JP2004198288A

JP2004198288A - カメラシステム

Info

Publication number: JP2004198288A
Application number: JP2002368075A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Koizumi; 貴寛小泉
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-19
Also published as: JP4133297B2

Abstract

【課題】撮像素子の所定の画素に紫外線通過フィルタを付けることにより紫外線測定器としても使用することが可能となるカメラシステムを提供する。
【解決手段】入射光を受けて視覚情報に対応する画像データを獲得するためのカメラシステム１００であって、光学系１と、入射光に対応する電気信号に変換するための撮像素子１０と、電気信号をデジタルデータに変換する処理を行なうためのデータ処理部８と、データに対応する画面を表示するための表示部４と、紫外線量検出手段と、画像データと紫外線量とのうちの少なくとも一方を表示部４に与えるための制御処理部２と、撮像素子１０の一部上に入射光に含まれる紫外線を通過させるためのフィルタとを備え、撮像素子１０は、フィルタを通過する紫外線を電気信号に変換する光電変換素子を含む。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ付き携帯電話などのカメラシステムの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の例として紫外線量を測定するための紫外線センサと時計機能とを備える紫外線検知装置について、以下のような構成が公知である（たとえば、特許文献１を参照）。すなわち、この従来例では、時計機能回路と、半導体素子で構成された紫外線センサと、時計機能回路からの信号に基づいて紫外線センサからの電荷を所定時間蓄積する積分器と、積分器の出力に基づいて紫外線検知量を表示する表示器とを備える紫外線検知装置が開示されている。
【０００３】
また、紫外線を検出するための機能を持つ紫外線検出器も売り出されており、ユーザーはその機器を購入することにより、地上に降り注ぐ紫外線の量を知ることができる。
【０００４】
一方、カメラ付携帯等においては、可視光の画像を取得するためにカメラシステムが備えられている。近年、カメラ付携帯等の小型のカメラシステムを備える機器の普及は大変著しい傾向にある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１８３２５号公報明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例の時計機能と紫外線センサを備える紫外線検知装置は、紫外線検出素子として特化したセンサを使用するため、紫外線センサとしてしか利用できない。一般に受け入れられるには、サイズ的にも価格的にも難しい。
【０００７】
また、紫外線検出器は、紫外線を検出する機能しかないために、必要に迫られている人しか購入されていない。
【０００８】
すなわち、現在、オゾン層の破壊や美白ブームによって紫外線の商品が注目されているにも関わらず、多くの人が紫外線の危険レベルを知ることができない。
【０００９】
一方、現在のカメラ付き携帯電話などのカメラシステムではカメラに広い波長帯域で感度があるにも関わらず、可視光の画像を取得することしかできない。
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、今後増加するであろう皮膚癌や美容問題に対して有用な紫外線の測定を行なうことができる、カメラ付き携帯電話などのカメラシステムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、人間の視覚情報に対応した第１の波長領域と、視覚情報以外に対応した第２の波長領域とを含む入射光を受けて視覚情報に対応する画像データを獲得するためのカメラシステムであって、入射光を結像させるための光学系と、光学系からの光を受けて入射光に対応する電気信号に変換するための撮像素子と、第２の波長領域の光量を検出するための光量検出手段と、電気信号をデジタルデータに変換する処理を行なうためのデータ処理手段と、与えられたデータに対応する画面を表示するための表示手段と、光量検出手段の出力とデータ処理手段の出力に基づく画像データとのうちの少なくとも一方を表示手段に与えるための制御処理手段とを備える。
【００１２】
好ましくは、撮像素子は、受光面に画素に対応して配置される複数の光電変換素子を有する光電変換素子群を含み、光電変換素子群は、所定数の光電変換素子を有し、入射光のうち画像データに対応する光を受ける第１の光電変換素子群と、第１の光電変換素子群以外の複数の光電変換素子を有する第２の光電変換素子群とを含み、光学系と第２の光電変換素子群との間に第２の波長領域の光を通過させるためのフィルタをさらに備え、光量検出手段は、第２の光電変換素子群のうち、フィルタを通過する第２の波長領域の光を電気信号に変換する複数の光電変換素子である。
