JP2007134999A - Imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子的に光軸を調整するとともに、正確に映像を表示することの可能な撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus capable of electronically adjusting an optical axis and displaying an image accurately.
CCD等の固体撮像素子を有するカメラモジュール(撮像装置)では、種々の方法により、固体撮像素子の光軸調整が行われている。 In a camera module (imaging device) having a solid-state imaging device such as a CCD, the optical axis of the solid-state imaging device is adjusted by various methods.
図9は、従来の光軸調整を行う場合の構成図である。この構成では、光軸調整が、機械的に行われる。カメラモジュール123は、特定の距離aおよび方向に配置された光軸チャート115を撮像するように固定される。カメラモジュール123から出力される映像信号は、電子ライン発生装置116を経てTVモニタ画面109に表示される。電子ライン発生装置116では、映像信号に対して、光軸調整範囲(光軸許容範囲)を示す縦横の電子ラインが重畳される。これにより、TVモニタ画面109には、カメラモジュール123で撮像された光軸チャート109の映像と、電子ライン発生装置116で付加された電子ライン109b・109cの映像とが同時に表示される。
FIG. 9 is a configuration diagram in the case of performing conventional optical axis adjustment. In this configuration, the optical axis adjustment is performed mechanically. The
この時、TVモニタ画面109に表示された光軸チャート109aの撮像位置が、光軸調整範囲(つまり電子ライン109b・109cの間)に入っていれば良品となる。一方、図9のように、光軸チャート109aが光軸調整範囲を逸脱している場合は、調整範囲内となるように、光軸調整が行われる。光軸調整は、カメラ設定装置117により、カメラモジュール123のレンズと、基板に搭載されたCCD等の撮像素子との位置関係を調整して行われる。
At this time, if the imaging position of the
一方、特許文献1には、正規の映像期間に映像信号が取出される実効撮像面よりも大きな有効撮像面を有する固体撮像素子用いて撮像を行い、有効撮像面からの撮像出力信号の読み出しタイミングを調整することによって、実効撮像面の空間的な位置を電気的な信号処理によって、可変調整する撮像装置が開示されている。 On the other hand, in Patent Document 1, imaging is performed using a solid-state imaging device having an effective imaging surface larger than an effective imaging surface from which a video signal is extracted during a regular video period, and readout timing of an imaging output signal from the effective imaging surface is disclosed. An image pickup apparatus is disclosed in which the spatial position of the effective image pickup surface is variably adjusted by electrical signal processing.
また、特許文献2には、光軸調整を自動で行うために、常に被写体として標準位置を示すマーカを常に撮像し、マーカの位置に基づき光軸調整する方法が開示されている。
しかしながら、特許文献1の光軸調整では、有効撮像面に読み出されない領域が存在するため、表示される映像の画質が悪くなるという問題がある。 However, the optical axis adjustment of Patent Document 1 has a problem that the image quality of the displayed video is deteriorated because there is a region that is not read out on the effective imaging surface.
具体的には、特許文献1では、読み出しタイミングを補正して、有効撮像面から実効撮像面分の領域の撮像面にある映像信号が、読み出される。すなわち、特許文献1では、有効撮像面に読み出されない画素(読み出されない領域)が存在する。このため、読み出されない画素には、電荷が蓄積されつづけることになる。その結果、蓄積された電荷が、その読み出されない画素から、その画素に近傍する画素へと移動してしまう可能性がある。このため、隣接画素に移動した電荷により、誤作動,ノイズ,および画像ひずみ等を生じ、表示される映像の画質が乱れるという問題がある。 Specifically, in Patent Document 1, the readout timing is corrected, and the video signal on the imaging surface in the area corresponding to the effective imaging surface is read out from the effective imaging surface. That is, in Patent Document 1, there are pixels (regions that are not read out) that are not read out on the effective imaging surface. For this reason, charges continue to be accumulated in pixels that are not read out. As a result, the accumulated charge may move from the pixel that is not read out to a pixel near the pixel. For this reason, there is a problem in that the charge moved to the adjacent pixel causes malfunction, noise, image distortion, and the like, and the image quality of the displayed video is disturbed.
ここで、読み出されない画素に蓄積された電荷を一斉に排出するための処理を施したとしても、その処理中に電荷が移動してしまい、同様の問題が生じる。 Here, even if a process for discharging the charges accumulated in the pixels that are not read out is performed at the same time, the charges move during the process, and the same problem occurs.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電子的に光軸を調整し、画質の乱れのない正確な映像を表示することの可能な撮像装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an imaging apparatus capable of electronically adjusting an optical axis and displaying an accurate image without image quality disturbance. There is.
本発明にかかる撮像装置は、上記の課題を解決するために、光学素子から入射された入射光を光電変換する固体撮像素子と、上記固体撮像素子から出力された映像信号に基づき、上記光学素子と固体撮像素子との光軸ずれを調整する光軸調整部とを備え、上記固体撮像素子は、規格化された映像方式の実効撮像面よりも余剰画素分大きな有効撮像面を有しており、上記光軸調整部は、上記有効撮像面の全映像信号を読み出し、上記光軸ずれが許容範囲内となるように、上記有効撮像面の全映像信号から、上記実効撮像面に等しい映像信号を切り出す光軸調整モードを実行するようになっていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, an image pickup apparatus according to the present invention is based on a solid-state image pickup device that photoelectrically converts incident light incident from an optical element, and an image signal output from the solid-state image pickup element. And an optical axis adjustment unit that adjusts the optical axis deviation between the solid-state imaging device and the solid-state imaging device has an effective imaging surface that is larger than the effective imaging surface of the standardized video system by an amount of surplus pixels. The optical axis adjustment unit reads out the entire video signal of the effective imaging surface, and from the entire video signal of the effective imaging surface, the video signal equal to the effective imaging surface so that the optical axis deviation is within an allowable range. It is characterized in that an optical axis adjustment mode for cutting out is performed.
上記の構成によれば、光軸調整部は、有効撮像面の全映像信号を読み出し、読み出した有効撮像面の全映像信号から、光軸ずれが許容範囲となるように、実効撮像面分の領域分の映像信号を切り出す光軸調整モードを実行する。言い換えれば、光軸調整モードは、全有効撮像面を読み出し、光軸ずれが許容範囲内となるように、全有効撮像面から上記実効撮像面の面積に等しい撮像面(補正撮像面)を抜き取る処理である。これにより、余剰画素を利用して光軸調整することが可能となる。また、光軸調整部による光軸調整モードを自動的に実施することができる。 According to the above configuration, the optical axis adjustment unit reads the entire image signal of the effective imaging surface, and from the entire image signal of the effective imaging surface that has been read, the optical axis adjustment portion is within an allowable range so that the optical axis deviation is within an allowable range. The optical axis adjustment mode for cutting out the video signal for the area is executed. In other words, in the optical axis adjustment mode, the entire effective imaging plane is read, and the imaging plane (corrected imaging plane) equal to the area of the effective imaging plane is extracted from the entire effective imaging plane so that the optical axis deviation is within the allowable range. It is processing. This makes it possible to adjust the optical axis using surplus pixels. Further, the optical axis adjustment mode by the optical axis adjustment unit can be automatically executed.
しかも、光軸調整モードでは、有効撮像面の映像信号が、全て読み出されるため、有効撮像面には電荷は蓄積されない。このため、蓄積された電荷により、誤作動,ノイズ,および画像ひずみ等が起こることはない。従って、光軸調整され、画質に乱れのない正確な映像を表示することができる。なお、光軸ずれの許容範囲は、任意に設定することができる。 In addition, in the optical axis adjustment mode, all video signals on the effective imaging surface are read out, so that no charge is accumulated on the effective imaging surface. For this reason, malfunction, noise, image distortion, and the like do not occur due to the accumulated charge. Therefore, it is possible to display an accurate image with the optical axis adjusted and without any disturbance in image quality. In addition, the tolerance | permissible_range of an optical axis offset can be set arbitrarily.
本発明の撮像装置では、上記光軸調整部は、上記固体撮像素子により撮像された被写体が、光軸調整モードを実行するための光軸チャートである場合に、光軸調整モードを実行するようになっていることが好ましい。 In the imaging apparatus of the present invention, the optical axis adjustment unit executes the optical axis adjustment mode when the subject imaged by the solid-state imaging device is an optical axis chart for executing the optical axis adjustment mode. It is preferable that
上記の構成によれば、光軸調整部は、光軸チャートを固体撮像素子が撮像した場合(例えば、固体撮像素子から出力された映像信号が、特定の被写体が描かれた光軸チャートに由来する信号である場合、または、固体撮像素子が光軸調整モードを実行するための光軸チャートを認識した場合)にのみ、光軸調整モードを実行する。これにより、撮像装置は、常に光軸調整モードを実行する必要はない。従って、撮像装置の処理および構成を簡素化でき、小型化および省電力化が可能となる。 According to the above configuration, the optical axis adjustment unit is obtained when the solid-state imaging device images the optical axis chart (for example, the video signal output from the solid-state imaging device is derived from the optical axis chart on which a specific subject is drawn. The optical axis adjustment mode is executed only when the signal is a signal to be transmitted or when the solid-state imaging device recognizes an optical axis chart for executing the optical axis adjustment mode. Thereby, the imaging device does not always need to execute the optical axis adjustment mode. Accordingly, the processing and configuration of the imaging apparatus can be simplified, and downsizing and power saving can be achieved.
