JP4291359B2

JP4291359B2 - Ｉ２ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュール

Info

Publication number: JP4291359B2
Application number: JP2006342761A
Authority: JP
Inventors: 佑榮崔
Original assignee: 三星電機株式会社
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2026-12-20
Also published as: JP2007181202A; KR100735465B1; US20070146492A1; US7656447B2; CN1992804A

Description

本発明は、移動通信端末機などに使用されるカメラモジュールに関し、より詳しくは静電気による過電流を遮断するためにカメラモジュールに含まれたダイオードによって発生する漏洩電流の発生を除去することにより電力消耗の浪費を防止することが可能であるＩ２Ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュールに関する。

一般的に、Ｉ２Ｃ（ＩｎｔｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）はＴＶ、ＶＣＲ及びオーディオ機器などのように大量生産される製品用集積回路等の間の通信リンクを提供する２本の双方向又は両方向シリアルバスとして、フィリップ社により初めて紹介された。今日Ｉ２Ｃは内蔵アプリケーションのための実用上の標準ソリューションとなった。

Ｉ２Ｃバスは、クロック伝送のためのシリアルクロックライン（ＳｅｒｉａｌＣｌｏｃｋＬｉｎｅ：ＳＣＬ）とデータを直列に転送するためのシリアルデータライン（ＳｅｒｉａｌＤＡｔａｌｉｎｅ：ＳＤＡ）とで構成され、データはクロックに応じて送受信される。またＩ２Ｃバスに接続されたデバイス等はマスタ（ｍａｓｔｅｒ）とスレーブ（ｓｌａｖｅ）関係で通信する。Ｉ２Ｃは多数のスレーブデバイスと通信が可能な直列バスプロトコルとして多数のスレーブデバイスが電源線と２本の線（ＳＣＬ、ＳＤＡ）で連結されデータ送受信が可能である。

図１は、一般的なＩ２Ｃバスの構成を概略的に示す構成図である。図１を参照すると、Ｉ２Ｃマスタデバイス１はシリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）の２本のラインを介して複数のＩ２Ｃスレーブデバイス２−１、２−２と連結される。Ｉ２Ｃマスタデバイス１はＩ２ＣをサポートするＩ２Ｃスレーブデバイス２−１、２−２の制御のためにＩ２Ｃバスコントローラ（図示せず）を利用してＩ２Ｃスレーブデバイス２−１、２−２に単にデータを書き込んだり、読み出す動作を行う。また、Ｉ２Ｃマスタデバイス１は伝送を開始する装置としてクロックパルスを生成し、また、送信を終了する役目を果たす装置であり、Ｉ２Ｃスレーブデバイス２−１、２−２はＩ２Ｃマスタデバイス１によりアドレシングされる装置である。Ｉ２Ｃマスタデバイス１が開始状態にすると、Ｉ２Ｃバスに連結されたＩ２Ｃスレーブデバイス２−１、２−２が以降のデータを待ちうける。Ｉ２Ｃマスタデバイス１がスレーブアドレスを送ると、各々のＩ２Ｃスレーブデバイス２−１、２−２は自身の固有アドレスと比較し、アドレスの一致するＩ２Ｃスレーブデバイスは続くＡＣＫ信号（受信できたことを知らせるアクノウリッジ信号）区間にこれに対する回答を送る。それにより、Ｉ２Ｃマスタデバイス１は当該Ｉ２Ｃスレーブデバイスとデータを送受信するようになる。データ送受信が終了すると、Ｉ２Ｃマスタデバイス１は停止状態にしてバスを解除する。このようなＩ２Ｃバスの動作のためにシリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）の２本のラインは、各々プルアップ抵抗を通じてプルアップ電源（ここではプルアップ電圧）（Ｖ_ｄｄ）の提供を受ける。

現在カメラ機能を含む移動通信端末機などでも上記のようなＩ２Ｃバスを利用して、端末機のメインデジタル信号処理器（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＤＳＰ）とカメラモジュール間の通信が行われている。この場合、上記メインＤＳＰはＩ２Ｃのマスタデバイスになり、カメラモジュール内のイメージセンサ（またはイメージ信号処理器（ＩｍａｇｅＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＩＳＰ））がＩ２Ｃスレーブデバイスになる。

