自動焦点調節機能の付いたＣＭＯＳイメージセンサ及びそれを含むカメラ装置
【課題】自動焦点調節のための別の追加的な時間を低減し、かつ自動焦点調節アルゴリズムの動作を安定して実行できる、ＣＭＯＳイメージセンサ及びそれを含むカメラ装置を提供すること。
【解決手段】本発明のＣＭＯＳイメージセンサによれば、複数の単位画素を備え、これを介して外部の被写体に対する光学映像を受信して、各単位画素別に該当画素の色相に対する電気的信号を出力するセンシング部と、該センシング部から出力される電気的信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をプロセシングして映像信号を出力し、前記センシング部を制御するための制御部と、前記映像信号を受信して自動焦点調節用追跡アルゴリズムを利用して焦点値を計算するための自動焦点アルゴリズム部と、前記焦点値を利用してアクチュエーターを制御するためのアクチュエーター制御部とを備える。
【解決手段】本発明のＣＭＯＳイメージセンサによれば、複数の単位画素を備え、これを介して外部の被写体に対する光学映像を受信して、各単位画素別に該当画素の色相に対する電気的信号を出力するセンシング部と、該センシング部から出力される電気的信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をプロセシングして映像信号を出力し、前記センシング部を制御するための制御部と、前記映像信号を受信して自動焦点調節用追跡アルゴリズムを利用して焦点値を計算するための自動焦点アルゴリズム部と、前記焦点値を利用してアクチュエーターを制御するためのアクチュエーター制御部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動焦点調節機能を実現することのできる装置に関し、特に、自動焦点調節機能の付いたＣＭＯＳイメージセンサ及びそれを含むカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサは、光学映像を電気信号に変換させる半導体素子のことを言う。このうち電荷結合素子（ＣＣＤ；Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）は、それぞれのＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）キャパシタが互いに極めて近接した位置にあり、かつ電荷キャリアがキャパシタに格納され移送される素子である。
【０００３】
これに対し、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）イメージセンサは、制御回路及び信号処理回路を周辺回路に使用するＣＭＯＳ技術を利用し、画素数と同じ数だけのＭＯＳトランジスタを作り、これを利用して順次出力を検出するスイッチング方式を採用する素子であって、低電力及び高集積特性に優れていることから、小型化したカメラ装置に適している。
【０００４】
光学系の光軸に平行に入射した光が、レンズを通過するか、反射鏡から反射した後に一応ある点に集まるか、またはある点から出力されるように進行する時、その点がレンズや反射鏡の焦点をなす。したがって、ＣＭＯＳイメージセンサでも被写体に応じてレンズの焦点を合せなければならず、これは自動焦点調節（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ；以下、「ＡＦＣ」と記す）により実現される。
【０００５】
ＡＦＣの例として、望遠鏡の場合は、対物レンズと対眼レンズの距離を調整することであり、カメラの場合は、対物レンズとフィルムとの間の距離を調整することを例とすることができる。一方、カメラの場合は、複合レンズを利用した焦点距離の変更により焦点が合わせられる場合もある。また、周知のように、ＡＦＣは、三角測量法の原理に基づいて距離を測定し、それに応じてレンズを調節する。
【０００６】
最近のイメージセンサシステムにおいて、ＡＦＣ機能はイメージセンサの必須機能として位置づけられており、様々な環境下でどれくらい鮮明に焦点を合せるのかがイメージセンサの機能を決定する基準となっている。これにより、ＡＦＣ機能を実現するイメージセンサシステムが増えてきており、最近では、最短時間内に焦点が合う位置にレンズを移動させ、最適のイメージを獲得する過程が極めて重要になった。
【０００７】
図１は、自動焦点調節機能の付いた従来のカメラ装置を概略的に示すブロック構成図である。
【０００８】
同図に示すように、従来のカメラ装置は、集光のためのレンズ１００Ａとレンズ１００Ａを駆動するためのアクチュエーター１００Ｂとを備えて、ＡＦＣ動作により被写体に応じて適した焦点を受け取るためのレンズモジュール１００と、ＣＭＯＳ技術によって実現され、レンズモジュール１００を介して被写体から得られた光学映像を電気的信号に変換した後に、映像出力のためのフォーマットを揃えたイメージ情報に変換して出力するためのＣＭＯＳイメージセンサ１０１と、ＣＭＯＳイメージセンサ１０１から出力される信号を毎フレーム単位で処理し、レンズモジュール１００を駆動するための焦点値を計算するためのイメージプロセッサ１０２とを備える。
【０００９】
図面では、イメージプロセッサ１０２から提供される焦点値制御信号ＣＴＲＬを受信して、レンズモジュール１００を駆動するためのドライバー１０３を点線で表示した。これは、ドライバー１０３を別に備えることもでき、別に備えなくても良いためである。さらに詳細に説明すれば、この焦点値制御信号ＣＴＲＬは、レンズの位置を制御する機能と関連している。
【００１０】
一方、イメージプロセッサ１０２は、レンズモジュール１００からその状態値ＳＴＡＴＥを提供される。
【００１１】
上述したような構成の従来のＣＭＯＳイメージセンサを利用した自動焦点調節システムは、ＣＭＯＳイメージセンサ外部にＣＭＯＳイメージセンサを制御するための別の制御用チップ（ＩＣ）を備え、ＣＭＯＳイメージセンサから出力される各フレーム別イメージ情報を処理し、焦点値を生成して、制御用チップに内蔵されている自動焦点調節アルゴリズムに応じてアクチュエーターを制御し、かつ最適の焦点位置を探した。
【００１２】
この方式では、イメージセンサからデータを受信するステップと、イメージを処理するステップ、及びアクチュエーターを制御するステップを必要とし、アクチュエーターを制御するステップにおいて、動作時間が必要となることから、ＡＦＣに必要な動作時間を増加させる要因となる。
【００１３】
また、アクチュエーターの制御とＣＭＯＳイメージセンサの制御が別に行われるため、アクチュエーターの動作が完了した後に獲得されるイメージが、レンズの位置が安定した位置から得られたイメージではないので、ＡＦＣアルゴリズムの動作が不安定になる恐れがある。さらに詳細に説明すれば、アクチュエーターとＣＭＯＳイメージセンサとの間のタイミング調節に更なる努力が必要となる。そのため、ＣＭＯＳイメージセンサから出力されるイメージデータをリアルタイムで処理し、内部イメージ獲得過程を行う間に、ＡＦＣ用アクチュエーターが制御信号をやりとりする動作を制御する方式が必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、本発明は、上記した従来の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、自動焦点調節のための別の追加的な時間を低減し、かつ自動焦点調節アルゴリズムの動作を安定して実行できる、ＣＭＯＳイメージセンサ及びそれを含むカメラ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するため、本発明のＣＭＯＳイメージセンサによれば、複数の単位画素を備え、これを介して外部の被写体に対する光学映像を受信して、各単位画素別に該当画素の色相に対する電気的信号を出力するセンシング部と、該センシング部から出力される電気的信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をプロセシングして映像信号を出力し、前記センシング部を制御するための制御部と、前記映像信号を受信して自動焦点調節用追跡アルゴリズムを利用して焦点値を計算するための自動焦点アルゴリズム部と、前記焦点値を利用してアクチュエーターを制御するためのアクチュエーター制御部とを備える。
【００１６】
また、上記の目的を達成するため、本発明のカメラ装置によれば、集光のためのレンズと該レンズを駆動するためのアクチュエーターとを備えて、自動焦点調節動作により被写体に応じて適した焦点を得るためのレンズモジュールと、ＣＭＯＳ技術に基づいて実現され、レンズモジュールを介して被写体から得られた光学映像を電気的信号に変換した後、映像出力のためのフォーマットを揃えたイメージ情報に変換して出力するためのＣＭＯＳイメージセンサとを備え、前記ＣＭＯＳイメージセンサは、前記アクチュエーターを制御するための制御機を内蔵し、自分の出力を毎フレーム単位で処理し、前記レンズモジュールを駆動するための焦点値を計算することを特徴とする。
【００１７】
