JP2006319406A - カメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本体側からの制御指示により撮像したデジタル画像データを本体側でより処理しやすく出力するカメラモジュールを提供する
【解決手段】カメラモジュール１は、撮像した画像データを本体ユニット２に出力する場合において、ファインダー表示や撮像画像の記録などの処理に使用する全撮像面に関する画像データをＩ／Ｆ１７からシリアル通信で出力し、本体ユニット２の制御部２１が制御して行なうカメラモジュール１における被写体像の撮像に係る調整の基準となる画像データをＩ／Ｆ１６からパラレル通信で出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラモジュールに関する。

近年、ＰＣ（Personal Computer）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、及び携帯電話などのデータ処理装置では、デジタルカメラの機能が付加されたものがある。このデータ処理装置におけるデジタルカメラ機能は、多種のデータ処理装置に汎用可能に開発されたカメラモジュールにより実現される。

このカメラモジュールは、一般的に、光学系が撮像素子上に結像する画像をアナログ画像データとして出力する撮像部と、そのアナログ画像データをデジタル画像データに変換する変換部と、本体側からの制御信号の受信や変換されたデジタル画像データを本体側へ送信するインターフェイス部と、を実装する構成である。

例えば、非特許文献１にはＩ２Ｃ（登録商標）から入力される本体側からの制御信号に基づいて撮像されたデジタル画像データ（デジタルＹＵＶ）をＹＵＶ端子から出力する構成が示されており、非特許文献２には２ワイヤー・シリアル端子から入力される制御信号に基づいて撮像されたデジタル画像データを１０ビット幅のバスからパラレルで出力する構成が示されている。
"マイクロカメラユニット（ＭＣＵ）の市場と技術"，［online］，２００３年２月１９日，コニカミノルタホールディングス株式会社，［２００５年３月１６日検索］，インターネット＜http://konicaminolta.jp/about/research/technology_report/2003/pdf/11.pdf＞ "高解像度３メガピクセルＣＭＯＳデジタルイメージセンサー"，［online］，２００４年２月２１日，マイクロン ジャパン株式会社，［２００５年３月１６日検索］，インターネット＜http://download.micron.com/pdf/flyers/Japanese/mt9t001_flyer-ja.pdf＞

しかしながら、上述した従来からの構成では、本体側でプレビュー表示やＡＦ制御（自動焦点調整）、ＡＥ制御（自動露光調整）、ＡＷＢ制御（ホワイトバランス調整）を行なう場合において、撮像されたデジタル画像データの出力がシリアル／パラレルで１ｃｈの端子から行なわれていたため、同じデータで全ての処理を行なうように演算する必要があり、構成が複雑になるという問題があった。また、上述した処理を円滑に行なうためには、高速なアクセスを可能とする画像処理用メモリを本体側で別途用意する必要があるため、汎用性の高い構成とは言えなかった。

本発明の課題は、本体側からの制御指示により撮像したデジタル画像データを本体側でより処理しやすく出力するカメラモジュールを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、撮像手段により得られたデジタル画像データをパラレル送信するパラレル通信端子と、前記撮像手段により得られたデジタル画像データをシリアル送信するシリアル通信端子と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、撮像手段により得られたデジタル画像データに基づいて露出調整演算、合焦点調整演算及び／又はホワイトバランス調整演算を行う演算処理手段と、前記デジタル画像データの画像を表示する表示手段とを有する外部装置に接続されるカメラモジュールであって、前記撮像手段により得られたデジタル画像データを前記外部装置の演算処理手段にパラレル送信するパラレル通信端子と、前記撮像手段により得られたデジタル画像データを前記表示手段にシリアル送信するシリアル通信端子と、を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記パラレル送信されるデジタル画像データは、間引きデータであることを特徴とする。

本発明によれば、シリアル通信端子とパラレル通信端子とを備える構成であり、撮像した画像を本体側に出力する場合において、ファインダー表示や撮像画像の記録などの処理に使用する撮像素子の全撮像面に関する画像データと、本体側が制御して行なう被写体像の撮像に係る調整の基準となる画像データとを、処理に適した通信形態の端子から出力することができるため、本体側でより処理しやすい構成とすることができる。

また、本体側の露出調整演算、合焦点調整演算及び／又はホワイトバランス調整演算を行う演算処理についてはパラレル送信により撮像手段により得られたデジタル画像データを送信し、表示処理についてはシリアル送信する構成であるため、より本体側での処理に対応したデータ出力を行なうことができる。

