(57)【要約】【課題】小領域画像形成装置を搭載した小型のＰＤＡを提供する。【解決手段】改善されたＰＤＡ２２である装置は、ビデオ画像を撮影するためのカメラモジュール１０と、ＰＤＡ２２に取り付けられた無線電話１９０とを含む。カメラモジュール１０はＰＤＡ２２と通信可能である。カメラモジュール１０は、ビデオ前信号を生成する画像センサと、画像センサに電気的に接続された第１回路基板と、第１回路基板と画像センサとに電気的に接続された第２回路基板とを含む。画像センサは、画像を受信するためのＣＭＯＳ画素アレイと、該ＣＭＯＳ画素アレイのタイミングと制御のためにＣＭＯＳ画素アレイに接続された回路手段とを含む。第１回路基板は、ビデオ前信号を所望のビデオフォーマットに変換する。第２回路基板は、第１回路基板によって調整されたビデオ前信号をビデオ閲覧画面で閲覧できるようにデジタル信号処理を行う。【選択図】図６ｂ
2007116741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地球規模の通信ネットワークに接続されたコンピュータとの間でデータを送信する能力を有するＰＤＡであって、該ＰＤＡは、筐体と、ビデオ信号を含むデータを閲覧するためのビデオ閲覧画面とを有し、改善されたＰＤＡである装置は、
ビデオ画像を撮影するためのカメラモジュールであって、該カメラモジュールは、前記ＰＤＡ内の回路と通信を行うことにより前記ビデオ閲覧画面上で閲覧を可能とするとともに、ビデオ信号を前記カメラモジュールから前記コンピュータに送信可能とし、該カメラモジュールは更に、
第１面に置かれ、ビデオ前信号を生成する画像センサであって、画像を受信するためのＣＭＯＳ画素アレイと、前記ＣＭＯＳ画素アレイのタイミングと制御のために前記ＣＭＯＳ画素アレイに接続された回路手段と、を含む画像センサと、
前記画像センサに電気的に接続され、前記ビデオ前信号を所望のビデオフォーマットに変換するための回路手段を含む第１回路基板と、
前記第１回路基板と前記画像センサとに電気的に接続され、前記第１回路基板によって調整された前記ビデオ前信号を前記ビデオ閲覧画面で閲覧できるようにするデジタル信号処理を行う第２回路基板と、を含むカメラモジュールと、
前記ＰＤＡに取り付けられた無線電話と、
を備える、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記第１回路基板は、前記カメラモジュール内において前記画像センサに隣接して配置されている、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
前記画像センサは、前記第１面に区画されたプロファイル領域を有し、
前記第１回路基板は、前記第１回路基板が前記プロファイル領域を越えては延在しないように、前記画像センサと長手方向に調整されて配置されている、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
前記第２回路基板は、前記カメラモジュール内において前記第１回路基板に隣接して配置されている、装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、
前記第１面と第２面とは互いに対してずれており且つほぼ平行である、装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、
前記第２回路基板は、前記第１面と第２面とに対してずれており且つほぼ平行に延在する第３面に置かれている、装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、
前記第１回路基板は、前記ビデオ前信号を遠隔ビデオ装置により直接受信するためのビデオ後信号に変換し、前記ビデオ後信号は、ＮＴＳＣ／ＰＡＬビデオ信号とＶＧＡビデオ信号とから成るグループから選択されたフォーマットにてなる、装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、
前記ＣＭＯＳ画素アレイは、受動ＣＭＯＳ画素アレイを含み、
前記受動ＣＭＯＳ画素アレイにおける複数の受動ＣＭＯＳ画素の各々は、光電子的に生成される信号を発生するためのホトダイオードと、前記ホトダイオードと通信して前記光電子的に生成された信号の送出を制御するアクセストランジスタとを含む、装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、
前記ＣＭＯＳ画素アレイ内の各画素は増幅器を含む、装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置は更に、
前記カメラモジュールを前記ＰＤＡに相互接続する格納式のケーブルであって、前記カメラモジュールにより画像を選択的に撮影するために前記ＰＤＡから前記カメラモジュールを引き出し可能とするとともに、該ケーブルを引き込んで前記カメラモジュールを前記ＰＤＡ内に固定することにより前記ＰＤＡ内に前記カメラモジュールを格納可能とする、格納式のケーブルを備える、装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の装置において、
前記ＰＤＡは、ユーザによって指示された命令を実行するべく前記ＰＤＡに搭載されたコマンド画面を含む、装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置は更に、
前記ビデオ画像を閲覧するために前記ＰＤＡに電気的に接続された遠隔ビデオ装置を備える、装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、
前記遠隔ビデオ装置は、テレビとコンピュータモニタとから成るグループから選択されている、装置。
【請求項１４】
地球規模の通信ネットワークとの接続を介してビデオ会議通信を行なうための方法であって、改善された方法は、
ビデオ前信号を生成する画像センサを収納し、ＰＤＡと通信可能なカメラモジュールを提供する段階であって、前記画像センサが、画像を受信するＣＭＯＳ画素アレイと、該ＣＭＯＳ画素アレイのタイミングと制御のために前記ＣＭＯＳ画素アレイに接続された回路手段とを含み、前記カメラモジュールが更に、前記ビデオ前信号を所望のビデオフォーマットに変換するための第１回路基板と、前記第１回路基板によって調整された前記ビデオ前信号を更に処理するための第２回路基板とを含み、前記ＰＤＡには更に無線電話が取り付けられている、前記カメラモジュールを提供する段階と、
前記カメラモジュールを前記ＰＤＡから離れた位置に移動する段階と、
前記カメラモジュールを被写体に向ける段階と、
前記ＰＤＡで閲覧するため、及び前記ビデオ画像を地球規模の通信ネットワークに送信するために、前記カメラモジュールによって前記被写体のビデオ画像を撮影する段階と、
を備える、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法は更に、
前記カメラモジュールを前記ＰＤＡに相互接続するためのケーブルを提供する段階と、
前記ケーブルの引き出し及び引き込みを選択的に行うことにより、前記被写体に対して所望の方向に前記カメラモジュールを向ける段階と、
を備える、方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法において、
前記画像センサは、ＣＭＯＳ画素アレイを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体画像センサ及び関連する電子回路に関し、特に、寸法が最小になるように構成され、パームトップコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ハンドヘルド・コンピュータ／電子手帳として知られている小型コンピュータシステム内において用いられる固体画像センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
