを受けるドライバ回路2は、水
平タイミング信号HTのタイミングで水平クロックφh
を起動し、CCD固体撮像素子1の蓄積部1sの情報電
荷を1行ずつ水平転送部1hへ転送する。このように、
CCD固体撮像素子1の垂直走査のタイミングは、タイ
ミング制御回路23によって決定されるのに対して、水
平走査のタイミングは、画像データD(n)を受けるパソ
コン側で決定される。さらにタイミング制御回路23
は、露光制御回路23から与えられる露光データに基づ
いて、CCD固体撮像素子1の電荷の排出タイミングを
決定する排出タイミング信号DTを生成し、ドライバ回
路2に供給する。この排出タイミング信号DTに応答
し、ドライバ回路2は排出クロックφdを立ち上げると
共に垂直クロックφvを立ち下げ、CCD固体撮像素子
1の情報電荷を排出させる。従って、情報電荷の排出完
了から読み出し開始までの期間LがCCD固体撮像素子
1の露光状態に応じて、常に適正な状態になるように可
変設定される。アイリス制御回路24は、A/D変換回
路22で生成される画像データD(n)を1画面単位で積
分し、その積分値を露光データとしてタイミング制御回
路23に供給する。そして、コマンドレジスタ25は、
パソコン側から供給される各種のコマンドを格納し、タ
イミング制御回路23の動作周期やアナログ信号処理回
路21の処理条件を決定する。例えば、パソコン側の画
像データD(n)の取り込み能力に合わせて、CCD固体
撮像素子1の垂直走査期間、即ち、1画面の画像データ
D(n)が出力される周期を指定するコマンドを格納し、
タイミング制御回路23の動作周期を決定する。The timing control circuit 23 generates a vertical timing signal VT based on a reference clock having a constant period, and supplies it to the driver circuit 2. The cycle V of the vertical timing signal VT determines the vertical scan cycle of the CCD solid-state imaging device 1, and is set by a command stored in the command register 25. The driver circuit 2 receiving the vertical timing signal VT activates the vertical clock φv at the timing of the vertical timing signal VT, and
The information charges of the imaging unit 1i of the solid-state imaging device 1 are transferred to the storage unit 1s. At this time, the timing control circuit 23
An interrupt signal IT indicating that the D solid-state imaging device 1 can output information charges for one screen is transmitted to the personal computer. Further, the timing control circuit 23 generates a horizontal timing signal HT in response to a line feed trigger HS supplied from the personal computer, and supplies the horizontal timing signal HT to the driver circuit 2.
The driver circuit 2 receiving the horizontal timing signal HT receives the horizontal clock φh at the timing of the horizontal timing signal HT.
To transfer the information charges in the storage section 1s of the CCD solid-state imaging device 1 to the horizontal transfer section 1h line by line. in this way,
The timing of the vertical scanning of the CCD solid-state imaging device 1 is determined by the timing control circuit 23, while the timing of the horizontal scanning is determined by the personal computer that receives the image data D (n). Further, the timing control circuit 23
Generates a discharge timing signal DT for determining the discharge timing of the charges of the CCD solid-state imaging device 1 based on the exposure data supplied from the exposure control circuit 23, and supplies the discharge timing signal DT to the driver circuit 2. In response to the discharge timing signal DT, the driver circuit 2 raises the discharge clock φd and lowers the vertical clock φv to discharge the information charges of the CCD solid-state imaging device 1. Therefore, the period L from the completion of the discharge of the information charges to the start of the reading is variably set so as to always be in an appropriate state according to the exposure state of the CCD solid-state imaging device 1. The iris control circuit 24 integrates the image data D (n) generated by the A / D conversion circuit 22 in units of one screen, and supplies the integrated value to the timing control circuit 23 as exposure data. And the command register 25
Various commands supplied from the personal computer are stored, and the operation cycle of the timing control circuit 23 and the processing conditions of the analog signal processing circuit 21 are determined. For example, a command for designating a vertical scanning period of the CCD solid-state imaging device 1, that is, a cycle for outputting one screen of image data D (n) is stored in accordance with the ability of the personal computer to capture image data D (n). And
The operation cycle of the timing control circuit 23 is determined.
【0015】以上のCCD固体撮像素子1、ドライバ回
路2及び第1制御部20が、カメラユニットとして一体
形成される。第2制御部30は、デジタル信号処理回路
31、ラインメモリ32、インタフェース制御回路33
及びコマンドレジスタ34からなり、第1制御部20と
は別に、共通の半導体基板上に集積化されて1チップ構
成となっている。The above-described CCD solid-state imaging device 1, driver circuit 2, and first control unit 20 are integrally formed as a camera unit. The second control unit 30 includes a digital signal processing circuit 31, a line memory 32, an interface control circuit 33
And a command register 34, which is integrated on a common semiconductor substrate separately from the first control unit 20 to form a one-chip configuration.