図２は、従来のＩ２Ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュールが端末機に適用された状態を示す構成図である。図２に示すように、従来のＩ２Ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュール１１は主にカメラ機能を有する移動通信端末機などに採用され、この場合Ｉ２Ｃバスを利用して移動通信端末機のメインＤＳＰと通信する。通常、半導体素子などは静電気放電（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ＳｔａｔｉｃＤｉｓｃｈａｒｇｅ：ＥＳＤ）による過電流によって素子が損傷されるのを防止するためのダイオードが素子の入出力端子に接続されているが、図１に示されたカメラモジュール１１またはイメージセンサ部１１２（またはＩＳＰ、本明細書ではイメージセンサ部１１２がＩＳＰを含むものとみなす）にも過電流の流入を遮断するためのダイオード１１３ａ、１１３ｂがシリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）と、イメージセンサ部１１２との間に連結される。このダイオード１１３ａ、１１３ｂはイメージセンサ部１１２内に含まれ得る。

前述したように、Ｉ２Ｃバスに連結されたカメラモジュール１１はカメラ機能を使用しない場合、端末機メイン回路部１２から提供されるパワーダウン信号灯によって電源電圧（Ｖ_ｃｍ）が０Ｖになりイメージセンサ部１１２などの駆動を停止するようになる。この際、過電流がＩ２Ｃバスに流入されることを防止するためにＩ２Ｃバスのシリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）に連結されたダイオード１１３ａ、１１３ｂの特性（順方向導通）によって、Ｉ２Ｃプルアップ電源（Ｖ_ｄｄ）から漏洩電流Ｉl１、Ｉl２がイメージセンサに提供される。

したがって、従来のＩ２Ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュール１１はカメラモジュールの駆動を停止させるためにカメラ電源を遮断する場合、停止された状態でもＩ２Ｃバスのシリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）を通して漏洩電流が発生するようになるという問題点がある。

また、カメラ駆動を中止させるための他の方法として、カメラモジュールに電源が供給された状態でイメージセンサ部が別途サポートするＰＷＲＤＮ（Ｐｏｗｅｒｄｏｗｎ）入力信号を使用する方式があるが、この方法も数十〜数百μＡ程度の消費電流が発生する恐れもあり、カメラ電源を遮断する方式に比べ不要な消費電流を消耗してしまうという問題点がある。

本発明は、前述した従来技術の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は移動通信端末機などに含まれたカメラモジュールの電源が遮断された状態での漏洩電流の発生を防止することにより使用しないカメラモジュールによる不要な電力の浪費を除去し、さらに移動通信端末機などのバッテリ駆動時間及び寿命を増加させることが可能なＩ２Ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュールを提供することにある。

上記目的を達成するための技術的構成として本発明は、レンズ部と、電源ラインを通して伝達される電源の供給を受け上記レンズ部から伝達される映像を電気信号に変換し、シリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）で構成されたＩ２Ｃバスに連結されたイメージセンサ部と、静電気放電による過電流が上記イメージセンサ部から上記シリアルクロックラインに伝達されることを遮断する第１ダイオードと、静電気放電による過電流が上記イメージセンサ部から上記シリアルデータラインに伝達されることを遮断する第２ダイオードと、上記電源ラインから供給される電源がない場合、上記イメージセンサ部と上記シリアルクロックラインの連結を遮断する第１スイッチと、上記電源ラインから供給される電源がない場合、上記イメージセンサ部と上記シリアルデータラインの連結を遮断する第２スイッチと、を含むＩ２Ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュールを提供する。

本発明の一実施形態において上記イメージセンサ部は、上記第１ダイオード及び第２ダイオードを含むことができる。本発明の好ましき実施形態において、上記第１スイッチ及び第２スイッチはバススイッチであることができ、上記第１スイッチ及び第２スイッチは一体型に構成され得る。

本発明によれば、カメラモジュール内に含まれた過電流防止ダイオードによって、電源が提供されない状態における漏洩電流の発生を遮断することによって、カメラモジュールを含む端末機などの不要な電力消耗を節減することが可能である。これにより、端末機などのバッテリ駆動時間及びバッテリ寿命を延長させることができる。