本発明は、ＣＭＯＳイメージセンサ内部にＡＦＣ用アクチュエーター制御機を内蔵する方式であり、内蔵されているＡＦＣ用アクチュエーター制御機は、ＣＭＯＳイメージセンサにおいて、毎フレームごとに自動焦点追跡アルゴリズム（Ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓ ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）に基づいて指示される命令に応じて、外部に位置するアクチュエーターを制御するための制御信号を出力する方式を使用することによって、毎フレームごとにイメージデータを処理しアクチュエーターを制御するために必要な時間を低減することができる。
【００１８】
また、アクチュエーター制御機が内蔵されたタイミング制御アルゴリズム（Ｔｉｍｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を利用して、アクチュエーター制御信号の出力が完了した後、計算されたタイミング値だけの時間遅延（Ｄｅｌａｙ）を付与し、レンズ移動が完了したという信号を発生させて、レンズが安定した位置に固定された状態で獲得されたＣＭＯＳイメージセンサのフレームイメージデータをＡＦＣアルゴリズムで使用されるように制御して、ＡＦＣアルゴリズムから発生する可能性のある動作エラーを防止する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、自動焦点調節のための時間遅延問題を解決し、かつ安定した動作を確保することによって、自動焦点機能の付いたイメージセンサの性能を大きく向上させるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の最も好ましい実施形態を、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
本発明はＡＦＣ機能を揃えており、ＣＭＯＳイメージセンサを利用したカメラ装置において、ＡＦＣアルゴリズムを效率良く運営するようにＣＭＯＳイメージセンサ内部にアクチュエーター制御機を内蔵して、アクチュエーターを制御する。
【００２２】
図２は、自動焦点調節機能の付いた本発明のカメラ装置を概略的に示すブロック構成図である。
【００２３】
同図に示すように、本発明のカメラ装置は、集光のためのレンズ２００Ａとレンズ２００Ａを駆動するためのアクチュエーター２００Ｂとを備えて、ＡＦＣ動作により被写体に応じて適した焦点を得るためのレンズモジュール２００と、ＣＭＯＳ技術に基づいて実現され、レンズモジュール２００を介して被写体から得られた光学映像を電気的信号に変換した後に、映像出力のためのフォーマットを揃えたイメージ情報に変換して出力するためのＣＭＯＳイメージセンサ２０１とを備え、ＣＭＯＳイメージセンサ２０１は、アクチュエーター２００Ｂを制御するための制御機を内蔵し、自分の出力を毎フレーム単位で処理し、レンズモジュール２００を駆動するための焦点値を計算する。
【００２４】
図面では、イメージセンサ２０１から提供される焦点値制御信号ＣＴＲＬを受信して、レンズモジュール２００を駆動するためのドライバー２０２を点線で示した。これは、ドライバー２０２を別に備えることもでき、別に備えなくても良いためである。
【００２５】
一方、イメージセンサ２００は、レンズモジュール２００からその状態値ＳＴＡＴＥを提供される。
【００２６】
図３は、図２に記載されたＣＭＯＳイメージセンサの一実施形態に係るブロック構成図であって、ＣＭＯＳイメージセンサにおいて自動焦点と関連した部分のみを分離して示している。
【００２７】
同図に示すように、本発明の一実施形態に係るＣＭＯＳイメージセンサは、複数の単位画素を備え、これを介して外部の被写体に対する光学映像を受信して、各単位画素別に該当画素の色相に対する電気的信号を出力するセンシング部３００と、センシング部３００から出力される電気的信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をプロセシングして映像信号を出力し、センシング部３００を制御するための制御部３０１と、制御部３０１を介して提供される映像信号を受信して、ＡＦＣ用追跡アルゴリズムを利用して焦点値を計算するためのＡＦアルゴリズム部３０２と、焦点値を利用してアクチュエーターを制御するためのアクチュエーター制御部３０３とを備えて構成される。
【００２８】
一方、アクチュエーターは、ＣＭＯＳイメージセンサを利用して、ＡＦ実現時にイメージの焦点位置を変換させるために用いられる全てのドライバーチップ（ＩＣ）、回路またはレンズを含む。
【００２９】
図４は、図３のアクチュエーター制御部を示す詳細ブロック構成図である。
【００３０】
同図に示すように、アクチュエーター制御部３０３は、アクチュエーター３０３の全体の動作を制御するための主制御部４００と、アクチュエーター制御信号を生成するためのアクチュエーター制御信号生成部４０２と、アクチュエーター制御後にアクチュエーターの制御信号が安定になる時間を確保して、安定したイメージ獲得を可能なようにするタイミング制御部４０１とを備えて構成される。
【００３１】
主制御部４００は、ＡＦアルゴリズム部３０２から生成された制御信号をアクチュエーター制御信号生成部４０２の入力信号に適合するように変換した後、変換された制御信号をアクチュエーター制御信号生成部４０２に提供することによって、ＡＦアルゴリズム部３０２とアクチュエーター制御信号生成部４０２とが連動して動作できるようにする。
【００３２】
主制御部４００は、ＡＦアルゴリズム部３０２から出力される制御信号をタイミング制御部４０１の入力信号に適合するように変換して、タイミング制御部４０１に提供することによって、ＡＦアルゴリズム部３０２とタイミング制御部４０１とを連動させる。
【００３３】
また、主制御部４００は、タイミング制御部４０１とアクチュエーター制御信号生成部４０２の動作状態を確認して、ＡＦアルゴリズム部３０２にアクチュエーター制御信号の生成が完了したか否かを通知することによって、ＡＦアルゴリズム部３０２が安定したイメージでＡＦＣ機能を果たすことができるようにする。
【００３４】
また、主制御部４００は、アクチュエーターモジュールから発生するアクチュエーター動作状態と関連した情報が入力される場合、これを利用してアクチュエーターの初期化動作や制限された動作範囲から外れないようにする機能と、外部から入力されるアクチュエーターの状態情報を利用して、アクチュエーターの状態が安定化したか否かを確認する信号を発生させて、ＡＦアルゴリズム部３０２が安定したイメージ情報を使用し得るようにする機能を果たす。
【００３５】
ここで、アクチュエーターの初期化動作は、アクチュエーターモジュール製作時に決められている初期化状態にアクチュエーターを制御する過程を表し、動作範囲が制限されるということは、アクチュエーターの使用電圧、位置、周波数、出力信号のデューティー比（Ｄｕｔｙ ｒａｔｅ）、制御位相信号が制限されるということを表す。
【００３６】
アクチュエーター制御信号生成部４０２は、パルス幅信号生成器４０２Ａと、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）バスインターフェース信号生成器４０２Ｂと、ステッピングモータ制御信号生成器４０２Ｃと、アナログアクチュエーター制御機４０２Ｄと、周波数制御式アクチュエーター制御機４０２Ｅなどを備える。
【００３７】
アナログアクチュエーター制御機４０２Ｄは、内蔵または外蔵ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）構造を利用して、電圧でアクチュエーターを制御する方式を利用する。
【００３８】
周波数制御式アクチュエーター制御機４０２Ｅは、周波数生成器を使用した周波数変化を利用してアクチュエーターを制御する。
【００３９】
アクチュエーター制御信号生成部４０２は、上述したパルス幅信号生成器４０２Ａ〜周波数制御式アクチュエーター制御機４０２Ｅのうちの１つ以上を備える。
【００４０】
主制御部４００の制御により選択されたアクチュエーター制御信号生成部４０２の特定制御機に該当信号を出力する。
【００４１】
アクチュエーター制御信号生成部４０２は、主制御部４００から入力された命令を行った後に、完了信号を主制御部４００に伝達して主制御部４００がアクチュエーター安定化タイミングを判断し処理できるようにする。
【００４２】
タイミング制御部４０１は、ＡＦアルゴリズム部３０２の命令に応じて、アクチュエーター制御信号の出力が完了してもアクチュエーターがＡＦアルゴリズム部３０２のアルゴリズムにより指示された状態において安定になるために必要な追加的な時間を合せるための適切な遅延時間計算及び時間遅延制御機能を行う。
【００４３】
タイミングを合せるための時間遅延値は、下記のように様々な方式により計算されるか選択されることができる。
イ）定数値を選択して使用する方式
ロ）ＣＭＯＳイメージセンサ内部の格納装置にあるタイミングテーブルから毎回選択して使用する方式
ハ）ＣＭＯＳイメージセンサ外部の格納装置にあるタイミングテーブルから使用する値を毎回選択して使用する方式
二）アクチュエーター制御命令以前の位置と以後の位置に関連した演算式によって計算する方式
