JP4833389B2 - カメラモジュールから移動局のような電子装置へ画像情報を転送する方法、カメラモジュール及び移動局 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は請求項１の前文に規定された画像情報を転送する方法、請求項７の前文に規定されたカメラモジュール、並びに請求項13の前文に規定された移動局に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル・カメラとビデオカメラでは、光学的画像はイメージ（画像）センサ、通常電荷結合素子(CCD) によって電気的形式(electrical form) に変換される。そのようなイメージセンサは、好適にはマトリックス（行列）形式に配置されたいくつかの感光性絵素 (画素) から成る。イメージセンサ中の画素数は形成される画像の解像度に影響を与える。通常、カメラとビデオカメラで使用されるイメージセンサは数十万の画素 (例えば 640×480 ＝307200画素など) から成る。CCD センサでは画素の中で電荷が光によって誘導されるが、この誘導は、画素中の光の活動時間、すなわち露光時間のみならず例えば光の強度によっても影響を受ける。カメラには光学レンズが装備されており、それによって画像はイメージセンサの画素に焦点合せされる。CCD センサを使用すると、各画素は、写真撮影前に非荷電状態にされ、それによって所定の露光時間の後、各々の画素は電荷に向けられた光量に比例する、測定可能な電荷を持つことになる。露光後、CCD センサへの光の入射は例えば機械シャッタで阻止される。このシャッター機能はイメージセンサの十分に迅速な読み取りによって電気的に実行することもできる。
【０００３】
CCD センサでは、各画素は連続して（シリーズに）それらを結合することにより連鎖しており、CCD センサの出力はこの連続（シリーズに）接続している第一の画素と結合し、それによって、電荷転送信号によってタイミングをとりながら一つの画素から次の画像へ電荷を転送することによりCCD センサからの画像信号は読み取られる。このCCD 要素の出力側から電荷を読み取ることができ、それによってこの出力側と結合した画素の電荷が先ず読み取られる。同じ接続部で、電荷転送信号は他の画素の電荷の転送を次の画素へ誘導する。すなわちこの出力側と結合した画素はその出力側と結合した第二の画素の電荷を受信することになり、第二の画素は連続して接続している第三の画素の電荷をそれぞれ受信することになる、等々である。イメージセンサの各々のライン（行）によって別個の画素チェーンが形成される。上に示したように、各々の画素チェーンにはそのチェーン中の第一の画素から出る分離した出力部が設けられている。画素チェーンからのこれらの出力部から、例えば転送レジスタへ電荷が転送される。このようにして形成されたCCD イメージセンサの読み取りには、画素チェーンにおける画素数に対応する方法で電荷の転送が必要となる。従って、所望の画素の電荷がイメージセンサの出力部にある限り上に示したような電荷の転送を行う以外に単一画素の電荷を測定することは不可能である。実際には、たとえ画素中のいくつかがアンダーサンプリング(undersampling) で処理されなかった場合でも画素チェーン中のすべての画素の電荷を出力部へ転送しなければならないために、このようなイメージセンサを使用すると画像のアンダーサンプリングは難しく、その速度も遅い。
【０００４】
イメージセンサによって生成されるアナログ信号のデジタル形式への変換は、アナログ／デジタル変換器で行うことができる。アナログ／デジタル変換の変換精度は通常８ビットであり、それによって各々の画素から256 の光度レベルが得られる。人間の眼の能力を考えるとこの数字は必要な画像品質を提供するには通常十分である。この変換結果は、画像メモリやビデオテープに記憶するようなさらなる処理ステップのためにパラレル形式でアナログ／デジタル変換器から転送される。先行技術のデジタル・カメラとビデオカメラでは、使用される表示装置はアナログ接続部を備えたLCD 表示装置のようなアナログ表示装置であり、それによって画像はアナログ信号として表示装置へ転送される。
【０００５】
上述のCCD センサに加えて、最近発達したものとしていわゆるCMOSイメージセンサがあり、これによって画像の光電子変換を行うこともできる。これらのCMOSイメージセンサは主として二つの異なる動作原理に基づく、集積型イメージセンサと非集積型イメージセンサである。
【０００６】
集積型イメージセンサでは、画素が発生した電流は画素と接続して設けられているコンデンサ（キャパシタ）を充電するために使用される。コンデンサ（キャパシタ）の充電は画素によって誘導された電流の強さと充電時間に依存する。画像形成前に各コンデンサは非荷電状態にされ、その後画素が発生させた電流がコンデンサを充電し始め、露光後コンデンサに蓄積された電荷は画素を露光した光量に比例する。集積型CMOSイメージセンサの露光時間の設定は、例えば、電子制御装置をもっと単純化しそれによって各画像要素の露光時間をほぼ同じにすることが可能な機械シャッタによって処理することができるし、あるいはコンデンサの放電のタイミングと、異なる画素に対してほぼ同じである蓄積された電荷の測定によっても処理することができる。集積型イメージセンサでは、画素が暗いときにもコンデンサに電荷が蓄積される。これによって画素からの画像信号が歪められる場合がある。この歪みを修正するために、いわゆる相関ダブルサンプリング(CDS) 法が発達しており、それによって露光前の望ましい充電再設定後に画素のコンデンサの充電状態が測定され、その値は各々の画素について記憶される。このコンデンサの充電は露光時間後に再び測定され、この測定値から記憶された値が差し引かれる。この差は、一回の測定によって得られる画像信号よりも光量に比例する実際の画像信号のほうにより良く対応している。上に示す電荷測定後、測定値はアナログ／デジタル変換にかけられ、その測定結果はデジタル形式で記憶される。