また本発明によれば、所定の撮像領域における被写体像に対する調整を行なう場合に、本体側でその撮像領域に対応するトリミング処理を行なう必要がなく、処理を軽減できるとともに、本体側へ送信するデータ量の低減を実現することができる。

以下、図１、図２を参照してこの発明の実施の形態について説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、発明の用語はこれに限定されない。

図１は、本発明であるカメラモジュール１と外部装置である本体ユニット２とで構成された情報処理装置１００の内部構成を示す図であり、図２（ａ）は、撮像画像を模式的に示した図であり、図２（ｂ）は、表示用画像データＤ１、制御用画像データＤ２及び制御用画像データＤ２ａの概略を例示した図である。

図１に示すように、情報処理装置１００は、本体側の各種動作を制御する本体ユニット２と、その本体ユニット２に通信可能に接続されるとともに、撮像したデジタル画像データを出力するカメラモジュール１とを備える構成である。情報処理装置１００は、具体的には、カメラモジュール１により撮像機能を実現するデジタルカメラ、携帯電話、ＰＤＡ又はＰＣなどである。

本体ユニット２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等により情報処理装置１００の動作を統括制御する制御部２１と、画像処理用ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等によりカメラモジュール１から出力されるデジタル画像データに画像処理を施す画像処理部２２と、デジタル画像データ又はその他の各種データや制御部２１が実行するプログラムを格納する記憶部２３と、画像処理部２２で画像処理された画像データや記憶部２３に格納された画像データに基づいた画像表示を行なうＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等である表示部２４と、携帯電話、ＰＤＡ又はＰＣなどの各種機能を実現する特に図示しない機能部と、を備える。

カメラモジュール１は、図１に示すように、レンズ部１０、絞り機構１０ａ、センサ部１１、アクチュエータ１５、Ｉ／Ｆ１６及びＩ／Ｆ１７を備える。

レンズ部１０は、センサ部１１の撮像面に外界からの画像を結像するガラス又はプラスティック製の特に図示しない光学レンズで構成される。レンズ部１０は、上述した光学レンズのレンズ位置がアクチュエータ１５により可動調整されることでセンサ部１１の撮像面に結像する画像の焦点位置を調節する。なお、レンズ部１０は、レンズ位置の可動調整によりズーム機構を実現する構成であっても良い。また、レンズ部１０とセンサ部１１との間には、アクチュエータ１５により可動するシャッター羽根である絞り機構１０ａを備える。

センサ部１１は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などであり、本体ユニット２からの指示に応じて撮像面に結像された被写体像を各画素のデジタル電気信号として本体ユニット２へ出力する。なお、センサ部１１は、各画素においてＲＧＢ（Red、Green、Blue）のフィルターを備え、色情報を検出する構成であっても良い。

センサ部１１は、具体的には、複数のＲＧＢを一つの単位画素とした撮像素子が撮像面に二次元マトリクス状に敷き詰められた光電変換部１１１、読出部１１２、タイミング発生部１１３、信号処理部１１４、ＲＡＭ１１５、制御部１１６及びＩ／Ｏ１１７を備える。

読出部１１２は、光電変換部１１１で光電変換された信号電荷をアドレス指定（撮像面における撮像素子の水平／垂直座標の指定）して読み出す部分であり、その読み出された信号を増幅してＡ／Ｄ変換した上でＲＡＭ１１５へ出力する。タイミング発生部１１３は、読出部１１２が光電変換部１１１から信号を読み出すタイミングなど、センサ部１１における各種動作のタイミングを取るためのタイミング信号を出力する部分である。信号処理部１１４は、入力するデジタル変換された画像信号に対して画像処理を行なう部分である。ＲＡＭ１１５は、読出部１１２から読み出されたデジタル画像データや信号処理部１１４で画像処理を行なうデジタル画像データを一時的に格納する部分である。制御部１１６は、外部からのコマンドを解析して信号処理部１１４や読出部１１２を制御する部分である。Ｉ／Ｏ１１７は、Ｉ／Ｆ１６、Ｉ／Ｆ１７と通信可能に接続する部分である。

上述した構成により、センサ部１１は、外部よりＩ／Ｏ１１７を通して送られるコマンドにより、撮像面における水平、垂直座標の指定に基づいた画像信号の出力を行なう。このため、センサ部１１は、奇数／偶数画素列の画像信号を交互に出力するインターレス出力や、撮像面の所定の領域に関する画像信号の出力が可能な構成である。具体的には、センサ部１１は、図２（ａ）に示すように、撮像面の全領域で撮像された画像Ｇに対して画像領域Ｇ１〜Ｇ９に９分割された領域のうちの所定の画像領域に関する画像信号を出力する。

