JP2006166373A - 通信情報端末 - Google Patents

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Abstract

【課題】 光の通信路を容易に確立し高速な光無線通信を行うことができる通信情報端末を提供する。
【解決手段】 携帯電話1の撮像部3が撮像光を受光し処理する機能と通信相手のPC10からの通信光を受光し処理する機能とを有し、撮像部3によってPC10を撮像し、表示部4aで確認しながら光無線通信を行う。
【選択図】 図5

Description

本発明は、他の電子機器との間で光無線通信を行う通信情報端末に関する。
近年、赤外線通信ポートを有する携帯電話やPDAなどの携帯端末が増えており、特許文献1に示すように、携帯端末同士またはパソコン等の機器との間で、画像やアドレス帳などのデータの送受信を可能としている。
従来、静止画及び動画を撮影する撮像機能を有する撮像機能付携帯電話などの携帯可能な通信端末では、撮像部はCCD/CMOSイメージセンサなどの撮像素子と信号処理LSIとレンズとが組み合わされたカメラモジュールで構成されている。
最近ではイメージセンサとして、イメージセンサに演算機能を集積化して画像並列処理を行うビジョンチップと呼ばれるセンサが考案されており、このビジョンチップを光無線通信に応用する研究も進められている。
これは、イメージセンサ全体で通信相手となる端末の位置を検出し、通常の画像読み出し線とは別に設けた通信用信号線を用いて、通信相手端末から送出される光信号を受信している画素のみから光電流を高速に読み出すことによりデータ受信を行うというものである(非特許文献1参照)。
また、光無線通信としては赤外線通信以外に可視光での通信も提案されている(非特許文献2参照)。
特開平6−113036号公報 映像情報メディア学会情報:情報センシング・コンシューマエレクトロニクス研究会、ITE Technical Report 26(26),pp.35−40「BiCMOSプロセスを用いた光無線LAN用ビジョンチップの開発」 電子情報通信学会 信学技報 OCS2001−71
図11は従来の赤外線通信ポートを用いた通信を示す概略図である。図11では赤外線通信可能な機器の例として、携帯電話1a,1bを示している。
従来の赤外線通信では、ユーザーが赤外線を目視で確認することができないため、携帯電話1a,1bの赤外線通信ポート11a,11bを極力近接させる必要があった。
そして、通信相手端末が赤外線通信ポート11a,11bの視野角内にあるか否かは、携帯電話1a,1bのアプリケーションによって知らされなければ認識することができなかった。
また、ビジョンチップのようなイメージセンサを光無線通信に応用した場合であっても、通信相手端末の位置検出が可能なのは通信相手端末がイメージセンサの視野角内にある場合であり、通信を行うためにはまずイメージセンサをある程度の範囲で通信相手端末の方向に向ける必要があった。
そこで本発明は、光の通信路を容易に確立し、高速な光無線通信を行うことができる通信情報端末を提供することを目的とする。
本発明の通信情報端末は、撮像部と、この撮像部により撮像された対象物を表示する表示部とを有する通信情報端末において、前記撮像部は、映像光を受光する画像用画素と、この画像用画素で受光された信号を処理して画像信号を出力する画像信号処理部と、通信相手端末からの通信光を受光する通信用画素と、この通信用画素で受光された信号を処理してデータ信号を出力する通信信号処理部とを有し、前記画像用画素で前記通信相手端末を撮像して前記表示部に表示しているとき、前記通信用画素で前記通信相手端末とデータ通信を行うことを特徴とする。