【０００７】
非集積型CMOSイメージセンサでは、各々の画素が発生させた電流が測定され、この電流はその時画素を露光した光の強度に比例する。この種のセンサには、各々の画素を別個に設計し、他の画素及び露光時間にかかわりなく電流を測定できるという利点がある。機械シャッタを用いて異なる画素について同じ露光時間を設定する場合、集積型イメージセンサではこのランダムアクセスのほうがより容易である。
【０００８】
CMOSイメージセンサを能動及び受動イメージセンサに分けることもできる。この二種類のセンサの主要な差は、能動イメージセンサでは画素がインテンシファイア(intensifier) も備えているという事実にある。これによって集積型イメージセンサ中のコンデンサの電荷の、次のコンデンサへの拡散(spreading) が電荷を測定する段階で減少し、それによって受動イメージセンサでの測定結果が歪められる場合がある。
【０００９】
イメージセンサのタイプにかかわりなく、画素のデジタル化された値が転送され画素毎に通常アナログ形式でさらに処理される。このようにして、例えば、第一行の第一の画素から始まって行毎に画像フィールドが走査される。アナログ画像信号を送ってアナログ表示装置などによってこの信号を表示することもできる。さらなる処理の段階で、アナログ画像信号をデジタル形式へ変換して画像メモリなどに記憶することができ、それによって問題の画素に対応する記憶場所に各々の画素のアナログ信号から形成されたデジタル値を記憶することができる。この画像信号は、必要な場合にフィルタリングと雑音抑圧などにかけることができる。
【００１０】
イメージセンサと制御論理とを有する現在知られているカメラモジュールでは、さらなる処理ステップのために信号をアナログ／デジタル変換にかけなければならないアナログ形式か、すぐに変換できる並列デジタル形式のいずれかの形式で画像情報を読み取ることができる。さらに、所定の画像フォーマットでカメラモジュールの制御論理によって画像情報の同期化が行われ、それによって通常各々の画像から標準的な情報量を転送しなければならない。一つの画像に対する情報量は、イメージセンサ中の画素数 (すなわちその解像度) と各々の画素のアナログ／デジタル変換の精度とによって決められる。例えば、480 の水平行と640 の垂直行から成る (すなわち307200の画素を含む) イメージセンサでは、画素の各々は８ビットのアナログ／デジタル変換にかけられ、一つの画像の全情報は総計2457600 ビットとなる。
【００１１】
先行技術のこのようなカメラモジュールが移動局のような携帯用電子装置と接続されるとき、一つの問題として、画像情報の転送用にシリアル・バスを使用するときに比べると、パラレル・バスによる解決策ではより大きなスペースが必要となるということがある。通常のアプリケーションでは、一つの黒白画像において一つの画素当たり８ビットの情報が使用され、一つのカラー画像において一つの画素当たり24ビットの情報が使用される。従って少なくとも８つの並列転送用ラインが必要となる。別個のカメラモジュールを使用する場合、パラレル・バスと接続される結合ケーブルには、パラレル・バスの各ライン用導体と、接地用導体、及び恐らくカメラモジュール用の電源導体が含まれなければならない。このため結合用導体は、より少ない導体を含むシリアル・バスの結合ケーブルと比べると相当に割高になりまた使用しづらくなる。さらに、パラレル・バスの信号転送用ライン間で起こり得る容量性結合によって隣接導体間の漏話が生じることがある。導体の長さが長くなると漏話も容易に増大する。さらに、パラレルデータ伝送のためにカメラモジュールと接続される装置の構造が複雑になり製造コストが増大する。
【００１２】
同じ時間で同量の情報を転送することが目的であれば、先行技術による解決策でシリアル・バスを使用するにはパラレル形式のデータ転送と比較して少なくとも８倍のデータ転送レートの増加が通常必要となる。高速のデジタル信号は非常に鋭いエッジを持っている (すなわち信号の立ち上りと立ち下り時間が非常に短く、それによって他の電子装置のみならず該電子装置の動作に容易に妨害が誘発される) ので、このような転送レートの増加は必ずしも可能とは限らない。また、急激な変化を含む信号は歪みを受けやすく、それによってデータ転送の信頼性が影響を受ける場合がある。
【００１３】
現在のカメラモジュールに関して一つの不利な点はその融通性のなさである。これらのモジュールはカメラモジュール自身が定めたレートで所定の形式で画像を生み出す。先行技術のカメラモジュールが生み出す情報は容易に影響を受けることはないが、特に、受信装置に入ってくる画像情報の量が受信装置で利用可能な量を超え、それによって利用されない画像情報を転送するために不必要な程度まで電力が消費される場合に画像信号の受信装置で不必要な機能を行う必要が生じる場合がある。この種のカメラモジュールの中にはカメラモジュールから新しい画像を転送する回数を調節するオプションを備えたものもある。しかし、各々の画像の情報量を変更することはできない。設定された更新速度で受信装置が全ての画像を処理できず、カメラモジュールを制御してより遅い速度で画像を転送する場合には、画像中で例えば不連続な動きとして検出できるような低いレベルまで更新速度が下がる場合もある。