以下、添付された図面を参照して本発明の実施形態をより詳しく説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることが可能であり、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面に示す要素等の形状および大きさなどはより明確な説明のために誇張され得、図面上において実質的に同一な構成及び機能を有する構成要素等は同一の符号を付す。

図３は本発明の一実施形態によるＩ２Ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュールの構成図である。図３を参照すると、本発明の一実施形態によるカメラモジュール１１は、レンズ部１１１と、所定の電源の供給を受け上記レンズ部１１１から伝達される映像を電気信号に変換するイメージセンサ部１１２と、上記イメージセンサ部１１２と連結されたＩ２Ｃバス中シリアルクロックライン（ＳｅｒｉａｌＣｌｏｃｋＬｉｎｅ：ＳＣＬ）に連結された第１ダイオード１１３ａと、上記イメージセンサ部１１２と連結されたＩ２Ｃバス中シリアルデータライン（ＳｅｒｉａｌＤＡｔａｌｉｎｅ：ＳＤＡ）に連結された第２ダイオード１１３ｂと、上記イメージセンサ部１１２に電源が供給されない場合、上記イメージセンサ部１１２と上記シリアルクロックライン（ＳＣＬ）の連結を遮断する第１スイッチ２０ａと、上記イメージセンサ部１１２に電源が供給されない場合、上記イメージセンサ部１１２と上記シリアルデータライン（ＳＤＡ）の連結を遮断する第２スイッチ２０ｂとを含んで構成される。

上記のような構成を有する本発明のカメラモジュール１１は主にカメラ機能を有する移動通信端末機などに採用され得、この場合Ｉ２Ｃバスを利用して移動通信端末機のメインＤＳＰと通信する。このようなＩ２Ｃバスを利用した通信において、カメラモジュール１１からＩ２Ｃバスに過電流の流入を遮断するためのダイオード１１３ａ、１１３ｂによって電源が供給されない場合に発生する漏洩電流を除去するために、本発明はＩ２Ｃバスのシリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）と、イメージセンサ部１１２との間に電源の有無に基づいてオン／オフが制御されるスイッチ２０ａ、２０ｂを具備することを特徴とする。

上記レンズ部１１１は撮像しようとする映像をイメージセンサ部１１２に伝達する。上記レンズ部１１１はユーザの操作によって調整され得るズーム機能または自動露出機能または自動焦点機能のために複数のレンズから成るモジュール形態に製作され得る。

上記イメージセンサ部１１２は、光に反応する特性を有する半導体を利用して被写体の互いに異なる明るさ及び波長を信号処理可能なレベルの電気的な値に出力するイメージ検出素子を含む。即ち、上記イメージセンサ部１１２は、レンズ部１１１を介して入力される映像を電気的な信号に変換して出力する。この変換された電気信号は、Ｉ２Ｃバスを利用して端末機のメインＤＳＰに伝達されデジタル処理されたり、カメラモジュール１１内に具備され得るイメージ信号処理器（ＩＳＰ）において所定のデジタルデータに処理され、Ｉ２Ｃバスを利用して端末機メインＤＳＰに伝達され得る。このイメージセンサ部１１２に含まれたイメージ検出素子は、光に反応する半導体素子と、上記半導体素子の電気的変化を所定レベルの電気的な信号に出力するための多数のトランジスタ等とから成るため、駆動のための電源が必要である。従って、上記イメージセンサ部１１２は電源に連結された電源ラインを介して電源の提供を受ける。

上記ダイオード１１３ａ、１１３ｂは、静電気放電による過電流が上記シリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）に伝達されるのを各々遮断する第１ダイオード１１３ａ及び第２ダイオード１１３ｂを含む。上記ダイオード１１３ａ、１１３ｂは、このような過電流がＩ２Ｃバスに伝達されることを遮断するために、Ｉ２Ｃバスと連結された電極がアノード（ａｎｏｄｅ）になり、電源電圧（Ｖ_ｃｍ）側にある電源ラインと連結された電極がカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）になる極性を有するように配置される。