ホ）ｎ次方程式（ｎは定数）の演算をロジックで構成して、タイミング値を計算する方式
へ）ログ（ｌｏｇ，ｌｎ）演算式を簡略化してロジックで実現してタイミング値を計算する方式
ト）イ）〜へ）のうちの１つ以上を含んで四則演算を行う方式
【００４４】
タイミング制御部４０１は、上記したようなタイミング値選択及び計算方式を利用してタイミングを制御することによって、主制御部４００がＡＦアルゴリズム部３０２にアクチュエーター安定化状態に関連した制御信号を送信することができるようにする。
【００４５】
図５は、図４に示すアクチュエーター制御部３０３により、アクチュエーターが開ループ制御されて動作する場合を説明するためのブロック構成図である。
【００４６】
ここで、アクチュエーター５０３は、アクチュエーター及びそれに関連した回路を含み、開ループではアクチュエーター５０３から主制御部５００に入力される信号（アクチュエーターの状態を通知する信号）がない。
【００４７】
まず、ＡＦアルゴリズム部から提供されるアクチュエーターの第１目標状態値（すなわち、アクチュエーターが最終的に実現しなければならない焦点値）がＡのように主制御部５００に入力される。
【００４８】
主制御部５００は、入力されたＡをアクチュエーター制御信号生成部５０２で処理できる入力値に変換されたＢのような第２目標状態値（第２目標状態値は、第１目標状態値と同じであり得る）に変換する。
【００４９】
第２目標状態値を受けたアクチュエーター制御信号生成部５０２は、アクチュエーター制御信号を生成した後、アクチュエーターの状態を第２目標状態値にするための最後の信号が出力されたことを通知する第１動作完了信号Ｃを主制御部５００に提供する。
【００５０】
主制御部５００は、新しい第１目標状態と以前の第１目標状態の差を表す状態変化量Ｄをタイミング制御部５０１に提供し、タイミング制御部５０１は、この値を利用してタイミング遅延が必要な程度を計算する。
【００５１】
また、主制御部５００は、Ｃが入力されるにつれて、タイミング制御部５０１を動作させるための信号Ｅをタイミング制御部５０１に提供し、タイミング制御部５０１は、Ｅ信号に応答して動作する。
【００５２】
タイミング制御部５０１は、Ｅ信号入力後にタイミング遅延を維持する過程が完了したことを通知する信号Ｆを主制御部５００に提供する。
【００５３】
主制御部５００は、Ｃ信号とＦ信号が発生して、アクチュエーター制御及び安定化時間が確保されたことを通知する信号ＧをＡＦアルゴリズム部に提供する。
【００５４】
図６は、図４に示すアクチュエーター制御部３０３を介してアクチュエーターが閉ループ制御されて動作する場合を説明するためのブロック構成図である。
【００５５】
ここで、アクチュエーター６０３は、アクチュエーター及びそれに関連した回路を含み、閉ループでは、アクチュエーター６０３から主制御部６００に入力される信号（アクチュエーターの状態を通知する信号）がある。
【００５６】
まず、ＡＦアルゴリズム部から提供されるアクチュエーターの第１目標状態値（すなわち、アクチュエーターが最終的に実現しなければならない焦点値）がＨのように主制御部６００に入力される。
【００５７】
主制御部６００は、入力されたＨをアクチュエーター制御信号生成部６０２で処理できる入力値に変換されたＩのような第２目標状態値（第２目標状態値は第１目標状態値と同じであり得る）に変換する。
【００５８】
第２目標状態値を受けたアクチュエーター制御信号生成部６０２は、アクチュエーター制御信号を生成した後、アクチュエーターの状態を第２目標状態値にするための最後の信号が出力されたことを通知する第１動作完了信号Ｊを主制御部６００に提供する。
【００５９】
アクチュエーター６０３は、自分の状態を表す出力がある場合、これを主制御部６００にアクチュエーターフィードバック状態値Ｌを提供する。Ｌは、直接ＩＣのポートに入力されることもでき、ＩＣ内部のレジスタをＩＣ外部にあるコントローラが入力することで入力されることもできる。
【００６０】
主制御部６００は、Ｊ信号が発生した状態でアクチュエーターフィードバック状態値Ｌが目標状態値と同じであるか、誤差限界内で同じである場合、アクチュエーター制御及び安定化時間が確保されたことを通知する信号ＫをＡＦアルゴリズム部に提供する。
【００６１】
上述したような本発明は、ＣＭＯＳイメージセンサを使用するシステムでＡＦＣアルゴリズムを実現する場合、より速く動作し、より安定して動作できるように、アクチュエーター制御機能をＣＭＯＳイメージセンサに持たせた。
【００６２】
ＡＦＣのためのアクチュエーター制御機能の付いたＣＭＯＳイメージセンサを実現することによって、従来のＡＦＣ処理に必要なＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）動作時間及びプロセス処理能力の低下と動作速度の低下の問題を解決できる。
【００６３】
また、アクチュエーター制御とＡＦＣアルゴリズム及びＣＭＯＳイメージセンサの制御を連動させ、アクチュエーターの動作状態を安定化させるためのタイミング制御方式を適用することによって、安定したフレームイメージを利用したＡＦＣアルゴリズムの実現を可能にして、ＡＦＣアルゴリズムが不安定なフレームイメージに基づいて誤って判断するのを防止できることを実施形態を通じて確認した。
【００６４】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明に係る技術的思想の範囲から逸脱しない範囲内で様々な変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
【００６５】
例えば、上述した本発明では、Ｐ型基板に形成されるＣＭＯＳイメージセンサをその例としたが、その他にもＣＣＤなどの他の形態のイメージセンサも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】自動焦点調節機能の付いた従来のカメラ装置を概略的に示すブロック構成図である。
【図２】自動焦点調節機能の付いた本発明のカメラ装置を概略的に示すブロック構成図である。
【図３】図２に示されたＣＭＯＳイメージセンサの一実施形態に係るブロック構成図である。
【図４】図３のアクチュエーター制御部を示す詳細ブロック構成図である。
【図５】図４に示すアクチュエーター制御部によりアクチュエーターが開ループ制御されて動作する場合を説明するためのブロック構成図である。
【図６】図４に示すアクチュエーター制御部によりアクチュエーターが閉ループ制御されて動作する場合を説明するためのブロック構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
３００ センシング部
３０１ 制御部
３０２ 自動焦点アルゴリズム部
３０３ アクチュエーター制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動焦点調節機能を実現することのできる装置に関し、特に、自動焦点調節機能の付いたＣＭＯＳイメージセンサ及びそれを含むカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサは、光学映像を電気信号に変換させる半導体素子のことを言う。このうち電荷結合素子（ＣＣＤ；Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）は、それぞれのＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）キャパシタが互いに極めて近接した位置にあり、かつ電荷キャリアがキャパシタに格納され移送される素子である。
【０００３】
これに対し、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）イメージセンサは、制御回路及び信号処理回路を周辺回路に使用するＣＭＯＳ技術を利用し、画素数と同じ数だけのＭＯＳトランジスタを作り、これを利用して順次出力を検出するスイッチング方式を採用する素子であって、低電力及び高集積特性に優れていることから、小型化したカメラ装置に適している。
【０００４】
光学系の光軸に平行に入射した光が、レンズを通過するか、反射鏡から反射した後に一応ある点に集まるか、またはある点から出力されるように進行する時、その点がレンズや反射鏡の焦点をなす。したがって、ＣＭＯＳイメージセンサでも被写体に応じてレンズの焦点を合せなければならず、これは自動焦点調節（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ；以下、「ＡＦＣ」と記す）により実現される。
【０００５】
ＡＦＣの例として、望遠鏡の場合は、対物レンズと対眼レンズの距離を調整することであり、カメラの場合は、対物レンズとフィルムとの間の距離を調整することを例とすることができる。一方、カメラの場合は、複合レンズを利用した焦点距離の変更により焦点が合わせられる場合もある。また、周知のように、ＡＦＣは、三角測量法の原理に基づいて距離を測定し、それに応じてレンズを調節する。
【０００６】