【００１４】
いくつかのデジタル・カメラでは、LCD 表示装置が画像情報表示用として現在使用されている。この表示装置は、所望の撮影対象にカメラを向けるためと、撮影した写真を観察し、必要な場合に写真を再度撮影することができるようにするための両用ファインダとして使用される。この種の表示装置は通常アナログであり、画像信号はアナログ形式である。ファインダとして使用するとき、表示装置で表示する画像は十分な速度で更新しなければならない。画像更新周波数は転送すべき大量の画像情報と、限定された転送速度とによって制限されている。この結果、特にカメラあるいは撮影対象物の運動中に、表示装置に表示すべき画像の不連続な動きが生じる。また、いくつかのビデオカメラによってはアナログLCD 表示装置がファインダとして現在使用されているものもあり、それによってビデオ録画中に同様の問題が生じる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
電子装置などに対して、並びに、画像の転送を制御することもできる電子装置からシリアル形式で転送できる画像情報が出されるカメラモジュールに対して画像情報を転送する改善された方法を提供することが本発明の目的である。さらに、必要に応じて画像フォーマットを変更することができる。本発明の方法は請求項１の特徴部分に提示される内容を特徴とする。本発明のカメラモジュールは請求項７の特徴部分に提示される内容を特徴とする。さらに、本発明の移動局は請求項13の特徴部分に提示される内容を特徴とする。本発明は、電子装置が定められた速度でシリアル形式で該電子装置へ画像情報を転送するというアイデアに基づくものである。さらに、転送すべき画像情報量を調節することができ、それによって例えば、表示装置に表示される画像に乱れたぎくしゃくした動きが示されないように、ファインダモードで十分な速度でより少ない画像情報で画像を表示することができる。最終的写真撮影時に、所望のレベルまで画像情報量を上げることができる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は先行技術と比較すると著しい利点を与える。本発明の方法で実現されたカメラでは、画像の後にカメラや画像対象物の動きが続くようにファインダモードとビデオ録画を実行することができる。それでも、単純な撮影では先行技術のカメラで可能な解像度と同じ高さの解像度で最終的写真撮影を行うことができる。ビデオ録画では、普通の状況で十分な画像品質が得られる。本発明のカメラモジュールを使用すると、先行技術のカメラモジュールを使用するときより電子装置のサイズと電力消費を小さくすることができる。さらに、本発明によって画像情報を転送する解決策は信号転送速度の増加を必要とせず、画像転送速度は同じままで、先行技術による解決策を使用する際に起こり得る場合よりも妨害の数を著しく小さくすることができる。
【００１７】
さらに、本発明によって、カメラモジュールと電子装置との間のデータ転送バスをより単純化することができ、またカメラモジュールを接続するための接続手段を電子装置の中でより単純化することができるという利点が与えられる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
【００１９】
図１は、簡略化した方法で好適な実施例によるカメラモジュールの機能ブロックを示す。画像の光電子変換を行うために、カメラモジュール１はこの例では非集積CMOSイメージ（画像）センサであるイメージ（画像）センサ２を備えているが、集積CMOSイメージセンサやCCD イメージセンサのような他のタイプのイメージ（画像）センサにおいても本発明を適用することができる。イメージセンサ２の解像度は例えば 640×480 であるが、このような解像度は本発明を適用する際には重要性を持たない。図を明瞭にするために図面中に全ての画素を示しているわけではないが、例として、第一行の第一画素P_1,1、第二画素P_2,1並びに最後の画素 P_m,1 、第二行の第一画素P_1,2、並びに最後の行の最後の画素 P_m,n が例示されている。行セレクタ３は、一度に検査する画素行を選択するために使用され、列セレクタ４は、行セレクタ３によって選択された行の所望の画素P_1,1〜 P_m,n を選択するために使用される。画素により発生された電流は列セレクタ４の出力部５へ導通される。従って、列セレクタの出力部５には、読み取り時刻で前記画素P_1,1〜 P_m,n を露光する光の強度に比例する、選択された画素P_1,1〜 P_m,n が発生させた電流が含まれる。集積イメージセンサあるいはCCD イメージセンサを使用する際、電荷は、画素P_1,1〜 P_m,n を露光する光の強度と露光時間とに比例し、各々の画素P_1,1〜 P_m,n を放電するための何らかの手段が必要となる。今までの説明で述べたように、CCD イメージセンサと集積CMOSイメージセンサ中で単一の画素P_1,1〜 P_m,n のアドレス指定を実行することは容易ではないが、他の点では本発明によるカメラモジュール１の動作は非集積イメージセンサ２を使用する際の動作と本質的に同様である。
【００２０】
