JPH08237550A - 電子カメラ用総合イメージ・センサー・アレイ - Google Patents

電子カメラ用総合イメージ・センサー・アレイ

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JPH08237550A
JPH08237550A JP7327245A JP32724595A JPH08237550A JP H08237550 A JPH08237550 A JP H08237550A JP 7327245 A JP7327245 A JP 7327245A JP 32724595 A JP32724595 A JP 32724595A JP H08237550 A JPH08237550 A JP H08237550A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一の集積回路上に両方の機能を供給するこ
とにより、イメージを処理するために必要な外部ピンお
よび外部回路が少なくて済む。総合アドレス制御装置は
また、イメージ・センサーからプログラマブル・フォー
マット・データを移送することができるように、いくつ
かのアドレス指定モードを提供する。この装置により、
ラスター走査中にセンサー・アレイをアドレス指定でき
るばかりでなく、ブロック・アドレス指定、および領域
アドレス指定を含むその他のアドレス指定モードを使用
することができる。このセンサーとアドレス制御装置と
の組合わせは、より高いレベルの機能に必要なフォーマ
ットの形でデータを供給する。 【解決手段】 イメージ・センサー・アレイを持つアド
レス制御装置を単一のIC装置に内蔵している。両機能
を一つのICに入れることにより、ピンの数が少なくて
すむようになり、外部回路の数も少なくてすむ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子カメラ、特
に、電子カメラに内蔵されている総合イメージ・センサ
ー・アレイに関する。
【0002】
【従来の技術】電子カメラは当業者には周知のものであ
る。これら電子カメラは、フィルム上にイメージを捕ら
える従来の「アナログ」カメラとは対照的に、イメージ
を電子の形で捕らえる。普通の電子カメラは、光を電気
信号に変換するための電荷結合素子(CCD)のような
ある種のイメージ検出装置を含んでいる。電気信号は、
ライン・メモリーに記憶される複数個のデジタル信号、
すなわち、ビットに変換することができる。外部アドレ
ス制御装置は、このライン・メモリーにアクセスするた
めに使用される。このようなシステムの一つのタイプ
が、本明細書に参考文献として引用した前田の米国特許
第5,343,243号に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このシステムは、いく
つかの不便な点を持っている。そのひとつは、CCDは
ランダム・アクセスができず、シーケンシャル・アクセ
スしかできないので、カラー・モードで作動していると
き、CCDの出力データをバッファーするのにライン・
バッファーを必要とすることである。このライン・バッ
ファーにアクセスするには、アドレス制御装置が使用さ
れる。
【0004】その他の代表的な電子カメラは、レンズに
対して物理的に移動する線状アレイを使用している。こ
のようなシステムは、本明細書に参考文献として引用し
たシュナイダー等の米国特許第4,571,638号に
記載されている。このようなタイプのシステム内におい
ては、センサーの位置を表示するために、窓検出装置と
一緒にアドレス・カウンターが使用されている。
【0005】本発明の一つの目的は、改良型電子カメラ
を提供することである。
【0006】本発明のもう一つの目的は、イメージ検出
用の改良型ICを提供することである。
【0007】本発明のさらにもう一つの目的は、単一の
IC装置の一部としてイメージ・センサーとアドレス制
御装置の組合わせを提供することである。
【0008】本発明のさらにもう一つの目的は、イメー
ジ・センサーとアドレス制御装置の組合わせを含む電気
回路を提供することである。
【0009】本発明のさらにもう一つの目的は、イメー
ジ・センサー装置から制御装置にハイ・レベルのデータ
を供給することである。
【0010】本発明のさらにもう一つの目的は、イメー
ジ・センサーICからカラー・プロセッサーに直接デー
タを供給することである。
【0011】本発明のさらにもう一つの目的は、内蔵エ
ラー検出および修正機能を持つイメージ・センサーIC
を提供することである。
【0012】
【課題を解決しようとするための手段】本発明は、イメ
ージ・センサー・アレイを持つアドレス制御装置を単一
のIC装置に内蔵している。両機能を一つのICに入れ
ることにより、ピンの数が少なくてすむようになり、外
部回路の数も少なくてすむ。本明細書に説明するアドレ
ス制御装置の機能により、現在(アナログおよびデジタ
ル)カメラによってはサポートされていない数種類のア
ドレス・モードを使用することができるようになる。こ
の総合制御装置は、ラスター走査にセンサー・アレイに
アドレスすることができるばかりでなく、(パンおよび
チルト機能を使用することができる)領域アドレス指定
および(JPEG,MPEGおよびH.261のような
ブロックをベースとする圧縮法の場合に役に立つ)ブロ
ック・アドレス指定を行うことができる。このように、
センサーとアドレス制御装置の組み合わせは、ユーザが
複雑な外部回路を使用して、ラスター走査を適当なフォ
ーマットに変換しなければならない方法とは違って、よ
り高いレベルの機能に必要なフォーマットでデータを提
供する。イメージ・センサー・チップ内に埋設されたア
ドレス制御装置は、アレイ内の必要なピクセルにアクセ
スするために必要な横および縦のアドレスを供給する。
この改良型イメージ・センサーICはまた、内蔵のエラ
ー検出装置および修正機能を持っているので、改善され
たより効率的なデータの取扱いを行うことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は、デジタル・カメラ10の
全ブロック・ダイアグラムを示す。イメージからの光
は、レンズ12を通り、イメージ・センサー・アレイ1
4に入射する。このイメージ・センサー・アレイは、ア
ドレス制御装置16によって制御される。このアドレス
制御装置は、イメージ・センサ・アレイを含む同じIC
装置に内蔵されている。アドレス制御装置は、制御ロジ
ック18に接続するための制御インターフェース20を