最近のイメージセンサシステムにおいて、ＡＦＣ機能はイメージセンサの必須機能として位置づけられており、様々な環境下でどれくらい鮮明に焦点を合せるのかがイメージセンサの機能を決定する基準となっている。これにより、ＡＦＣ機能を実現するイメージセンサシステムが増えてきており、最近では、最短時間内に焦点が合う位置にレンズを移動させ、最適のイメージを獲得する過程が極めて重要になった。
【０００７】
図１は、自動焦点調節機能の付いた従来のカメラ装置を概略的に示すブロック構成図である。
【０００８】
同図に示すように、従来のカメラ装置は、集光のためのレンズ１００Ａとレンズ１００Ａを駆動するためのアクチュエーター１００Ｂとを備えて、ＡＦＣ動作により被写体に応じて適した焦点を受け取るためのレンズモジュール１００と、ＣＭＯＳ技術によって実現され、レンズモジュール１００を介して被写体から得られた光学映像を電気的信号に変換した後に、映像出力のためのフォーマットを揃えたイメージ情報に変換して出力するためのＣＭＯＳイメージセンサ１０１と、ＣＭＯＳイメージセンサ１０１から出力される信号を毎フレーム単位で処理し、レンズモジュール１００を駆動するための焦点値を計算するためのイメージプロセッサ１０２とを備える。
【０００９】
図面では、イメージプロセッサ１０２から提供される焦点値制御信号ＣＴＲＬを受信して、レンズモジュール１００を駆動するためのドライバー１０３を点線で表示した。これは、ドライバー１０３を別に備えることもでき、別に備えなくても良いためである。さらに詳細に説明すれば、この焦点値制御信号ＣＴＲＬは、レンズの位置を制御する機能と関連している。
【００１０】
一方、イメージプロセッサ１０２は、レンズモジュール１００からその状態値ＳＴＡＴＥを提供される。
【００１１】
上述したような構成の従来のＣＭＯＳイメージセンサを利用した自動焦点調節システムは、ＣＭＯＳイメージセンサ外部にＣＭＯＳイメージセンサを制御するための別の制御用チップ（ＩＣ）を備え、ＣＭＯＳイメージセンサから出力される各フレーム別イメージ情報を処理し、焦点値を生成して、制御用チップに内蔵されている自動焦点調節アルゴリズムに応じてアクチュエーターを制御し、かつ最適の焦点位置を探した。
【００１２】
この方式では、イメージセンサからデータを受信するステップと、イメージを処理するステップ、及びアクチュエーターを制御するステップを必要とし、アクチュエーターを制御するステップにおいて、動作時間が必要となることから、ＡＦＣに必要な動作時間を増加させる要因となる。
【００１３】
また、アクチュエーターの制御とＣＭＯＳイメージセンサの制御が別に行われるため、アクチュエーターの動作が完了した後に獲得されるイメージが、レンズの位置が安定した位置から得られたイメージではないので、ＡＦＣアルゴリズムの動作が不安定になる恐れがある。さらに詳細に説明すれば、アクチュエーターとＣＭＯＳイメージセンサとの間のタイミング調節に更なる努力が必要となる。そのため、ＣＭＯＳイメージセンサから出力されるイメージデータをリアルタイムで処理し、内部イメージ獲得過程を行う間に、ＡＦＣ用アクチュエーターが制御信号をやりとりする動作を制御する方式が必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、本発明は、上記した従来の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、自動焦点調節のための別の追加的な時間を低減し、かつ自動焦点調節アルゴリズムの動作を安定して実行できる、ＣＭＯＳイメージセンサ及びそれを含むカメラ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するため、本発明のＣＭＯＳイメージセンサによれば、複数の単位画素を備え、これを介して外部の被写体に対する光学映像を受信して、各単位画素別に該当画素の色相に対する電気的信号を出力するセンシング部と、該センシング部から出力される電気的信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をプロセシングして映像信号を出力し、前記センシング部を制御するための制御部と、前記映像信号を受信して自動焦点調節用追跡アルゴリズムを利用して焦点値を計算するための自動焦点アルゴリズム部と、前記焦点値を利用してアクチュエーターを制御するためのアクチュエーター制御部とを備える。
【００１６】
また、上記の目的を達成するため、本発明のカメラ装置によれば、集光のためのレンズと該レンズを駆動するためのアクチュエーターとを備えて、自動焦点調節動作により被写体に応じて適した焦点を得るためのレンズモジュールと、ＣＭＯＳ技術に基づいて実現され、レンズモジュールを介して被写体から得られた光学映像を電気的信号に変換した後、映像出力のためのフォーマットを揃えたイメージ情報に変換して出力するためのＣＭＯＳイメージセンサとを備え、前記ＣＭＯＳイメージセンサは、前記アクチュエーターを制御するための制御機を内蔵し、自分の出力を毎フレーム単位で処理し、前記レンズモジュールを駆動するための焦点値を計算することを特徴とする。
【００１７】
本発明は、ＣＭＯＳイメージセンサ内部にＡＦＣ用アクチュエーター制御機を内蔵する方式であり、内蔵されているＡＦＣ用アクチュエーター制御機は、ＣＭＯＳイメージセンサにおいて、毎フレームごとに自動焦点追跡アルゴリズム（Ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓ ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）に基づいて指示される命令に応じて、外部に位置するアクチュエーターを制御するための制御信号を出力する方式を使用することによって、毎フレームごとにイメージデータを処理しアクチュエーターを制御するために必要な時間を低減することができる。
【００１８】
また、アクチュエーター制御機が内蔵されたタイミング制御アルゴリズム（Ｔｉｍｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を利用して、アクチュエーター制御信号の出力が完了した後、計算されたタイミング値だけの時間遅延（Ｄｅｌａｙ）を付与し、レンズ移動が完了したという信号を発生させて、レンズが安定した位置に固定された状態で獲得されたＣＭＯＳイメージセンサのフレームイメージデータをＡＦＣアルゴリズムで使用されるように制御して、ＡＦＣアルゴリズムから発生する可能性のある動作エラーを防止する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、自動焦点調節のための時間遅延問題を解決し、かつ安定した動作を確保することによって、自動焦点機能の付いたイメージセンサの性能を大きく向上させるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の最も好ましい実施形態を、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
本発明はＡＦＣ機能を揃えており、ＣＭＯＳイメージセンサを利用したカメラ装置において、ＡＦＣアルゴリズムを效率良く運営するようにＣＭＯＳイメージセンサ内部にアクチュエーター制御機を内蔵して、アクチュエーターを制御する。
【００２２】
図２は、自動焦点調節機能の付いた本発明のカメラ装置を概略的に示すブロック構成図である。
【００２３】
同図に示すように、本発明のカメラ装置は、集光のためのレンズ２００Ａとレンズ２００Ａを駆動するためのアクチュエーター２００Ｂとを備えて、ＡＦＣ動作により被写体に応じて適した焦点を得るためのレンズモジュール２００と、ＣＭＯＳ技術に基づいて実現され、レンズモジュール２００を介して被写体から得られた光学映像を電気的信号に変換した後に、映像出力のためのフォーマットを揃えたイメージ情報に変換して出力するためのＣＭＯＳイメージセンサ２０１とを備え、ＣＭＯＳイメージセンサ２０１は、アクチュエーター２００Ｂを制御するための制御機を内蔵し、自分の出力を毎フレーム単位で処理し、レンズモジュール２００を駆動するための焦点値を計算する。
【００２４】
図面では、イメージセンサ２０１から提供される焦点値制御信号ＣＴＲＬを受信して、レンズモジュール２００を駆動するためのドライバー２０２を点線で示した。これは、ドライバー２０２を別に備えることもでき、別に備えなくても良いためである。
【００２５】
一方、イメージセンサ２００は、レンズモジュール２００からその状態値ＳＴＡＴＥを提供される。
【００２６】
図３は、図２に記載されたＣＭＯＳイメージセンサの一実施形態に係るブロック構成図であって、ＣＭＯＳイメージセンサにおいて自動焦点と関連した部分のみを分離して示している。
【００２７】
同図に示すように、本発明の一実施形態に係るＣＭＯＳイメージセンサは、複数の単位画素を備え、これを介して外部の被写体に対する光学映像を受信して、各単位画素別に該当画素の色相に対する電気的信号を出力するセンシング部３００と、センシング部３００から出力される電気的信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をプロセシングして映像信号を出力し、センシング部３００を制御するための制御部３０１と、制御部３０１を介して提供される映像信号を受信して、ＡＦＣ用追跡アルゴリズムを利用して焦点値を計算するためのＡＦアルゴリズム部３０２と、焦点値を利用してアクチュエーターを制御するためのアクチュエーター制御部３０３とを備えて構成される。
