CN107888821A - 相机控制器、图像处理模块以及半导体系统 - Google Patents

相机控制器、图像处理模块以及半导体系统 Download PDF

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Abstract

本公开涉及相机控制器、图像处理模块以及半导体系统。相机模块基于振动检测传感器的检测结果来检测光学系统中的光轴中的相机抖动。为了校正相机抖动的量的一部分，模块以使得校正透镜基于光学图像稳定化的量在垂直于光轴的平面中移动的方式控制致动器。为了校正相机抖动的剩余量，模块将表示相机抖动的校正剩余量的数据发送到图像处理模块。图像处理模块接收表示相机抖动的校正剩余量的数据，并且基于根据校正剩余量的电子图像稳定化的量来改变包括在帧数据中的拾取图像数据的有效区域。

Description

相机控制器、图像处理模块以及半导体系统
相关申请的交叉引用
于2016年9月28日提交的日本专利申请No.2016-189500的公开内容(包括说明书、附图和摘要)通过引用全部并入本文中。
技术领域
本发明涉及相机控制器、图像处理模块以及半导体系统，并且涉及例如适于控制具有图像稳定化的相机的相机控制器、图像处理模块和半导体系统。
背景技术
相机抖动校正技术对于摄像机和数码相机是已知的。
例如，日本未经审查的专利申请公开No.2009-152793公开了一种包括电子图像稳定化(EIS)功能和光学图像稳定化(OIS)功能的设备。在这种设备中，光学图像稳定化单元根据振动检测元件的输出信号来校正光轴。电子图像稳定化单元适应性地改变由成像元件形成的成像区域的图像信号的有效区域。
发明内容
在未审查的日本专利申请公开No.2009-152793的设备中，在运动图像拍摄模式下，执行电子图像稳定化，并且在静止图像拍摄模式下，执行光学图像稳定化。
光学图像稳定化是用于校正相对高的频率的相机抖动。但是，拾取图像的周边部分(端部)受透镜失真的影响。问题在于，在使用光学图像稳定化的静止图像拍摄模式下，如果发生大的相机抖动，那么校正精度恶化。
从本说明书的描述和附图中，其它目的和新特征将是清楚的。
在实施例中，对于相机抖动的量的一部分执行光学图像稳定化，并且对相机抖动校正的剩余量执行电子图像稳定化。
根据该实施例，可以增强图像稳定化的精度。
附图说明
图1是例示根据第一实施例的半导体系统的构造的图。
图2是例示根据第二实施例的半导体系统的构造的图。
图3是例示光学系统14的构造的图。
图4是例示根据第三实施例的半导体系统的构造的图。
图5A和5B是用于说明在第三实施例中当校正透镜212在光接收表面的一个轴方向上偏离时的光学图像稳定化的图。
图6是例示第一应用处理器35接收表示校正剩余向量的数据CMA的定时和其接收垂直同步信号VSYNC的定时的图。
图7是例示根据第四实施例的半导体系统的构造的图。
图8是例示根据第五实施例的半导体系统的构造的图。
图9是例示根据第六实施例的半导体系统的构造的图。
图10是例示根据第七实施例的半导体系统的构造的图。
图11是例示OIS控制器67接收垂直同步信号VSYNC的定时、其接收相机抖动向量的定时、其接收光学图像稳定化之后的校正透镜212的位置向量的定时以及其发送代表性相机抖动向量和代表性位置向量的定时的图。
图12是例示根据第八实施例的半导体系统的构造的图。
图13A和13B是用于说明在第八实施例中当校正透镜212在光接收表面的一个轴方向上偏离时的图像稳定化的图。
图14A是例示失真校正之前的拾取图像的图，图14B是例示失真校正之后的拾取图像的图。
具体实施方式
现在将利用附图来描述本发明的优选实施例。
[第一实施例]
图1是例示根据第一实施例的半导体系统100的构造的图。
这个半导体系统100包括具有光学图像稳定化功能的相机模块102和包括电子图像稳定化功能的图像处理模块103。
相机模块101包括光学系统104、振动检测传感器107、图像传感器105、致动器106以及控制光学图像稳定化的相机控制器108。
光学系统104包括用于校正相机抖动的校正透镜。光从外部进入光学系统104。
振动检测传感器107检测相机模块101的振动。
图像传感器105通过对通过光学系统104输入的光执行光电转换来生成拾取图像，并且输出包括拾取图像的帧数据。
致动器106驱动包括在光学系统104中的校正透镜。
相机控制器108包括计算单元110、控制单元109和通信单元111。
计算单元110基于振动检测传感器107的检测结果来检测光学系统104中的光轴中的相机抖动。单元110计算光学图像稳定化的量，以校正相机抖动的量的一部分。
控制单元109基于光学图像稳定化的量以使得校正透镜在垂直于光轴的平面中移位的方式控制致动器106驱动校正透镜。
通信单元111向图像处理模块103发送表示相机抖动校正的剩余量的数据，以校正相机抖动的剩余量。
