(57)【要約】【課題】従来のカメラでは、レンズ群及びセンサを制御する制御プログラムを含むカメラ全体の制御プログラムを全てカメラメーカーが作成しなければならず、製品開発の工数が多くなる問題があった。【解決手段】一実施の形態によれば、レンズモジュールシステムは、レンズモジュールが、レンズ群と、撮像素子と、モジュール制御部と、を有し、撮像素子から撮影した画像情報の特徴を示す画像特徴情報を出力し、モジュール制御部が画像特徴情報に基づきレンズ群を構成する部品を制御する。【選択図】図１
2019041392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスを変更可能なレンズ群を介して入射される光の光量に応じて生成される受光画素情報を出力するセンサ部と、
前記受光画素情報をデジタル値に変換して画像情報を生成するアナログデジタル変換器と、
前記アナログデジタル変換器が出力する前記画像情報を解析して前記画像情報の特徴を表す画像特徴情報を出力する画像解析部と、
前記画像情報を外部に出力するメインパス回路と、
を有する撮像素子。
【請求項２】
前記画像解析部は、前記画像情報のエッジの明確さを示す解像度情報を生成する解像度情報生成部を有する請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記解像度情報生成部は、
前記画像情報においてエッジとなる部分の画素を抽出するハイパスフィルタと、
前記ハイパスフィルタで抽出された画素の数を積算するデータ積算回路と、
前記データ積算回路で積算された画素の数を格納する解像度データ格納レジスタと、を有する請求項２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記画像解析部は、前記画像情報のヒストグラムデータを生成するヒストグラム生成部を有する請求項１に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記ヒストグラム生成部は、
前記画像情報に含まれる画素の輝度を画素毎に判定する輝度判定回路と、
前記輝度判定回路により輝度が判定された画素を輝度毎にカウントしてヒストグラムデータを生成する輝度データカウンタと、
前記ヒストグラムデータを格納するヒストグラム格納レジスタと、を有する請求項４に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記メインパス回路は、外部からの指示に基づき前記画像情報の画素の輝度に応じて画素毎に輝度分解能を変化させるゲインコントロールを行う請求項１に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記アナログデジタル変換器が変換処理期間中であることを示す状態表示パルスを生成する状態表示パルス生成部を有する請求項１に記載の撮像素子。
【請求項８】
起動時に、外部に設けられる画素欠陥情報記憶部から画素欠陥情報を読み出し、前記画素欠陥情報に基づき前記画像情報に含まれる画素欠陥を補正する画素欠陥補正処理を行う画素欠陥補正回路を有する請求項１に記載の撮像素子。
【請求項９】
フォーカスを変更可能なレンズ群と、
前記レンズ群を介して入射される光を受けて画像情報を出力する撮像素子と、を含むレンズモジュールの制御方法であって、
前記レンズモジュールとは別に設けられるシステム制御部からの指示に応じて前記レンズ群に含まれる構成部品の状態を決定する制御値を算出し、
前記撮像素子から前記画像情報の特徴を表す画像特徴情報を取得し
算出した前記制御値と取得した前記画像特徴情報とに基づき、前記画像情報のフォーカス及び撮像素子の露出設定との少なくとも一方が適正値となるように前記レンズ群に含まれる構成部品を制御するレンズモジュールの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像素子及びレンズモジュールの制御方法に関し、例えば、オートフォーカス機能を有するレンズモジュールシステムに用いられる撮像素子及びレンズモジュールの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、監視カメラ等の動画撮影用途のカメラの需要が高まっている。このようなカメラでは、被写体にピントを合わせ続ける必要がある。特に動画用途のカメラでは動き続ける被写体に対してレンズの位置を追従させ続ける必要がある。レンズの追従制御には、レンズの種類毎に制御ソフトに細かな調整を施す必要がある。このため、撮像素子（センサ）、及び、レンズを新たに導入するたびに制御ソフトの開発を行わなければならない。そこで、カメラシステムの一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の撮像装置では、撮影光学系と、前記撮影光学系により形成される画像のコントラストに基づいて、撮影光学系の少なくとも一部のレンズを移動させるフォーカス制御手段と、撮影光学系に対するコンバータ光学系の装着に応じて、フォーカス制御手段が出力する少なくとも一部のレンズの移動量を補正する移動量補正手段を有する。この特許文献１に記載の撮像装置では、さらに、移動量補正手段を含むカメラ／ＡＦマイクロコンピュータ（マイコン）を有する。そして、特許文献１に記載の撮像装置では、このマイコンにより、オートフォーカスを含むカメラシステム全体の制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−３２２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レンズ及びセンサの制御ソフトを含む制御ソフトは、センサ或いはレンズの特性に応じて設計する必要があり、多くの工数を要する。開発する製品数がおおくなるほど、制御ソフトの開発工数の多さが障害となっていた。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施の形態によれば、撮像素子及びレンズモジュール制御方法は、レンズモジュールが、レンズ群と、撮像素子と、モジュール制御部と、を有し、撮像素子から撮影した画像情報の特徴を示す画像特徴情報を出力し、モジュール制御部が画像特徴情報に基づきレンズ群を構成する部品を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
一実施の形態によれば、レンズ群の制御及びセンサに関する制御プログラムを含む状態でレンズモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１にかかるレンズモジュールを含むカメラシステムのブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかる撮像素子のブロック図である。
【図３】実施の形態１にかかるモジュール制御ＭＣＵとシステム制御ＭＣＵとの間の接続を説明する図である。
【図４】実施の形態１にかかるカメラシステムの起動から終了までの動作を説明するシーケンス図である。
【図５】実施の形態１にかかるレンズモジュールにおける解像度情報を説明するグラフである。
【図６】実施の形態１にかかるレンズモジュールにおけるゲインカーブを説明するグラフである。
【図７】実施の形態１にかかるカメラシステムの通常動作中の動作を説明するシーケンス図である。
【図８】実施の形態２にかかるレンズモジュールを含むカメラシステムのブロック図である。
