(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  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（撮像手段１）を備え、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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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カラーカメラ。
【請求項２】
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請求項１記載のカラーカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開平８−１１４７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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））。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラーカメラの概略構成を示すブロック図である。
【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、（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模式図である。
【図３】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る。
【図４】本発明のカラーカメラの動作を示すフローチャートである。
【図５】従来のカラーカメラの撮像素子の構造を示す構造図である。
【符号の説明】
【００２０】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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