图像处理模块103包括第一处理器112、第二处理器113和第三处理器114。
第一处理器112接收表示相机抖动的剩余量的数据(如从相机控制器108发送的)，并根据校正剩余量输出表示电子图像稳定化的量的信号。
第二处理器113接收从图像传感器105发送的帧数据。
第三处理器114执行电子图像稳定化。电子图像稳定化包括两种校正方法，所述两种校正方法包括基于拾取图像的特征点在相邻帧之间的移位量来设置拾取图像的有效像素区域的第一校正方法，以及基于振动检测传感器的振动检测结果来设置拾取图像的有效区域的第二校正方法。第一校正方法由于计算量大而具有热值增加和功耗增加的问题，并且还具有仅适用于运动图像的问题。另外，第一校正方法具有当特征点不是由于相机抖动而移位时图像稳定化的精度恶化的问题。第三处理器114能够在执行电子图像稳定化之后将数据输出到例如相机中的显示设备。
这个实施例使用第二校正方法。在下面的实施例中，也使用第二校正方法作为电子图像稳定化。
第三处理器114基于从第一处理器112发送的电子图像稳定化的量来改变包括在从第二处理器113发送的帧数据中的拾取图像的有效区域。
如上所述，根据这个实施例，因为执行了光学图像稳定化，所以可以增强图像稳定化的精度，并且当相机抖动已经发生时，对于未由光学图像稳定化进行校正的相机抖动的部分执行电子图像稳定化。
特别地，在智能电话中，为了重量轻和结构薄，所安装的光学系统配置有少量的小直径透镜。这引起了有可能受透镜失真的影响的问题。在这个实施例中，在光学图像稳定化中，校正被执行到不存在透镜失真的程度。剩余部分通过电子图像稳定化来校正，由此提高图像稳定化的精度。
在电子图像稳定化中，即使对于大的抖动角度，也可以利用拾取图像的大量像素来校正相机抖动。但是，不能校正高频的相机抖动。在使用电子图像稳定化的运动图像拍摄模式下，如果相机抖动以高频发生，那么问题是校正精度恶化。在这个实施例中，光学图像稳定化和电子图像稳定化的优点都适用。因此，在静止图像拍摄模式下和运动图像拍摄模式下，在光学图像稳定化中，校正被执行到无透镜失真的程度。剩余部分能够使用电子图像稳定化来校正，由此提高图像稳定化的精度。
[第二实施例]
图2是例示根据第二实施例的半导体系统的构造的图。
这个半导体系统包括相机模块11、图像处理模块12和监视器27。
相机模块11包括光学系统14、振动检测传感器18、致动器20、OIS控制器17和图像传感器16。
图3是例示光学系统14的构造的图。
光学系统14包括变焦透镜211、校正透镜212、光圈213和聚焦透镜214。
变焦镜头211改变被摄体13的图像的放大倍数。校正透镜212校正被摄体13的图像的相机抖动。校正透镜212在用于补偿相机模块11的相机抖动的方向上移动，由此降低图像传感器16上被摄体13的相机抖动。光圈213调节通过光学系统13的光量。聚焦透镜214改变在图像传感器16中形成的被摄体13的图像的聚焦状态。
振动检测传感器18检测施加到相机模块11的振动。振动检测传感器18配置有陀螺仪传感器，检测相机模块11的垂直平面中的角速度和水平平面中的角速度，并向OIS控制器17输出表示这些角速度的信号。
OIS控制器17的计算单元基于如从振动检测传感器18发送的表示垂直平面中的角速度和水平平面中的角速度的信号计算相机模块11的旋转角度。OIS控制器17的计算单元基于相机模块11的旋转角度计算表示光学系统14中的光轴中的相机抖动(即，光接收表面中来自被摄体13的光的相对于光轴的相机抖动)的相机抖动向量。
OIS控制器17的控制单元向致动器20输出控制信号，用于指示校正透镜212在与相机抖动向量反向的向量的方向上并以该向量的量值移位。
致动器20从OIS控制器17接收控制信号，并且在垂直于光学系统的光轴的平面中驱动校正透镜212。致动器20配置有例如磁体和板状线圈(plate coil)。
图像传感器16对通过光学系统14进入的光执行光电转换，由此生成拾取图像。图像传感器16是例如CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器。CMOS图像传感器包括多个二维排列的单位像素。单位像素中的每个都包括光电二极管、将在光电二极管中累积的电荷传送到浮置扩散(FD)区域的传送栅极，以及复位浮置扩散区域的电荷的复位晶体管。
图像处理模块12包括安装在系统主板上的图像信号处理器21、缓冲存储器22、振动检测传感器26、第一应用处理器25、第二应用处理器23以及帧存储器24。
相机模块11通过I2C(内部集成电路)总线99耦合到图像处理模块12。
图像处理模块12中的第一应用处理器25能够向相机模块11中的OIS控制器17发送控制命令。第一应用处理器25能够从OIS控制器17接收信息。
图像传感器16将包括起始位流、帧号、拾取图像和结束位流的帧数据FD1发送到图像信号处理器21。在这种情况下，帧号的初始值为0。
