JPH11298910A - 撮像素子およびこれを用いた撮像装置 - Google Patents
撮像素子およびこれを用いた撮像装置Info
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- JPH11298910A JPH11298910A JP10116266A JP11626698A JPH11298910A JP H11298910 A JPH11298910 A JP H11298910A JP 10116266 A JP10116266 A JP 10116266A JP 11626698 A JP11626698 A JP 11626698A JP H11298910 A JPH11298910 A JP H11298910A
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 カラー画像および白黒画像の双方を同一の撮
像素子で撮像可能にし、しかも白黒画像の撮像を高速に
行うことができるようにする。 【解決手段】 ＲＧＢベイヤー配列でカラーフィルタが
配置され、水平方向に２ｍ個、垂直方向に２ｎ個の画素
を有したカラー画素マトリクスにおける、各カラー画素
群６内の４つの画素における色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの出力
が、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．２９９：０．５８７：０．１４４
となるようにカラーフィルタの分光特性を設定する。こ
の４画素を加算した電荷を出力信号として出力すること
により、ｍ×ｎの白黒画像を直接得る。この場合、同一
の撮像素子１０で、撮像素子１０に対して通常の駆動制
御を行うことにより、カラー画像を得ることができる。
また、カラー画素群６内の４つの画素を加算させる駆動
制御を行うことにより、高感度の白黒画像を得ることが
でき、この駆動制御は切り換えることができる。
像素子で撮像可能にし、しかも白黒画像の撮像を高速に
行うことができるようにする。 【解決手段】 ＲＧＢベイヤー配列でカラーフィルタが
配置され、水平方向に２ｍ個、垂直方向に２ｎ個の画素
を有したカラー画素マトリクスにおける、各カラー画素
群６内の４つの画素における色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの出力
が、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝０．２９９：０．５８７：０．１４４
となるようにカラーフィルタの分光特性を設定する。こ
の４画素を加算した電荷を出力信号として出力すること
により、ｍ×ｎの白黒画像を直接得る。この場合、同一
の撮像素子１０で、撮像素子１０に対して通常の駆動制
御を行うことにより、カラー画像を得ることができる。
また、カラー画素群６内の４つの画素を加算させる駆動
制御を行うことにより、高感度の白黒画像を得ることが
でき、この駆動制御は切り換えることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子およびこ
れを用いた撮像装置に関し、特にカラー画像と高解像白
黒画像との画像を撮像することができる撮像素子および
これを用いた撮像装置に関する。
れを用いた撮像装置に関し、特にカラー画像と高解像白
黒画像との画像を撮像することができる撮像素子および
これを用いた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｇ）の
原色系カラーフィルタあるいはシアン（Ｃ）、マゼンタ
（Ｍ）、黄（Ｙ）の補色系カラーフィルタを介してカラ
ー画像を撮像する撮像素子を用いて白黒画像を得ようと
する場合、この取得されたカラー画像を構成する各画素
毎の原色系あるいは補色系の要素値に、表色系を変換す
る所定の演算式を施していた。すなわち、カラー画像を
獲得するときと同様に、この撮像素子が撮像信号を出力
し、この出力結果に対して信号処理回路あるいは信号処
理ソフトウェアによって事後的に所定の変換式を施して
白黒画像に変換して出力していた。
原色系カラーフィルタあるいはシアン（Ｃ）、マゼンタ
（Ｍ）、黄（Ｙ）の補色系カラーフィルタを介してカラ
ー画像を撮像する撮像素子を用いて白黒画像を得ようと
する場合、この取得されたカラー画像を構成する各画素
毎の原色系あるいは補色系の要素値に、表色系を変換す
る所定の演算式を施していた。すなわち、カラー画像を
獲得するときと同様に、この撮像素子が撮像信号を出力
し、この出力結果に対して信号処理回路あるいは信号処
理ソフトウェアによって事後的に所定の変換式を施して
白黒画像に変換して出力していた。
【０００３】例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの要素からなるカラー
画像を白黒画像に変換する場合、ＮＴＳＣ方式が採用す
るＹＩＱ表色系の輝度Ｙに変換していた。この変換は、
画像を白黒画像に変換する場合、ＮＴＳＣ方式が採用す
るＹＩＱ表色系の輝度Ｙに変換していた。この変換は、
【数１】 Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ であり、信号処理回路あるいは信号処理ソフトウェアに
よって行われていた。
よって行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、信号処理回路
が上述したカラー画像から白黒画像に変換する場合、カ
ラー撮像信号は、一旦Ａ／Ｄ変換されてディジタル信号
に変換され、メモリに一時格納する必要があると同時
に、カラー画像から白黒画像に変換するための信号処理
回路の信号処理演算あるいは信号処理ソフトウェアによ
る信号処理演算の演算時間がかかり、高速に白黒画像の
出力を得ることができないという問題点があた。
が上述したカラー画像から白黒画像に変換する場合、カ
ラー撮像信号は、一旦Ａ／Ｄ変換されてディジタル信号
に変換され、メモリに一時格納する必要があると同時
に、カラー画像から白黒画像に変換するための信号処理
回路の信号処理演算あるいは信号処理ソフトウェアによ
る信号処理演算の演算時間がかかり、高速に白黒画像の
出力を得ることができないという問題点があた。
【０００５】さらに、電子カメラの場合、高速に白黒画
像を出力することができない結果、白黒画像の撮像間隔