本発明の撮像装置では、上記光軸調整部は、上記光軸チャートを特定するための信号を格納しており、上記固体撮像素子から出力された映像信号と、上記光軸チャートを特定するための信号との比較により、光軸調整モードの実行を判定する光軸調整モード判定部を有することが好ましい。 In the imaging apparatus of the present invention, the optical axis adjustment unit stores a signal for specifying the optical axis chart, and specifies the video signal output from the solid-state imaging device and the optical axis chart. It is preferable to have an optical axis adjustment mode determination unit that determines execution of the optical axis adjustment mode by comparison with the above signal.
上記の構成によれば、光軸調整モード判定部が、固体撮像素子により撮像された被写体の映像信号と、光軸チャートを特定するための信号との比較により、光軸調整モードの実行を判定する。これにより、光軸調整モードを実行するか否かの判定を、正確かつ簡便にすることが可能となる。 According to the above configuration, the optical axis adjustment mode determination unit determines execution of the optical axis adjustment mode by comparing the video signal of the subject imaged by the solid-state imaging device with the signal for specifying the optical axis chart. To do. Thereby, it is possible to accurately and easily determine whether or not to execute the optical axis adjustment mode.
本発明の撮像装置では、上記光軸調整部にて調整された有効撮像面の切り出し位置を記憶する記憶部を備えることが好ましい。 The imaging apparatus of the present invention preferably includes a storage unit that stores the cut-out position of the effective imaging surface adjusted by the optical axis adjustment unit.
上記の構成によれば、上記光軸調整部にて調整された有効撮像面の切り出し位置(すなわち、光軸調整モードの実行により得られた光軸調整値)が、記憶部に記憶される。これにより、光軸調整モードを一旦実行すれば、以降の撮像装置の起動時にも、記憶部に記憶された切り出し位置(光軸調整位置)にて、映像信号を出力できる。なお、記憶部は、光軸調整部に設けられても、光軸調整部とは別に設けられてもよい。 According to the above configuration, the cut-out position of the effective imaging surface adjusted by the optical axis adjustment unit (that is, the optical axis adjustment value obtained by executing the optical axis adjustment mode) is stored in the storage unit. Thus, once the optical axis adjustment mode is executed, a video signal can be output at the cut-out position (optical axis adjustment position) stored in the storage unit even when the imaging apparatus is subsequently activated. The storage unit may be provided in the optical axis adjustment unit or may be provided separately from the optical axis adjustment unit.
本発明の撮像装置では、上記余剰画素を含めた有効撮像面の画素は、規格化された映像方式から定められる帰線期間内よりも短い時間で垂直転送され、かつ、垂直転送時間(t)における垂直転送率と同一となるように設定されていることが好ましい。 In the image pickup apparatus of the present invention, the pixels on the effective image pickup plane including the surplus pixels are vertically transferred in a shorter time than the blanking period determined from the standardized video system, and the vertical transfer time (t) It is preferable that the vertical transfer rate is set to be the same.
例えば、上記規格化された映像方式がNTSC方式である場合、上記有効撮像面の余剰画素が、実効撮像面の水平方向および垂直方向に、それぞれ20画素以内の範囲内で、大きくなるように設定されたものであることが好ましい。 For example, when the standardized video format is the NTSC format, the surplus pixels on the effective imaging plane are set to be large within 20 pixels in the horizontal and vertical directions of the effective imaging plane, respectively. It is preferred that
これらによれば、余剰画素を有する有効撮像面を設定しても、固体撮像素子のチップサイズの増大,規格化された映像方式の垂直転送期間の逸脱,および、垂直転送率の低下を防ぐことが可能となる。 According to these, even if an effective imaging surface having surplus pixels is set, an increase in the chip size of the solid-state imaging device, a deviation from the vertical transfer period of the standardized video system, and a reduction in the vertical transfer rate are prevented. Is possible.
本発明の撮像装置では、上記光軸調整部での光軸調整状態を表示する表示部を備えていてもよい。 The imaging device of the present invention may include a display unit that displays the optical axis adjustment state in the optical axis adjustment unit.
上記の構成によれば、光軸調整部は、光軸ずれが許容範囲内にあることを視認させるような画像を、上記表示部に表示する。これにより、ユーザーは、光軸調整状態(例えば、光軸ずれが許容範囲内にあるか否か,光軸ずれが調整されたか否かなど)を視覚的に確認できる。 According to said structure, an optical axis adjustment part displays the image which makes it visually recognize that an optical axis shift | offset | difference exists in a tolerance | permissible_range on the said display part. Thereby, the user can visually confirm the optical axis adjustment state (for example, whether the optical axis deviation is within an allowable range, whether the optical axis deviation is adjusted, or the like).
本発明の撮像装置では、上記光軸調整部は、光軸調整モードを実行するための駆動電圧が印加されたときに、光軸調整モードを実行するようになっていてもよい。
また、本発明の撮像装置では、上記光軸調整部は、光軸調整モードを実行するための駆動波形の電圧が印加されたときに、光軸調整モードを実行するようになっていてもよい。
In the imaging apparatus of the present invention, the optical axis adjustment unit may execute the optical axis adjustment mode when a drive voltage for executing the optical axis adjustment mode is applied.
In the imaging apparatus of the present invention, the optical axis adjustment unit may execute the optical axis adjustment mode when a voltage having a drive waveform for executing the optical axis adjustment mode is applied. .
言い換えれば、本発明の撮像装置では、上記光軸調整部に印加される電圧の、大きさ(値)または波形によって、起動モードを制御するようになっていてもよい。 In other words, in the imaging apparatus of the present invention, the activation mode may be controlled by the magnitude (value) or waveform of the voltage applied to the optical axis adjustment unit.
上記各構成によれば、電圧値または波形によって光軸調整モードを実行するため、光軸調整モードを実行するための特定の被写体が不要となる。つまり、特定の被写体を認識することなく、光軸調整モードを実行できる。さらに、光軸調整部等の撮像装置の部材を収容するケースに、新たな信号線を追加することなく、外部からの電圧制御により、起動モードを制御することが可能となる。 According to each of the above configurations, the optical axis adjustment mode is executed based on the voltage value or the waveform, so that a specific subject for executing the optical axis adjustment mode becomes unnecessary. That is, the optical axis adjustment mode can be executed without recognizing a specific subject. Furthermore, it is possible to control the start-up mode by voltage control from the outside without adding a new signal line to the case that accommodates the members of the imaging apparatus such as the optical axis adjustment unit.
本発明の撮像装置は、車両搭載用であってもよい。 The imaging device of the present invention may be used for mounting on a vehicle.
撮像装置を車両に搭載すると、撮像装置自身の光軸ずれに加えて、車両に取り付けられた際に、取り付け誤差が生じる。上記の構成によれば、取り付け誤差等も考慮した光軸ずれを調整することが可能となる。 When the imaging device is mounted on a vehicle, an attachment error occurs when the imaging device is attached to the vehicle in addition to the optical axis shift of the imaging device itself. According to the above configuration, it is possible to adjust the optical axis deviation in consideration of attachment errors and the like.
本発明に係る撮像装置は、以上のように、有効撮像面の全画像信号を読み出し、光軸ずれが許容範囲内となるように、有効撮像面の全画像信号から、実効撮像面に等しい画像信号を切り出す光軸調整モードを実行する光軸調整部を備えている。 As described above, the imaging apparatus according to the present invention reads out all the image signals on the effective imaging surface, and images equal to the effective imaging surface from all the image signals on the effective imaging surface so that the optical axis deviation is within an allowable range. An optical axis adjustment unit that executes an optical axis adjustment mode for cutting out a signal is provided.
それゆえ、光軸調整され、画質に乱れのない正確な映像を表示することができるという効果を奏する。 Therefore, the optical axis is adjusted, and there is an effect that it is possible to display an accurate image with no disturbance in image quality.
本発明の実施形態について図1ないし図8に基づいて説明すると以下の通りである。説明の便宜上、各図において、同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 8 as follows. For convenience of explanation, in each drawing, members having the same function are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本発明の撮像装置は、電子的に光軸を調整し、正確に映像を表示することの可能なものである。本発明の撮像装置は、デジタルスチルカメラ,ビデオカメラ,防犯カメラ,または、携帯電話用・車両搭載用・インタホン用のカメラ等である。 The imaging apparatus of the present invention can electronically adjust the optical axis and display an image accurately. The image pickup apparatus of the present invention is a digital still camera, a video camera, a security camera, a camera for mobile phone, a vehicle, an interphone, or the like.
