JP4231047B2 - デジタル撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、カメラモジュールとホストモジュールとから構成されるデジタル撮影装置に関し、より詳細には、ホストモジュールとカメラモジュールの間で制御データを効率よくやり取りするための構造、および、カメラモジュールのハードウエア試験とソフトウエア試験を行なうための構造に関する。
発明の背景
近年、携帯電話やＰＤＡなどの小型の情報機器に、カメラが内蔵されることが多くなってきた。このようなカメラ内蔵型情報機器は、機器全体を覆う筐体を有するために外見からは分かりづらいが、カメラ部分は独立したカメラモジュールとして製造される場合が多い。なぜなら、カメラ部分をモジュール化することで、同じカメラモジュールを様々な異なる携帯電話やＰＤＡと組み合わせることが容易になるからである。また大量生産が見込めるため、製造価格の低下も期待できるからである。従って、このようなカメラ内蔵型情報機器は、電話機能やＰＤＡ機能を司るホストモジュールと、カメラ機能を司るカメラモジュールとから構成され、２つのモジュールがインターフェースにより接続されていると理解することができる。カメラモジュールは、光を電気信号に変換する撮像素子や、ＬＥＤ照明、撮像素子の出力信号からコンピュータで表示することができる画像データを構築する画像データ構築部などを備えている。
かかるカメラ内蔵型情報機器においては、ユーザーはホストモジュールに備わるユーザーインターフェースを利用して撮影を行なうことが普通であるため、通常は、ホストモジュールがカメラモジュールのカメラ機能を制御することになる。この制御の方法には次の２通りが考えられる。
まず第１の方法は、ホストモジュールのＩＣ（ホストＩＣ）が、カメラモジュールの各構成機器を直接に制御するという方法である。すなわちホストＩＣは、カメラモジュールの撮像素子によるデータ収集のタイミングや、撮像データの画像処理に関する各種パラメータ、ＬＥＤ照明のオンオフなどを、直接に制御する。このような制御は、ホストＩＣに備わる処理装置が、カメラモジュールのＩＣ（カメラＩＣ）に備わり、撮像素子などに接続される制御用のレジスタのアドレスを指定して、直接制御パラメータを出力することで行なわれる。第１の方法の場合、カメラＩＣの制御は、ホストＩＣの処理装置が制御用レジスタのアドレスを指定して制御パラメータを出力することにより行なわれるため、カメラＩＣのレジスタマップが変更された場合や開発途中に制御パラメータが変更された場合には、ホストＩＣのソフトウエアの変更が必要となる。
第２の方法は、カメラＩＣもＣＰＵやソフトウエアからなる処理装置を備え、ホストＩＣはメッセージベースのコマンドをカメラＩＣに送信し、カメラＩＣはそのメッセージコマンドを解釈することにより、カメラＩＣ自身が各構成機器の直接的な制御を行なうという方法である。例えばホストＩＣが「撮影開始」のメッセージコマンドをカメラＩＣに送信すると、カメラＩＣは自身の処理装置で「撮影開始」に必要な撮像素子の制御パラメータを準備し、撮像素子の制御用レジスタに、準備した制御パラメータを出力する。
第２の方法の場合、ホストＩＣの処理装置はカメラＩＣの制御用レジスタにアクセスすることはできない。つまり、カメラＩＣの制御用レジスタの状態を、外部から調べることが非常に難しい。このため、カメラＩＣが、ホストＩＣのメッセージコマンドを適切に解釈して、制御用レジスタを適当に設定しているかどうかを調べることが難しい。
このような場合、制御用レジスタの状態を検証する方法として、ＪＴＡＧを用いることが考えられる。ＪＴＡＧとはＩＥＥＥ１１４９．１として１９９０年に規格化されたボードテスト方法である。ＪＴＡＧをサポートするＩＣは、テスト用メッセージコマンドやそれを処理した結果の入出力を行なう専用の信号線を備え、この信号線を通じて外部のコンピュータがＩＣをテストする。従って、カメラＩＣがＪＴＡＧに準拠していれば、制御用レジスタの値を調べることができる。しかしＪＴＡＧを用いる場合は、カメラＩＣはＪＴＡＧテスト用の回路や入出力部を持たねばならず、コストの増大要因となる。

