(57)【要約】【課題】従来の撮像装置で、アスペクト比の異なる出力装置に出力する際には、画像サイズが犠牲となり、無駄な領域が発生する。また、回転画像を得るにはバッファメモリが必要となる。また、アスペクト比及び画角を変更する必要がある。【解決手段】撮像部１０１をＸ−Ｙアドレス方式により走査する水平走査部１０２および垂直走査部１０３に対する主走査方向制御部１０５と、撮像部を走査して読み出された画像信号を出力する出力部１０４と、撮像部の主走査方向を制御するとともに出力部からの画像データを切り抜く機能を有する信号処理回路２００とを備え、出力装置における水平方向画素数と垂直方向画素数のうち大きい方の画素数を基準画素数とし、撮像部における画素数は、水平方向、垂直方向とも、基準画素数より大きい画素数とされている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ−Ｙアドレス方式の撮像部と、
前記撮像部をＸ−Ｙアドレス方式により走査する水平走査部および垂直走査部と、
主走査方向を水平方向とするか垂直方向とするかを決定する主走査方向制御信号に従って前記水平走査部および前記垂直走査部を制御する主走査方向制御部と、
前記水平走査部および前記垂直走査部によって前記撮像部を走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部と、
前記撮像部の主走査方向を制御するとともに、前記出力部からの画像データを切り抜く機能を有する信号処理回路とを備え、
前記出力装置における水平方向画素数と垂直方向画素数のうち大きい方の画素数を基準画素数とし、前記撮像部における画素数は、水平方向、垂直方向とも、前記基準画素数より大きい画素数とされているカメラシステム。
【請求項２】
前記撮像部は、水平方向画素数と垂直方向画素数が互いに等しくされている請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項３】
前記撮像部は、入射光を光電変換する光電変換素子と、前記光電変換素子で得られた撮像信号を読み出す読み出し部と、前記光電変換素子をリセットするリセット部とで構成される単位画素を縦横マトリクス状に配列したものである請求項１または請求項２に記載のカメラシステム。
【請求項４】
Ｘ−Ｙアドレス方式の撮像部と、
前記撮像部をＸ−Ｙアドレス方式により走査する水平走査部および垂直走査部と、
主走査方向を水平方向とするか垂直方向とするかを決定する主走査方向制御信号に従って前記水平走査部および前記垂直走査部を制御する主走査方向制御部と、
前記水平走査部および前記垂直走査部によって前記撮像部を走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部と、
を備えたイメージセンサ。
【請求項５】
前記撮像部における水平方向画素数および垂直方向画素数は、前記出力部に接続される出力装置の大きい方の画素数を基準画素数より大きい画素数とされている請求項４に記載のイメージセンサ。
【請求項６】
前記撮像部における水平方向画素数と垂直方向画素数が互いに等しくされている請求項５に記載のイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ−Ｙアドレス方式のイメージセンサの出力信号を信号処理して画像を出力するカメラシステムおよびイメージセンサにかかわり、特には、イメージセンサにおける撮像部のアスペクト比と表示／印刷の出力装置のアスペクト比が異なる場合の信号処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来のイメージセンサを用いたカメラシステムを示す。図４において、１００はイメージセンサであって、Ｘ−Ｙアドレス方式で走査する撮像部（エリアセンサ）１０１と、Ｘ−Ｙアドレス方式に従って撮像部１０１を水平方向に走査する水平走査部１０２と、垂直方向に走査する垂直走査部１０３と、水平走査部１０２および垂直走査部１０３によって撮像部１０１を走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部１０４とを具備している。撮像部１０１は、入射光を光電変換するための光電変換素子と、その光電変換素子で得られた撮像信号を読み出す読み出し部と、光電変換素子をリセットするリセット部とで構成される単位画素を縦横マトリクス状に配列した構成となっている。撮像部１０１のアスペクト比は、通常の４：３であり、その代表例が６４０×６４０画素である。