〔実施の形態1〕
図1は、本実施形態のカメラモジュールの概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態のカメラモジュール(撮像装置)100は、レンズ(光学素子)3、CCDセンサー(固体撮像素子;以下「CCD」)4、アナログフロントエンド(AFE)5、光軸調整部6、およびビデオアンプ7を備えている。レンズ3は、カメラケース2に設けられており、CCD4、AFE5、光軸調整部6、およびビデオアンプ7は、カメラケース2に内蔵されている。カメラモジュール100により撮像された映像は、モニタ(表示部)9に表示されるようになっている。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the camera module of the present embodiment. As shown in FIG. 1, a camera module (imaging device) 100 of this embodiment includes a lens (optical element) 3, a CCD sensor (solid-state imaging element; hereinafter referred to as “CCD”) 4, an analog front end (AFE) 5, and light. An
レンズ3は、被写体からの光を、CCD4に結像するための光学素子である。レンズ3は、フォーカス機能なども有している。図1には、実際の光学素子(光学系)のうちの1つを図示している。
The
CCD(電荷結合素子:Charge Coupled Device)4は、複数の画素がマトリクス状に配置された撮像面(有効撮像面)を有している。被写体光が入射されることにより撮像面に結像された光学像を電気信号に変換して、アナログの画像信号として出力する。 The CCD (Charge Coupled Device) 4 has an imaging surface (effective imaging surface) in which a plurality of pixels are arranged in a matrix. An optical image formed on the imaging surface when subject light is incident is converted into an electrical signal and output as an analog image signal.
なお、本実施形態では、固体撮像素子としてCCD4を用いているが、C−MOSイメージセンサを用いてもよい。なお、CCD4は、図示しないカメラ基板に搭載されている。CCD4については、後述する。
In the present embodiment, the
AFE5は、CCD4から得られたアナログ信号をデジタル信号に変換するものである。AFE5は、CCD4から得られたアナログ信号の増幅、および、ノイズ除去などを行う。
The
光軸調整部6は、CCD4から出力された映像信号(撮像信号)に基づき、CCD4の光軸を調整するためのものであり、例えば、LSI(大規模集積回路:large-scale integration)からなる、DSP(digital signal processor)である。なお、光軸調整部6は、図示しないが、プログラムに従って各種演算処理を行うCPU、プログラムを格納するROM,各処理過程のデータ等を格納するRAMなども備えている。これにより、光軸調整以外にも、カメラモジュール100全体を制御する機能も有している。光軸調整部6の詳細については、後述する。
The optical
ビデオアンプ7は、光軸調整部6から出力された信号を、映像としてモニタ9に映し出すための映像信号に変換する処理を行うものである。つまり、ビデオアンプ7は、映像信号規格に基づき、映像信号を生成する。例えば、日本では、NTSC(National Television System Committee)方式が、テレビ放送信号として規格化されている。このため、ビデオアンプ7は、光軸調整部6から出力された信号を、NTSC方式の映像信号に変換する。
The
カメラモジュール100では、レンズ3を通過した入射光が、CCD4によって光電変換される。CCD4から出力されたアナログ画像信号は、AFE5によりデジタル信号に変換される。AFE5から出力されたデジタル信号は、光軸調整部6の映像信号処理回路(後述)により、必要な帯域データを取り出され。再びアナログ信号に変換する
これにより、その変換した映像信号が、映像信号線8を介して、液晶ディスプレイ(LCD)等のモニタ9に出力されると、映像がモニタ9に表示される。
In the
ここで、カメラモジュール100において、レンズ3の光軸とCCD4の光軸との光軸が一致していない(つまり「光軸ずれ」が生じている)と、CCD4により撮像された被写体を正確に映し出すことはできない。このため、その光軸ずれを許容範囲内に補正する必要がある。
Here, in the
そこで、本実施形態では、カメラモジュール100が光軸チャート1を認識した場合に、そのような光軸ずれを補正する光軸調整モードを実行するようになっている。
Therefore, in this embodiment, when the
光軸チャート1は、カメラモジュール100に光軸調整モードを実行させるための、特定の被写体である。光軸チャート1は、図1では、光軸チャート1の水平方向(X方向)および垂直方向(Y方向)のそれぞれの中心を示す中心ライン1aと、図形の形状および色成分の少なくとも一方が互いに異なる4つのイラスト1bとを有している。中心ライン1aは光軸調整用の光軸ラインであり、イラスト1bは光軸チャート1を特徴付けるものである。つまり、光軸チャート1にイラスト1bが描かれていることによって、光軸チャート1は、光軸調整モードを実施するための特定の被写体となる。
The optical axis chart 1 is a specific subject for causing the
光軸チャート1が所定の位置に配置され、CCD4により撮像された被写体が、光学チャート1であることが認識されると、光軸調整部6は光軸調整モードを実行する。
When the optical axis chart 1 is arranged at a predetermined position and the subject imaged by the
なお、光軸チャート1の配置位置は、例えば、カメラモジュール100から所定の距離はなれており、カメラモジュールモジュール100の光軸に対して光軸チャート1が垂直となるように配置する。後述のように、光軸調整部6に予め光軸チャート1を特定するためのデータが格納(保存)されている場合、その格納されたデータの取得条件と同じ条件となるように、光軸チャート1を配置して光軸チャート1のデータを取得すればよい。なお、本実施形態では、光軸チャート1を特定するためのデータとは、イラスト1bを特定するデータである。
For example, the optical axis chart 1 is arranged at a predetermined distance from the
ここで,光軸チャート1のデータを取得するには、まず、カメラモジュール100が本来理想の光軸が得られるとされている光軸中心(言い換えれば、光軸調整前の光軸中心)に、光軸チャート1を配置する。
Here, in order to acquire the data of the optical axis chart 1, first, the
ここで、カメラモジュール100は、光軸チャート1が認識されれば、光軸調整を行う。光軸調整モードに移行する方式としては、例えば、以下の3つが挙げられる。
Here, when the optical axis chart 1 is recognized, the
1)常に光軸チャート1が配置されたかどうかを監視しておき、カメラモジュール100に撮像されたデータと、カメラモジュール100に予め保存された光軸チャート1を特定するためのデータとが合致した時に、光軸調整モードに移行する。なお、この場合、光軸チャート1は、誤認識されることを防ぐために、特異的なチャートであることが望ましい。
1) Whether or not the optical axis chart 1 is always arranged is monitored, and the data captured by the
2)カメラモジュール100の電源投入後の任意の時間内のみ、光軸チャート1が配置されたかどうかを確認し、カメラモジュール100に撮像されたデータと、カメラモジュール100に予め保存された光軸チャート1を特定するためのデータとが合致した時に、光軸調整モードに移行する。
2) It is confirmed whether or not the optical axis chart 1 is arranged only within an arbitrary time after the power of the
3)まず、特異な画像(例えば、特定色の被写体(真っ赤なチャートなど))をカメラモジュール100に撮像させる。次に、光軸チャート1をカメラモジュール100に撮像させ、これらの撮像データをDSPにより演算する。そして、演算したデータと、カメラモジュール100に予め保存された光軸チャート1を特定するためのデータとが合致した時に、光軸調整モードに移行する。なお、この場合、光の明滅のパターン(例えば、明・暗・明・暗…)と、光軸チャート1とをカメラモジュール100に撮像させ、それらの撮像データを組み合せることが望ましい。これにより、誤動作(誤って光軸調整モードを実効撮像面する動作)を起きにくくすることができる。
3) First, the
ここで、光軸調整部6について、詳細に説明する。図2は、光軸調整部6のブロック図である。本実施形態では、光軸調整部6は、光軸調整モード判定部19、被写体認識部20、電子ライン発生部21、光軸許容判定部22、および映像処理回路23から構成されている。
Here, the optical
光軸調整モード判定部19は、光軸調整部6に入力された入力信号に基づき、CCD4に撮像された被写体が、光軸チャート1であるか否かを判定する。前述のように、光軸チャート1のイラスト1bは、光軸チャート1を特徴付けるものである。すなわち、イラスト1bは、特有の成分(例えば、輝度成分,色成分,または形状など)を有している。光軸調整モード判定部19は、被写体にイラスト1bの特有の成分が含まれていれば、光軸調整モードを実行すると判定する。
The optical axis adjustment
本実施形態では、光軸調整モード判定部19は、イラスト1bを特定するための任意のデータを記憶している。このため、CCD4から出力された映像信号と、その記憶されたデータとを比較し、その映像信号に、記憶されたデータが含まれていれば、光軸調整モードを実行すると判定する。なお、光軸調整モード判定部19には、光軸チャート1を特定するのに必要な最低限のデータ(少なくともイラスト1bを特定可能なデータ)を記憶しておけばよく、光軸チャート1の全データを記憶する必要はない。
In the present embodiment, the optical axis adjustment
被写体認識部20は、光軸調整モード判定部19により光軸調整モードを実行すると判定された場合に、光軸チャート1の中心ライン1aを認識する。前述のように、中心ライン1aは、光軸チャート1の中心を示す光軸ラインである。被写体認識部20は、中心ライン1aの信号成分(例えば、輝度成分,色成分など)を認識する。
The
電子ライン発生部21は、光軸調整モード判定部19により光軸調整モードを実行すると判定された場合に、光軸ずれの許容範囲を示す電子ラインを発生させる。この許容範囲を示す電子ラインは、予め電子ライン発生部21に設定(記憶)されている。この許容範囲を示す電子ラインを生成する信号は、映像信号に重畳される。
When the optical axis adjustment
光軸許容判定部22は、被写体認識部20により認識された中心ライン1aの信号成分が、電子ライン発生部21により生成された電子ラインの許容範囲内にあるか否かを判定する。この判定は、例えば、被写体認識部20により認識された中心ライン1aの信号成分と、電子ライン発生部21により生成された電子ラインの信号成分とを比較する。比較の結果、中心ライン1aの信号成分が許容範囲内にあれば、光軸ずれがない(または光軸ずれを補正する必要がない)と判定する。一方、許容範囲外であれば、光軸ずれがあると判定し、光軸ずれが許容範囲内となるように、光軸ずれを調整(補正)する。光軸ずれの調整については、後述する。
The optical axis