持っている。この制御ロジックは、専用制御ロジックで
あってもいいし、またはマイクロコントローラまたはデ
ジタル信号プロセッサー(DSP)のような汎用制御装
置であってもいい。望ましい実施例においては、制御イ
ンターフェース20は汎用バスを持っているので、制御
ロジック18からアドレス制御装置16へメモリーマッ
プした入力/出力を行うことができる。マスター制御ロ
ジックは、制御インターフェース20を通して、STA
RT信号に反応してアドレス制御装置の動作をスタート
する。
【0014】アドレス制御装置16は、イメージ・セン
サー14内のデータをアドレス指定するためにイメージ
・センサー・アドレスを生成し、そのようなアドレスを
アドレス信号ライン22を通して、イメージ・センサー
に送る。イメージ・センサー14は、カラー・プロセッ
サー27へ信号ライン24を通して、8ビットでデータ
を出力することが望ましい。8ビットバイト/ピクセル
は、ピクセルの輝度情報を送るために使用される。もち
ろん、この目的のためには、他のビット・サイズを使用
することもできる。各ピクセルは、一つのカラー構成要
素(例えば、赤、緑、青)に関する情報を運んでいるの
で、カラー・プロセッサー27は、各ピクセル用の24
ビットのカラー値を得るために、数種類のピクセルの輝
度を組み合わせる。カラー・プロセッサーは、直接デジ
タル信号を出力し、同様にデジタル・データをビデオ・
データに変換するために、上記デジタル・データをNT
SCまたはPALコンバータに送る。このビデオ・デー
タは(図示していない)アナログ・ディスプレイを駆動
するのに適している。デジタル・データ出力またはビデ
オ・データ出力のどちらを供給するかの選択は、マスタ
ー制御ロジック18(例えば、汎用制御装置の場合)、
または外部スイッチの設定(例えば、専用制御装置の場
合)からのイネーブル信号31により制御される。アド
レス制御装置16は、多くの構成で実現することができ
る。一つの構成方法としては、ランダム・アクセス・ア
レイ14からラスター走査順でピクセルを出力するため
に、横および縦のアドレスを増大する一対のカウンター
を使用する方法がある。図2は、上記のラスター走査順
序を示す。もっと大きいセンサー・アレイを使用するこ
ともできるが、基本的なモードでの動作の理解の妨げと
なるような無用な混乱を避けるために、位置が48ある
代表的なアレイについて説明する。
【0015】アレイは、横6列(Y方向)縦8列(X方
向)の6x8の構成になっている。通常のシーケンス・
モードの場合には、データの読みだしは、センサーの位
置#1から始まってX方向へと進み、センサー位置#8
へ行く。次の列の読みだしは、センサー位置#9から始
まり、X方向へと進み、#16へ行く。以降の列に対し
ても同様な順序で読みだしが行われ、センサー位置48
で終わる。このような一回の走査をフレームと呼ぶ。ラ
スター走査動作に対しては、アドレス制御装置16は、
以下に説明するように、出力ピクセルが正しい順序で出
力されるように、イメージ・センサーに対して、正しい
列および欄のアドレスを生成する。
【0016】図3について説明すると、図3は、イメー
ジ・センサー14に対して、固定のラスター走査順序を
生成するための簡単な構成のアドレス制御装置33であ
る。このアドレス制御装置は、Xアドレスを生成するた
めのカウンタ35とYアドレスを生成するためのカウン
ター37からなっている。Xアドレス・カウンター35
は、モジュロである欄の数を数える。この場合は、8で
ある。Yアドレス・カウンター37は、モジュロである
列の数を数える。この場合は、6である。Xアドレス・
カウンターが8になると、このカウンターはリップル・
クロック(RC)ライン上にパルスを出力し、0に戻
る。フレームの開始の時に、両カウンターを0にセット
すると、各列の左側から始まるXアドレス(Xアドレス
=2進法の000)を生成するために、Xカウンターの
数字を増大させながら、各列の右方向に移動する(Xア
ドレス=2進法の111)。Xカウンター・カラー・プ
ロセッサーのパルスはYカウンター・クロックへ送ら
れ、各走査線の終わりでYアドレスを増大させる。アレ
イの一番上から(Yアドレス=2進法による000)始
まって、アレイの一番下まで増大を続ける(Yアドレス
=2進法による110)。YカウンターはそのRCライ
ン上にパルスを出力し、フレーム・ラスター走査が完了
したことを表示する。多くのビデオ装置の場合には、こ
れらのカウンターは、ラスター走査の順序でアレイを継
続的に走査するために、それぞれ、各行および各フレー
ムの終わりでXおよびYカウンターの表示を0に戻しな
がら、継続して計数を続けることができる。
【0017】簡単なラスター走査制御装置は、各フレー
ム毎に、全アレイを走査して、一定の順序でXおよびY
アドレスを生成する。もっと高度のアドレス制御装置
は、以下に説明するように、外部制御によりアレイの領
域を出力する方法を含んでいる。
【0018】領域モード 領域モードにおいては、ピクセル領域の出力が行われ
る。この場合、領域とはアレイのサブセットのことであ
る。上記領域内においては、ピクセルはラスター走査の
順序で出力される。現在使用されているシステムはパン
/チルト/ズーム機能付きのCCDカメラ用のものであ
っても、CCDセンサーからのラスター出力を処理しな
ければならないために複雑な構成の外部制御装置を使用
している。これらシステムは、必要な領域を出力するた
めには、CCDからのラスタ−走査データをフォーマッ
トし直さなければならない。反対に、本発明によるラン
ダム・アクセス・アレイを使用すれば、イメージ・セン
サーIC自身内で正しい列および欄のアドレスを生成す
ることにより、必要なピクセルをアクセスすることがで
きる。また、以下に説明するように、現在出力中の領域
を、自動利得制御(AGC)のような他の目的に使用す
ることもできることに注目されたい。
【0019】図4について説明すると、アドレス制御装
置26は、イメージ・センサー14のために、データ・
アドレスを通常の順序で生成するためのものである。こ
のアドレス制御装置は、二つの部分、すなわち、Xアド
レスを生成する部分と、Yアドレスを生成する部分とか
らなっている。これら二つの部分は、実質的に同じもの
であり、それぞれのカウンターのCLKを駆動するのに
使用される信号と、負荷制御信号が異なるだけである。
【0020】Xアドレス部分は、二つの制御入力CLK
およびLOADを持つカウンター32を持っている。C
LK入力は、システムCLOCK信号に接続している制
