TWI738869B - 影像處理模組 - Google Patents

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TWI738869B
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奧野浩秀
鈴木稔也
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日商瑞薩電子股份有限公司
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Abstract

本發明解決之問題在於，靜態影像拍攝模式使用的光學式防手震補償中，手震越大則補償精度越差，動態影像拍攝模式使用的電子式防手震補償中，手震的波頻越高則補償精度越差。本發明之相機模組102根據振動偵測感測器107之偵測結果而偵測光學系統104之中的光軸震動，為了補償震動量的一部分而根據光學式防手震補償量以使補償透鏡在垂直於光軸的面內偏移之方式控制致動器106，並為了補償震動的殘餘量，而將表示震動的補償殘餘量之資料發送至影像處理模組103。影像處理模組103接收表示震動的補償殘餘量之資料，並根據因應於補償殘餘量的電子式防手震補償量，使影格資料所含的拍攝影像資料之有效區域改變。

Description

影像處理模組
本發明係關於相機控制器、影像處理模組、及半導體系統，例如關於適合將具防手震補償之相機加以控制的相機控制器、影像處理模組、及半導體系統。
在攝影機及數位相機中，已知有防手震補償之技術。
例如，專利文獻1中記載有具備電子式防手震補償(electronic image stabilization：EIS)功能與光學式防手震補償(optical image stabilization：OIS)功能的裝置。在此裝置中，光學式防手震補償部係因應於振動偵測元件之輸出信號來補償光軸。電子式防手震補償部係於由拍攝元件所形成之拍攝區域的影像信號之中，適應性地使有效區域改變。
〔先前技術文獻〕
〔專利文獻〕
專利文獻1：日本特開2009-152793號公報
然而，在專利文獻1之裝置中，於動態影像拍攝模式係執行電子式防手震補償，於靜態影像拍攝模式中係執行光學式防手震補償。
光學式防手震補償能夠補償比較高波頻的手震，但在拍攝影像的周邊部位(邊角)會受到透鏡失真的影響。在利用光學式防手震補償的靜態影像拍攝模式中，會有手震大時補償精度變差之問題。
其他問題與新穎特徵當可由本說明書之描述及附加圖式明瞭。
在一實施形態中，將震動量的一部分進行光學式防手震補償、將震動的補償殘餘量進行電子式防手震補償。
依據一實施形態，可提高防手震補償精度。
101:半導體系統
11、31、51、61、71、91、102:相機模組
2、32、42、52、62、72、103:影像處理模組
13:被攝體
14、104:光學系統
16、36、66、105:影像感測器
17、37、57、67、77、97:OIS控制器
20、106:致動器
18、26、107:振動偵測感測器
21:影像信號處理器
22、74:緩衝記憶體
23、33、43、73:第2應用處理器
24:影格記憶體
25、35、45、55、65、75:第1應用處理器
27:螢幕
78:失真補償用LUT記憶體
79:第3應用處理器
99:I2C匯流排
108:相機控制器
109:控制部
110:運算部
111:通信部
112:第1處理器
113:第2處理器
114:第3處理器
〔圖1〕係表示第1實施形態之半導體系統的構成。
〔圖2〕係表示第2實施形態之半導體系統的構成。
〔圖3〕係表示光學系統14的構成。
〔圖4〕係表示第3實施形態之半導體系統的構成。
〔圖5〕(a)、(b)係說明第3實施形態之中補償透鏡212於受光面側之軸向偏離時的光學式防手震補償。
〔圖6〕係表示第1應用處理器35接收表示補償殘餘向量之資料CMA的時序與接收垂直同步信號VSYNC的時序。
〔圖7〕係表示第4實施形態之半導體系統的構成。
〔圖8〕係表示第5實施形態之半導體系統的構成。
〔圖9〕係表示第6實施形態之半導體系統的構成。
〔圖10〕係表示第7實施形態之半導體系統的構成。
〔圖11〕係表示OIS控制器67接收垂直同步信號VSYNC的時序、接收震動向量的時序、接收光學式防手震補償後的補償透鏡212之位置向量的時序、及發送代表震動向量及代表位置向量的時序。
〔圖12〕係表示第8實施形態之半導體系統的構成。