が制限され、高速連写を行うことができないという問題
点があった。
像を出力することができない結果、白黒画像の撮像間隔
が制限され、高速連写を行うことができないという問題
点があった。
【０００６】そこで、本発明はかかる問題点を除去し、
カラー画像および白黒画像の双方を同一の撮像素子で撮
像することができ、しかも白黒画像の撮像を高速に行う
ことができる撮像素子およびこれを用いた撮像装置を提
供することを目的とする。
カラー画像および白黒画像の双方を同一の撮像素子で撮
像することができ、しかも白黒画像の撮像を高速に行う
ことができる撮像素子およびこれを用いた撮像装置を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、それぞれ
光電変換素子を備えマトリクス状に配置された複数の画
素を有し、ａを自然数としたとき、上下左右に隣接する
４ａ画素の内、２ａ画素に緑色（Ｇ）、ａ画素に青色
（Ｂ）、他のａ画素に赤色（Ｒ）のカラーフィルタを搭
載して構成したカラー画素マトリクスを具備し、前記上
下左右に隣接する４ａ画素の電荷を加算して順次読み出
し可能としたことを特徴とする。
光電変換素子を備えマトリクス状に配置された複数の画
素を有し、ａを自然数としたとき、上下左右に隣接する
４ａ画素の内、２ａ画素に緑色（Ｇ）、ａ画素に青色
（Ｂ）、他のａ画素に赤色（Ｒ）のカラーフィルタを搭
載して構成したカラー画素マトリクスを具備し、前記上
下左右に隣接する４ａ画素の電荷を加算して順次読み出
し可能としたことを特徴とする。
【０００８】第１の発明では、上下左右に隣接する４ａ
画素を加算出力するようにしているので、同一の撮像素
子でカラー画像処理のための撮像信号のみならず、例え
ば輝度信号のような白黒画像の信号を直接撮像素子上で
出力することができる。
画素を加算出力するようにしているので、同一の撮像素
子でカラー画像処理のための撮像信号のみならず、例え
ば輝度信号のような白黒画像の信号を直接撮像素子上で
出力することができる。
【０００９】第２の発明は、それぞれ光電変換素子を備
えマトリクス状に配置された複数の画素を有し、ａを自
然数としたとき、上下左右に隣接する４ａ画素の内、２
ａ画素に緑色（Ｇ）、ａ画素に青色（Ｂ）、他のａ画素
に赤色（Ｒ）のカラーフィルタを搭載して構成したカラ
ー画素マトリクスを具備し、前記上下左右に隣接する４
ａ画素の電荷を加算して順次読み出し可能とした撮像素
子と、前記撮像素子に対し、前記上下左右に隣接する４
画素の電荷を加算して読み出すために駆動信号を供給可
能な駆動回路と、を具備することを特徴とする。
えマトリクス状に配置された複数の画素を有し、ａを自
然数としたとき、上下左右に隣接する４ａ画素の内、２
ａ画素に緑色（Ｇ）、ａ画素に青色（Ｂ）、他のａ画素
に赤色（Ｒ）のカラーフィルタを搭載して構成したカラ
ー画素マトリクスを具備し、前記上下左右に隣接する４
ａ画素の電荷を加算して順次読み出し可能とした撮像素
子と、前記撮像素子に対し、前記上下左右に隣接する４
画素の電荷を加算して読み出すために駆動信号を供給可
能な駆動回路と、を具備することを特徴とする。
【００１０】第２の発明では、第１の発明の撮像素子と
この撮像素子に対して上下左右に隣接する４ａ画素を加
算出力するための駆動回路とを有しているので、例えば
輝度信号のような白黒画像の信号を撮像素子から直接得
ることができ、カラー画像に対応する信号から白黒画像
に対応する信号に変換する信号処理を行う必要がないの
で、この信号処理にかかる負荷と時間とを低減すること
ができ、白黒画像出力にかかる時間が短縮され、撮影間
隔を短くでき、高速連写を可能とする。
この撮像素子に対して上下左右に隣接する４ａ画素を加
算出力するための駆動回路とを有しているので、例えば
輝度信号のような白黒画像の信号を撮像素子から直接得
ることができ、カラー画像に対応する信号から白黒画像
に対応する信号に変換する信号処理を行う必要がないの
で、この信号処理にかかる負荷と時間とを低減すること
ができ、白黒画像出力にかかる時間が短縮され、撮影間
隔を短くでき、高速連写を可能とする。
【００１１】第３の発明は、第２の発明において、ｍ，
ｎ，ｂを自然数としたとき、前記カラー画素マトリクス
は水平ｂｍ個、垂直ｂｎ個の画素を備え、前記駆動回路
により隣接する２ｂ画素の電荷を加算して読み出し、水
平ｍ個、垂直ｎ個の画素信号を読み出すことを可能とし
たことを特徴とする。
ｎ，ｂを自然数としたとき、前記カラー画素マトリクス
は水平ｂｍ個、垂直ｂｎ個の画素を備え、前記駆動回路
により隣接する２ｂ画素の電荷を加算して読み出し、水
平ｍ個、垂直ｎ個の画素信号を読み出すことを可能とし
たことを特徴とする。
【００１２】第３の発明では、白黒画像を得る場合に、
カラー画像を出力する場合に比較して電荷量が増大する
ため、高感度の画像を得ることができる。
カラー画像を出力する場合に比較して電荷量が増大する
ため、高感度の画像を得ることができる。
【００１３】第４の発明は、第３の発明において、前記
水平ｍ個、垂直ｎ個の画素信号を読み出すモードと、水
平２ｍ個、垂直２ｎ個の画素を加算することなく読み出
すモードとを切り換える手段と具備することを特徴とす
る。
水平ｍ個、垂直ｎ個の画素信号を読み出すモードと、水
平２ｍ個、垂直２ｎ個の画素を加算することなく読み出
すモードとを切り換える手段と具備することを特徴とす
る。
【００１４】第４の発明では、切り換える手段によっ
て、例えばカラー画像出力に対応した、加算することな
く読み出すモードと、例えば白黒画像出力に対応した、
加算して読み出すモードとに切り換えることができるの
で、同一の撮像素子を用いて多機能の撮像装置を実現で
きるとともに、柔軟性のある撮像装置を実現できる。
て、例えばカラー画像出力に対応した、加算することな
く読み出すモードと、例えば白黒画像出力に対応した、
加算して読み出すモードとに切り換えることができるの
で、同一の撮像素子を用いて多機能の撮像装置を実現で
きるとともに、柔軟性のある撮像装置を実現できる。
【００１５】第５の発明は、第２の発明において、ａを
自然数とし、前記上下左右に隣接する４ａ画素の電荷を
加算して、輝度信号を読み出すことを特徴とする。これ
により、輝度信号に対応した白黒画像を高感度に出力す
ることができるとともに、信号処理演算によって輝度信
号を生成する必要がないので高速出力が可能であり、高
速連写を実現できる。
自然数とし、前記上下左右に隣接する４ａ画素の電荷を