御ライン34により駆動される。LOAD入力は、OR
ゲート36の出力によって駆動される。ORゲート36
の出力が論理ONEに送られると、XSTARTレジス
ター60に記憶されている数値は、カウンター32にロ
ードされる。カウンター32の出力40は、42でXス
タートレジスター60およびXの長さレジスター46の
合計値44と比較される。カウンター32の表示は、ク
ロック信号34の各クロック・パルス毎に一つずつ数値
が増大する。(論理ONEが)作動状態にある場合に
は、コンパレータ42の出力46は、Xの長さレジスタ
ー46の数値による決定に従って、Xアドレスの出力4
8がXスタートの最初の数値から順次増大し、最後のX
アドレス値を含んでいることを表示している。Xの長さ
レジスターの数値は、X方向のシーケンシャル・アドレ
スの数値を表示している。コンパレータ42の出力46
は、ORゲート36の一つの入力と一緒になり、作動状
態にある場合には、カウンター32にXスタート・レジ
スター60内に記憶されている数値を再びロードする。
これにより、カウンター32は、イメージ・センサー内
のピクセルの次の列を処理するために、Xスタート値で
実際にリセットされる。コンパレータ42の出力はま
た、Y位置においてカウンター50のCLK入力と一緒
になる。このようにして、カウンター50の表示は、次
の列を走査するためYアドレスを増大するために、X方
向の各走査が完了する度に増大する。Y部分の残りの部
分も、X部分と同じ動作をするが、Yスタート52およ
びYの長さ54レジスターの数値を使用する。Xアドレ
ス48およびYアドレス56は、図1の信号ライン22
を通して、イメージ・センサー・アレイに接続される。
【0021】このアドレス制御装置26は、Xスター
ト,Yスタート,Xの長さおよびYの長さレジスターの
数値により定義されるアレイの任意の四角い領域のため
に、ラスター走査の順序でXおよびYアドレスを生成す
る。図2に示す全イメージ・アレイをラスター走査する
ために、Xスタート値およびYスタート値は、ともに2
進法で「000」(最初の走査のための最初のアレイ位
置)であり、X長さ値およびYL長さ値は2進法でそれ
ぞれ「1000」および「0110」である。図4に示
す特定の制御装置の場合には、上記数値はレジスターに
「ハードワイヤ」されているが、このような制限はこの
例を簡単にするためだけのものである。外部からロード
されるレジスターつきの制御装置については後で説明す
る。
【0022】図2に示すイメージ・アレイの一部分だけ
を出力したい場合には、Xスタート,Yスタート,Xの
長さおよびYの長さレジスターにイメージ・アレイのラ
スター走査を完全に行うために必要な数値以外の数値を
ロードすることができる。例えば、(ピクセル21、2
4、45および48で囲まれている)アレイの右下隅の
16番目のピクセルを出力したい場合には、Xスタート
・レジスターは2進法の数値「100」を含み、Yスタ
ート・レジスターは2進法の数値「010」を含み、X
の長さおよびYの長さレジスターは2進法の数値「10
0」を含んでいる。このように、Xスタート,Yスター
ト,Xの長さおよびYの長さレジスターにイメージ・ア
レイの必要とする領域に対応する数値を入力することに
よって、イメージ・アレイの任意の四角いピクセル領域
を出力することができる。
【0023】図4および図5により簡単なアドレス制御
装置の例を示す。このアドレス制御装置は、図4の制御
装置のXの長さおよびYの長さレジスターの代わりに、
Xストップ・レジスター39とYストップ・レジスター
41を使用している。Xストップ・レジスターの数値
は、図4の合計の数値44であるXスタート・レジスタ
ーの数値とYスタート・レジスターの数値の合計に等し
い。同様に、Yストップの数値は、図4の合計45であ
るYスタート・レジスターとYの長さレジスターの数値
の合計に等しい。これはアドレス制御装置を簡単にした
ものであるが、以下に説明するように、ある種の用途の
場合には、融通性に乏しい。
【0024】図4のアドレス制御装置26の動作を初期
化するには、能動(論理ONE)ロード信号を58で入
力する。それにより、Xカウンター32およびYカウン
ター50にレジスター60および52にそれぞれ記憶さ
れていたスタートの数値がロードされる。このロード信
号は、イメージ処理を開始するためにユーザがボタンを
押して入力することもできるし、専用制御装置から入力
することもできる。図6の28に上記専用制御装置を示
す。この専用制御装置は、入力として、外部スイッチま
たはボタン(または、その代わりにマスター制御装置/
プロセッサ)によって駆動されるスタート信号、図4の
アドレス制御装置16によって駆動される完了信号、お
よびシステム・クロックが生成するシステム・クロック
信号を持っている。この専用制御装置28の出力はロー
ドとクロックがあり、ロードは図4のロード入力に接続
していて、クロックは図4のクロック入力に接続してい
る。スタート、完了およびシステム・クロック信号か
ら、ロード信号およびクロック信号を生成するには、種
々のタイプの専用制御装置が可能であるが、図7に望ま
しい専用制御装置を示す。この専用制御装置は、できれ
ば、アドレス制御装置/イメージ・センサーの組合わせ
と一緒に埋設することが望ましく、上記ICのフロント
・エンドと見なすことができる。
【0025】図7について説明すると、埋設した全縁部
の制御装置28は、機能としてはテキサス・インスツル
メンツ社のS*−R*フリップ・フロップ64である7
4LS123、機能としてはテキサス・インスツルメン
ツ社の74LS279、およびNANDゲート66に類
似している単安定マルチバイブレータ(ワンショット)
からなる。スタート信号は、ワンショット62の入力A
と一緒になり、またフリップ・フロップ64び入力S*
と一緒になる。スタート信号が能動(論理ワン)になる
と、出力Qで正のパルスが発生し、ロード信号は図4の
アドレス制御装置16のロード入力に伝送された正のパ
ルス信号を持つ。この能動ハイ論理レベルは、既に説明
したように、図4の制御装置へのXスタートおよびYス
タートの最初の数値のロードを開始する。始動入力の論
理0も同様に、フリップ・フロップ64の入力S*に接
続され、Q出力を論理ONEにセットする。このQ出力
は、NANDゲート66と一緒になり、システム・クロ
ック入力信号はNANDゲートを通ってクロック出力ラ
インへ行く。このクロック出力信号は、図4に示すアド
レス制御装置に対して、クロック信号を供給する。アド
レス制御装置26(図4)がシーケンス走査を完了する
