JP2008042846A - 照度センサ機能を備えたカメラモジュール及びこれを用いた携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】照度センサの機能とカメラとしての機能とを省スペースで兼ね備え、かつ消費電力の増大を抑えたカメラモジュール及びこれを用いた携帯端末を提供する。
【解決手段】複数の画素からなるセンサ１と、センサ１が出力する受光信号を処理して受光データを生成するＤＳＰ２とを有するカメラモジュールであって、ＤＳＰ２は、センサ１の全ての画素に接続されたカメラ制御・信号処理部２１と一部の画素のみに接続された照度センサ制御部２２とを有し、常態では、ＤＳＰ２は、照度センサ制御部２２で受光信号を処理して照度データを生成し、後段ＬＳＩ３からの指示に応じて、カメラ制御・信号処理部２１で受光信号を処理して画素データを生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯通信端末向けのカメラモジュールに関し、特に、照度センサ機能を備えたカメラモジュール及びこれを用いた携帯端末に関する。

近年、携帯電話端末は、高機能化にともなって消費電力が増大しており、これによる端末の使用可能時間の短縮は大きな問題である。このため、低消費電力化やバッテリーの小型化などによる対応がなされている。

特に、ユーザが使用時に最も意識しやすいＬＣＤやキーライトの明るさについては、暗い場所でも見やすくなるように高輝度であるあることが望まれるが、高輝度化を図ると消費電力を増加させることとなる。このため、照度センサを搭載し、これによる照度データを基に、ＬＣＤやキーライトの輝度を調整し、輝度を最適化することで消費電力の低減が図られている。

しかし、そのためには、端末に照度センサを搭載する必要がある。照度センサを搭載する場所は、照度測定に適した場所でなければならないため実装上の制約が大きく、受光するためのスクリーンの設計も必要となるため、実装上だけでなくデザイン上でも制約となる。

照度センサの機能とカメラモジュールの機能とを省スペースで実装することを目的とした従来技術としては、特許文献１に開示される「携帯電話機」がある。
特開２００３−１１０６８１号公報

特許文献１に記載の発明のように、カメラモジュールのデータから照度を検出することも可能ではあるが、カメラモジュール自体の消費電力が大きいため、ＬＣＤやキーライトの輝度最適化によって削減した分以上の電力がカメラモジュールで消費されてしまうこととなり、消費電力削減の点では逆効果となる。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、照度センサの機能とカメラとしての機能とを省スペースで兼ね備え、かつ消費電力の増大を抑えたカメラモジュール及びこれを用いた携帯端末を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、複数の画素からなる受光素子と、該受光素子が出力する受光信号を処理して受光データを生成する信号処理手段とを備えたカメラモジュールであって、信号処理手段は、受光素子の全ての画素に接続された第１の信号処理部と一部の画素のみに接続された第２の信号処理部とを有し、常態では、信号処理手段は、第２の信号処理部で受光信号を処理して照度データを生成し、外部装置からの指示に応じて、第１の信号処理部で受光信号を処理して画素データを生成することを特徴とするカメラモジュールを提供するものである。

本発明の第１の態様においては、受光素子は、ＣＭＯＳセンサであること、又は、受光素子は、ＣＣＤセンサであることが好ましい。

本発明の第１の態様の上記のいずれの構成においても、第２の信号処理部は、受光信号をＡ／Ｄ変換して照度データとして出力することが好ましい。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、上記本発明の第１の態様のいずれかの構成にかかるカメラモジュールと、表示装置と入力装置とを備えた携帯端末であって、照度データが入力される制御手段を有し、制御手段は、照度データに基づいて、表示装置の輝度及び入力装置の照明の輝度を変更することを特徴とする携帯端末を提供するものである。

本発明の第２の態様においては、第１の信号処理部にて受光信号を処理する場合には、画素データのゲインに基づいて表示装置の輝度及び入力装置の照明の輝度を変更することが好ましい。

本発明によれば、照度センサの機能とカメラとしての機能とを省スペースで兼ね備え、かつ消費電力の増大を抑えたカメラモジュール及びこれを用いた携帯端末を提供できる。

〔原理〕
カメラモジュールは、センサ（受光部）とＤＳＰ（制御・信号処理部）とに大別される。センサは、光を検出するフォトダイオードなどによって構成される。ＤＳＰは、センサ制御及びデータ処理を目的とした機能部であり、受光データを処理し、さらに画像処理を行う。
一方、照度センサも、受光部と制御・データ処理のための制御部とに大別される。すなわち、カメラモジュールと照度センサとは、受光精度やデータ処理内容に違いはあるものの、素子としての構成は類似している。