加算して、輝度信号を読み出すことを特徴とする。これ
により、輝度信号に対応した白黒画像を高感度に出力す
ることができるとともに、信号処理演算によって輝度信
号を生成する必要がないので高速出力が可能であり、高
速連写を実現できる。
【００１６】第６の発明は、第２の発明において、撮影
環境により光源の色温度が、基準とした光源の色温度と
異なる場合に、カラー補正フィルタを用いることによ
り、ａを自然数としたとき、前記上下左右に隣接する４
ａ画素の各色信号の比率を補正し、正確な輝度信号を読
み出すことを可能にしたことを特徴とする。これによ
り、適切な色温度に対応した正確な輝度信号を得ること
ができ、結果として正確な白黒画像を得ることができ
る。
環境により光源の色温度が、基準とした光源の色温度と
異なる場合に、カラー補正フィルタを用いることによ
り、ａを自然数としたとき、前記上下左右に隣接する４
ａ画素の各色信号の比率を補正し、正確な輝度信号を読
み出すことを可能にしたことを特徴とする。これによ
り、適切な色温度に対応した正確な輝度信号を得ること
ができ、結果として正確な白黒画像を得ることができ
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態
に係わる撮像素子の構成を示す説明図である。撮像素子
１０は、水平方向（行方向）の２ｍ個および垂直方向
（列方向）２ｎ個の複数の画素１が配列されたカラー画
素マトリクスを構成している。カラー画素マトリクス
は、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラー画素がＲＧＢベイヤー配列され
ており、水平方向にｍ個および垂直方向のｎ個の複数の
カラー画素群６によって構成される。このＲＧＢベイヤ
ー配列における１つのカラー画素群６は、２×２画素の
４つの画素１から構成され、例えば、１行１列にはＧ、
１行２列にはＲ、２行１列にはＢ、２行２列にはＧの各
カラー画素がそれぞれ隣接している。フォトダイオード
等の光電変換素子としてのこれらの画素１は、それぞれ
Ｒ，Ｇ，Ｂのカラー画素のいずれかとして機能し、この
機能は、各画素１の上面に各Ｒ，Ｇ，Ｂの光を透過させ
るカラーフィルタが施されている。したがって、例えば
１行１列の画素１は、Ｇ（緑）のみの光を透過させ、Ｇ
のみの光成分を受光し、光電変換することになる。な
お、ｍ，ｎは自然数である。
施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態
に係わる撮像素子の構成を示す説明図である。撮像素子
１０は、水平方向（行方向）の２ｍ個および垂直方向
（列方向）２ｎ個の複数の画素１が配列されたカラー画
素マトリクスを構成している。カラー画素マトリクス
は、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラー画素がＲＧＢベイヤー配列され
ており、水平方向にｍ個および垂直方向のｎ個の複数の
カラー画素群６によって構成される。このＲＧＢベイヤ
ー配列における１つのカラー画素群６は、２×２画素の
４つの画素１から構成され、例えば、１行１列にはＧ、
１行２列にはＲ、２行１列にはＢ、２行２列にはＧの各
カラー画素がそれぞれ隣接している。フォトダイオード
等の光電変換素子としてのこれらの画素１は、それぞれ
Ｒ，Ｇ，Ｂのカラー画素のいずれかとして機能し、この
機能は、各画素１の上面に各Ｒ，Ｇ，Ｂの光を透過させ
るカラーフィルタが施されている。したがって、例えば
１行１列の画素１は、Ｇ（緑）のみの光を透過させ、Ｇ
のみの光成分を受光し、光電変換することになる。な
お、ｍ，ｎは自然数である。
【００１８】撮像素子１０がカラー画像を撮像する場
合、各垂直方向の画素１に蓄積された電荷は、垂直転送
回路２に同期して出力され、垂直転送回路２に出力され
た電荷は、各水平方向の画素１に対応する電荷毎に１段
ずつ、順次水平転送回路３に同期して転送され、水平転
送回路３は、水平方向の画素１に対応する電荷を１段ず
つ出力増幅器４を介して出力信号５として転送出力し、
全画素１に蓄積した電荷が全て掃き出す。これにより、
出力信号として、出力される一連の電荷は、最初の段で
Ｂ，Ｇ，Ｂ，Ｇ，…の画素に対応する電荷、次の段で
Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｒ，…の画素に対応する電荷、さらに次の
段でＢ，Ｇ，Ｂ，Ｇ，…の画素に対応する電荷が繰り返
し出力され、最終段でＧ，Ｒ，Ｇ，Ｒ，…の画素に対応
する電荷が出力されるという規則性をもっているため、
カラー画素群６の配置に対応するＲ，Ｇ，Ｂのカラー画
像が生成されることになる。
合、各垂直方向の画素１に蓄積された電荷は、垂直転送
回路２に同期して出力され、垂直転送回路２に出力され
た電荷は、各水平方向の画素１に対応する電荷毎に１段
ずつ、順次水平転送回路３に同期して転送され、水平転
送回路３は、水平方向の画素１に対応する電荷を１段ず
つ出力増幅器４を介して出力信号５として転送出力し、
全画素１に蓄積した電荷が全て掃き出す。これにより、
出力信号として、出力される一連の電荷は、最初の段で
Ｂ，Ｇ，Ｂ，Ｇ，…の画素に対応する電荷、次の段で
Ｇ，Ｒ，Ｇ，Ｒ，…の画素に対応する電荷、さらに次の
段でＢ，Ｇ，Ｂ，Ｇ，…の画素に対応する電荷が繰り返
し出力され、最終段でＧ，Ｒ，Ｇ，Ｒ，…の画素に対応
する電荷が出力されるという規則性をもっているため、
カラー画素群６の配置に対応するＲ，Ｇ，Ｂのカラー画
像が生成されることになる。
【００１９】特に、このようなＲＧＢベイヤー配列にす
ることにより、ＲＧＢ表色系から、ＮＴＳＣ方式が採用
するＹＩＱ表色系への変換が容易となる。すなわち、Ｙ
ＩＱ表色系は、白黒画像に対応する輝度Ｙと、色差Ｉ，
Ｑとで表現され、ＲＧＢ表色系とは、次の変換関係を有
する。すなわち、
ることにより、ＲＧＢ表色系から、ＮＴＳＣ方式が採用
するＹＩＱ表色系への変換が容易となる。すなわち、Ｙ
ＩＱ表色系は、白黒画像に対応する輝度Ｙと、色差Ｉ，
Ｑとで表現され、ＲＧＢ表色系とは、次の変換関係を有
する。すなわち、
【数２】 Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１４４Ｂ Ｉ＝０．５９６Ｒ−０．２７４Ｇ−０．３２２Ｂ Ｑ＝０．２１１Ｒ−０．５２２Ｇ＋０．３１１Ｂ であるが、色差Ｉ，Ｑはさらに次のように変形すること
ができ、
ができ、