と、完了信号を生成し、この完了信号は専用制御装置2
8の完了入力信号と一緒になる。完了ライン上の能動
(論理ONE)信号により、フリップ・フロップ64は
リセットされ、Q出力は論理0へ行き、クロック出力信
号65を使用禁止にする。スタート信号の次の始動によ
り、新規の走査シーケンスを開始することができる。フ
ロントエンド制御論理とアドレス制御装置の組み合わせ
を図8の30に示す。ある領域を出力するためには、汎
用制御装置を使用して、アドレス制御装置にXスター
ト,Yスタート,Xの長さおよびYの長さの数値を供給
することが望ましい。それにより、アドレス制御装置
は、特定の領域をそれ自身で出力できるように、イメー
ジ・センサーに対するアドレスを生成する。
【0026】図9について特に説明すると、マイクロコ
ントローラまたはデジタル信号プロセッサー38が、図
6の専用制御装置28の代わりに使用されている。この
マイクロコントローラ/DSPは、始動、完了およびシ
ステム・クロックの類似の入力信号を使用して作動する
が、異なる出力を発生する。汎用プロセッサー・バスイ
ンターフェースが、このインターフェースを通して、デ
ータ、アドレスおよび制御信号を送るために、プロセッ
サー38とアドレス制御装置との間で使用されている。
アドレス制御装置は、バス62上の特殊なアドレス出力
をアドレス制御装置に書き込んだり、そこから読み出し
たりする種々のレジスターをアドレスするためのもので
あるという点から言って、メモリーマップされていると
見なすことができる。汎用制御装置と一緒に使用される
アドレス制御装置を図10に示す。制御装置のX部分お
よびY部分は、図4の制御装置26のX部分およびY部
分と、構成および動作の両方において類似していること
が理解できると思う。しかし、Xスタート38,Xの長
さ46,Yスタート52およびYの長さ54のレジスタ
ーが固定アレイ・サイズ数値にハードワイヤされている
のとは異なって、これらのレジスターはプログラム可能
である。特定のレジスターに書き込むデータ値は、制御
装置38からデータ・ラインを通り、インターフェース
62を介して供給される。特定のレジスターに対するア
ドレスは、同様に、制御装置38からアドレス・ライン
を通り、インターフェース62を介して供給される。書
き込み制御信号のパルスは、制御装置38からインター
フェース62を介して送られる。この書き込み制御信号
は、レジスター(XS,XL,YS,YL,Xスター
ト、Xの長さ,Yスタート,Yの長さ)およびXカウン
ター32用のロード信号を生成するために、3−8ビッ
トデコーダーの出力と一緒になる。アドレスの3ビット
だけが、3−8ビットデコーダーに供給され、8の使用
可能な(実際には、5のレジスターだけが使用される)
レジスターの中の一つが選択的に使用可能になる。デコ
ーダー66の出力は、書込み信号と一緒にNANDゲー
トでそれぞれ合流する。これらNANDゲート67−7
0からの出力は、各レジスターXS,XL,YSおよび
YLの(ロ−と見なされている)ロード入力と一緒にな
る。NANDゲート71の出力は、Xスタート,Xの長
さ,YスタートおよびYの長さレジスターをロードする
のに使用される。XS,XL,YSおよびYLレジスタ
ーは、それぞれデータ・ポートでデータ値を提示し、ア
ドレス・ポートでレジスター位置を提示し、書き込みハ
イのパルスを出して、データ・ポートからロードされ
る。Xスタート,Xの長さ,YスタートおよびYの長さ
レジスターは、アドレス・ポートで正しいアドレスを提
示し、書き込みパルスをハイにして、XS,SL,YS
およびYLレジスターからロードされる。このように、
これらレジスターは、その組み合わせによって、ダブル
・バッファーを形成する。Xスタート,Xの長さ,Yス
タートおよびYの長さレジスターのロードについて説明
したが、これと類似の方法で、Xカウンタ−32も、イ
ンバータからロード信号を受け取ると、NANDゲート
71および遅延素子72を通して、(Xスタート・レジ
スター38の数値によって)ロードされる。
【0027】既に説明し、図11の組合わせで図示した
ように、汎用制御装置38は、領域を指定するために、
アドレス制御装置36のXスタート,Xの長さ,Yスタ
ートおよびYの長さレジスターをロードする。これらレ
ジスターに任意の数値をロードすると、結果として、プ
ログラム可能な制御装置/センサーIC内にその数値が
ロードされる。アドレス制御装置36は、内部でイメー
ジ・センサーのアドレスを生成して、ラスター走査の順
序でその領域を走査する。イメージ・アレイの任意の四
角い領域を、この方法で出力することができる。
【0028】場合によっては、出力用に予め定めた領域
の一つを選択することが役に立つ場合がある。例えば、
自動利得制御装置(AGC)の動作は、場合によって
は、イメージの予め定めた領域からのピクセルの重みを
つけた平均を使用して行われる。この場合、汎用制御装
置38は、Xスタート,Xの長さ,YスタートおよびY
の長さレジスターに適当な数値をロードすることによっ
て、アドレス制御装置36にこれら領域のそれぞれを指
定する。もっと複雑な制御装置は、内部にこれら数値を
記憶するROMを持っている。この制御装置は図10の
制御装置を発展させたもので、ROM78はおよびマル
チプレクサ76は、領域の境界を、データおよびアドレ
ス・ラインを通して外部ソースからロードすることがで
きるよう、またはROMアドレスとしてデータ・ライン
を使用して、ROM78から直接ロードすることができ
るように、追加されている。I/E(内部/外部)ライ
ンは、ROMから領域を選択するものと見なされる。
【0029】四角でない領域を必要とする場合には、領
域モード制御装置を各走査ラインに対していったんロー
ドすることができる。これにより、Xスタートをライン
の始めとして指定し、Xの長さをラインの終わりとして
指定することにより、任意の形の領域を出力することが
できる。Yの長さ=1である場合には、一本のラインだ
けが走査される。この方法だと、ライン一本ずつを使用
して領域を定義するには、外部ソースから多くのアドレ
スをロードする必要があるが、四角領域を出力するのに
使用した同じ制御装置により、(円のような)任意の領
域を出力することができる。
【0030】欠陥のあるピクセルの代替としての正常な
ピクセルの使用 イメージ・アレイは、非常に密度の高い回路レイアウト
になっているので、処理に欠点があると、しばしばアレ
イの中に欠陥のあるピクセルが生じる。これらピクセル
は通常、グランドかまたは電源値かのある数値に固定さ