列セレクタの出力部５はサンプル・ホールド回路６に結合される。サンプル・ホールド回路６の出力電圧は、サンプリング時刻でのサンプル・ホールド回路６の入力電圧とほぼ同じに設定される。次のサンプリング時まであるいはサンプル・ホールド回路６のホールド時間中、この出力電圧はほぼ一定に保たれる。このサンプル・ホールド回路６を用いて、アナログ／デジタル変換に必要とされる時間の間アナログ／デジタル変換器７へ供給される測定電圧を保持することが可能であり、それによってアナログ／デジタル変換は可能な限り確実なものとなる。必要な場合に、アナログ／デジタル変換器７のデジタル変換結果を前処理ブロック８へ送り、このブロックでカラー画像フォーマットの変換、様々な表示装置用の画像情報の変換並びに画像アンダーサンプリング(undersampling) のような、何らかの変換操作及び／又はフィルタリング操作にこの画像情報をかけることができる。
【００２１】
イメージセンサ２がカラー画像撮影用として意図されている場合には、各々の画素P_1,1〜 P_m,n は異なるカラー成分を表す三つの部分要素から成りうる。通常、いわゆるRGB 画像フォーマット (赤、緑、青) が使用され、それによって各々のカラー成分を別個の光電子変換にかけることができる。この光電子変換は例えば、赤色成分を測定する画素の前に実質的に赤の波長以外で画素の露光を阻止する赤いフィルタを配置することによって行うことができる。これと対応する方法で、緑色成分を測定する画素の前に緑色フィルタを配置することによって、また、青色成分を測定する画素の前に青色フィルタを配置することによってこの変換を行うことができる。最終画像で一つのドットはこれらの三つの画素から成る。異なるカラー成分に対応するこれらの画素は例えば同じ行にあるいは二等辺三角形の形で並べて置くことができる。従って、一つのドットを決定するために、三つの画素によって形成されている信号を検査する必要がある。この検査を行うには例えば、同じサンプル・ホールド回路６とアナログ／デジタル変換器７を用いて各カラー成分について次々にカメラモジュール１でアナログ／デジタル変換を行うことができる。別の代替例では、各カラー成分について別個のサンプル・ホールド回路とアナログ／デジタル変換器が配置される。従って、各カラー成分にはさらにセレクタ (好適には列セレクタ４）が設けられる。
【００２２】
さらに、画素数が単色イメージセンサの画素数と同じカラーイメージセンサが開発されている。例えば、一つ置きの画素が緑色光を測定する画素で、四つ置きの画素が赤色光を測定する画素で、四つ置きの画素が青色光を測定する画素であるというようにしてこれは達成される。これは、様々な色に対する感受性が異なる人間の目の能力に基づいている。緑色の画素が与える情報を輝度情報としてほとんどそのまま使用することができる。最終画像信号で、例えば四つの画素からなる一つのグループを用いて一つのドットから成る画像信号が形成される。これらの方法は、例えば米国特許4,642,678 と4,630,307 により詳細に開示されている。
【００２３】
例えばRGB カラーフォーマットからいわゆるYCbCr フォーマットへのカラーフォーマットの変換は以下の計算によって行うことができる。
(1a) Y ＝0.299 R ＋0.587 G ＋0.114 B
(1b) Cb ＝−0.168 R −0.331 G ＋0.5 B
(1c) Cr ＝0.5 R −0.4187 G−0.0813 B
【００２４】
輝度成分Ｙは画像のグレイトーンを示し、これは、例えば黒白画像を表示する際に、また、黒白画像としてカラー画像を表示する際に使用することができる。二つの色差（クロミナンス）成分CbとCrとがあり、これらの成分には画像のカラー情報が含まれる。
【００２５】
この画像情報は前処理ブロック８からカメラモジュールのメモリ18へ転送される。この画像情報をメモリ18からパラレル／シリアル変換器９へ転送することができ、この変換器で、各々の画素P_1,1〜 P_m,n のデジタル化された画像情報がシリアル形式へ変換される。このようにしてシリアル接続バス10からシリアル形式で画像情報を読み取ることができる。このシリアル・バスでのデータ転送フォーマットとして、例えば８ビットから成る画像情報を初期ビットと最終ビットでフレームするようにそれ自体公知のシリアルデータ転送フォーマットを使用することができる。以下この説明で開示するように電子装置によって画像情報の転送を有利に制御することができる。
【００２６】
上述の機能ブロックを制御するためにカメラモジュール１はさらに制御ブロック11を備えており、このブロック11にはこの好適な実施例では４つの制御レジスタ12〜15とタイミングブロック33とが含まれる。サンプリングレジスタ12は、どの時点でサンプル・ホールド回路６が列セレクタの出力部５からサンプルを採るかを決定する。品質レジスタ13はアナログ／デジタル変換によって行われる変換の精度を決定する。前処理レジスタ14は、画像フォーマット変換を前処理ブロック８で行うべきかどうか、並びに、デジタル形式の画像情報をアンダーサンプルすべきかどうかを決定する。パラレル／シリアル変換器９は、シリアル・バス10でデータ転送を制御するパラレル／シリアル変換レジスタ15をさらに備えている。この制御ブロックでは、各画素P_1,1〜 P_m,n の電荷のリセットと各画素P_1,1〜 P_m,n の電荷の測定タイミングのような写真撮影に必要な操作の処理も行われる。
【００２７】
コントロールシリアル・バス16は、例えば各制御コマンドと各パラメータを制御ブロック11へ転送するためのカメラモジュール１の制御ブロック11に接続されている。制御ブロック11は、行セレクタ３と列セレクタ４を制御するためのさらなる手段 (図示せず) を有している。
【００２８】