【数３】 Ｉ＝０．５９６（Ｒ−Ｇ）＋０．３２２（Ｇ−Ｂ） Ｑ＝０．２１１（Ｒ−Ｇ）−０．３１１（Ｇ−Ｂ） となるので、ＲとＧ、ＧとＢとの差が演算できれば、色
差Ｉ，Ｑは容易に求めるることができる。ここで、ＲＧ
Ｂベイヤー配列では、カラー画素群６内でＢとＧおよび
ＧとＲとが隣接し、かつ隣接して転送出力されるため、
上述した演算を容易に行うことができることなる。
差Ｉ，Ｑは容易に求めるることができる。ここで、ＲＧ
Ｂベイヤー配列では、カラー画素群６内でＢとＧおよび
ＧとＲとが隣接し、かつ隣接して転送出力されるため、
上述した演算を容易に行うことができることなる。
【００２０】一方、撮像素子１０が、本発明の特徴であ
る白黒画像を撮像する場合、図２に示すように、各カラ
ー画素群６内の４つの各画素に蓄積された電荷は、撮像
素子１０上で加算され、この加算された１つの電荷が順
次並んで転送される形態の出力信号５として出力され
る。
る白黒画像を撮像する場合、図２に示すように、各カラ
ー画素群６内の４つの各画素に蓄積された電荷は、撮像
素子１０上で加算され、この加算された１つの電荷が順
次並んで転送される形態の出力信号５として出力され
る。
【００２１】さらに、各カラー画素群６内の４つの画素
に対し、１つのＲの画素：２つのＧの画素：１つのＢの
画素の各色成分の出力が、それぞれ０．２９９：０．５
８７：０．１４４となるように各Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフ
ィルタの分光特性を設定しておく。これにより、各カラ
ー画素群６が加算した電荷はＹＩＱ表色系の輝度Ｙに相
当し、撮像素子１０からの出力信号５は、各カラー画素
群６の配置における輝度（Ｙ）信号を出力することにな
り、ｍ×ｎマトリクスの加算画素８は、白黒画像の各画
素を示すことになる（図３参照）。
に対し、１つのＲの画素：２つのＧの画素：１つのＢの
画素の各色成分の出力が、それぞれ０．２９９：０．５
８７：０．１４４となるように各Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフ
ィルタの分光特性を設定しておく。これにより、各カラ
ー画素群６が加算した電荷はＹＩＱ表色系の輝度Ｙに相
当し、撮像素子１０からの出力信号５は、各カラー画素
群６の配置における輝度（Ｙ）信号を出力することにな
り、ｍ×ｎマトリクスの加算画素８は、白黒画像の各画
素を示すことになる（図３参照）。
【００２２】この場合、加算画素８の電荷量は、増加す
るので、高感度の白黒画像を得ることができる。
るので、高感度の白黒画像を得ることができる。
【００２３】ここで、撮像素子１０上における加算態様
としては次のようなものがある。その第１は、カラー画
素群６内の縦１列の２つの画素（ＧとＢあるいはＲと
Ｇ）を垂直転送回路２上で加算し、この加算した画素さ
らにを出力増幅器４上で加算するようにしたものであ
る。
としては次のようなものがある。その第１は、カラー画
素群６内の縦１列の２つの画素（ＧとＢあるいはＲと
Ｇ）を垂直転送回路２上で加算し、この加算した画素さ
らにを出力増幅器４上で加算するようにしたものであ
る。
【００２４】その第２は、カラー画素群６内の縦１列の
２つの画素を水平転送回路３で転送する際に加算し、こ
の加算した画素をさらに出力増幅器４上で加算するよう
にしたものである。
２つの画素を水平転送回路３で転送する際に加算し、こ
の加算した画素をさらに出力増幅器４上で加算するよう
にしたものである。
【００２５】その第３は、カラー画素群６内の４画素の
縦２列の間に存在する垂直転送回路２のみに各４画素の
電荷を出力し、垂直転送回路２上で横１行の画素を加算
し、さらに、垂直転送回路２上で縦１列の画素を加算す
るようにしたものである。
縦２列の間に存在する垂直転送回路２のみに各４画素の
電荷を出力し、垂直転送回路２上で横１行の画素を加算
し、さらに、垂直転送回路２上で縦１列の画素を加算す
るようにしたものである。
【００２６】このような撮像素子１０上の加算は、撮像
素子１０に対する電荷転送の駆動を制御することによっ
て容易に達成することができる。
素子１０に対する電荷転送の駆動を制御することによっ
て容易に達成することができる。
【００２７】このように、撮像素子１０上で出力信号５
として出力される段階で、各カラー画素群６内の４画素
を加算し、輝度信号に相当する仮想的な加算画素８を直
接出力信号５として出力するようにしているので、各カ
ラー画素群６内のＲ，Ｇ，Ｂ色成分に対する演算をその
後行わなくてもそのまま直ちに白黒画像を得ることがで
きる。
として出力される段階で、各カラー画素群６内の４画素
を加算し、輝度信号に相当する仮想的な加算画素８を直
接出力信号５として出力するようにしているので、各カ
ラー画素群６内のＲ，Ｇ，Ｂ色成分に対する演算をその
後行わなくてもそのまま直ちに白黒画像を得ることがで
きる。
【００２８】なお、上述した撮像素子１０内のカラー画
像マトリクスは、ベイヤー配列とした構成であったが、
これに限らず、各カラー画素群６内の色成分Ｒ，Ｇ，Ｂ
画素の配置態様は任意でよい。
像マトリクスは、ベイヤー配列とした構成であったが、
これに限らず、各カラー画素群６内の色成分Ｒ，Ｇ，Ｂ
画素の配置態様は任意でよい。
【００２９】また、上述した撮像素子１０は、ＣＣＤ固
体撮像素子を前提として説明したが、これに限らず、各
画素１をスイッチング処理により各画素１内に蓄積した
電荷を掃き出す増幅型固体撮像素子であっても適用でき
るのは明らかである。
体撮像素子を前提として説明したが、これに限らず、各
画素１をスイッチング処理により各画素１内に蓄積した
電荷を掃き出す増幅型固体撮像素子であっても適用でき
るのは明らかである。
【００３０】次に、図１に示す撮像素子１０を用いた撮
像装置としての電子カメラについて図４および図５を参
照して説明する。図４は、撮像素子１０を用いた電子カ
メラの構成を示すブロック図である。図４において、撮
像素子１０は、光学系１１を介して入力された被写体２
８の像を電気信号に変換する。この光学系１１は、赤外
カットフィルタを有する。
像装置としての電子カメラについて図４および図５を参
照して説明する。図４は、撮像素子１０を用いた電子カ
メラの構成を示すブロック図である。図４において、撮
像素子１０は、光学系１１を介して入力された被写体２
８の像を電気信号に変換する。この光学系１１は、赤外
カットフィルタを有する。
【００３１】ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１２は、撮像素子１０