〔圖13〕(a)、(b)係表示第8實施形態之中的補償透鏡212於受光面側之軸向偏離時的防手震補償。
〔圖14〕(a)係表示失真補償前的拍攝影像圖。圖14(b)係表示失真補償後的拍攝影像。
〔實施發明之較佳形態〕
以下使用圖式來說明本發明的實施形態。
〔第1實施形態〕
圖1係表示第1實施形態之半導體系統100的構成。
此半導體系統100包含：具備光學防手震補償功能的相機模組102；及具備電子式防手震補償功能的影像處理模組103。
相機模組101包含：光學系統104；振動偵測感測器107；影像感測器105；致動器106；及控制光學式防手震補償的相機控制器108。
光學系統104包含：用於補償手震的補償透鏡。光學系統104自外部入射光線。
振動偵測感測器107偵測相機模組101之振動。
影像感測器105藉由將經過光學系統104而輸入的光線加以光電轉換而產生拍攝影像，並輸出含有拍攝影像的影格資料。
致動器106驅動光學系統104所含的補償透鏡。
相機控制器108包含：運算部110；控制部109；及通信部111。
運算部110根據振動偵測感測器107之偵測結果而偵測光學系統104之中的光軸震動，並為了補償震動的部分量，而計算出光學式防手震補償量。
控制部109根據光學式防手震補償量，以使補償透鏡在垂直於光軸的面內偏移之方式來控制將補償透鏡加以驅動的致動器106。
通信部111為了補償震動的殘餘量，而將表示震動的補償殘餘量之資料發送至影像處理模組103。
影像處理模組103包含：第1處理器112；第2處理器113；及第3處理器114。
第1處理器112接收自相機控制器108發送之表示震動的補償殘餘量之資料，並輸出表示因應於補償殘餘量的電子式防手震補償量之信號。
第2處理器113接收自影像感測器105傳送的影格資料。
第3處理器114執行電子式防手震補償。電子式防手震補償有兩種：第1補償方法，在相鄰的影格間，根據拍攝影像之特徵點的移動量，設定拍攝影像的有效像素區域；及第2補償方法，根據振動偵測感測器之振動偵測結果，設定拍攝影像的有效區域。第1補償方法具有以下問題：因為運算量多所以發熱量變大、消費電流亦變大，並且僅能適用於動態影像。再者，在第1補償方法中，具有以下問題：當特徵點並非由於手震而移動時防手震補償精度劣化。第3處理器114可將電子性防手震補償執行後之資料輸出至例如相機內的表示裝置。
在本實施形態中，使用第2補償方法。以下實施形態中，使用第2補償方法作為電子式防手震補償。
第3處理器114根據自第1處理器112傳送的電子式防手震補償量，而使自第2處理器113傳送之影格資料所含的拍攝影像之有效區域改變。
如以上所述，依據本實施形態，因為手震發生時，在有限的範圍進行光學式防手震補償，並對於光學式防手震補償補償不完的量進行電子式防手震補償，所以能夠提高防手震補償精度。
尤其，在智慧型手機中，具有以下問題：因為配備的光學系統為了輕量、薄型化而採取小口徑且透鏡數少的構成，所以容易受到透鏡失真的影響。在本實施形態中，因為可於光學式防手震補償中在無透鏡失真的範圍進行補償，其餘藉由電子式防手震補償來補償，所以防手震補償精度較佳。
另一方面，在電子式防手震補償中，伴隨拍攝元件的高像素化，即使是大的振動角亦能夠補償，但無法補償高波頻的手震。在利用電子式防手震補償的動態影像拍攝模式中，具有手震波頻高時補償精度變差之問題。在本實施形態中，可利用光學式防手震補償與電子式防手震補償雙方的優點。藉此，因為在靜態影像拍攝模式與動態影像拍攝模式雙方中，可於光學式防手震補償中在無透鏡失真的範圍補償，其餘藉由電子式防手震補償來補償，所以防手震補償精度較佳。
〔第2實施形態〕
圖2係表示第2實施形態之半導體系統的構成。
此半導體系統包含：相機模組11；影像處理模組12；及螢幕27。
相機模組11包含：光學系統14；振動偵測感測器18；致動器20；OIS控制器17；及影像感測器16。
圖3係表示光學系統14的構成。
光學系統14包含：變焦透鏡211；補償透鏡212；光圈213；及對焦透鏡214。
變焦透鏡211改變被攝體13的像倍率。補償透鏡212補償被攝體13之像震動。補償透鏡212藉由往抵銷相機模組11之震動的方向移動，而縮小影像感測器16上的被攝體13之像震動。光圈213調整通過光學系統14的光線量。對焦透鏡214改變形成於影像感測器16的被攝體13之像對焦狀態。
振動偵測感測器18偵測施加於相機模組11的振動。振動偵測感測器18係藉由陀螺儀感測器構成，偵測相機模組11的垂直面內角速度及水平面內角速度，並將表示此等角速度之信號往OIS控制器17輸出。