また、本発明の通信情報端末は、撮像部と、この撮像部により撮像された対象物を表示する表示部とを有する通信情報端末において、前記撮像部は、通信相手端末からの入射光を映像光と通信光とに分光する光学スプリッタと、前記映像光を受光する撮像素子と、この撮像素子で受光された信号を処理して画像信号を出力する画像信号処理部と、前記通信光を受光する通信用素子と、この通信用素子で受光された信号を処理してデータ信号を出力する通信信号処理部とを有し、前記撮像素子で前記通信相手端末を撮像して前記表示部に表示しているとき、前記通信用素子で前記通信相手端末とデータ通信を行うことを特徴とする。
また、本発明の通信情報端末は、通信相手端末に対する通信光を送出する発光部をさらに有し、前記撮像部で前記通信相手端末を撮像して前記発光部からの通信光を受光したとき、前記撮像部で前記通信相手端末とデータ通信を行うことを特徴とする。
本発明の通信情報端末によれば、撮像部が映像光と通信相手端末からの通信光とを受光して処理するので、撮像部によって通信相手端末を撮像し、表示部で確認しながら光無線通信を行うことができ、光の通信路を容易に確立し高速な光無線通信を行うことができる。
また、撮像部を用いて光無線通信を行うため、新たな通信ポートを通信情報端末に付加する必要がなく、通信情報端末を小型化することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
(実施例1)
本発明の通信情報端末の実施例1を図1乃至図6に基づいて説明する。以下、通信情報端末として近年広く普及している撮像機能付携帯電話を例に説明する。他の実施例も同様である。図1は本発明の実施例1の携帯電話を示す概略図、図2は従来の携帯電話の撮像部を示す構成図、図3(a)は従来のCMOSイメージセンサの構成図、図3(b)は図3(a)に示したCMOSイメージセンサの画素を示す構成図、図4(a)はビジョンチップの構成図、図4(b)は図4(a)に示したビジョンチップのセンサ部を示す概略図、図4(c)は図4(a)に示したビジョンチップの通信用画素を示す概略図、図5(a)は通信相手端末がPCである場合の使用状態を示す概略図、図5(b)は図5(a)に示した携帯電話の表示部に表示される画像を示す図、図6は通信相手端末がムービーである場合の使用状態を示す概略図である。
本実施例の携帯電話1は、図1に示すように、ユーザーが使用する際に見る面(前面)に操作部2と表示部4aとを有し、背面に撮像部3を有する。機種によっては背面にも表示部4bを有するものもある。
従来の携帯電話の撮像部は、図2に示すように、撮像素子5と、レンズなどの光学系6と、信号処理部7とから構成される。撮像素子5としては、CCD、CMOSなどのイメージセンサが考えられる。CCDは信号処理部7を同一チップ上に集積化することが困難であるのに対して、CMOSは信号処理部7を同一チップ上に集積可能であるため、小型化が要求される携帯電話用の撮像部の撮像素子5にはCMOSイメージセンサが一般的に利用されている。
CMOSイメージセンサの特徴としては、高速取り込み、画素の切り出し、画像処理などが可能な点がある。また、処理機能を有するイメージセンサを総称して、ビジョンチップと呼ぶ。ビジョンチップは主に画像認識を目的として開発され、画像処理の高速化のための機能を集積化しており、主にCMOSプロセスによって作成される。
従来のCMOSイメージセンサ8は、図3(a)に示すように、センサ部8aと、制御部8bと、信号処理部8cとからなる。センサ部8aは、画素8gが水平及び垂直方向に並べられており、画素8gは図3(b)に示すように、フォトダイオード(PD)8dと、受光アンプ8eと、スイッチ8fとからなる。また、信号処理部8cはノイズキャンセル回路81cと、A/D変換器82cとを有する。
画素8g内ではフォトダイオード8dによって受光された光信号を受光アンプ8eによって増幅し、出力する。スイッチ8fは、制御部8bからの制御信号によって切り替えられ、検出された信号を出力するか否かを制御する。
そして、それぞれの画素8gによって検出された信号は、信号処理部8cにおいて、ノイズキャンセル回路81cでノイズキャンセル、A/D変換器82cでA/D変換などの信号処理を行った後、画像データとして周辺回路に出力される。CMOSイメージセンサ8は制御部8bからの制御信号によって、一部の画素8gで撮像した画像のみを取り込むことが可能である。