【0016】デジタル信号処理回路31は、第1制御部
20で生成される画像データD(n)に対し、色分離、マ
トリクス演算、ホワイトバランス調整等の処理を施し、
輝度データY(n)及び色差データU(n)、V(n)を生成す
る。例えば、マトリクス演算においては、分離処理され
た各色成分を合成することによって輝度データY(n)が
生成され、各色成分を減算または加算することによって
所定の色成分(R、G、B)に対応した色成分データR
(n)、G(n)、B(n)が生成される。そして、色成分デー
タR(n)、B(n)と輝度データY(n)との差から色差デー
タU(n)、V(n)が生成される。尚、このデジタル信号処
理回路31の出力については、色成分データR(n)、G
(n)、B(n)をそのまま取り出すことも可能である。ライ
ンメモリ32は、デジタル信号処理回路31によって生
成される輝度データY(n)及び色差データU(n)、V(n)
(色成分データR(n)、G(n)、B(n)でもよい)を1行
分記憶する。このラインメモリ32は、例えば、FIF
O方式のバッファによって構成され、データの書き込み
のタイミングがデジタル信号処理回路31の処理動作に
同期し、読み出しのタイミングがパソコン側のデータの
取り込み動作に同期して制御される。そして、ラインメ
モリ32のビット数は、データの出力形式に対応して設
定される。通常、パソコンに取り込まれるデータの形式
としては、8ビットの輝度データY(n)及び時分割で取
り出される8ビットの色差データU(n)、V(n)からなる
16ビット構成、それぞれ5ビットの色成分データR
(n)、G(n)、B(n)からなる15ビット構成等が一般的
であり、この場合にはラインメモリ32のビット数を1
6ビットとすればよい。また、パソコン側では、輝度デ
ータY(n)及び色差データU(n)、V(n)の一部しか必要
とされないことが多く、その場合には、ラインメモリ3
2への書き込み時点で輝度データY(n)及び色差データ
U(n)、V(n)を画素単位あるいは行単位で間引くことに
より、データ量が縮小される。The digital signal processing circuit 31 performs processing such as color separation, matrix operation, and white balance adjustment on the image data D (n) generated by the first control unit 20.
The luminance data Y (n) and the color difference data U (n), V (n) are generated. For example, in the matrix operation, the luminance data Y (n) is generated by combining the separated color components, and each color component is subtracted or added to correspond to a predetermined color component (R, G, B). Color component data R
(n), G (n) and B (n) are generated. Then, color difference data U (n) and V (n) are generated from the difference between the color component data R (n) and B (n) and the luminance data Y (n). Note that the output of the digital signal processing circuit 31 is the color component data R (n), G
(n) and B (n) can be taken out as they are. The line memory 32 stores luminance data Y (n) and color difference data U (n) and V (n) generated by the digital signal processing circuit 31.
(Color component data R (n), G (n), and B (n) may be stored) for one row. This line memory 32 is, for example,
The data writing timing is controlled in synchronization with the processing operation of the digital signal processing circuit 31, and the reading timing is controlled in synchronization with the data fetching operation on the personal computer side. The number of bits of the line memory 32 is set according to the data output format. Normally, the format of the data taken into the personal computer is a 16-bit configuration consisting of 8-bit luminance data Y (n) and 8-bit color difference data U (n) and V (n) taken out in a time-division manner, each having 5 bits. Color component data R
(n), G (n), and B (n) are generally 15 bits, and in this case, the number of bits of the line memory 32 is set to 1
It may be 6 bits. On the personal computer side, only a part of the luminance data Y (n) and the chrominance data U (n) and V (n) is often required.
The data amount is reduced by thinning out the luminance data Y (n) and the chrominance data U (n) and V (n) in pixel units or row units at the time of writing to the data.
【0017】インタフェース制御回路33は、ラインメ
モリ32に1行単位で記憶された輝度データY(n)及び
色差データU(n)、V(n)をパソコン側の取り込み周波数
に従う周期で読み出し、パソコンのデータバスへ送出す
る。同時に、カメラユニット側の第1制御部20から供
給される割り込み信号ITを取り込み、パソコンのコン
トロールバスへ送出する。また、インタフェース制御回
路33は、コントロールバスからライン送りトリガHS
を取り込み、カメラユニット側の第1制御部20に供給
する。さらに、第1制御部20及び第2制御部30の動
作条件を決定する各種のコマンドをコントロールバスか
ら取り込み、第1制御部20のコマンドレジスタ25及
び第2制御部30のコマンドレジスタ34に供給する。
そして、コマンドレジスタ34は、第1制御部20のコ
マンドレジスタ25と同様に、パソコン側から供給され
る各種のコマンドを格納し、デジタル信号処理回路31
の処理条件やラインメモリ32の書き込み周期を決定す
る。これらのコマンドについては、パソコン側から転送
される頻度が低いため、画像データD(n)の伝送ライン
を時分割で用いてパソコン側からカメラユニットへ転送
することも可能である。The interface control circuit 33 reads out the luminance data Y (n) and the chrominance data U (n) and V (n) stored in the line memory 32 in units of one line at a cycle according to the fetch frequency of the personal computer. To the data bus. At the same time, it takes in the interrupt signal IT supplied from the first control unit 20 of the camera unit and sends it to the control bus of the personal computer. Further, the interface control circuit 33 sends a line feed trigger HS from the control bus.