本願発明により、撮影を行なって画像データを作成するカメラモジュールと、前記画像データを保存するホストモジュールと、前記カメラモジュールと前記ホストモジュールとを接続するインターフェース部と、前記カメラモジュールと前記ホストモジュールと前記インターフェース部を一体に保持する筐体と、を備えたデジタル撮影装置であって；前記ホストモジュールは、前記インターフェース部に接続されたホストＣＰＵを有し；前記カメラモジュールは、前記インターフェース部に接続され、第１の領域と前記第１の領域からアドレスによって区別される第２の領域とを備えるレジスタと、前記レジスタに接続され前記第１の領域にデータが書き込まれることにより割り込みを受けるカメラＣＰＵと、を有し；前記ホストＣＰＵは、第１種のデータを準備して、前記第１種のデータを前記インターフェース部を通じて前記第１の領域に書き込み；前記カメラＣＰＵは、前記書き込まれた前記第１のデータに対応する第２種のデータを準備して、前記第２種のデータを前記第２の領域に書き込み；さらに前記ホストＣＰＵは、前記第２の領域のアドレスを指定して前記第２の領域から前記インターフェースを通じて直接データを読み出し、さらに前記ホストＣＰＵは、前記第２の領域のアドレスを指定して前記第２の領域に前記インターフェースを通じて直接データを書き込むことができる、ことを特徴とするデジタル撮影装置が提供される。
前記デジタル撮影装置において、前記第１種のデータは、所定の機能を表わすメッセージコマンドであることが好ましい。また前記デジタル撮影装置において、前記第２種のデータは、ハードウエアの制御パラメータであることが好ましい。さらに前記デジタル撮影装置において、前記カメラモジュールは、固体撮像素子を備え、前記第２種のデータは、前記固体撮像素子の制御パラメータであるように構成することができる。さらに前記デジタル撮影装置において、前記カメラモジュールは照明装置を備え、前記第２種のデータは前記照明装置の制御パラメータであるように構成することができる。さらに前記デジタル撮影装置において、前記カメラモジュールは、複数のレンズと前記複数のレンズの中の少なくとも１枚のレンズを移動するためのモータとを備え、前記第２種のデータは、前記モータの制御パラメータであるように構成することができる。さらに前記デジタル撮影装置において、前記ホストモジュールは、電話機能を有することが好ましい。

図１は、本発明を適用したカメラ付携帯電話の外観図である。
図２は、本発明を適用したカメラ付携帯電話のハードウエア構成図である。
図３は、ホストＬＳＩによるカメラモジュールの制御の様子を模式的に示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明をカメラ付携帯電話に適用した例について説明する。
図１は、本発明を適用したカメラ付携帯電話の外観図である。カメラ付携帯電話１は、表面にディスプレイ２、テンキー３、機能ボタン４、アンテナ５等を備え、裏面にはカメラ部１１、バッテリーカバー９等を備えており、さらにこれらを一体に保持する筐体６を備えている。カメラ付携帯電話１は周知の通り非常に小型軽量であり、片手で保持したり、ハンドバッグに入れて持ち運ぶのに、何の不便もない大きさと重さである。カメラ部１１は、レンズ７とＬＥＤ照明８を備え、独立の筐体１０を備えたカメラモジュールとして構成される。このようにカメラ部を独立のモジュールとする理由は、カメラモジュールに汎用性を持たせ、他の携帯電話やＰＤＡと容易に組み合わせることができるようにするためである。従って、本実施例におけるカメラ付携帯電話１は、カメラモジュール１１とその残りの部分（ホストモジュール）とに分けることができる。