３つの最も一般的な固体画像センサには、電荷結合素子（ＣＣＤ）、電荷注入デバイス（ＣＩＤ）、及びホトダイオードアレイが含まれる。１９８０年代の中頃、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）が、産業用途として開発された。ＣＭＯＳ画像形成装置は、改善された機能と、簡単なシステムインタフェース接続とを提供する。更に、ＣＭＯＳ画像形成装置は、他の固体画像形成技術のほんの何分の１かのコストで製造し得るものが数多くある。
【特許文献１】米国特許第５，４７１，５１５号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９８６，６９３号（米国特許出願第０８／９７６，９７６号）明細書
【特許文献３】米国特許第６，０２０，５８１号明細書
【特許文献４】米国特許第５，９００，８７５号明細書
【特許文献５】米国特許第６，０３４，６２１号明細書
【特許文献６】米国特許第６，０１８，６７０号明細書
【非特許文献１】「統合プロセスに賭ける新興企業Ｓｕｎｉ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ・Ｎｅｗｓ、１９９７年１月２０日
【非特許文献２】「ＣＭＯＳセンサ用Ａ／Ｄ変換の革命か？」、高度画像形成（Ａｄｖａｎｃｅｄ・Ｉｍａｇｉｎｇ）誌、１９９８年
【非特許文献３】「読出し回路と一体化した能動画素画像センサ」、ＮＡＳＡ・Ｔｅｃｈ・Ｂｒｉｅｆｓ、３８−３９頁、１９９６年１０月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＣＣＤ装置は、科学用途に用いられる今でも好適なタイプの画像形成装置である。ＣＭＯＳ型装置の画像形成品質が、ＣＣＤ装置の品質に匹敵するように改善されたのは、ごく最近になってからである。しかしながら、ＣＣＤ装置には、非常に大きな欠点がある。主な２つの欠点は、ＣＣＤ装置が、大きな電力を必要とすること、また、ＣＣＤ画像形成装置に必要な処理回路の量によって、常に、ＣＣＤ画像形成装置によって生成される画像信号を処理し得る遠隔処理回路モジュールを用いなければならないことである。更に、ＣＣＤ装置に用いられるタイプのチップ構成のために、オン・チップ処理が不可能である。従って、タイミング回路や制御回路でさえ、ＣＣＤ画像形成装置面から遠ざけなければならない。従って、ＣＣＤ技術は、後述の“カメラ・オン・チップ”技術とは、正反対のものである。
【０００４】
ＣＭＯＳ技術の特別な進歩の１つは、各画素位置に増幅器を配置したランダムアクセスが可能な画素から成る能動画素型ＣＭＯＳ画像形成装置である。能動画素型ＣＭＯＳ画像形成装置１つの利点は、増幅器を配置したことによりノイズレベルが低減されたことである。他の主な利点は、これらのＣＭＯＳ画像形成装置は、標準的な半導体生産ラインで大量生産し得ることである。能動画素型アレイを含むＣＭＯＳ画像形成装置の分野における特に顕著な進歩の１つは、フォッサム（Ｆｏｓｓｕｍ）らによる特許文献１に記載されているＣＭＯＳ画像形成装置である。このＣＭＯＳ画像形成装置は、よりサイズが大きい複数の回路基板に通常見られる数多くの他の異なる電子制御機構を搭載し得る。例えば、タイミング回路、並びにズーム機構及びジッタ防止制御機構等の特別な機能が、ＣＭＯＳ画素アレイを含む同じ回路基板上に配置でき、受入れ側の回路基板のサイズが大幅に大きくなることもない。更に、この特別なＣＭＯＳ画像形成装置は、ＣＣＤ型画像形成装置の１００分の１の電力しか必要としない。つまり、フォッサムらの特許文献１に開示されたＣＭＯＳ画像形成装置は、“カメラ・オン・チップ”の開発を可能にした。
【０００５】
また、受動画素型ＣＭＯＳ画像形成装置は、これらも同様に、“カメラ・オン・チップ”として認められる画像形成装置に用い得るように改善されている。つまり、受動ＣＭＯＳ画素アレイと能動ＣＭＯＳ画素アレイとの間の主な差異は、受動画素型画像形成装置が、各画素位置で信号を増幅しないことである。製造業者の一例は、ＶＬＳＩビジョン社（１１９０、Ｓａｒａｔｏｇａ・Ａｖｅｎｕｅ、Ｓｕｉｔｅ・１８０、Ｓａｎ・Ｊｏｓｅ、カリフォルニア州、９５１２９）である。この製造業者は、受動画素アレイを開発したが、その性能は、既知の能動画素装置とほぼ等しく、また、特許文献１に開示された読出し回路と互換性がある。更に、この受動画素装置は、同時係属出願である名称“外科手術用機器搭載用小領域画像形成装置”の特許文献２に記載されており、本明細書中で引用参照する。
【０００６】
特許文献１に開示された能動画素型ＣＭＯＳ画像形成装置の他に、この業界においては、他の固体画像形成装置が開発されおり、これらの装置のおかげで“カメラ・オン・チップ”を有する能力が備えられた。例えば、Ｓｕｎｉマイクロシステムズ社（カリフォルニア州、Ｍｏｕｎｔａｉｎ・Ｖｉｅｗ）は、ＣＣＤの高品質画像処理を標準ＣＭＯＳ回路構成と組み合わせるＣＣＤ／ＣＭＯＳハイブリッドデバイスを開発した。つまり、Ｓｕｎｉマイクロシステムズ社は、標準ＣＭＯＳ及びＣＣＤ製造プロセスを変更して、ＣＭＯＳ構成要素によって用いられるＰ型井戸及びＮ型井戸基板とは分離した彼ら自身の基板をＣＣＤ構成要素に設けるハイブリッドプロセスを創出した。こうして、ハイブリッドデバイスのＣＣＤ及びＣＭＯＳ構成要素は、同じチップ又はウェーハの異なる領域上に常駐し得る。更に、このハイブリッドデバイスは、１０乃至３０ボルト電源が必要な標準ＣＣＤ画像形成装置では通常不可能な低電力源（５ボルト）で動作し得る。このＣＣＤ／ＣＭＯＳハイブリッドデバイスの簡単な説明は非特許文献１に記載されている。この文献は、この特定の型の画像形成プロセッサを説明するために、本明細書中に引用参照する。
【０００７】
固体画像形成における最近の他の開発例は、画素アレイ内にある各画素においてアナログ対デジタル変換を実現し得るＣＭＯＳ画像形成センサの開発である。このタイプの改善型ＣＭＯＳ画像形成装置には、画素毎にトランジスタが含まれており、デコーダの出力をイネーブル状態にし、また、標準メモリチップとほぼ同様に増幅器を検出するデジタル出力をアナログ出力の代わりに提供する。従って、この新しい技術によって、真のデジタル式“カメラ・オン・チップ”を製造することが可能になるであろう。このＣＭＯＳ画像形成装置は、スタンフォード大学の合同プロジェクトによって開発され、アバス・エルガマル（Ａｂｂａｓ・ｅｌ−Ｇａｍａｌ）教授の陣頭指揮による。
【０００８】
ＣＭＯＳベースのデジタル画像形成装置を創出するための第２の手法には、画素に対して全てのアナログ対デジタル機能を実行する代わりに１ビットコンピュータを画素アレイ端に配置して、各画素においてオーバサンプル変換器を用いる段階が含まれる。この新しい設計技術は、ＭＯＳＡＤ（多重化オーバサンプルアナログ対デジタル）変換と呼ばれている。この新しいプロセスの結果は、恐らく２０ビットまでダイナミックレンジを強化し得る能力と共に低電力で使用できるということである。このプロセスは、カリフォルニア州、Ｓｉｍｉ・ＶａｌｌｅｙのＡｍａｉｎエレクトロニクス社によって開発された。スタンフォード大学とＡｍａｉｎエレクトロニクス社によって開発された両プロセスの簡単な説明は非特許文献２に記載されている。この非特許文献２もまた、これらの特定のタイプの画像形成プロセッサを説明するために、本明細書に引用参照する。
【０００９】