【００２８】
一方、アクチュエーターは、ＣＭＯＳイメージセンサを利用して、ＡＦ実現時にイメージの焦点位置を変換させるために用いられる全てのドライバーチップ（ＩＣ）、回路またはレンズを含む。
【００２９】
図４は、図３のアクチュエーター制御部を示す詳細ブロック構成図である。
【００３０】
同図に示すように、アクチュエーター制御部３０３は、アクチュエーター３０３の全体の動作を制御するための主制御部４００と、アクチュエーター制御信号を生成するためのアクチュエーター制御信号生成部４０２と、アクチュエーター制御後にアクチュエーターの制御信号が安定になる時間を確保して、安定したイメージ獲得を可能なようにするタイミング制御部４０１とを備えて構成される。
【００３１】
主制御部４００は、ＡＦアルゴリズム部３０２から生成された制御信号をアクチュエーター制御信号生成部４０２の入力信号に適合するように変換した後、変換された制御信号をアクチュエーター制御信号生成部４０２に提供することによって、ＡＦアルゴリズム部３０２とアクチュエーター制御信号生成部４０２とが連動して動作できるようにする。
【００３２】
主制御部４００は、ＡＦアルゴリズム部３０２から出力される制御信号をタイミング制御部４０１の入力信号に適合するように変換して、タイミング制御部４０１に提供することによって、ＡＦアルゴリズム部３０２とタイミング制御部４０１とを連動させる。
【００３３】
また、主制御部４００は、タイミング制御部４０１とアクチュエーター制御信号生成部４０２の動作状態を確認して、ＡＦアルゴリズム部３０２にアクチュエーター制御信号の生成が完了したか否かを通知することによって、ＡＦアルゴリズム部３０２が安定したイメージでＡＦＣ機能を果たすことができるようにする。
【００３４】
また、主制御部４００は、アクチュエーターモジュールから発生するアクチュエーター動作状態と関連した情報が入力される場合、これを利用してアクチュエーターの初期化動作や制限された動作範囲から外れないようにする機能と、外部から入力されるアクチュエーターの状態情報を利用して、アクチュエーターの状態が安定化したか否かを確認する信号を発生させて、ＡＦアルゴリズム部３０２が安定したイメージ情報を使用し得るようにする機能を果たす。
【００３５】
ここで、アクチュエーターの初期化動作は、アクチュエーターモジュール製作時に決められている初期化状態にアクチュエーターを制御する過程を表し、動作範囲が制限されるということは、アクチュエーターの使用電圧、位置、周波数、出力信号のデューティー比（Ｄｕｔｙ ｒａｔｅ）、制御位相信号が制限されるということを表す。
【００３６】
アクチュエーター制御信号生成部４０２は、パルス幅信号生成器４０２Ａと、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）バスインターフェース信号生成器４０２Ｂと、ステッピングモータ制御信号生成器４０２Ｃと、アナログアクチュエーター制御機４０２Ｄと、周波数制御式アクチュエーター制御機４０２Ｅなどを備える。
【００３７】
アナログアクチュエーター制御機４０２Ｄは、内蔵または外蔵ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）構造を利用して、電圧でアクチュエーターを制御する方式を利用する。
【００３８】
周波数制御式アクチュエーター制御機４０２Ｅは、周波数生成器を使用した周波数変化を利用してアクチュエーターを制御する。
【００３９】
アクチュエーター制御信号生成部４０２は、上述したパルス幅信号生成器４０２Ａ〜周波数制御式アクチュエーター制御機４０２Ｅのうちの１つ以上を備える。
【００４０】
主制御部４００の制御により選択されたアクチュエーター制御信号生成部４０２の特定制御機に該当信号を出力する。
【００４１】
アクチュエーター制御信号生成部４０２は、主制御部４００から入力された命令を行った後に、完了信号を主制御部４００に伝達して主制御部４００がアクチュエーター安定化タイミングを判断し処理できるようにする。
【００４２】
タイミング制御部４０１は、ＡＦアルゴリズム部３０２の命令に応じて、アクチュエーター制御信号の出力が完了してもアクチュエーターがＡＦアルゴリズム部３０２のアルゴリズムにより指示された状態において安定になるために必要な追加的な時間を合せるための適切な遅延時間計算及び時間遅延制御機能を行う。
【００４３】
タイミングを合せるための時間遅延値は、下記のように様々な方式により計算されるか選択されることができる。
イ）定数値を選択して使用する方式
ロ）ＣＭＯＳイメージセンサ内部の格納装置にあるタイミングテーブルから毎回選択して使用する方式
ハ）ＣＭＯＳイメージセンサ外部の格納装置にあるタイミングテーブルから使用する値を毎回選択して使用する方式
二）アクチュエーター制御命令以前の位置と以後の位置に関連した演算式によって計算する方式
ホ）ｎ次方程式（ｎは定数）の演算をロジックで構成して、タイミング値を計算する方式
へ）ログ（ｌｏｇ，ｌｎ）演算式を簡略化してロジックで実現してタイミング値を計算する方式
ト）イ）〜へ）のうちの１つ以上を含んで四則演算を行う方式
【００４４】
タイミング制御部４０１は、上記したようなタイミング値選択及び計算方式を利用してタイミングを制御することによって、主制御部４００がＡＦアルゴリズム部３０２にアクチュエーター安定化状態に関連した制御信号を送信することができるようにする。
【００４５】
図５は、図４に示すアクチュエーター制御部３０３により、アクチュエーターが開ループ制御されて動作する場合を説明するためのブロック構成図である。
【００４６】
ここで、アクチュエーター５０３は、アクチュエーター及びそれに関連した回路を含み、開ループではアクチュエーター５０３から主制御部５００に入力される信号（アクチュエーターの状態を通知する信号）がない。
【００４７】
まず、ＡＦアルゴリズム部から提供されるアクチュエーターの第１目標状態値（すなわち、アクチュエーターが最終的に実現しなければならない焦点値）がＡのように主制御部５００に入力される。
【００４８】
主制御部５００は、入力されたＡをアクチュエーター制御信号生成部５０２で処理できる入力値に変換されたＢのような第２目標状態値（第２目標状態値は、第１目標状態値と同じであり得る）に変換する。
【００４９】
第２目標状態値を受けたアクチュエーター制御信号生成部５０２は、アクチュエーター制御信号を生成した後、アクチュエーターの状態を第２目標状態値にするための最後の信号が出力されたことを通知する第１動作完了信号Ｃを主制御部５００に提供する。
【００５０】
主制御部５００は、新しい第１目標状態と以前の第１目標状態の差を表す状態変化量Ｄをタイミング制御部５０１に提供し、タイミング制御部５０１は、この値を利用してタイミング遅延が必要な程度を計算する。
【００５１】
また、主制御部５００は、Ｃが入力されるにつれて、タイミング制御部５０１を動作させるための信号Ｅをタイミング制御部５０１に提供し、タイミング制御部５０１は、Ｅ信号に応答して動作する。
【００５２】
タイミング制御部５０１は、Ｅ信号入力後にタイミング遅延を維持する過程が完了したことを通知する信号Ｆを主制御部５００に提供する。
【００５３】
主制御部５００は、Ｃ信号とＦ信号が発生して、アクチュエーター制御及び安定化時間が確保されたことを通知する信号ＧをＡＦアルゴリズム部に提供する。
【００５４】
図６は、図４に示すアクチュエーター制御部３０３を介してアクチュエーターが閉ループ制御されて動作する場合を説明するためのブロック構成図である。
【００５５】
ここで、アクチュエーター６０３は、アクチュエーター及びそれに関連した回路を含み、閉ループでは、アクチュエーター６０３から主制御部６００に入力される信号（アクチュエーターの状態を通知する信号）がある。
【００５６】
まず、ＡＦアルゴリズム部から提供されるアクチュエーターの第１目標状態値（すなわち、アクチュエーターが最終的に実現しなければならない焦点値）がＨのように主制御部６００に入力される。
【００５７】
主制御部６００は、入力されたＨをアクチュエーター制御信号生成部６０２で処理できる入力値に変換されたＩのような第２目標状態値（第２目標状態値は第１目標状態値と同じであり得る）に変換する。
【００５８】
第２目標状態値を受けたアクチュエーター制御信号生成部６０２は、アクチュエーター制御信号を生成した後、アクチュエーターの状態を第２目標状態値にするための最後の信号が出力されたことを通知する第１動作完了信号Ｊを主制御部６００に提供する。
【００５９】
アクチュエーター６０３は、自分の状態を表す出力がある場合、これを主制御部６００にアクチュエーターフィードバック状態値Ｌを提供する。Ｌは、直接ＩＣのポートに入力されることもでき、ＩＣ内部のレジスタをＩＣ外部にあるコントローラが入力することで入力されることもできる。
【００６０】
主制御部６００は、Ｊ信号が発生した状態でアクチュエーターフィードバック状態値Ｌが目標状態値と同じであるか、誤差限界内で同じである場合、アクチュエーター制御及び安定化時間が確保されたことを通知する信号ＫをＡＦアルゴリズム部に提供する。