图像信号处理器21对包括在帧数据FD1中的拾取图像的亮度、颜色和/或边缘执行各种校正。然后，它将包括校正后的拾取图像的帧数据FD2输出到缓冲存储器22。
振动检测传感器26检测图像处理模块12的振动。振动检测传感器26配置有陀螺仪传感器，检测图像处理模块12的垂直平面中的角速度和水平平面中的角速度，并且将表示这些角速度的信号输出到第一应用处理器25。
第一应用处理器25基于如从振动检测传感器26发送的表示垂直平面中的角速度和水平平面中的角速度的信号来计算图像处理模块12的旋转角度。第一应用处理器25基于图像处理模块12的旋转角度计算表示光学系统14中的光轴中的相机抖动(即，光接收表面中来自被摄体13的光的光轴中的相机抖动)的相机抖动向量。第一应用处理器25将表示相机抖动向量的信号DPL输出到第二应用处理器23。
每次接收到帧发送信号FRA时，缓冲存储器22将一个单位的帧数据FD2输出到第二应用处理器23。
第二应用处理器23执行电子图像稳定化。第二应用处理器23接收表示相机抖动向量的信号DPL。第二应用处理器23在与相机抖动向量反向的向量的方向上并以该向量的量值移位包括在帧数据FD2中的拾取图像的有效区域。
第二应用处理器23将拾取图像的有效区域中的像素数据(有效图像数据)输出到帧存储器23作为帧数据FD3。
每次接收到帧发送信号FRA时，帧存储器24输出一个单位的帧数据FD3。
监视器27显示帧存储器24中的帧数据FD3。
如上所述，根据这个实施例，在运动图像拍摄模式和静止图像拍摄模式下，都能够由相机模块11和图像处理模块12独立地执行光学图像稳定化和电子图像稳定化。
因为那些稳定化被独立地执行，所以仍然存在图像稳定化被过度执行的问题。即，对于通过根据由振动检测传感器18获得的振动信息执行光学图像稳定化所获得的图像，进一步根据由振动检测传感器26获得的振动信息执行电子图像稳定化。这导致过度图像稳定化。
可以使用SPI(串行外围接口)总线来代替I2C总线。这同样适用于其它实施例。
相机模块可以包括检测校正透镜的当前位置的位置检测传感器，并且可以使用由位置检测传感器检测到的校正透镜的当前位置来执行对致动器的伺服控制。这同样适用于其它实施例。
[第三实施例]
图4是例示根据第三实施例的半导体系统的构造的图。
这个半导体系统包括相机模块31和图像处理模块32。
图4的构造与图2的构造的不同之处在于，图4的相机模块31中所包括的OIS控制器37和图像传感器36的功能以及图4的图像处理模块32中所包括的第一应用处理器35的功能与图2中的相应功能不同。与图2中的相应功能的另外的不同在于图4的图像处理模块32不包括振动检测传感器。
在形成帧数据FD1之后，图像传感器36在将帧数据FD1输出到图像信号处理器21的定时处向第一应用处理器35输出垂直同步信号VSYNC。
OIS控制器37的计算单元基于从振动检测传感器18发送的表示垂直平面中的角速度和水平平面中的角速度的信号来计算相机模块31的旋转角度。OIS控制器37的计算单元基于相机模块31的旋转角度计算表示光学系统14中的光轴中的相机抖动(即，光接收表面中来自被摄体13的光的相对于光轴的相机抖动)的相机抖动向量。
OIS控制器37的计算单元从相机抖动向量计算光学图像稳定化向量。光学图像稳定化向量的方向与相机抖动向量的方向相反。光学图像稳定化向量的量值(光学图像稳定化的量)通过将相机抖动向量的量值(相机抖动的量)乘以校正系数来计算。校正系数依赖于相机抖动向量的量值(相机抖动的量)。
OIS控制器37的控制单元向致动器20输出用于指示校正透镜212在光学图像稳定化向量的方向上并以该向量的量值移位的控制信号。
图5A和5B是用于说明在第三实施例中当校正透镜212在光接收表面的一个轴方向上偏离时的光学图像稳定化的图。
图5A例示了表示相机抖动向量的时间变化的曲线CV1，以及表示在光学图像稳定化之后校正透镜212的位置的时间变化的曲线CV2。
图5B例示校正系数。
当相机抖动向量的量值(相机抖动的量)为D0时，校正系数为0。当相机抖动向量的量值(相机抖动的量)大于D1且小于D0时，随着相机抖动向量的量值(相机抖动的量)变小，校正系数变大。当相机抖动向量的量值(相机抖动的量)等于或小于D1时，校正系数是恒定值。
OIS控制器37的计算单元基于相机抖动向量和光学图像稳定化向量来计算校正剩余向量。校正剩余向量的方向与光学图像稳定化向量的方向(与相机抖动向量的方向相反的方向)相同。通过从相机抖动向量的量值(相机抖动的量)中减去光学图像稳定化向量的量值(光学图像稳定化的量)来计算校正剩余向量的量值(相机抖动的校正剩余量)。OIS控制器37的通信单元将表示校正剩余向量的数据CMA输出到第一应用处理器35。
第一应用处理器35接收表示校正剩余向量的数据CMA和垂直同步信号VSYNC。
图6例示了第一应用处理器35接收表示校正剩余向量的数据CMA的定时及其接收垂直同步信号VSYNC的定时。