【０００３】
また、２００は信号処理回路（ＤＳＰ）であって、システムを管理するＣＰＵ２０１と、ＣＰＵ２０１からの駆動制御によってイメージセンサ１００を駆動制御するための制御信号（センサ駆動パルス）Ｓｃを出力するタイミングジェネレータ（ＴＧ）２０２と、イメージセンサ１００から出力されてくる画像信号ＳｏのサンプリングおよびＡＤ変換を行うＡＦＥ（アナログフロントエンド）２０３と、ＡＦＥ２０３から出力されるデジタル信号に対してＣＰＵ２０１の指示に従ってメモリ２０７を用いて信号処理を行う信号処理部２０４と、信号処理部２０４で得られた画像データを記憶するメモリ２０７と、信号処理部２０４で処理された信号を外部出力するＩ／Ｆ（interface）部２０５と、ＣＰＵ２０１の指示に従ってメモリ２０７を制御するメモリコントロール部２０６とを具備している。
【０００４】
イメージセンサ１００における撮像部１０１をＸ−Ｙアドレス方式により走査する水平走査部１０２および垂直走査部１０３は、信号処理回路２００におけるタイミングジェネレータ２０２からの制御信号Ｓｃによって駆動される。
【０００５】
ＣＰＵ２０１は、駆動のための制御信号Ｓｃをタイミングジェネレータ２０２を介してイメージセンサ１００に送出する。その結果、水平走査部１０２による走査を主走査とし、垂直走査部１０３による走査を副走査とする状態で、水平走査部１０２および垂直走査部１０３を制御する。これにより、撮像部１０１が走査され、被写体像が得られる。出力部１０４からの画像信号Ｓｏは、信号処理回路２００に入力される。ＡＦＥ２０３においてサンプリングおよびＡ／Ｄ変換が行われ、信号処理部２０４に送られる。信号処理部２０５での信号処理の際に、画像信号Ｓｏを信号処理した結果の画像データをメモリ２０４に一時記憶させ、メモリ２０４から画像データを読み出すときに縦横変換が行われる。
【０００６】
図５は、携帯電話などに使用されている縦長（アスペクト比がイメージセンサと逆）の出力装置３００に画像データを出力する場合を示す。撮像部１０１は、水平方向のサイズが６４０画素、垂直方向のサイズが４８０画素となっている（ＶＧＡ（Video Graphics Array））。出力装置３００は、水平方向のサイズが４８０画素、垂直方向のサイズが６４０画素となっている。
【０００７】
主走査方向を水平方向とする状態で撮像部１０１が走査される。つまり、読み出しの方向が水平方向となる。イメージセンサ１００の出力部１０４から画像信号Ｓｏとして出力されてくる画像データはＢ１のようになる。この画像データＢ１は、画角が６４０×４８０となっている。この画像データＢ１が、信号処理回路２００のＡＦＥ２０３を介して信号処理部２０４に入力される。
【０００８】
ＣＰＵ２０１は信号処理部２０４を制御し、信号処理部２０４は、画角６４０×４８０の画像データＢ１から出力装置３００の画角４８０×４８０のデータ範囲を切り抜いて画像データＢ２とする。この切り抜きは、出力装置３００に画角を合わせるためである。画像データＢ２は、Ｉ／Ｆ部２０５を介して出力装置３００に出力される。出力装置３００では、画角４８０×４８０の正方形の画像データＢ２が出力（表示または印刷）される。
【０００９】
図６は、イメージセンサ１００と出力装置３００のアスペクト比を合わせるように撮像して出力する場合を示す。撮像素子を９０°回転させ、その本来の水平走査方向が下から上向きとなる姿勢で撮像する。そのとき得られた画像データＢ４を本来の画角姿勢で表示すると、図６のようになる。この場合、結果として、被写体が横向きに撮像されるため、出力に際しては、メモリ２０７を利用して９０°回転させ、画像データＢ５として出力させる必要がある。
【００１０】
上記とは別の従来の技術として、出力装置のアスペクト比に合わせて出力できるように、撮像部の縦横画素を正方形にしたイメージセンサもある。
【特許文献１】特開２００２−１３５６４５号公報（第２−３頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の撮像装置では、撮像したそのままの画角で出力したい場合は、図５のように切り抜く結果、画像サイズを犠牲にしなければならない（６４０×４８０→４８０×４８０）。また、出力装置３００に無駄な領域Ｂ３（上下２箇所）が生じてしまう。
【００１２】