機能ボタン４は電話の発着信や、撮影時のシャッターボタン等として用いられる。カメラ付携帯電話１を用いて電話をかける場合は、利用者はテンキー３から電話番号を入力し、機能ボタン４を押す。また写真を撮影する場合は、利用者はレンズ７を対象へ向けた状態でカメラ付携帯電話１を持ち、カメラモジュール１１で撮影されたプレビュー画像をディスプレイ２で確認する。そこで機能ボタン４を押すと撮影が行なわれ、撮影により作成された画像データがカメラ付携帯電話１に備えられた記録装置に保存される。
図２を用いて、本発明を適用したカメラ付携帯電話のハードウエアの構成と動作を説明する。カメラ付携帯電話１は上に説明したように、カメラモジュール１１とホストモジュール１２とから構成され、カメラモジュール１１は撮影及び画像データの作成を担当し、ホストモジュール１２は作成された画像データの保存と表示のほか、電話機能やスケジュール機能等のＰＤＡ機能を担当する。
カメラモジュール１１は、レンズ７、ＬＥＤ照明８、固体撮像素子１３、Ａ／Ｄ変換器１４、画像データ構築器１６、ＪＰＥＧ圧縮器１７、バス１８、データインターフェース２２、制御インターフェース２３等を備える。バス１８にはカメラＣＰＵ１９、メモリ２０、レジスタ４５などが接続されており、制御インターフェース２３もバス１８に接続される。レジスタ４５からは、固体撮像素子１３、Ａ／Ｄ変換器１４、画像データ構築器１６など、カメラモジュールを構成する各ハードウエアへ制御線４６が伸びる。レンズ７、ＬＥＤ照明８、固体撮像素子１３、Ａ／Ｄ変換器１４以外のハードウエアは、カメラＬＳＩ４１として１チップで提供される。
ホストモジュール１２は、データインターフェース２８、制御インターフェース２９、ホストＣＰＵ３０、一時記憶装置用インターフェース３１、一時記憶装置３２、主記憶装置用インターフェース３３、主記憶装置３４、表示装置用インターフェース３５、表示装置３６、キーボード用インターフェース３７、キーボード３８等を備え、これらはバス２７を通じて接続される。またホストＣＰＵ３０、バス２７、インターフェース２８、２９、３１、３３、３５、３７は、ホストＬＳＩ４２として、１チップで提供される。このほかホストモジュール１２は、ベースバンド制御部８１、アンテナ部８２等を備える。ベースバンド制御部８１は電話の発信や着信に係る機能を担当し、専用のＣＰＵを持つ。ホストＬＳＩ４２は、電話の発着信以外の機能を担当し、カメラモジュール１１から伝送される画像データの処理のほか、キーボード３８の制御、ゲーム、音楽再生、予定表などの機能も担当する。なお、キーボード３８はテンキー３、機能ボタン４等を含む。
カメラモジュール１１の固体撮像素子１３には、例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサー等を用いることができる。固体撮像素子１３は、レンズ７を通過した光を電気信号に変換することにより、撮影を行なう。固体撮像素子１３の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器１４でデジタルデータに変換される。このデジタルデータをＲＡＷデータというが、未だコンピュータで表示したり、印刷機で印刷したりすることができる、画像データにはなっていない。画像データは、画像データ構築器１６によって作成される。画像データ構築器１６は、ＲＡＷデータに対してまずレンズ濃淡補正、ホワイトバランス等の原画処理を行なう。次に原画処理が施されたＲＡＷデータから赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の成分を抽出し、ＣＦＡ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ Ａｒｒａｙ）補間処理を施して、ＲＧＢ３平面からなるＲＧＢ形式の画像データを作成する。さらにこの画像データに対して、輪郭強調やガンマ補正等の処理を行なう。最後に、画像データの形式を、ＲＧＢ形式からＹＵＶ形式へと変換する。１フレームを構成する画像データは１ラインあるいは数ラインごとに順次作成され、作成された分ずつ順次ＪＰＥＧ圧縮器１７へと出力する。最終的には、１回の撮影により得られる固体撮像素子１３の出力信号から、１フレーム全体の画像データが作成される。作成された画像データは、インターフェース２２及び２８を通じてホストモジュール１２に送信される。
