JP6528590B2 - 撮像装置およびその画像データ処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置およびその画像データ処理方法に関する。
近年、デジタルカメラ、スマートフォン(高機能携帯電話機)などにおけるイメージセンサと画像データ処理部との間のセンサインタフェースとして、高速、大容量、低消費電力でシリアル通信が可能なものが知られている。
すなわち、例えば特許文献1にはLVDS(Low Voltage Differential Signaling)インタフェースを用いた撮像装置が記載されており、特許文献2にはsubLVDSインタフェースを用いた撮像装置が記載されている。
これらのセンサインタフェースでは、画像データおよび同期コードをイメージセンサ側のセンサインタフェース回路から送出し、それを受信した画像データ処理部側のセンサインタフェース回路が同期コードから垂直同期信号、水平同期信号を生成し、画像データ処理の基準タイミング信号として使用する。
また、一般にこのような撮像装置では、画像データ処理部において画像データ処理を実行する画像データ処理ブロックは、処理の過程で画像データをメモリに一時的に蓄積する。したがって、有効ライン数分の水平同期信号がセンサインタフェース回路から画像データ処理ブロックに入力された後もメモリには画像データが残っていて画像データ処理中である。
このため、画像データ処理を完了して処理後の画像データを全ライン分出力し終わるには、有効ライン数分の水平同期信号に加えて、所要数の水平同期信号を入力することが必要である。このような処理後の画像データを全ライン分出力するために所要数の水平同期信号を入力する処理を以降「データ押し出し処理」と呼ぶ。
しかし、一部のセンサインタフェース(例えばMIPI)では、同期コードが画像データの有効ライン数分しかイメージセンサ側から画像データ処理部側へ送出されない。このため、画像データ処理部側のセンサインタフェース回路では、画像データの有効ライン数分の水平同期信号しか生成することができない。この結果、画像データ処理ブロックには水平同期信号が画像データの有効ライン数分しか入力されないため、データ押し出し処理ができないという問題がある。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、イメージセンサ側から画像データ処理部側へ有効ライン数分の同期コードしか送出しないセンサインタフェースを備えた撮像装置において、データ押し出し処理を可能にすることである。
本発明は、撮像部と画像データ処理部とを有する撮像装置であって、前記撮像部は、画像データおよび同期コードを送出する撮像側センサインタフェース手段を有し、前記画像データ処理部は、前記画像データおよび同期コードを受信し、前記同期コードから水平同期信号を生成する画像処理側センサインタフェース手段と、前記同期コードから生成された水平同期信号を基準にして、前記画像処理側センサインタフェース手段で受信された画像データに対して画像データ処理を施す画像データ処理手段と、前記撮像側センサインタフェース手段から前記画像データの有効ライン数分の同期コードしか送出されない場合、前記画像処理側センサインタフェース手段により生成された水平同期信号の数が前記有効ライン数に達したとき、前記画像データ処理の基準にする擬似水平同期信号を発生する擬似水平同期信号発生手段と、を有する、撮像装置である。
本発明によれば、イメージセンサ側から画像データ処理部側へ有効ライン数分の同期コードしか送出しないセンサインタフェースを備えた撮像装置において、データ押し出し処理が可能になる。
本発明の実施形態に係る撮像装置のシステム構成を示すブロック図である。 図1におけるASICの内部構成の第1の例を示すブロック図である。 図2におけるセレクタおよび各画像データ処理ブロックの出力データと同期信号とのタイミング関係を示すタイミング図である。 図2におけるセレクタの内部構成を示すブロック図である。 図4における擬似水平同期信号発生回路の信号発生の仕組みを説明するためのタイミング図である。 図4における擬似水平同期信号発生回路の内部構成を示すブロック図である。 図6に示す擬似水平同期信号発生回路の動作を示すフローチャートである。 図1におけるASICの内部構成の第2の例を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