映像信号処理回路23は、光軸調整部6に入力された信号から、光軸調整部6の各部で用いる映像信号処理用の信号を抽出して、輝度信号処理および色信号処理等の通常の映像信号処理を行う。つまり、映像信号処理回路23で生成されたデータ(映像信号)は、光軸調整モード判定部19、被写体認識部20、電子ライン発生部21、および光軸許容判定部22で使用される。また、映像信号処理回路23は、例えば、輝度信号に対する輪郭補正およびガンマ補正、色信号に対するホワイトバランスを合わせるためのゲイン調整,ガンマ補正,およびマトリックス補正などの処理も行う。そして、映像信号処理回路23は、光軸調整部6に入力されたアナログ信号を、最終的にデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号は、映像信号処理回路23の出力信号として、ビデオアンプ7に出力される。
The video
このように、光軸調整部6の処理は、
(a)光軸調整モード判定部19による光軸調整状態の判定,
(b)被写体認識部20による中心ライン1bの信号成分の認識,
(c)電子ライン発生部21による光軸許容範囲を示す電子ラインの生成,および
(d)光軸許容判定部22による光軸ずれの判定からなっている。
Thus, the processing of the optical
(A) Determination of the optical axis adjustment state by the optical axis adjustment
(B) Recognition of the signal component of the
(C) generation of an electron line indicating an optical axis allowable range by the
さらに、本実施形態では、モニタ9にて、光軸調整モード6の処理が確認できるようになっている。また、光軸調整モード6の処理は、自動的に行われる。
Furthermore, in this embodiment, the
より詳細には、まず、上記(a)では、光軸調整モード判定部19が、ある期間における、光軸調整部6に入力された入力信号成分(輝度成分、色成分(色度成分)、または、画像形状など)と、光軸調整部19に予め記憶された光軸チャート1に含まれる光軸チャート1bを特定するためのイラスト1bの成分(輝度成分、色成分(色度成分)、または、画像形状)とを比較する。比較の結果、各成分が一致すれば、入力信号成分が光軸チャート1である(つまり光軸チャート1が撮像された)と判定し、後続の光軸調整処理を行う。撮像された光軸チャート1は、撮像された中心ライン9aおよび撮像されたイラスト9bとして、モニタ9に表示される。
More specifically, first, in the above (a), the optical axis adjustment
次に、上記(b)では、被写体認識部20が、光軸調整部6に入力された映像信号の中から、光軸チャート1に含まれる中心ライン1bの信号成分(輝度信号成分または色信号成分)を認識する。
Next, in (b) above, the
次に、上記(c)では、電子ライン発生部20が、予め設定された光軸ずれの許容範囲を示す電子ラインを発生させる。電子ラインを生成する信号は映像信号に重畳され、光軸許容ライン9c・9dとして、モニタ9に表示される。すなわち、図1のように、モニタ9の水平方向(X方向)に2本の光軸許容ライン9c、および、垂直方向(Y方向)に2本の光軸許容ライン9dが表示される。光軸許容ライン9c・9dは、いずれも、2本のラインの間に、モニタ9の水平方向および垂直方向の中心が入るようになっている。
Next, in the above (c), the
次に、上記(d)では、光軸許容判定部22が、上記(b)において被写体認識部19により認識された中心ライン1bの信号成分と、上記(c)において電子ライン発生部20に電子ラインの信号成分とを比較する。前述のように、この電子ラインは、光軸ずれの許容範囲を示す。従って、比較の結果、中心ライン1aの信号成分が電子ラインの示す許容範囲内にあれば、光軸ずれがない(または光軸ずれを補正する必要がない)と判定することになる。一方、許容範囲外であれば、光軸ずれがあると判定し、光軸ずれが許容範囲内となるように、光軸ずれを調整(補正)する。
Next, in (d) above, the optical axis
ここで、本実施形態では、図1のように、光軸許容判定部22の判定が、モニタ9で確認できるようになっている。図1のモニタ9は、光軸ずれが許容範囲であることを示している。すなわち、図1では、モニタ9に表示された中心ライン9aは、水平方向および垂直方向ともに、光軸許容ライン9c・9dの間にある。従って、光軸ずれは、許容範囲である。光軸許容判定部22は、光軸ずれが許容範囲である場合に、光軸ずれが許容範囲であることを示す画像(図1では「OK」)9eを、モニタ9に表示する。
Here, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the determination by the optical axis
一方、モニタ9に表示された中心ライン9aが、水平方向および垂直方向のいずれか一方でも、光軸許容ライン9c・9dの間から外れていれば、光軸ずれが許容範囲を超えてしまっている。この場合、光軸許容判定部22は、光軸ずれが許容範囲外であることを示す画像(例えば「NG」)を、モニタ9に表示する。そして、光軸ずれが許容範囲外であれば、光軸ずれが許容範囲内となるように、光軸ずれを調整(補正)する。つまり、中心ライン9aが、光軸許容ライン9c・9dの間に入るように、光軸を調整する。
On the other hand, if the
ここで、光軸ずれが許容範囲外であると判定された場合の光軸ずれの調整方法について説明する。 Here, a method for adjusting the optical axis deviation when it is determined that the optical axis deviation is outside the allowable range will be described.
図5は、実効撮像面と有効撮像面とを示す模式図である。本実施形態では、CCD4は、規格化された映像方式に沿った撮像面(実効撮像面)よりも余剰画素分大きな撮像面(有効撮像面)を有している。すなわち、有効撮像面から余剰画素を差し引けば、実効撮像面と同じに等しくなる。本発明は、余剰画素を利用して、光軸ずれを調整することを特徴としている。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an effective imaging surface and an effective imaging surface. In the present embodiment, the
より詳細には、例えば、日本では、NTSC方式が、テレビ放送信号として規格化されている。そして、NTSC方式に沿った撮像面(実効撮像面)分の領域に撮像された映像が、モニタ9に表示される。このため、映像を表示するには、CCD4は、少なくともNTSC方式に沿った撮像面(実効撮像面)を有する必要がある。本実施形態では、CCD4は、この実効撮像面よりも、余剰画素分大きな有効撮像面の撮像が可能となっている。
More specifically, for example, in Japan, the NTSC system is standardized as a television broadcast signal. Then, an image captured in an area corresponding to the imaging surface (effective imaging surface) along the NTSC system is displayed on the
例えば、本実施形態では、実効撮像面の水平画素を512画素,垂直画素を492画素としており、有効撮像面の水平画素を532画素,垂直画素を512画素としている。つまり、本実施形態では、有効撮像面は、実効撮像面に対し、水平方向に20画素(左・右方向にそれぞれ10画素),および,垂直方向に20画素(上・下方向にそれぞれ10画素)の余剰画素を有している。 For example, in this embodiment, the horizontal pixels on the effective imaging surface are 512 pixels, the vertical pixels are 492 pixels, the horizontal pixels on the effective imaging surface are 532 pixels, and the vertical pixels are 512 pixels. That is, in the present embodiment, the effective imaging plane is 20 pixels in the horizontal direction (10 pixels in the left and right directions) and 20 pixels in the vertical direction (10 pixels in the up and down directions) with respect to the effective imaging plane. ) Surplus pixels.
そして、本発明は、光軸調整部6(より詳細には光軸許容判定部22)が、光軸ずれが許容範囲内となるように、有効撮像面から、実効撮像面分の映像(実効撮像面に等しい映像)を切り出す。 Then, according to the present invention, the optical axis adjustment unit 6 (more specifically, the optical axis tolerance determination unit 22) performs an image of the effective imaging plane from the effective imaging plane so that the optical axis deviation is within the allowable range (effective (Image equivalent to imaging surface).
具体的には、図5に示すように、CCD4が実効撮像面よりも余剰画素分大きな有効撮像面を有していても、実際に映像に利用できるのは、有効撮像面のうち実効撮像面分の領域である。そこで、光軸調整部6は、光軸ずれが許容範囲外であるときに、中心ライン9aが水平方向および垂直方向ともに、光軸許容ライン9c・9dの間に収まるように、有効撮像面から、実効撮像面分の領域を切り出す。これにより、許容範囲外であった光軸ずれが、許容範囲内に調整される。
Specifically, as shown in FIG. 5, even if the
ここで、特許文献1では、読み出しタイミングを補正して、有効撮像面から実効撮像面分の領域の撮像面にある映像信号が、読み出される。すなわち、特許文献1では、有効撮像面に読み出されない画素(読み出されない領域)が存在する。読み出されない画素には、電荷が蓄積されつづけることになる。このため、蓄積された電荷が、その読み出されない画素から、その画素に近傍する画素へと移動してしまう可能性がある。その結果、隣接画素等に移動した電荷により、誤作動,ノイズ,および画像ひずみ等を生じ、表示される映像の画質が悪くなるという問題がある。 Here, in Patent Document 1, the readout timing is corrected, and a video signal on the imaging surface corresponding to the effective imaging surface is read out from the effective imaging surface. That is, in Patent Document 1, there are pixels (regions that are not read out) that are not read out on the effective imaging surface. Charges continue to be accumulated in pixels that are not read out. For this reason, the accumulated charge may move from the pixel that is not read out to a pixel near the pixel. As a result, there is a problem that the electric charge moved to the adjacent pixel or the like causes malfunction, noise, image distortion, and the like, and the image quality of the displayed video is deteriorated.