【図９】実施の形態２にかかる撮像素子のブロック図である。
【図１０】実施の形態２にかかるレンズモジュールにおいて入射光から画像情報を出力するまでの信号の流れを説明する図である。
【図１１】実施の形態２にかかる撮像素子内の撮像領域に設定されたラインを説明する図である。
【図１２】実施の形態２にかかるレンズモジュールの動作を説明するタイミングチャートである。
【図１３】実施の形態３にかかるレンズモジュールを含むカメラシステムのブロック図である。
【図１４】実施の形態３にかかるカメラシステムの動作と比較例にかかるカメラシステムの動作とを比較するフローチャートである。
【図１５】実施の形態３にかかるカメラシステムの動作と比較例にかかるカメラシステムの動作とを比較するタイミングチャートである。
【図１６】実施の形態４にかかるレンズモジュールを含むカメラシステムのブロック図である。
【図１７】実施の形態４にかかる撮像素子のブロック図である。
【図１８】実施の形態４にかかるレンズモジュールにおいて画素欠陥情報を取得する方法のフローチャートである。
【図１９】実施の形態４にかかるレンズモジュールにおいて画素欠陥情報をシステムに反映させるための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又は、それらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
【００１０】
また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００１１】
図１に実施の形態１にかかるカメラシステム１のブロック図を示す。図１に示すカメラシステム１は、実施の形態１にかかるレンズモジュール１０を含むものである。図１に示すように、実施の形態１にかかるカメラシステム１は、レンズモジュール１０、カメラ本体２０を有する。また、実施の形態１にかかるカメラシステム１は、さらに、モニタ３１と記憶装置３２との少なくとも一方を有する。
【００１２】
実施の形態１にかかるカメラシステム１では、レンズモジュール１０により画像情報Ｄｏを生成するが、この画像情報Ｄｏは動画である場合を含むものとする。実施の形態１にかかるカメラシステム１は、レンズモジュール１０により撮影された画像情報Ｄｏをカメラ本体２０で取得し、カメラ本体２０が画像情報Ｄｏに画像処理を施して画像データＤｉｍｇを出力する。そして、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、画像データＤｉｍｇをモニタ３１に映すと共に記憶装置３２に保存する。ここで、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、レンズモジュール１０がオートフォーカス処理及び自動露出制御の具体的な処理を行い、カメラ本体２０側ではオートフォーカス処理及び自動露出制御の具体的な処理を行わないことを特徴の１つとする。つまり、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、カメラ本体２０側にオートフォーカス処理及び自動露出制御に関する制御プログラムが搭載されていない。なお、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、レンズモジュール１０における処理としてオートフォーカス処理と自動露出制御とのいずれか一方の処理のみが行われる構成とすることも可能である。以下で、実施の形態１にかかるカメラシステム１の具体的な構成及び動作について詳細に説明する。
【００１３】
レンズモジュール１０は、レンズ群、撮像素子（例えば、センサ１５）、モジュール制御部（例えば、モジュール制御ＭＣＵ１８）を有する。ここで、レンズ群は、ズームレンズ１１、絞り機構１２、固定レンズ１３、フォーカスレンズ１４を有する。また、ズームレンズ１１では、ズームレンズ１１を駆動するズームアクチュエータ１６と、フォーカスレンズ１４を駆動するフォーカスアクチュエータ１７と、を有する。そして、レンズ群は、各種アクチュエータによりレンズを移動させることでフォーカスを変更し、かつ、絞り機構１２を動作させることで入射光量を変更する。
【００１４】
ズームアクチュエータ１６は、ズームレンズ１１を移動させて、ズーム倍率を変更する。ズームアクチュエータ１６は、モジュール制御ＭＣＵ１８が出力するズーム制御信号ＳＺＣに基づきズームレンズ１１を移動させる。フォーカスアクチュエータ１７は、フォーカスレンズ１４を移動させて、センサ１５で撮影される画像のフォーカスを変更する。フォーカスアクチュエータ１７は、モジュール制御ＭＣＵ１８が出力するフォーカス制御信号ＳＦＣに基づきフォーカスレンズ１４を移動させる。絞り機構１２は、レンズ群を介してセンサ１５に届く入射光の光量を調節する。絞り機構１２は、モジュール制御ＭＣＵ１８が出力する絞り制御信号ＳＤＣにより絞り量を調節する。
【００１５】
センサ１５は、例えば、フォトダイオード等の受光素子を有し、当該受光素子から得られた受光画素情報をデジタル値に変換して画像情報Ｄｏを出力する。また、センサ１５は、センサ１５が出力する画像情報Ｄｏを解析して画像情報Ｄｏの特徴を表す画像特徴情報ＤＣＩを出力する。この画像特徴情報ＤＣＩには、画像情報Ｄｏの解像度情報、及び、輝度分布情報（例えば、ヒストグラムデータ）を含む。なお、解像度情報とは、画像情報Ｄｏのエッジのシャープさを示す情報である。さらに、センサ１５は、モジュール制御ＭＣＵ１８から与えられるセンサ制御信号ＳＳＣに基づき画像情報Ｄｏの画素毎のゲイン制御、画像情報Ｄｏの露光制御、及び、画像情報ＤｏのＨＤＲ（High Dynamic Range）制御を行う。センサ１５の詳細については後述する。
【００１６】
モジュール制御ＭＣＵ１８は、センサ１５から出力される画像特徴情報ＤＣＩに基づきレンズ群のフォーカスとセンサ１５の露出設定（例えば、露光設定及びゲイン設定）との少なくとも一方を制御する。より具体的には、モジュール制御ＭＣＵ１８は、フォーカス制御信号ＳＦＣをフォーカスアクチュエータ１７に出力することでレンズ群のフォーカスを制御する。モジュール制御ＭＣＵ１８は、絞り制御信号ＳＤＣを絞り機構１２に出力して絞り機構１２の絞り量を調節する。さらに、モジュール制御ＭＣＵ１８は、ズーム制御信号ＳＺＣをズームアクチュエータ１６に出力することでレンズ群のズーム倍率を制御する。
【００１７】
ここで、モジュール制御ＭＣＵ１８は、モジュール制御ＭＣＵ１８とは別に設けられ、ユーザーからの指示に基づきカメラシステム全体を制御するシステム制御部（例えば、システム制御ＭＣＵ２２）から、ズーム倍率を指定するズーム設定値に基づきレンズ群の倍率を変更すると共に変更した倍率におけるフォーカスを制御する。また、モジュール制御ＭＣＵ１８は、システム制御ＭＣＵ２２から与えられる露出制御値に基づきセンサ１５の露光設定及びゲイン設定を制御する。また、モジュール制御ＭＣＵ１８は、露出制御を行う際に絞り機構１２を制御してレンズ群を介してセンサ１５に入射する光の量を調節しても良い。モジュール制御ＭＣＵ１８は、ズーム、フォーカス、露出を制御するための制御プログラムを格納する制御ソフト記憶部を有する。モジュール制御ＭＣＵ１８は、当該制御ソフト記憶部に格納されている制御ソフトに基づきズーム、フォーカス、露出の制御を行う。
【００１８】