And supplies it to the first control unit 20 on the camera unit side. Further, various commands for determining operating conditions of the first control unit 20 and the second control unit 30 are fetched from the control bus and supplied to the command register 25 of the first control unit 20 and the command register 34 of the second control unit 30. .
The command register 34 stores various commands supplied from the personal computer side in the same manner as the command register 25 of the first control unit 20.
And the write cycle of the line memory 32 are determined. Since these commands are transmitted from the personal computer side at a low frequency, it is also possible to transfer the image data D (n) from the personal computer side to the camera unit by using a time-division transmission line.
【0018】この第2制御部30は、パソコン側に設け
られ、カメラユニットの第1制御部と所定のケーブルに
よって接続される。この接続ケーブルは、アナログ信号
処理が完了した画像データD(n)とタイミング信号とを
伝送すればよいため、デジタル信号処理が完了した輝度
データY(n)及び色差データU(n)、V(n)(または色成
分データR(n)、G(n)、B(n))を伝送する場合に比べ
てライン数を少なくできる。The second control unit 30 is provided on the personal computer side and is connected to the first control unit of the camera unit by a predetermined cable. This connection cable only needs to transmit the image data D (n) and the timing signal for which the analog signal processing has been completed. Therefore, the luminance data Y (n) and the color difference data U (n), V ( n) (or color component data R (n), G (n), B (n)) can be reduced in number of lines.
【0019】図3は、CCD固体撮像素子1の撮像部1
iに装着されるモザイク型のカラーフィルタの一例を示
す平面図である。CCD固体撮像素子1の撮像部1iの
各画素に対応して複数のセグメントに分割され、各セグ
メントに例えば、Ye(イエロー)、Cy(シアン)、
W(ホワイト)及びG(グリーン)の各色成分が周期的
に割り当てられる。ここでは、W及びGの各成分が奇数
行に交互に配置され、Ye及びCyの各成分が偶数行に
交互に配置されている。そして、CCD固体撮像素子1
においては、垂直方向に隣接する2画素が読み出し時に
混合されるため、図4に示すように、奇数行の読み出し
ではW+Cy及びG+Yeの各成分を表す画像データD
(n)が交互に得られ、偶数行の読み出しではW+Ye及
びG+Cyの各成分を表す画像データD(n)が交互に得
られる。また、CCD固体撮像素子1をインターレース
駆動する場合には、破線で囲まれているように、混合さ
れる画素の組み合わせが奇数フィールドと偶数フィール
ドとで1行分ずれることになるが、各行から得られる色
成分はそれぞれ一致する。FIG. 3 shows an image pickup section 1 of the CCD solid-state image pickup device 1.
It is a top view which shows an example of the mosaic type color filter attached to i. The CCD solid-state imaging device 1 is divided into a plurality of segments corresponding to each pixel of the image pickup unit 1i, and each segment includes, for example, Ye (yellow), Cy (cyan),
Each color component of W (white) and G (green) is periodically allocated. Here, the components of W and G are alternately arranged in odd rows, and the components of Ye and Cy are alternately arranged in even rows. Then, the CCD solid-state imaging device 1
In FIG. 5, two pixels adjacent in the vertical direction are mixed at the time of reading, and therefore, as shown in FIG. 4, in the reading of an odd-numbered row, the image data D representing the respective components of W + Cy and G + Ye are read.
(n) are obtained alternately, and the image data D (n) representing the components of W + Ye and G + Cy are obtained alternately in the reading of the even-numbered rows. When the CCD solid-state imaging device 1 is interlaced, the combination of the pixels to be mixed is shifted by one line between the odd field and the even field as surrounded by a broken line. The color components obtained correspond to each other.
【0020】図5は、デジタル信号処理回路31の構成
の一例を示すブロック図である。ここでは、図3に示す
モザイク型のカラーフィルタに対応する場合を示してい
る。ラインメモリ回路41は、直列に接続される3つの
ラインメモリよりなり、1行単位で連続する画像データ
D(n)を3行分記憶して連続する3行の画像データD(n)
a、D(n)b、D(n)cを並列に出力する。このラインメモ
リ回路41から読み出される画像データD(n)a、D(n)
b、D(n)cは、それぞれ、CCD11に装着されるカラ
ーフィルタの構成に対応し、所定の色成分が連続する。
例えば、CCDカラーフィルタが図3に示すように構成
された場合、図6に示すように、奇数行の読み出し時
に、画像データD(n)bでW+Cyの成分及びG+Yeの
成分が交互に繰り返され、画像データD(n)a、D(n)cで
G+Cyの成分及びW+Yeの成分が交互に繰り返され
る。そして、偶数行の読み出し時には、色成分の配列が
入れ代わり、画像データD(n)bでG+Cyの成分及びW
+Yeの成分が交互に繰り返され、画像データD(n)a、
D(n)cではW+Cyの成分及びG+Yeの成分が交互に
繰り返される。FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the digital signal processing circuit 31. Here, a case corresponding to the mosaic type color filter shown in FIG. 3 is shown. The line memory circuit 41 is composed of three line memories connected in series, and stores three rows of image data D (n) that are continuous in one row and stores three rows of image data D (n) that are continuous.