【００６１】
上述したような本発明は、ＣＭＯＳイメージセンサを使用するシステムでＡＦＣアルゴリズムを実現する場合、より速く動作し、より安定して動作できるように、アクチュエーター制御機能をＣＭＯＳイメージセンサに持たせた。
【００６２】
ＡＦＣのためのアクチュエーター制御機能の付いたＣＭＯＳイメージセンサを実現することによって、従来のＡＦＣ処理に必要なＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）動作時間及びプロセス処理能力の低下と動作速度の低下の問題を解決できる。
【００６３】
また、アクチュエーター制御とＡＦＣアルゴリズム及びＣＭＯＳイメージセンサの制御を連動させ、アクチュエーターの動作状態を安定化させるためのタイミング制御方式を適用することによって、安定したフレームイメージを利用したＡＦＣアルゴリズムの実現を可能にして、ＡＦＣアルゴリズムが不安定なフレームイメージに基づいて誤って判断するのを防止できることを実施形態を通じて確認した。
【００６４】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明に係る技術的思想の範囲から逸脱しない範囲内で様々な変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
【００６５】
例えば、上述した本発明では、Ｐ型基板に形成されるＣＭＯＳイメージセンサをその例としたが、その他にもＣＣＤなどの他の形態のイメージセンサも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】自動焦点調節機能の付いた従来のカメラ装置を概略的に示すブロック構成図である。
【図２】自動焦点調節機能の付いた本発明のカメラ装置を概略的に示すブロック構成図である。
【図３】図２に示されたＣＭＯＳイメージセンサの一実施形態に係るブロック構成図である。
【図４】図３のアクチュエーター制御部を示す詳細ブロック構成図である。
【図５】図４に示すアクチュエーター制御部によりアクチュエーターが開ループ制御されて動作する場合を説明するためのブロック構成図である。
【図６】図４に示すアクチュエーター制御部によりアクチュエーターが閉ループ制御されて動作する場合を説明するためのブロック構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
３００ センシング部
３０１ 制御部
３０２ 自動焦点アルゴリズム部
３０３ アクチュエーター制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位画素を備え、これを介して外部の被写体に対する光学映像を受信して、各単位画素別に該当画素の色相に対する電気的信号を出力するセンシング部と、
該センシング部から出力される電気的信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をプロセシングして映像信号を出力し、前記センシング部を制御するための制御部と、
前記映像信号を受信して自動焦点調節用追跡アルゴリズムを利用して焦点値を計算するための自動焦点アルゴリズム部と、
前記焦点値を利用してアクチュエーターを制御するためのアクチュエーター制御部と
を備えたことを特徴とするＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項２】
前記アクチュエーター制御部が、
前記アクチュエーター全体の動作を制御するための主制御部と、
前記アクチュエーター制御信号を生成するためのアクチュエーター制御信号生成部と、
アクチュエーターの制御後に、アクチュエーターの制御信号が安定になる時間を確保するために、タイミングを制御するタイミング制御部と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項３】
前記主制御部が、
前記自動焦点アルゴリズム部から生成された制御信号を前記アクチュエーター制御信号生成部の入力信号に適合するように変換した後、変換された制御信号をアクチュエーター制御信号生成部に提供し、
前記自動焦点アルゴリズム部から出力される制御信号を前記タイミング制御部の入力信号に適合するように変換して、前記タイミング制御部に提供することを特徴とする請求項２に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項４】
前記主制御部が、
前記タイミング制御部と前記アクチュエーター制御信号生成部の動作状態を確認して、前記自動焦点アルゴリズム部にアクチュエーター制御信号の生成が完了したか否かを通知し、
アクチュエーターモジュールから発生するアクチュエーター動作状態と関連した情報が入力される場合に、これを利用してアクチュエーターの初期化動作や制限された動作範囲から外れないようにし、
外部から入力されるアクチュエーターの状態情報を利用して、アクチュエーターの状態が安定になったか否かを確認する信号を発生させることを特徴とする請求項２又は３に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項５】
前記アクチュエーター制御信号生成部が、
パルス幅信号生成器、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）バスインターフェース信号生成器、ステッピングモータ制御信号生成器、アナログアクチュエーター制御機、及び周波数制御式アクチュエーター制御機からなるグループから選択された少なくとも１つ以上を備えたことを特徴とする請求項２に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項６】
前記アクチュエーター制御信号生成部が、
前記主制御部がアクチュエーター安定化タイミングを判断し処理できるようにするために、前記主制御部から入力された命令を行った後、完了信号を前記主制御部に伝送することを特徴とする請求項５に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項７】
前記タイミング制御部が、
前記自動焦点アルゴリズム部の命令に応じて、前記アクチュエーター制御信号の出力が完了しても、前記アクチュエーターが自動焦点アルゴリズム部のアルゴリズムにより指示された状態において安定になるために必要な追加的な時間を合せるための適切な遅延時間計算及び時間遅延制御をすることを特徴とする請求項２に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項８】
前記タイミング制御部がタイミングを合せるための時間遅延値を計算するにおいて、
イ）定数値を選択して使用する方式と、
ロ）ＣＭＯＳイメージセンサ内部の格納装置にあるタイミングテーブルから毎回選択して使用する方式と、
ハ）ＣＭＯＳイメージセンサ外部の格納装置にあるタイミングテーブルから使用する値を毎回選択して使用する方式と、
二）アクチュエーター制御命令以前の位置と以後の位置に関連した演算式によって計算する方式と、
ホ）ｎ次方程式（ｎは定数）の演算をロジックで構成して、タイミング値を計算する方式と、
ヘ）ログ（ｌｏｇ，ｌｎ）演算式を簡略化してロジックで実現して、タイミング値を計算する方式と
のうちの少なくとも１つ以上を含んで四則演算を利用して行うことを特徴とする請求項７に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項９】
前記アクチュエーターが開ループ制御され、前記アクチュエーターから前記主制御部に自分の状態を提供しないことを特徴とする請求項２に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項１０】
前記アクチュエーターは閉ループ制御され、前記アクチュエーターから前記主制御部に自分の状態を提供することを特徴とする請求項２に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項１１】
前記アクチュエーターは、ＣＭＯＳイメージセンサを利用してＡＦを実現する時に、イメージの焦点位置を変換させるために用いられる全てのドライバーチップ（ＩＣ）、回路またはレンズのうちのいずれかを備えたことを特徴とする請求項９又は１０に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項１２】
集光のためのレンズと該レンズを駆動するためのアクチュエーターとを備えて、自動焦点調節動作により被写体に応じて適した焦点を得るためのレンズモジュールと、
ＣＭＯＳ技術に基づいて実現され、レンズモジュールを介して被写体から得られた光学映像を電気的信号に変換した後、映像出力のためのフォーマットを揃えたイメージ情報に変換して出力するためのＣＭＯＳイメージセンサと
を備え、
前記ＣＭＯＳイメージセンサは、前記アクチュエーターを制御するための制御機を内蔵し、自分の出力を毎フレーム単位で処理し、前記レンズモジュールを駆動するための焦点値を計算することを特徴とするカメラ装置。
【請求項１３】