一方、このダイオード１１３ａ、１１３ｂはカメラモジュール１１内でイメージセンサ部１１２と連結されたシリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）上に配置されることが可能であり、図３に示すようにイメージセンサ部１１２のシリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）端子と連結され、イメージセンサ部１１２内に含まれた形態に実現されることもできる。図示しないが、カメラモジュール１１内にイメージ信号処理器（ＩｍａｇｅＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＩＳＰ）が存在する場合、上記各ダイオードは上記イメージ信号処理器のシリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）端子と連結させて、イメージ信号処理器内に含まれた形態に構成させることもできる。

上記スイッチ２０ａ、２０ｂは、上記イメージセンサ部１１２に電源電圧が供給されない場合、上記イメージセンサ部１１２と上記シリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）の連結を遮断する第１スイッチ２０ａ及び第２スイッチ２０ｂを含む。

上記イメージセンサ部１１２が動作する必要がない場合、例えば端末機のユーザがカメラ機能を使用しない場合、イメージセンサ部１１２には電源が供給される必要がない。したがって、上記電源電圧（Ｖ_ｃｍ）は０Ｖの値を有することができる。しかし、上記電源電圧（Ｖ_ｃｍ）が０Ｖであると、前述のような従来技術では、上記第１及び第２ダイオード１１３ａ、１１３ｂの特性によりＩ２Ｃバスのシリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）を通してイメージセンサ部の方向に漏洩電流が発生する。この漏洩電流はカメラモジュールを使用した端末機の電力消耗を増加させバッテリの稼動時間を短縮させるなどの問題を発生させる。

したがって、本発明は上記イメージセンサ部１１２に供給される電源を制御信号として使用し、電源が存在する場合、オン（ＯＮ）状態になって短絡され、電源が存在しない場合、オフ（ＯＦＦ）状態になって開放される第１、第２スイッチ２０ａ、２０ｂを具備する。即ち、イメージセンサ部１１２を使用しない場合、イメージセンサ部１１２に供給される電源電圧（Ｖ_ｃｍ）が０Ｖになることにより開放される際に、Ｉ２Ｃのシリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）を通してイメージセンサ部１１２に流れようとする漏洩電流を上記スイッチ２０ａ、２０ｂが遮断する。

上記第１及び第２スイッチ２０ａ、２０ｂはバススイッチ（ＢｕｓＳｗｉｔｃｈ）であることが好ましく、これらの２つのスイッチが一つの制御信号（ここでは、電源電圧（Ｖ_ｃｍ））を利用して同一な動作を行うので、上記第１及び第２スイッチ２０ａ、２０ｂは一体型に構成されることが好ましい。また、上記バススイッチは、バスラインの高速インタフェースを可能にしたスイッチ製品で構成でき、このスイッチ製品は、上記２つのスイッチをＩＣチップ内に含み得る市販のＭＯＳ形半導体ＩＣ製の様々な種類のものから所望スペックのものを選択使用することができる。

図４は、本発明の一実施形態によるＩ２Ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュールが端末機に適用された形態を示す構成図である。図４を参照して、本発明によるカメラモジュールの作用をより詳しく説明する。

図４に示すように、本発明のカメラモジュール１１は端末機メイン回路部１２に具備されたＩ２Ｃバスのシリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）と連結される。上記シリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）の各々はプルアップ（ｐｕｌｌ−ｕｐ）抵抗Ｒを通じてプルアップ電源（Ｖ_ｄｄ）と連結される。図示しないが、上記端末機メイン回路部１２にはメインＤＳＰがＩ２Ｃのマスタ（ｍａｓｔｅｒ）デバイスとしてシリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）に連結されており、本発明のカメラモジュール１１内のイメージセンサ部（またはＩＳＰ）がスレーブ（ｓｌａｖｅ）デバイスとしてシリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）に連結される。

上記カメラモジュール１１が動作する場合、例えばユーザが端末機のカメラ機能を利用して撮像しようとする場合、上記イメージセンサ部１１２の電源（Ｖ_ｃｍ）はイメージセンサ部１１２が動作するのに好適な電圧を提供する。この電源電圧（Ｖ_ｃｍ）によってイメージセンサ部１１２が駆動され、この電源電圧（Ｖ_ｃｍ）がスイッチ部２１の制御信号として提供され、上記スイッチ部２１はオン状態になって、上記イメージセンサ部１１２と、シリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）とを連結して上記イメージセンサ部１１２によって生成されるデータを端末機メイン回路側に伝達することができる。