OIS控制器17的運算部根據自振動偵測感測器18傳送的表示鉛直面內角速度及水平面內角速度之信號，計算出相機模組11之旋轉角。OIS控制器17的運算部根據相機模組11之旋轉角而計算出：震動向量，表示光學系統14之中的光軸震動，亦即受光面內的、從來自被攝體13之光線的光軸起算之震動。
OIS控制器17的控制部將以使補償透鏡212往與震動向量相反的向量大小與方向偏移之方式進行指示的控制信號往致動器20輸出。
致動器20接受來自OIS控制器17之控制信號，在垂直於光學系統之光軸的面內驅動補償透鏡212。致動器20例如由磁鐵與平面線圈所構成。
影像感測器16藉由將經過光學系統14而入射的光線加以光電轉換而產生拍攝影像。影像感測器16例如係CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金氧半導體)影像感測器。CMOS影像感測器包含排列成二維的多數之單位像素，各個單位像素包含：光電二極體；傳輸閘極，將累積於光電二極體的電荷傳輸至浮動擴散區域(Floating Diffusion：FD)；及重置電晶體，重置浮動擴散區域的電荷。
影像處理模組12包含：配備於系統主機板上的影像信號處理器21、緩衝記憶體22、振動偵測感測器26、第1應用處理器25、第2應用處理器23、及影格記憶體24。
相機模組11係與影像處理模組12以I2C(Inter-Integrated Circuit，內整合電路)匯流排99連接。
影像處理模組12內的第1應用處理器25可往相機模組11內的OIS控制器17傳送控制命令。又，第1應用處理器25可接收來自OIS控制器17的資訊。
影像感測器16將包含開始位元列、影格編號、拍攝影像、及終止位元列的影格資料FD1往影像信號處理器21傳送。在此，影格編號之初始值係0。
影像信號處理器21進行影格資料FD1所含的拍攝影像之亮度、色彩、或邊緣等各種補償，並將包含補償後的拍攝影像之影格資料FD2往緩衝記憶體22輸出。
振動偵測感測器26偵測影像處理模組12的振動。振動偵測感測器26由陀螺儀感測器所構成，偵測影像處理模組12的鉛直面內角速度及水平面內角速度，並將表示此等角速度之信號往第1應用處理器25輸出。
第1應用處理器25根據自振動偵測感測器26傳送的表示鉛直面內角速度及水平面內角速度之信號，計算出影像處理模組12之旋轉角。第1應用處理器25根據影像處理模組12之旋轉角而計算出：震動向量，表示光學系統14之中的光軸震動，亦即受光面內的、從來自被攝體13之光線的光軸起算之震動。第1應用處理器25將表示震動向量之信號DPL往第2應用處理器23輸出。
緩衝記憶體22於每次接收到影格送出信號FRA時，將1格量的影格資料FD2往第2應用處理器23輸出。
第2應用處理器23執行電子式防手震補償。第2應用處理器23接收表示震動向量之信號DPL。第2應用處理器23使影格資料FD2所含的拍攝影像之有效區域往與震動向量相反的向量大小與方向移動。
第2應用處理器23將拍攝影像之中有效區域內的像素資料(有效影像資料)作為影格資料FD3往影格記憶體24輸出。
影格記憶體24於每次接收到影格送出信號FRA時，將1格量的影格資料FD3往螢幕27輸出。
螢幕27表示影格記憶體24內的影格資料FD3。
如以上所述，依據本實施形態，不論在動態影像拍攝模式或在靜態影像拍攝模式，相機模組11與影像處理模組12均分別獨立執行光學式防手震補償與電子式防手震補償。
然而，因為分別獨立執行，所以將會有過度地執行防手震補償之問題。亦即，因為對於依據振動偵測感測器18所獲得的振動資訊來執行光學式防手震補償後而獲得的影像，再依據振動偵測感測器26所獲得的振動資訊來執行電子性防手震補償，所以過度地執行防手震補償。
另，亦可定為使用SPI(Serial Peripheral Interface，序列周邊介面)匯流排來代替I2C匯流排。在其它實施形態中亦同。
亦可定為相機模組包含偵測補償透鏡現在位置的位置偵測感測器，並使用由位置偵測感測器所偵測到的補償透鏡現在位置來伺服控制致動器。在其它實施形態中亦同。
〔第3實施形態〕
圖4係表示第3實施形態之半導體系統的構成。
此半導體系統包含：相機模組31；及影像處理模組32。
圖4的構成與圖2的構成不同點在於，圖4之相機模組31所含的OIS控制器37與影像感測器36之功能，及圖4之影像處理模組32所含的第1應用處理器35之功 能，與圖2之中的相對應者不同。又，圖4的影像處理模組32不包含振動偵測感測器，與圖2的相對應者不同。
影像感測器36製作出影格資料FD1後，在將影格資料FD1往影像信號處理器21輸出的時序，將垂直同步信號VSYNC往第1應用處理器35輸出。