前記ＣＭＯＳイメージセンサから提供される焦点値制御信号を受信して、前記レンズモジュールを駆動するためのドライバーをさらに備えたことを特徴とする請求項１２に記載のカメラ装置。
【請求項１４】
前記アクチュエーターは、ＣＭＯＳイメージセンサを利用してＡＦを実現する時に、イメージの焦点位置を変換させるために用いられる全てのドライバーチップ（ＩＣ）、回路またはレンズのうちのいずれかを備えたことを特徴とする請求項１２に記載のカメラ装置。
【請求項１５】
前記ＣＭＯＳイメージセンサが、
複数の単位画素を備え、これを介して外部の被写体に対する光学映像を受信して、各単位画素別に該当画素の色相に対する電気的信号を出力するセンシング部と、
該センシング部から出力される電気的信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をプロセシングして映像信号を出力し、前記センシング部を制御するための制御部と、
前記映像信号を受信して、自動焦点調節用追跡アルゴリズムを利用して焦点値を計算するための自動焦点アルゴリズム部と、
前記焦点値を利用してアクチュエーターを制御するためのアクチュエーター制御部と
を備えたことを特徴とする請求項１２に記載のカメラ装置。
【請求項１６】
前記アクチュエーター制御部が、
前記アクチュエーター全体の動作を制御するための主制御部と、
前記アクチュエーター制御信号を生成するためのアクチュエーター制御信号生成部と、
アクチュエーター制御後に、アクチュエーターの制御信号が安定になる時間を確保するために、タイミングを制御するタイミング制御部と
を備えたことを特徴とする請求項１５に記載のカメラ装置。
【請求項１７】
前記主制御部が、
前記自動焦点アルゴリズム部から生成された制御信号を前記アクチュエーター制御信号生成部の入力信号に適合するように変換した後、変換された制御信号をアクチュエーター制御信号生成部に提供し、
前記自動焦点アルゴリズム部から出力される制御信号を前記タイミング制御部の入力信号に適合するように変換して、前記タイミング制御部に提供することを特徴とする請求項１６に記載のカメラ装置。
【請求項１８】
前記主制御部が、
前記タイミング制御部と前記アクチュエーター制御信号生成部の動作状態を確認して、前記自動焦点アルゴリズム部にアクチュエーター制御信号の生成が完了したか否かを通知し、
アクチュエーターモジュールから発生するアクチュエーター動作状態と関連した情報が入力される場合に、これを利用してアクチュエーターの初期化動作や制限された動作範囲から外れないようにし、
外部から入力されるアクチュエーターの状態情報を利用して、アクチュエーターの状態が安定化になったか否かを確認する信号を発生させることを特徴とする請求項１６又は１７に記載のカメラ装置。
【請求項１９】
前記アクチュエーター制御信号生成部が、
パルス幅信号生成器、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）バスインターフェース信号生成器、ステッピングモータ制御信号生成器、アナログアクチュエーター制御機、及び周波数制御式アクチュエーター制御機からなるグループから選択された少なくとも１つ以上を備えたことを特徴とする請求項１６に記載のカメラ装置。
【請求項２０】
前記アクチュエーター制御信号生成部が、
前記主制御部がアクチュエーター安定化タイミングを判断し処理できるようにするために、前記主制御部から入力された命令を行った後、完了信号を前記主制御部に伝送することを特徴とする請求項１９に記載のカメラ装置。
【請求項２１】
前記タイミング制御部が、
前記自動焦点アルゴリズム部の命令に応じて、前記アクチュエーター制御信号の出力が完了しても、前記アクチュエーターが自動焦点アルゴリズム部のアルゴリズムにより指示された状態において安定になるために必要な追加的な時間を合せるための適切な遅延時間計算及び時間遅延制御をすることを特徴とする請求項１６に記載のカメラ装置。
【請求項２２】
前記タイミング制御部がタイミングを合せるための時間遅延値を計算するにおいて、
イ）定数値を選択して使用する方式と、
ロ）ＣＭＯＳイメージセンサ内部の格納装置にあるタイミングテーブルから毎回選択して使用する方式と、
ハ）ＣＭＯＳイメージセンサ外部の格納装置にあるタイミングテーブルから使用する値を毎回選択して使用する方式と、
二）アクチュエーター制御命令以前の位置と以後の位置に関連した演算式によって計算する方式と、
ホ）ｎ次方程式（ｎは定数））の演算をロジックで構成して、タイミング値を計算する方式と、
ヘ）ログ（ｌｏｇ，ｌｎ）演算式を簡略化してロジックで実現して、タイミング値を計算する方式と
のうちの少なくとも１つ以上を含んで四則演算を利用して行うことを特徴とする請求項２１に記載のカメラ装置。
【請求項２３】
前記アクチュエーターが開ループ制御され、前記アクチュエーターから前記主制御部に自分の状態を提供しないことを特徴とする請求項１６に記載のカメラ装置。
【請求項２４】
前記アクチュエーターは閉ループ制御され、前記アクチュエーターから前記主制御部に自分の状態を提供することを特徴とする請求項１６に記載のカメラ装置。
【請求項１】
複数の単位画素を備え、これを介して外部の被写体に対する光学映像を受信して、各単位画素別に該当画素の色相に対する電気的信号を出力するセンシング部と、
該センシング部から出力される電気的信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をプロセシングして映像信号を出力し、前記センシング部を制御するための制御部と、
前記映像信号を受信して自動焦点調節用追跡アルゴリズムを利用して焦点値を計算するための自動焦点アルゴリズム部と、
前記焦点値を利用してアクチュエーターを制御するためのアクチュエーター制御部と
を備えたことを特徴とするＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項２】
前記アクチュエーター制御部が、
前記アクチュエーター全体の動作を制御するための主制御部と、
前記アクチュエーター制御信号を生成するためのアクチュエーター制御信号生成部と、
アクチュエーターの制御後に、アクチュエーターの制御信号が安定になる時間を確保するために、タイミングを制御するタイミング制御部と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項３】
前記主制御部が、
前記自動焦点アルゴリズム部から生成された制御信号を前記アクチュエーター制御信号生成部の入力信号に適合するように変換した後、変換された制御信号をアクチュエーター制御信号生成部に提供し、
前記自動焦点アルゴリズム部から出力される制御信号を前記タイミング制御部の入力信号に適合するように変換して、前記タイミング制御部に提供することを特徴とする請求項２に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項４】
前記主制御部が、
前記タイミング制御部と前記アクチュエーター制御信号生成部の動作状態を確認して、前記自動焦点アルゴリズム部にアクチュエーター制御信号の生成が完了したか否かを通知し、
アクチュエーターモジュールから発生するアクチュエーター動作状態と関連した情報が入力される場合に、これを利用してアクチュエーターの初期化動作や制限された動作範囲から外れないようにし、
外部から入力されるアクチュエーターの状態情報を利用して、アクチュエーターの状態が安定になったか否かを確認する信号を発生させることを特徴とする請求項２又は３に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項５】
前記アクチュエーター制御信号生成部が、
パルス幅信号生成器、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）バスインターフェース信号生成器、ステッピングモータ制御信号生成器、アナログアクチュエーター制御機、及び周波数制御式アクチュエーター制御機からなるグループから選択された少なくとも１つ以上を備えたことを特徴とする請求項２に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項６】
前記アクチュエーター制御信号生成部が、
前記主制御部がアクチュエーター安定化タイミングを判断し処理できるようにするために、前記主制御部から入力された命令を行った後、完了信号を前記主制御部に伝送することを特徴とする請求項５に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項７】
前記タイミング制御部が、
前記自動焦点アルゴリズム部の命令に応じて、前記アクチュエーター制御信号の出力が完了しても、前記アクチュエーターが自動焦点アルゴリズム部のアルゴリズムにより指示された状態において安定になるために必要な追加的な時間を合せるための適切な遅延時間計算及び時間遅延制御をすることを特徴とする請求項２に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項８】
前記タイミング制御部がタイミングを合せるための時間遅延値を計算するにおいて、