固体画像形成に関する最近の開発の更に他の例は、イスラエル国、エルサレムにあるＳｈｅｌｌＣａｓｅ社によって開発された画像形成装置である。名称“画像形成及び光検出用ＣＳＰ光電パッケージ”（Ａ．Ｂａｄｉｈｉ）の文献において、ＳｈｅｌｌＣａｓｅ社は、半導体処理工程を用いて、ウェーハレベルで完全にパッケージ化されたチップサイズの超薄型光電パッケージを導入している。つまり、ＳｈｅｌｌＣａｓｅ社は、例えば、小型カメラに用い得るデジタル画像センサを収容するためのチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）プロセスを提供する。チップサイズの超薄型パッケージは、光学的に透明な材料を利用するウェーハレベルのプロセスによって作製され、また、画像形成装置のチップを完全に包み込む。このパッケージング方法は、理想的には光電装置に適しているが、光学的な性能に優れ、従来の画像センサでは不可能な形状係数を提供する。この文献もまた、ＳｈｅｌｌＣａｓｅ社のチップスケールのパッケージプロセスを説明するために、本明細書に引用参照する。
【００１０】
固体画像形成に関する最近の開発の更に他の例は、名称“絶縁体一体シリコン又はバルク状シリコンを用いた固体ＣＭＯＳ画像形成装置”の特許文献３に示されている。この特許文献３には、アレイ状に配置された複数の検出器セルを搭載した画像センサであって、本体がフローティング状態のＭＯＳＦＥＴとして機能し、また、フローティング状態の本体によって集められる電荷を増幅するための横バイポーラトランジスタとして動作可能な各検出器セルが開示されている。本発明は、シリコンの厚さのために絶縁体一体シリコン（ＳＯＩ）基板上に形成した検出器セルに集まる電荷が不充分であるという問題を克服し、また、バルク状シリコンの実施形態においても機能する。
【００１１】
固体画像形成技術における上述した開発によって、“カメラ・オン・チップ”装置は、実現し得る画像形成の品質の観点からのみでなく、新しい画期的なプロセスによって製造し得る装置の具体的な構造においても改善が続けられるということが分かった。
【００１２】
“カメラ・オン・チップ”の概念は、数多くの産業領域における用途に対して多大なメリットを有するものであるが、最小タイプの産業用途においてさえも用い得る小領域画像形成装置に対する必要性が依然として存在する。最近、パームトップコンピュータ、ＰＤＡ、あるいはハンドヘルド・コンピュータとして知られている装置は、極めて広範囲に普及しているものである。本質的に、これらのＰＤＡは、手で持つ程に充分小さく、ワープロソフトウェア、電子メールソフトウェア、及び住所／電話帳用の整理ソフトウェアを含み、ユーザが利用可能な様々なソフトウェアプログラムを有する小型コンピュータである。
【００１３】
あるタイプのＰＤＡを開示する米国特許の１つの例には、特許文献４がある。この特許文献４は、このような装置用の基本機能を含むＰＤＡの例を説明するために、本明細書に引用参照する。ウォール・ストリート・ジャーナルに掲載された最近の文献、表題“新しい手の準備をするＰａｌｍ社”において、まもなく市販される数多くのＰＤＡが開示されている。この文献に開示されたこのような装置の１つは、“ハンド・スプリング・バイザ・デラックス（Ｈａｎｄ・Ｓｐｒｉｎｇ・Ｖｉｓｏｒ・Ｄｅｌｕｘｅ）”として知られている。この装置は、まもなく入手可能であるが、この装置によって、ユーザは、ページャ、ＭＰ３プレーヤ、静止画デジタルカメラ及び他の装置収容できるようになる。
【００１４】
本発明の１つの一般的な目的は、ＰＤＡ内に搭載された極めて小型のカメラモジュールによって、ユーザが、ビデオ画像を撮ることを可能にし、ＰＤＡ内に搭載されたビデオ閲覧画面上で撮影ビデオ画像を閲覧することを可能にし、また、そのビデオ画像を記憶し、ダウンロードし、また、通信ネットワークを介してそのビデオ画像を電子的に送信する能力を持つことを可能にする標準ＰＤＡと組み合わせたビデオシステムを提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、このカメラモジュールによって撮影したビデオ画像を送信するだけでなく、通信ネットワークを介して遠隔地から送信されるビデオ画像の受信も行ない、また、ＰＤＡのビデオ閲覧画面上でこのような受信したビデオ画像を閲覧する能力を有するＰＤＡを提供することである。従って、本発明は、理想的には、遠隔地間会議に適している。
【００１６】
本発明の他の目的は、“カメラ・オン・チップ”技術を利用するＰＤＡ内に搭載された小領域画像形成装置を提供することであるが、カメラモジュールが最小の外形になるようにビデオ処理回路を選択的に積層して再配置することである。
【００１７】
更に本発明の他の目的は、未使用時ＰＤＡに収納し得るような小さいサイズのビデオカメラが用いられるＰＤＡに画像形成能力を提供することである。カメラモジュールは、ユーザの視界外にＰＤＡを動かさずに、ユーザがカメラモジュールを向けたものは何でも画像化するために画像形成装置を使えるようにする格納式のコードによってＰＤＡに添付されている。
【００１８】
全ての用途において、本発明の画像形成装置をＰＤＡに使用する場合、“カメラ・オン・チップ”技術は、その外形面積の低減に関して、また、ＰＤＡのサイズや重量が最小であるように、更に、ユーザにより選択された目標が画像形成装置を用いて画像化するように、ＰＤＡ内にこのような小領域画像形成装置を搭載することに関して、改善し得る。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に基づき、ハンドヘルド・コンピュータ即ちＰＤＡと組み合わせた小領域画像形成装置を提供する。本明細書中で用いる用語“画像形成装置”は、画像形成要素と、テレビ又はパソコンを伴うビデオモニタ等の標準的なビデオ装置やＰＤＡに搭載される小型ＬＣＤスクリーンの双方によって受信し得るビデオ信号を生成するために用いられる処理回路と、を表す。本明細書中で用いる用語“画像センサ”は、画像を取り込み、画像形成装置に在る画素アレイの各画素の構成内にこれらの画像を記憶する固体画像形成装置の構成要素を表す。更に後述するように、タイミング及び制御回路は、画素アレイと同一の平面構造体上（この場合、画像センサもまた集積回路として定義し得る）、又は、タイミング及び制御回路群は、画素アレイから離して配置し得る。本明細書中で用いる用語“ビデオ信号”即ち“画像信号”は、特に具体的に定義されない限り、画像形成装置によるその処理のある時点において、特定のフォーマット又はドメインに配置された
電子の形態で存在する画像を意味する。本明細書中で用いる用語“処理回路”は、画像センサから画像信号を受信し、最終的に画像信号を利用可能なフォーマットに配置する画像形成装置内の電子構成要素を意味する。本明細書中で用いる用語“タイミング及び制御回路”又は“タイミング及び制御回路群”は、画素アレイからの画像信号の送出を制御する電子構成要素を意味する。
【００２０】
第１の構成において、タイミング及び制御回路群の有無に関わらず、画像センサは、ケーブル又はコードによってＰＤＡに取り付けられる極めて小さいカメラモジュールの遠端部に配置し得るが、残りの処理回路群は、ＰＤＡの筐体内に配置し得る。
【００２１】
第２の構成において、画像センサ及び処理回路群は、全て、小型の回路基板又は平面回路構造体の積層構成で配置し、カメラモジュールの遠端部に位置付けし得る。第３の構成において、画像センサの画素アレイは、単独で、それ自体の回路基板上に配置し得るが、タイミング及び制御回路群及び処理回路群は、他の１つ以上の回路基板上に配置し得る。または、タイミング及び制御用の回路群は、画素アレイを１つの回路基板上に配置した状態で配置し得る一方、残りの処理回路群は、他の１つ以上の回路基板上に配置できる。
【００２２】
更に他の選択可能な構成において、画素アレイ、タイミング及び制御回路、並びに一部の処理回路群は、２つ以上の回路基板上においてカメラモジュールの遠端部付近に配置でき、処理回路群の残りの部分は、ＰＤＡの筐体内に配置できる。
【００２３】
画素アレイとタイミング及び制御回路群を同じ回路基板上に配置する必要がある画像形成装置の配置即ち構成の場合、ビデオ処理回路群に画像信号を送信するためには、１つの導電体だけでよい。タイミング及び制御回路が、他の回路基板に搭載される場合、タイミング及び制御回路群を画素アレイに接続するために、複数の接続部が必要であり、そして、この１つの導電体はまた、画像信号をビデオ処理回路群に送り返す必要がある。