OIS控制器37的運算部根據自振動偵測感測器18傳送的表示鉛直面內角速度及水平面內角速度之信號，計算出相機模組31之旋轉角。OIS控制器37的運算部根據相機模組31之旋轉角而計算出：震動向量，表示光學系統14之中的光軸震動，亦即受光面內的、從來自被攝體13之光線的光軸起算之震動。
OIS控制器37的運算部自震動向量計算出光學式防手震補償向量。光學式防手震補償向量的方向係與震動向量的方向相反。光學式防手震補償向量的大小(光學式防手震補償量)係藉由將震動向量的大小(震動量)乘以補償係數而計算出。補償係數係因應於震動向量的大小(震動量)而變。
OIS控制器37的控制部將以使補償透鏡212往光學式防手震補償向量的大小與方向偏移之方式進行指示的控制信號往致動器20輸出。
圖5係說明第3實施形態之中的補償透鏡212於受光面側之軸向偏離時的光學式防手震補償。
圖5(a)顯示表示震動向量的時間變化之曲線CV1與表示光學式防手震補償後之補償透鏡212位置的時間變化之曲線CV2。
圖5(b)表示補償係數。
震動向量的大小(震動量)為D0時，補償係數係0。震動向量的大小(震動量)大於D1而未滿D0時，震動向量的大小(震動量)越小則補償係數越大。震動向量的大小(震動量)為D1以下時，補償係數成為固定值。
OIS控制器37的運算部根據震動向量與光學式防手震補償向量，計算出補償殘餘向量。補償殘餘向量的方向係與光學式防手震補償向量的方向相同(與震動向量的方向相反)。補償殘餘向量的大小(震動的補償殘餘量)係藉由自震動向量的大小(震動量)減去光學式防手震補償向量的大小(光學式防手震補償量)而計算出。OIS控制器37的通信部將表示補償殘餘向量之資料CMA往第1應用處理器35輸出。
第1應用處理器35接收表示補償殘餘向量之資料CMA與垂直同步信號VSYNC。
圖6係表示第1應用處理器35接收表示補償殘餘向量之資料CMA的時序與接收垂直同步信號VSYNC的時序。
接收垂直同步信號VSYNC的時序與接收資料CMA的時序並未同步。垂直同步信號VSYNC係於每1/30秒進行接收。資料CMA係以短於1/30秒的周期進行接收。
第1應用處理器35於接收到垂直同步信號VSYNC時，根據於該時序之前且係於前一次接收到垂直同步信號VSYNC的時序之後接收到的多數個資料CMA所表示的補償殘餘向量，求取電子式防手震補償向量。
例如，可將多數個資料CMA所含的補償殘餘向量之平均值或者最新資料CMA所含的補償殘餘向量等定為電子式防手震補償向量。或者，欲抑制防手震補償時亦可將多數之補償殘餘向量之中大小為最小者定為電子式防手震補償向量。又，欲促進防手震補償時亦可將多數之補償殘餘向量之中大小為最大者定為電子式防手震補償向量。
第1應用處理器35將表示電子式防手震補償向量之信號CMA'往第2應用處理器33傳送。
第2應用處理器33執行電子式防手震補償。第2應用處理器33接收表示電子式防手震補償向量之信號CMA'。第2應用處理器33使影格資料FD2所含的拍攝影像之有效區域往電子式防手震補償向量的大小與方向移動。
第2應用處理器33將拍攝影像之中有效區域內的像素資料(有效影像資料)作為影格資料FD3往影格記憶體24輸出
如以上所述，依據本實施形態，OIS控制器將表示光學式防手震補償所無法補償完的補償殘餘量之資料發送至影像處理模組，影像處理模組根據接收到的表示補償殘餘量之資料而執行電子式防手震補償。藉此，因為能防止過度的防手震補償，所以可提高防手震補償精度。
又，在本實施形態中，因為將補償殘餘向量本身(大小與方向)作為表示補償殘餘向量之資料CMA而傳送，所以相較於分別傳送震動向量與光學式防手震補償向量而言，可減少在I2C匯流排流通的資料量。
〔第4實施形態〕
圖7係表示第4實施形態之半導體系統的構成。
此半導體系統包含：相機模組91；及影像處理模組32。
圖7的構成與圖4的構成不同點在於，相機模組91所含的OIS控制器97之功能與圖4之中的對應者不同。再者，圖7的相機模組91包含位置偵測感測器19。
位置偵測感測器19偵測表示垂直於光學系統之光軸的面(受光面)內的補償透鏡212位置之位置向量，並將表示補償透鏡212位置向量之信號往OIS控制器97輸出。將無手震時的補償透鏡212位置定為位置向量的原點。位置偵測感測器19例如由磁鐵與霍爾元件所構成。
OIS控制器97的運算部根據自振動偵測感測器18傳送的表示鉛直面內角速度及水平面內角速度之信號，計算出相機模組91之旋轉角。OIS控制器97的運算部根據相機模組91之旋轉角而計算出：震動向量，表示光學系統14之中的光軸震動，亦即受光面內的、從來自被攝體13之光線的光軸起算之震動。
