トップ :: H 電気 :: H04 電気通信技術




【発明の名称】 カメラモジュール
【発明者】 【氏名】六反田 悦子
【住所又は居所】東京都八王子市石川町２９７０番地 コニカミノルタオプト株式会社内

【氏名】木林 宏至
【住所又は居所】東京都八王子市石川町２９７０番地 コニカミノルタオプト株式会社内
【要約】 【課題】消費電力やノイズの発生を抑止し、より安価に光学系の制御が可能なカメラモジュールを提供する。

【解決手段】カメラモジュール１は、センサ部１１で撮像されＡ／Ｄ変換部１２で変換されてパラレル通信で出力部１４に出力されるデジタル画像出力信号Ｓ１をそのまま本体ユニット２に出力するとともに、アクチュエータ１５を制御してセンサ部１１を調整するＣＰＵ１３に所定の下位ビットデータを間引いたデジタル画像出力信号Ｓ３を出力する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系から撮像面に入力される被写体像をデジタル画像データとして外部機器へ出力するカメラモジュールにおいて、
前記被写体像の撮像に係る調整を行なう調整手段と、
前記デジタル画像データの所定の下位ビットデータを間引いた制御用デジタル画像データを出力する出力手段と、
前記出力される制御用デジタル画像データに基づいて前記調整手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２】
前記出力手段は、パラレル通信で出力することを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項３】
前記出力手段は、シリアル通信で出力することを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項４】
前記調整手段は、前記被写体像の焦点調整であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のカメラモジュール。
【請求項５】
前記調整手段は、前記被写体像の露光調整であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系から撮像面に入力される被写体像をデジタル画像データとして外部機器へ出力するカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＰＣ（Personal Computer）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、及び携帯電話などのデータ処理装置では、デジタルカメラの機能が付加されたものがある。このデータ処理装置におけるデジタルカメラ機能は、多種のデータ処理装置に汎用可能に開発されたカメラモジュールにより実現される。
【０００３】
このカメラモジュールは、本体側からの制御で動作するアクチュエータにより位置調整が可能な光学系と、その光学系が撮像素子上に結像する画像をアナログの画像データとして出力する撮像部と、そのアナログの画像データをデジタル画像データに変換する変換部と、変換されたデジタル画像データを本体側へ出力する出力部とを実装する。
【０００４】
また、本体側であるデータ処理装置の制御部は、カメラモジュールから送られるデジタル画像データを元にした色変換、輝度調整、符号化などの画像処理を行なうと同時に、そのデジタル画像データに基づいてカメラモジュールのアクチュエータを制御して撮像素子上に結像する画像を調整する。
例えば、特許文献１には、上記構成と同様のカメラモジュール及び情報処理システムが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−６９８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成では、本体側でカメラモジュールの光学系制御を行なう必要があり、カメラモジュールと本体側とを分離して設計する場合などに多くの手間がかかる。
アクチュエータの制御をカメラモジュール内に設けた制御部で行なう構成にすることにより、本体側は、本体側の処理を変更することなく、様々なカメラモジュールを容易に交換して使用できることとなる。
ところが、上述した構成に示したような本体側へ出力するデジタル画像データと同等のデータをカメラモジュール内に設けた制御部に送る構成では、カメラモジュール内に設ける制御部も本体側の制御部と同等の処理能力を有する必要があり、不経済であった。