在接收垂直同步信号VSYNC的定时与接收数据CMA的定时之间没有同步。垂直同步信号VSYNC每1/30秒被接收。数据CMA以短于1/30秒的周期被接收。
当接收到垂直同步信号VSYNC时，第一应用处理器35基于由数据CMA的多个元素表示的校正剩余向量来获得电子图像稳定化向量。在这个垂直同步信号的接收定时之前并且在一个先前的垂直同步信号VSYNC的接收定时之后接收数据的元素。
例如，可以将包括在数据CMA的多个元素中的校正剩余向量的平均值或包括在最近的数据CMA中的校正剩余向量的平均值用作电子图像稳定化向量。可替代地，当意图抑制图像稳定化时，可以将校正剩余向量中的值最小的校正剩余向量用作电子图像稳定化向量。当意图促进图像稳定化时，可以将校正剩余向量中的值最大的校正剩余向量用作电子图像稳定化向量。
第一应用处理器35将表示电子图像稳定化向量的信号CMA'发送到第二应用处理器33。
第二应用处理器33执行电子图像稳定化。第二应用处理器33接收表示电子图像稳定化向量的信号CMA'。第二应用处理器33在电子图像稳定化向量的方向上并且以该向量的量值来移动帧数据FD2中所包括的拾取图像的有效区域。
第二应用处理器33将拾取图像的有效区域中的像素数据(有效图像数据)作为帧数据FD3输出到帧存储器24。
如上所述，根据这个实施例，OIS控制器发送表示无法通过光学图像稳定化来校正的相机抖动的校正剩余量的数据。图像处理模块基于表示接收到的校正剩余量的数据来执行电子图像稳定化。因此，可以避免过度的图像稳定化，由此提高图像稳定化的精度。
在这个实施例中，将校正剩余向量本身(量值和方向)作为表示校正剩余向量的数据CMA来发送。在这种情况下，与发送相机抖动向量和光学图像稳定化向量两者的情况相比，可以减少流过I2C总线的数据的量。
[第四实施例]
图7是例示根据第四实施例的半导体系统的构造的图。
这个半导体系统包括相机模块91和图像处理模块32。
图7的构造与图4的构造的不同之处在于，相机模块91中所包括的OIS控制器97的功能与图4的相应功能不同。另外，图7的相机模块91包括位置检测传感器19。
位置检测传感器19检测表示在垂直于光学系统的光轴的平面(光接收表面)中所包括的校正透镜212的位置的位置向量，并将表示校正透镜212的位置向量的信号输出到OIS控制器97。当没有相机抖动时，将校正透镜212的位置假设为位置向量的原始点。位置检测传感器19配置有例如磁体和霍尔元件。
OIS控制器97的计算单元基于如从振动检测传感器18发送的表示垂直平面中的角速度和水平平面中的角速度的信号来计算相机模块91的旋转角度。OIS控制器97的计算单元计算表示光学系统14中的光轴中的相机抖动(即，光接收表面中来自被摄体13的光的相对于光轴的相机抖动)的相机抖动向量。
OIS控制器97的计算单元从相机抖动向量计算光学图像稳定化向量。光学图像稳定化向量的方向与相机抖动向量的方向相反。光学图像稳定化向量的量值(光学图像稳定化的量)通过将相机抖动向量的量值(相机抖动的量)乘以校正系数来计算。校正系数依赖于相机抖动向量的量值，如第三实施例。
OIS控制器97的控制单元向致动器20输出用于指示校正透镜21在光学图像稳定化向量的方向上并且以该向量的量值移位的控制信号。
OIS控制器97的计算单元基于相机抖动向量以及校正之后(即，在致动器20已经移位之后)校正透镜212的位置向量来计算校正剩余向量。校正剩余向量的方向与光学图像稳定化向量的方向(与相机抖动向量的方向相反的方向)相同。校正剩余向量的量值(相机抖动的校正剩余量)通过从相机抖动向量的量值(相机抖动的量)减去校正透镜212的位置向量的量值(表示位置的量)来计算。OIS控制器97的通信单元将表示校正剩余向量的数据CMA输出到第一应用处理器35。
如上所述，根据这个实施例，可以基于光学图像稳定化之后校正透镜的位置来计算校正剩余量。在这个实施例中，如同第三实施例，同样可以避免过度的图像稳定化，由此增强图像稳定化的精度。
[第五实施例]
图8是例示根据第五实施例的半导体系统的构造的图。
这个半导体系统包括相机模块31和图像处理模块42。
图8的构造与图7的构造的不同之处在于，图像处理模块42中所包括的第一应用处理器45和第二应用处理器43的功能与图7中的对应的功能不同。
第一应用处理器45向第二应用处理器43发送信号CMA'_FN。这个信号表示具有帧号的电子图像稳定化向量。这个向量由电子图像稳定化向量与附连到其的帧号形成，并且以与第三实施例或第四实施例相同的方式获得。在这种情况下，帧号的初始值为0。
第二应用处理器43执行电子图像稳定化。第二应用处理器43连续地接收表示具有附连到其的帧号的电子图像稳定化向量的信号CMA'_FN。