また、回転させた画像を得ようとした場合、図６のようにメモリ上で回転させる必要がある。つまり、カメラシステム内に１フレーム分以上のメモリを用意しなければならず、カメラシステムのコストアップにつながる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によるカメラシステムは、
Ｘ−Ｙアドレス方式の撮像部と、
前記撮像部をＸ−Ｙアドレス方式により走査する水平走査部および垂直走査部と、
主走査方向を水平方向とするか垂直方向とするかを決定する主走査方向制御信号に従って前記水平走査部および前記垂直走査部を制御する主走査方向制御部と、
前記水平走査部および前記垂直走査部によって前記撮像部を走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部と、
前記撮像部の主走査方向を制御するとともに、前記出力部からの画像データを切り抜く機能を有する信号処理回路と
を備え、
前記撮像部における画像データサイズと前記出力装置における画像データサイズとの関係について、前記出力装置における水平方向画素数と垂直方向画素数のうち大きい方の画素数を基準画素数とし、前記撮像部における画素数は、水平方向、垂直方向とも、前記基準画素数より大きい画素数とされているものである。
【００１４】
撮像部における画像データサイズは、最小で、基準画素数×基準画素数となる。水平方向画素数と垂直方向画素数が互いに等しい場合もあるし、異なっている場合もある。
【００１５】
上記構成において、前記撮像部としては、入射光を光電変換する光電変換素子と、前記光電変換素子で得られた撮像信号を読み出す読み出し部と、前記光電変換素子をリセットするリセット部とで構成される単位画素を縦横マトリクス状に配列したものが好ましい。
【００１６】
イメージセンサについては、
Ｘ−Ｙアドレス方式の撮像部と、
前記撮像部をＸ−Ｙアドレス方式により走査する水平走査部および垂直走査部と、
主走査方向を水平方向とするか垂直方向とするかを決定する主走査方向制御信号に従って前記水平走査部および前記垂直走査部を制御する主走査方向制御部と、
前記水平走査部および前記垂直走査部によって前記撮像部を走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部と、
を備えた構成とされているイメージセンサとする。
【００１７】
上記構成において、前記撮像部における水平方向画素数および垂直方向画素数については、前記出力部に接続される出力装置の大きい方の画素数を基準画素数より大きい画素数とされているのが好ましい。また、前記撮像部における水平方向画素数と垂直方向画素数が互いに等しくされているのが好ましい。
【００１８】
画像データの方向を変えないで画像データを出力装置に出力する際には、信号処理回路において、出力装置の画角サイズに合わせて画像データを切り抜く。撮像部からの画像データの画角サイズは出力装置の画角サイズをカバーする大きさであるので、画像データから一部を切り抜いてアスペクト比の異なる出力装置に出力しても、画像サイズの犠牲はなく、無駄な領域の発生もない。
【００１９】
また、被写体に対する撮像部の方向を変えて撮像した画像データを出力装置に出力する際には、信号処理回路から主走査方向制御信号を出力して主走査方向制御部によって主走査方向を水平方向から垂直方向に切り替える。さらに、信号処理回路において、出力装置の画角サイズに合わせて画像データを切り抜く。被写体に対する撮像部の方向を変えることと主走査方向を切り替えることとの相乗により、アスペクト比の異なる出力装置に出力しても、アスペクト比を変換する必要がなく、したがって、画像データ回転のためのメモリの必要性をなくすことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、アスペクト比の異なる出力装置に出力する際に、画像サイズの犠牲はなく、無駄な領域の発生をなくすことができる。また、回転画像を得る場合に、回転のためのメモリは必要でなく、出力装置に応じたアスペクト比の出力画像を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明にかかわるカメラシステムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、メモリやタイミングジェネレータ、ＡＦＥが信号処理回路（ＤＳＰ）内にあるように記載しているが、信号処理回路の外部にある構成でも構わない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるカメラシステムの構成を示すブロック図である。このカメラシステムは、イメージセンサ１００と信号処理回路２００から構成されている。