OIS控制器97的運算部自震動向量計算出光學式防手震補償向量。光學式防手震補償向量的方向係與震動向量的方向相反。光學式防手震補償向量的大小(光學式防手震補償量)係藉由將震動向量的大小(震動量)乘以補償係數而計算出。補償係數與第3實施形態同樣地因應於震動向量的大小而變。
OIS控制器97的控制部將以使補償透鏡212往光學式防手震補償向量的大小與方向移動之方式進行指示的控制信號往致動器20輸出。
OIS控制器97的運算部根據震動向量與補償後(致動器20移動後)的補償透鏡212之位置向量，計算出補償殘餘向量。補償殘餘向量的方向係與光學式防手震補償向量的方向相同(與震動向量的方向相反)。補償殘餘向量的大小(震動補償殘餘量)係藉由自震動向量的大小(震動量)減去補償透鏡212之位置向量的大小(表示位置之量)而計算出。OIS控制器97的通信部將表示補償殘餘向量之資料CMA往第1應用處理器35輸出。
如以上所述，依據本實施形態，能根據光學式防手震補償後的補償透鏡位置而計算出補償殘餘量。在本實施形態中，因為亦能與第3實施形態同樣地防止過度的防手震補償，所以能提高防手震補償精度。
〔第5實施形態〕
圖8係表示第5實施形態之半導體系統的構成。
此半導體系統包含：相機模組31；及影像處理模組42。
圖8的構成與圖7的構成不同點在於，影像處理模組42所含的第1應用處理器45及第2應用處理器43之功能，與圖7之中的相對應者不同。
第1應用處理器45將表示於與第3或第4實施形態同樣地獲得的電子式防手震補償向量標註影格編號而成之具影格編號的電子式防手震補償向量之信號CMA'_FN往第2應用處理器43傳送。在此，影格編號之初始值係0。
第2應用處理器43執行電子式防手震補償。第2應用處理器33逐次接收表示具影格編號的電子式防手震補償向量之信號CMA'_FN。
第2應用處理器43選擇逐次接收到的信號CMA'_FN所含之具影格編號的電子式防手震補償向量之中，標註有與自緩衝記憶體22輸出的影格資料FD2所含之影格編號相同的影格編號之電子式防手震補償向量。第2應用處理器43使影格資料FD2所含之拍攝影像的有效區域往所選擇之電子式防手震補償向量的大小與方向移動。
如以上所述，依據本實施形態，能使自影像感測器16輸出的影格資料與自OIS控制器輸出的電子式防手震補償向量相對應。在由於動態影像的間斷播放等而使得緩衝記憶體22內影格資料FD2間斷時，第2應用處理器23亦能使用對應於影格資料FD2的電子式防手震補償向量而執行電子式防手震補償。
〔第6實施形態〕
圖9係表示第6實施形態之半導體系統的構成。
此半導體系統包含：相機模組51；及影像處理模組52。
圖9的構成與圖8的構成不同點在於，圖9之相機模組51所含的OIS控制器57與圖9之影像處理模組52所含的第1應用處理器55之功能，與圖8之中的相對應者不同。
OIS控制器57的運算部根據自振動偵測感測器18傳送的表示鉛直面內角速度及水平面內角速度之信號，計算出相機模組51之旋轉角。OIS控制器57的運算部根據相機模組51之旋轉角而計算出：震動向量，表示光學系統14之中的光軸震動，亦即受光面內的、從來自被攝體13之光線的光軸起算之震動。
OIS控制器57的運算部自震動向量計算出光學式防手震補償向量。光學式防手震補償向量的方向係與震動向量的方向相反。光學式防手震補償向量的大小係藉由將震動向量的大小乘以補償係數而計算出。補償係數係與第3實施形態同樣地因應於震動向量的大小而變。
OIS控制器57的控制部將以使補償透鏡212往光學式防手震補償向量的大小與方向移動之方式進行指示的控制信號往致動器20輸出。OIS控制器57的通信部將表示震動向量與光學式防手震補償後(致動器20移動後)之補償透鏡212的位置向量之資料CM作為表示補償殘餘向量之資料而往第1應用處理器55輸出。
第1應用處理器55接收資料CM。第1應用處理器55於接收到垂直同步信號VSYNC時，自於該時序之前且係於前一次接收到垂直同步信號VSYNC的時序之 後接收到的多數個資料CM所表示的震動向量與光學式防手震補償後之補償透鏡212的位置向量，求取代表震動向量與補償透鏡212之代表位置向量。
例如，亦可將最新資料CM所含的震動向量及光學式防手震補償後的補償透鏡212之位置向量定為代表震動向量及補償透鏡212之代表位置向量。
第1應用處理器55自代表震動向量及補償透鏡212之代表位置向量，求取電子式防手震補償向量。