より具体的には、モジュール制御ＭＣＵ１８は、システム制御ＭＣＵ２２からズーム設定値を受信したことに応じて、ズームアクチュエータ１６がズームレンズ１１の移動後の位置を決めるズームレンズ制御値を算出する。このとき、レンズモジュール１０では、ズーム倍率を変更したことに伴い、フォーカスを変更する必要がある。そこで、モジュール制御ＭＣＵ１８は、センサ１５から得た画像特徴情報ＤＣＩに含まれる解像度情報に基づき、フォーカスアクチュエータ１７を制御し、センサ１５が出力される画像情報Ｄｏのフォーカスを適切に制御する。このように自動的にフォーカスを合わせる処理がオートフォーカス制御である。このオートフォーカス制御では、モジュール制御ＭＣＵ１８は、レンズ群に含まれるレンズを移動させながら解像度情報が最大となるレンズ位置を探索し、解像度情報が最大となったレンズ位置をフォーカスが合致した位置としてレンズの位置を設定する
【００１９】
また、モジュール制御ＭＣＵ１８は、システム制御ＭＣＵ２２から露出設定を指示する露出制御値を受信した場合、センサ１５から出力される画像特徴情報ＤＣＩに含まれるヒストグラムデータが露出制御値に合わせるようにセンサ１５の露光設定及びゲイン設定を制御する。このとき、モジュール制御ＭＣＵ１８は、センサ１５の露光設定及びゲイン設定を変更する制御値をシステム制御ＭＣＵ２２から受信した露出制御値とヒストグラムデータとの差分から算出する。また、モジュール制御ＭＣＵ１８は、露出を変更する際に絞り機構１２の制御値を算出しても良い。
【００２０】
また、モジュール制御ＭＣＵ１８は、システム制御ＭＣＵ２２から与えられるパワーオンリセット命令に基づきレンズモジュールシステムの初期化を行い、システム制御ＭＣＵ２２から与えられるパワーオフ命令に基づきレンズモジュールシステムの終了処理を行う。
【００２１】
モジュール制御ＭＣＵ１８は、モジュール状態記憶部と制御ソフト記憶部を有する。モジュール制御ＭＣＵ１８は、レンズモジュール１０のレンズ位置、動作状態等の動作状況を示す状態値をモジュール状態記憶部に格納し、システム制御ＭＣＵ２２から求めに応じて格納している状態値をシステム制御ＭＣＵ２２に出力する。モジュール制御ＭＣＵ１８は、レンズモジュール１０を制御するための制御ソフトを制御ソフト記憶部に格納する。この制御ソフトは、システム制御ＭＣＵ２２から与えられた指示に基づきレンズ群或いはセンサ１５を制御する場合の制御値の算出と、算出した制御値に基づく具体的な制御処理を行うためのものである。
【００２２】
続いて、カメラ本体２０について説明する。図１に示すように、カメラ本体２０は、信号処理回路２１、システム制御部（例えば、システム制御ＭＣＵ２２）を有する。
【００２３】
信号処理回路２１は、レンズモジュール１０から受信した画像情報Ｄｏに画像補正等の画像処理を施して画像データＤｉｍｇを出力する。信号処理回路２１は、受信した画像情報Ｄｏを解析して色空間情報ＤＣＤを出力する。色空間情報ＤＣＤには、例えば、画像情報Ｄｏの輝度情報、及び、色情報が含まれる。
【００２４】
システム制御ＭＣＵ２２は、ユーザーからの指示に基づきカメラシステム全体を制御する。例えば、システム制御ＭＣＵ２２は、ユーザーからの指示に基づきズーム倍率を変更することを指示するズーム設定値をモジュール制御ＭＣＵ１８に出力する。また、システム制御ＭＣＵ２２は、ユーザーからの指示に基づき画像データＤｉｍｇの輝度或いは色を調整する色空間制御信号ＳＩＣを出力する。なお、システム制御ＭＣＵ２２は、信号処理回路２１から取得した色空間情報ＤＣＤとユーザーから与えられた情報との差分に基づき色空間制御信号ＳＩＣを生成する。
【００２５】
また、システム制御ＭＣＵ２２は、カメラシステム１の起動処理、終了処理、取得する画像の種類の変更、ズーム倍率の変更等のカメラシステム全体の動作を制御する。しかし、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、システム制御ＭＣＵ２２は、レンズモジュール１０に対してズーム倍率の変更及び露出制御についてはその指示を行うのみで、オートフォーカス処理或いは自動露出制御等の具体的な演算は行わない。
【００２６】
また、システム制御ＭＣＵ２２は、モジュール制御ＭＣＵ１８にモジュール制御信号ＳＭＣを出力することで各種命令を伝達し、与えた命令に対する応答をモジュール状態応答ＳＴＡとして受信する。
【００２７】
続いて、センサ１５の具体的な構成について詳細に説明する。そこで、図２に実施の形態１にかかるセンサ１５のブロック図を示す。図２に示すように、実施の形態１にかかるセンサ１５は、画素領域４１、アナログデジタル変換器４２、メインパス回路４３、ヒストグラム生成部（例えば、ヒストグラム検出器４４）、解像度情報生成部（例えば、解像度検出器４５）を有する。
【００２８】
画素領域４１は、フォーカス及び露出を変更可能なレンズ群を介して入射される光の光量に応じて生成される受光画素情報を出力するセンサ部である。この画素領域４１には、フォトダイオードが格子状に配置される。また、画素領域４１には、格子状に配置されたフォトダイオードの行毎に受光画素情報を読み出す読み出し回路を含む。アナログデジタル変換器４２は、受光画素情報をデジタル値に変換して画像情報を生成する。
【００２９】
メインパス回路４３は、画像情報を外部に出力する回路である。このメインパス回路４３は、ゲインコントロール回路、ラッチ回路等の複数の回路が含まれる。メインパス回路４３に含まれるゲインコントロール回路は、外部からの指示に基づき前記画像情報の画素の輝度に応じて画素毎に輝度分解能を変化させるゲインコントロールを行う。ラッチ回路は、画像情報の出力タイミングをクロックタイミングに合わせるために、画像情報を一時的に保持するものである。
【００３０】
センサ１５では、ヒストグラム検出器４４及び解像度検出器４５により画像解析部が構成される。画像解析部は、アナログデジタル変換器４２が出力する画像情報を解析して画像情報の特徴を表す画像特徴情報を出力する。
【００３１】
ヒストグラム検出器４４は、画像情報のヒストグラムデータを生成する。ヒストグラム検出器４４は、輝度判定回路４４ａ、輝度データカウンタ４４ｂ、ヒストグラム格納レジスタ４４ｃを有する。輝度判定回路４４ａは、画像情報に含まれる画素の輝度を画素毎に判定する。輝度データカウンタ４４ｂは、輝度判定回路４４ａにより輝度が判定された画素を輝度毎にカウントしてヒストグラムデータを生成する。ヒストグラム格納レジスタ４４ｃは、ヒストグラムデータを格納する。
【００３２】
解像度検出器４５は、画像情報のエッジの明確さを示す解像度情報を生成する。解像度検出器４５は、ハイパスフィルタ４５ａ、データ積算回路４５ｂ、解像度データ格納レジスタ４５ｃを有する。ハイパスフィルタ４５ａは、画像情報においてエッジとなる部分の画素を抽出する。データ積算回路４５ｂは、ハイパスフィルタで抽出された画素の数を積算する。解像度データ格納レジスタ４５ｃは、データ積算回路で積算された画素の数を格納する。
【００３３】
続いて、実施の形態１にかかるカメラシステム１の動作について説明する。カメラシステム１の動作を説明するに当たり、まず、システム制御ＭＣＵ２２とモジュール制御ＭＣＵ１８との間の命令及びデータの送受信方法について説明する。そこで、図３に実施の形態１にかかるモジュール制御ＭＣＵとシステム制御ＭＣＵとの間の接続を説明する図を示す。
【００３４】