からの出力信号に対して、相関二重サンプリング等によ
ってノイズ成分を低減するＣＤＳ作用と感度に応じた自
動増幅を行うＡＧＣ作用とを施してＡ／Ｄ変換器１３に
出力する。
からの出力信号に対して、相関二重サンプリング等によ
ってノイズ成分を低減するＣＤＳ作用と感度に応じた自
動増幅を行うＡＧＣ作用とを施してＡ／Ｄ変換器１３に
出力する。
【００３２】Ａ／Ｄ変換器１３は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
１２からのアナログ信号を１０ビットのディジタル信号
に変換して、ディジタル信号処理部（ＤＳＰ）１４に出
力する。なお、Ａ／Ｄ変換器１３は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回
路１２からのアナログ信号を１０ビット以上のディジタ
ル信号に変換してもよいことは言うまでもない。
１２からのアナログ信号を１０ビットのディジタル信号
に変換して、ディジタル信号処理部（ＤＳＰ）１４に出
力する。なお、Ａ／Ｄ変換器１３は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回
路１２からのアナログ信号を１０ビット以上のディジタ
ル信号に変換してもよいことは言うまでもない。
【００３３】ＤＳＰ１４は、入力された１０ビットのデ
ィジタルデータに対し、画像の補間処理、黒レベル調
整、ガンマ補正、ニー補正等を処理を行い、１０ビット
から８ビットに変換したディジタルデータに対してマト
リクス、輪郭補正等の処理を施し、８ビットの輝度成分
と８ビットの色差成分からなる１６ビットのディジタル
データの生成等の処理を行う信号処理回路であり、ディ
ジタル信号処理用のワンチップＬＳＩである。また、Ｄ
ＳＰ１４は、撮像素子１０の駆動用タイミングパルス生
成処理も行っている。
ィジタルデータに対し、画像の補間処理、黒レベル調
整、ガンマ補正、ニー補正等を処理を行い、１０ビット
から８ビットに変換したディジタルデータに対してマト
リクス、輪郭補正等の処理を施し、８ビットの輝度成分
と８ビットの色差成分からなる１６ビットのディジタル
データの生成等の処理を行う信号処理回路であり、ディ
ジタル信号処理用のワンチップＬＳＩである。また、Ｄ
ＳＰ１４は、撮像素子１０の駆動用タイミングパルス生
成処理も行っている。
【００３４】圧縮／伸長部１５は、静止画に対する国際
規格であるＪＰＥＧ規格に基づく圧縮／伸長処理を行
い、具体的には、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、逆ＤＣ
Ｔ、ハフマン符号化／復号化等の論理処理を行うワンチ
ップデコーダである。また、圧縮／伸長部１５は、バッ
ファメモリ１６へのデータ取り込み、データアクセスを
行い、ＤＲＡＭで構成されるバッファメモリ１６に対す
るリフレッシュをも行う。
規格であるＪＰＥＧ規格に基づく圧縮／伸長処理を行
い、具体的には、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、逆ＤＣ
Ｔ、ハフマン符号化／復号化等の論理処理を行うワンチ
ップデコーダである。また、圧縮／伸長部１５は、バッ
ファメモリ１６へのデータ取り込み、データアクセスを
行い、ＤＲＡＭで構成されるバッファメモリ１６に対す
るリフレッシュをも行う。
【００３５】バッファメモリ１６は、圧縮／伸長部１５
によって圧縮する前の１フレームの画像データを一時保
持するメモリであり、上述したようにＤＲＡＭで構成さ
れる。
によって圧縮する前の１フレームの画像データを一時保
持するメモリであり、上述したようにＤＲＡＭで構成さ
れる。
【００３６】ＳＲＡＭ２２は、圧縮／伸長部１５によっ
て圧縮された画像データに対して、ＪＰＥＧファイルと
してのヘッダ情報を付加し、フラッシュメモリ２６への
記憶前のバッファメモリとしての機能を有する。
て圧縮された画像データに対して、ＪＰＥＧファイルと
してのヘッダ情報を付加し、フラッシュメモリ２６への
記憶前のバッファメモリとしての機能を有する。
【００３７】フラッシュメモリ２６は、ヘッダ情報が付
加されたＪＰＥＧファイルである画像ファイルを最終格
納する不揮発性メモリである。
加されたＪＰＥＧファイルである画像ファイルを最終格
納する不揮発性メモリである。
【００３８】外部インターフェース２７は、パーソナル
コンピュータ等の外部処理装置とこの電子カメラ本体と
の間のデータ転送等を行うためのインターフェースであ
る。
コンピュータ等の外部処理装置とこの電子カメラ本体と
の間のデータ転送等を行うためのインターフェースであ
る。
【００３９】ディジタルエンコーダ１７は、ディジタル
データをアナログのビデオ信号に変調するチップであ
る。
データをアナログのビデオ信号に変調するチップであ
る。
【００４０】表示器１８は、ＬＣＤ等で実現され、ディ
ジタルエンコーダ１７が生成したビデオ信号を表示出力
する。
ジタルエンコーダ１７が生成したビデオ信号を表示出力
する。
【００４１】スピードライト部２４は、単独で外部調光
制御する機能を有する。すなわち、スピードライト部２
４は、後述するＣＰＵ２１によって発光、チャージ等が
制御され、発光量制御は、このスピードライト部単独で
外部調光が行われる。
制御する機能を有する。すなわち、スピードライト部２
４は、後述するＣＰＵ２１によって発光、チャージ等が
制御され、発光量制御は、このスピードライト部単独で
外部調光が行われる。
【００４２】ＬＣＤ２３は、各種撮影モード、残コマ、
イレーズ（消去）、バッテリー検出等の状態を液晶表示
する。
イレーズ（消去）、バッテリー検出等の状態を液晶表示
する。
【００４３】ＣＰＵ２１は、例えばマイクロプロセッサ
で構成された上述した各部を全体制御する。
で構成された上述した各部を全体制御する。
【００４４】タイミング生成器２０は、撮像素子１０を
駆動する各種パルスおよび上述した各部の各種タイミン
グパルスを生成する。
駆動する各種パルスおよび上述した各部の各種タイミン
グパルスを生成する。
【００４５】撮像素子１０は、上述したＤＳＰ１４から
の駆動用タイミングパルスによって制御される。撮像素
子１０の水平電荷転送のための水平転送パルスは、ＤＳ
Ｐ１４からタイミング生成器２０を介して直接撮像素子
１０を駆動する。垂直電荷転送のための垂直転送パルス
は、タイミング生成器２０に入力され、駆動部１９を介
して電圧変換された信号によって撮像素子１０を駆動す