本実施例の携帯電話1では、撮像素子5及び信号処理部7として図4に示すビジョンチップ9を用い、撮像部3によって画像を撮影するだけでなく赤外線通信も行う。
ビジョンチップ9は図4(a)に示すように、センサ部9aと、制御部9bと、画像信号処理部9cと、通信信号処理部9iとから構成される。また、画像信号処理部9cはノイズキャンセル回路91cとA/D変換器92cとを有する。
センサ部9aは、図4(b)に示すように、図3(b)に示す従来のCMOSイメージセンサ8の画素8gと同等の画像用画素9gと、通信相手端末からの通信光を受光する通信用画素9hとからなる。また、通信用画素9hは図4(c)に示すように、画像用画素9gと同様に、フォトダイオード9dと、受光アンプ9eと、スイッチ9fとから構成され、受光感度、または受光アンプのゲインが高いものとしてもよく、画像用画素9gと同等の特性のものとしてもよい。
次に、実施例1の携帯電話1の動作を図5を参照して説明する。まず、図5(a),(b)に示すように、撮像機能を用いて赤外線通信を行う通信相手端末のPC10を撮像し、表示部4aに表示させる。
このとき、画像用画素9g内ではフォトダイオード8dによって受光された光信号を受光アンプ8eによって増幅し、出力する。スイッチ8fは、制御部9bからの制御信号によって切り替えられ、検出された信号を出力するか否かを制御する。
画像用画素9gによって検出される信号は、画像信号処理部9cにおいて、ノイズキャンセル回路91cでノイズキャンセル、A/D変換器92cでA/D変換などの信号処理を行った後、PC10の画像データとして周辺回路に出力され、図5(b)に示すように、表示部4aに表示されている。
そして、表示部4aを見ながらPC10を確認した後、赤外線データ受信を開始する。撮像部3のビジョンチップ9はPC10の赤外線通信ポート10aから送出される、データ信号によって変調された通信光(赤外線)を、センサ部9a内の通信用画素9hによって検知する。
通信用画素9hによって検出された信号は、通信信号処理部9iに供給され、復調処理されて携帯電話1の通信インターフェースに適するよう信号処理がなされ、データ信号として携帯電話1の内部に出力される。これにより、PC10内の画像データやアドレス帳のデータ等を携帯電話1内にダウンロードすることができる。
通信相手端末としては、図5(a)に示したPC10の他に、従来の赤外線通信機能を有する携帯電話などが考えられる。また、ムービーやHDDレコーダー、テレビ等の映像表示装置などの家電に赤外線通信ポートを設け、通信を行うことも考えられる。
図6は通信相手端末がムービーである場合の使用状態を示す概略図である。ムービー12は赤外線通信ポート12aを有し、ムービー12で撮影された動画データ等を携帯電話1内にダウンロードすることができる。
なお、図4(a),(b)では、3×3個の画素に対し、中心の1個は通信用画素9h、周囲の8個は画像用画素9gが設けられているが、他の配置でもよい。また、本実施例では、通信用画素9hと画像用画素9gを別に設けているが、非特許文献1で提案されているように、同一の画素から通信用の読み込み出力線と画像読み込み出力線が設けられ、出力を切り替える、という構造でもよい。
また、表示部4aによって常に通信相手端末を確認しながら赤外線通信を行うことが可能であるが、従来の赤外線通信ポートのアプリケーションと同様に、ビジョンチップ9が通信相手端末から送出される赤外線を検知した際に、表示部4aによって通信可能であることを知らせる機能を設けてもよい。
このように実施例1の通信情報端末によれば、撮像部3は、映像光を受光する画像用画素9gと、画像用画素9gで受光された信号を処理して画像信号を出力する画像信号処理部9cと、通信相手端末からの通信光を受光する通信用画素9hと、通信用画素9hで受光された信号を処理してデータ信号を出力する通信信号処理部9iとを有するので、撮像部3によって通信相手端末を撮像し、表示部4aで確認しながら光無線通信を行うことができ、光の通信路を容易に確立し高速な光無線通信を行うことができる。