図３に示すように、システム制御ＭＣＵ２２とモジュール制御ＭＣＵ１８は、シリアル信号により命令及びデータの送受信を行う。具体的には、システム制御ＭＣＵ２２は、モジュール制御ＭＣＵ１８に対して、同期信号となるクロックと共にデータを送る。このデータが命令となる。また、システム制御ＭＣＵ２２は、命令イネーブル信号を出力する。この命令イネーブル信号がイネーブル状態（例えば、ハイレベル）を示すときにモジュール制御ＭＣＵ１８は、命令の受信を行う。また、モジュール制御ＭＣＵ１８は、システム制御ＭＣＵ２２から受信した命令が応答を要するものであるときに、内部のモジュール状態記憶部に格納された状態値をレジスタ出力としてシステム制御ＭＣＵ２２に出力する。なお、上記の例は、シリアル信号としてクロック、データ、イネーブルの３つの信号を用いる場合について説明したが、Ｉ２Ｃバスに代表される２線信号を用いた通信においても同様である。
【００３５】
続いて、カメラシステム１の具体的な動作の説明を行う。そこで、図４に実施の形態１にかかるカメラシステム１の起動から終了までの動作を説明するフローチャートを示す。図４に示すように、実施の形態１にかかるカメラシステム１は、システムを起動すると、まず、システム制御ＭＣＵ２２をリセット（例えば、パワーオンリセット）する。システム制御ＭＣＵ２２のパワーオンリセットに伴い、システム制御ＭＣＵ２２からモジュール制御ＭＣＵ１８にパワーオンリセット命令を送る。そして、モジュール制御ＭＣＵ１８は、受信したパワーオンリセット命令に応じてリセット動作（例えば、パワーオンリセット）を実施する。モジュール制御ＭＣＵ１８が行うパワーオンリセット処理では、センサ１５とレンズ群に対する初期化処理も行われる。センサ１５に対する初期化処理では、動作タイミングの初期化、各種設定値の初期化が行われる。また、レンズ群に対する初期化では、各レンズの位置を初期位置に移動させる。このとき、モジュール制御ＭＣＵ１８は、現在の状況を逐次モジュール状態記憶部に格納する。そして、システム制御ＭＣＵ２２は、定期的にモジュール制御ＭＣＵ１８の状態を読み出す。なお、ここではポーリングを用いた制御を例にしているが、割込制御を用いても良い。
【００３６】
次いで、システム制御ＭＣＵ２２は、モジュール制御ＭＣＵ１８から読み出した状態値に基づきレンズモジュール１０の初期化処理が完了したことを認識すると動作開始命令をモジュール制御ＭＣＵ１８に出力する。これにより、モジュール制御ＭＣＵ１８は、動作を開始する。そして、動作を開始したことに応じて、モジュール制御ＭＣＵ１８は、モジュール状態をモジュール状態記憶部に格納する。
【００３７】
次いで、システム制御ＭＣＵ２２は、モジュール状態確認処理を行う。このモジュール状態確認処理では、システム制御ＭＣＵ２２がモジュール制御ＭＣＵ１８にモジュール状態確認命令を送信する。そして、モジュール状態確認命令を受信したモジュール制御ＭＣＵ１８は、モジュール状態記憶部に格納されている状態値をモジュール状態確認応答としてシステム制御ＭＣＵ２２に送信する。
【００３８】
次いで、モジュール制御ＭＣＵ１８から受信した状態値により、レンズモジュール１０が動作を開始したことが確認できると、システム制御ＭＣＵ２２は信号処理回路２１に信号処理部の動作の開始を指示する。これにより、カメラ本体２０は通常動作を開始する。一方、モジュール制御ＭＣＵ１８は、動作開始後のモジュールの状態を状態値としてシステム制御ＭＣＵ２２に送出したことに応じて通常通常動作を開始する。通常動作を開始すると、レンズモジュール１０は画像の出力を開始し、信号処理回路２１がレンズモジュール１０から受信した画像情報Ｄｏに対する処理を開始する。また、システム制御ＭＣＵ２２は、信号処理回路２１が出力する色空間情報ＤＣＤに含まれる色情報と輝度情報が所望の範囲になったことに応じて、信号処理回路２１から外部への画像データＤｉｍｇの出力を開始させる。なお、通常動作中のカメラシステム１の動作についての詳細は後述する。
【００３９】
次いで、実施の形態１にかかるカメラシステム１を終了する場合の動作について説明する。カメラシステム１を終了する場合、ユーザーからの指示に応じてパワーオフが指示されたことに応じてシステム制御ＭＣＵ２２が終了処理を開始する。この終了処理では、まず、システム制御ＭＣＵ２２からモジュール制御ＭＣＵ１８にパワーオフ命令が送信される。システム制御ＭＣＵ２２は、モジュール制御ＭＣＵ１８にパワーオフ命令を送信した後に信号処理回路２１からの画像データＤｉｍｇの出力を停止させる。
【００４０】
次いで、パワーオフ命令を受信したモジュール制御ＭＣＵ１８は、終了設定処理を開始する。この終了設定処理では、モジュール制御ＭＣＵ１８がセンサ１５に終了指示を出力する。また、終了設定処理では、レンズ群に終了位置を指示する。終了位置を指示されたレンズ群は、例えば、最も広角側の撮影が可能な位置にレンズを移動させる。これらの終了設定処理が完了したことに応じて、レンズモジュール１０は、モジュール状態記憶部に格納されたモジュールの状態値を停止状態とする。そして、システム制御ＭＣＵ２２は、モジュール制御ＭＣＵ１８から読み出した状態値が停止状態となっていることを確認して、外部にパワーオフを許可する。
【００４１】
続いて、実施の形態１にかかるカメラシステム１の通常動作中の動作について説明する。実施の形態１にかかるカメラシステム１は、通常動作において、色信号処理、輝度信号処理、フォーカス調整処理、ズーム処理、ＨＤＲ処理等の処理を行う。
【００４２】
色信号処理では、システム制御ＭＣＵ２２が信号処理回路２１から色空間情報ＤＣＤを定期的に受け取る。この色空間情報ＤＣＤには、色情報と輝度情報が含まれる。そして、システム制御ＭＣＵ２２は、色情報と輝度情報が所望の範囲内にあるかを確認する。このとき、色情報が所望の範囲からずれている場合、システム制御ＭＣＵ２２は、信号処理回路２１に対して色に関する設定を書き換える命令を出力することで、画像データＤｉｍｇの色バランスが所定の色バランスとなるように調整を行う。
【００４３】
輝度信号処理は、信号処理回路２１が出力する色空間情報ＤＣＤに含まれる輝度情報に基づきシステム制御ＭＣＵ２２が信号処理回路２１とレンズモジュール１０とを制御することで実施される処理である。画像データＤｉｍｇの輝度は、露光時間、センサ１５が出力する画像情報Ｄｏに対するゲイン、信号処理回路２１内で色の明るさ及び色のコントラストを調整するデジタルゲインにより決定される。これらの輝度決定要素のうちデジタルゲインに関する調整は信号処理回路２１により行われる。一方、露光時間の調整及びセンサ１５のゲインの調整は、レンズモジュール１０のレンズ群とセンサ１５により行われる。そこで、システム制御ＭＣＵ２２は、信号処理回路２１から読み出した輝度情報の範囲が所定の範囲となるように、デジタルゲインに関する調整を信号処理回路２１に指示すると共に、露光時間の調整とゲインの調整をレンズモジュール１０に指示する。
【００４４】
このとき、システム制御ＭＣＵ２２は、信号処理回路２１に対してはデジタルゲインの調整を指示する。一方、システム制御ＭＣＵ２２は、レンズモジュール１０に対して明るさの目標値を示す輝度変更命令のみを出力する。そして、システム制御ＭＣＵ２２から輝度変更命令を受け取ったモジュール制御ＭＣＵ１８は、画像情報Ｄｏの輝度情報が当該輝度命令により指示された値になるように制御値を算出する。このとき、モジュール制御ＭＣＵ１８は、輝度信号処理において絞り機構１２を制御する制御値の算出及び絞り機構１２を制御しても良い。
【００４５】