る。
の駆動用タイミングパルスによって制御される。撮像素
子１０の水平電荷転送のための水平転送パルスは、ＤＳ
Ｐ１４からタイミング生成器２０を介して直接撮像素子
１０を駆動する。垂直電荷転送のための垂直転送パルス
は、タイミング生成器２０に入力され、駆動部１９を介
して電圧変換された信号によって撮像素子１０を駆動す
る。
【００４６】ここで、操作部２５は、各種の撮影モード
を切り換える撮影モード切換スイッチと各種のコマンド
を設定するコマンドダイヤルとを含む。
を切り換える撮影モード切換スイッチと各種のコマンド
を設定するコマンドダイヤルとを含む。
【００４７】すなわち、この操作部２５の撮影モード切
換スイッチによって上述したカラー画像の撮影モード
（カラーモード）と白黒画像の撮影モード（白黒モー
ド）とが切換指示される。カラーモードが指示された場
合、ＣＰＵ２１は、ＤＳＰ１４にカラーモードが設定さ
れたことを指示し、ＤＳＰ１４は、各カラー画素群６内
の４つの画素を通常の電荷転送制御に従って、水平方向
の画素群を１段づつ順次転送させる駆動用タイミングパ
ルスを生成して、撮像素子１０を駆動させるとともに、
Ａ／Ｄ変換器１３を介して入力された出力信号をカラー
画像出力に対応する信号処理を施す。
換スイッチによって上述したカラー画像の撮影モード
（カラーモード）と白黒画像の撮影モード（白黒モー
ド）とが切換指示される。カラーモードが指示された場
合、ＣＰＵ２１は、ＤＳＰ１４にカラーモードが設定さ
れたことを指示し、ＤＳＰ１４は、各カラー画素群６内
の４つの画素を通常の電荷転送制御に従って、水平方向
の画素群を１段づつ順次転送させる駆動用タイミングパ
ルスを生成して、撮像素子１０を駆動させるとともに、
Ａ／Ｄ変換器１３を介して入力された出力信号をカラー
画像出力に対応する信号処理を施す。
【００４８】また、ＣＰＵ２１は、カラーモードに対応
したその他の各部に対する指示制御も行う。一方、白黒
モードが指示された場合、ＣＰＵ２１は、ＤＳＰ１４に
白黒モードが設定されたことを指示し、ＤＳＰ１４は、
各カラー画素群６内の４つの画素を加算させる駆動用タ
イミングパルスを生成し、撮像素子を駆動させるととも
に、Ａ／Ｄ変換器１３を介して入力された出力信号を白
黒画像出力に対応する信号処理を施す。また、ＣＰＵ２
１は、白黒モードに対応したその他の各部に対する指示
制御も行う。但し、白黒モードの場合、輝度信号Ｙのみ
を処理すればよいので、ＤＳＰ１４の処理及びＤＳＰ１
４から出力された信号のその後の処理に対する負荷はカ
ラーモードの時に比べて小さい。
したその他の各部に対する指示制御も行う。一方、白黒
モードが指示された場合、ＣＰＵ２１は、ＤＳＰ１４に
白黒モードが設定されたことを指示し、ＤＳＰ１４は、
各カラー画素群６内の４つの画素を加算させる駆動用タ
イミングパルスを生成し、撮像素子を駆動させるととも
に、Ａ／Ｄ変換器１３を介して入力された出力信号を白
黒画像出力に対応する信号処理を施す。また、ＣＰＵ２
１は、白黒モードに対応したその他の各部に対する指示
制御も行う。但し、白黒モードの場合、輝度信号Ｙのみ
を処理すればよいので、ＤＳＰ１４の処理及びＤＳＰ１
４から出力された信号のその後の処理に対する負荷はカ
ラーモードの時に比べて小さい。
【００４９】また、この電子カメラでは、操作部２５を
介してカラーモードと白黒モードとを手動切換するよう
にしているが、これに限らず、ＣＰＵ２１が図示しない
光量検出部によって検出した光量に基づいて自動切換す
る制御を行うようにしてもよい。例えば、撮影環境が暗
すぎて光量が十分得られない場合は、高感度の白黒モー
ドに切り換え、撮影環境が明るい場合は、光解像度のカ
ラーモードに切り換えるようにするとよい。
介してカラーモードと白黒モードとを手動切換するよう
にしているが、これに限らず、ＣＰＵ２１が図示しない
光量検出部によって検出した光量に基づいて自動切換す
る制御を行うようにしてもよい。例えば、撮影環境が暗
すぎて光量が十分得られない場合は、高感度の白黒モー
ドに切り換え、撮影環境が明るい場合は、光解像度のカ
ラーモードに切り換えるようにするとよい。
【００５０】なお、撮影環境により光源の色温度が基準
の色温度と異なる場合、カラー補正フィルタを用いて色
温度の補正を行うようにすればよい。この場合、カラー
モード設定時における、ＤＳＰ１４によるカラー補正の
処理負荷に与える影響はほとんどない。
の色温度と異なる場合、カラー補正フィルタを用いて色
温度の補正を行うようにすればよい。この場合、カラー
モード設定時における、ＤＳＰ１４によるカラー補正の
処理負荷に与える影響はほとんどない。
【００５１】ここで、図５は、上述した電子カメラの平
面図を示している。電子カメラ本体３１には、撮影モー
ド切換スイッチ３２、コマンドダイヤル３３、ＬＣＤ３
４、およびレリーズスイッチ３５を有している。撮影モ
ード切換スイッチ３２、コマンドダイヤル３３、および
レリーズスイッチ３５は、図４における操作部２５の一
部であり、ＬＣＤ３４は、図４におけるＬＣＤ２３に相
当する。撮影モード切換スイッチ３２は、カラーモード
と白黒モードとを切り換えるスイッチであり、そのモー
ド状態はＬＣＤ３４内に表示される。また、コマンドダ
イヤル３３は、シャッタスピード、絞り値等の設定操作
に用いられるダイヤルであり、その設定結果等はＬＣＤ
３４内に表示される。
面図を示している。電子カメラ本体３１には、撮影モー
ド切換スイッチ３２、コマンドダイヤル３３、ＬＣＤ３
４、およびレリーズスイッチ３５を有している。撮影モ
ード切換スイッチ３２、コマンドダイヤル３３、および
レリーズスイッチ３５は、図４における操作部２５の一
部であり、ＬＣＤ３４は、図４におけるＬＣＤ２３に相
当する。撮影モード切換スイッチ３２は、カラーモード
と白黒モードとを切り換えるスイッチであり、そのモー
ド状態はＬＣＤ３４内に表示される。また、コマンドダ
イヤル３３は、シャッタスピード、絞り値等の設定操作
に用いられるダイヤルであり、その設定結果等はＬＣＤ
３４内に表示される。
【００５２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
では、同一の撮像素子によってカラー画像および白黒画
像に対応する出力信号を直接出力することができるの
で、その後の処理負荷、処理時間を低減することが可能
であるとともに、白黒画像は電荷が加算されているた
め、高感度の信号出力となるという効果を有する。