a, D (n) b and D (n) c are output in parallel. Image data D (n) a, D (n) read from the line memory circuit 41
b and D (n) c respectively correspond to the configuration of the color filter mounted on the CCD 11, and a predetermined color component is continuous.
For example, when the CCD color filter is configured as shown in FIG. 3, as shown in FIG. 6, at the time of reading the odd-numbered rows, the W + Cy component and the G + Ye component are alternately repeated in the image data D (n) b. G + Cy component and W + Ye component are alternately repeated in the image data D (n) a and D (n) c. When reading the even-numbered rows, the arrangement of the color components is switched, and the G + Cy component and W
+ Ye is alternately repeated, and image data D (n) a,
In D (n) c, the component of W + Cy and the component of G + Ye are alternately repeated.
【0021】RGBマトリクス回路42は、ラインメモ
リ回路41から入力される3行分の画像データD(n)a、
D(n)b、D(n)cに対して加算または減算等の演算処理を
施し、3原色(R:レッド、G:グリーン、B:ブル
ー)に対応した色成分データR(n)、G(n)、B(n)を出
力する。即ち、各画像データD(n)a、D(n)b、D(n)cに
基づいて、W+YeとG+Cyとの差からR成分を生成
し、W+CyとG+Yeとの差からB成分を生成してい
る。そして、G+CyからB成分を差し引くか、あるい
は、G+YeからR成分を差し引くことによってG成分
を生成している。このとき、R成分及びB成分は、奇数
行と偶数行とで交互に得られるため、目標画素の行の画
像データD(n)bからR成分及びB成分の一方の成分が得
られたときには、その上下の行の画像データD(n)a、D
(n)cから得られる他方の成分の平均値で補間処理するよ
うにしている。例えば、奇数行の読み出し時には、画像
データD(n)a、D(n)cから式1の演算によってB成分を
表す色成分データB(n)が生成され、画像データD(n)
a、D(n)cから式2の演算によってR成分を色成分デー
タR(n)が生成される。The RGB matrix circuit 42 includes three rows of image data D (n) a input from the line memory circuit 41,
Operation processing such as addition or subtraction is performed on D (n) b and D (n) c, and color component data R (n) corresponding to three primary colors (R: red, G: green, B: blue) G (n) and B (n) are output. That is, based on the image data D (n) a, D (n) b, and D (n) c, an R component is generated from the difference between W + Ye and G + Cy, and a B component is generated from the difference between W + Cy and G + Ye. doing. The G component is generated by subtracting the B component from G + Cy or subtracting the R component from G + Ye. At this time, since the R component and the B component are obtained alternately in the odd rows and the even rows, when one of the R component and the B component is obtained from the image data D (n) b of the row of the target pixel, , The image data D (n) a, D
(n) Interpolation processing is performed using the average value of the other component obtained from c. For example, at the time of reading an odd-numbered row, color component data B (n) representing a B component is generated from the image data D (n) a and D (n) c by the operation of Expression 1, and the image data D (n)
From the a and D (n) c, the color component data R (n) is generated from the R component by the calculation of Expression 2.
【0022】 B(n)=|D(n)b−D(n+1)b| ・・・(1) =[W+Cy]b−[G+Ye]b=[2B] R(n)=(|D(n)a−D(n+1)a|+|D(n)c−D(n+1)c|)/2 ・・・(2) =([W+Ye]a−[G+Cy]a+[W+Ye]c−[G+Cy]c)/2=[2R] そして、各画像データD(n)a、D(n)b、D(n)cと式1及
び式2の演算によって得られた色成分データR(n)、B
(n)とで式3演算によってG成分を表す色成分データG
(n)が生成される。B (n) = | D (n) b−D (n + 1) b | (1) = [W + Cy] b− [G + Ye] b = [2B] R (n ) = (| D (n) a−D (n + 1) a | + | D (n) c−D (n + 1) c |) / 2 (2) = ([W + Ye] a- [G + Cy] a + [W + Ye] c- [G + Cy] c) / 2 = [2R] And each of the image data D (n) a, D (n) b, D (n) c And the color component data R (n), B obtained by the calculations of Equations 1 and 2.
(n) and the color component data G representing the G component by the operation of Equation 3
(n) is generated.