また、近年の携帯通信端末は、カメラモジュールの搭載率が非常に高く、ほとんどの機種に実装されている。

本発明では、これらの二つの点に着目し、カメラモジュールのＤＳＰ内に、画像処理部とは別に照度検出のみの制御・データ処理機能部を設けることによって、消費電力を増大させることなく、一つのデバイスで二つの機能を実現するものである。
カメラモジュールと照度センサとに共通する構成要素を共有することにより、大幅な実装体積やコストの増加を伴うことなくカメラモジュールに照度センサの機能を組み込める。

しかも、端末筐体に形成する必要のある開口も共用できるため、携帯通信端末のデザイン上の制約も小さくできる。

以下、上記原理に基づく本発明の好適な実施の形態について説明する。

〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。図１に、本実施形態に係る携帯通信端末の要部の機能ブロックを示す。この携帯通信端末は、カメラモジュール、後段ＬＳＩ３、ＬＣＤ４及びキーＬＥＤ５を有する。

本実施形態のカメラモジュールは、受光部となるセンサ１と、制御部となるＤＳＰ２とを備える。

センサ１は、ＤＳＰ２によって駆動制御され、センサ１が生成した受光データはＤＳＰ２によって処理される。センサ１としては、ＣＭＯＳセンサ又はＣＣＤセンサを適用できるが、一部の画素のみを選択して駆動制御でき、消費電力も小さいＣＭＯＳセンサを用いることが好ましい。

ＤＳＰ２は、素子の内部において、通常の電子カメラとしての機能のための画像処理を行うカメラ制御・信号処理部２１と、センサ１のデータ処理のための照度センサ制御部２２とに機能的に分割されている。
カメラ制御・信号処理部２１に照度センサ制御部２２の機能を併せ持たせることも可能であるが、通常のカメラ機能では一般的な照度センサと比べて消費電力が大きいため、照度測定に必要な分の画素の制御及びデータ処理を行う機能を独立して持たせることにより、消費電力の低減を実現している。

カメラ制御・信号処理部２１は、センサ１の全ての画素と接続されており、これらの画素を用いて通常のデジタルカメラとして必要となる制御・機能を実現する。照度センサ制御部２２は、センサ１の画素のうち照度測定に必要な画素とだけ接続されている。このため、照度センサ制御部２２は、センサ１が出力するアナログデータをデジタルデータに変換して後段ＬＳＩ３へ出力するだけの簡単な回路構成である。

カメラ制御・信号処理部２１及び照度センサ制御部２２と、後段ＬＳＩ３との接続は、電源、ＧＮＤ、スタンバイ制御、Ｉ２Ｃなどの通信制御、データライン、同期ラインなどであるが、カメラ制御・信号処理部２１と照度センサ制御部２２とでは、同期、データラインの一部以外はラインを共有する。
それぞれの制御ごとにラインの使用を切り換えるようにすることで、ＤＳＰ２を小型化できる。

カメラモジュールと後段ＬＳＩ３との接続例を図２に示す。本実施形態のカメラモジュールは、通常のカメラモジュールとは異なり機能選択ラインを備えており、機能選択は端子制御によって外部からなされる。

後段ＬＳＩ３は、カメラモジュールのＤＳＰ２と接続され、カメラ機能及び照度センサ機能の制御を行うとともに、ＤＳＰ２から出力されたデータを処理する。照度センサ機能を使用する際は、照度センサ制御部２２からの照度データを基に、ＬＣＤ４やキーＬＥＤ５の輝度調整を行う。

本実施形態に係る携帯通信端末の輝度調整動作の流れについて説明する。
図３に、輝度調整動作の流れを示す。図示する動作は、携帯通信端末においては、カメラ機能の使用時間はさほど多くないため、通常時はカメラモジュールを照度センサとして用い、カメラ機能の使用時のみ機能を切り換える動作である。

後段ＬＳＩ３は、カメラ機能の使用が選択されたか否か（カメラ機能の起動操作がなされたか否か）を判断する（ステップＳ１０１）。

カメラ機能の使用が選択されていなければ（ステップＳ１０１／Ｎｏ）、後段ＬＳＩ３は、前回照度を測定してから所定の時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

所定の時間が経過していなければ（ステップＳ１０２／Ｎｏ）、ステップＳ１０１へ進み、カメラ機能の使用が選択されるか、所定の時間が経過するまで上記の動作を繰り返す。
一方、前回照度を測定してから所定の時間が経過している場合（ステップＳ１０２／Ｙｅｓ）、後段ＬＳＩ３は、機能選択端子を用いて照度センサ機能を選択する（ステップＳ１０３）照度センサ機能が選択されると、照度センサ制御部２２は、センサ１から照度データを取得する（ステップＳ１０４）。照度データを取得した照度センサ制御部２２は、照度データをＡ／Ｄ変換して後段ＬＳＩ３へ出力する（ステップＳ１０５）。後段ＬＳＩ３は、照度センサ制御部２２から入力されたデータを基に、ＬＣＤ及びキーＬＥＤの輝度を制御する（ステップＳ１０６）。