【００２４】
上述した様に、本明細書中に開示する発明は、ＰＤＡに対する改善であると見なすことができ、ここで、この改善ＰＤＡには、ビデオシステムが備えられる。このビデオシステムには、ビデオ閲覧画面即ちＰＤＡに取り付けられたモニタ、カメラモジュール、並びに画像形成装置をサポートするためのビデオ処理回路群が含まれる。更に他の側面において、本明細書中に開示する発明はまた、ＰＤＡに対する改善であると見なすことができ、ここで、この改善ＰＤＡには、好適には、ＣＭＯＳ構造の新しい画像形成装置が備えられる。画像形成装置が備えられているこの改善ＰＤＡの場合、画像形成装置には、画素アレイと、ビデオ完了信号を供給するためのサポート用ビデオ処理回路群とが、が備えられている。
【００２５】
このビデオ完了信号は、テレビ等のＮＴＳＣ／ＰＡＬ互換装置上で閲覧するために、又は、パソコンのモニタ等のＶＧＡ互換装置上で閲覧するために、ビデオ処理回路群によってフォーマット化し得る。勿論、ビデオ完了信号は、ＰＤＡ内に搭載されたビデオ閲覧画面上でビデオ画像を閲覧するために、フォーマット化される。
【００２６】
更に他の側面において、本明細書中に開示する発明はまた、ＰＤＡに対する改善であると見なすことができ、ここで、この改善ＰＤＡには、ビデオシステムと、音声及びビデオ信号の双方を送受信するための無線電話通信手段との組み合わせが備えられる。この側面において、本発明は、通信ネットワークを介して音声及びビデオ信号を送受信するための機能を有する。パソコンとＰＤＡ又は小型ハンドヘルド・コンピュータとの間の無線遠隔通信について開示する米国特許の１つの例は特許文献５である。この特許文献５は、音声及びビデオ信号を含む場合、ハンドヘルド・コンピュータとパソコンとの間でのデータ交換を可能にする手段について開示するために、その全体を本明細書中で引用参照する。本発明に組み込まれた通信ネットワークに容易に適合する本特許における具体的な例は、この特許文献５の図４に見られる。以下の更なる議論は、この特定の通信ネットワークの概要を述べるものである。
【００２７】
更に他の側面において、本明細書中に開示する発明はまた、ＰＤＡに対する改善であると見なすことができ、ここで、この改善ＰＤＡには、ビデオシステムと、音声信号を送受信するための無線電話通信手段とが備えられる。この側面において、ＰＤＡには、単に、ユーザによる既知の無線／電話通信を可能にするＰＤＡ上で外部接続された標準の無線／セルラ電話が含まれている。この無線／セルラ通信手段は、特許文献５に関して、音声及びビデオ信号の双方を送受信するための無線電話通信手段に追加し得る。
【００２８】
基本的な電話回路群の議論が含まれる基本的な移動電話技術を開示する米国特許の他の例は特許文献６である。この特許文献６は、標準又は基本的な移動電話技術及びサポート回路群について開示するために、その全体を本明細書中で引用参照する。
【００２９】
従って、本明細書中に開示する発明は、要素の全体的な組み合わせ及び要素の様々な下位の組み合わせに関して有用性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明に基づき、図１に示すように、小領域画像形成装置１１を搭載しているカメラモジュール１０が設けられている。更に後述するように、小領域画像形成装置１１の要素は、全て１つの位置付近に存在し得る。あるいは、これらの要素は、互いに分離して、然るべき配線接続で相互接続し得る。画像センサを構成する画素アレイは、画像を取り込み、光子を電子に変換することによって、それらの画像を電気エネルギの形態で蓄積する。この変換は、電子を蓄積する１つ以上のコンデンサと連通するホトダイオードによって各画素で行なわれる。具体的には、カメラモジュール１０には、画像形成装置の構成要素を収納する外側チューブ／被覆１４が含まれる。図示したカメラモジュールの形状は、円筒状であり、カメラモジュールの遠端部に窓１６が封止されている。格納式ケーブル１２が、カメラモジュール１０の基端部から延在している。被覆ケーブル２１が、画像形成装置と連通する導電体の収納に用いられている。そして、被覆ケーブル２１は、格納式ケーブル１２内に収納されている。レンズ群１８は、画像形成装置１１に入る前に画像が適切に調整できるように、カメラモジュールの遠端部に配置されている。また、合焦環２０を示すが、合焦環２０によって、レンズ群１８は、遠端部側又は基端部側に変位して、画像を画像形成装置１１上に最適に合焦することができる。
【００３１】
次に、図２及び３において、ＰＤＡ２２を示すが、ＰＤＡ２２は、カメラモジュール１０を搭載している。基本的には、ＰＤＡ２２は、カメラモジュールによるビデオ撮影と、ビデオ閲覧画面２６上での閲覧を可能にすると共に、ＰＤＡで用いられる小型コンピュータディスク（図示せず）上での画像の記憶及びダウンロードを可能にするビデオシステムを搭載した小型ハンドヘルド・コンピュータである。また、音声及びビデオ信号の送受信能力についても後述する。
【００３２】
まず、ＰＤＡ２２の基本構成要素の説明から始めると、ＰＤＡ２２には、ＰＤＡとビデオシステムの構成要素を収納する筐体２４が含まれる。ケーブル１２は、格納位置にある場合、筐体２４内に収納される。ばね力を用いたスプール（図示せず）又は他のある既知の格納装置が、筐体２４内に搭載されており、ケーブル１２を引き出したり引っ込めたりすることができる。複数の操作ボタンが設けられており、これによってユーザは、ＰＤＡの機能を操作できる。これらは、筐体２４上のボタン３４として示す。ビデオ閲覧画面２６は、カメラモジュール１０が撮影したビデオ画像を表示するために、又は、遠隔地から受信された着信ビデオ信号を閲覧するために用いられる。コマンド画面２８が設けられており、これによってユーザは、入力ペン（図示せず）でプログラムを選択し得る。ビデオ取込みボタン３０が設けられており、これによってユーザは、カメラモジュール１０が撮影した静止ビデオ画像を取込むことができる。また、ビデオ記憶ボタン３２が設けられており、これによって、取込まれたビデオ画像をＰＤＡのデジタルメモリ内に記憶できるが、これについては、更に後述する。開口部即ち空洞部３５が設けられており、これによってカメラモジュール１０は、ケーブル１２と共に筐体２４内に収納し得る。図３に示すように、カメラモジュール１０は、収納即ち格納位置にある。アンテナ３６によって、着信又は送信／発信の音声及びビデオ信号の送受信を改善し得る。ビデオ選択スイッチ３７が設けられており、これによってユーザは、カメラモジュール１０が撮影したビデオ画像又は着信ビデオ画像を閲覧し得る。ビデオ閲覧画面２６は、液晶表示装置（ＬＣＤ）型、又は、高解像度を有するいずれか他の既知の表示装置でよいが、いずれも電力消費量が低く、また、サイズが最小でなければならない。
【００３３】
このような小型ＬＣＤモニタの製造業者の例には、コロラド州ＬｏｎｇｍｏｎｔのＤＩＳＰＬＡＹＴＥＣＨ社が挙げられる。ＤＩＳＰＬＡＹＴＥＣＨ社は、ＣＭＯＳ集積回路に適用される強誘電性液晶（ＦＬＣ）から成る小さな反射型表示装置を製造している。反射型表示装置は、低電圧デジタル動作、低消費電力、及びフルカラー動作を行なうＶＧＡ表示パネルである。この会社の具体的な製品の１つとして、ＬｉｇｈｔＣａｓｔｅｒＴＭＶＧＡ表示パネル、モデルＬＤＰ−０３０７−ＭＶ１が挙げられる。しかしながら、これは、本明細書において説明される発明の範囲内で利用可能であり又使用可能なＬＣＤモニタの１つの例である。
【００３４】
カメラオン／オフスイッチ６６が設けられており、これによってユーザは、ビデオシステムのオン又はオフが可能である。また、図２及び３には、無線／セルラ電話で用いるように、従来の方法で音声信号の送受信に用いられるスピーカ７６及びマイク７８を示す。スピーカ７６及びマイク７８に関しては、更に後述する。
【００３５】