【0023】 G(n)=(D(m)b−R(m)/2+D(m±1)a+D(m±1)c−B(m±1))/3 ・・・( 3) =([G+Ye]b−[R]+[G+Cy]a+[G+Cy]c−[2B])/3=[2G] (m:偶数) また、偶数行の読み出し時には、画像データD(n)bから
式4の演算によってR成分を表す色成分データR(n)が
生成され、画像データD(n)a、D(n)cから式5の演算に
よってB成分を表す色成分データB(n)が生成される。G (n) = (D (m) b−R (m) / 2 + D (m ± 1) a + D (m ± 1) c−B (m ± 1)) / 3 (3) = ([G + Ye] b- [R] + [G + Cy] a + [G + Cy] c- [2B]) / 3 = [2G] (m: even number) When reading out even-numbered rows, The color component data R (n) representing the R component is generated from D (n) b by the operation of Expression 4, and the color representing the B component is obtained from the image data D (n) a and D (n) c by the operation of Expression 5. Component data B (n) is generated.
【0024】 R(n)=|D(n)b−D(n+1)b| ・・・(4) =[W+Ye]b−[G+Cy]b=[2R] B(n)=(|D(n)a−D(n+1)a|+|D(n)c−D(n+1)c|)/2 ・・・(5) =[W+Cy]a−[G+Ye]a+[W+Cy]c−[G+Ye]c=[2B] そして、各画像データD(n)a、D(n)b、D(n)cと式4及
び式5の演算によって得られる色成分データR(n)、B
(n)とで式6の演算によってG成分を表す画像データG
(n)が生成される。R (n) = | D (n) b−D (n + 1) b | (4) = [W + Ye] b− [G + Cy] b = [2R] B (n ) = (| D (n) a−D (n + 1) a | + | D (n) c−D (n + 1) c |) / 2 (5) = [W + Cy] a − [G + Ye] a + [W + Cy] c− [G + Ye] c = [2B] Then, each of the image data D (n) a, D (n) b, D (n) c, Color component data R (n), B obtained by the operation of Equation 5
(n) and the image data G representing the G component by the calculation of Equation 6
(n) is generated.
【0025】 G(n)=(D(m±1)b−B(m±1)/2+D(m)a+D(m)c−R(m)c)/3 ・・・(6 ) =([G+Cy]b−[B]+[G+Ye]a+[G+Ye]c−[2R])/3=[2G] このような演算処理によって色成分データR(n)、G
(n)、B(n)を生成すれば、各データの表す重心位置を互
いに一致させることができる。G (n) = (D (m ± 1) b−B (m ± 1) / 2 + D (m) a + D (m) c−R (m) c) / 3 (6) = ( [G + Cy] b- [B] + [G + Ye] a + [G + Ye] c- [2R]) / 3 = [2G] The color component data R (n), G
If (n) and B (n) are generated, the positions of the centers of gravity represented by the respective data can be matched with each other.
【0026】ホワイトバランス制御回路43は、色成分
データR(n)、G(n)、B(n)に対してそれぞれ固有のゲ
イン係数を乗算して互いのバランスを調整し、再生画面
上での色再現性を向上させている。即ち、被写体の照明
状態の変化や色成分毎の感度のばらつき等の影響で被写
体の色が再生画面上で正しく再現されなくなるの防止す
るため、白い被写体が再生画面上でも同じように白く表
されるように各色成分データR(n)、G(n)、B(n)のゲ
インを調整している。通常、このホワイトバランス制御
においては、1画面乃至数画面単位で各色成分データR
(n)、G(n)、B(n)の積分値が所定の値に収束するよう
なフィードバック制御が行われる。The white balance control circuit 43 multiplies each of the color component data R (n), G (n), and B (n) by a unique gain coefficient to adjust their balance, and displays the data on the playback screen. Color reproducibility is improved. That is, in order to prevent the subject's color from being incorrectly reproduced on the playback screen due to changes in the illumination state of the subject or variations in sensitivity for each color component, a white subject is similarly represented white on the playback screen. The gains of the respective color component data R (n), G (n) and B (n) are adjusted as described above. Normally, in this white balance control, each color component data R
Feedback control is performed such that the integrated values of (n), G (n), and B (n) converge to a predetermined value.
【0027】色差マトリクス回路44は、各色成分デー
タR(n)、G(n)、B(n)を3:6:1の割合で合成し、
その合成値をR成分及びB成分を表す色成分データR
(n)、B(n)からそれぞれ差し引いて、色差信号R−Y、
B−Yに対応する色差データU(n)、V(n)を生成する。
この色差マトリクス回路43では、後述する輝度データ
生成回路45で生成される輝度データY(n)を色成分デ
ータR(n)、B(n)から差し引いて色差データU(n)、V
(n)を得ることも可能である。The color difference matrix circuit 44 combines the respective color component data R (n), G (n) and B (n) at a ratio of 3: 6: 1,
The composite value is represented by color component data R representing an R component and a B component.
(n) and B (n), respectively, to obtain color difference signals RY,
The color difference data U (n) and V (n) corresponding to BY are generated.