〈撮像装置のシステム構成〉
図1は、本発明の実施形態に係る撮像装置のシステム構成を示すブロック図である。
図示のように、本発明の実施形態に係る撮像装置1は、撮像部としてのセンサ100、画像データ処理部としてのASIC(Application Specific Integrated Circuit)200、および制御部としてのDSP(Digital Signal Processor)300を備えており、デジタルカメラやスマートフォンを構成する。
センサ100とASIC200との間はsubLVDSまたはSLVS(Scalable Low Voltage Signaling)またはMIPIのセンサインタフェース(画像データ伝送用高速シリアルインタフェース)により接続されており、センサ100からASIC200へ画像データおよび同期コードが送出される。
センサ100は、画像データ生成手段としてのセンサ部101と、撮像側センサインタフェース手段としてのI/F(インタフェース)部102を備えている。センサ部101は、入射光に応じたアナログ画像信号を生成するCMOSイメージセンサあるいはCCDイメージセンサと、そのアナログ画像信号をデジタル化して画像データ変換するAFE(アナログフロントエンド)などを備えている。また、I/F部102は、センサ部101により生成された画像データに同期コードを付加して送出する。
ASIC200は、センサ100から送出された画像データおよび同期コードを画像処理側センサインタフェース手段により受信し、同期コードから水平同期信号および垂直同期信号を生成する。そして、この水平同期信号を基準にして、画像データ処理手段によりセンサ100から送出された画像データに対して所定の画像データ処理を行い、処理済みの画像データをDSP300へ出力する。
ここで、撮像側センサインタフェース手段であるI/F部102は、subLVDS、SLVS、MIPIのどれか一つである。一方、ASIC200には、画像処理側センサインタフェース手段として、subLVDS、SLVS、MIPIの全てのインタフェース手段が設けられており、センサ100に設けられているI/F部102と同じ規格のインタフェース手段を選択して使用するように構成されている。
DSP300は撮像装置1全体を制御するCPU(Central Processing Unit)301、メモリやSDカードを制御する画像蓄積制御部、LCDモニタなどを制御するモニタ制御部、各種ボタンやスイッチなどの操作部材(LCDモニタ上のタッチパネルを含む)を制御する操作制御部を備えている。CPU301からASIC200に対する各種設定(具体例については後述)はSPI(Serial Peripheral Interface)を通して行う。
〈ASICの内部構成の第1の例〉
図2は、図1におけるASIC200の内部構成の第1の例を示すブロック図である。
図示のように、ASIC200は、画像処理側センサインタフェース手段として、subLVDSインタフェース回路201、SLVSインタフェース回路202、およびMIPIインタフェース回路203からなる3つのセンサインタフェース回路を備えている。
また、ASIC200は、セレクタ204と、複数(ここでは3つ)の直列接続された画像データ処理手段としての第1画像データ処理ブロック205、第2画像データ処理ブロック206、および第3画像データ処理ブロック207と、subLVDSインタフェース回路208とを備えている。
第1画像データ処理ブロック205、第2画像データ処理ブロック206、第3画像データ処理ブロック207には、それぞれ1ライン分、2ライン分、3ライン分のラインメモリを有する画像データ保持手段としての画像メモリ(ラインバッファ)209、210、211が接続されている。
ASIC200は、subLVDSインタフェース回路201、SLVSインタフェース回路202、およびMIPIインタフェース回路203からなる3つのセンサインタフェース回路のうち、センサ100側のI/F部102と同じ規格のどれか一つのセンサインタフェース回路がI/F部102と接続される。
セレクタ204は、3つのセンサインタフェース回路のうち、I/F部102と接続されているセンサインタフェース回路の出力を選択して、第1画像データ処理ブロック205へ出力する。