れている。このことは、出力の前に数個のピクセル値が
一緒に加え合わされるCCDイメージャの場合には、問
題にならない場合が多い。
【0031】しかし、各ピクセル値が個々に出力される
イメージャの欠点は、容易に認識できるので、受け入れ
ることはできない。アレイ内の数個のピクセルだけが検
出される場合には、そのようなイメージャを使用するこ
とはできない。この歩どまりの損失を避けるには、小数
のピクセルしか検出されず、そのため装置のコストが低
い場合には、アドレス制御装置は、欠陥のあるピクセル
を検出し、欠陥のあるピクセル値の代わりに、周囲の正
常なピクセル値を使用するように改善される。
【0032】これらの欠陥のあるピクセル値は、しばし
ば、正常なピクセル値の範囲を越えているので、一組の
コンパレータで欠陥のあるピクセルを検出することがで
きる。ピクセル値がある正常な最大限界値より高いか、
正常な最低限界値より低い場合には、ピクセルは機能し
ていないと見なされる。モノクロのイメージャの場合に
は、代わりのピクセル値を得るために、欠陥のあるピク
セルの代わりに付近のピクセルを使用することができ
る。アドレス制御装置はピクセルアドレスを生成してい
るので、欠陥のあるピクセルに対して付近のアドレスを
生成し、欠陥のあるピクセル値の代わりに正常なピクセ
ル値を使用することができる。もちろん、付近のピクセ
ルは、必要とする数値とは若干異なる数値を持っている
かも知れないが、大部分のイメージの場合、検出できな
いほど近接した数値を持っている。付近のピクセルは、
欠陥のあるピクセルのラインと同じラインから最も容易
に入手できる。なぜなら、代わりのピクセルを使用する
場合に避けなければならない(ROMまたはRAMの場
合のように)ラインの変更の伴う隠れた欠陥があるから
である。このように、モノクロの場合には、欠陥ピクセ
ルの左右にある機能しているピクセルを代わりに使用す
る。ピクセルのXアドレスを一つ増やすのは、Xカウン
タ−の数値を増大させるか、または加算機を使用して容
易に行うことができる。図13に示す加算機を使用する
のが望ましい。なぜなら、このような加算機はカウンタ
−の正常な動作を妨害しないからである。モノクロ・モ
ードの場合、「オフセット」は「1」である。コンパレ
ータ80または82のいずれかが欠陥のあるピクセルを
検出した場合には、ORゲートの出力はハイになり、マ
ルチプレクサ86は加算機88の出力をセンサー・アレ
イのXアドレスとして選出する。このような動作は、欠
陥のあるピクセル値が入手できた後で行われるので、必
要な場合代わりのピクセルが使用できるように、その時
間をピクセル読みだし動作の中に含めなければならない
ことに注意してほしい。通常のビデオ速度の場合には、
このわずかな時間の遅れは問題にならない。
【0033】カラー・イメージャを使用する場合には、
代わりのピクセルを使用した場合、付近のピクセル値に
より色が悪くなる場合がある。カラーピクセルはその上
に三つまたは四つのカラー・フィルターの中の一つを持
っている。そのため、アドレス制御装置は欠陥のあるピ
クセルの色を決定し、同じ色の機能しているピクセルを
代わりに使用しなければならない。このことは、アレイ
中のカラー・フィルタ−のパターンを考慮に入れて行わ
れる。例えば、図14に示すように、アレイが対角線方
向の赤、緑および青のカラー・フィルタ−・パターンを
持っている場合には、同じカラー・フィルタ−を持つ欠
陥のあるピクセルのラインと同じライン上にある一番近
いピクセルは、何時でも右か左の三番目のピクセルであ
る。このように、図13のアドレス制御装置は「オフセ
ット」=「3」で使用される。カラー・フィルタ−が
(垂直方向または対角線方向に)ストライプ状に配置さ
れていない場合には、もっと複雑なXアドレス計算が必
要である。しかし、人間の色に対する知覚に対して
は、、対角線方向のフィルタ−・パターンが望ましく、
制御装置のこの簡単な修正は望ましい方法である。
【0034】パンまたはチルト動作 パンおよびチルト機能は、アレイを横切って、出力中の
領域を水平または垂直方向にそれぞれ移動することであ
る。マスター制御装置は、継続してパンまたはチルト動
作が行われているように見せるために、フレーム走査の
間のスタート位置を少し動かして、パンまたはチルト動
作のために、新しいアドレスを図10または図12のア
ドレス制御装置へ送る。代わりに、アドレス制御装置
は、外部パンまたはチルト・コマンドに基づいて新しい
アドレスを計算する。このアドレス制御装置を図15に
示す。このアドレス制御装置、XスタートおよびYスタ
ートレジスターの数値を内部的に増大できるように、図
10および図12のアドレスを少し修正したものであ
る。図15の場合、新しい入力90および92は加算さ
れ、Xスタート・レジスターの数値の内部での増大を制
御するのに使用される。図16Aは、Xスタート・ブロ
ック60の実行を示す。(Yスタート・ブロック52
は、図16Bに示すように、類似の構成を持ってい
る。)パン動作は、パン制御信号が90にあると判断さ
れたときに行われる。パン入力があると、R/L〜
イン92がハイの場合には、Xスタート値に加算し、R
/L〜 ラインがローの場合には、Xスタート値から減
算して、Xスタート・レジスターの数値を増大する。同
様に、図16Bに示すように、TILT94およびU/
D〜 (アップ/ダウン)96が、チルト動作のために
Yスタート値を増大するために使用される。増大の数値
は、図16A−Bに示す距離値によって決定される。こ
の数値は固定値または変数でレジスターに記憶される。
速いまたは遅いパンまたはチルト動作は、距離値を変更
して行うことができる。
【0035】ズーム機能 ズームインとは、ピクセルおよびラインを反復して、セ
ンサー・アレイのある領域を拡大することであり、ズー
ムアウトとはピクセルおよびラインをスキップしてアレ
イのある領域を縮小することである。整数で表せない拡
大または縮小係数でのズーム動作を行うには、カメラ信
号プロセッサー内でもっともうまく行うことができる内
挿または10分の1削減のために信号処理を行わなけれ
ばならない。しかし、拡大または縮小係数が整数である
ような単純なズームは、アドレス制御装置内で行うこと
ができる。図17はズーム機能を持つアドレス制御装置
を示す。Nカウンタ−98および100による割算が、
XおよびYアドレス・カウンタ−32および50のクロ
ック入力を送るのに使用される。正常な作動時において
は、N=「1」である。係数で拡大を行う場合には、カ
ウンタ−はクロック周波数をNで割る。例えば、XMA