また、カメラ機能の使用が選択された場合には（ステップＳ１０１／Ｙｅｓ）、後段ＬＳＩ３は、機能選択端子を用いてカメラ機能を選択する（ステップＳ１０７）。カメラ機能が選択されるとＤＳＰ２は、内部のスイッチを切り替え、カメラ制御・信号処理部２１と後段ＬＳＩ３とを接続する（ステップＳ１０８）。その後、カメラ制御・信号処理部２１は、センサ１をカメラとして立ち上げ・駆動する（ステップＳ１０９）。
カメラ機能終了の指示（カメラ機能終了の操作）があったら（ステップＳ１１０）、カメラ制御・信号処理部２１はセンサ１によるカメラ機能を停止させ、その後ＤＳＰ２は、内部のスイッチを切り替え、照度センサ制御部２２と後段ＬＳＩ３とを接続する（ステップＳ１１１）。

本実施形態にかかる携帯通信端末は、照度センサとほぼ同様のカメラモジュールに照度センサとしての機能を搭載することで、実装体積、コストを大幅に増やすことなく１チップで（一つのデバイスで）二つの機能を実現できる。
ＤＳＰ内部では、機能ごとに別の回路とすることで、それぞれの機能を使用する際に最低限必要な電力でモジュールを駆動できる。
また、カメラ撮像エリアと同じエリアにて照度を測定するため、照度測定のための領域が不要となり、端末のデザイン上の制約が緩和される。
しかも、常態では照度センサとして機能させ、カメラモジュールの外部端子にて機能を選択するため、デバイス立ち上げ時から機能に適した消費電力とすることができる。

〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。
上記第１の実施形態においては、照度センサ機能とカメラ機能とを択一的に使用するため、カメラ機能使用時にはＬＣＤやキーＬＥＤの輝度調整を行えない。
しかし、カメラ機能使用時には、カメラ制御・データ処理部２１は明るさに合わせてゲインの調整を行うため、ゲインの値をカメラ制御・データ処理部２１から読み取ることで照度情報を得ることが可能である。

よって、本実施形態においては、後段ＬＳＩ３に、カメラ制御・データ処理部２１からゲインの値を取得する機能と、読み取ったゲインの値を基に照度情報を生成する機能とを付加している。これにより、後段ＬＳＩ３は、ゲインの値を基に、照度センサ制御部２１が起動されている場合と同様に、ＬＣＤやキーＬＥＤの輝度調整を行える。

カメラモジュールの消費電力は大きいため、カメラ機能が不要な際にこのようにして照度を測定すると、無駄に電力を消費することとなる。しかし、カメラ機能を使用している際には、カメラと照度センサとを別々に動作させる必要が無いため、消費電力を低減できる。

なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれらに限定されることはない。
例えば、上記実施形態においては、表示装置としてＬＣＤを、キーの照明としてＬＥＤを備える構成を例としたが、ＬＣＤやＬＥＤ以外のものを適用してもよい。
このように、本発明は、様々な変形が可能である。

本発明を好適に実施した第１の実施形態にかかる携帯通信端末の機能ブロック構成を示す図である。 ＤＳＰ（制御部）と後段ＬＳＩとの接続状態を示す図である。 第１の実施形態にかかる携帯通信端末の機能切り替え動作の流れを示す図である。

符号の説明

１ センサ
２ ＤＳＰ（制御部）
３ 後段ＬＳＩ
４ ＬＣＤ
５ キーＬＥＤ
２１ カメラ制御・データ処理部
２２ 照度センサ制御部

Claims (6)

1. 複数の画素からなる受光素子と、該受光素子が出力する受光信号を処理して受光データを生成する信号処理手段とを備えたカメラモジュールであって、
   前記信号処理手段は、前記受光素子の全ての画素に接続された第１の信号処理部と一部の画素のみに接続された第２の信号処理部とを有し、
   常態では、前記信号処理手段は、前記第２の信号処理部で前記受光信号を処理して照度データを生成し、外部装置からの指示に応じて、前記第１の信号処理部で前記受光信号を処理して画素データを生成することを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記受光素子は、ＣＭＯＳセンサであることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
3. 前記受光素子は、ＣＣＤセンサであることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
4. 前記第２の信号処理部は、前記受光信号をＡ／Ｄ変換して前記照度データとして出力することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のカメラモジュール。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載のカメラモジュールと、表示装置と入力装置とを備えた携帯端末であって、
   前記照度データが入力される制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記照度データに基づいて、前記表示装置の輝度及び前記入力装置の照明の輝度を変更することを特徴とする携帯端末。
6. 前記第１の信号処理部にて前記受光信号を処理する場合には、前記画素データのゲインに基づいて前記表示装置の輝度及び前記入力装置の照明の輝度を変更することを特徴とする請求項５記載の携帯端末。

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