そこで、本実施形態では、光軸調整部6が、有効撮像面の全映像信号を読み出し、読み出した有効撮像面の全映像信号から、光軸ずれが許容範囲となるように、実効撮像面分の領域分の映像信号を切り出す。これにより、余剰画素を利用して、光軸ずれを調整することが可能となる。しかも、有効撮像面の映像信号は、全て読み出されるため、有効撮像面には電荷は蓄積されない。このため、蓄積された電荷により、誤作動,ノイズ,および画像ひずみ等が起こることはない。従って、光軸調整され、画質に乱れのない正確な映像を表示することができる。
Therefore, in the present embodiment, the optical
このような光軸調整による有効撮像面の切り出し範囲(切り出し位置)は、設定保存素子(EEPROM)18等のメモリに記憶することが好ましい。これにより、以降のカメラモジュール100の起動時にも、記憶された光軸調整位置にて、映像信号を出力できる。従って、光軸ずれが調整された映像を表示できる。設定保存素子18は、光軸調整部6との制御通信機能を有しているため、光軸調整部6にて処理された信号を記憶してもよい。これにより、光軸調整部6は、光軸調整位置および光軸許容範囲位置などの光軸調整に必要とされる設定値の記憶および書き換えなどができる。
The cutout range (cutout position) of the effective imaging surface by such optical axis adjustment is preferably stored in a memory such as the setting storage element (EEPROM) 18. Thus, even when the
なお、規格化された映像方式によって、実効撮像面の大きさも決まるため、設定保存素子18には、例えば、有効撮像面の切り出し範囲の中心のみを記憶させておけばよい。これにより、記憶した中心から、実効撮像面の大きさと等しくなるように、有効撮像面を切り出すことが可能となる。従って、設定保存素子18への記憶容量を小さくできる。なお、もちろん、有効撮像面の切り出し範囲を全て設定保存素子18に記憶してもよい。
In addition, since the size of the effective imaging plane is determined by the standardized video system, the setting
なお、本実施形態では、光軸調整部6は、光軸チャート1が認識された場合にのみ、光軸調整モードを実行するようになっている。これにより、カメラモジュール100は、常に光軸調整モードを実行する必要はなく、光軸調整を実行したい場合にのみ光軸調整モードを実行することが可能となる。従って、カメラモジュール100の処理および構成を簡素化でき、小型化および省電力化が可能となる。
In the present embodiment, the optical
また、本実施形態では、前述のように、有効撮像面は、実効撮像面に対し、水平方向および垂直方向に各20画素分の余剰画素を設定している。ここで、余剰画素を大きく設定すれば、有効撮像面が大きくなり、光軸調整範囲は増加する。しかし、余剰画素を増やしすぎると、CCD4のチップサイズが大きくなる。
Further, in the present embodiment, as described above, the effective imaging surface sets 20 extra pixels in the horizontal and vertical directions with respect to the effective imaging surface. Here, if a surplus pixel is set large, an effective imaging surface will become large and an optical axis adjustment range will increase. However, if the excess pixels are increased too much, the chip size of the
また、例えば、NTSC映像信号方式で規定された帰線期間(信号期間)内で、余剰画素を含めた有効撮像面の全映像信号(全画素の信号)を読み出そうとすると、有効撮像面の全映像信号が適正な画素以上になると、垂直転送期間が、NTSC映像信号方式の規定範囲内に収まらなくなる場合がある。通常、垂直転送期間は、垂直転送パルスにより制御されている。図6は、垂直転送時間と垂直転送率との関係を示すグラフである。このグラフに示されるように、t1未満の時間で映像信号を読み出すと、垂直転送率が低くなり、撮像特性が悪くなる。このため、通常の垂直転送時間は、十分な垂直転送率が得られるように、t1時間よりも十分長い時間(t)設定されている。 Further, for example, if all video signals (signals of all pixels) on the effective imaging plane including the surplus pixels are read out within the blanking period (signal period) defined by the NTSC video signal system, the effective imaging plane If the total video signal becomes more than an appropriate pixel, the vertical transfer period may not be within the specified range of the NTSC video signal system. Usually, the vertical transfer period is controlled by a vertical transfer pulse. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the vertical transfer time and the vertical transfer rate. As shown in this graph, when reading the video signal in t 1 less than the time, the vertical transfer rate is low, the imaging characteristics may deteriorate. For this reason, the normal vertical transfer time is set to a time (t) sufficiently longer than t 1 hours so that a sufficient vertical transfer rate can be obtained.
本発明において、余剰画素を含めた有効撮像面の画素は、図6のように、規格化された映像方式から定められる帰線期間内よりも短い時間で垂直転送され、かつ、垂直転送時間(t)における垂直転送率と同一となるように設定されたものであることが好ましい。例えば、実効撮像面の水平方向および垂直方向に、それぞれ20画素以内の範囲内で、大きくなるように設定されたものであることが好ましい。本実施形態で設定された余剰画素(20画素)は、垂直転送時間が最大限短くなるように設定されたものであるため、特に好ましい。すなわち、本実施形態の余剰画素は、有効撮像面が最大となるように設定されたものである。 In the present invention, the pixels on the effective imaging surface including the surplus pixels are vertically transferred in a shorter time than the blanking period determined from the standardized video system as shown in FIG. It is preferable that it is set to be the same as the vertical transfer rate in t). For example, it is preferable that the height is set so as to increase within a range of 20 pixels or less in the horizontal direction and the vertical direction of the effective imaging surface. The surplus pixels (20 pixels) set in the present embodiment are particularly preferable because they are set so that the vertical transfer time is minimized. That is, the surplus pixels of the present embodiment are set so that the effective imaging surface is maximized.
これにより、余剰画素を有する有効撮像面を設定しても、CCD4のチップサイズの増大,規格化された映像方式の垂直転送期間の逸脱,および、垂直転送率の低下を防ぐことが可能となる。
As a result, even if an effective imaging surface having surplus pixels is set, it is possible to prevent an increase in the chip size of the
ここで、図7および図8に基づき、カメラモジュール100の撮像方式について、詳細に説明する。図7は、従来のカメラモジュールと、本発明のカメラモジュールとにおける、1フレーム期間のCCD読み出し範囲を比較する図である。図8は、図7における1水平期間(1H期間)のCCD水平読み出し範囲を比較する図である。なお、図7および図8においては、CCD画素エリアと、NTSC信号とを一義的に考えるため、フレーム規定として扱っている。また、同図において、Hは画素単位、VはTV本数と画素とを一括りとしている。
Here, the imaging method of the
図7の左図は従来のカメラモジュール,同じく右図は、本実施形態のカメラモジュール100における、1フレーム分の読み出し範囲を示している。規格化された映像方式では、1フレームは予め定められている。図7では、このフレームは、水平方向(1TV本あたり)に606画素、垂直方向に525画素(H606×V525画素)から構成されている。さらに、1フレームの中には、帰線のためのブランキング期間(垂直同期信号期間(垂直ブランキング期間)と、水平同期信号期間(水平ブランキング期間))が設けられる。本実施形態のカメラモジュール100では、従来のカメラモジュールよりも、ブランキング期間を短くしている。つまり、本実施形態では、規格化された映像方式の帰線期間(ブランキング期間)よりも、短い時間で垂直転送される。そして、ブランキング期間を短くした分の画素を、余剰画素として設定する構成となっている。
The left figure of FIG. 7 shows the readout range for one frame in the conventional camera module, and the right figure also shows the
より詳細には、図7の左図のように、従来のカメラモジュールでは、垂直ブランキング期間は33TV本分,水平ブランキング期間は94画素分に設定されている。これに対し、図7右図のように、本実施形態のカメラモジュール100では、垂直ブランキング期間は13TV本分,水平ブランキング期間は74画素分に設定されており、従来よりも、各ブランキング期間が狭くなっている。そして、本実施形態のカメラモジュール100では、従来のブランキング期間との差分の画素を、余剰画素として利用する。
More specifically, as shown in the left diagram of FIG. 7, in the conventional camera module, the vertical blanking period is set to 33 TV lines and the horizontal blanking period is set to 94 pixels. On the other hand, as shown in the right diagram of FIG. 7, in the
ここで、前述のように、規格化された映像方式では、1フレームは予め定められている。つまり、図8に示すように、1H期間の水平読み出しクロック数は、余剰画素を設けても、従来と同様である(606CLK=606画素)。そこで、本実施形態のカメラモジュール100では、余剰画素を捻出するために、ダミー画素を4画素分,垂直転送期間(V転送期間)を16画素分従来よりも削減し、合計20画素を余剰画素としている。
Here, as described above, in the standardized video system, one frame is predetermined. That is, as shown in FIG. 8, the number of horizontal readout clocks in the 1H period is the same as that in the past even if an extra pixel is provided (606 CLK = 606 pixels). Therefore, in the
本実施形態のカメラモジュール100では、この余剰画素と撮像画素とを全て、CCD4が撮像画素(映像信号)として読み出す。そして、余剰画素を含めた撮像画素から、DSP出力される画素(DSP出力画素)を切り出すことによって、光軸調整を行う。
In the
ここで、本実施形態のカメラモジュール100の光軸調整について、従来と比較して説明する。
Here, the optical axis adjustment of the
図7において、1フレーム(H606×V525)から、ブランキング期間を除いた領域が、CCDによって読み出し可能な領域である。この領域は、複数の撮像画素から構成されており、CCDによって読み出し可能な有効撮像面となる。すなわち、図7では、従来の有効撮像面は、H512×V492の領域であるのに対し、本実施形態の有効撮像面は、H532×V512である。本実施形態では、垂直方向および水平方向にそれぞれ20画素の余剰画素分、有効撮像面が従来よりも広くなっている。 In FIG. 7, an area excluding the blanking period from one frame (H606 × V525) is an area readable by the CCD. This area is composed of a plurality of imaging pixels, and serves as an effective imaging surface that can be read by the CCD. That is, in FIG. 7, the conventional effective imaging surface is an area of H512 × V492, whereas the effective imaging surface of the present embodiment is H532 × V512. In the present embodiment, the effective image pickup surface is wider than the conventional one by 20 extra pixels in the vertical and horizontal directions.