一方、ユーザがカメラ機能を使用しない場合、電力消耗を減らすためにカメラモジュール１１にパワーダウン（ＰｏｗｅｒＤｏｗｎ）信号が伝達され、それによりカメラモジュール１１に電源電圧が供給されなくなり上記イメージセンサ部１１２の動作が停止される。即ち、上記電源電圧（Ｖ_ｃｍ）が０Ｖとなっている。これと同時に、上記電源電圧（Ｖ_ｃｍ）がスイッチ部２１の制御信号として提供され、上記スイッチ部２１はイメージセンサ１１２と、シリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）との各々の連結を開放させる。したがって、従来のように過電流遮断のためのダイオード１１３ａ、１１３ｂによって端末機メイン回路部１２側のシリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）を通して発生する漏洩電流の発生を遮断できるようになる。上記スイッチ部２１は、図３に示された第１、第スイッチ２０ａ、２０ｂに相当するスイッチを例えばＮチャンネル型のＭＯＳＦＥＴで構成したバススイッチとすることができる。この場合、各ＭＯＳＦＥＴは、カメラ機能が撮像状態のとき上記イメージセンサ部１１２の電源電圧（Ｖ_ｃｍ）が正電圧にあるとオン動作し、カメラ機能が停止され上記電源電圧（Ｖ_ｃｍ）が０Ｖになるとオフ動作することができる。そして、上記第１、第スイッチ２０ａ、２０ｂに相当する２つのＭＯＳＦＥＴは並列接続されて半導体チップ中に一体的に形成され、各ＦＥＴのゲート電極が上記電源電圧（Ｖ_ｃｍ）に共通接続されることによって、一体型のスイッチを構成することができる。

一般的なＩ２Ｃバスの構造を概略的に示す構成図である。従来のＩ２Ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュールが端末機に適用された構造を示す構成図である。本発明の一実施形態によるＩ２Ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュールの構成図である。本発明の一実施形態によるＩ２Ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュールが端末機に適用された形態を示す構成図である。

符号の説明

１１カメラモジュール
１１１レンズ部
１１２イメージセンサ部
１１３ａ第１ダイオード
１１３ｂ第２ダイオード
１２端末機メイン回路部
２０ａ第１スイッチ
２０ｂ第２スイッチ
２１スイッチ部
ＳＣＬシリアルクロックライン
ＳＤＡシリアルデータライン
Ｖ_ｃｍイメージセンサ部電源電圧
Ｖ_ｄｄＩ２Ｃバスのプルアップ電圧

Claims

レンズ部と、
電源ラインを通して伝達される電源の供給を受け上記レンズ部から伝達される映像を電気信号に変換し、シリアルクロックライン（ＳＣＬ）及びシリアルデータライン（ＳＤＡ）で構成されたＩ２Ｃバスに連結されたイメージセンサ部と、
静電気放電による過電流が上記イメージセンサ部から上記シリアルクロックラインに伝達されることを遮断する第１ダイオードと、
静電気放電による過電流が上記イメージセンサ部から上記シリアルデータラインに伝達されることを遮断する第２ダイオードと、
上記電源ラインから供給される電源がない場合、上記イメージセンサ部と上記シリアルクロックラインの連結を遮断する第１スイッチと、
上記電源ラインから供給される電源がない場合、上記イメージセンサ部と上記シリアルデータラインの連結を遮断する第２スイッチと、
を含むＩ２Ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュール。
上記イメージセンサ部は、
上記第１ダイオード及び第２ダイオードを含むことを特徴とする請求項１に記載のＩ２Ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュール。
上記第１スイッチ及び第２スイッチはバススイッチであることを特徴とする請求項１に記載のＩ２Ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュール。
上記第１スイッチ及び第２スイッチは一体型に構成されていることを特徴とする請求項１または請求項３に記載のＩ２Ｃ通信方式を利用して通信するカメラモジュール。