図２は、簡略化したブロック図で本発明の好適な実施例によるカメラモジュール１を示す。図２のカメラモジュール１では、例えば図１の前処理ブロック８、パラレル／シリアル変換器９並びに制御ブロック11はデジタル信号処理装置(DSP)17 で実行される。図２では、イメージセンサ２と行セレクタ３と列セレクタ４は一つのブロック2'で示されている。これと相応するように、サンプル・ホールド回路６とアナログ／デジタル変換器７は一つのブロック7'で示されている。信号処理装置17はメモリ18 (好ましくは、例えば一時的にデータを記憶するための少なくともランダムアクセスメモリRAM)を備えている。さらに、メモリ18には、デジタル信号処理装置17の動作を制御するために必要な制御コマンドあるいは同様のコマンドなどが含まれる。メモリ18は、メモリ接続ブロック19を介してデジタル信号処理装置のシステムバス20に結合される。システムバス20にはデータバス、アドレスバス及び制御バスが含まれるが、これらは個別に示されてはいない。これらのバスの実装は当業者にとっては先行技術である。
【００２９】
デジタル信号処理装置17にはさらにシリアル接続回路21が含まれる。このシリアル接続回路21には、コントロールシリアル・バス16からシリアル形式の制御情報をシステムバス20へ伝送するためにパラレル形式へ変換するためだけでなく、シリアル・バス10へ伝送する情報のためのパラレル／シリアル変換ブロックが含まれる。
【００３０】
デジタル信号処理装置17の信号処理と制御ブロック22は各画素P_1,1〜 P_m,n の画像情報を読み取るイメージセンサ2'を制御する。この制御は、行セレクタの選択行 (一つの行として示され、図１で参照記号RSELによって示されている) において、第一の行、値０を選択し、第二の行、値１を選択するなどのように二進値を設定して画像の所望の行に対応するようにして好適に行われる。さらに、出力可能ライン行OE1 はラインセレクタに導通し、選択ラインに設定されている二進値に対応する行選択ラインの状態を別の論理状態 (論理０状態など) へ変更する。従って、論理１状態はラインが選択されていない状況に対応する。論理０状態では、前記ラインと結合した画素の第一の接続インターフェース (導体) は0Vに近似して設定される。これと相応するように、列セレクタの選択行SSELで、検査すべき列に対応するように二進値が設定される。その結果、イメージセンサの対応する列ラインと接続した列セレクタの入力ラインは列セレクタの出力ライン５に結合され、それによってこのライン５の信号は選択された画素の信号に対応し、この画素信号をデジタル形式へ変換することができる。
【００３１】
図３は本発明の好適な実施例に準拠した、別個のモジュールとしての電子装置 (望ましくは移動局23) への、外部接続バス24によるカメラモジュール１の接続を示す。外部接続バス24にはシリアル・バス10とコントロールシリアル・バス16とが含まれ、それによって移動局23からカメラモジュール１へ制御情報を転送することができ、カメラモジュール１から移動局23へ、画像情報をそれぞれ伝送することができる。移動局23には制御装置25などが設けられ、この制御装置には、好適にはマイクロプロセッサCPU あるいはそれに対応するプロセッサ、メモリ26並びに外部接続バス24を移動局23と結合するためのシリアル接続ブロック31 (シリアル入力／出力) が含まれる。例えば移動局の外部シリアル・バス24とシステムバス32との間のシリアル／パラレル変換はシリアル接続ブロック31で行われる。カメラモジュール１から読み取られた画像情報を記憶するためなどにメモリ26を使用することができ、それによって例えば表示（ディスプレイ）装置27などで画像を表示することができる。この別個のカメラモジュール１の一つの利点は、外部接続バス24を電子装置と接続するための必要な接続手段を備えた様々な電子装置と接続して同じカメラモジュール１を使用することができるという点である。外部接続バス24は導体から成るものでもよく、あるいは赤外線データ伝送手段などを用いて実現してもよい。
【００３２】
図４は、本発明によるカメラモジュール１を移動局23の中に集積される一つの解決策を示す。このように内部シリアル接続バス28がカメラモジュール１と移動局の制御ブロック25との間に設けられ、カメラモジュール１と移動局の制御ブロック25との間で制御情報と画像情報とが転送される。内部シリアル・バス28は、シリアル・バス28と移動局のシステムバス32との間でシリアル／パラレル変換などを行う移動局のシリアル接続ブロック31と結合される。このような集積された解決策を用いて、カメラ機能も備えた比較的コンパクトな移動局23を達成することができる。この解決策にはカメラモジュール１と移動局の制御ブロック25との間に別個の外部接続バスを必要としないという利点と、このような集積型装置を使用するほうが二つの別個の装置を使用するよりも多くの状況で使い易いという利点とがある。
【００３３】