ホストモジュールが受信した画像データは、まず一時記憶装置３２に一時保存される。一時記憶装置３２に用いられる典型的なものは、ＳＤＲＡＭである。受信した画像データが、プレビュー用の画像データである場合は、ホストＣＰＵ３０はそのデータを一時記憶装置３２から読み出し、所定の処理を行なって、表示装置３６の表示画面に表示する。受信したデータが保存用の画像データである場合は、ホストＣＰＵ３０は一時記憶装置３２からその保存用画像データを読み出し、主記憶装置３４に保存する。主記憶装置３４はカメラ付携帯電話１の電源が切れてもデータを保存し続ける記録媒体を備え、例えばフラッシュメモリ、ＣＦカード、ＳＤカードを用いることができる。なお、画像データが保存用のものである場合、カメラモジュール１１は、予めＪＰＥＧ圧縮部１７で当該画像データを圧縮してから、データインターフェース２２を通じてカメラモジュールに出力する。
次に、カメラモジュール１１の各ハードウエアの制御に関わる構成と動作について、図３を参照しながら詳細に説明する。図３に示されるように、カメラＬＳＩ４１のレジスタ４５は、メッセージ領域４８とパラメータ領域４９を備える。メッセージ領域４８は、メッセージコマンドを書き込むための領域である。メッセージコマンドとは、例えば「撮影せよ」や「ＬＥＤ照明を点灯せよ」など、特定の機能の遂行を命令するものであるが、ハードウエアの状態を直接に変化させるものではない。パラメータ領域４９は、制御パラメータを書き込むための領域である。制御パラメータがパラメータ領域４９の所定の領域に書き込まれると、その領域に対応するハードウエアの状態が直ちに変化する。例えばＬＥＤ照明８が点灯したり、固体撮像素子１３が露光モードになったりする。
メッセージ領域４８とパラメータ領域４９は、アドレスにより区別される。ホストＣＰＵ４３は、適当なアドレスを指定することにより、メッセージ領域４８にアクセスしてメッセージコマンドを書き込むことができ、またパラメータ領域４９にアクセスして制御パラメータの読み書きができるように構成されている。ホストＣＰＵ４３は、メッセージ領域４８やパラメータ領域４９に直接アクセスして、データの読み書きをすることができる。カメラＣＰＵ１９は、メッセージ領域４８の内容を読むことができ、また適当なアドレスを指定してパラメータ領域４９に制御パラメータを書き込むように構成される。
カメラＬＳＩ４１は、レジスタ４５のメッセージ領域４８が書き込みを受けると、カメラＣＰＵ１９に割り込みが発生するように構成されている（引用番号５１）。またパラメータ領域４９からカメラモジュール１１を構成するハードウエア１５へ、制御線４６が伸びている。ここで図３に示したハードウエア１５は、図２の固体撮像素子１３、Ａ／Ｄ変換器１４、ＬＥＤ照明８、画像データ構築部１６、ＪＰＥＧ圧縮器１７など、カメラモジュールの様々な機能を具体的に実現する機器を略して記載したものである。同様に、図３において制御線４６は１本しか記載されていないが、本当は図２にあるように、ハードウエアごとに独立に制御線を持つ。パラメータ領域４９は、各ハードウエア用にそれぞれ専用の領域を持ち、その専用領域ごとに、対応するハードウエアへ制御線４６が伸びている（図２参照）。パラメータ領域４９の中のある専用領域の状態が変わると、変わったことが制御線４６を通じて対応するハードウエアに伝わり、そのハードウエアは状態を変える。例えば、ＬＥＤ照明８に対応するパラメータ領域４９中の専用領域の値が変わると、ＬＥＤ照明８が点灯したり消灯したりする。