では、同一の撮像素子によってカラー画像および白黒画
像に対応する出力信号を直接出力することができるの
で、その後の処理負荷、処理時間を低減することが可能
であるとともに、白黒画像は電荷が加算されているた
め、高感度の信号出力となるという効果を有する。
【００５３】また、第２から第６の発明では、第１の発
明における撮像素子を用いているので、同一の撮像素子
によってカラー画像を得ることができるとともに、白黒
画像を出力するための演算処理負荷、演算処理時間を短
縮することができ、この結果、白黒画像の連写シャッタ
間隔を格段に短縮することができ、白黒画像の高速連写
機能を実現することができるという効果を有する。例え
ば、従来６から７秒かかっていたシャッタ間隔を２秒に
短縮することができる。
明における撮像素子を用いているので、同一の撮像素子
によってカラー画像を得ることができるとともに、白黒
画像を出力するための演算処理負荷、演算処理時間を短
縮することができ、この結果、白黒画像の連写シャッタ
間隔を格段に短縮することができ、白黒画像の高速連写
機能を実現することができるという効果を有する。例え
ば、従来６から７秒かかっていたシャッタ間隔を２秒に
短縮することができる。
【００５４】さらに、白黒画像は、高感度画像であるた
め、撮影環境が暗い場合でも適切な画像を得ることがで
きるという効果を有する。
め、撮影環境が暗い場合でも適切な画像を得ることがで
きるという効果を有する。
【図１】本発明の一実施形態に係わる撮像素子の構成を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図２】カラー画素マトリクスの加算による白黒画像を
得る原理を示す説明図である。
得る原理を示す説明図である。
【図３】カラー画素マトリクスの加算による白黒画像を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図４】図１に示す撮像素子を用いた電子カメラの構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図５】図４に示す電子カメラの概略平面図である。
１ 画素 ２ 垂直転送回路 ３ 水平転送回路 ４ 出力増幅器 ５ 出力信号 ６ カラー画素群 ８ 加算画素 １０ 撮像素子 １４ ディジタル信号処理部（ＤＳＰ） １９ 駆動部 ２０ タイミング生成器 ２１ ＣＰＵ ２５ 操作部
Claims (6)
- 【請求項１】 それぞれ光電変換素子を備えマトリクス
状に配置された複数の画素を有し、ａを自然数としたと
き、上下左右に隣接する４ａ画素の内、２ａ画素に緑色
（Ｇ）、ａ画素に青色（Ｂ）、他のａ画素に赤色（Ｒ）
のカラーフィルタを搭載して構成したカラー画素マトリ
クスを具備し、前記上下左右に隣接する４ａ画素の電荷
を加算して順次読み出し可能としたことを特徴とする撮
像素子。 - 【請求項２】 それぞれ光電変換素子を備えマトリクス
状に配置された複数の画素を有し、ａを自然数としたと
き、上下左右に隣接する４ａ画素の内、２ａ画素に緑色
（Ｇ）、ａ画素に青色（Ｂ）、他のａ画素に赤色（Ｒ）
のカラーフィルタを搭載して構成したカラー画素マトリ
クスを具備し、前記上下左右に隣接する４ａ画素の電荷
を加算して順次読み出し可能とした撮像素子と、 前記撮像素子に対し、前記上下左右に隣接する４画素の
電荷を加算して読み出すために駆動信号を供給可能な駆
動回路と、 を具備することを特徴とする撮像装置。 - 【請求項３】 ｍ，ｎ，ｂを自然数としたとき、前記カ
ラー画素マトリクスは水平ｂｍ個、垂直ｂｎ個の画素を
備え、前記駆動回路により隣接する２ｂ画素の電荷を加
算して読み出し、水平ｍ個、垂直ｎ個の画素信号を読み
出すことを可能としたことを特徴とする請求項２に記載
の撮像装置。 - 【請求項４】 前記水平ｍ個、垂直ｎ個の画素信号を読
み出すモードと、水平２ｍ個、垂直２ｎ個の画素を加算
することなく読み出すモードとを切り換える手段と具備
することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。 - 【請求項５】 ａを自然数とし、前記上下左右に隣接す
る４ａ画素の電荷を加算して、輝度信号を読み出すこと
を特徴とする請求項２に記載の撮像装置。 - 【請求項６】 撮影環境により光源の色温度が、基準と
した光源の色温度と異なる場合に、カラー補正フィルタ
を用いることにより、ａを自然数としたとき、前記上下
左右に隣接する４ａ画素の各色信号の比率を補正し、正
確な輝度信号を読み出すことを可能にしたことを特徴と
する請求項２に記載の撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11626698A JP4022638B2 (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 撮像素子およびこれを用いた撮像装置 |
| US09/435,824 US6999119B1 (en) | 1998-04-10 | 1999-11-08 | Image-capturing element, image-capturing circuit for processing signal from image-capturing element, image-capturing device, driving method of image-capturing element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11626698A JP4022638B2 (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 撮像素子およびこれを用いた撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11298910A true JPH11298910A (ja) | 1999-10-29 |
| JP4022638B2 JP4022638B2 (ja) | 2007-12-19 |
Family