以下に本発明による方法の動作を説明する。カメラモジュール１は通常のデジタル写真カメラに対応する単一の写真撮影用として意図され、イメージセンサ２は非集積CMOSイメージセンサであると仮定する。撮影準備をするとき、カメラモジュール１をファインダモードにセットし、それによってカメラモジュール１の画像情報が表示（ディスプレイ）装置27に表示されるのでユーザーは所望の撮影対象にカメラモジュール１を向けることができ、必要な場合にはカットアウト操作を行うことができる。カメラモジュール１の光学レンズにはそれ自体公知の方法で様々な対物レンズ、交換可能な対物レンズ並びにズーム用対物レンズを含むこともできるが、これらのレンズについてはこの明細書ではより詳細には論じない。ユーザーは、移動局23のキーパッド29を用いてカメラモジュール１をファインダモードに設定することが望ましい。移動局の制御ブロック25はボタンの押下を解釈しカメラモジュール１の機能モードの設定を開始する。機能モードを設定するために、移動局の制御ブロック25は必要な制御コマンドとパラメータをカメラモジュール１の制御ブロック11へ送る。これらの制御コマンドには所定の各パラメータによる各レジスタの設定が含まれる。例えば、写真撮影コマンドはサンプリングレジスタ12中に設定される。品質レジスタ13で、変換精度は各サンプルのアナログ／デジタル変換を行うために設定され、実際のアプリケーションでは１ビットから８ビットまで変動できるようにすることが望ましい。もっと高い変換精度を使うことが必要な場合もある。ファインダモードで、変換精度は実際の写真モードより低く(8ビットの代わりに例えば４ビットなどで) 設定される。その結果、アナログ／デジタル変換によって４つの最上位ビット(MSB) の精度でサンプルが変換され、それによって該変換はより高い変換精度を用いるときよりも速くなる。順次近似(sequential approximation)をベースとしたある変換器では、変換精度の半減は変換速度の倍増を意味する。４ビットで、16の異なる値を表すことが可能であるがこれはファインダモードでは十分な精度である。さらに、変換速度の増加が意味することは、いくつかの画素P_1,1〜 P_m,n の画像情報を同じ時間で転送することが可能となり、その結果、表示装置27でもっと頻繁に画像更新を行うことができるということである。
【００３４】
さらに、希望の場合には、前処理レジスタ14において、画像情報を変換 (例えばカラーフォーマットの変換など) にかけるべきかどうかに関する情報を設定することが可能である。さらに、前処理レジスタ14ではアンダーサンプリングに関する情報を設定することが可能であり、これは、例えば、アナログ／デジタル変換の結果の全てが必ずしもさらに転送されるわけではなく、例えば二つおきの画素や、一つおきの画素の値だけしか変換されず、それによって画像情報の更新速度が増加することにもなる。アンダーサンプリングによって画像の解像度は減少するが、必要な場合に、受信された画像情報に基づく補間などによって、受信装置でアンダーサンプルされた画像から元の解像度に対応する画像を形成することが可能になる。
【００３５】
さらに、ほぼ写真撮影の時刻に、移動局の制御ブロック25からカメラモジュールの制御ブロック11へ情報が転送される。例えば前回の画像が処理されてしまった後に移動局23はこのコマンドを伝送することができる。これは特に非集積イメージセンサに対して適用される。写真撮影が (集積型センサが使用されるときなどのように) より長い露光時間を必要とする場合には写真撮影用のコマンドを予め伝送することもできる。従って、写真撮影用のコマンドの伝送後、カメラモジュール１が新しい写真を撮る前に移動局23は処理中の画像を処理するのに十分な時間があり、画像処理のための不必要な待機を回避することができる。
【００３６】
カメラモジュールが写真撮影用のコマンドを受信した後、制御ブロック11がこのコマンド（命令）を解釈し写真撮影を開始する。制御ブロック11は行セレクタ３と列セレクタ４に対する各制御信号を生成し、できるだけ素早く一つの画像を読み取り、画像における動きによる歪みなどを除去するように各画素P_1,1〜 P_m,n を選択することが望ましい。例えば以下のようにして各画素は読み取られる。必要な制御コマンドとパラメータを受信後、カメラモジュールの制御ブロック11によって読み取り用イメージセンサ２の第一の画素行が行セレクタ３で好適にセットされる。次に、列セレクタ４を用いて、制御ブロック11は第一の列を選択し、それによってこの画素の電流は列セレクタの出力部５に出力され、サンプル・ホールド回路６へ転送される。制御ブロック11がサンプル・ホールド回路６にこの電流をサンプリングするように命令する前に、列セレクタの出力部５の電流値を一定にするには或る一定の設定時間を必要とする場合がある。この設定時間は好適には数十ナノ秒(nanoseconds）である。サンプル・ホールド回路６がサンプリングを行った後制御ブロック11は品質レジスタ13で決定された精度でアナログ／デジタル変換を開始するようアナログ／デジタル変換器に命令する。アナログ／デジタル変換器７には通常、状態ラインやその類のものが含まれ、それによって制御ブロック11はアナログ／デジタル変換の完了をモニターすることができる。アナログ／デジタル変換の完了後、制御ブロック11によってその変換結果が前処理ブロック８へ転送され、必要な場合には前処理が行われる。その後、カメラモジュール１のメモリ18内の、選択された画素に割り当てられたメモリ空間に画素の画像情報が記憶される。次に、制御ブロック11が列セレクタ４に情報をセットし、それによって列セレクタ４は出力部５の中へ入る次の画素の電流を選択する。この電流値は上に示したのと同じオペレーションにかけられる。全ラインの画素を変換後、制御ブロック11は行セレクタ３で変換されるべき次の行を選択する。全画像フィールドの走査後、画像情報はメモリ18に記憶されいつでも転送できるようにされる。この転送は、例えば、カメラモジュール１が画像の変換結果の完了に関する情報をシリアル・バス10へ伝送し、移動局23が画像情報を受信する準備ができている場合に移動局の制御ブロック25がコントロールシリアル・バス16への画像転送開始コマンドを伝送するような方法で行われる。その後、制御ブロック11によって第一の画素の変換結果がメモリ18からパラレル／シリアル変換器９へ転送され、そこでその変換結果はシリアル形式に変換されシリアル・バス10へ転送される。必要な場合には、この段階で、下位ビットのいくつかを転送しないままにすることによって転送される情報の量を減らすことも可能である。移動局の制御ブロック25はこの情報を受信し、この情報に対してシリアル／パラレル変換を行い、移動局のメモリ26 (選択された画素用に予約された記憶場所) へ情報を転送する。次に、全画像が転送されてしまうまで第二の画素に関する情報が転送され、以下同様である。