ホストＬＳＩ４２がカメラモジュールの機能を利用するときは、まずホストＣＰＵ４３が、その機能を呼び出すメッセージコマンドをカメラＬＳＩ４１へ送信する。カメラＬＳＩ４１が受信したメッセージコマンドは、レジスタ４５のメッセージ領域４８に書き込まれる。ホストＣＰＵ４３は、アドレスを指定して、メッセージ領域４８中の該当するアドレスを持つ領域へ、メッセージコマンドを直接書き込む。
メッセージ領域４８への書き込みは、カメラＣＰＵ１９に割り込みを発生させる（引用番号５１）。カメラＣＰＵ１９は、パラメータ領域４９へのメッセージコマンドの書き込みによって割り込みを受けると、書き込まれたメッセージコマンドに対応するメッセージハンドラをメモリ２０から呼び出す。メッセージハンドラは、カメラＬＳＩのファームウエアとして実装されている。呼び出されたメッセージハンドラによって、カメラＣＰＵ１９は、そのメッセージハンドラに対応する処理に応じて、複数の制御パラメータをプログラムされた時間間隔で、レジスタ４５のパラメータ領域４９に書き込む（引用番号５２）。より具体的には、カメラＣＰＵ１９は、アドレスを指定して、パラメータ領域４９中の該当するアドレスを持つ領域へ、メッセージハンドラに対応する処理に応じて、複数の制御パラメータをプログラムされた時間間隔で直接書き込む。
パラメータ領域４９に新たな制御パラメータが書き込まれることにより、パラメータ領域４９のある領域の状態が変わると、変わったという情報が制御線４６を通じてハードウエア１５に伝わり、その領域に対応するハードウエアの状態が変化する。例えば、固体撮像素子１３が電気信号を読み出すモードになったり、焦点合わせやズームのためにレンズ駆動用モータ（図示せず）が３ステップ駆動したり、ＬＥＤ照明８が点灯したり消灯したりする。
次に、本発明によるカメラ付携帯電話１における、カメラモジュール４１の試験方法について、図３を参照しながら説明する。カメラモジュール４１に行なうべき試験は、ハードウエア試験とソフトウエア試験がある。
ハードウエア試験は、カメラモジュール４１の各ハードウエアが、所定の機能を発揮できるか否かを確認するための試験である。この試験をするために、試験者は、ホストＣＰＵ４３により、アドレスを指定して、カメラＬＳＩ４１のレジスタ４５のパラメータ領域４９の所定の領域に、直接ハードウエア１５の制御パラメータを書き込み、制御パラメータが書き込まれた後のハードウエア１５の動作を観察する。例えば、固体撮像素子１３によるデータ収集機能を試験する場合、試験者はホストＣＰＵ４３により、パラメータ領域４９の固体撮像素子１３に関わる部分のアドレスを指定して１００００００１を出力し、固体撮像素子１３が露光を開始するかどうかをチェックする。また、当該アドレスを指定して１００１０００１を出力し、固体撮像素子１３が露光を終了するかどうかをチェックする。この例のように、ある機能に関わる制御パラメータをパラメータ領域４９に書き込み、それぞれのハードウエアが所望の動作をするかどうかを観察することを、カメラモジュール１１を構成する各ハードウエアの全ての機能について行なうことで、カメラモジュール１１のハードウエアが正常に動作しているか否かを確認することができる。
ソフトウエア試験は、カメラＬＳＩのファームウエアが正常に機能するか否かを確認するためのものである。この試験をするために、試験者は、ホストＣＰＵ４３により、アドレスを指定してカメラＬＳＩ４１のレジスタ４５のメッセージ領域４８に、特定の機能を示すメッセージコマンドを書き込む。するとカメラＬＳＩのファームウエアは、カメラＣＰＵ１９によって、その機能を実現するための処理に応じて、複数のハードウエア制御パラメータを準備し、レジスタ４５のパラメータ領域４９にその制御パラメータを書き込む。そこで試験者はホストＣＰＵ４３により、そのアドレスを指定してレジスタ４５のパラメータ領域４９にアクセスし、書き込まれた制御パラメータを読む。そして書き込まれた制御パラメータが所望の値であるか否かを確認する。