電子式防手震補償向量的方向係與補償透鏡212之代表位置向量的方向相同。電子式防手震補償向量的大小係藉由自代表震動向量的大小減去補償透鏡212之代表位置向量的大小而計算出。
第1應用處理器55將表示於電子式防手震補償向量標註影格編號而成之具影格編號的電子式防手震補償向量之信號CMA'_FN往第2應用處理器43傳送。在此，影格編號之初始值係0。
另，第1應用處理器55亦可於代表震動向量的大小(震動量)為既定值以上時執行電子式防手震補償，於代表震動向量的大小(震動量)未滿既定值時即使有補償殘餘量亦不執行電子式防手震補償。亦即，第1應用處理器55亦可定為於代表震動向量的大小未滿既定值時，不計算出電子式防手震補償向量。藉此，能在影像處理模組52側區別出發生被攝體震動或者發生平移(pan)、傾仰(tilt)，僅於發生被攝體震動時執行電子式防手震補償。
如以上所述，依據本實施形態，自OIS控制器將計算出補償殘餘量前之資料即震動量、與表示補償透鏡位置之資料，發送至影像處理模組。發送此種資料亦獲得與第5實施形態同樣的效果。又，亦可根據代表震動向量的大小(震動量)來判斷是否執行電子式防手震補償。
〔第6實施形態之變形例〕
在本實施形態中，OIS控制器57定為將表示震動向量與光學式防手震補償後(致動器20移動後)之補償透鏡212的位置向量之資料CM作為表示補償殘餘向量之資料而往第1應用處理器55輸出，但不限定於此。
例如，OIS控制器57的通信部亦可定為將表示震動向量與光學式防手震補償向量之資料CM作為表示補償殘餘向量之資料而往第1應用處理器55輸出。
〔第7實施形態〕
圖10係表示第7實施形態之半導體系統的構成。
此半導體系統包含：相機模組61；及影像處理模組62。
圖10的構成與圖9的構成不同點在於，圖10之相機模組61所含的影像感測器66與OIS控制器67，及圖10之影像處理模組62所含的第1應用處理器65之功能，與圖9之中的相對應者不同。
影像感測器66製作出影格資料FD1後，於將影格資料FD1往影像信號處理器21輸出的時序，將垂直同步信號VSYNC不往第1應用處理器65而往OIS控制器67輸出。
OIS控制器67的運算部根據自振動偵測感測器18傳送的表示鉛直面內角速度及水平面內角速度之信號，計算出相機模組61之旋轉角。OIS控制器67的運算部根據相機模組61之旋轉角而計算出：震動向量，表示光學系統14之中的光軸震動，亦即受光面內的、從來自被攝體13之光線的光軸起算之震動。
OIS控制器67的運算部自震動向量計算出光學式防手震補償向量。光學式防手震補償向量的方向係與震動向量的方向相反。光學式防手震補償向量的大小係藉由將震動向量的大小乘以補償係數而計算出。補償係數係與第3實施形態同樣地因應於震動向量的大小而變。
OIS控制器67的控制部將以使補償透鏡212往光學式防手震補償向量的大小與方向移動之方式進行指示的控制信號往致動器20輸出。
圖11係表示OIS控制器67接收垂直同步信號VSYNC的時序、接收震動向量的時序、接收光學式防手震補償後的補償透鏡212之位置向量的時序、及發送代表震動向量及代表位置向量的時序。
OIS控制器67接收垂直同步信號VSYNC的時序與接收震動向量的時序及接收光學式防手震補償後的補償透鏡212之位置向量的時序並未同步。垂直同步信 號VSYNC係於每1/30秒進行接收。震動向量及位置向量係以短於1/30秒的周期進行接收。
OIS控制器67的運算部於每次接收到垂直同步信號VSYNC時，自於該接收時序之前且係前一次接收到垂直同步信號VSYNC的時序之後取得到的震動向量與光學式防手震補償後的補償透鏡212之位置向量，求取代表震動向量與補償透鏡212之代表位置向量。
例如，亦可將最新震動向量及光學式防手震補償後的補償透鏡212之位置向量作為代表震動向量及補償透鏡212之代表位置向量。
OIS控制器67的通信部將表示代表震動向量與補償透鏡212的代表位置向量之資料CM'作為表示補償殘餘向量之資料而往第1應用處理器65輸出。
第1應用處理器65接收資料CM'。第1應用處理器67自資料CM'所含的代表震動向量及補償透鏡212之代表位置向量，求取電子式防手震補償向量。電子式防手震補償向量的方向係與補償透鏡212之代表位置向量的方向相同。電子式防手震補償向量的大小係藉由自代表震動向量的大小減去補償透鏡212之代表位置向量的大小而計算出。
第1應用處理器65將表示於電子式防手震補償向量標註影格編號而成之具影格編號的電子式防手震補償向量之信號CMA'_FN往第2應用處理器43傳送。在此，影格編號之初始值係0。