In the color difference matrix circuit 43, the luminance data Y (n) generated by the luminance data generation circuit 45 described later is subtracted from the color component data R (n) and B (n) to obtain color difference data U (n) and V (n).
It is also possible to obtain (n).
【0028】Yマトリクス回路45は、RGBマトリク
ス回路42に入力される各画像データD(n)a、D(n)b、
D(n)cに含まれる4つの色成分を合成することにより、
輝度データY(n)を生成する。例えば、目標画素の画像
データD(n)bとその前後の像データD(n-1)b、D(n+1)b
より、式(7)の演算によって輝度データY(n)が生成
される。The Y matrix circuit 45 stores the image data D (n) a, D (n) b,
By combining the four color components contained in D (n) c,
Generate the luminance data Y (n). For example, image data D (n) b of the target pixel and image data D (n-1) b and D (n + 1) b before and after the target pixel
Accordingly, the luminance data Y (n) is generated by the calculation of Expression (7).
【0029】 Y(n)=D(n)b+(D(n-1)b+D(n+1)b)/2 ・・・(7) =[G+Ye]b+([W+Cy]b+[W+Cy]b)/2 =[W+Cy]b+([G+Ye]b+[G+Ye]b)/2 =[2R]+[4G]+[2B] 即ち、Ye、Cy、G、Wの各成分をそのまま合成すれ
ば、 Ye+Cy+G+W=(B+G)+(R+G)+G+(R+G+B) =2R+4G+2B となり、R、G及びBの各成分が1:2:1の割合で合
成された輝度信号を得ることができる。本来、輝度信号
は、NTSC方式の規格によれば、R、G及びBの各成
分を3:6:1の割合で合成して生成されるものである
が、これに近い割合で合成して生成したものであれば、
実用上問題はない。また、各画像データD(n)a、D(n)
b、D(n)cに対して式7の演算を行って各行に対応した
輝度データYa(n)、Yb(n)、Yc(n)を生成し、この輝度
データY(n)a、Y(n)b、Y(n)cに対して水平方向と同様
のフィルタリング処理を施すことにより、 Y(n)=(Y(n)a+2Y(n)b+Y(n)c)/4 として輝度データY(n)を得るようにしてもよい。Y (n) = D (n) b + (D (n−1) b + D (n + 1) b) / 2 (7) = [G + Ye] b + ([W + Cy] b + [W + Cy] b) / 2 = [W + Cy] b + ([G + Ye] b + [G + Ye] b) / 2 = [2R] + [4G] + [2B] That is, Ye, Cy, If the components of G and W are synthesized as they are, Ye + Cy + G + W = (B + G) + (R + G) + G + (R + G + B) = 2R + 4G + 2B, and the luminance in which the components of R, G and B are synthesized at a ratio of 1: 2: 1. A signal can be obtained. Originally, according to the NTSC standard, the luminance signal is generated by combining the R, G, and B components at a ratio of 3: 6: 1, but is synthesized at a ratio close to this. If generated,
There is no practical problem. Further, each image data D (n) a, D (n)
b, D (n) c is subjected to the operation of Expression 7 to generate luminance data Ya (n), Yb (n), Yc (n) corresponding to each row, and the luminance data Y (n) a, By performing the same filtering processing as in the horizontal direction on Y (n) b and Y (n) c, the luminance is set as Y (n) = (Y (n) a + 2Y (n) b + Y (n) c) / 4 The data Y (n) may be obtained.
【0030】アパーチャ回路46は、輝度データY(n)
に含まれる特定の周波数成分を強調してアパーチャデー
タを生成し、このアパーチャデータを輝度データY(n)
に加算する。即ち、被写体画像の輪郭を強調するため、
画像信号Y(t)から画像データD(n)を得る際のサンプリ
ング周波数の1/4の周波数成分を強調するように画像
データD(n)に対してフィルタリング処理を施し、アパ
ーチャデータを生成するように構成される。例えば、輝
度データY(n)に対して、式8に従う演算処理を施すこ
とによりアパーチャデータA(n)が生成される。The aperture circuit 46 generates the luminance data Y (n)
Aperture data is generated by emphasizing a specific frequency component included in the luminance data Y (n).
Is added to. That is, in order to emphasize the outline of the subject image,
A filtering process is performed on the image data D (n) so as to emphasize a frequency component of サ ン プ リ ン グ of the sampling frequency when the image data D (n) is obtained from the image signal Y (t), and aperture data is generated. It is configured as follows. For example, aperture data A (n) is generated by performing arithmetic processing according to Expression 8 on the luminance data Y (n).