【００１３】
好ましくは、デジタルデータは、第１の光電変換素子群において取得される画像データと、光量検出手段により取得される検出データとを含み、制御処理手段は、検出データついて画素加算を行なう。
【００１４】
好ましくは、デジタルデータは、第１の光電変換素子群において取得される画像データと、光量検出手段により取得される検出データとを含み、制御処理手段は、検出データについてフレーム積算を行なう。
【００１５】
好ましくは、第２の波長領域は、紫外線領域である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１は、一般的なカメラ付き携帯電話システムのカメラシステム１００のブロック図である。
【００１８】
図１を参照して、カメラシステム１００は、外部からの入射光を結像するための光学系１と、入射光に対応する電気信号に変換するための撮像素子１０と、電気信号のアナログデータをデジタルデータへと変換し、様々な処理を行なうためのデータ処理部８と、撮像素子１０およびデータ処理部８を制御するためのカメラ制御部１２と、デジタルデータを格納するためのメモリ６と、液晶表示等の表示部４と、携帯電話システムの制御を行なうためＣＰＵ部２と、データ処理部と表示部とメモリ６と制御処理部３との間でデータを授受するためのデータバスＤＢＳとを備える。制御処理部３は、ＣＰＵ部２とカメラ制御部１２を含む。
【００１９】
次に、カメラシステム１００の動作を説明する。カメラシステム１００は、外部からの入射光を受けて光学系１を通る。そして、撮像素子１０の受光面において入射光に対応する電気信号に変換される。つづいて、制御処理部３の制御によりデータ処理部８にて撮像素子１０で生じた電気信号のアナログデータは、デジタルデータへと変換され、様々な処理が行なわれる。制御処理部３は、変換されたデジタルデータをメモリ６に格納する。さらに制御処理部３の制御によりメモリ６に格納されたデジタルデータの視覚情報に基づく画像データは、表示部４に表示される。
【００２０】
入射光は、人間の視覚情報に対応する第１の波長領域と、視覚情報以外に対応した第２の波長領域とを含む。本発明においてカメラシステム１００は、さらに第２の波長領域の光の光量検知を可能とする。以下は、第２の波長領域の例として紫外線の光量の検知を可能とするカメラシステム１００について説明する。
【００２１】
撮像素子１０は、受光面に画素に対応して複数の光電変換素子を有する光電変換素子群を設けている。一般的なカメラシステムとして画像データの取得に使用される所定数の画素の光電変換素子群と、遮光領域の画素の光電変換素子群とに分けられる。本発明においては、従来、遮光領域としていた画素の一部を紫外線検知に利用するものである。すなわち、遮光領域としていた画素の一部上であって、光学系１と光電変換素子群との間に遮光材に代えて紫外線を通過させるフィルタを設ける。したがって入射光を受ける撮像素子の中の光電変換素子のうち、フィルタを通過する光を受ける複数の光電変換素子により紫外線についての電気信号が生じる。生じた電気信号はデータ処理部８にてデジタルデータとされる。つづいて、デジタルデータは、メモリ６に格納される。格納されたデジタルデータに基づき紫外線量の表示を表示部４にて行なうことにより、利用者は、紫外線量を知ることができる。また、制御処理部３は、紫外線量と画像データのうち少なくとも一方を表示部４に表示させることができる。したがって、利用者は、紫外線量と画像データのうちいずれか一方を選択して表示させてもよい。
【００２２】
表示部４に表示するものとしては、紫外線量の強さを定量的に表しても一般の人は馴染みが薄いので、できるだけ分かり易い表示にするのが望ましい。たとえば紫外線の強さに応じて、数段階で危険度を示せば利用者はわかりやすい。
【００２３】
以上のように、本発明は、従来のカメラシステムを利用して外部から降り注ぐ紫外線量の検出ができる。
【００２４】
図２は、外部から撮像素子１０へ入射する光のイメージ図である。
図２を参照して、撮像素子１０は，光１８が入射する撮像部２６と、紫外線２０だけが入射する紫外線検知部２８と、外部からの光を遮断されているＯＢ（Optical Black）部３０とを含む。レンズ１４と撮像素子１０の間には、赤外線だけを遮断する赤外線カットフィルタ１６と、光を通さない遮光材２４と、紫外線だけを通す紫外線フィルタ３３を備える。
【００２５】
通常、光１８は、レンズ１４と赤外線カットフィルタ１６を通り、撮像素子１０の撮像部２６に入射する。また、ＯＢ部３０では、遮光材２４によっての光１８を完全に遮光される。また、赤外線カットフィルタ１６は、赤外線の波長帯域の光を遮光する働きを持っている。
【００２６】