第二应用处理器43从如包括在连续接收的信号CMA'_FN中的具有帧号的电子图像稳定化向量，选择具有与从缓冲存储器22输出的帧数据FD2中所包括的帧号相同的帧号的电子图像稳定化向量。第二应用处理器43在所选择的电子图像稳定化向量的方向上并且以该向量的量值移位包括在帧数据FD2中的拾取图像的有效区域。
如上所述，根据这个实施例，从图像传感器16输出的帧数据和从OIS控制器输出的电子图像稳定化向量可以彼此对应。即使当帧数据FD2在缓冲存储器22中通过对于运动图像的稀疏再现而被稀疏化时，第二应用处理器23也可以使用与帧数据FD2对应的电子图像稳定化向量来执行电子图像稳定化。
[第六实施例]
图9是例示根据第六实施例的半导体系统的构造的图。
这个半导体系统包括相机模块51和图像处理模块52。
图9的构造与图8的构造的不同之处在于，图9的相机模块51中所包括的OIS控制器57以及图9的图像处理模块52中所包括的第一应用处理器55的功能与图8的对应的功能不同。
OIS控制器57的计算单元基于如从振动检测传感器18发送的表示垂直平面中的角速度和水平平面中的角速度的信号来计算相机模块51的旋转角度。OIS控制器57的计算单元基于相机模块51的旋转角度来计算表示光学系统14中的光轴中的相机抖动(即，光接收表面中来自被摄体13的光的相对于光轴的相机抖动)的相机抖动向量。
OIS控制器57的计算单元从相机抖动向量计算光学图像稳定化向量。光学图像稳定化向量的方向与相机抖动向量的方向相反。光学图像稳定化向量的量值通过将相机抖动向量的量值乘以校正系数来计算。如第三实施例一样，校正系数依赖于相机抖动向量的量值。
OIS控制器57的控制单元向致动器20输出用于指示校正透镜212在光学图像稳定化向量的方向上并且以该向量的量值移位的控制信号。OIS控制器57的通信单元向第一应用处理器55输出表示相机抖动向量以及在光学图像稳定化之后(即，在致动器20已经移位之后)校正透镜212的位置向量的数据CM，作为表示校正剩余向量的数据。
第一应用处理器55接收数据CM。当接收到垂直同步信号VSYNC时，第一应用处理器55从由数据CM的多个元素表示的相机抖动向量和光学图像稳定化之后校正透镜212的位置向量来获得代表性相机抖动向量和校正透镜212的代表性位置向量。数据的元素在这个接收定时之前并且在一个先前的垂直同步信号VSYNC的接收定时之后被接收。
例如，可以将最近的数据CM中所包括的相机抖动向量和光学图像稳定化之后的校正透镜212的位置向量设置为代表性相机抖动向量和校正透镜212的代表性位置向量。
第一应用处理器55从代表性相机抖动向量和校正透镜212的代表性位置向量获得电子图像稳定化向量。
电子图像稳定化向量的方向与校正透镜212的代表性位置向量的方向相同。电子图像稳定化向量的量值可以通过从代表性相机抖动向量的量值减去校正透镜212的代表性位置向量的量值来计算。
第一应用处理器55将表示具有帧号的电子图像稳定化向量的信号CMA'_FN发送到第二应用处理器43。这个向量由电子图像稳定化向量与附连到其的帧号形成。在这种情况下，帧号的初始值为0。
当代表性相机抖动向量的量值(相机抖动的量)等于或大于预定值时，第一应用处理器55可以执行电子图像稳定化，并且当代表性相机抖动向量的量值(相机抖动的量)小于预定值时，即使存在相机抖动的校正剩余量，也可以不执行电子图像稳定化。即，当代表性相机抖动向量的量值低于预定值时，第一应用处理器55可以不计算电子图像稳定化向量。通过这样做，可以在图像处理模块52一侧区分是发生了被摄体抖动还是发生了摇摄(pan)或倾斜。另外，可以仅在发生了被摄体抖动时才执行电子图像稳定化。
如上所述，根据这个实施例，OIS控制器向图像处理模块发送作为计算校正剩余量之前的数据的相机抖动的量以及表示校正透镜的位置的数据。即使发送这个数据，也能够获得与第五实施例的效果相同的效果。也可以基于代表性相机抖动的量值(相机抖动的量)来确定是否执行电子图像稳定化。
[第六实施例的变型例]
在这个实施例中，OIS控制器57向第一应用处理器55输出表示相机抖动向量和在光学图像稳定化之后(在致动器20已经移位之后)校正透镜212的位置向量的数据CM，作为表示校正剩余向量的数据。但是，不限于这个示例。
例如，OIS控制器57的通信单元可以将表示相机抖动向量和光学图像稳定化向量的数据CM作为表示校正剩余向量的数据输出到第一应用处理器55。
[第七实施例]
图10是例示根据第七实施例的半导体系统的构造的图。
这个半导体系统包括相机模块61和图像处理模块62。
图10的构造与图9的构造的不同之处在于，图10的相机模块61中所包括的图像传感器66和OIS控制器67的功能以及图10的图像处理模块62中所包括的第一应用处理器65的功能与图9的对应的功能不同。
在形成帧数据FD1之后，在将帧数据FD1输出到图像信号处理器21的定时处，图像传感器66将垂直同步信号VSYNC输出到OIS控制器67而非第一应用处理器65。