図１及び１ａに戻ると、画像形成装置１１には、画像センサ４０が含まれている。図１は、画像センサ４０が、平面状で矩形の部材でよく、あるいは他の選択肢として、外側チューブ１４内に良く収まるように、平面状で円形でもよいことを示す。図１及び１ａの画像形成装置の構成においては、画像センサ４０に電力を供給するために必要な、また、電話筐体２４内にある処理回路群に画像センサ４０から画像を送信するために必要な導電体がわずか３つしか存在しない。具体的には、電力導電体４４、接地導電体４６、及び画像信号導電体４８が在り、各々、画像センサ４０に配線によって接続されている。従って、被覆ケーブル２１は、単に３本の導電体から成る５０オーム型のケーブルでよい。
【００３６】
画像センサ４０は、最大１ｍｍの大きさにできる。しかしながら、殆どのＰＤＡ用途の場合、より好適なサイズは、画像センサの最大寸法（高さ又は幅）が、４ｍｍから８ｍｍの間である。導電体４８を介して画像センサ４０から送信される画像信号もまた、本明細書中においては、ビデオ前信号と呼ぶ。一旦、ビデオ前信号が導電体４８によって画像センサ４０から送信されると、図６ｂに示すように、ビデオ処理基板５０によって受信される。そして、ビデオ処理基板５０は、ビデオ前信号の必要な調整を全て実行し、本明細書中においてビデオ完了信号と呼ぶ形態にその信号を配置し、こうして、テレビ又は標準コンピュータビデオモニタ等の遠隔ビデオ装置上で直接閲覧し得る。ビデオ前信号をビデオ閲覧画面／モニタ２６上で閲覧するために、ビデオ前信号は、更にデジタル信号プロセッサ７２によって調整されるが、これに関しては、更に後述する。ビデオ処理基板５０によって生成されたビデオ信号は、遠隔ジャックを介してＰＤＡに接続するＮＴＳＣ／ＰＡＬ互換のビデオ装置（テレビ等）によって閲覧し得る。この基板５０によって生成されたビデオ信号は、更に、ビデオ後信号として定義し得る。
【００３７】
図１は、画像センサ４０だけがカメラモジュール１０の遠端部に隣接して配置される構成を示す。他の選択肢として、ビデオ処理回路群の内、幾つか又は全てを画像センサ４０の真後ろ在る隣接する回路基板に配置し得る。そして、図１ａは、画像センサ４０の真後ろに置かれたビデオプロセッサ基板５０を示す。複数のピンコネクタ５２を用いて、画像センサ４０をビデオプロセッサ基板５０に相互接続し得る。画像センサ４０の具体的な構成に応じて、ピンコネクタ５２は、構造上の支持のためだけに、及び／又は、画像センサ４０と基板５０との間において、画像信号の送信を行なう手段を設けるために備えられる。更にまた、デジタル信号プロセッサ７２は、画像センサ４０の後ろ、及びビデオ処理基板５０の後ろに配置し得る。これに応じて、画像センサ及び全ての支持用ビデオ処理回路群は、カメラモジュール１０の遠端部に配置し得る。しかしながら、筐体２４内の空間は広いため、ビデオ処理回路群の内、少なくとも幾つかを筐体２４内に配置することが好ましい。図１ａの場合、導電体４９は、テレビやコンピュータモニタ等の遠隔ビデオ装置６０との直接接続用のビデオ後信号を搬送し得る導電体を表す。更にまた後述するように、ビデオ処理基板５０の後ろにあるカメラモジュールの遠端部端にデジタル信号プロセッサ７２を配置すると、ビデオモニタ２６にビデオ信号を送信するために、更にまた他の導電体（図示せず）をビデオモニタ２６に直接接続することができる。
【００３８】
更に、図１及び１ａにおいて、画像センサ４０によって占有される領域は、画像形成装置のプロファイル領域として画成され、また、その重要な大きさを決定する。カメラモジュール１０の遠端部において、画像センサ４０に隣接してビデオ処理回路群を配置したい場合、このような回路群は、長手方向の軸ＸＸに沿って画像センサ４０と長手方向で位置合わせされた１つ以上の回路基板上に配置できなければならない。プロファイル領域の大きさを制限することが重要ではない場合、画像センサ４０の後ろに配置される如何なる回路群もオフセット状態で位置合わせ可能であり、あるいは、ただ単に画像センサ４０のプロファイル領域よりも大きくてよい。１ａに示す構成において、要素４０及び５０が、外側チューブ１４の遠端部内に均一に収まるように、ほぼ同一の大きさであることが望ましい。
【００３９】
次に、図４において、ＰＤＡ２２の基本的な電子構成要素について、更に説明を行なう。本発明のＰＤＡ２２は、数多くの装置に通常在る機能を含む。具体的には、ＰＤＡ２２には、ＰＤＡ、移動／無線電話、ワールド・ワイド・ウェッブ等のコンピュータネットワークに接続するための通信手段、及びビデオシステムのコンピュータ処理能力が含まれる。ＰＤＡ２２は、２つの主なグループ、すなわち、ビデオ及び通信システム６１並びにコンピュータ処理及びメモリユニット８２に分離し得る。これら双方に関しては、更に、以下詳述する。
【００４０】
図４に示すように、電源基板６４と連通するする従来のリチウムイオン電池６２が設けられている。電源基板６４は、ビデオ構成要素への電力を含み、装置の構成要素への様々な出力電力を調整する。本発明の好適な画像形成装置において、画像形成装置への電力は、画像形成装置の電力消費に応じて、単に約１．５から１２ボルトの間の直流である。カメラオン／オフスイッチ６６は、カメラモジュール１０を起動するために、“オン”位置に設定されなければならない。こうして、ビデオプロセッサ基板５０は、カメラモジュール１０に供給するために電力を移送し、また、更に後述するように、アナログのビデオ前信号をカメラモジュールから受信する。ビデオプロセッサ基板５０でのビデオ前信号の処理後、ビデオ信号は、その後テレビやコンピュータモニタ等の互換性のある遠隔ビデオ装置６０上で直接閲覧し得ることを意味するビデオ準備完了状態になる。ビデオポート５４を筐体２４上に設けることができ、これによってユーザは、標準のビデオジャック（図示せず）を選択して、ＰＤＡを遠隔ビデオ装置と相互接続できる。このような遠隔ビデオ装置用のビデオフォーマットには、ＮＴＳＣ／ＰＡＬ及びＶＧＡが含まれる。こうして、ビデオプロセッサ基板５０によって処理されたビデオ信号により、これらの遠隔ビデオ装置に用いられるビデオ完了信号が生成される。モニタ２６上で画像を閲覧するために、ビデオ前信号は、更に、ビデオプロセッサ基板５０内において、通常、“ＹＵＶ４：２：２”と呼ばれる、好適には、８ビット構成のビデオ信号フォーマットのデジタルフォーマットに処理される。このビデオフォーマットは、ビデオ圧縮が容易である。次に、この８ビットデジタルビデオ信号は、ビデオ信号に関連する２つの機能を実行するデジタル信号プロセッサ７２に送信される。更に、デジタル信号プロセッサ７２は、この信号を処理して、ビデオモニタ２６のドライバ回路群と互換性があるフォーマットに変換する。第２に、デジタル信号プロセッサ７２は、ビデオ圧縮フォーマットを用いて、好適にはＪＰＥＧを用いて、ＹＵＶ信号を圧縮する。そして、ＪＰＥＧにより符号化されたビデオ信号は、マイク７８及び増幅器７４によって生成された音声信号とミキシングされ、そして、その結果得られた高周波搬送波信号は、送受信機／増幅器部７０に受け渡され送信される。送受信機／増幅器７０は、既知の広域無線通信ネットワークと通信用を行なうものとする。また、本発明の精神と範囲内において、ワールド・ワイド・ウェッブを含むコンピュータネットワークとの通信が可能であると考える。これに応じて、本発明は、通常デスクトップコンピュータ及び補助的なビデオ装置で行なわれるビデオ遠隔地間会議を行なうのに極めて適している。また、送受信機／増幅器部は、送信に先立ち搬送波信号を変調する。ビデオスイッチ３７の位置に応じて、送信のために、デジタル信号プロセッサ７２からの送信ビデオ信号は、モニタ２６又は送受信機／増幅器部７０に送られる。また、図示したように、アンテナ３６は、送受信された搬送波信号の送受信を強化するために用いられる。
【００４１】