また、撮像部3を用いて光無線通信を行うため、新たな通信ポートを通信情報端末に付加する必要がなく、通信情報端末を小型化することができる。
(実施例2)
本発明の通信情報端末の実施例2を図7に基づいて説明する。図7は本発明の実施例2の携帯電話の撮像部を示す構成図である。本実施例の携帯電話の撮像部を除く全体構成は図1に示す構成と同様である。
本実施例の携帯電話1の撮像部3は、図7に示すように、映像光を集光する撮像用レンズ13と、通信相手端末からの入射光を映像光と通信光とに分光する光学スプリッタ14と、映像光を受光する撮像素子5と、通信光を集光する通信用レンズ15と、通信光を受光する通信用素子16と、通信用素子16で受光された信号を処理してデータ信号を出力する通信信号処理部17と、撮像素子5で受光された信号を処理して画像信号を出力する画像信号処理部18とから構成される。
また、画像信号処理部18はノイズキャンセル回路18aとA/D変換器18bとを有する。撮像素子5としては図3に示すCMOSイメージセンサ8を使用する。
次に、実施例2の携帯電話1の動作を図5を参照して説明する。まず、図5(a),(b)に示すように、撮像機能を用いて赤外線通信を行う通信相手端末のPC10を撮像し、表示部4aに表示させる。
このとき、撮像用レンズ13にて集光された映像光は、光学スプリッタ14を介して撮像素子5上に集光することにより、映像をデータとして検出される。撮像素子5によって検出される信号は、画像信号処理部18において、ノイズキャンセル回路18aでノイズキャンセル、A/D変換器18bでA/D変換などの信号処理を行った後、PC10の画像データとして周辺回路に出力され、表示部4aに表示されている。
そして、表示部4aを見ながらPC10を確認した後、赤外線データ受信を開始する。PC10の赤外線通信ポート10aから送出される、データ信号によって変調された通信光(赤外線)は、光学スプリッタ14により分光され、通信用レンズ15を介して通信用素子16に集光される。
通信用素子16によって検出された信号は、通信信号処理部17に供給され、復調処理されて携帯電話1の通信インターフェースに適するよう信号処理がなされ、データ信号として携帯電話1の内部に出力される。これにより、PC10内の画像データやアドレス帳のデータ等を携帯電話1内にダウンロードすることができる。
このように実施例2の通信情報端末によれば、撮像部3は、入射光を映像光と通信光とに分光する光学スプリッタ14と、映像光を受光する撮像素子5と、撮像素子5によって検出される信号を処理して画像信号を出力する画像信号処理部18と、通信光を受光する通信用素子16と、通信用素子16によって検出される信号を処理してデータ信号を出力する通信信号処理部17とを有し、撮像素子5の光路と一部分離された光路上に通信用素子16を設置しているので、撮像部3によって通信相手端末を撮像し、表示部4aで確認しながら光無線通信を行うことができ、光の通信路を容易に確立し高速な光無線通信を行うことができる。
また、撮像部3を用いて光無線通信を行うため、新たな通信ポートを通信情報端末に付加する必要がなく、通信情報端末を小型化することができる。
(実施例3)
本発明の通信情報端末の実施例3を図8及び図9に基づいて説明する。図8は本発明の実施例3の携帯電話を示す概略図、図9(a)は通信相手端末がプラズマディスプレイである場合の使用状態を示す概略図、図9(b)は図8に示す携帯電話で撮影した画像をプラズマディスプレイで再生した状態を示す図である。
本実施例の携帯電話19は、図8に示すように背面の撮像部3の近傍に赤外線発光部20を有する。その他の構成は実施例1または2と同様である。
次に、実施例3の携帯電話19の動作を図9を参照して説明する。図9(a)に示すように、実施例1及び2と同様に、撮像機能を用いて表示部4aに赤外線通信を行う通信相手端末のプラズマディスプレイ21を表示させ、表示部4aを見ながらプラズマディスプレイ21を確認した後、赤外線通信を開始する。