G=[2]である場合には、Xカウンタ−は外部クロッ
クの半分の割合で増大する。これにより、2クロック・
サイクルにわたってXアドレス値は一定に保たれる。こ
の動作はある列の各ピクセルに対して反復して行われ
る。同様に、YMAG=[2]の場合には、Yアドレス
・カウンタ−50CLK入力は、Xアドレス・カウンタ
−比較ライン46が生成したパルスの半分しか受け取ら
ないことになる。その結果、Xアドレス・カウンタ−が
ラインを二回走査し、ラインの反復が行われている間、
Yアドレスは一定のままで変化しない。イメージを縮小
するには、XMAGおよびYMAGを「1」にセットす
る。その結果、カウンタ−・クロックは影響を受けない
が、XおよびYカウンタ−は縮小係数Mに従って計数を
行なわなければならない。
【0036】「1」以外で係数の増大を行う方法は、デ
ジタル設計では周知のことである。図17においては、
XおよびYアドレス・カウンタ−はX縮小およびY縮小
入力を通して各カウンタ−に入力される任意の数Mに従
って計数することができる。
【0037】ブロック移送モード ブロック移送の場合には、ピクセルのブロックが、外部
プロセッサーの要求に従って、順次または個々にセンサ
ー・アレイから出力される。(MPEG,JPEG,
H.261のような)ブロックをベースとする圧縮方法
の場合には、ピクセル・ブロックは、みんな同じサイズ
で、一定の順序で処理される。図19はその順序を示
す。図に示すように、センサー・アレイ14は、6個の
個別の互いに重なりあっていないブロック1−6を持っ
ている。各ブロックは、複数の個々のセンサー位置から
なる。センサー・アレイ14が図2に示す同じ代表的な
アレイである場合には、各ブロックは8個の個々のセン
サーからなる。
【0038】単一ブロックからのデータの読み出しは、
領域モードの場合に使用したのと同じ方法で行われる。
ある意味で、ブロック移送モードは、多重領域アドレス
・モードと考えることができる。前に領域モードを説明
したときに、多重領域アクセス回路について説明した。
図12に示すこの回路は、ブロック移送モードを実行す
る際に使用することができる。各ブロックのXスター
ト,Xの長さ,YスタートおよびYの長さ値をROM7
8に入力することによって、センサーは1ブロックを一
度に読み込むことができる。
【0039】ブロック・モード・アドレス制御装置によ
り、他の実行も行うことができる。例えば、ROMおよ
びROMにアクセスするために使用される関連回路の代
わりに有限状態機械を使用することができる。有限状態
機械は、必要に応じて、ROMに前もって記憶されてい
る数値を単に計算するだけである。
【0040】ROMまたは有限状態機械の代わりに、X
スタート,Yスタート,Xの長さおよびYの長さ値を生
成するために汎用制御装置を使用することができる。図
19は、Xスタート,Yスタート,Xの長さおよびYの
長さ値を生成するためのプログラムを示すフローチャー
トである。
【0041】図19について説明すると、図に表示され
ている表記法について一つ注意してもらいたいことがあ
る。図19はソフトウェア・プログラムのフローチャ−
トを示しているので、(小文字で)変数名が使用されて
いる。大文字の名称が使用されている場合には、ハード
ウェア・レジスターに対応している。例えば、xlen
gthは、プログラムの変数の名称であるが、XLEN
GTHは、ハードウェア内の対応するバッファーの名称
である。このように、汎用プロセッサーが変数を特定の
数値にセットした場合には、対応するハードウェアのレ
ジスターは影響を受けない。ハードウェアのレジスター
を操作するには、I/O操作を行わなければならない。
【0042】処理に最初のステップは、ある変数を初期
化することである。変数、xstartおよびysta
rtが、読み込む最初のブロックの位置に対応する数値
にセットされる。同様に、xlengthおよびyle
ngthが、処理されるブロックのサイズにセットされ
る。この実行の際には、すべてのブロックは同じサイズ
であると見なされる。このことは、xlengthおよ
びylengthは一定のままで変化しないことを意味
する。これらの初期値は、図10の適当なレジスターに
ロードされる。適当なアドレスを図10の制御装置の入
力にセットし、書き込み信号を生成すると、読みだしプ
ロセスがスタートする。
【0043】アドレス制御装置が、ブロック内のセンサ
ーを読み出すためにアドレスを生成している間、プログ
ラムは継続している。ブロックを図18で指定した順序
にしなけらばならない場合には、次のステップはxst
art位置を次のブロックのxstart位置に増大す
ることである。隣接する重なりあっていないブロックを
必要とする場合には、xstartの数値の増大量は、
変数xboffsetにより与えられ、xlength
にセットされる。アレイの終わりまできたかどうかを確
認するために、増大したxstartはxmaxと比較
される。xmaxの数値は、アレイの幅より1だけ少な
い。なぜなら、「より大」条件に基づいて判断が行われ
るからである。
【0044】xstartの数値がxmaxより小さい
か(または、等しい)場合には、xstartはブロッ
クに対して有効なスタートアドレスであることを意味す
る。このアドレスは、次のブロックを読み込むために、
xsにロードされる。xstart値がxmaxより大
きい場合は、ブロックの「列」の中に使用できるブロッ
クがないことを意味する。次の「列」を処理するには、
二つのことを行わなければならない。第一に、xsta
rt変数を初期値にリセットすること。第二に、yst
art変数をyboffsetだけ増大すること。これ
はxboffsetに類似している。xboffset
と同様に、xyoffsetは隣接する、互いに重なり
あっていないブロックの場合のylengthに等し
い。
【0045】ystart変数を増大した後、増大した
数値がブロックに対する有効なスタートアドレスである
かどうかをチェックしなければならない。このチェック
は、xstartに対して使用したのと類似の方法で行
われる。ystartのチェックに使用される変数はy
maxである。 ystartが、ymaxより小さい
か、または等しい場合には、ystartは有効であ
り、ystartおよびxstartの両方が、それぞ
れYSおよびYXレジスターにロードされる。ysta
rtがymaxより大きい場合には、完了である。
【0046】読み込むブロックがまだある場合には、汎
用制御装置は待ちの状態になる。この待ち状態の場合に