OIS控制器67的计算单元基于如从振动检测传感器18发送的表示垂直平面中的角速度和水平平面中的角速度的信号来计算相机模块61的旋转角度。OIS控制器67的计算单元基于相机模块61的旋转角度计算表示光学系统14中的光轴中的相机抖动的相机抖动向量，即，表示光接收表面中来自被摄体13的光的相对于光轴的相机抖动的相机抖动向量。
OIS控制器67的计算单元从相机抖动向量计算光学图像稳定化向量。光学图像稳定化向量的方向与相机抖动向量的方向相反。光学图像稳定化向量的量值通过将相机抖动向量的量值乘以校正系数来计算。如第三实施例一样，校正系数依赖于相机抖动向量的量值。
OIS控制器67的控制单元向致动器20输出用于指示校正透镜212在光学图像稳定化向量的方向上并以该向量的量值移位的控制信号。
图11是例示OIS控制器67接收垂直同步信号VSYNC的定时、其接收相机抖动向量的定时、其接收在光学图像稳定化之后的校正透镜212的位置向量的定时，以及其发送代表性相机抖动向量和代表性位置向量的定时。
在OIS控制器67接收垂直同步信号VSYNC的定时、其接收相机抖动向量的定时以及其接收在光学图像稳定化之后的校正透镜212的位置向量的定时之间没有同步。垂直同步信号VSYNC每1/30秒被接收。相机抖动向量和位置向量以小于1/30秒的周期被接收。
每次在接收到垂直同步信号VSYNC时，OIS控制器67的计算单元从相机抖动向量和光学图像稳定化之后的校正透镜212的位置向量获得代表性相机抖动向量和校正透镜212的代表性位置向量。向量在这个接收定时之前并且在接收到一个之前的垂直同步信号VSYNC的定时之后获得。
例如，可以将最近的相机抖动向量和光学图像稳定化之后的校正透镜212的位置向量设置为代表性相机抖动向量和校正透镜212的代表性位置向量。
OIS控制器67的通信单元将表示代表性相机抖动向量和校正透镜212的代表性位置向量的数据CM'作为表示校正剩余向量的数据输出到第一应用处理器65。
第一应用处理器65接收数据CM'。第一应用处理器67从数据CM'中所包括的代表性相机抖动向量和校正透镜212的代表性位置向量获得电子图像稳定化向量。电子图像稳定化向量的方向与校正透镜212的代表性位置向量的方向相同。通过从代表性相机抖动向量的量值减去校正透镜212的代表性位置向量的量值来计算电子图像稳定化向量的量值。
第一应用处理器65将表示具有帧号的电子图像稳定化向量的信号CMA'_FN发送到第二应用处理器43。这个向量由电子图像稳定化向量以及附连到其的帧号形成。在这种情况下，帧号的初始值为0。
如上所述，根据这个实施例，OIS控制器将表示校正剩余量的数据与垂直同步信号VSYNC同步地发送到图像处理模块。这使得能够减少流经I2C总线的数据的量。
在这个实施例中，可以配置不需要在第一应用处理器侧重新生成必要信息并且因此不受第一应用处理器的性能影响的系统。
在这个实施例中，可以在靠近振动检测传感器的位置与帧定时同步地执行数据处理。因此，可以构造不受振动检测传感器的输出延迟影响的系统。另外，在这个实施例中，还可以以适当的周期生成运动向量的信息。在这个实施例中，OIS控制器共同管理用于光学图像稳定化和电子图像稳定化的校正量的分配。因此，容易地执行处理调节(诸如灵敏度调节)。
[第七实施例的变型例]
在第七实施例中，OIS控制器67的通信单元将表示代表性相机抖动向量和校正透镜212的代表性位置向量的数据CM'作为表示校正剩余向量的数据输出到第一应用处理器65。但是，并不限于这个示例。
OIS控制器67的通信单元可以向第一应用处理器65输出表示代表性相机抖动向量和代表性光学图像稳定化向量的数据CM'，作为表示校正剩余向量的数据。代表性光学图像稳定化向量可以例如是之前的帧的最近的光学图像稳定化向量。
OIS控制器67的通信单元可以向第一应用处理器65输出表示通过从代表性相机抖动向量中减去代表性光学图像稳定化向量而获得的校正剩余向量的数据CM'作为表示校正剩余向量的数据。
OIS控制器67的通信单元可以向第一应用处理器65输出表示通过从代表性相机抖动向量中减去校正透镜212的代表性位置向量而获得的校正剩余向量的数据CM'作为表示校正剩余向量的数据。
[第八实施例]
图12是例示根据第八实施例的半导体系统的构造的图。
这个半导体系统包括相机模块71和图像处理模块72。
图12的构造与图10的构造的不同之处在于，图12的相机模块71中所包括的OIS控制器77的功能以及图12的图像处理模块72中所包括的第一应用处理器75、缓冲存储器74和第二应用处理器73的功能与图10的对应的功能不同。
另外，与图10的区别在于，图12的相机模块71包括失真校正LUT(查找表)存储器78，并且图12的图像处理模块72包括第三应用处理器79。
OIS控制器77的计算单元基于如从振动检测传感器18发送的表示垂直平面中的角速度和水平平面中的角速度的信号来计算相机模块71的旋转角度。OIS控制器77的计算单元基于相机模块71的旋转角度来计算表示光学系统14中的光轴中的相机抖动(即，光接收表面中来自被摄体13的光的相对于光轴的相机抖动)的相机抖动向量。