つまり、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、システム制御ＭＣＵ２２は露光時間の計算、センサ１５におけるゲインの計算を行わずに、レンズモジュール１０側の処理とすることができる。なお、輝度信号処理を全てシステム制御ＭＣＵ２２で行う場合、信号処理回路２１に対する設定変更とレンズ群及びセンサ１５に対する設定変更については、例えば、露出時間設定値とゲイン設定の書き換えタイミングをずらす必要がある。しかし、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、このタイミングの差はレンズモジュール１０側で調整されるため、システム制御ＭＣＵ２２ではタイミングの差を考慮することなく輝度信号処理を行うことが可能である。
【００４６】
フォーカス調整処理は、モジュール制御ＭＣＵ１８がセンサ１５から受け取った解像度情報に基づきフォーカスアクチュエータ１７を制御することでフォーカスレンズ１４を移動させることで行う処理である。実施の形態１にかかるカメラシステム１は、フォーカス調整処理を信号処理回路２１及びシステム制御ＭＣＵ２２の動作とは独立して行うことが可能である。また、フォーカス調整処理は、次に説明するズーム処理中でも行われる。
【００４７】
ズーム処理は、システム制御ＭＣＵ２２が外部からズーム変更命令を受けたことに伴い行われる処理である。実施の形態１にかかるカメラシステム１におけるズーム処理は、システム制御ＭＣＵ２２が外部からズーム変更命令をモジュール制御ＭＣＵ１８に伝えることで行われる。実施の形態１にかかるカメラシステム１では、モジュール制御ＭＣＵ１８がズーム変更命令を受信したことに伴い、モジュール制御ＭＣＵ１８がズームアクチュエータ１６を制御してズームレンズ１１の位置をズーム変更命令で指示されたズーム倍率となる位置まで移動させる。このとき、ズーム倍率の変更に伴いフォーカスがずれる。そこで、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、ズーム倍率の変更に伴いずれたフォーカスを、モジュール制御ＭＣＵ１８がセンサ１５から受信した解像度情報に基づきフォーカスアクチュエータ１７を制御することで調節する。また、ズーム処理を行った場合、焦点距離が変わるためこのズーム処理の１つとして、モジュール制御ＭＣＵ１８は絞り機構１２の制御を行っても良い。
【００４８】
ここで、上記フォーカス処理についてより詳細に説明する。そこで、図５に実施の形態１にかかるレンズモジュールにおける解像度情報を説明するグラフを示す。図５に示すように、解像度情報は、フォーカスレンズ１４のレンズ位置に応じて増減する。これはフォーカスレンズ１４の位置によりセンサ１５で取得される画像情報Ｄｏのエッジの明確さが変わるためである。図５のグラフにおいて、解像度情報が最も大きくなるレンズ位置が画像情報Ｄｏのフォーカスが最も良い状態である。そこで、フォーカス調整処理では、フォーカスレンズ１４を解像度情報が最も大きくなる位置に設定することがモジュール制御ＭＣＵ１８による処理に基づき行われる。
【００４９】
続いて、ＨＤＲ処理について説明する。ＨＤＲ処理は、モジュール制御ＭＣＵ１８が、センサ１５から受け取った輝度分布情報（ヒストグラムデータ）に基づきセンサ１５のゲインカーブを制御することで行われる。ゲインカーブは、輝度毎のゲインをプロットしたグラフにより表すことができる。そこで、実施の形態１にかかるレンズモジュールにおけるゲインカーブを説明するグラフを図６に示す。図６に示すように、センサ１５において取得される画素の輝度毎に与えるゲインを調節することで、被写体のコントラストを出来るだけ損なうことなく広い輝度範囲を有する画像情報Ｄｏを出力することができる。図６に示す例は、輝度範囲Ｌ１と輝度範囲Ｌ２に多くの画素が存在する例である。このような場合、輝度範囲Ｌ１と輝度範囲Ｌ２とに対してゲインを与えることで、広いダイナミックレンジを有する画像情報Ｄｏを取得することができる。実施の形態１にかかるカメラシステム１では、モジュール制御ＭＣＵ１８によりＨＤＲ処理を行うことで、信号処理回路２１及びシステム制御ＭＣＵ２２にＨＤＲ処理に関わる制御プログラムを準備する必要がない。また、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、カメラ本体２０からの指示を受けることなくレンズモジュール１０内でＨＤＲ処理を行う。
【００５０】
上記通常動作のうち、ズーム処理中のフォーカス調整処理を含むフォーカス調整処理及び輝度信号処理が実施の形態１にかかるカメラシステム１における特徴的な処理の１つとなる。そこで、通常動作の説明として、フォーカス調整処理と輝度信号処理に関するカメラシステム１の動作を説明する。そこで、図７に実施の形態１にかかるカメラシステムの通常動作中の動作を説明するシーケンス図を示す。図７は、フォーカス調整処理と輝度信号処理に関するものをカメラシステム１の通常動作から抽出したものであり、カメラシステム１では他の動作も行われる。
【００５１】
図７に示すように、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、通常動作中にシステム制御ＭＣＵ２２に対してズーム変更命令が与えられると、システム制御ＭＣＵ２２は与えられたズーム変更命令をモジュール制御ＭＣＵ１８に伝える。モジュール制御ＭＣＵ１８は、ズーム変更命令を受信したことに応じて、ズームレンズ１１の変更後の位置を示す制御値を算出する。そして、モジュール制御ＭＣＵ１８は、算出した制御値に応じてズームアクチュエータ１６を制御してズームレンズ１１の位置を変更する。
【００５２】
ズームレンズ１１の位置が変更されるとフォーカスがずれるため、モジュール制御ＭＣＵ１８は、フォーカスレンズ１４の位置を移動させると共に、フォーカスレンズ１４を移動させた後の解像度情報を読み込む。そして、モジュール制御ＭＣＵ１８は、フォーカスレンズ１４の移動と解像度情報の読み込みを解像度情報の最大値が得られるまで繰り返す。その後、解像度情報の最大値が得られた時点で、モジュール制御ＭＣＵ１８は、解像度情報の最大値が得られた位置をフォーカスレンズ１４の位置として設定するレンズ位置決定処理を行う。モジュール制御ＭＣＵ１８は、このレンズ位置決定処理により決定された位置にフォーカスレンズ１４を移動させることでズーム処理及びフォーカス処理を完了させる。
【００５３】
また、図７に示すように、実施の形態１にかかるカメラシステム１は、信号処理回路２１から出力される輝度情報が所望の範囲からずれたことに応じてシステム制御ＭＣＵ２２からモジュール制御ＭＣＵ１８に輝度変更命令を出力する。輝度変更命令を受けたモジュール制御ＭＣＵ１８は、輝度変更命令に含まれる輝度の目標値に基づきセンサ１５の露光設定を変更する露光設定変更処理と、ゲインの設定を変更するゲイン設定変更処理と、を実施する。露光設定変更処理では、変更後の露光時間を制御値として算出する。また、ゲイン設定変更処理では、変更後のセンサ１５のゲインを制御値として算出する。そして、モジュール制御ＭＣＵ１８は、算出した制御値をセンサ制御信号としてセンサ１５に与える。なお、ここでは露光設定を変更しているが、絞り設定のみ、或いは、露光設定と絞り設定の両方を変更しても良い。
【００５４】