【００２３】
図１において、１００はＸ−Ｙアドレス方式のイメージセンサであって、Ｘ−Ｙアドレス方式で走査する撮像部（エリアセンサ）１０１と、Ｘ−Ｙアドレス方式に従って撮像部１０１を水平方向に走査する水平走査部１０２と、垂直方向に走査する垂直走査部１０３と、水平走査部１０２および垂直走査部１０３によって撮像部１０１を走査した結果読み出された画像信号を出力する出力部１０４と、主走査方向を水平方向とするか垂直方向とするかを決定する主走査方向制御信号に従って水平走査部１０２および垂直走査部１０３を制御する主走査方向制御部１０５とを具備している。撮像部１０１はＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサで構成され、入射光を光電変換するための光電変換素子と、その光電変換素子で得られた撮像信号を読み出す読み出し部と、光電変換素子をリセットするリセット部とで構成される単位画素を縦横マトリクス状に配列した構成となっている。
【００２４】
また、信号処理回路２００はＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成されており、システムを管理するＣＰＵ２０１と、ＣＰＵ２０１からの駆動制御によってイメージセンサ１００を駆動制御するための制御信号（センサ駆動パルス）Ｓｃを出力するタイミングジェネレータ（ＴＧ）２０２と、イメージセンサ１００から出力されてくる画像信号ＳｏのサンプリングおよびＡＤ変換を行うＡＦＥ（アナログフロントエンド）２０３と、ＡＦＥ２０３から出力されるデジタル信号に対してＣＰＵ２０１の指示に従って信号処理を行う信号処理部２０４と、信号処理部２０４で処理された信号を外部出力するＩ／Ｆ（interface）部２０５とを具備している。従来の技術の図４に示すメモリコントロール部２０６および画像回転のためのメモリ２０７はなくてもよい。
【００２５】
信号処理回路２００におけるＣＰＵ２０１は、外部または内部からの回転処理命令が出されたときに、イメージセンサ１００における主走査方向を決定し、主走査方向制御信号をタイミングジェネレータ２０２を介してイメージセンサ１００に送出する。この主走査方向制御信号は制御信号Ｓｃとしてイメージセンサ１００に与えられる。
【００２６】
ＣＰＵ２０１は、水平方向に読み出すか、垂直方向に読み出すか決定する。垂直方向に読み出すときは主走査方向制御信号として９０度変更の方向切り替えを行う。具体的には、現在の主走査方向が水平方向であるときに、９０度変換の垂直方向を主走査方向にすべきとする主走査方向制御信号を送出する。
【００２７】
イメージセンサ１００の主走査方向制御部１０５は、信号処理回路２００からの主走査方向制御信号に従って水平走査部１０２および垂直走査部１０３を制御し、主走査方向が主走査方向制御信号に従った方向となるようにする。
【００２８】
図２は、撮像部１０１の形態と出力装置３００の形態の違いを説明するものである。信号処理回路２００におけるＩ／Ｆ部２０５から画像出力を受けて、表示または印刷を行う出力装置３００は、そのアスペクト比が撮像部１０１のアスペクト比とは異なっている。出力装置３００の画素数が大きい辺と撮像部１０１の縦横それぞれの画素数を等しくしている。出力装置３００は、水平方向のサイズが４８０画素、垂直方向のサイズが６４０画素となっている（ＶＧＡ相当）。撮像部１０１は、出力装置３００の画素数が大きい辺、すなわち垂直方向の画素数の６４０画素を基準とし、水平方向、垂直方向ともに６４０画素のサイズとなっている。したがって、撮像部１０１の形状は正方形である。
【００２９】
次に、以上のように構成された本実施の形態のカメラシステムの動作を説明する。
【００３０】
図２に示すように、正方形の撮像部１０１で撮像された画像信号を縦長の出力装置３００に出力する場合に、被写体方向を変更せずに出力するには、次のように制御される。
【００３１】
ＣＰＵ２０１は水平方向を主走査方向Ｘ１とすべき主走査方向制御信号を生成し、タイミングジェネレータ２０２を介してイメージセンサ１００に送出する。その結果、主走査方向制御部１０５は、水平走査部１０２による走査を主走査とし、垂直走査部１０３による走査を副走査とするように、水平走査部１０２および垂直走査部１０３を制御する。これにより、図２に示すように、主走査方向Ｘ１を水平方向とする状態で撮像部１０１が走査される。つまり、読み出しの方向が水平方向となる。イメージセンサ１００の出力部１０４から画像信号Ｓｏとして出力されてくる画像データはＡ１のようになる。この画像データＡ１は、画角が６４０×６４０となっている。この画像データＡ１が、信号処理回路２００のＡＦＥ２０３を介して信号処理部２０４に入力される。