このとき、赤外線発光部20から画像データなどのデータ信号によって変調された通信光(赤外線)をプラズマディスプレイ21へ送信し、プラズマディスプレイ21の赤外線通信ポート21aによって受信されることによって、携帯電話19からプラズマディスプレイ21へのデータ送信が可能となり、図9(b)に示すように、携帯電話19の撮像部3によって撮影された動画及び静止画をプラズマディスプレイ21の大きな画面で見ることができる。
また、通信相手端末がPCの場合、携帯電話19内の画像データをPCにアップロードし、PC内に保存することが可能であり、また、携帯電話19内のアドレス帳のデータをPCにアップロードし、PCで編集して携帯電話19にダウンロードすることも可能である。
このように実施例3の通信情報端末によれば、撮像部3の近傍に通信光を送出する赤外線発光部20を有するので、携帯電話19から通信相手端末へのデータの送信及び双方向通信を行うことができる。
(実施例4)
本発明の通信情報端末の実施例4を図10に基づいて説明する。図10(a)は本発明の実施例4の携帯電話を示す概略図、図10(b)は図10(a)に示す携帯電話同士で光無線通信を行う場合を示す概略図である。
本実施例の携帯電話22は、図10(a)に示すように、背面の撮像部3の近傍に白色光発光部23を有する。その他の構成は実施例1または2と同様である。
撮像機能付携帯電話の多くには暗い場所での撮影を可能とするために、白色光のライトもしくはフラッシュ機能が附随している。本実施例の携帯電話22の白色光発光部23は前記ライト機能を有すると共に、データ信号によって変調された通信光を送出する機能を有する。
次に、実施例4の携帯電話22の動作を図10を参照して説明する。まず、撮像機能を用いて表示部4aに光無線通信を行う相手の携帯電話22を表示させる。
そして、双方の携帯電話22において、白色光発光部23を発光させるためのキー、すなわち、撮影時のフラッシュ/ライトキーを押し、白色光発光部23を発光させ、表示部4aを見ながら、それぞれ相手の携帯電話22を確認した後、光無線通信を開始する。
このとき、白色光発光部23からデータ信号によって変調された通信光(白色光)を相手の携帯電話22へ送信し、撮像部で受信されることによって、光無線通信が可能となる。通信するデータとしては、撮影した画像データや双方のアドレスなどが考えられる。
相手端末としては、図10に示した携帯電話の他に、PC、ムービー、HDDレコーダー、テレビ等が考えられるが、白色光による光通信が可能な通信ポートを有する機器である必要がある。
白色光での光無線通信は、発光素子として白色LEDを用いることが考えられる。白色LEDは長寿命、小型、低消費電力という特徴から次世代の照明用光源として開発が進められている。
この白色LEDを光無線通信に用いた場合の伝送速度は、白色LEDの応答速度が現状1〜7[MHz]であることから、数[Mbps]と想定されているが、LEDの個数、指向角、駆動電流によっては70[Mbps]程度の通信も可能であるとの報告がなされている。
この伝送速度は、2004年3月現在の携帯電話の内臓メモリ容量が最大で20[MB]程度、動画などのファイルサイズが最大800[kB]程度であることから、携帯電話同士での画像の伝送が数秒で可能となる速度であり、十分な速度であると考えられる。
このように実施例4の通信情報端末によれば、ライトもしくはフラッシュ機能を有すると共に、通信光を送出する機能を有する白色光発光部23を撮像部3の近傍に有するので、新たな発光部を通信情報端末に付加することなく、相手端末へのデータの送信及び双方向通信を行うことができる。
なお、実施例1乃至4では撮像機能付携帯電話を用いた例を示したが、本発明が適用される機器としては、撮像機能及び通信機能を有するPDAなどの携帯端末であればいずれのものでもよい。また、撮像機能は静止画のみを撮像可能でものであっても、動画及び静止画を撮影可能なものでもよい。