上記説明より、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、センサ１５から得られる解像度情報に基づきモジュール制御ＭＣＵ１８がフォーカスレンズ１４を制御することでオートフォーカス処理を行うことができる。また、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、カメラ本体２０からズーム変更命令を与えるのみで、モジュール制御ＭＣＵ１８がズームレンズ１１を制御する具体的な制御値を算出してズームレンズ１１を制御する。また、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、カメラ本体２０から輝度変更命令を与えるのみでモジュール制御ＭＣＵ１８がセンサ１５の露光設定及びゲイン設定を変更して画像情報Ｄｏの輝度を変更する。さらに、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、ＨＤＲ処理をモジュール制御ＭＣＵ１８がセンサ１５を制御することで行う。つまり、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、レンズ群及びセンサ１５の特性を考慮して制御値を算出しなければならない制御をレンズモジュール１０で独立して行うことができる。これにより、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、カメラ本体２０にレンズ群及びセンサ１５の特性を考慮して制御値を算出しなければならない制御を行わせることなくレンズモジュール１０から意図した画質の画像情報Ｄｏを取得することができる。
【００５５】
カメラの設計では、オートフォーカス制御、自動露出制御、オートホワイトバランス制御、ＨＤＲ制御等に関する制御プログラムの設計を行う必要がある。これら制御のうちオートフォーカス制御、自動露出制御及びＨＤＲ制御については、レンズ群及びセンサ１５の特性を考慮した設計が必要となる。そのため、カメラ設計ではレンズ或いはセンサ毎に新たな制御プログラムを設計しなければならず、設計工数の多さが問題となっていた。また、レンズ及びセンサの制御には、レンズ及びセンサ毎に特有のノウハウが必要となるため、制御プログラム作成のための工数増大は非常に大きな問題である。
【００５６】
しかしながら、実施の形態１にかかるカメラシステム１のレンズモジュール１０は、レンズ及びセンサの制御に関する制御プログラムをモジュール内のレンズモジュール１０に格納する。そして、レンズモジュール１０のモジュール制御ＭＣＵ１８により、レンズ及びセンサの特性を考慮した制御をカメラ本体２０の処理とは独立した処理で行う。これにより、実施の形態１にかかるカメラシステム１では、カメラ本体２０から得たい結果のみをレンズモジュール１０に指示するのみで、レンズモジュール１０から希望する画像情報Ｄｏを得ることができる。
【００５７】
このようなレンズモジュール１０をカメラメーカーに提供することで、カメラメーカーはレンズ或いはセンサに関するノウハウを考慮することなくカメラを設計することができる。また、レンズ及びセンサに関する制御をカメラ本体２０から独立させて処理させる構成とすることで、レンズメーカー及びセンサメーカーでレンズ及びセンサに関する制御プログラムを作成して、この制御プログラムを含む形態でレンズモジュール１０をカメラメーカーに提供することができる。
【００５８】
実施の形態２
実施の形態２では、レンズモジュール１０の別の形態となるレンズモジュール５０について説明する。そこで、レンズモジュール５０を含む実施の形態２にかかるカメラシステム２のブロック図を図８に示す。なお、実施の形態２の説明において、実施の形態１で説明した構成要素については実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
図８に示すように、レンズモジュール５０は、センサ１５及びモジュール制御ＭＣＵ１８に代えてセンサ５１及びモジュール制御ＭＣＵ５２を有する。センサ５１は、レンズモジュール１０に状態表示パルスＳＴＰを出力する機能を追加したものである。モジュール制御ＭＣＵ５２は、状態表示パルスＳＴＰに基づきズームアクチュエータ１６及びフォーカスアクチュエータ１７の動作を禁止する機能を追加したものである。以下で、センサ５１及びモジュール制御ＭＣＵ５２についてより詳細に説明する。
【００６０】
センサ５１は状態表示パルスＳＴＰを出力する。この状態表示パルスＳＴＰは、センサ５１内のアナログデジタル変換器４２が受光した光量に応じて生成される受光画素情報をデジタル値に変換するアナログデジタル変換処理を行う期間を示すものである。例えば、状態表示パルスＳＴＰは、ロウレベルの時にアナログデジタル変換処理を行っている期間を示し、ハイレベルの時にアナログデジタル変換処理が行われていない期間を示す。このセンサ５１のブロック図を図９に示す。
【００６１】
図９に示すように、実施の形態２にかかるセンサ５１は、センサ１５に状態表示パルス生成部４６を追加したものである。状態表示パルス生成部４６は、アナログデジタル変換器４２の動作をモニタして、アナログデジタル変換器４２が変換処理期間中であることを示す状態表示パルスを生成する。なお、アナログデジタル変換器４２には変換期間を指示する動作クロック（不図示）が入力されており、状態表示パルス生成部４６は、この動作クロックをモニタすることで状態表示パルスＳＴＰを生成する。なお、状態表示パルスＳＴＰは、アナログデジタル変換器４２が出力しても良く、アナログデジタル変換器４２を制御するタイミング制御するタイミング制御回路（不図示）が出力しても良い。
【００６２】
モジュール制御ＭＣＵ５２は、状態表示パルスＳＴＰがアナログデジタル変換処理を行う期間を示す期間はレンズ群の制御を停止する。そこで、このモジュール制御ＭＣＵ５２の動作を含む実施の形態２にかかるレンズモジュール５０の動作について以下で詳しく説明する。
【００６３】
まず、実施の形態２にかかるレンズモジュール５０が画像情報Ｄｏを出力するまでの処理の流れについて説明する。そこで、図１０に実施の形態２にかかるレンズモジュール５０において入射光から画像情報を出力するまでの信号の流れを説明する図を示す。図１０に示すように、レンズモジュール５０では、まずセンサ５１の画素領域において入射光を入射光の光量に応じた信号レベルを有するアナログ信号に変換する。続いて、レンズモジュール５０では、アナログデジタル変換器４２がアナログ信号をアナログ信号の信号レベルを表すデジタル信号に変換する。続いて、レンズモジュール５０では、アナログデジタル変換器４２が出力したデジタル信号をメインパス回路４３内のデータラッチ回路にて保持する。その後、レンズモジュール５０はデータラッチ回路で保持された画像情報Ｄｏを出力する。
【００６４】
続いて、レンズモジュール５０における画素読み出し方法について説明する。レンズモジュール５０では、センサ５１の画素領域４１に格子状に画素が配置されている。レンズモジュール５０ではこの格子状に配置された画素について、行毎に画素の情報を読み出すそこで、実施の形態２にかかる撮像素子内の撮像領域に設定されたラインを説明する図を図１１に示す。図１１に示すように、レンズモジュール５０では、行毎にラインが設定されており、このライン毎に画素情報の読み出しを行う。そして、レンズモジュール５０では、１番目のラインから最終ラインまでの全てのラインから画素情報を読み出すことで１枚の画像情報が生成される。
【００６５】
続いて、レンズモジュール５０の動作を説明するタイミングチャートを図１２に示す。図１２に示す例は、ｎ−１番目のラインから順に画素の情報を読み出す例である。図１２に示すように、レンズモジュール５０では、１つのラインに関して画素値読み込み、アナログデジタル変換処理、及び、画素出力信号（例えば、アナログデジタル変換器４２が出力するデジタル信号）の出力が順次行われる。また、レンズモジュール５０では、現ラインの画素値の読み込みと、前ラインの画素のデジタル値の出力とが並列して行われる期間を有する。