如以上所述，在本實施形態中，因為OIS控制器將表示補償殘餘量之資料同步於垂直同步信號VSYNC而往影像處理模組發送，所以可減少在IC2匯流排流通的資料量。
又，在本實施形態中能構築出在第1應用處理器側無須再產生必要的資訊、不影響第1應用處理器性能之系統。
又，在本實施形態中，因為可在靠近振動偵測感測器之處同步於影格時序而加工資料，所以能夠構築出不受振動偵測感測器的輸出延遲影響之系統。再者，在本實施形態中，亦能以適當的周期產生動作向量之資訊。又，在本實施形態中，因為OIS控制器一併管理光學式防手震補償與電子式防手震補償之補償量的分配，所以感度調整等工程調整較容易。
〔第7實施形態之變形例〕
在第7實施形態中，OIS控制器67的通信部將表示代表震動向量與補償透鏡212的代表位置向量之資料CM'作為表示補償殘餘向量之資料而往第1應用處理器65輸出，但不限定於此。
OIS控制器67的通信部亦可將表示代表震動向量與代表光學式防手震補償向量之資料CM'作為表示補償殘餘向量之資料而往第1應用處理器65輸出。代表光學式防手震補償向量，例如可定為前一個影格之最新光學式防手震補償向量。
OIS控制器67的通信部亦可定為將表示自代表震動向量減去代表光學式防手震補償向量而成的補償殘餘向量之資料CM'作為表示補償殘餘向量之資料而往第1應用處理器65輸出。
又，OIS控制器67的通信部亦可定為將表示自代表震動向量減去補償透鏡212之代表位置向量而成的補償殘餘向量之資料CM'作為表示補償殘餘向量之資料而往第1應用處理器65輸出。
〔第8實施形態〕
圖12係表示第8實施形態之半導體系統的構成。
此半導體系統包含：相機模組71；及影像處理模組72。
圖12的構成與圖10的構成不同點在於，圖12之相機模組71所含的OIS控制器77，及圖12之影像處理模組72所含的第1應用處理器75、緩衝記憶體74、及第2應用處理器73之功能，與圖10之中的相對應者不同。
再者，圖12的相機模組71包含失真補償用LUT(LookUp Table，對照表)記憶體78，圖12的影像處理模組72包含第3應用處理器79，此點與圖10所示者不同。
OIS控制器77的運算部根據自振動偵測感測器18傳送的表示鉛直面內角速度及水平面內角速度之信號，計算出相機模組71之旋轉角。OIS控制器77的運算部根據相機模組71之旋轉角而計算出：震動向量，表示光學系統14之中的光軸震動，亦即受光面內的、從來自被攝體13之光線的光軸起算之震動。
OIS控制器77的運算部自震動向量計算出光學式防手震補償向量。光學式防手震補償向量的方向係與震動向量的方向相反。光學式防手震補償向量的大小係藉由將震動向量的大小乘以補償係數而計算出。補償係數係因應於震動向量的大小而變。
OIS控制器77的控制部將以使補償透鏡212往光學式防手震補償向量的大小與方向移動之方式進行指示的控制信號往致動器20輸出。
圖13係說明第8實施形態之中的補償透鏡212於受光面側之軸向偏離時的防手震補償。
圖13(a)顯示表示震動向量的時間變化之曲線CV1、作為參考而表示第3實施形態之中的補償後之補償透鏡212位置的時間變化之曲線CV2、及表示第8實施形態之中的補償後之補償透鏡212位置的時間變化之曲線CV3。
圖13(b)作為參考而表示第3實施形態之補償係數(虛線)、及第8實施形態之補償係數(實線)。
在第8實施形態中，震動向量的大小為D0時，補償係數係K(>0)。震動向量的大小(震動量)大於D1且未滿D0時，震動向量的大小(震動量)越小則補償係數越大。震動向量的大小(震動量)為D1以下時，補償係數成為固定值。本實施形態的補償係數，對於防手震補償之抑制低於第3實施形態之補償係數， 在補償透鏡212的邊角亦執行某種程度的防手震補償。因此，由於透鏡像差而於拍攝影像產生失真。
OIS控制器77的運算部於每次接收到垂直同步信號VSYNC時，自於該接收時序之前且係於前一次接收到垂直同步信號VSYNC的時序之後取得到的震動向量與光學式防手震補償後的補償透鏡212之位置向量，求取代表震動向量與補償透鏡212之代表位置向量。
失真補償用LUT記憶體78將決定代表震動向量與拍攝影像的失真補償用資料之對應關係的LUT加以記憶。失真補償用資料例如可定為用於仿射轉換之資料。
OIS控制器77的運算部自失真補償用LUT記憶體78讀出對應於代表震動向量的失真補償用資料。
OIS控制器77的通信部將失真補償用資料、表示代表震動向量及補償透鏡212的代表位置向量之資料CX往第1應用處理器75輸出。