本発明では、さらに紫外線２０を検知するためにＯＢ部の画素の一部に紫外線検知部２８を設けた。さらに、紫外線検知部２８の上には、紫外線通過フィルタ２２を備える。紫外線通過フィルタ２２とは、紫外線帯域だけの光だけを通過させ、他の波長帯域の光を遮光するフィルタである。したがって、紫外線検知部２８には、紫外線２０のみが入射する。紫外線検知部２８では、紫外線２０の量に応じた電荷が生成されるので、紫外線２０の測定が可能となる。この紫外線通過フィルタ２２を付ける画素は、紫外線のような短い波長の光に対して感度を持つ有効画素であるならばどの画素でもよい。
【００２７】
図３は、カメラシステム１００の撮像部２６、ＯＢ部３０、紫外線検知部２８を含む撮像素子１０の受光面を示す図である。
【００２８】
図３を参照して、紫外線検知部２８は、複数の画素を含んでいる。紫外線検知部２８の画素を複数用意することにより、画素加算が可能となる。そのため、紫外線の検知は、より高い効率を得ることができる。それに加えて、フレーム積算を行なうことにより紫外線の検知は、さらに高い効率を得ることができる。結果として可視光の画像を取得することを目的としている撮像素子１０であっても、紫外線など他の周波数帯の光に対して測定効率を上げることが可能となる。
【００２９】
図４は、撮像素子としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）を使用した場合のＣＣＤの出力波形を示す図である。
【００３０】
図４を参照して、ＣＣＤの出力の期間は、リセット期間３２と、フィールドスルー期間３４と、信号出力期間３６とを含む。ＣＣＤの出力波形は、ＯＢ部出力波形３８と、紫外線検知部出力波形４０と、撮像部出力波形４２とを含む。ＣＣＤによって生成された信号は、ＯＢレベルの基準となるＯＢ信号４４と、紫外線により生成された紫外線信号４６と、可視光により生成された可視光信号４８を含む。
【００３１】
フィールドスルー期間３４の信号レベルと信号出力期間３６の信号レベルとの差がＣＣＤによって生成された信号出力となる。
【００３２】
通常、ＯＢ部３０は、光１８を遮光材２４によって遮り、入射光のない状態の信号出力を画像のＯＢレベルとして決定する。したがってＯＢ部出力波形３８のＯＢ信号４４がＯＢレベルの基準となる。そして、撮像部２６の出力信号とＯＢレベルの差が色信号となる。
【００３３】
ゆえに、色信号は、可視光信号４８に紫外線信号４６を加えられた値となる。つまり、色信号は、常に紫外線２０によるオフセットが重畳した信号となっていると言える。
【００３４】
そこで、ＯＢ部３０の遮光材２４として紫外線通過フィルタ２２を使用した場合について考えてみる。この場合においてＯＢレベルは、光を完全に遮光した場合に比べて紫外線信号の分下がることになる。色信号は、可視光の帯域の光により生成された信号だけが色信号になる。したがって紫外線によるオフセット成分がなくなるため、この色信号は、人の目に近い色の再現性を実現できる。さらに、ＯＢ部３０の遮光材２４として紫外線通過フィルタ２２を付けることにより、カメラシステム１００は、ＯＢ部でＯＢレベルを決定すると共に紫外線量を測定できる。また、新たな画素を紫外線検出部として設ける必要がなくなるためにカメラシステム１００は、今までと同様の有効画素数を保つことができる。また、カメラシステム１００は、紫外線通過フィルタ２２を任意の周波数帯の光だけを通過させるフィルタに代えることで任意の周波数帯の光を検出することも可能となる。
【００３５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれていることが意図される。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によりカメラシステムを使用している利用者は、画像を獲得できるばかりでなく視覚情報以外の波長の光の光量について知ることができる。
【００３７】
また、撮像素子の所定の画素にフィルタを付ける場合は、カメラシステムの構成を変更せずに視覚情報以外の波長の光の測定器としても使用することが可能となる。
【００３８】
あるいは、第２の波長領域を紫外線とする場合は、紫外線量測定器として使用することにより多くの人が常に持ち歩いているカメラ付携帯電話機などのカメラシステムによって、これから予想される皮膚癌の予防や女性が特に気にする美容に対して紫外線の測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なカメラ付き携帯電話システムのカメラシステム１００のブロック図である。
【図２】外部から撮像素子１０へ入射する光のイメージ図である。
【図３】カメラシステム１００の撮像部２６、ＯＢ部３０、紫外線検知部２８を含む撮像素子１０の受光面を示す図である。
【図４】撮像素子としてＣＣＤを使用した場合のＣＣＤの出力波形を示す図である。
【符号の説明】
１光学系、２ＣＰＵ部、３制御処理部、４表示部、６メモリ、８データ処理部、１０撮像素子、１２カメラ制御部、１４レンズ、１６赤外線カットフィルタ、１８太陽光、２０紫外線、２２紫外線通過フィルタ、２４遮光材、２６撮像部、２８紫外線検知部、３０ＯＢ部、３２リセット期間、３４フィールドスルー期間、３６信号出力期間、３８ＯＢ部出力波形、４０紫外線検知部出力波形、４２撮像部出力波形、４４ＯＢ信号、４６紫外線信号、４８可視光信号、１００カメラシステム。