【0031】 A(n)=(Y(n+2)+2Y(n)+Y(n-2)) ・・・(8) そして、このアパーチャデータA(n)を輝度データY(n)
に加算することによって被写体画像の輪郭が強調され
る。この結果、画像データD(n)に対応して輝度データ
Y(n)及び色差データU(n)、V(n)が出力される。ま
た、色差マトリクス回路44の入力段階のデータ、即
ち、ワイトバランス制御回路43の出力から色成分デー
タR(n)、G(n)、B(n)が出力される。これらの輝度デ
ータY(n)及び色差データU(n)、V(n)は、パソコン側
のバス規格(ISAバス等)に対応させると、それぞれ
8ビット構成となる。また、色成分データR(n)、G
(n)、B(n)については、それぞれを5ビット構成となる
か、色成分データG(n)のみを6ビットとし、その他の
色成分データR(n)、B(n)を5ビット構成となる。A (n) = (Y (n + 2) + 2Y (n) + Y (n−2)) (8) Then, the aperture data A (n) is converted to luminance data Y (n).
To enhance the contour of the subject image. As a result, luminance data Y (n) and color difference data U (n), V (n) are output corresponding to the image data D (n). The color component data R (n), G (n), and B (n) are output from the input stage data of the color difference matrix circuit 44, that is, the output of the white balance control circuit 43. Each of the luminance data Y (n) and the color difference data U (n) and V (n) has an 8-bit configuration when corresponding to a bus standard on the personal computer side (such as an ISA bus). Also, the color component data R (n), G
(n) and B (n) each have a 5-bit configuration, or only the color component data G (n) has 6 bits, and the other color component data R (n) and B (n) have 5 bits. Configuration.
【0032】以上の実施例においては、CCD固体撮像
素子1をフレーム転送方式とした場合を例示したが、1
画面分の情報電荷を撮像素子内に保持できる方式のもの
(例えば、インターライン方式、フレームインターライ
ン方式)であれば同様に採用可能である。また、カラー
フィルタの構成も図3に示すものに限らず、R、G、B
の各成分からなる原色系のモザイクフィルタやストライ
プフィルタであってもよい。In the above embodiment, the case where the CCD solid-state imaging device 1 is of the frame transfer type has been exemplified.
Any system that can hold information charges for a screen in the image sensor (for example, an interline system or a frame interline system) can be similarly employed. The configuration of the color filter is not limited to that shown in FIG.
Mosaic filter or stripe filter of the primary color system composed of each component of the above.
【0033】[0033]
【発明の効果】本発明によれば、アナログ信号処理を完
了して画像データを得るまでの処理をカメラユニットの
第1制御部で行い、画像データに対するデジタル信号処
理をコンピュータ機器側に設けた第2制御部で行うよう
にしたことで、カメラユニットとコンピュータ機器との
接続を簡略化することができる。そして、画像データを
得る撮像装置をCCD固体撮像素子及びドライバ回路に
加えて、第1及び第2の制御部からなる合計4チップで
実現でき、コストの削減が望める。According to the present invention, processing from completion of analog signal processing to acquisition of image data is performed by the first control unit of the camera unit, and digital signal processing for image data is provided on the computer device side. With the two control units, the connection between the camera unit and the computer device can be simplified. In addition, an imaging device for obtaining image data can be realized with a total of four chips including the first and second control units in addition to the CCD solid-state imaging device and the driver circuit, so that cost reduction can be expected.
【0034】また、カメラユニットとコンピュータ機器
との接続ラインがデジタル化されるため、伝送経路での
ノイズによるS/N比の劣化を防止することができる。Further, since the connection line between the camera unit and the computer device is digitized, deterioration of the S / N ratio due to noise in the transmission path can be prevented.
【図1】本発明の撮像装置の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device of the present invention.
【図2】本発明の撮像装置の動作を示すタイミング図で
ある。FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the imaging device of the present invention.
【図3】固体撮像素子に装着されるカラーフィルタの構
成を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view illustrating a configuration of a color filter mounted on the solid-state imaging device.
【図4】カラーフィルタが装着された固体撮像素子によ
って得られる画像データが表す色成分の配列を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing an arrangement of color components represented by image data obtained by a solid-state imaging device provided with a color filter.
【図5】第2制御部のデジタル信号処理回路の構成を示
すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a digital signal processing circuit of a second control unit.
【図6】画像データが表す色成分の配列を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing an arrangement of color components represented by image data.
【図7】従来の撮像装置の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional imaging device.
【図8】従来の撮像装置の動作を示すタイミング図であ
る。FIG. 8 is a timing chart showing an operation of a conventional imaging device.
【図9】ビデオキャプチャボードの構成を示すブロック
図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a video capture board.