【００６６】
そして、センサ５１は、アナログデジタル変換処理が行われている期間にロウレベルとなる状態表示パルスＳＴＰを出力する。そして、状態表示パルスＳＴＰを受信するモジュール制御ＭＣＵ５２は、状態表示パルスＳＴＰがロウレベルの期間は、ズームアクチュエータ１６及びフォーカスアクチュエータ１７が動作することを禁止する。また、モジュール制御ＭＣＵ５２は、状態表示パルスＳＴＰがハイレベルの期間は、ズームアクチュエータ１６及びフォーカスアクチュエータ１７の動作を許可する。
【００６７】
上記説明より、実施の形態２にかかるレンズモジュール５０では、センサ５１においてアナログデジタル変換器４２がアナログデジタル変換処理を行っている期間に、アクチュエータの動作を停止させる。アクチュエータは動作するときに消費電流が大きくなるため、センサ５１の電源ノイズが大きくなることがある。また、アナログデジタル変換処理は、電源ノイズの影響により変換精度が低下する問題がある。しかしながら、実施の形態２にかかるレンズモジュール５０では、アナログデジタル変換処理中にアクチュエータの動作を止めることで電源ノイズを低減してアナログデジタル変換処理の変換精度の低下を防止することができる。
【００６８】
また、実施の形態２にかかるレンズモジュール５０では、レンズモジュール内でセンサ５１のアナログデジタル変換処理中のアクチュエータの動作を止める処理を行う。そのため、レンズモジュール５０を利用する設計者は、アクチュエータ動作が画像情報Ｄｏの画質に与える影響を考慮することなく良好な画質の画像情報Ｄｏを得ることができる。
【００６９】
実施の形態３
実施の形態３では、カメラ本体２０の別の形態となるカメラ本体６０について説明する。そこで、カメラ本体６０を含む実施の形態３にかかるカメラシステム３のブロック図を図１３に示す。なお、実施の形態３の説明において、実施の形態１で説明した構成要素については実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００７０】
図３に示すように、カメラ本体６０は、カメラ本体２０にイーサネット（登録商標）コントローラ６１を加えたものである。また、カメラ本体６０では、システム制御ＭＣＵ２２に代えてシステム制御ＭＣＵ６２が設けられている。システム制御ＭＣＵ６２は、システム制御ＭＣＵ２２にイーサネットコントローラと信号の送受信を行う機能と、外部に設けられる雲台を制御する機能を追加したものである。
【００７１】
イーサネットコントローラ６１は、カメラ本体６０をイーサネットに接続するためのインタフェース回路である。カメラ本体６０は、イーサネットを介して外部に設けられる記憶部等に画像データＤｉｍｇを出力する。また、イーサネットコントローラ６１は、イーサネットを介して外部の装置から制御命令等を受信して、受信した制御命令ＣＯＭをシステム制御ＭＣＵ６２に出力する。また、システム制御ＭＣＵ６２は、イーサネットの送受信状態を制御するイーサネット制御信号ＣＮＴをイーサネットコントローラ６１に出力する。
【００７２】
続いて、実施の形態３にかかるカメラシステム３の動作について説明する。この動作の説明では、モジュール制御ＭＣＵ１８を用いずにレンズ群の制御及びセンサ１５の制御を行うシステム制御ＭＣＵを比較例として説明を行う。また、動作説明においてはシステム制御ＭＣＵの動作を中心に説明を行う。
【００７３】
そこで、図１４に実施の形態３にかかるカメラシステムの動作と比較例にかかるカメラシステムの動作とを比較するフローチャートを示す。図１４に示すように、比較例にかかるシステム制御ＭＣＵではステップＳ１１〜Ｓ１７の処理を繰り返し実行し、実施の形態３にかかるシステム制御ＭＣＵ６２ではステップＳ１〜Ｓ５の処理を繰り返し実行する。
【００７４】
比較例にかかるシステム制御ＭＣＵは、まず、信号処理回路２１から色空間情報ＤＣＤを取り込む（ステップＳ１１）。そして、比較例にかかるシステム制御ＭＣＵは、取り込んだ色空間情報ＤＣＤに基づき信号処理回路２１及びセンサ１５のレジスタに書き込む制御値を算出する（ステップＳ１２）。次いで、比較例にかかるシステム制御ＭＣＵは、色空間情報ＤＣＤに基づき各レンズアクチュエータの制御値を計算する（ステップＳ１３）。
【００７５】
次いで、比較例にかかるシステム制御ＭＣＵは、ステップＳ１２で計算した制御値を信号処理回路２１及びセンサ１５のレジスタに書き込む（ステップＳ１４）。次いで、比較例にかかるシステム制御ＭＣＵでは、ステップＳ１３で計算した制御値に基づき各レンズアクチュエータを制御する（ステップＳ１５）。
【００７６】
その後、比較例にかかるシステム制御ＭＣＵは、イーサネットから制御命令ＣＯＭを受信する（ステップＳ１６）。次いで、比較例にかかるシステム制御ＭＣＵは、イーサネットを介して与えられた制御命令ＣＯＭ等に基づく雲台の制御を行う（ステップＳ１７）。
【００７７】
続いて、図１４を参照して実施の形態３にかかるシステム制御ＭＣＵ６２の動作について説明する。実施の形態３にかかるシステム制御ＭＣＵ６２では、まず、信号処理回路２１から色空間情報ＤＣＤを取り込む（ステップＳ１）。そして、実施の形態３にかかるシステム制御ＭＣＵ６２は、取り込んだ色空間情報ＤＣＤに基づき信号処理回路２１のレジスタに書き込む制御値を算出すると共にセンサの輝度目標値を計算する（ステップＳ２）。次いで、実施の形態３にかかるシステム制御ＭＣＵ６２は、ステップＳ２で計算した制御値を信号処理回路２１のレジスタに書き込むと共に、センサ１５の輝度目標値を輝度変更命令としてモジュール制御ＭＣＵ１８に出力する（ステップＳ３）。次いで、実施の形態３にかかるシステム制御ＭＣＵ６２は、イーサネットから制御命令ＣＯＭを受信する（ステップＳ４）。次いで、実施の形態３にかかるシステム制御ＭＣＵ６２は、イーサネットを介して与えられた制御命令ＣＯＭ等に基づく雲台の制御を行う（ステップＳ５）。
【００７８】
続いて、図１４に示した各処理が行われるタイミングについて説明する。そこで、図１５に実施の形態３にかかるカメラシステムの動作と比較例にかかるカメラシステムの動作とを比較するタイミングチャートを示す。なお、図１５では、図１４で示したステップに関する符号と同じ符号を各処理の符号として示した。
【００７９】
図１５に示すように、比較例にかかるシステム制御ＭＣＵでは、特に、ステップＳ１２の制御値の計算が実施の形態１にかかるシステム制御ＭＣＵ６２のステップＳ２の制御値の計算に比べて長くなっている。これは、計算をしなければならない制御値の種類が比較例にかかるシステム制御ＭＣＵの方が多いためである。また、図１５に示すように、実施の形態３にかかるシステム制御ＭＣＵ６２が行わなければならない処理の数は、比較例にかかるシステム制御ＭＣＵが行わなければならない処理の数より２つ少ない。
【００８０】
比較例にかかるシステム制御ＭＣＵと、実施の形態３にかかるシステム制御ＭＣＵ６２との間には、処理しなければならない処理の個数及び処理の時間に上述した違いが有る。この違いにより、比較例にかかるシステム制御ＭＣＵは、ステップＳ１１〜Ｓ１７の処理を行う期間に２〜３画面分の画像情報Ｄｏの処理を行う期間を要する。一方、実施の形態３にかかるシステム制御ＭＣＵ６２ではステップＳ１〜Ｓ５を１画面分の画像情報Ｄｏの処理期間で行うことができる。