また、送受信機／増幅器部７０は、着信搬送波信号を受信する受信機としても機能する。次に、この着信信号は、部位７０内で復調される。着信信号のビデオと音声成分が分離され、そして、これらの分離された信号は、ビデオ解凍を行なうデジタル信号プロセッサ７２に送信される。次に、解凍されたビデオ信号は、モニタ２６に送信され閲覧される（ビデオスイッチ３７が被選択モードになっている場合）。解凍された音声信号は、増幅器７４に送信され、次に、スピーカ７６に送られる。
【００４２】
図４は、セルラデジタルパケットデータシステム（ＣＤＰＤ）タイプの送受信機である送受信機／増幅器部７０を示す。この特定の送受信機／増幅器７０は、特許文献５に開示されたものと同じでよい。セルラデジタルパケットシステムは、既設のセルラ電話チャネルを介して、双方向の１９．２ｋｂｐｓパケットデータ送信を提供する無線標準である。
【００４３】
ビデオスイッチ３７は、単に、自己復帰型で、ばねを用いたプッシュボタン式のスイッチであってよい。ビデオスイッチ３７が押されない場合、アンテナ３６を介して受信される着信ビデオは、送受信機／増幅器部７０及びデジタル信号プロセッサ７２において上述した通り処理されて、モニタ２６に送信される。ビデオスイッチ３７を押し、保持する場合、カメラモジュール１０から生成されたビデオ信号は、上述した通り処理されて、最後に、ユーザによる閲覧のために、モニタ２６に送信される。オペレータは、着信又は発信ビデオを閲覧するか選択して選ぶために、２つの位置の間でスイッチ３７を循環させることができる。
【００４４】
図５は、本発明によって用い得る通信ネットワークを示す。このタイプの通信ネットワークは、米国特許第６，０３４，６２１号に開示されており、この特許の図３及び図４において、その点について具体的に述べられている。図５は、ＣＤＰＤ基地局１８２を示し、遠隔コンピュータ１８８が、モデム１８６を介して、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１８４へのダイアルアップ接続により、ＣＤＰＤ基地局１８２への直接接続を利用する。ＣＤＰＤ基地局１８２は、アンテナ１８１を含む。遠隔コンピュータ１８８は、パソコン、サーバ、又はいずれか他の既知のスタンドアロン型コンピュータでよい。
【００４５】
図４に戻ると、ＰＤＡ２２による基本的なワードプロセッシング等を可能にするコンピュータ処理及びメモリユニット８２には、マイクロコンピュータ８３、ＲＡＭ８４、ＲＯＭ８６、及びデジタル記憶装置８８が含まれる。デジタル記憶装置８８は、カメラモジュール１０によって撮影され、フォーマット化された画像を記憶するために設けられている。ＲＡＭ８４、マイクロコンピュータ８３、及びＲＯＭ８６は、既設のＰＤＡに見られる従来の又は標準の構成要素である。入出力バス８９が設けられており、これによって、ビデオ信号は、記憶され、もしくは、コンピュータ処理及びメモリユニット８２内おいて操作される。こうして、カメラモジュール１０によって撮影されたビデオは、デジタル記憶装置８８に記憶し得る。また、デジタル記憶装置８８に記憶された既存の画像データは、ビデオモニタ２６上で閲覧し得る。
【００４６】
図６及び６ａは、本発明の他の組み合わせを示すが、ここでは、ＰＤＡ２２が単に外部搭載されたセルラ電話１９０と組み合わせられている。セルラ電話１９０は、市販のセルラ／無線電話である。図示したように、電話には、標準キーパッド１９４、目視表示装置１９６、及びアンテナ１９８が含まれる。電話１９０は、ピアノタイプの蝶番として好適な実施形態において示す取り付け手段１９２等によって、ＰＤＡ２２に固定されている。従って、ＰＤＡは、セルラ電話をＰＤＡ取り付け得る手段を設けることによって極めて簡単に変えられる。これによって、ユーザは、片方の手でＰＤＡとセルラ電話双方を持ちつつ、他方の手で好きなようにＰＤＡ又は電話１９０を操作することができる。電話１９０用の電話回路群は全て電話機自体の内部に収納され、電話１９０内で用いられるＰＤＡの中には回路群は存在しない。
【００４７】
電話１９０の実際のサイズは、ＰＤＡ２２より小さい。しかしながら、端部が均一に合致した組み合わせにするために、電話１９０は、本質的には、筐体２４の寸法と合致する大き目の筐体２００に収納される。更に、筐体２００の内側の面に、ＰＤＡ２２上の操作ボタンの不注意による操作を防止し得る周辺フランジを設けることができる。
【００４８】
図７は、画像形成装置１１を構成し得る１つの方法を示す概略図である。図示したように、画像センサ４０は、同一の平面構造体上にタイミング及び制御回路を含み得る。電力は、電源基板６４によって画像センサ４０に供給される。画像センサ４０と基板６４との間の接続は、単に、１つは接地用でもう１つは所望の電圧を送電する２つの導電体を内部に有するケーブルでよい。これらは、導電体４４及び４６として図示されている。ビデオ前信号の形態での画像センサ４０からの出力は、導電体４８によってビデオプロセッサ基板５０に入力される。図７の構成において、導電体４８は、単に、５０オームの導電体でよい。また、電力及び接地電位は、導電体４４及び４６によって、電源基板５２からビデオ処理基板５０に供給される。ビデオプロセッサ基板５０からの出力信号は、ビデオ後信号の形態であり、これも５０オームの導電体でよい導電体４９によって搬送し得る。
【００４９】
図７は、同一の回路基板又は平面構造体上に配置された画像センサとタイミング及び制御回路を示すが、タイミング及び制御回路を画素アレイから分離して、タイミング及び制御回路をビデオ処理基板５０上に配置することが可能である。タイミング及び制御回路を画像センサと同じ平面構造体上に配置することの利点は、画像センサ４０と画像形成装置の残部との間において、３箇所の接続部、すなわち、導電体４４、４６及び４８だけでよいことである。更に、画素アレイを有する同じ平面構造体上にタイミング及び制御回路を配置すると、ビデオ前信号のノイズが減少する。更に、画像センサを載置する同一の平面構造体上にタイミング及び制御回路を加えても、平面構造体の１方向の寸法が無視できる程度の大きさ増えるだけである。画素アレイが平面構造体上の唯一の要素であるならば、クロック信号と他の制御信号とを画素アレイに送信するために、平面構造体とビデオ処理基板５０との間において、接続部を追加しなければならない。例えば、画素アレイから情報をダウンロードするために、リボンタイプのケーブル（図示せず）又は複数の５０オーム同軸ケーブル（図示せず）を用いなければならない。これらの追加接続部は各々基板間で配線接続される。
【００５０】
図７ａは、画素アレイ９０とタイミング及び制御回路９２を含む画像センサ４０の更に詳細な概略図である。本発明において用い得る画素アレイ９０の１つの例は、フォッサムらによる特許文献１に開示されているものと類似しており、前記特許は、本明細書中で引用参照する。更に具体的には、フォッサムらの図３は、画素アレイ９０における各画素を構成する回路群を示す。フォッサムらに記載された画素アレイ９０は、画素内帯電転送を伴う能動画素群である。画素アレイによって作製された画像センサは、業界標準の相補型金属酸化膜半導体プロセスで製造し得るモノリシック相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）集積回路として形成されている。この集積回路には、焦点面画素セルアレイが含まれており、各セルは、光生成電荷を蓄積するための基板上に在る光ゲートを含む。より一般的に表現すると、当業者によって理解されているように、画像が、画素アレイに入射するが、画像は、画素アレイのホトダイオードに入射する光子の形態である。ホトダイオード即ち光検出器は、各画素回路に存在するコンデンサに蓄積される電気エネルギ即ち電子に光子を変換する。各画素回路は、それ自体、後述するタイミング及び制御回路群によって制御される増幅器を有する。コンデンサに蓄積された情報即ち電子は、所望の手順及び所望の周波数で放電され、そして、ビデオ処理基板５０に送られ、更に、処理される。
【００５１】