1 CCD固体撮像素子 1i 撮像部 1s 蓄積部 1h 水平転送部 1f 出力部 2 ドライバ回路 2v 垂直クロック発生部 2s 蓄積クロック発生部 2h 水平クロック発生部 2d 排出クロック発生部 3 タイミング制御回路 4 信号処理回路 10 ビデオキャプチャボード 11 A/D変換回路 12 フレームメモリ 13 同期検波回路 14 タイミング制御回路 15 インタフェース回路 20 第1制御部 21 アナログ信号処理回路 22 A/D変換回路 23 タイミング制御回路 24 露光制御回路 25 コマンドレジスタ 30 第2制御部 31 デジタル信号処理部 32 ラインメモリ 33 インタフェース制御回路 34 コマンドレジスタ 41 ラインメモリ回路 42 RGBマトリクス回路 43 ホワイトバランス制御回路 44 色差マトリクス回路 45 Yマトリクス回路 46 アパーチャ回路 REFERENCE SIGNS LIST 1 CCD solid-state imaging device 1 i imaging unit 1 s storage unit 1 h horizontal transfer unit 1 f output unit 2 driver circuit 2 v vertical clock generation unit 2 s storage clock generation unit 2 h horizontal clock generation unit 2 d discharge clock generation unit 3 timing control circuit 4 signal processing circuit 10 Video capture board 11 A / D conversion circuit 12 Frame memory 13 Synchronous detection circuit 14 Timing control circuit 15 Interface circuit 20 First control unit 21 Analog signal processing circuit 22 A / D conversion circuit 23 Timing control circuit 24 Exposure control circuit 25 Command register Reference Signs List 30 Second control unit 31 Digital signal processing unit 32 Line memory 33 Interface control circuit 34 Command register 41 Line memory circuit 42 RGB matrix circuit 43 White balance control circuit 44 Color difference matrix Circuit 45 Y matrix circuit 46 aperture circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/225 G06T 1/60 H04N 5/335 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H04N 5/225 G06T 1/60 H04N 5/335
Claims (4)
面単位でコンピュータ機器に供給する撮像装置におい
て、複数の受光画素が行列配置され、照射される被写体
画像に対応する情報電荷を各受光画素に蓄積する固体撮
像素子と、この固体撮像素子の各受光画素に蓄積される
情報電荷を1行単位で順次転送出力して画像信号を得る
ドライバ回路と、このドライバ回路の垂直走査の起動タ
イミング及び水平走査の起動タイミングをそれぞれ設定
するタイミング制御回路と、上記画像信号に対してアナ
ログ信号処理を施すアナログ信号処理回路と、アナログ
信号処理が施された上記画像信号をアナログ/デジタル
変換して画像データを生成するA/D変換回路と、上記
画像データに対してデジタル信号処理を施すデジタル信
号処理回路と、デジタル信号処理が施された上記画像デ
ータを1行単位で順次記憶するラインメモリ回路と、こ
のラインメモリ回路から上記画像データを読み出してコ
ンピュータ機器のバスラインへ送出するインタフェース
制御回路と、を備え、上記固体撮像素子及び上記駆動回
路と共に上記タイミング制御回路、上記アナログ信号処
理回路及び上記A/D変換回路を一体化してカメラユニ
ットを構成し、上記デジタル信号処理回路、上記ライン
メモリ回路及びインタフェース制御回路をコンピュータ
機器側に設けて上記カメラユニット接続したことを特徴
とする撮像装置。In an image pickup apparatus for taking an image of a subject and supplying image information to a computer device in one screen unit, a plurality of light receiving pixels are arranged in a matrix, and information charges corresponding to an object image to be illuminated are transferred to each light receiving pixel. , A driver circuit for sequentially transferring and outputting information charges accumulated in each light-receiving pixel of the solid-state imaging device in units of one row to obtain an image signal, a starting timing of vertical scanning of the driver circuit, and A timing control circuit for setting the start timing of horizontal scanning, an analog signal processing circuit for performing analog signal processing on the image signal, and image data obtained by performing analog / digital conversion on the image signal subjected to analog signal processing A / D conversion circuit for generating digital image data, a digital signal processing circuit for performing digital signal processing on the image data, and a digital A line memory circuit for sequentially storing the image data on which the signal processing has been performed in units of one row, and an interface control circuit for reading out the image data from the line memory circuit and sending the image data to a bus line of a computer device, A camera unit is formed by integrating the timing control circuit, the analog signal processing circuit, and the A / D conversion circuit together with the solid-state imaging device and the driving circuit to form a camera unit, the digital signal processing circuit, the line memory circuit, and the interface control circuit. An image pickup apparatus characterized in that the camera unit is connected to a computer device side.
いは上記アナログ信号処理回路の設定情報を格納するコ
マンドレジスタを上記カメラユニットに設けたことを特
徴とする請求項1に記載の撮像装置。2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein a command register for storing control information of the timing control circuit or setting information of the analog signal processing circuit is provided in the camera unit.
格納するコマンドレジスタを上記デジタル信号処理回路
と共にコンピュータ機器側に設けたことを特徴する請求
項1に記載の撮像装置。3. The imaging apparatus according to claim 1, wherein a command register for storing setting information of the digital signal processing circuit is provided on the computer device together with the digital signal processing circuit.
報あるいは設定情報を上記インタフェース制御回路で取
り込んで上記コマンドレジスタに格納することを特徴す
る請求項2または請求項3に記載の撮像装置。4. The imaging apparatus according to claim 2, wherein control information or setting information supplied from a computer device is fetched by the interface control circuit and stored in the command register.
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