アクチュエータ１５は、ステッピングモータ、電圧を印可すると変形するピエゾ素子を利用し、駆動電流によりピエゾ素子の伸びと縮みの速度を異なるように振動させて行なうピエゾアクチュエータ、又は静電アクチュエータなどであり、Ｉ／Ｆ１７から入力される制御部２１の制御信号に基づいて駆動することで、レンズ部１０における光学レンズの調整や絞り機構１０ａにおけるシャッター羽根の開閉動作を行なう。

Ｉ／Ｆ１６は、Ｉ／Ｏ１１７から出力されるデジタル画像信号を本体ユニット２に対してパラレル通信で出力するインターフェイスである。Ｉ／Ｆ１７は、カメラモジュール１と本体ユニット２とのデータ通信を所定のシリアル通信で行なうインターフェイスである。なお、所定のシリアル通信とは、データをシリアル転送する通信方式であればいずれであってもよく、具体的にはＳＣＬ（Serial CLock）、ＳＤＡ（Serial DAta）などの端子を用いた通信や、Ｉ２Ｃ、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などの通信方式である。

カメラモジュール１は、上述した構成により、図２（ｂ）に示すような表示用画像データＤ１及び制御用画像データＤ２をＩ／Ｆ１６及びＩ／Ｆ１７から出力する。

表示用画像データＤ１は、例えば表示部２４にファインダー表示する元のデータ（全撮像面データ）であり、フレーム番号などの情報が付加された画像ヘッダ情報Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ１３…と、その画像ヘッダ情報に対応する全画面情報（フレーム画像）である画像データＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３…と、により構成されるデータであり、Ｉ／Ｆ１７から本体ユニット２に対して出力される。本体ユニット２は、Ｉ／Ｆ１７から受信する画像データＤ１１、Ｄ１２…に基づいた表示部２４でのファインダー表示や、動画像データ又は静止画像データとして記憶部２３への記録を行なう。

制御用画像データＤ２は、焦点調整／露光調整など被写体像の撮像に係る調整のうちでいずれの調整用データであるかを示す情報が付加された画像ヘッダ情報Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ２３、…と、そのヘッダ情報に示された調整用データであり、焦点調整の基準となる画像データである焦点制御用画像データＡＦ１、ＡＦ２、…、及び露光調整の基準となる画像データである露光制御用画像データＡＥ１、ＡＥ２、…と、により構成されるデータであり、Ｉ／Ｆ１６から本体ユニット２に対して出力される。

なお、制御用画像データＤ２における焦点制御用画像データＡＦ１、ＡＦ２…は、具体的には、図２（ａ）に示すように、撮像画面の中心にある被写体像に対して焦点調整を行なう場合に指定される画像領域Ｇ５の画像信号であり、本体ユニット２からの制御指示（アドレス指定）によりＩ／Ｏ１１７から出力する焦点調整を行なう画像領域に対応する画像信号、つまり、全撮像面に対して一部領域の信号（間引き信号）である。
同様に制御用画像データＤ２における露光制御用画像データＡＥ１、ＡＥ２…は、露光調整用の全撮像面の画像信号、又は所定の撮像領域に対する露光調整を行なう場合の当該撮像領域に対応する画像信号である。

また、制御用画像データＤ２は、制御用画像データＤ２ａのように、露光制御用画像データＡＥ１ａの次に焦点制御用画像データＡＦ１ａ〜ＡＦ３ａを続けて送信する構成であっても良い。この場合は、特に動きのある被写体像に対する焦点調整を速やかに行うことができる。

以上のように、カメラモジュール１は、撮像した画像データを本体ユニット２に出力する場合において、ファインダー表示や撮像画像の記録などの処理に使用する全撮像面に関する画像データをＩ／Ｆ１７からシリアル通信で出力し、本体ユニット２の制御部２１が制御して行なうカメラモジュール１における被写体像の撮像に係る調整の基準となる画像データをＩ／Ｆ１６からパラレル通信で出力する。

このため、カメラモジュール１は、本体ユニット２が撮像されたデータを元に画面表示などの処理と撮像に関する制御処理とを行なう際に、カメラモジュール１からの画像データに基づいてそれぞれの処理に適応した画像に変換する必要がなく、より本体側で処理し易い画像データを提供することができる。

また、焦点調整／露光調整用の画像データは、当該調整に必要な画像領域の信号であり全撮像面に対して間引かれた信号であるため、本体ユニット２側でトリミング処理などを行なう必要がなく処理を軽減できるとともに、本体ユニット２へ送信するデータ量の低減を実現することができる。