【００３７】
次に、メモリ26から表示装置27へ画像情報を転送することによって移動局の制御ブロック25は例えば表示装置27などに画像を表示し、そこで、画像情報は画素用に予約された記憶場所で表示される。表示装置27がアナログ表示装置である場合には、画像情報は表示装置27へ転送される前にさらにデジタル／アナログ変換にかけられる。
【００３８】
必要な場合には、移動局23へ転送されるべき画像からより小さい領域 (ウインドウ) をトリミングする(crop)ことができる。転送すべき領域の二つの正反対のエッジポイントの座標 (行と列の特定) を所望の変換精度と画像の解像度に関する情報と一緒に送ることによって、この転送を行うことが望ましい。またこのような状況では、カメラモジュールによって全部の写真を撮りそれをメモリに記憶し、所望の領域に関する画像情報のみをシリアル・バス10へ伝送することが望ましい。
【００３９】
さらに、本発明は、カメラモジュール１で常時最高の解像度と変換精度で写真を撮り、メモリ18にその画像を記憶するような方法で応用することができる。これによって、解像度及び／又は変換精度はシリアル・バス10へ情報を転送する段階で減じられる。
【００４０】
ファインダモードでは、転送される画像当たりの画像情報量は通常の写真モードでの情報量より小さい。その結果、先行技術による解決策を用いるときよりもより高速で画像を更新することができる。このようにして、画像がより高速に更新されるので、ぎくしゃくした動きはかなりの程度まで認められない。それでも、より高い解像度で最終的写真を撮ることができ、移動局の制御ブロックによって必要な制御コマンドとパラメータがカメラモジュール１の制御ブロック11へ伝送される。このような写真撮影は例えばユーザーが移動局のキーパッド29の所定のボタンを押すことで実行できる。このようにしてカメラモジュール１によってより高い解像度で画像変換が行われ、変換完了後、カメラモジュール１は画像の完了に関する情報がシリアル・バス10へ伝送され、それによって移動局の制御ブロック25は画像情報の転送を開始することができる。この場合、画像情報の転送にはファインダモードでの転送より長い時間がかかるとは言うものの、これは重要な問題ではない。
【００４１】
本発明のカメラモジュール１には、カメラの機能に関して非同期的に画像情報を転送できるというさらなる利点がある。従って、所望のタイプの画像を生成するように本発明のカメラモジュール１を制御することによって、必要な場合に、転送する画像情報量の低減が可能となる。先行技術のカメラモジュールでは画像フォーマットと解像度を変更することができるが、カメラモジュールによって決定された画像情報の転送は一定速度で行われるので、情報をカメラモジュールからさらなる処理段階へ十分な速度で転送するためには、パラレル・バスあるいは高速のシリアル・バスのいずれかが通常必要となる。
【００４２】
さらに、本発明のカメラモジュール１はビデオ録画で利用することもでき、各々の単一画像は先行技術のカメラモジュールの情報量より少ない画像情報量から成るが、画像の更新速度をあげることができることによって、よりリアルな動画像を得ることができる。また、本発明のカメラモジュール１で撮影した写真を必要な場合に移動通信ネットワークを介して伝送することができる。このように、図３／４のブロック図に関連して、移動局の制御ブロック25は上に提示した方法で各画像を読み取り、さらに無線要素30へ画像情報を転送し、この無線要素30からもう一つの移動局すなわち通信端末へ移動通信ネットワーク (図示せず) を介して画像情報を伝送することができる。このようにして受信用通信端末に画像情報を提示することができる。必要な場合には、移動局の制御ブロック25は画像を圧縮して無線要素へ転送し、それによって移動通信ネットワークでデータ伝送を増強することができる。画像処理は主としてカメラモジュール１ですでに行われるので、移動局の制御ブロック25では先行技術のカメラモジュールを使用するときほど大きな処理能力を有することを必要としない。
【００４３】
本発明は単に上に提示した実施例のみに制限されるものではなく、本特許請求の範囲内で変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例によるカメラモジュールの機能ブロックを示す図である。
【図２】本発明の好適な実施例によるカメラモジュールの機能ブロックを簡略化したブロック図である。
【図３】移動局へつながる別個の装置として本発明の好適な実施例によるカメラモジュールの接続を示す図である。
【図４】本発明の好適な実施例によるカメラモジュールの、移動局中への組み込みを示す図である。
【符号の説明】
１…カメラモジュール
２…イメージ（画像）センサ
３…行セレクタ
４…列セレクタ
６…サンプル・ホールド回路
７…アナログ／デジタル変換器
９…パラレル／シリアル変換器
１０…シリアル・バス