第1画像データ処理ブロック205は、入力された画像データを画像メモリ209を用いて処理し、処理済みの画像データを第2画像データ処理ブロック206へ出力する。第2画像データ処理ブロック206は、入力された画像データを画像メモリ210を用いて処理し、処理済みの画像データを第3画像データ処理ブロック207へ出力する。第3画像データ処理ブロック207は、入力された画像データを画像メモリ211を用いて処理し、処理済みの画像データをsubLVDSインタフェース回路208へ出力する。subLVDSインタフェース回路208は、入力された画像データをDSP300へ出力する。
〈ASICの概略動作〉
図3は、図2におけるセレクタ204および各画像データ処理ブロックの出力データと同期信号とのタイミング関係を示すタイミング図である。ここでは、説明の便宜上、画像データの有効ライン数を6ラインとした。
図示のように、セレクタ204の6ライン分の出力データ(i,ii,iii,iv,v,vi)に対して、第1画像データ処理ブロック205の出力データは画像メモリ209の容量に対応する1ライン遅延する。また、第1画像データ処理ブロック205の出力データに対して、第2画像データ処理ブロック206の出力データは画像メモリ210の容量に対応する3ライン遅延する。また、第2画像データ処理ブロック206の出力データに対して、第3画像データ処理ブロック207の出力データは画像メモリ211の容量に対応する2ライン遅延する。
このため、有効ライン数分の水平同期信号では、各画像データ処理ブロックからの出力が完了せず、データ押し出し処理には、第1乃至第3の画像データ処理ブロック205乃至207の遅延時間の和である6ライン分の水平同期信号が必要である。
ここで、センサ100側のI/F部102がsubLVDSインタフェースまたはSLVSインタフェースの場合は、1枚分の画像データに対して、その有効ライン数分の同期コードだけでなく、次の1枚分の画像データの開始までのライン数の同期コードが送信される。このためsubLVDSインタフェース回路201、SLVSインタフェース回路202は、受信した同期コードから、受信した画像データの有効ライン数より多い数の水平同期信号を生成することができるので、この水平同期信号を第1乃至第3画像データ処理ブロック205乃至207のデータ押し出し処理に使用することができる。
これに対し、センサ100側のI/F部102がMIPIインタフェースの場合は、1枚分の画像データに対して、その有効ライン数分の同期コードしか送信されない。したがって、MIPIインタフェース回路203は、受信した画像データの有効ライン数と同じ数の水平同期信号しか生成することができないので、この水平同期信号では第1乃至第3画像処理ブロック205乃至207のデータ押し出し処理ができない。
そこで、セレクタ204は、subLVDSインタフェース回路201またはSLVSインタフェース回路202の出力を選択しているときは、その出力である画像データ、垂直同期信号および水平同期信号を第1画像データ処理ブロック205へ出力する。これに対し、MIPIインタフェース回路203の出力を選択しているときは、MIPIインタフェース回路203から有効ライン数の水平同期信号が出力された後、データ押し出し処理に必要な数の擬似水平同期信号を発生して出力する。
〈擬似水平同期信号発生の仕組み〉
図4は、図2におけるセレクタ204の内部構成を示すブロック図であり、図5は、図4における擬似水平同期信号発生回路213の信号発生の仕組みを説明するためのタイミング図である。
図4に示すように、セレクタ204は、オア回路212、擬似水平同期信号発生回路213、および設定値レジスタ214からなる。オア回路212には、subLVDSインタフェース回路201、SLVSインタフェース回路202、MIPIインタフェース回路203のうち、センサ100側のI/F部102と接続されているインタフェース回路の出力が入力される。
MIPIインタフェース回路203が接続されているときは、有効データの転送期間にしか水平同期信号が出力されないため、擬似水平同期信号発生回路213はMIPIインタフェース回路203の有効データ転送期間に出力される水平同期信号を検出して、有効データ転送期間が終了した後、擬似水平同期信号を出力する。設定値レジスタ214にはCPU301からSPIを介して各種設定値が設定され、その値を参照して擬似水平同期信号発生回路213は動作する。