そして、有効撮像面から、実際に画面に映像を映し出すのに必要な領域(DSP出力される画素領域)が切り出される。この領域は、規格化された映像方式によって定められる実効撮像面である。図7では、この実効撮像面は、H502×V487の領域である。 Then, an area (pixel area for DSP output) necessary for actually displaying an image on the screen is cut out from the effective imaging surface. This area is an effective imaging surface defined by a standardized video system. In FIG. 7, this effective imaging surface is an area of H502 × V487.
従来のカメラモジュールの光軸調整では、CCDの読み出しタイミングを補正することによって、有効撮像面(H512×V492)から実効撮像面(H502×V487)分の画素が読みだされる。 In the conventional optical axis adjustment of the camera module, pixels corresponding to the effective imaging plane (H502 × V487) are read from the effective imaging plane (H512 × V492) by correcting the readout timing of the CCD.
これに対し、本実施形態のカメラモジュール100の光軸調整では、余剰画素を含めた有効撮像面(H532×V512)の全ての画素が読み出される。そして、この有効撮像面から、光軸ずれが許容範囲となるような、実効撮像面(H502×V487)の切り出し位置が調整される。
On the other hand, in the optical axis adjustment of the
このように、従来の光軸調整モードでは、有効撮像面は全て読み出されないのに対し、本実施形態の光軸調整モードでは、有効撮像面は全て読み出される。そして、読み出した全有効撮像面から、実効撮像面分の領域の画素が切り出される。これにより、本実施形態のカメラモジュール100では、実効撮像面の出力選択範囲が、余剰画素分広くなる。
As described above, in the conventional optical axis adjustment mode, not all effective imaging surfaces are read out, but in the optical axis adjustment mode of the present embodiment, all effective imaging surfaces are read out. Then, pixels in the area corresponding to the effective imaging surface are cut out from all the effective imaging surfaces that have been read out. Thereby, in the
なお、このような余剰画素および余剰画素設定のために削減する画素(領域)は、上記の例に限定されるものではなく、余剰画素を設定しても規格化された映像方式で映像を表示できる範囲で設定すればよい。例えば、前述のように、本実施形態の有効撮像面の画素は、例えば、垂直転送時間(t)における垂直転送率と同一となるように設定すればよい。 The surplus pixels and the pixels (regions) to be reduced for setting the surplus pixels are not limited to the above example, and even if the surplus pixels are set, the video is displayed in a standardized video format. What is necessary is just to set in the possible range. For example, as described above, the pixels on the effective imaging surface of the present embodiment may be set to be the same as the vertical transfer rate in the vertical transfer time (t), for example.
なお、本実施形態では、光軸調整部6は、光軸ずれが許容範囲内にあるか否かを、ユーザーに視認させるような画像9eを、モニタ9に表示するようになっている。これにより、ユーザーは、光軸調整されたことを視覚的に確認できる。
In the present embodiment, the optical
また、本実施形態では、電子ライン発生部20は、モニタ9に、光軸許容ライン9c・9dを表示するようになっていた。電子ライン発生部20は、これに加えて、モニタ9の水平方向および垂直方向の中心に、理想光軸ラインを表示してもよい。これにより、この理想光軸ラインに一致するように、光軸ずれを調整すれば、最適な光軸調整が可能となる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、電子ライン発生部20が、モニタ9に光軸調整ライン9c・9dを表示させている。しかし、本実施形態では光軸調整は、自動的に行われるため、光軸調整ライン9c・9dをモニタ9に表示せず、光軸ずれが許容範囲内にあるか否かを視認させる画像のみを表示するように構成してもよい。この場合、電子ライン発生部20の構成を省略できる。
In the present embodiment, the
また、カメラモジュール100では、光軸チャート1が認識された場合に、光軸調整部6にて、自動的に光軸調整することが可能となる。この光軸調整は、カメラモジュール100の完成品の状態(CCD4がカメラケース2に収容された状態)で行うこともできるし、カメラモジュール100の製造ライン中であっても、同様に光軸調整できる。
In the
なお、上記の説明では、許容範囲外の光軸ずれを許容範囲内に調整する光軸調整モードについて説明したが、光軸ずれを許容範囲内に調整する処理は、行わなくてもよい。この場合の処理は、光軸ずれが許容範囲内であるか否かのみを判定する光軸検査モード(光軸判定モード)となる。光軸検査モードを実行したい場合には、光軸チャート1とは別に、光軸検査モード用のチャートを準備し、光軸調整モードと同様の処理を行えばよい。 In the above description, the optical axis adjustment mode in which the optical axis deviation outside the allowable range is adjusted within the allowable range has been described, but the process of adjusting the optical axis deviation within the allowable range may not be performed. The processing in this case is an optical axis inspection mode (optical axis determination mode) for determining only whether or not the optical axis deviation is within an allowable range. When it is desired to execute the optical axis inspection mode, a chart for the optical axis inspection mode may be prepared separately from the optical axis chart 1 and the same processing as in the optical axis adjustment mode may be performed.
以上のように、本実施形態では、光軸調整部6が、余剰画素を含む有効撮像面の全映像信号を読み出されるため、有効撮像面に電荷が蓄積されることはない。従って、誤作動,ノイズ,および画像ひずみ等が起こることなく、光軸調整された正確な映像を表示することができる。
As described above, in the present embodiment, since the optical
〔実施の形態2〕
図3は、実施の形態1のカメラモジュール100を車両に搭載した構成を示す概略図である。図3に示すように、カメラモジュール100は、アングル13を介して、車両14に搭載されている。カメラモジュール100は、アングル13の両端のネジ11・12により車両14に固定されている。図3の構成では、カメラモジュール100は、やや傾斜した状態で、車両14に固定されている。カメラモジュール100は、車両14に搭載されたカーナビゲーションまたは液晶ディスプレイ等のモニタ9に、映像信号配線8を介して接続されている。
[Embodiment 2]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration in which the
カメラモジュール100は、レンズ3と基板上に設けられたCCD4との位置関係により、カメラとしての光軸を有している(図1参照)。カメラモジュール100が車両14に搭載される場合、アングル13の取り付け位置,ネジ11・12の取り付け誤差によって、カメラとしての光軸に偏心が累積されてしまう。この偏心は、光軸誤差(光軸ずれ)を招く。その結果、カメラモジュール100にて撮像された画像は、光軸誤差が累積した画像となり、光軸ずれを生じた映像がモニタ9に映し出される。
The
本実施形態では、このような光軸ずれを調整し、光軸すれが生じた映像を、正確にモニタ9に表示する。
In the present embodiment, such an optical axis shift is adjusted, and an image in which the optical axis is shifted is accurately displayed on the
具体的には、まず、図3のように、光軸チャート1を、車両14に対して定められた距離aに配置する。ここで、カメラモジュール100は、傾斜した車両14に設置されているため、カメラモジュール100において正しいと思われている光軸に対して、光軸チャート1が垂直となるように配置する。
Specifically, first, as shown in FIG. 3, the optical axis chart 1 is arranged at a distance a determined with respect to the
ここで、前述のように、カメラモジュール100は、車両14への取り付け誤差を含んでいるため、光軸ずれが生じている。このような場合も、実施の形態1で説明したように、光軸調整することが可能である。つまり、取り付け誤差を考慮した光軸調整が可能である。
Here, as described above, since the
より詳細には、カメラモジュール100が、光軸チャート1を撮像した場合、前述のように、光軸調整部6により光軸調整モードを実行する。所定の位置に配置された光軸チャート1とレンズ3とCCD4との位置関係で決まる光軸,および,カメラケース2の取り付け向きで決まる光軸,および車両14への取り付け誤差による光軸のずれ累積した映像が、モニタ9の画面に表示される。つまり、モニタ9に表示された、中心ライン9aおよびイラスト9bは、光軸ずれを有する映像である。モニタ9には、光軸許容ライン9c・9dも表示される。そして、中心ライン9aが許容範囲内にあれば、モニタ9には光軸ずれが許容範囲であることを示す画像(合格を示す記号または文字)9eが表示される。一方、中心ライン9aが許容範囲外である場合には、その光軸ずれが調整され、調整された設定位置が光軸調整部6または設定保存素子18に記録される。
More specifically, when the
以上のように、本実施形態では、カメラモジュール100自身の光軸ずれに加えて、車両14等に取り付けられた際に生じる取り付け誤差等も考慮した光軸ずれを調整することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, in addition to the optical axis deviation of the
〔実施の形態3〕
実施の形態1および2では、光軸チャート1を特徴付けるイラスト1bが認識されることによって、光軸調整モードが実行された。
[Embodiment 3]
In the first and second embodiments, the optical axis adjustment mode is executed by recognizing the
本実施形態では、カメラモジュールに印加される電圧によって、光軸調整モードを実行することについて説明する。本実施形態では、前述の実施形態のようなイラスト1bが不要となる。
In the present embodiment, execution of the optical axis adjustment mode by a voltage applied to the camera module will be described. In the present embodiment, the
図4は、本実施形態のカメラモジュールの概略構成を示すブロック図である。図4に示すように、本実施形態のカメラモジュール200は、カメラモジュール100の光軸調整モード判定部18の代わりに、電源/信号分離回路25を備えており、さらにカメラケース2外部に設けられた電源24を備えている。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the camera module of the present embodiment. As shown in FIG. 4, the
電源/信号分離回路25は、電源24から供給される電源電圧に基づき、光軸調整モードを実行するか否かを判定する。電源/信号分離回路25は、電源24から供給される電圧値、または、電圧の波形により、光軸調整モードの実行を判定する。つまり、本実施形態では、光軸調整モードの判定のための電圧値または電圧の波形を有している。
The power /