特許文献１に開示されている能動画素アレイについて本明細書中で言及するが、上述したハイブリッドＣＣＤ／ＣＭＯＳ又は他の如何なる固体画像形成装置も用いることができ、ここで、タイミング及び制御回路は、画素アレイを有する同じ回路基板上もしくは平面構造体上、又は離れた位置に分離して画素し得ることを理解されたい。更に、本明細書において主張される本発明は、特に、特許文献１に開示されている画像センサに限定されるものではなく、本発明の画像形成装置を構成する他の処理回路と共に用い得るように構成された任意の画像センサを網羅することも明確に理解されたい。
【００５２】
画像形成装置１１における構成要素の配置の観点から利用可能な様々なオプションについてまとめると、画像センサ４０の画素アレイ９０は、第１面に単独で配置、又は、タイミング及び制御回路９２は、画素アレイ９０が第１面上に在る状態で配置し得る。タイミング及び制御回路９２が、画素アレイ９０が第１面上に在る状態で配置されない場合、タイミング及び制御回路９２は、単独で、第２面に配置、又は、タイミング及び制御回路９２は、ビデオ処理基板５０の処理回路の一部又は全てと共に第２面に配置し得る。ビデオ処理基板５０自体は、ビデオ処理回路群を含む対応する回路基板上の１つ以上の面に配置し得る。図１ａは、画像センサ４０の真後ろ配置された単一のビデオプロセッサ基板５０を示す。しかしながら、追加回路群を含む追加回路基板が、画像センサ４０の背後及びビデオ処理基板５０の背後に配置し得ることを理解されたい。ビデオ処理回路群の一部又は全ては、画像センサ４０に隣接するその遠端部付近においてカメラモジュール１０内に配置し得る。カメラモジュール１０の遠端部内に配置されないビデオ処理回路群は、ＰＤＡの筐体２４内に配置し得る。ビデオ処理回路群が、カメラモジュール１０の遠端部付近に配置される場合、ビデオ処理回路群を画像センサ４０の背後に積層して配置することが好ましい。更に、画像センサ４０に対して並行に処理回路群を配置ことが好ましく、また、カメラモジュール１０のサイズを最小限に抑えるために、軸Ｘ−Ｘに沿って、このようなビデオ処理回路群を中心に配置することが好ましい。
【００５３】
タイミング及び制御回路９２は、画素アレイに記憶された画像情報即ち画像信号の送出を制御するために用いられる。フォッサムらの画像センサにおいて、画素は、複数の行と列に配置されている。まず、各画素からの画像情報は、行毎に統合され、次に、これら行からの統合情報を含む１つ以上の列からダウンロードされる。図７ａに示すように、列から統合された情報の制御は、ラッチ９４、カウンタ９６、及びデコーダ９８によって実現される。ラッチ、カウンタ、及びデコーダの動作は、他の画像形成装置に在る同様な制御回路群の動作と同様である。つまり、ラッチは、画素アレイにおいて各個別のアドレス指定された画素からの電子流を制御するための手段である。ラッチ９４がイネーブル状態である時、これによって電子は、デコーダ９８に転送される。カウンタ９６は、タイミング及び制御回路９２から入力されるクロックに基づき、離散量の情報をカウントするようにプログラム設定される。カウンタ９６がその設定値に達した場合やオーバフローした場合、画像情報が、ラッチ９４を通過し、統合情報をシリアルフォーマットに配置するデコーダ９８に送信される。一旦、デコーダ９８が情報を復号化し、それをシリアルフォーマットに配置すると、行ドライバ１００は、各行からのシリアル情報の処理を担当し、列又は複数の列毎に各行のダウンロードが可能になる。つまり、ラッチ９４は、初期段階で、各画素に蓄積された情報のアクセスを可能にする。そして、カウンタ９６は、所望の時間シーケンスに基づき、情報フロー量を制御する。一旦カウンタがその設定値に達すると、デコーダ９８は、情報を選択し、それをシリアルフォーマットに配置すべきことを認識する。プログラム設定されたタイミングシーケンスに基づき、全プロセスが繰返される。行ドライバ１００が、各行の処理担当すると、行ドライバは、所望のビデオ速度で各行を読出す。
【００５４】
列又は複数の列から送出された情報は、一連のラッチ１０２、カウンタ１０４、及びデコーダ１０６によっても制御される。また、行からの情報の場合のように、列情報は、シリアルフォーマットに配置され、そして、このシリアルフォーマットは、ビデオ処理基板５０に送出し得る。この列情報のシリアルフォーマットは、導電体４８によって搬送されるビデオ前信号である。列信号調整器１０８は、列シリアル情報を、所望の電圧レベルの形態で管理可能なフォーマットに配置する。言い換えると、列信号調整器１０８は、ダウンロードされた列から所望の電圧を受取るだけである。
【００５５】
タイミング及び制御回路９２へのクロック入力部は、単なる水晶タイマでよい。このクロック入力部は、様々なカウンタによって用いるための他の数多くの周波数に分割される。タイミング及び制御回路９２への起動入力部は、単なるオン／オフ制御部であってよい。規定値入力部によって、３０ヘルツ以外の周波数で動作し得るビデオプロセッサ基板にビデオ前信号を入力し得る。データ入力部は、ズーム等の機能を制御する。少なくとも、ランダムにアクセス可能なＣＭＯＳ型能動画素アレイの場合、ズーム等の機能は、ユーザが所望する対象の領域の位置を特定する画素だけをアドレス指定することによって、簡単に操作される。
【００５６】
能動画素アレイと共に用い得るタイミング及び制御回路群に関する更なる議論は、特許文献１に開示されており、また、非特許文献３にも記述されている。特にこの非特許文献３も本明細書中で引用参照する。
【００５７】
一旦、画像センサ４０がビデオ前信号を生成すると、それは、ビデオ処理基板５０に送出され、更に処理される。基板５０において、図６ｂに示すように、ビデオ前信号は、一連のフィルタを通過する。１つの共通フィルタ構成には、２つの低域通過フィルタ１１４及び１１６、並びに帯域通過フィルタ１１２が含まれる。帯域通過フィルタは、信号の低周波成分のみを通過させる。これらの低周波成分は、一旦通過すると、検出器１２０並びにホワイトバランス回路１２４に送出されるが、ホワイトバランス回路は、赤と青の色を識別する。ホワイトバランス回路は、画像形成装置がその標準色（白）を設定する手助けをする。そして、低域通過フィルタ１１４を通過する信号の部分は、この部分の大きさ即ち振幅を管理可能なレベルに低減する利得制御器１１８を通って進む。次に、利得制御器１１８からの出力は、ホワイトバランス回路１２４にフィードバックされる。フィルタ１１６を通って進む信号の部分は、プロセッサ１２２を介して配置される。プロセッサ１２２において、輝度又は非クロマは、分離されＹクロマミキサ１３２に送出される。信号のクロマ部は、プロセッサ１２２に記憶される。
【００５８】
ホワイトバランス回路１２４の出力において、この信号のクロマ部は、遅延ライン１２５に送出され、ここで、信号は、更に、スイッチ１２８によって低減される。スイッチ１２８の出力は、バランス変調器１３０を介して、また、Ｙクロマミキサ１３２に送出され、ここで、信号の処理されたクロマ部は、処理された非クロマ部とミキシングされる。最後に、Ｙクロマミキサ１３２からの出力は、この分野では“複合”エンコーダとして一般に知られているＮＴＳＣ／ＰＡＬエンコーダ１３４に送出される。複合周波数が、エンコーダ１３４内のＹクロマミキサ１３２に残る信号に付加され、テレビが受信し得るビデオ後信号を生成する。更に、Ｙクロマミキサ１３２からの信号は、画像をモニタ２６上で閲覧し得るように、デジタル信号プロセッサ７２に送出される。
【００５９】
デジタル信号プロセッサ７２によって実現される上述した機能の他に、プロセッサ７２は、他のデジタル付加拡張機能を提供し得る。具体的には、デジタル付加拡張機能は、通常ある程度歪を受けるビデオ画面上で閲覧される画像端部を鮮鋭もしくは鮮明にすることができる。更に、選択された背景や前景画像は、除去でき、こうして、所望のグループの画像だけを残すことができる。
【００６０】