は、(図11に示すように)完了信号のモニターが行わ
れる。完了信号がアクティブになると、汎用制御装置に
アドレス制御装置がブロックの読み込みを完了したとい
う通知が行われる。新しいアドレス情報がロードされ、
次のブロックに対する読みだしプロセスが再度スタート
する。
【0047】分かりやすくするために、図18は、i)
等しいサイズの、ii)重なっていない、iii)セン
サー・アレイ14に正確に適合している、ブロックを使
用している。しかし、ブロック・モードをこのように制
限する必要はない。読み込む各ブロックに対して、異な
るYの長さおよびXの長さを指定することにより、異な
るサイズのブロックを容易に入手することができる。こ
れらの長さは、必要に応じて、メモリーに記憶されアク
セスされる。または、ブロックの順序とブロックのサイ
ズに機能的な関連がある場合には、汎用制御装置により
サイズの計算を行うことができる。
【0048】対応するブロック長さより小さいブロック
・オフセット値を使用すれば、重なりあっているブロッ
クを入手することができる。例えば、X方向にブロック
を重ねようとするには、xboffset値をXの長さ
より小さくするだけでいい。同様に、Y方向にブロック
を重ねようとする場合には、yboffset値をYの
長さより小さくするだけでいい。ブロックのオフセット
を対応するブロックの長さより大きくすることによっ
て、ブロックの間に隙間を作ることもできることに注意
してほしい。
【0049】ブロックの大きさがアレイの面積より小さ
い場合には、アレイに正確に適合しないブロックは問題
なく取り扱うことができる。事実、領域モードは、ブロ
ックがアレイ内のすべてのピクセルを含まない一例であ
る。ブロックの面積がアレイの面積より大きい場合に
は、図20AおよびBに示す回路を使用して処理するこ
とができる。
【0050】図20Aについて説明する。(図20Bに
示す動作は、Xアドレスの代わりにYアドレスをチェッ
クする点が違うだけで、あとは同じである。)XMAX
値が、センサーに与えることができる許容される最大の
Xアドレスであると仮定しよう。アドレス制御装置によ
り供給されるXアドレスは、XMAXから差し引かれ、
Xオーバーフロー信号(アクティブ・ハイ)が生成す
る。このオーバーフロー信号は算術計算の結果の符号ビ
ットに過ぎない。符号ビットが0(ロー)である場合に
は、XアドレスはXMAXより小さいか、等しく、直接
アレイに行くことができる。符号ビットが1(ハイ)で
ある場合には、XアドレスはXMAXより大きく、XM
AXはセンサー・アレイへ行く。これにより、必要なサ
イズのブロックを作るために、必要な好きな回数だけ最
後の列を効果的にコピーすることができる。
【0051】オーバーフロー信号は、センサーからのデ
ータを修正するためにも使用することができる。より詳
細に説明すると、コピーした列が必要ない場合には、コ
ピーしたデータを効果的に削除するために、オーバーフ
ロー信号を使用することができる。
【0052】図20Aに示す回路は、XMAXが2(−
1)の累乗でない場合に非常に役に立つ。XMAXが2
の累乗に基づくものである場合には、Xアドレスは0へ
の回帰により自己制限が行われる。
【0053】アドレス制御装置は、マスター制御装置と
協調して作動することもできる。センサーの出力をカラ
ー・プロセッサー(図1の27)へ送る代わりに、デジ
タル信号プロセッサーのマスター制御装置(図1の1
8)へ送り返すことができる。例えば、自動露出制御ま
たは自動利得制御が行われている場合には、アドレス制
御装置は、露出の計算を行うために、イメージ・センサ
ーをイメージの特定の領域を通過させて、信号プロセッ
サーに送ることができる。イメージ間でこのよう機能を
使用することができれば、(すなわち、一つのイメージ
からのデータを次のイメージの正しい利得を得るために
使用することができれば、)アドレス制御装置は、イメ
ージ内の非常に明るい領域または非常に暗い領域の跡を
たどることができ、これら領域にアクセスすることがで
き、信号プロセッサーに最大および最低のピクセル・デ
ータを使用して、計算させることができる。このような
性質の簡単なピクセル比較を行うある種の頭脳を組込む
ことにより、信号プロセッサーとアドレス制御装置の間
をピクセル・アドレスが数回行ったり来たりするのを防
止することができる。
【0054】要約すると、センサー・チップの中にアド
レス制御装置を組み込むことにより下記の利点を得るこ
とができる。第一に、センサー・チップおよびセンサー
・チプと通信するチップ(すなわち、カメラDSP)上
の必要なピンの数を減らすことができる。これにより、
コストを下げ、(IOの動作を減らすことにより)電力
を削減することができる。第二に、圧縮(すなわち、J
PEG圧縮に対して8x8ブロック)または他の操作に
適しているフォーマットでセンサーからピクセル・デー
タを供給することができる。この予めフォーマットされ
た出力により、ラスター走査を他のフォーマットに変換
するために、フレーム・バッファーまたはライン・バッ
ファーを使用しないですむ。これによりシステム・コス
トを削減できる。第三に、センサー外部の必要な頭脳を
減らし、自分自身のカスタム・チップを使ってセンサー
をより容易に使用することができる。最後に、電子カメ
ラ内の種々のサブシステム間、および電子カメラと電子
カメラと通信する他のシステムとの間で交換しなければ
ならないデータ/制御情報の量を減らすことにより、シ
ステム全体の処理能力が改善される。
【0055】本発明の望ましい実施例を図示し、説明し
てきたが、本発明が本明細書に開示した正確な構造に限
定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に定義す
る本発明の範囲から考えられるすべての変更および修正
の対して権利の留保を行うことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】デジタルカメラの全システム・ブロック・ダイ
アグラムである。
【図2】代表的イメージ・センサー・アレイである。
【図3】シーケンシャル・アドレスを生成するための簡
単な回路である。
【図4】通常のシーケンス・アドレス制御装置である。
【図5】図4の通常のシーケンス・アドレス制御装置の
他の実施例である。
【図6】専用マスター制御装置のインターフェースであ
る。
【図7】専用マスター制御装置の内部構造である。
【図8】専用マスター制御装置とアドレス制御装置との
組合わせである。