より詳細には、本実施形態のカメラモジュール200は、電源24から供給される電源電圧または電源電圧に重畳された信号に基づき、光軸調整モードへの移行を判定し動作する。
More specifically, the
ここでは、電圧値による、光軸調整モードへの移行判定を例に説明する。光軸調整を行わない通常モードでは、カメラモジュール200は、電源24から5Vの電圧が供給されると起動し、映像信号を出力するとする。光軸調整モード状態でカメラモジュール200を起動したいときには、通常モードの起動時の電圧(5V)より高い電圧値を、電源24から供給する。このとき、電源/信号分離回路25は、通常モードよりも高い電圧が入力されたことを認識する。そして、電源/信号分離回路25は、光軸調整モードを実行するための信号を、光軸調整部6に出力する。これにより、実施の形態1と同様に、光軸調整モードが実行される。
Here, a description will be given of an example of determination of transition to the optical axis adjustment mode based on a voltage value. In the normal mode in which optical axis adjustment is not performed, the
前述の実施形態では、光軸調整モードを実施するための特定の被写体光軸チャート1を用いて、光軸調整モードへの切換えが行われていた。 In the above-described embodiment, switching to the optical axis adjustment mode is performed using the specific subject optical axis chart 1 for implementing the optical axis adjustment mode.
これに対し、本実施形態では、カメラモジュールに印加される電圧値により、光軸調整モードへの切換えが行われる。そこで、本実施形態では、前述の実施形態のようなイラスト1bを有さず、光軸調整の中心線または中心を表す中心ライン10aを有する光軸チャート10を用いる。このため、前述の実施形態で用いた光軸調整モードを実行するための特定のイラスト1bを有する光軸チャート1が不要となる。つまり、本実施形態では、特定の光軸チャート1を認識することなく、光軸調整モードを実行できる。さらに、カメラケース2に新たな信号線を追加することなく、外部からの電圧制御により、起動モードを制御することが可能となる。
On the other hand, in this embodiment, switching to the optical axis adjustment mode is performed according to the voltage value applied to the camera module. Therefore, in the present embodiment, the
なお、上記の説明では、光軸調整モード判定信号を、電源24から供給される電圧値としたが、光軸調整モードを実行するために、特定の波形の信号を電源電圧に重畳しても、電圧値による光軸調整モードの判定の場合と同様の作用効果を奏する。
In the above description, the optical axis adjustment mode determination signal is a voltage value supplied from the
本発明の撮像装置は、以下のような特徴を有しているともいえる。
(1)特定の被写体(光軸チャート)を撮像することで、光軸調整モードにより光軸良否判定する機能を実行する。
(2)光軸調整モードにおいて光軸良判定となるように(つまり光軸ずれが許容範囲となるように)、撮像装置に設けられた光軸調整部により光軸調整する。
(3)一旦、光軸良判定となった位置または設定を記憶(保持)し、以降の起動に適用する。
It can be said that the imaging apparatus of the present invention has the following characteristics.
(1) The function of determining whether the optical axis is good or bad by the optical axis adjustment mode is executed by imaging a specific subject (optical axis chart).
(2) The optical axis is adjusted by an optical axis adjustment unit provided in the imaging apparatus so that the optical axis is determined to be good in the optical axis adjustment mode (that is, the optical axis deviation is within an allowable range).
(3) Temporarily store (hold) the position or setting at which the optical axis is judged good, and apply it to the subsequent activation.
また、本発明の撮像装置は、特定の被写体(光軸チャート)を用いて光軸調整を行う以外にも、例えば、電圧値または電圧波形により、光軸調整モードを実施することもできる。 In addition to performing optical axis adjustment using a specific subject (optical axis chart), the imaging apparatus of the present invention can also implement an optical axis adjustment mode using, for example, a voltage value or a voltage waveform.
すなわち、本発明の撮像装置は、特定の被写体(光軸チャート)を撮像する代わりに、光軸調整モードを実行するための特定の電圧値により撮像装置を起動し、光軸調整モードを実行してもよい。また、特定被写体(光軸チャート)の代わりに、光軸調整モードを実行するための、特定の信号波を電源電圧に重畳し、撮像装置を起動し、光軸調整モードを実行してもよい。 That is, the imaging device of the present invention starts the imaging device with a specific voltage value for executing the optical axis adjustment mode, and executes the optical axis adjustment mode, instead of imaging a specific subject (optical axis chart). May be. Further, instead of the specific subject (optical axis chart), a specific signal wave for executing the optical axis adjustment mode may be superimposed on the power supply voltage, the imaging apparatus may be activated, and the optical axis adjustment mode may be executed. .
これらの構成によれば、カメラケースに入ったカメラモジュール完成状態にて、製品(カメラモジュール)が使われる機器に搭載された状態、例えば車両に取り付けられた状態で特定の撮像被写体を撮像することで光軸調整状態に移行し、外部からの制御を必要とせず光軸調整を行い、調整結果を保存できる。同様に取り付け位置と光軸が正しく設置されているのかについて、電子ライン発生装置など外部の機器を必要せず、配線接続も変更することなく、車両搭載のモニタ装置を用いて光軸が正しいかどうかについて判断できる。 According to these configurations, when a camera module is completed in a camera case, a specific imaging subject is captured in a state where the product (camera module) is mounted on a device in which the product (camera module) is used, for example, in a state where it is mounted on a vehicle Thus, the optical axis adjustment state can be entered, the optical axis adjustment can be performed without requiring external control, and the adjustment result can be saved. Similarly, as to whether the mounting position and the optical axis are correctly installed, an external device such as an electronic line generator is not required, the wiring connection is not changed, and the optical axis is correct using a vehicle-mounted monitoring device. Judgment can be made.
また、これらの構成は、以下の課題を解決するものともいえる。すなわち、従来カメラモジュールとしての光軸調整は、ケースに入る前のレンズと基板状態で行われる。その理由は、機構的にレンズの光軸中心と撮像素子の光軸中心を合わせようとしたときケースがない状態でないと作業が困難であるためである。特に、車両に搭載されるカメラは防水ケースに入れられるためにケース外部から機構的な調整は困難である。また、電子的に光軸調整を行う方法も考えられるがその場合、防水ケースには防水性を考慮した接続コネクタを配置する必要があるなどコスト的に不利である。車両に取り付けられた後のカメラ光軸が正しい向きにあるかの検査において、光軸チャートを撮像して、チャートの位置が正しい範囲にあるかどうかを示す電子ライン発生装置を、車両に取り付け固定されたカメラと、車両に搭載されているTVモニタとの間に取り付けるのは、配線を変更する手間および時間と、搭載位置の制約がある。本発明は、定められた位置にある被写体と特定の被写体とを撮像することにより、外部からの新たな接続を必要とせず光軸調整状態に移行することによって、車両取り付け状態での光軸調整を簡単に行う事ができ、また光軸の良否の判定を行える装置を提供する。 These configurations can also be said to solve the following problems. That is, the optical axis adjustment as a conventional camera module is performed in the state of the lens and the substrate before entering the case. The reason is that when the optical axis center of the lens and the optical axis center of the image sensor are mechanically aligned, it is difficult to work without a case. In particular, since a camera mounted on a vehicle is put in a waterproof case, it is difficult to adjust mechanically from the outside of the case. Also, a method of electronically adjusting the optical axis is conceivable, but in that case, it is disadvantageous in terms of cost because it is necessary to arrange a connection connector in consideration of waterproofness in the waterproof case. In the inspection of whether the camera optical axis is in the correct orientation after being attached to the vehicle, an optical line chart is imaged and an electronic line generator indicating whether the position of the chart is in the correct range is attached and fixed to the vehicle The installation between the camera and the TV monitor mounted on the vehicle is limited in labor and time for changing the wiring and the mounting position. The present invention takes an image of a subject at a predetermined position and a specific subject and shifts to an optical axis adjustment state without requiring a new connection from the outside, thereby adjusting the optical axis in a vehicle-mounted state. It is possible to provide a device that can easily determine whether the optical axis is good or bad.