Claims

人間の視覚情報に対応した第１の波長領域と、前記視覚情報以外に対応した第２の波長領域とを含む入射光を受けて前記視覚情報に対応する画像データを獲得するためのカメラシステムであって、
前記入射光を結像させるための光学系と、
前記光学系からの光を受けて前記入射光に対応する電気信号に変換するための撮像素子と、
前記第２の波長領域の光量を検出するための光量検出手段と、
前記電気信号をデジタルデータに変換する処理を行なうためのデータ処理手段と、
与えられたデータに対応する画面を表示するための表示手段と、
前記光量検出手段の出力と前記データ処理手段の出力に基づく前記画像データとのうちの少なくとも一方を前記表示手段に与えるための制御処理手段とを備える、カメラシステム。
前記撮像素子は、受光面に画素に対応して配置される複数の光電変換素子を有する光電変換素子群を含み、
前記光電変換素子群は、
所定数の前記光電変換素子を有し、前記入射光のうち前記画像データに対応する光を受ける第１の光電変換素子群と、
前記第１の光電変換素子群以外の複数の前記光電変換素子を有する第２の光電変換素子群とを含み、
前記光学系と前記第２の光電変換素子群との間に前記第２の波長領域の光を通過させるためのフィルタをさらに備え、
前記光量検出手段は、前記第２の光電変換素子群のうち、前記フィルタを通過する前記第２の波長領域の光を前記電気信号に変換する複数の前記光電変換素子である、請求項１記載のカメラシステム。
前記デジタルデータは、
前記第１の光電変換素子群において取得される前記画像データと、
前記光量検出手段により取得される検出データとを含み、
前記制御処理手段は、前記検出データついて画素加算を行なう、請求項２記載のカメラシステム。
前記デジタルデータは、
前記第１の光電変換素子群において取得される前記画像データと、
前記光量検出手段により取得される検出データとを含み、
前記制御処理手段は、前記検出データについてフレーム積算を行なう、請求項２記載のカメラシステム。
前記第２の波長領域は、紫外線領域である、請求項２記載のカメラシステム。