なお、図4では、セレクタ204が擬似水平同期信号発生回路213および設定値レジスタ214を内蔵する構成としたが、セレクタ204=オア回路212とし、擬似水平同期信号発生回路213および設定値レジスタ214をセレクタ204の外部に配置してもよい。
また、図4では省略したが、オア回路212には、subLVDSインタフェース回路201、SLVSインタフェース回路202、MIPIインタフェース回路203のうち、センサ100側のI/F部102と接続されている回路から垂直同期信号および画像データが入力され、第1画像データ処理ブロック205へ出力される。
次に図5を参照して、擬似水平同期信号発生回路213の信号発生の仕組みを説明する。なお、擬似水平同期信号発生回路213の内部構成および内部各部の動作については図6および図7を参照して後述し、ここでは概略動作を説明する。
垂直同期信号と水平同期信号は1クロック分の信号で垂直同期信号の1クロック以上後に水平同期信号がMIPIインタフェース回路203から出力される(部分拡大図参照)。擬似水平同期信号発生回路213は、常に入力水平同期信号の間隔を、搭載したカウンタでカウントし、設定値レジスタ214の一つである入力ライン数レジスタに設定された有効ライン数の有効データ転送期間が終了すると、「計測期間」を保持し、保持した値のクロック数を搭載したカウンタでカウントした後、擬似水平同期信号を生成する。
この後、同様に「計測期間」で保持したクロック数をカウントした後(「計測結果の期間カウント」に対応)、擬似水平同期信号を生成し、設定値レジスタ214の一つである押し出しライン数レジスタに設定された数の擬似水平同期信号を生成するまで繰り返す。
つまり、有効画像データ入力時の水平同期信号の周期を計測して保持する水平周期計測保持手段を設け、有効画像データの入力が終了したことを検知した後、水平周期計測保持手段に保持された周期で擬似水平同期信号を自己生成してデータの押し出し処理に用いる。
〈擬似水平同期信号発生回路の内部構成および動作〉
図6は、擬似水平同期信号発生回路213の内部構成を示すブロック図であり、図7は、図6に示す擬似水平同期信号発生回路213の内部各部の動作を示すフローチャートである。
図6に示すように、擬似水平同期信号発生回路213は、垂直同期信号検出部221、水平同期信号検出部222、水平同期信号カウンタ223、入力ライン数判定部224、周期カウンタ225、周期バッファ226、水平同期信号周期判定部227、および擬似水平同期信号発生部228を備えている。
垂直同期信号検出部221は、MIPIインタフェース回路203から出力された垂直同期信号を検出し、水平同期信号カウンタ223と周期カウンタ225の初期化のために、検出した垂直同期信号を通知する(通知a,b)。
水平同期信号検出部222は、MIPIインタフェース回路203から出力された水平同期信号および擬似水平同期信号発生部228から出力された擬似水平同期信号を検出し、水平同期信号カウンタ223、周期カウンタ225、および周期バッファ226に通知する(通知c,d,e)。
水平同期信号カウンタ223は、水平同期信号検出部222からの通知に応じて、水平同期信号および擬似水平同期信号をカウントし、カウント値を入力ライン数判定部224および擬似水平同期信号発生部228に通知する(通知f,g)。
入力ライン数判定部224は、水平同期信号カウンタ223のカウント値と入力ライン数レジスタの設定値とを比較し、結果を水平同期信号カウンタ223および水平同期信号周期判定部227に通知する(通知h,i)。
周期カウンタ225は、水平同期信号検出部222からの通知により初期化され、その間のクロック数をカウントし、カウント値を周期バッファ226および水平同期信号周期判定部227に通知する(通知j,k)。
周期バッファ226は、水平同期信号検出部222からの通知により周期カウンタ225のカウント値を保持し、保持したカウント値を水平同期信号周期判定部227に通知する(通知m)。
水平同期信号周期判定部227は、入力ライン数判定部224より入力ライン数分の水平同期信号の入力がされたことを通知された後、周期バッファ226の保持値と周期カウンタ225のカウント値を比較して、一致したら擬似水平同期信号発生部228および周期カウンタ225に通知する(通知n,p)。
擬似水平同期信号発生部228は、押し出しライン数レジスタの設定値の数分、擬似水平同期信号を発生し、オア回路212(図4)および水平同期信号検出部222に出力する。