また、本発明の目的は、撮像装置の製品全体として許容される光軸ずれ(誤差)を、レンズとそのレンズが設けられる基板との関係だけで機械的に調整して吸収するのではなく、最終製品状態での光軸調整が容易に行え、しかも光軸調整の作業工程を簡素化することであるともいえる。 In addition, the object of the present invention is not to mechanically adjust and absorb the optical axis deviation (error) allowed for the entire product of the imaging device, but only by the relationship between the lens and the substrate on which the lens is provided, It can be said that the optical axis adjustment in the final product state can be easily performed and the optical axis adjustment work process is simplified.
この目的を達成するための構成は、例えば、特定の光軸チャート1と、光軸調整モード判定機能および光軸調整機能を有する撮像装置と、モニタとを合わせたモニタシステムである。 A configuration for achieving this object is, for example, a monitor system in which a specific optical axis chart 1, an imaging apparatus having an optical axis adjustment mode determination function and an optical axis adjustment function, and a monitor are combined.
この構成により、カメラモジュールが、基板との設置状態、カメラケースへの収納状態に関係なく、しかもカメラモジュールの使用状態であっても光軸調整を正確に行ったり、光軸ずれの判定を行ったりできる。つまり、この構成では、特定の被写体を撮像すると、電気的な処理により、光軸調整モードに移行する。光軸調整モードでは、撮像ラインが、許容範囲内となるように、自動的に光軸を調整する。このため、カメラモジュール単独、または車両等に取り付けられた状態であっても、外部通信することなく、光軸の調整および光軸の合否判定が可能となる。 With this configuration, regardless of whether the camera module is installed on the board or stored in the camera case, the optical axis can be accurately adjusted or optical axis misalignment can be determined even when the camera module is in use. You can. That is, in this configuration, when a specific subject is imaged, the optical axis adjustment mode is shifted by electrical processing. In the optical axis adjustment mode, the optical axis is automatically adjusted so that the imaging line is within the allowable range. For this reason, even when the camera module is alone or attached to a vehicle or the like, it is possible to adjust the optical axis and determine whether the optical axis is acceptable without external communication.
言い換えれば、従来の技術では、カメラモジュールの光軸調整および光軸検査は、基準となる光軸チャートを、基準位置で撮像する。そして、電子ライン発生装置を介して、TVモニタにて、電子ラインの許容範囲に撮像ラインが入るように、レンズと基板との位置関係を、機械的に(機構的に)、調整していた。しかしこの場合、レンズと基板との位置関係により光軸を調整するために、カメラモジュールの精度だけで、カメラケース,アングル,車両取り付け精度のばらつきを吸収する必要がある;カメラモジュールを車両に取り付けた状態で、光軸検査(光軸の合否判定)ができない;カメラモジュールは完成品状態においてケースに入れられ、アングルに取り付けられるので、電子ライン発生装置を接続できない;などの課題がある。 In other words, in the conventional technology, the optical axis adjustment and the optical axis inspection of the camera module image the reference optical axis chart at the reference position. Then, the positional relationship between the lens and the substrate was mechanically (mechanically) adjusted so that the imaging line can be within the allowable range of the electronic line on the TV monitor via the electronic line generator. . However, in this case, in order to adjust the optical axis according to the positional relationship between the lens and the substrate, it is necessary to absorb variations in camera case, angle, and vehicle mounting accuracy only by the accuracy of the camera module; In such a state, there is a problem that the optical axis inspection (pass / fail judgment of the optical axis) cannot be performed; since the camera module is put in a case in a finished product state and attached to an angle, an electronic line generator cannot be connected.
この課題を解決するために、本発明では、光軸調整のための被写体として、特異なパターンを持った光軸チャートと、レンズを通して得られた映像を処理するDSPに、光軸チャートの特異パターンを認識する機能を持たせることで、外部からの特別の操作をすることなく、光軸調整が可能となる。また、本発明の撮像装置は、以下の機能を有するようにしてもよい。CCDには、光軸調整を行うために、所定以上の画素(余剰画素)を持たせる。DSPには、被写体の光軸中心位置と定められた光軸許容範囲との差異を演算する機能と、光軸を合わせる(調整する)機能と、光軸を合わせるために必要な画素位置まで撮像面を変更する機能とを持たせる。また、光軸中心が、光軸許容範囲内となったことを、視覚的に判断できる表示機能を持たせる。得られた調整結果を定められた記憶装置により保存することで、次回の起動から定められた光軸調整位置にて映像を出力することができる。 In order to solve this problem, in the present invention, an optical axis chart having a peculiar pattern as a subject for adjusting the optical axis, and a DSP that processes an image obtained through a lens are used. By providing the function of recognizing, the optical axis can be adjusted without any special operation from the outside. Further, the imaging apparatus of the present invention may have the following functions. The CCD is provided with a predetermined number of pixels (excess pixels) in order to adjust the optical axis. The DSP has a function for calculating the difference between the optical axis center position of the subject and the determined optical axis allowable range, a function for adjusting (adjusting) the optical axis, and imaging up to a pixel position necessary for adjusting the optical axis. It has a function to change the surface. In addition, a display function is provided that can visually determine that the center of the optical axis is within the optical axis allowable range. By storing the obtained adjustment result in a predetermined storage device, an image can be output at a predetermined optical axis adjustment position from the next activation.
本発明の撮像装置は、2次元固体撮像素子を有したカメラモジュールに関するものであり、特に、車両へ取り付けられた状態で使用される車載用カメラについて調整のための信号線を配線することなく車両毎の光軸誤差を調整または判定するものであるともいえる。 The image pickup apparatus of the present invention relates to a camera module having a two-dimensional solid-state image pickup device, and in particular, a vehicle without wiring a signal line for adjustment for an in-vehicle camera used in a state of being attached to the vehicle. It can be said that the optical axis error for each is adjusted or determined.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、製品完成状態であっても、誤作動,ノイズ,および画像ひずみ等が起こることなく、光軸調整された正確な映像を表示することができるため、デジタルスチルカメラ,ビデオカメラ,防犯カメラ,または、携帯電話用・車両搭載用・インタホン用のカメラ等、光軸補正の必要な各種カメラに適用できる。 Since the present invention can display an accurate image with the optical axis adjusted without causing malfunction, noise, image distortion, or the like even in a finished product state, the digital still camera, video camera, crime prevention The present invention can be applied to various cameras that require optical axis correction, such as cameras or cameras for mobile phones, vehicles, and intercoms.
1 光軸チャート
3 レンズ(光学素子)
4 CCD(固体撮像素子)
6 光軸調整部
9 モニタ(表示部)
10 光軸チャート
14 車両
18 設定保存素子(記憶部)
100・200 カメラモジュール(撮像装置)
1
4 CCD (solid-state image sensor)
6 Optical
10
100/200 Camera module (imaging device)
Claims (10)
上記固体撮像素子から出力された映像信号に基づき、上記固体撮像素子の光軸ずれを調整する光軸調整部とを備え、
上記固体撮像素子は、規格化された映像方式の実効撮像面よりも余剰画素分大きな有効撮像面を有しており、
上記光軸調整部は、上記有効撮像面の全映像信号を読み出し、上記光軸ずれが許容範囲内となるように、上記有効撮像面の全映像信号から、上記実効撮像面に等しい映像信号を切り出す光軸調整モードを実行するようになっていることを特徴とする撮像装置。 A solid-state image sensor that photoelectrically converts incident light incident from the optical element;
An optical axis adjustment unit that adjusts an optical axis shift of the solid-state image sensor based on a video signal output from the solid-state image sensor;
The solid-state imaging device has an effective imaging surface that is larger than the effective imaging surface of the standardized video system by an excess pixel,
The optical axis adjustment unit reads out the entire video signal of the effective imaging surface, and outputs an image signal equal to the effective imaging surface from the entire video signal of the effective imaging surface so that the optical axis shift is within an allowable range. An image pickup apparatus configured to execute a cut-out optical axis adjustment mode.
上記光軸チャートを特定するための信号を格納しており、
上記固体撮像素子から出力された映像信号と、上記光軸チャートを特定するための信号との比較により、光軸調整モードの実行を判定する光軸調整モード判定部を有することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 The optical axis adjustment unit is
Stores the signal for specifying the optical axis chart,
An optical axis adjustment mode determination unit that determines execution of an optical axis adjustment mode by comparing a video signal output from the solid-state imaging device with a signal for specifying the optical axis chart. Item 3. The imaging device according to Item 2.
上記有効撮像面の余剰画素が、実効撮像面の水平方向および垂直方向に、それぞれ20画素以内の範囲内に設定されたものであることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The standardized video system is the NTSC system,
2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the surplus pixels on the effective imaging surface are set within a range of 20 pixels or less in the horizontal direction and the vertical direction of the effective imaging surface.
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