１１…制御ブロック
１６…コントロールシリアル・バス
１８…メモリ
２３…電子装置

Claims (14)

1. カメラモジュール（１）から電子装置（２３）へ画像情報を転送する方法において、前記カメラモジュール（１）はシリアル接続バス（２４、２８）を介して前記電子装置（２３）に接続されており、前記方法は、
   前記カメラモジュール（１）において、画素（Ｐ_1,1〜Ｐ_m,n）を有するイメージセンサ（２、２’）が画像を形成する段階であって、前記イメージセンサは各画素（Ｐ_1,1〜Ｐ_m,n）が露光する光をアナログ信号に変換するように配置される段階と、
   前記アナログ信号をアナログ／デジタル変換（７、７’）によってデジタル画像情報に変換する段階と、を有し
   前記電子装置（２３）を用いて、前記カメラモジュール（１）が取得した前記画像情報を前記電子装置（２３）にそのままの形式で転送するか、又は縮小した形式で転送するかを選択するように制御することと、
   前記選択された形式の前記デジタル画像情報を前記カメラモジュール（１）から前記電子装置（２３）に前記電子装置の前記シリアル接続バス（２４、２８）を介して転送することと、を特徴とする方法。
2. 前記カメラモジュール（１）から転送される前記画像情報の量を、縮小した形式で調節することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記カメラモジュール（１）から転送される前記画像情報の量の調節が、前記アナログ／デジタル変換の変換精度を調節することによって行われることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記カメラモジュール（１）から転送される前記画像情報の量の調節が前記画像の解像度を調節することによって行われることを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記画像情報のアンダーサンプリングによって前記画像の解像度の前記調節が行われることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記電子装置（２３）において、前記解像度が前記受信された画像情報からの補間によって復元されることを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
7. 最高の解像度で前記画像情報を取得する段階と、
   前記最高の解像度で前記画像情報を前記カメラモジュール（１）のメモリ（１８）に記憶する段階と、
   前記選択された形式のデジタル画像情報を前記電子装置（２３）に転送する際、前記転送する画像情報の量を制御する段階と、をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
8. 光電子変換を行うための、各画素（Ｐ_1,1〜Ｐ_m,n）を持つイメージセンサ（２）と、前記各画素によって生成される前記アナログ信号をデジタル形式に変換する手段（６、７）と、デジタル画像情報をシリアル形式で電子装置に転送する手段（１０）と、を有するカメラモジュール（１）において、前記カメラモジュール（１）が、
   前記カメラモジュール（１）が取得した前記画像情報を前記電子装置（２３）にそのままの形式で転送するか、又は縮小した形式で転送するかを選択する制御情報を前記電子装置（２３）から受け取る手段（１６）と、
   前記受け取った制御情報に従って、前記電子装置（２３）の制御の下で前記選択された形式で前記デジタル画像情報の転送を行うための手段（１０、１１、１６）と、をさらに有することを特徴とするカメラモジュール（１）。
9. 前記カメラモジュール（１）から転送する前記画像情報の量を調節する手段（１１）をさらに有することを特徴とする請求項８に記載のカメラモジュール（１）。
10. 前記カメラモジュール（１）から転送する前記画像情報の量を調節する前記手段（１１）が前記アナログ／デジタル変換の変換精度を調節する手段（１３）をさらに有することを特徴とする請求項９に記載のカメラモジュール（１）。
11. 前記カメラモジュール（１）から転送する画像情報の量を調節する前記手段（１１）が前記画像の解像度を調節する手段（１５、３３）を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載のカメラモジュール（１）。
12. 前記画像の解像度を調節する前記手段（３３）が前記画像情報のアンダーサンプリング手段（１２、１３）を有することを特徴とする請求項１１に記載のカメラモジュール（１）。
13. 前記カメラモジュール（１）から転送する画像情報の量を調節する前記手段（１１）が前記カメラモジュール（１）に形成される前記画像情報のアンダーサンプリング手段（１５）を有することを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一項に記載のカメラモジュール（１）。
14. 最高の解像度で前記画像情報を取得し、
    前記最高の解像度で前記画像情報を前記カメラモジュールのメモリに記憶し、
    前記カメラモジュール（１）から転送する前記画像情報の量を調節する前記手段（１１）は、前記選択された形式のデジタル画像情報を前記電子装置（２３）に転送する際、前記転送する画像情報の量を制御するように適応することを特徴とする請求項８又は９に記載のカメラモジュール（１）。

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