また、カメラモジュール内における制御は、当該モジュールの消費電力の増大や処理に伴う電磁波（ノイズ）の発生を招くため、極力抑える構成が不可欠であった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、より安価に光学系の制御が可能なカメラモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光学系から撮像面に入力される被写体像をデジタル画像データとして外部機器へ出力するカメラモジュールにおいて、前記被写体像の撮像に係る調整を行なう調整手段と、前記デジタル画像データの所定の下位ビットデータを間引いた制御用デジタル画像データを出力する出力手段と、前記出力される制御用デジタル画像データに基づいて前記調整手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記出力手段は、パラレル通信であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記出力手段は、シリアル通信であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、前記調整手段は、前記被写体像の焦点調整であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記調整手段は、前記被写体像の露光調整であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、撮像されたデジタル画像データの下位ビットを間引いた制御用のデジタル画像データに基づいて制御手段が撮像に係る被写体像の調整を行なう構成である。このため、制御手段としてのＣＰＵを低ビット、低クロックで動作する安価なもので実施できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、デジタル画像データをパラレル通信で外部機器へ出力するバスの上位ビットを分配する構成で良いため、より容易な構成で実施することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、シリアル通信で出力する構成であるため、Ｉ２Ｃ（登録商標）方式などのより汎用性の高い構成で実施することができる。また、シリアル通信においては、制御用のデジタル画像データのデータ量がより少なくなるため、制御手段のクロックスピードを低く設定することが可能となるとともに、消費電力やノイズの発生を抑止することができる。
【００１５】
請求項４、５に記載の発明によれば、より安価な構成で焦点調整／露光調整を行なうカメラモジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第１の実施の形態］
以下、この発明の実施の形態について説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されない。また、この発明の実施の形態は発明の最も好ましい形態を示すものであり、発明の用語はこれに限定されない。
【００１７】
図１に、本発明であるカメラモジュール１と外部装置である本体ユニット２とで構成された情報処理装置１００の内部構成を示す。図１に示すように、情報処理装置１００は、本体側の各種動作を制御する本体ユニット２と、その本体ユニット２に制御可能に接続されるとともに、撮像したデジタル画像データをバスｍ１〜ｍ１０にパラレル通信で出力するカメラモジュール１とを備える構成である。情報処理装置１００は、具体的には、カメラモジュール１により撮像機能を備えるデジタルカメラ、携帯電話、ＰＤＡ又はＰＣなどである。
【００１８】
本体ユニット２は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などにより情報処理装置１００の動作を統括制御する制御部と、各種データや当該制御部が実行するプログラムを格納する記憶部と、バスｍ１〜ｍ１０から入力される画像データに対して各種画像処理を行なう画像処理部と、携帯電話、ＰＤＡ又はＰＣなどの各種機能を実現する機能部とを備える。
【００１９】
カメラモジュール１は、図１に示すように、レンズ部１０、センサ部１１、Ａ／Ｄ変換部１２、ＣＰＵ１３、出力部１４、及びアクチュエータ１５を備える。
【００２０】
レンズ部１０は、センサ部１１の撮像面に外界からの画像を結像するガラス又はプラスチック製の特に図示しない光学レンズで構成される。レンズ部１０は、上述した光学レンズのレンズ位置がアクチュエータ１５により可動調整されることでセンサ部１１の撮像面に結像する画像の焦点位置を調節する。なお、レンズ部１０は、レンズ位置の可動調整によりズーム機構を実現する構成であってもよい。また、レンズ部１０とセンサ部１１との間には、アクチュエータ１５により可動するシャッター羽根である絞り機構１０ａを備える。
【００２１】