ID=14682843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11626698A Expired - Fee Related JP4022638B2 (ja) | 1998-04-10 | 1998-04-10 | 撮像素子およびこれを用いた撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4022638B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001186535A (ja) * | 1999-10-29 | 2001-07-06 | Hewlett Packard Co <Hp> | 画像検出システム |
| US6975429B1 (en) * | 1999-05-25 | 2005-12-13 | Silverbrook Research Pty Ltd | Method and apparatus for image conversion |
| JP2008311681A (ja) * | 2006-02-23 | 2008-12-25 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子及び撮像装置 |
| CN100499752C (zh) | 2003-01-28 | 2009-06-10 | 松下电器产业株式会社 | 固体摄像器件、其驱动方法及应用它的相机 |
| US8274574B2 (en) | 2007-06-14 | 2012-09-25 | Panasonic Corporation | Imaging apparatus for outputting an image signal according to a set shooting mode |
| US8836809B2 (en) | 1997-07-15 | 2014-09-16 | Google Inc. | Quad-core image processor for facial detection |
| US8896724B2 (en) | 1997-07-15 | 2014-11-25 | Google Inc. | Camera system to facilitate a cascade of imaging effects |
| US8902340B2 (en) | 1997-07-12 | 2014-12-02 | Google Inc. | Multi-core image processor for portable device |
| US8908075B2 (en) | 1997-07-15 | 2014-12-09 | Google Inc. | Image capture and processing integrated circuit for a camera |
| US8936196B2 (en) | 1997-07-15 | 2015-01-20 | Google Inc. | Camera unit incorporating program script scanner |
| US9055221B2 (en) | 1997-07-15 | 2015-06-09 | Google Inc. | Portable hand-held device for deblurring sensed images |
-
1998
- 1998-04-10 JP JP11626698A patent/JP4022638B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (62)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US9338312B2 (en) | 1997-07-12 | 2016-05-10 | Google Inc. | Portable handheld device with multi-core image processor |
| US8947592B2 (en) | 1997-07-12 | 2015-02-03 | Google Inc. | Handheld imaging device with image processor provided with multiple parallel processing units |
| US8934027B2 (en) | 1997-07-15 | 2015-01-13 | Google Inc. | Portable device with image sensors and multi-core processor |
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| US9219832B2 (en) | 1997-07-15 | 2015-12-22 | Google Inc. | Portable handheld device with multi-core image processor |
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| US9191529B2 (en) | 1997-07-15 | 2015-11-17 | Google Inc | Quad-core camera processor |
| US8836809B2 (en) | 1997-07-15 | 2014-09-16 | Google Inc. | Quad-core image processor for facial detection |
| US8866926B2 (en) | 1997-07-15 | 2014-10-21 | Google Inc. | Multi-core processor for hand-held, image capture device |
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| US8896720B2 (en) | 1997-07-15 | 2014-11-25 | Google Inc. | Hand held image capture device with multi-core processor for facial detection |
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| US8902357B2 (en) | 1997-07-15 | 2014-12-02 | Google Inc. | Quad-core image processor |
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