本発明の実施例1の携帯電話を示す概略図である。 従来の携帯電話の撮像部を示す構成図である。 (a)は従来のCMOSイメージセンサの構成図、(b)は図3(a)に示したCMOSイメージセンサの画素を示す構成図である。 (a)はビジョンチップの構成図、(b)は図4(a)に示したビジョンチップのセンサ部を示す概略図、(c)は図4(a)に示したビジョンチップの通信用画素を示す概略図である。 (a)は通信相手端末がPCである場合の使用状態を示す概略図、(b)は図5(a)に示した携帯電話の表示部に表示される画像を示す図である。 通信相手端末がムービーである場合の使用状態を示す概略図である。 本発明の実施例2の携帯電話の撮像部を示す構成図である。 本発明の実施例3の携帯電話を示す概略図である。 (a)は通信相手端末がプラズマディスプレイである場合の使用状態を示す概略図、(b)は図8に示す携帯電話で撮影した画像をプラズマディスプレイで再生した状態を示す図である。 (a)は本発明の実施例4の携帯電話を示す概略図、(b)は図10(a)に示す携帯電話同士で光無線通信を行う場合を示す概略図である。 従来の赤外線通信ポートを用いた通信を示す概略図である。
符号の説明
1,1a,1b,19,22 携帯電話
2 操作部
3 撮像部
4a,4b 表示部
5 撮像素子
6 光学系
7 信号処理部
8 CMOSイメージセンサ
8a,9a センサ部
8b,9b 制御部
8c 信号処理部
8d,9d フォトダイオード(PD)
8e,9e 受光アンプ
8f,9f スイッチ
8g 画素
81c,91c,18a ノイズキャンセル回路
82c,92c,18b A/D変換器
9 ビジョンチップ
9c,18 画像信号処理部
9g 画像用画素
9h 通信用画素
9i,17 通信信号処理部
10 PC
10a,11a,11b,12a,21a 赤外線通信ポート
12 ムービー
13 撮像用レンズ
14 光学スプリッタ
15 通信用レンズ
16 通信用素子
20 赤外線発光部
21 プラズマディスプレイ
23 白色光発光部

Claims (3)

  1. 撮像部と、この撮像部により撮像された対象物を表示する表示部とを有する通信情報端末において、
    前記撮像部は、
    映像光を受光する画像用画素と、
    この画像用画素で受光された信号を処理して画像信号を出力する画像信号処理部と、
    通信相手端末からの通信光を受光する通信用画素と、
    この通信用画素で受光された信号を処理してデータ信号を出力する通信信号処理部とを有し、
    前記画像用画素で前記通信相手端末を撮像して前記表示部に表示しているとき、前記通信用画素で前記通信相手端末とデータ通信を行うことを特徴とする通信情報端末。
  2. 撮像部と、この撮像部により撮像された対象物を表示する表示部とを有する通信情報端末において、
    前記撮像部は、
    通信相手端末からの入射光を映像光と通信光とに分光する光学スプリッタと、
    前記映像光を受光する撮像素子と、
    この撮像素子で受光された信号を処理して画像信号を出力する画像信号処理部と、
    前記通信光を受光する通信用素子と、
    この通信用素子で受光された信号を処理してデータ信号を出力する通信信号処理部とを有し、
    前記撮像素子で前記通信相手端末を撮像して前記表示部に表示しているとき、前記通信用素子で前記通信相手端末とデータ通信を行うことを特徴とする通信情報端末。
  3. 通信相手端末に対する通信光を送出する発光部をさらに有し、
    前記撮像部で前記通信相手端末を撮像して前記発光部からの通信光を受光したとき、前記撮像部で前記通信相手端末とデータ通信を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の通信情報端末。

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