センサ部１１は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Charge Semiconductor）などの撮像素子であり、撮像面に結像された光画像を各画素ごとのアナログ電気信号（光量に応じた電荷量）であるアナログ画像信号としてＡ／Ｄ変換部１２へ出力する。なお、センサ部１１は、各画素においてＲＧＢ（Red、Green、Blue）のフィルターを備え、色情報を検出する構成であってよい。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換部１２は、入力するアナログ画像信号をデジタル画像出力信号Ｓ１に変換するＡ／Ｄ変換回路であり、当該デジタル画像出力信号Ｓ１をバスｎ１〜ｎ１０によりパラレル通信で出力する。なお、デジタル画像出力信号Ｓ１の出力は、デジタル画像出力信号Ｓ１に関するビット情報のうちより上位がバスｎ１から順にバスｎ１０まで割り当てられて行なわれる。
【００２３】
なお、Ａ／Ｄ変換部１２は、ノイズを軽減させるＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング）回路、信号の増幅を行なうＡＧＣ（Automatic Gain Control：自動利得制御）回路などを含む構成であってよい。
【００２４】
制御手段としてのＣＰＵ１３は、特に図示しない内部ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）を備え、当該ＲＯＭに格納された制御プログラムや本体ユニット２からの制御指示に基づいてカメラモジュール１の各部を統括制御する。また、ＣＰＵ１３は、デジタル画像データをパラレル通信により受信するバスｏ１〜ｏ８を備える。
【００２５】
ＣＰＵ１３は、入力されるデジタル画像データから高域周波数成分を抽出し、その高域周波数成分から画像の鮮鋭度を示す焦点評価値を求めて、その焦点評価値の最大（極大）点を検出する公知の焦点評価方法に基づいた処理を行なうことで、アクチュエータ１５の制御による自動合焦（オートフォーカス）を行なう。 また、ＣＰＵ１３は、同様に公知の露出評価方法により、アクチュエータ１５の絞り機構の制御やセンサ部１１の積算時間の調整を行なうなどの自動露出制御処理を行なう構成であっても良い。
【００２６】
出力手段としての出力部１４は、Ａ／Ｄ変換部１２のバスｎ１〜ｎ１０からパラレル通信で出力されるデジタル画像出力信号Ｓ１をそのままデジタル画像出力信号Ｓ２として本体ユニット２のバスｍ１〜ｍ１０に出力するとともに、バスｎ１〜ｎ８に接続された接続部Ｐ１〜Ｐ８により、ＣＰＵ１３のバスｏ１〜ｏ８にデジタル画像出力信号Ｓ１の下位２ビット分を間引いた上位８ビット分の情報であるデジタル画像出力信号Ｓ３を出力する構成である。
【００２７】
なお、出力部１４におけるデジタル画像出力信号Ｓ２とデジタル画像出力信号Ｓ３の出力は、ＣＰＵ１３からの制御により接続部Ｐ１〜Ｐ８を切り替えることで、いずれか一方に対して行なう構成であっても良いが、並列に行なう構成であっても良い。また、同様にＣＰＵ１３からの制御により接続部Ｐ１〜Ｐ８の全てを切り替える構成だけでなく、接続部Ｐ１〜Ｐ４を切り替えて上位４ビット分の情報を出力するなど、出力するバス幅を変更する構成であっても良く、特に限定しない。
【００２８】
調整手段としてのアクチュエータ１５は、ステッピングモーター、電圧を印加すると変形するピエゾ素子を利用し、駆動電流によりピエゾ素子の伸びと縮みの速度を異なるように振動させて行なうピエゾアクチュエータ、又は静電アクチュエータなどであり、ＣＰＵ１３の制御により駆動することで、レンズ部１０における光学レンズの調整や絞り機構１０ａにおけるシャッター羽根の開閉動作を行なう。
【００２９】
以上のように、カメラモジュール１は、センサ部１１で撮像されＡ／Ｄ変換部１２で変換されてパラレル通信で出力されるデジタル画像出力信号Ｓ１を出力部１４によりそのままのバス幅で本体ユニット２に出力するとともに、アクチュエータ１５を制御するＣＰＵ１３に下位２ビット分の情報を間引いたデジタル画像出力信号Ｓ３を出力する。
【００３０】
このため、カメラモジュール１は、撮像により出力されるデジタル画像データがビット数の高い高精細な情報である場合においても、撮像により出力されるデジタル画像データを参照して光学調整を行なうＣＰＵを低ビットで処理する安価な構成とすることができる。
【００３１】
また、カメラモジュール１は、デジタル画像データをパラレル通信出力する構成であるため、より安価な構成とすることができるとともに、本体ユニット２に対してより高速な画像転送を行なうことができる。
【００３２】
［第２の実施の形態］
次に、図２を参照して、第２の実施の形態に係る情報処理装置１００ａについて説明する。簡略化のため、情報処理装置１００と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。以下、第２の実施の形態に特徴的なデジタル画像データをシリアル通信で出力する構成について説明する。