イ）定数値を選択して使用する方式と、
ロ）ＣＭＯＳイメージセンサ内部の格納装置にあるタイミングテーブルから毎回選択して使用する方式と、
ハ）ＣＭＯＳイメージセンサ外部の格納装置にあるタイミングテーブルから使用する値を毎回選択して使用する方式と、
二）アクチュエーター制御命令以前の位置と以後の位置に関連した演算式によって計算する方式と、
ホ）ｎ次方程式（ｎは定数）の演算をロジックで構成して、タイミング値を計算する方式と、
ヘ）ログ（ｌｏｇ，ｌｎ）演算式を簡略化してロジックで実現して、タイミング値を計算する方式と
のうちの少なくとも１つ以上を含んで四則演算を利用して行うことを特徴とする請求項７に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項９】
前記アクチュエーターが開ループ制御され、前記アクチュエーターから前記主制御部に自分の状態を提供しないことを特徴とする請求項２に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項１０】
前記アクチュエーターは閉ループ制御され、前記アクチュエーターから前記主制御部に自分の状態を提供することを特徴とする請求項２に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項１１】
前記アクチュエーターは、ＣＭＯＳイメージセンサを利用してＡＦを実現する時に、イメージの焦点位置を変換させるために用いられる全てのドライバーチップ（ＩＣ）、回路またはレンズのうちのいずれかを備えたことを特徴とする請求項９又は１０に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
【請求項１２】
集光のためのレンズと該レンズを駆動するためのアクチュエーターとを備えて、自動焦点調節動作により被写体に応じて適した焦点を得るためのレンズモジュールと、
ＣＭＯＳ技術に基づいて実現され、レンズモジュールを介して被写体から得られた光学映像を電気的信号に変換した後、映像出力のためのフォーマットを揃えたイメージ情報に変換して出力するためのＣＭＯＳイメージセンサと
を備え、
前記ＣＭＯＳイメージセンサは、前記アクチュエーターを制御するための制御機を内蔵し、自分の出力を毎フレーム単位で処理し、前記レンズモジュールを駆動するための焦点値を計算することを特徴とするカメラ装置。
【請求項１３】
前記ＣＭＯＳイメージセンサから提供される焦点値制御信号を受信して、前記レンズモジュールを駆動するためのドライバーをさらに備えたことを特徴とする請求項１２に記載のカメラ装置。
【請求項１４】
前記アクチュエーターは、ＣＭＯＳイメージセンサを利用してＡＦを実現する時に、イメージの焦点位置を変換させるために用いられる全てのドライバーチップ（ＩＣ）、回路またはレンズのうちのいずれかを備えたことを特徴とする請求項１２に記載のカメラ装置。
【請求項１５】
前記ＣＭＯＳイメージセンサが、
複数の単位画素を備え、これを介して外部の被写体に対する光学映像を受信して、各単位画素別に該当画素の色相に対する電気的信号を出力するセンシング部と、
該センシング部から出力される電気的信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をプロセシングして映像信号を出力し、前記センシング部を制御するための制御部と、
前記映像信号を受信して、自動焦点調節用追跡アルゴリズムを利用して焦点値を計算するための自動焦点アルゴリズム部と、
前記焦点値を利用してアクチュエーターを制御するためのアクチュエーター制御部と
を備えたことを特徴とする請求項１２に記載のカメラ装置。
【請求項１６】
前記アクチュエーター制御部が、
前記アクチュエーター全体の動作を制御するための主制御部と、
前記アクチュエーター制御信号を生成するためのアクチュエーター制御信号生成部と、
アクチュエーター制御後に、アクチュエーターの制御信号が安定になる時間を確保するために、タイミングを制御するタイミング制御部と
を備えたことを特徴とする請求項１５に記載のカメラ装置。
【請求項１７】
前記主制御部が、
前記自動焦点アルゴリズム部から生成された制御信号を前記アクチュエーター制御信号生成部の入力信号に適合するように変換した後、変換された制御信号をアクチュエーター制御信号生成部に提供し、
前記自動焦点アルゴリズム部から出力される制御信号を前記タイミング制御部の入力信号に適合するように変換して、前記タイミング制御部に提供することを特徴とする請求項１６に記載のカメラ装置。
【請求項１８】
前記主制御部が、
前記タイミング制御部と前記アクチュエーター制御信号生成部の動作状態を確認して、前記自動焦点アルゴリズム部にアクチュエーター制御信号の生成が完了したか否かを通知し、
アクチュエーターモジュールから発生するアクチュエーター動作状態と関連した情報が入力される場合に、これを利用してアクチュエーターの初期化動作や制限された動作範囲から外れないようにし、
外部から入力されるアクチュエーターの状態情報を利用して、アクチュエーターの状態が安定化になったか否かを確認する信号を発生させることを特徴とする請求項１６又は１７に記載のカメラ装置。
【請求項１９】
前記アクチュエーター制御信号生成部が、
パルス幅信号生成器、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）バスインターフェース信号生成器、ステッピングモータ制御信号生成器、アナログアクチュエーター制御機、及び周波数制御式アクチュエーター制御機からなるグループから選択された少なくとも１つ以上を備えたことを特徴とする請求項１６に記載のカメラ装置。
【請求項２０】
前記アクチュエーター制御信号生成部が、
前記主制御部がアクチュエーター安定化タイミングを判断し処理できるようにするために、前記主制御部から入力された命令を行った後、完了信号を前記主制御部に伝送することを特徴とする請求項１９に記載のカメラ装置。
【請求項２１】
前記タイミング制御部が、
前記自動焦点アルゴリズム部の命令に応じて、前記アクチュエーター制御信号の出力が完了しても、前記アクチュエーターが自動焦点アルゴリズム部のアルゴリズムにより指示された状態において安定になるために必要な追加的な時間を合せるための適切な遅延時間計算及び時間遅延制御をすることを特徴とする請求項１６に記載のカメラ装置。
【請求項２２】
前記タイミング制御部がタイミングを合せるための時間遅延値を計算するにおいて、
イ）定数値を選択して使用する方式と、
ロ）ＣＭＯＳイメージセンサ内部の格納装置にあるタイミングテーブルから毎回選択して使用する方式と、
ハ）ＣＭＯＳイメージセンサ外部の格納装置にあるタイミングテーブルから使用する値を毎回選択して使用する方式と、
二）アクチュエーター制御命令以前の位置と以後の位置に関連した演算式によって計算する方式と、
ホ）ｎ次方程式（ｎは定数））の演算をロジックで構成して、タイミング値を計算する方式と、
ヘ）ログ（ｌｏｇ，ｌｎ）演算式を簡略化してロジックで実現して、タイミング値を計算する方式と
のうちの少なくとも１つ以上を含んで四則演算を利用して行うことを特徴とする請求項２１に記載のカメラ装置。
【請求項２３】
前記アクチュエーターが開ループ制御され、前記アクチュエーターから前記主制御部に自分の状態を提供しないことを特徴とする請求項１６に記載のカメラ装置。
【請求項２４】
前記アクチュエーターは閉ループ制御され、前記アクチュエーターから前記主制御部に自分の状態を提供することを特徴とする請求項１６に記載のカメラ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−４３７０７（Ｐ２００７−４３７０７Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０９８６７（Ｐ２００６−２０９８６７）
【出願日】平成１８年８月１日（２００６．８．１）
【出願人】（５０５０８７７８０）マグナチップセミコンダクター有限会社 (125)
【氏名又は名称原語表記】ＭＡＧＮＡＣＨＩＰ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＬＴＤ
【住所又は居所原語表記】１ Ｈｙａｎｇｊｅｏｎｇ−ｄｏｎｇ，Ｈｅｕｎｇｄｕｋ−ｇｕ，Ｃｈｅｏｎｇｊｕ Ｃｉｔｙ，Ｃｈｕｎｇ Ｃｈｅｏｎｇ Ｂｏｋ−ｄｏ，Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１日（２００６．８．１）
【出願人】（５０５０８７７８０）マグナチップセミコンダクター有限会社 (125)
【氏名又は名称原語表記】ＭＡＧＮＡＣＨＩＰ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＬＴＤ
【住所又は居所原語表記】１ Ｈｙａｎｇｊｅｏｎｇ−ｄｏｎｇ，Ｈｅｕｎｇｄｕｋ−ｇｕ，Ｃｈｅｏｎｇｊｕ Ｃｉｔｙ，Ｃｈｕｎｇ Ｃｈｅｏｎｇ Ｂｏｋ−ｄｏ，Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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