なお、本実施の形態における記述は、本発明の一例を示すものであり、これに限定しない。本実施の形態におけるカメラモジュール１又は情報処理装置１００の細部構成及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

例えば、本実施の形態では、Ｉ／Ｆ１６を画像出力専用のパラレル通信インターフェイス、Ｉ／Ｆ１７を双方向通信可能なシリアル通信インターフェイスとしたが、逆に、Ｉ／Ｆ１６がシリアル通信インターフェイスでありＩ／Ｆ１７がパラレル通信インターフェイスである構成や、両方のインターフェイスがシリアル通信／パラレル通信を行なう構成であって良い。さらに、表示用画像データと制御用画像データとは、どちらのインターフェイスから出力する構成であってもよい。

つまり、本体ユニット２からカメラモジュール１を制御可能に通信する構成と、いずれか一方のインターフェイスから表示などに使用するデジタル画像データを出力し、他のインターフェイスからカメラモジュール１の制御に使用するデジタル画像データを出力する構成と、を備える構成であれば、特に本実施の形態に限定するものではない。

また、センサ部１１は、ＣＭＯＳである構成を示したが、本発明の要旨に沿う回路構成であれば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）を用いる構成であってよい。

また、本実施の形態では、本体ユニット２側が行なう被写体像の撮像に係る調整の基準となるデータは所定の撮像領域における画像信号である構成としたが、焦点調整／露光調整の基準となる評価値を算出して送信する構成であっても良い。この場合は、送信するデータ量をさらに低減することができる。

上述の評価値の算出は、読出部１１２から読み出されるデジタル画像信号に基づいて信号処理部１１４が行なう、高周波領域の所定の周波数帯域の信号成分を抽出し、その抽出された信号の積算によるＡＦ評価値の算出や、画面全体（又は一部領域）の輝度値の平均によるＡＥ評価値の算出などである。

また、制御用画像データＤ２は、本体ユニット２における制御処理に必要十分な信号であれば、上述した一部の画像領域に間引かれた信号だけでなく、インターレースな信号などのように間引く構成であっても良い。

本発明であるカメラモジュール１と外部装置である本体ユニット２とによる情報処理装置１００の内部構成を示す図である。 （ａ）は、撮像画像である画像Ｇを模式的に示した図であり、（ｂ）は、表示用画像データＤ１、制御用画像データＤ２及び制御用画像データＤ２ａの概略を例示した図である。

符号の説明

１００ 情報処理装置
１ カメラモジュール
２ 本体ユニット
１０ レンズ部
１０ａ 絞り機構
１１ センサ部
１１１ 光電変換部
１１２ 読出部
１１３ タイミング発生部
１１４ 信号処理部
１１５ ＲＡＭ
１１６ 制御部
１１７ Ｉ／Ｏ
１５ アクチュエータ
１６ Ｉ／Ｆ（パラレル通信端子）
１７ Ｉ／Ｆ（シリアル通信端子）
２１ 制御部（演算処理手段）
２２ 画像処理部
２３ 記憶部
２４ 表示部（表示手段）
Ｄ１ 表示用画像データ
Ｄ２、Ｄ２ａ 制御用画像データ
Ｇ 画像
Ｇ１〜Ｇ９ 画像領域
Ｈ１１〜Ｈ２５ａ 画像ヘッダ情報
Ｄ１１ 画像データ
ＡＦ１〜ＡＦ３ａ 焦点制御用画像データ
ＡＥ１〜ＡＥ２ａ 露光制御用画像データ

Claims (3)

1. 撮像手段により得られたデジタル画像データをパラレル送信するパラレル通信端子と、
   前記撮像手段により得られたデジタル画像データをシリアル送信するシリアル通信端子と、
   を備えたことを特徴とするカメラモジュール。
2. 撮像手段により得られたデジタル画像データに基づいて露出調整演算、合焦点調整演算及び／又はホワイトバランス調整演算を行う演算処理手段と、前記デジタル画像データの画像を表示する表示手段とを有する外部装置に接続されるカメラモジュールであって、
   前記撮像手段により得られたデジタル画像データを前記外部装置の演算処理手段にパラレル送信するパラレル通信端子と、
   前記撮像手段により得られたデジタル画像データを前記表示手段にシリアル送信するシリアル通信端子と、
   を備えたことを特徴とするカメラモジュール。
3. 前記パラレル送信されるデジタル画像データは、間引きデータであることを特徴とする請求項２に記載のカメラモジュール。

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