【００３３】
図２に示すように、Ａ／Ｄ変換部１２とＰ／Ｓ変換部１４ａとは、バスｎ１〜ｎ１０とバスｑ１〜ｑ１０とにより同一のバス幅でパラレル通信が可能に接続される。
【００３４】
Ｐ／Ｓ変換部１４ａは、ＣＰＵ１３からの制御指示により、パラレル通信で入力されるデータ信号をシリアル通信のデータ信号に変換する（Parallel／Serial）回路であり、シリアル通信が可能に接続された本体ユニット２とＣＰＵ１３に対して、Ｉ２Ｃ、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＳＣＬ（Serial CLock）、ＳＤＡ（Serial DAta）などの所定の伝送方式によるシリアル通信でデジタル画像信号を出力する。
【００３５】
Ｐ／Ｓ変換部１４ａは、バスｑ１〜ｑ１０から入力されるデジタル画像出力信号Ｓ１をそのままシリアル通信のデータ信号に変換したデジタル画像出力信号Ｓ２を本体ユニット２に出力する。また、Ｐ／Ｓ変換部１４ａは、上位８ビット分の情報を伝送する（下位２ビット分の情報を間引いた）バスｑ１〜ｑ８からの信号に基づいてシリアル通信のデータ信号に変換したデジタル画像出力信号Ｓ３をＣＰＵ１３に出力する。
【００３６】
なお、Ｐ／Ｓ変換部１４ａから本体ユニット２又はＣＰＵ１３へのシリアル通信による出力は、同時に（並列に）行なう構成であっても良いが、ＣＰＵ１３の制御指示により切り替える構成であっても良い。
また、ＣＰＵ１３へ出力するデジタル画像出力信号Ｓ３への変換は、下位２ビット分の情報を間引いた信号を元にする構成以外に、下位４ビット分の情報を間引いた信号を元にする構成や、ＣＰＵ１３からの指示により、参照するバスｑ１以下のバス幅を変更する構成であって良い。
【００３７】
以上のように、シリアル通信によりデジタル画像データを出力するカメラモジュール１ａであっても良い。この場合は、例えばＩ２Ｃなどの所定の伝送方式を採用することができ、より汎用性の高いカメラモジュール１を提供することができる。また、シリアル通信による構成の場合は、光学調整を行なうＣＰＵに出力する情報量が少なくなるため、当該ＣＰＵのクロックスピードを低速にすることが可能となるとともに、消費電力やノイズの発生を抑止することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態における記述は、本発明の一例を示すものであり、これに限定しない。本実施の形態におけるカメラモジュール１の細部構成及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【００３９】
例えば、Ａ／Ｄ変換部１２から出力するバス幅は、１０ビットであり、下位２ビット分を間引いてＣＰＵ１３に出力する構成としたが、特にこのバス幅に限定するものではない。要するに、ＣＰＵ１３に対しては、間引いた情報が出力される構成であればよく、例えば、Ａ／Ｄ変換部１２からの出力はバス幅１２ビットであり、下位４ビット分を間引いて出力部１４に出力する構成などであって良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施の形態における本発明であるカメラモジュール１を適用した情報処理装置１００の機能的構成を模式的に示した図である。
【図２】第２の実施の形態におけるカメラモジュール１ａを適用した情報処理装置１００ａの機能的構成を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００、１００ａ 情報処理装置
１、１ａ カメラモジュール
２ 本体ユニット
１０ レンズ部
１０ａ 絞り機構
１１ センサ部
１２ Ａ／Ｄ変換部
１３ ＣＰＵ（制御手段）
１４ 出力部（出力手段）
１４ａ Ｐ／Ｓ変換部
１５ アクチュエータ（調整手段）
Ｓ１〜Ｓ３ デジタル画像出力信号
ｎ１〜ｎ１０、ｍ１〜ｍ１０、ｏ１〜ｏ８、ｑ１〜ｑ１０ バス
Ｐ１〜Ｐ８ 接続部
【出願人】 【識別番号】３０３０００４０８
【氏名又は名称】コニカミノルタオプト株式会社
【住所又は居所】東京都八王子市石川町２９７０番地
【出願日】 平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【代理人】 【識別番号】１０００９００３３
【弁理士】
【氏名又は名称】荒船 博司
【公開番号】 特開２００６−２７９４３２（Ｐ２００６−２７９４３２Ａ）
【公開日】 平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【出願番号】 特願２００５−９４５１０（Ｐ２００５−９４５１０）