【図9】汎用マスター制御装置である。
【図10】汎用マスター制御装置と一緒に使用するため
のアドレス制御装置である。
【図11】汎用マスター制御装置とアドレス制御装置と
の組合わせである。
【図12】ROMを持つアドレス制御装置である。
【図13】センサー・アレイからの間違ったピクセル値
を検出するアドレス制御装置である。
【図14】カラーを処理することができるセンサー・ア
レイの特殊なレイアウトである。
【図15】パンおよびチルト機能を持つアドレス制御装
置である。
【図16】図15のXスタートおよびYスタート用の内
部機能を示す。
【図17】図15のXスタートおよびYスタート用の内
部機能を示す。
【図18】ズーム機能をを持つアドレス制御装置であ
る。
【図19】複数のブロックに分割されたイメージ・セン
サーを示す。
【図20】プログラマブル・イメージ・センサーからの
データをブロック・モードで移送するためのマスター制
御装置の動作のフローチャートである。
【図21】イメージ・アレイのサイズより大きいブロッ
ク・サイズのブロック・モードでの移送をサポートする
回路である。
【図22】イメージ・アレイのサイズより大きいブロッ
ク・サイズのブロック・モードでの移送をサポートする
回路である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケビン ジー.クリスチャン アメリカ合衆国 コロラド州 80526 フ ォート コリンズ、パターソン プレイス 1436

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イメージ・センサーと、 イメージ・センサーに接続されているプログラマブル・
    アドレス制御装置を含む集積回路。
  2. 【請求項2】 プログラマブル・アドレス制御装置が、
    イメージ・センサーをシケンシャルにアドレス指定する
    手段を含む請求項1に記載の集積回路。
  3. 【請求項3】 プログラマブル・アドレス制御装置が、
    イメージ・センサーの任意の領域をアドレス指定する手
    段を含む請求項1に記載の集積回路。
  4. 【請求項4】 プログラマブル・アドレス制御装置が、
    イメージ・センサーのブロックをアドレス指定する手段
    を含む請求項1に記載の集積回路。
  5. 【請求項5】 プログラマブル・アドレス制御装置が、
    イメージ・センサーが感知したイメージをパンする手段
    を含む請求項1に記載の集積回路。
  6. 【請求項6】 プログラマブル・アドレス制御装置が、
    イメージ・センサーが感知したイメージをチルトする手
    段を含む請求項1に記載の集積回路。
  7. 【請求項7】 プログラマブル・アドレス制御装置が、
    イメージ・センサーが感知したイメージをズームする手
    段を含む請求項1に記載の集積回路。
  8. 【請求項8】 イメージ・センサーによって出力される
    ピクセルのスタート・アドレスを保持する少なくとも一
    つの第一レジスターをさらに含む請求項1に記載の集積
    回路。
  9. 【請求項9】 イメージ・センサーによって出力される
    ピクセルの終了アドレスを保持する少なくとも一つの第
    二レジスターをさらに含む請求項8に記載の集積回路。
  10. 【請求項10】 イメージ・センサーによって出力され
    るピクセルの量を保持する少なくとも一つの第二レジス
    ターをさらに含む請求項8に記載の集積回路。
  11. 【請求項11】 少なくとも一つの第一レジスターに接
    続されている読みだし専用メモリーをさらに含む請求項
    8に記載の集積回路。
  12. 【請求項12】 プログラマブル・アドレス制御装置
    に、少なくとも一つの基準アドレスを提示する制御装置
    をさらに含む請求項1に記載の集積回路。
  13. 【請求項13】 少なくとも一つの基準アドレスが、イ
    メージ・センサーによって出力されるピクセルのスター
    ト・アドレスである請求項12に記載の集積回路。
  14. 【請求項14】 センサー・アレイ内の欠陥のあるピク
    セルを検出する手段をさらに含む請求項1に記載の集積
    回路。
  15. 【請求項15】 欠陥のあるピクセルに対応するデータ
    を修正する手段をさらに含む請求項14に記載の集積回
    路。
  16. 【請求項16】 イメージ・センサー・アレイと、 イメージ・センサー・アレイ用のアドレスを生成するプ
    ログラマブル手段を含むプログラマブル・イメージ・セ
    ンサー。
  17. 【請求項17】 アドレスを生成するプログラマブル手
    段が、アドレス制御装置と複数のレジスターをさらに含
    む請求項16に記載のプログラマブル・イメージ・セン
    サー。
  18. 【請求項18】 複数のレジスターがマスター制御装置
    によってプログラムされる請求項17に記載のプログラ
    マブル・イメージ・センサー。
  19. 【請求項19】 マスター制御装置がアドレス、データ
    および制御信号を含むバスによりプログラマブル・イメ
    ージ・センサーに接続されている請求項18に記載のプ
    ログラマブル・イメージ・センサー。
  20. 【請求項20】 補足するイメージを受けるレンズと、 イメージ・センサー・アレイ、アドレス制御装置、およ
    びインターフェースを含むプログラマブル集積回路と、 インターフェースに接続しているマイクロプロセッサー
    を含む電子カメラ。
  21. 【請求項21】 集積回路がイメージ・センサー・アレ
    イから予めフォーマットしたイメージ・データを供給す
    る請求項21に記載のカメラ。
  22. 【請求項22】 予めフォーマットされたデータがイメ
    ージ・センサー・アレイの特定の領域を表す請求項21
    に記載のカメラ。
  23. 【請求項23】 予めフォーマットされたデータがイメ
    ージ・センサー・アレイの特定のブロックを表す請求項
    21に記載のカメラ。
  24. 【請求項24】 イメージ・センサー・アレイ内の欠陥
    のあるピクセルを検出する装置をさらに含む請求項20
    に記載の集積回路。
  25. 【請求項25】 欠陥のあるピクセルに対応するデータ
    を修正する装置をさらに含む請求項24に記載の集積回
    路。
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