次に図7を参照して、図6に示す擬似水平同期信号発生回路213の内部各部の動作を説明する。
垂直同期信号検出部221は、垂直同期信号を検出すると(ステップS1:YES)、周期カウンタ225と水平同期信号カウンタ223に通知し、それらの初期化を行う(ステップS2)。次に水平同期信号を水平同期信号検出部222で検出すると(ステップS3:YES)、周期バッファ226に通知する。それを通知された周期バッファ226は周期カウンタ225の値を保持し(図5の「計測期間」の値に対応)、周期カウンタ225は初期値になる(ステップS4)。
水平同期信号の検出を通知された水平同期信号カウンタ223はインクリメントする(ステップS5)。次に水平同期信号カウンタ223のカウント値と設定入力ライン数(入力ライン数レジスタの設定値)とを入力ライン数判定部224で比較する(ステップS6)。
比較の結果、一致しないときは(ステップS6:NO)、周期カウンタ225は前記初期化後からクロック数をカウントし(ステップS7)、ステップS3に戻る。一致するときは(ステップS6:YES)、水平同期信号カウンタ223を初期化し(ステップS8)、周期カウンタ225でクロックをカウントする(ステップS9。図5の「計測結果の期間カウント」に対応)。
ここで前記の周期バッファ226に保持された値が擬似水平同期信号の周期になるため、水平同期信号周期判定部227で、周期カウンタ225のカウント値が周期バッファ226の保持値と等しくなるか否かを判定する(ステップS10)。
判定の結果、等しくなっていない場合は(ステップS10:NO)、周期カウンタ225でクロックのカウントを行う(ステップS9)。判定の結果、等しくなった場合は(ステップS10:YES)、周期カウンタ225を初期化し(ステップS11)、擬似水平同期信号発生部228に擬似水平同期信号を発生させる(ステップS12)。この擬似水平同期信号は水平同期信号検出部222で検出されるので、水平同期信号カウンタ223がインクリメントされる(ステップS12)。
擬似水平同期信号発生部228では、押し出しライン数(押し出しライン数レジスタの設定値)と水平同期信号カウンタ223のカウント値とを比較して(ステップS13)、それらの値が等しくなるまで擬似水平同期信号を発生する手順に戻り、擬似水平同期信号を発生する。
〈ASICの内部構成の第2の例〉
図8は、図1におけるASIC200の内部構成の第2の例を示すブロック図である。この図において、図2と同一の部分または対応する部分には図2と同じ参照符号が付されている。
このASIC200の内部構成の第2の例は、図2に示すASIC200の内部構成の第1の例において、第2の画像データ処理ブロック206にバイパス手段としてのバイパス経路220を設けたものである。ここでは、第2画像データ処理ブロック206にバイパス経路を設けているが、バイパス経路は第1画像データ処理ブロック205、第3画像データ処理ブロック207に対しても設けることができる。どの画像データ処理ブロックにバイパス経路を設けるかについては、CPU301がASIC200内のバイパス経路レジスタに設定データを書き込むことで設定する。このときCPU301はバイパス経路設定手段として機能する。
このように第2画像データ処理ブロック206をバイパスすることで、3ライン分の画像メモリ210を使用しなくなるので、3ライン分のデータ押し出し処理が不要になる。同様に、第1画像データ処理ブロック205、第3画像データ処理ブロック207をバイパスする場合は、それぞれ1ライン分、2ライン分のデータ押し出し処理が不要になる。
そこで、どの画像データ処理ブロックをバイパスするかに応じて、CPU301により押し出しライン数レジスタの設定値を変化させる。押し出しライン数設定レジスタを設けず、バイパス経路レジスタの設定値から押し出しライン数を求める回路を設けてもよい。
以上詳細に説明したように、本発明の実施形態に係る撮像装置1は、下記(1)〜(4)の特徴を備えている。
(1)センサ側からASIC側へ有効ライン数分の同期コードしか送出しないセンサインタフェースであるMIPIインタフェースを備えた撮像装置において、データの押し出し処理が可能になる。このため、センサの選択の幅が広がり、製品に最適なセンサを使用することができる。