先程の例を用いると、まず試験者はホストＣＰＵ４３により、「露光開始」というメッセージコマンドをレジスタ４５のメッセージ領域４８に書き込む。次に試験者はホストＣＰＵ４３により、レジスタ４５のパラメータ領域４９の固体撮像素子に関わる部分のアドレスを指定して、パラメータの値を読み込み、それが１００００００１であるか否かをチェックする。また、ファームウエアのカメラモジュールの初期化に関わる部分の機能を試験するために、カメラモジュールの初期化を意味するメッセージコマンドをメッセージ領域４８に書き込み、その後パラメータ領域４９が初期化を示す値になっているか否かをチェックする。かかる試験をファームウエアの全ての機能について行なうことにより、ファームウエアの試験を行なうことができる。
このように、カメラモジュール４１の試験は、別に試験用の機器を用意しなくとも、行なうことができる。もちろん、上記の説明におけるホストＬＳＩの機能を肩代わりする別個の機器を用いてカメラモジュール４１の試験を行なうことも、可能である。
上記の実施例は本発明を実施するための一例を示したものであって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で様々な実施形態が考えられることはいうまでもない。例えばレジスタ４５は、ホストＣＰＵ４３がアドレスによってメッセージ領域とパラメータ領域を区別することができれば、カメラＬＳＩ４１内に複数あってもよい。

Claims (7)

1. 撮影を行なって画像データを作成するカメラモジュールと、前記画像データを保存するホストモジュールと、前記カメラモジュールと前記ホストモジュールとを接続するインターフェース部と、前記カメラモジュールと前記ホストモジュールと前記インターフェース部を一体に保持する筐体と、を備え、
   前記ホストモジュールは、前記インターフェース部に接続されたホストＣＰＵを有し、
   前記カメラモジュールは、前記インターフェース部に接続され、第１の領域と前記第１の領域からアドレスによって区別される第２の領域とを備えるレジスタと、前記レジスタに接続され前記第１の領域にデータが書き込まれることにより割り込みを受けるカメラＣＰＵと、を有し、
   前記ホストＣＰＵは、第１種のデータを準備して、前記第１種のデータを前記インターフェース部を通じて前記第１の領域に書き込み、
   前記カメラＣＰＵは、前記書き込まれた前記第１のデータに対応する第２種のデータを準備して、前記第２種のデータを前記第２の領域に書き込み、
   さらに前記ホストＣＰＵは、前記第２の領域のアドレスを指定して前記第２の領域から前記インターフェースを通じて直接データを読み出し、さらに前記ホストＣＰＵは、前記第２の領域のアドレスを指定して前記第２の領域に前記インターフェースを通じて直接データを書き込むことができる、
   ことを特徴とする、デジタル撮影装置。
2. 前記第１種のデータは所定の機能を表わすメッセージコマンドである、請求項１に記載のデジタル撮影装置。
3. 前記第２種のデータはハードウエアの制御パラメータである、請求項１に記載のデジタル撮影装置。
4. 前記カメラモジュールは固体撮像素子を備え、前記第２種のデータは前記固体撮像素子の制御パラメータである、請求項１に記載のデジタル撮影装置。
5. 前記カメラモジュールは照明装置を備え、前記第２種のデータは前記照明装置の制御パラメータである、請求項１に記載のデジタル撮影装置。
6. 前記カメラモジュールは、複数のレンズと前記複数のレンズの中の少なくとも１枚のレンズを移動するためのモータとを備え、前記第２種のデータは前記モータの制御パラメータである、請求項１に記載のデジタル撮影装置。
7. 前記ホストモジュールは電話機能を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載のデジタル撮影装置。

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