第1應用處理器75接收資料CX。第1應用處理器67自資料CX所含的代表震動向量及補償透鏡212之代表位置向量，求取電子式防手震補償向量。電子式防手震補償向量的方向係與補償透鏡212之代表位置向量的方向相同。電子式防手震補償向量的大小係藉由自代表震動向量的大小(震動量)減去補償透鏡212之代表位置向量的大小(表示位置之量)而計算出。
第1應用處理器75將表示於電子式防手震補償向量標註影格編號而成之具影格編號的電子式防手震補償向量之信號CMA'_FN往第2應用處理器43傳送。在此，影格編號之初始值係0。
第1應用處理器75將於資料CX所含的失真補償用資料標註影格編號而成之具影格編號的失真補償資料AFN往第3應用處理器79傳送。
緩衝記憶體74於每次接收到影格送出信號FRA時，將1格量的影格資料FD2往第3應用處理器79輸出。
第3應用處理器79選擇逐次接收到之具影格編號的失真補償資料AFN之中，標註有與自緩衝記憶體74輸出的影格資料FD2所含之影格編號相同的影格編號之失真補償資料。第3應用處理器79將影格資料FD2所含的拍攝影像藉由所選擇之失真補償資料加以補償，並將含有補償後的拍攝影像之影格資料FD4往第2應用處理器73傳送。
圖14(a)係表示失真補償前的拍攝影像。圖14(b)係表示失真補償後的拍攝影像。由於光學式防手震補償，經過補償透鏡212的邊角部分而輸入的光線所產生的拍攝影像之邊角部分產生失真，但藉由失真補償而減少或消除拍攝影像之失真。
第2應用處理器73執行電子式防手震補償。第2應用處理器73選擇逐次接收到的信號CMA'_FN所含之具影格編號的補償殘餘向量之中，標註有與影格資料FD4所含之影格編號相同的影格編號之電子式防手震補償向量。第2應用處理器 73使影格資料FD4所含之拍攝影像的有效區域往所選擇之電子式防手震補償向量的大小與方向移動。第2應用處理器73將拍攝影像之中有效區域內的像素之資料(有效影像資料)作為影格資料FD3而往影格記憶體24輸出。
如以上所述，依據本實施形態，即使在由於光線經過補償透鏡的邊角輸入而使得拍攝影像產生失真時，亦因為藉由影像處理模組而執行因應於震動量的失真補償，所以可消除或減少表示的影像之失真。
另，失真補償亦可定為並非對於拍攝影像全體，而僅對於拍攝影像的邊角部分進行。
以上根據實施形態而具體說明本案發明者所進行的發明，但本發明當然不限定於實施形態，可在不脫離其主旨精神的範圍進行各種變更。
101:半導體系統
102:相機模組
103:影像處理模組
104:光學系統
105:影像感測器
106:致動器
107:振動偵測感測器
108:相機控制器
109:控制部
110:運算部
111:通信部
112:第1處理器
113:第2處理器
114:第3處理器

Claims (5)

  1. 一種影像處理模組，具備電子式防手震補償功能，包含：第1處理器，接收自相機控制器發送的「表示光學系統之中的光軸震動的補償殘餘量之資料」，並輸出「表示因應於該補償殘餘量的電子式防手震補償量之信號」；第2處理器，接收自影像感測器傳送的影格資料；及第3處理器，根據自該第1處理器傳送的該電子式防手震補償量，使該影格資料所含的拍攝影像之有效區域改變，其中，該第1處理器於每次自該影像感測器接收到垂直同步信號時，就根據於接收到前一個垂直同步信號的時序之後接收到的多數個表示該震動的補償殘餘量之資料，求取該電子式防手震補償量，以及其中，該電子式防手震補償量為該多數個表示該震動的補償殘餘量之資料的平均值、最小值、或最大值。
  2. 如申請專利範圍第1項之影像處理模組，其中，該第1處理器將於電子式防手震補償量標註影格編號而成之信號往該第3處理器輸出，該第3處理器根據標註有與該影格資料之影格編號相同的編號之該電子式防手震補償量，使該拍攝影像之有效區域改變。
  3. 如申請專利範圍第1項之影像處理模組，其中，該第1處理器接收表示該震動的補償殘餘量之資料並且接收因應於震動量的該拍攝影像之失真補償用資料，更包含：第4處理器，使用該失真補償用資料而補償該拍攝影像之失真。
  4. 如申請專利範圍第1項之影像處理模組，其中，該第1處理器接收表示該震動量與該光學系統所含之補償透鏡的偏移後位置之資料作為表示該震動的補償殘餘量之資料，並藉由自該震動量減去表示該位置之量而計算出該電子式防手震補償量。
  5. 如申請專利範圍第1項之影像處理模組，其中，該第1處理器接收「表示該震動量與該光學系統所含之補償透鏡的偏移後位置之資料」作為表示該震動的補償殘餘量之資料，並於該震動量為既定值以上時，藉由自該震動量減去表示該位置之量而計算出該電子式防手震補償量。
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