OIS控制器77的计算单元从相机抖动向量计算光学图像校正向量。光学图像校正向量的方向与相机抖动向量的方向相反。光学图像稳定化向量的量值通过将相机抖动向量的量值乘以校正系数来计算。校正系数依赖于相机抖动向量的量值。
OIS控制器77的控制单元向致动器20输出用于指示校正透镜212在光学图像稳定化向量的方向上并以该向量的量值移位的控制信号。
图13A和13B是用于说明在第八实施例中当校正透镜212在光接收表面的一个轴方向上偏离时的图像稳定化的图。
图13A例示了表示相机抖动向量的时间变化的曲线CV1、作为参考的表示第三实施例中在校正之后校正透镜212的位置的时间变化的曲线CV2以及表示第八实施例中在校正之后校正透镜212的位置的时间变化的曲线CV3。
图13B例示了作为参考的第三实施例的校正系数(虚线)以及第八实施例的校正系数(实线)。
在第八实施例中，当相机抖动向量的量值为D0时，校正系数为K(>0)。当相机抖动向量的量值(相机抖动的量)大于D1且低于D0时，随着相机抖动向量的量值(相机抖动的量)变小，校正系数变大。当相机抖动向量的量值(相机抖动的量)等于或小于D1时，校正系数是恒定值。在这个实施例的校正系数中，与第三实施例的校正系数相比，对图像稳定化施加更小的抑制量，并且在校正透镜212的端部处将图像稳定化执行到一定程度。因此，由于镜头像差而在拾取图像中生成失真。
每次当接收到垂直同步信号VSYNC时，OIS控制器77的计算单元从相机抖动向量和光学图像稳定化之后的校正透镜212的位置向量获得代表性相机抖动向量和校正透镜212的代表性位置向量。向量在这个接收定时之前并且在接收到一个之前的垂直同步信号VSYNC的定时之后获得。
失真校正LUT存储器78包括存储所设置的代表性相机抖动向量与用于拾取图像的失真校正数据之间的对应关系的LUT。失真校正数据可以被假设为例如用于仿射变换的数据。
OIS控制器77的计算单元从失真校正LUT存储器78读取与代表性相机抖动向量对应的失真校正数据。
OIS控制器77的通信单元向第一应用处理器75输出失真校正数据和表示代表性相机抖动向量以及校正透镜212的代表性位置向量的数据CX。
第一应用处理器75接收数据CX。第一应用处理器67从数据CX中所包括的代表性相机抖动向量和校正透镜212的代表性位置向量获得电子图像稳定化向量。电子图像稳定化向量的方向与校正透镜212的代表性位置向量的方向相同。电子图像稳定化向量的量值是通过从代表性相机抖动向量的量值(相机抖动的量)中减去校正透镜212的代表性位置向量的量值(表示位置的量)来计算。
第一应用处理器75将表示具有帧号的电子图像稳定化向量的信号CMA'_FN发送到第二应用处理器43。这个向量由电子图像稳定化向量与附连到其的帧号形成。在这种情况下，帧号的初始值为0。
第一应用处理器75向第三应用处理器79发送具有帧号的失真校正数据AFN。这个数据由包括在数据CX中的失真校正数据以及附连到其的帧号形成。
每次当帧发送信号FRA时，缓冲存储器74将一个单位的帧数据FD2输出到第三应用处理器79。
第三应用处理器79选择连续接收的具有附连到其的帧号的失真校正数据AFN之中具有与从缓冲存储器74输出的帧数据FD2中所包括的帧号相同的帧号的失真校正数据。第三应用处理器79使用该失真校正数据来校正帧数据FD2中所包括的拾取图像，并将经校正的拾取图像中所包括的帧数据FD4发送到第二应用处理器73。
图14A是例示失真校正之前的拾取图像的图。图14B是例示失真校正之后的拾取图像的图。尽管失真是由通过校正透镜212的端部部分输入的光在所生成的拾取图像的端部部分中生成的，但是拾取图像的失真通过失真校正被减小或移除。
第二应用处理器73执行电子图像稳定化。第二应用处理器73从具有帧号的校正剩余向量中选择具有与包括在帧数据FD4中的帧号相同的帧号的电子图像稳定化向量。这些校正剩余向量包括在连续接收的信号CMA'_FN中。第二应用处理器73在所选择的电子图像稳定化向量的方向上并且以该向量的量值移位包括在帧数据FD4中的拾取图像的有效区域。第二应用处理器73将拾取图像的有效区域中的像素数据(有效图像数据)作为帧数据FD3输出到帧存储器24。
如上所述，根据这个实施例，即使作为光通过校正透镜的端部输入的结果而在拾取图像中生成失真，也由图像处理模块根据相机抖动的量执行失真校正。因此，能够移除或减少要显示的图像的失真。
注意，有可能仅对拾取图像的端部部分而不是对整个拾取图像执行失真校正。
因而，已经基于实施例对由本发明的发明人进行的发明具体地进行了描述。但是，本发明不限于上述实施例。在不背离其范围的情况下，可以进行各种改变。

Claims (14)

1.一种控制光学图像稳定化的相机控制器，包括：