【００３２】
ＣＰＵ２０１は信号処理部２０４を制御し、信号処理部２０４は、画角６４０×６４０の画像データＡ１から出力装置３００の画角４８０×６４０のデータ範囲を切り抜いて画像データＡ２とし、Ｉ／Ｆ部２０５を介して出力装置３００に出力する。出力装置３００では、画角４８０×６４０の縦長の画像データＡ２が出力（表示または印刷）される。
【００３３】
以上のように、切り抜きを行うだけで出力装置３００のアスペクト比に合わせて出力することができ、出力装置３００にて無駄な領域が生じることがない。画角も合わせることができる。
【００３４】
次に、図３に示すように、横向きの被写体が撮像されて、それをアスペクト比の異なる出力装置３００に縦向きに出力する場合について説明する。ＣＰＵ２０１に対して外部または内部から回転処理命令が与えられると、ＣＰＵ２０１は垂直方向を主走査方向Ｙ１とすべき主走査方向制御信号を生成し、タイミングジェネレータ２０２を介してイメージセンサ１００に送出する。その結果、主走査方向制御部１０５は、垂直走査部１０３による走査を主走査とし、水平走査部１０２による走査を副走査とするように、垂直走査部１０３および水平走査部１０２を制御する。これにより、図３に示すように、主走査方向Ｙ１を垂直方向とする状態で撮像部１０１が走査される。つまり、読み出しの方向が垂直方向となる。イメージセンサ１００の出力部１０４から出力されてくる画像データはＡ３のようになる。この画像データＡ３は、画角が６４０×６４０となっている。この画像データＡ３が、信号処理回路２００のＡＦＥ２０３を介して信号処理部２０４に入力される。
【００３５】
ＣＰＵ２０１は信号処理部２０４を制御し、信号処理部２０４は、画角６４０×６４０の画像データＡ３から出力装置３００の画角４８０×６４０のデータ範囲を切り抜いて画像データＡ４とし、切り抜きの画角は、垂直方向である主走査方向Ｙ１に沿って４８０画素、副走査方向に沿って６４０画素となっている。切り抜いた画像データＡ４をＩ／Ｆ部２０５を介して出力装置３００に出力する。出力装置３００では、画角４８０×６４０の縦長の画像データＡ４が出力（表示または印刷）される。
【００３６】
すなわち、撮像された被写体に対して９０°回転した画像データＡ４が得られることになる。信号処理回路２００内には、回転処理のためのメモリは必要でなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のイメージセンサ、カメラシステムは、アスペクト比の異なる出力装置に出力する際に、画像サイズの犠牲なく、無駄な領域の発生もなく、また回転画像を得る場合に必要なメモリをなくすことができるもので、カメラシステムとしてのコスト削減やダウンサイジングの要求の高い携帯電話用などの小型カメラシステム等に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態におけるカメラシステムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態のカメラシステムでの通常読み出しの説明図
【図３】本発明の実施の形態のカメラシステムでの回転画像読み出しの説明図
【図４】従来の技術におけるカメラシステムの構成を示すブロック図
【図５】従来の技術のカメラシステムでの回転画像読み出しの説明図
【図６】従来の技術におけるカメラシステムの構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００３９】
１００  イメージセンサ
１０１  撮像部
１０２  水平走査部
１０３  垂直走査部
１０４  出力部
１０５  主走査方向制御部
２００  信号処理回路（ＤＳＰ）
２０１  ＣＰＵ
２０２  タイミングジェネレータ（ＴＧ）
２０３  ＡＦＥ（アナログフロントエンド）
２０４  信号処理部
２０５  Ｉ／Ｆ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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