【００８１】
上記のように、比較例にかかるシステム制御ＭＣＵは、アクチュエータ及びセンサ１５に関する制御値の計算が必要であり、かつ、処理の個数も多いため、一連の処理に多くの時間を要する。一方、実施の形態３にかかるシステム制御ＭＣＵ６２では、アクチュエータ及びセンサ１５に関する制御値の計算をレンズモジュール１０側で行うため、制御値の計算及び処理の個数を削減し、短いサイクルで一連の処理を実行することができる。
【００８２】
このようなことから、実施の形態３にかかるカメラシステム３では、アクチュエータ及びセンサ１５の制御を細かく行うことができる。また、実施の形態３にかかるシステム制御ＭＣＵ６２では行う処理が少ないため、システム制御ＭＣＵ６２として処理能力の小さな演算器を用いることもできる。
【００８３】
実施の形態４
実施の形態４では、レンズモジュール１０の別の形態となるレンズモジュール７０について説明する。そこで、レンズモジュール７０を含む実施の形態４にかかるカメラシステム４のブロック図を図１６に示す。なお、実施の形態４の説明において、実施の形態１で説明した構成要素については実施の形態１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００８４】
実施の形態４にかかるレンズモジュール７０は、レンズモジュール１０のセンサ１５及びモジュール制御ＭＣＵ１８に代えてセンサ７１及びモジュール制御ＭＣＵ７２を有する。また、レンズモジュール７０は、レンズモジュール１０に対して画素欠陥情報記憶部７３が追加されている。
【００８５】
センサ７１は、センサ１５に画素欠陥情報ＰＥＤの生成機能と、画素欠陥情報ＰＥＤに基づく画素欠陥補正機能と、を追加したものである。そこで、センサ７１のブロック図を図１７に示す。図１７に示すように、センサ７１は、センサ１５に欠陥位置検出回路４７及び欠陥補正回路４８を追加したものである。
【００８６】
欠陥位置検出回路４７は、画像情報Ｄｏを解析して画素欠陥を検出し、画素欠陥が発見された場合に当該画素欠陥の位置を示す情報を画素欠陥情報ＰＥＤとして出力する。欠陥位置検出回路４７は、レンズモジュール１０の出荷検査において画素欠陥情報ＰＥＤを生成する。生成した画素欠陥情報ＰＥＤは、画素欠陥情報記憶部７３に格納される。
【００８７】
欠陥補正回路４８は、起動時に画素欠陥情報記憶部７３から画素欠陥情報ＰＥＤを読み出し、この画素欠陥情報ＰＥＤに基づき画素欠陥の補正を行う。そして、センサ７１は、メインパス回路４３を介して画素補正を適用した後の画像情報Ｄｏを出力する。この画素欠陥補正処理は、センサ７１が動作している期間中継続して行われる。また、画素欠陥補正処理は、例えば、画素欠陥をその周囲の画素の情報の平均値等で代替する方法などが考えられる。
【００８８】
モジュール制御ＭＣＵ７２は、モジュール制御ＭＣＵ１８に画素欠陥情報ＰＥＤの送受信に関する機能を追加したものである。画素欠陥情報記憶部７３は、画素欠陥情報ＰＥＤを記憶する不揮発性メモリである。
【００８９】
続いて、実施の形態４にかかるカメラシステム４の動作について説明する。実施の形態４にかかるカメラシステム４では、画素欠陥情報ＰＥＤの保存及び画素欠陥情報ＰＥＤに基づく画素欠陥補正処理が実施の形態１にかかるカメラシステム１と異なるのみである。そこで、以下では、実施の形態４にかかるカメラシステム４の画素欠陥情報の取得及び保存に関する処理と、画素欠陥情報ＰＥＤの読み出し処理について詳細に説明する。
【００９０】
図１８に実施の形態４にかかるレンズモジュール７０において画素欠陥情報を取得する方法のフローチャートを示す。図１８に示すように、実施の形態４にかかるレンズモジュール７０では、出荷テスト中に画素欠陥情報ＰＥＤを取得する。レンズモジュール７０では、まず、キャリブレーション用の画像をレンズモジュール７０により撮影する。そして、撮影により得られた画像から画素欠陥を検出する（ステップＳ２１）。続いて、欠陥位置検出回路４７が画素欠陥の位置を示す画素欠陥情報ＰＥＤを生成する（ステップＳ２２）。続いて、レンズモジュール７０では、画素欠陥情報記憶部７３に画素欠陥情報ＰＥＤを記憶する（ステップＳ２３）。なお、画素欠陥情報ＰＥＤは、例えば、レンズモジュール７０の出荷検査を行うテスト装置に設けられた欠陥位置検出機能を用いて生成し、画素欠陥情報記憶部７３に格納しても良い。この場合、センサ７１から欠陥位置検出回路４７を削除することができる。
【００９１】
続いて、図１９に実施の形態４にかかるレンズモジュールにおいて画素欠陥情報をシステムに反映させるための方法のフローチャートを示す。図１９に示すように、レンズモジュール７０において、画素欠陥情報ＰＥＤの読み出しはレンズモジュール７０の起動シーケンスの１つの処理として行われる（ステップＳ３１）。レンズモジュール７０では、センサ７１の欠陥補正回路４８が画素欠陥情報ＰＥＤを読み込むことで画素欠陥補正処理が開始される。
【００９２】
上記説明より、実施の形態４にかかるカメラシステム４では、レンズモジュール７０内に画素欠陥が生じている位置を示す画素欠陥情報ＰＥＤを記憶し、この画素欠陥情報ＰＥＤに基づき画素欠陥補正を行う。これにより、実施の形態４にかかるレンズモジュール７０を利用するカメラメーカーは、センサ７１で生じる画素欠陥の補正処理に関するプログラム等を作成することなく画素欠陥のない良好な画像情報Ｄｏを得ることができる。
【００９３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００９４】
１〜４  カメラシステム
１０、５０、７０  レンズモジュール
１１  ズームレンズ
１２  絞り機構
１３  固定レンズ
１４  フォーカスレンズ
１５、５１、７１  センサ
１６  ズームアクチュエータ
１７  フォーカスアクチュエータ
１８、５２、７２  モジュール制御ＭＣＵ
２０、６０  カメラ本体
２１  信号処理回路
２２、６２  システム制御ＭＣＵ
３１  モニタ
３２  記憶装置
４１  画素領域
４２  アナログデジタル変換器
４３  メインパス回路
４５  解像度検出器
４４  ヒストグラム検出器
４４ａ  輝度判定回路
４４ｂ  輝度データカウンタ
４４ｃ  ヒストグラム格納レジスタ
４５ａ  ハイパスフィルタ
４５ｂ  データ積算回路
４５ｃ  解像度データ格納レジスタ
４６  状態表示パルス生成部
４７  欠陥位置検出回路
４８  欠陥補正回路
６１  イーサネットコントローラ
７３  画素欠陥情報記憶部
ＳＺＣ  ズーム制御信号
ＳＤＣ  絞り制御信号
ＳＦＣ  フォーカス制御信号
ＳＳＣ  センサ制御信号
ＤＣＩ  画像特徴情報
ＳＴＡ  モジュール状態応答
ＳＭＣ  モジュール制御信号
ＤＣＤ  色空間情報
ＳＩＣ  色空間制御信号
Ｄｏ  画像情報
Ｄｉｍｇ  画像データ
ＳＴＰ  状態表示パルス
ＰＥＤ  画素欠陥情報
【図１】
2019041392.tif 000003
【図２】
2019041392.tif 000004
【図３】
2019041392.tif 000005
【図４】
2019041392.tif 000006
【図５】
2019041392.tif 000007
【図６】
2019041392.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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