计算单元，其基于振动检测传感器的检测结果来检测光学系统中的光轴中的相机抖动，并且计算用以校正所述相机抖动的量的一部分的光学图像稳定化的量；
控制单元，其基于光学图像稳定化的量以使得包括在所述光学系统中的校正透镜在垂直于所述光轴的平面中移位的方式控制驱动所述校正透镜的致动器；以及
通信单元，其将表示所述相机抖动的校正剩余量的数据发送到包括电子图像稳定化功能的图像处理模块，以校正所述相机抖动的剩余量。
2.如权利要求1所述的相机控制器，
其中，每次当图像传感器接收到垂直同步信号时，所述通信单元将表示所述相机抖动的所述校正剩余量的所述数据发送到所述图像处理模块。
3.如权利要求1所述的相机控制器，还包括
存储单元，其存储根据所述相机抖动的量的用于所述图像传感器的拾取图像的失真校正数据；以及
其中所述通信单元向所述图像处理模块发送根据所述相机抖动的量的所述失真校正数据。
4.如权利要求1所述的相机控制器，
其中表示所述相机抖动的所述校正剩余量的所述数据是表示通过从所述相机抖动的量中减去所述光学图像稳定化的量而获得的量的数据。
5.如权利要求1所述的相机控制器，
其中表示所述相机抖动的所述校正剩余量的所述数据是表示通过从所述相机抖动的量中减去表示移位之后所述校正透镜的位置的量而获得的量的数据。
6.如权利要求1所述的相机控制器，
其中表示所述相机抖动的所述校正剩余量的数据是表示所述相机抖动的量和移位之后所述校正透镜的位置的数据。
7.如权利要求1所述的相机控制器，
其中表示所述相机抖动的所述校正剩余量的所述数据是表示所述相机抖动的量和所述光学图像稳定化的量的数据。
8.一种包括电子图像稳定化功能的图像处理模块，包括：
第一处理器，其接收从相机控制器发送的表示在光学系统中的光轴中的校正剩余量的数据，并且输出表示根据所述校正剩余量的电子图像稳定化的量的信号；
第二处理器，其接收从图像传感器发送的帧数据，以及
第三处理器，其基于从所述第一处理器发送的所述电子图像稳定化的量来改变包括在所述帧数据中的拾取图像的有效区域。
9.如权利要求8所述的图像处理模块，
其中，每次当从所述图像传感器接收到垂直同步信号时，所述第一处理器基于在已经接收到一个先前的垂直同步信号的定时之后所接收的表示多个相机抖动的校正剩余量的多个数据元素，来获得所述电子图像稳定化的量。
10.如权利要求8所述的图像处理模块，
其中所述第一处理器输出包括附连有帧号的电子图像稳定化的量的信号，以及
其中所述第三处理器基于具有与所述帧数据的帧号相同帧号的所述电子图像稳定化的量来改变所述拾取图像的有效区域。
11.如权利要求8所述的图像处理模块，
其中，与表示所述相机抖动的所述校正剩余量的数据一起，所述第一处理器接收根据相机抖动的量的用于所述拾取图像的失真校正数据，以及
其中所述模块包括第四处理器，用于使用所述失真校正数据来校正所述拾取图像的失真。
12.如权利要求8所述的图像处理模块，
其中所述第一处理器接收表示相机抖动的量和包括在所述光学系统中的校正透镜在移位之后的位置的数据，作为表示所述相机抖动的所述校正剩余量的数据，并且通过从所述相机抖动的量中减去表示所述位置的量来计算电子图像稳定化的量。
13.如权利要求8所述的图像处理模块，
其中所述第一处理器接收表示相机抖动的量和包括在所述光学系统中的校正透镜在移位之后的位置的数据，作为表示所述相机抖动的所述校正剩余量的数据，并且当所述相机抖动的量等于或大于预定值时，通过从所述相机抖动的量中减去表示所述位置的量来计算电子图像稳定化的量。
14.一种半导体系统，包括具有光学图像稳定化功能的相机模块和具有电子图像稳定化功能的图像处理模块，其中所述相机模块包括：
光学系统，包括用于校正相机抖动的校正透镜；
振动检测传感器，检测所述相机模块的振动；
图像传感器，通过对通过所述光学系统输入的光执行光电转换而生成拾取图像，并且输出包括所述拾取图像的帧数据；
致动器，驱动所述校正透镜；以及
相机控制器，控制光学图像稳定化，
其中所述相机模块基于所述振动检测传感器的检测结果来检测光学系统中的光轴中的相机抖动，并且为了校正所述相机抖动的量的一部分，计算光学图像稳定化的量，并基于所述光学图像稳定化的量以使得所述校正透镜在垂直于所述光轴的平面中移位的方式控制所述致动器，并且为了校正所述相机抖动的剩余量，将表示所述相机抖动的校正剩余量的数据发送到所述图像处理模块，以及
其中所述图像处理模块包括
第一处理器，接收从所述相机控制器发送的表示所述相机抖动的所述校正剩余量的所述数据，并且输出表示根据所述校正剩余量的电子图像稳定化的量的信号，
第二处理器，接收从所述图像传感器发送的帧数据，
第三处理器，基于从所述第一处理器发送的所述电子图像稳定化的量，来改变从所述第二处理器发送的所述帧数据中所包括的拾取图像数据的有效区域。
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