(2)擬似水平同期信号発生数設定手段としてのCPU301により、データ押し出し処理に必要な数の擬似水平同期信号の発生数を押し出しライン数レジスタに設定することにより、画像データ処理に応じて、データ押し出し処理に必要な数の擬似水平同期信号を発生させることができる。これによりデータ押し出し処理に必要な水平同期信号数の異なる様々な画像データ処理に対応することができる。
(3)複数の直列接続された画像データ処理ブロックのうち、任意の画像データ処理ブロックに対するバイパス経路を設定することにより、複数の直列接続された画像データ処理ブロックの構成を変えずに実行する画像データ処理の内容を変えることができる。
(4)バイパス経路の設定により実行しなくなる画像データ処理に応じて、データ押し出し処理に必要な擬似水平同期信号の数を求め、擬似水平同期信号の発生数を変化させることにより、無駄な動作をなくし、消費電力を削減することができる。
100…センサ、101…センサ部、102…I/F部、200…ASIC、201,208…subLVDSインタフェース回路、202…SLVSインタフェース回路、203…MIPIインタフェース回路、205…第1画像データ処理ブロック、206…第2画像データ処理ブロック、207…第3画像データ処理ブロック、209,210,211…画像メモリ、213…擬似水平同期信号発生回路、214…設定値レジスタ、220…バイパス経路、300…DSP、301…CPU。
特開2008−283331号公報 特開2009−260917号公報

Claims (6)

  1. 撮像部と画像データ処理部とを有する撮像装置であって、
    前記撮像部は、画像データおよび同期コードを送出する撮像側センサインタフェース手段を有し、
    前記画像データ処理部は、前記画像データおよび同期コードを受信し、前記同期コードから水平同期信号を生成する画像処理側センサインタフェース手段と、前記同期コードから生成された水平同期信号を基準にして、前記画像処理側センサインタフェース手段で受信された画像データに対して画像データ処理を施す画像データ処理手段と、前記撮像側センサインタフェース手段から前記画像データの有効ライン数分の同期コードしか送出されない場合、前記画像処理側センサインタフェース手段により生成された水平同期信号の数が前記有効ライン数に達したとき、前記画像データ処理の基準にする擬似水平同期信号を発生する擬似水平同期信号発生手段と、を有する、
    撮像装置。
  2. 請求項1に記載された撮像装置において、
    前記擬似水平同期信号発生手段が発生する擬似水平同期信号の数を設定する擬似水平同期信号発生数設定手段を有する、撮像装置。
  3. 請求項2に記載された撮像装置において、
    前記画像データ処理部は、複数の直列接続された画像データ処理ブロックを有し、各画像データ処理ブロックは画像データ処理に必要なライン数分の画像データ保持手段を保有し、前記擬似水平同期信号発生手段は、各画像データ処理ブロックの保有する画像データ保持手段のライン数に応じた数の擬似水平同期信号を発生する、撮像装置。
  4. 請求項3に記載された撮像装置において、
    前記複数の直列接続された画像データ処理ブロックのうち、任意の画像データ処理ブロックをバイパスするバイパス経路を設定するバイパス経路設定手段を有する、撮像装置。
  5. 請求項4に記載された撮像装置において、
    前記擬似水平同期信号発生数設定手段は、前記バイパス経路設定手段により設定されたバイパス経路に応じて、前記擬似水平同期信号発生手段が発生する擬似水平同期信号の数を設定する、撮像装置。
  6. 撮像部と画像データ処理部とを有する撮像装置により実行される画像データ処理方法であって、
    前記画像データ処理部が、前記撮像部から送出された画像データおよび同期コードを受信し、前記画像データ、および同期コードから生成した水平同期信号を出力する工程と、
    前記画像データ処理部が、前記水平同期信号を基準にして、前記画像データに対する画像データ処理を行う工程と、前記撮像部から前記画像データの有効ライン数分の同期コードしか送信されない場合、前記水平同期信号の数が前記有効ライン数に達したとき、前記画像データ処理の基準にする擬似水平同期信号を発生する工程と、
    を有する画像データ処理方法。
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