デジタル付加拡張機能の他に、デジタル信号プロセッサ７２には、基板５０から受信した信号を更に調整し得る他の回路群を含むことができ、こうして、その信号は、ＮＴＳＣ／ＰＡＬ以外の所望のフォーマットで閲覧し得る。使用可能な１つの一般的なエンコーダは、ＲＧＢエンコーダである。ＲＧＢエンコーダは、信号を三原色（赤、緑、青）に分離する。ＳＶＨＳ（スーパビデオホームシステム）エンコーダもまたプロセッサ７２に付加し得る。このタイプのエンコーダは、信号の輝度部と信号のクロマ部を分割即ち分離する。視聴者の中には、このような分離によって、更に明瞭な信号がビデオ装置に入力され、これによって、更に明瞭なビデオ画像がビデオ装置上で閲覧できると思っている人達もいる。プロセッサ７２に付加し得るエンコーダの他の例には、ＶＧＡ互換エンコーダが含まれており、このＶＧＡ互換エンコーダによって、数多くのコンピュータモニタに共通な標準のＶＧＡモニタ上でビデオ信号を閲覧できる。
【００６１】
画像センサ４０の構成とフォッサムらによる特許の図３にある出力部との間の１つの相違は、２つのアナログ出力部（即ち、ＶＳアウト（信号）並びにＶＲアウト（リセット））を提供する代わりに、タイミング及び制御回路９２でリセット機能が生じることである。従って、ビデオ前信号は、１つの導電体４８だけでよい。
【００６２】
図８ａ乃至８ｅは、テレビ等のＮＴＳＣ／ＰＡＬ互換ビデオ装置によって直接受信し得るビデオ後信号を生成するためにビデオ処理基板５０に用い得る回路群の１つの例を更に詳細に示す。図８ａ乃至８ｅに開示した回路群は、小型４分の１インチのパナソニックカメラであるモデルＫＳ−１６２に見られる回路群に酷似している。図８ａ乃至８ｅに見られる特定配置の要素は、ビデオ前信号を選択し、所望のビデオ装置によって受信されるようにそれを調整するために搭載し得るタイプのビデオ処理回路群の例に過ぎないことを当業者は理解されたい。
【００６３】
図８ａに示すように、５ボルト電源が、導電体４４、５６によって、基板５０に接地電位と共に提供される。導電体４８によって搬送されるビデオ前信号は、バッファ１３７でバッファメモリに入れられ、次に、増幅器グループ１３８に転送される。増幅器グループ１３８は、使用可能なレベルに信号を振幅すると共に残りの回路群に対するインピーダンスマッチングを実施する。
【００６４】
次の主要素は、図８ｂに示す自動利得制御器１４０である。自動利得制御器１４０は、増幅器グループ１３８からの信号を自動的に受入可能なレベルに制御し、また、後述するように、他の特性を信号に付加する。更に具体的には、自動利得制御器１４０は、１２チャネルデジタル対アナログ変換器１４１からの入力に基づき信号を制御する。変換器１４１は、ＥＥＰＲＯＭ（電気的に消去可能でプログラム可能な読出し専用メモリ）１４３から記憶情報を検索する。ＥＥＰＲＯＭ１４３は、例えば、色、色調、バランス等のユーザ情報を記憶し得る不揮発性メモリ要素である。従って、自動利得制御器１４０は、ユーザ入力に基づき、色合い即ち視覚特性を変更する。筐体２４には、モニタ２６上で閲覧される画像を制御するためのボタンである利得制御器１４０等も含まれている。自動利得制御器１４０から送出される信号は、アナログ対デジタル変換器１４２によって変換されるまで、アナログ信号である。
【００６５】
図８ｃのデジタル信号プロセッサ１４４は、変換された信号を更に処理して、シリアルタイプのデジタル信号にする。マイクロプロセッサ１４６の１つの機能は、デジタル信号プロセッサ１４４が、変換器１４２から発せられるデジタル信号をソートする方法を制御することである。マイクロプロセッサ１４６は、起動時期、データ受信時期、データ送出時期、また、データを送出すべきデータ速度に関して、アナログ対デジタル変換器１４２の制御も行なう。マイクロプロセッサ１４６は、また、ホワイトバランス等、画像形成装置の他の機能も制御する。マイクロプロセッサ１４６は、ＥＥＰＲＯＭ１４３に記憶された情報を選択的に受信し、また、その様々なコマンドを実行して回路群内の他の要素を更に制御し得る。
【００６６】
デジタル信号プロセッサ１４４によって信号が処理された後、信号は、図８ｄに示すデジタルエンコーダ１４８に送出される。デジタルエンコーダ１４８の更に重要な機能には、信号がテレビモニタ等のビデオ装置による受信条件に置かれるように、同期変調クロマブランキング水平ドライブ及び他の必要な構成要素でデジタル信号を復号化する機能がある。また、図８ｄに示すように、一旦、信号がデジタルエンコーダ１４８を通過すると、信号は、デジタル対アナログ変換器１５０によってアナログ信号に再変換される。
【００６７】
次に、この変換されたアナログ信号は、バッファ１５１においてバッファメモリに入れられ、信号が、所望のビデオ装置によって容易に受信されるように、その信号を増幅する図８ｅの増幅器グループ１５２に送出される。具体的には、図８ｅに示すように、１つのＳＶＨＳ出力部が、１６０に設けられており、また、２つの複合即ちＮＴＳＣ出力部が１６２及び１６４にそれぞれ設けられている。
【００６８】
前述の内容から、画像形成装置全体は、カメラモジュールの遠端部内に搭載し得ること、又は、画像形成装置の要素の内、幾つかをＰＤＡの筐体内に配置し得ることは明らかである。使用される画像センサのタイプに基づき、画像形成装置のプロファイル領域は、直径が極めて小さいカメラモジュール内に配置するのに充分な程、小さくできる。
【００６９】
本発明について、その特定の実施形態を参照して、詳細に述べてきたが、本発明の精神と範囲内において、他の様々な変形例を実現し得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】ＰＤＡと共に用いるカメラモジュールの遠端部を示す一部を拡大し部分的に破断した斜視図であり、カメラモジュールの他の要素に対する画像センサの配置を具体的に示す図。
【図１ａ】ビデオ処理回路が、画像センサの後ろに画像センサと長手方向に位置合わせした状態で配置された画像センサの他の構成を示す拡大破断斜視図。
【図２】本発明の小領域画像形成装置を搭載したＰＤＡを示す斜視図。
【図３】カメラモジュールが格納位置にある図２のＰＤＡを示す図。
【図４】ワールド・ワイド・ウェッブを介したビデオによる遠隔地間会議用の無線／セルラ技術によって通信が行なわれるＰＤＡ及び小領域画像形成装置双方を構成する機能的な電子構成要素の全体概略図。
【図５】ワールド・ワイド・ウェッブと通信状態にあるパソコンと、ＰＤＡとの間において、テキスト、音声、及び視覚信号のデータ転送に用い得る代表的な通信ネットワークを示す概略図。
【図６ａ】外部接続された無線／セルラ電話と組み合わせたＰＤＡを示す斜視図。
【図６ｂ】ＰＤＡを露出するように開いた組み合わせを示す図６ａの組み合わせを示す他の斜視図。
【図７】画像形成装置を構成する機能的な電子構成要素を示すやや詳細な概略図。
【図７ａ】画素アレイ並びにタイミング及び制御回路群を含み得る回路基板／平面構造体の拡大概略図。
【図７ｂ】画素アレイにより生成されたビデオ前信号を処理し、また、そのビデオ前信号を、ＮＴＳＣ／ＰＡＬ互換のビデオ装置が受信し得るビデオ後信号に変換する処理回路が配置されたビデオ処理基板／平面構造体の拡大概略図。
【図８ａ】画像形成装置のビデオ処理回路群を構成するために用い得る具体的な回路群の例を示す概略図。
【図８ｂ】画像形成装置のビデオ処理回路群を構成するために用い得る具体的な回路群の例を示す概略図。
【図８ｃ】画像形成装置のビデオ処理回路群を構成するために用い得る具体的な回路群の例を示す概略図。
【図８ｄ】画像形成装置のビデオ処理回路群を構成するために用い得る具体的な回路群の例を示す概略図。
【図８ｅ】画像形成装置のビデオ処理回路群を構成するために用い得る具体的な回路群の例を示す概略図。
【符号の説明】
【００７１】
１０：カメラモジュール、２２：ＰＤＡ、４０：画像センサ、５０：ビデオプロセッサ基板（第１回路基板）、７２：デジタル信号プロセッサ（第２回路基板）、１９０：セルラ電話（無線電話）、９０：ＣＭＯＳ画素アレイ、９２：タイミング及び制御回路。
【図１】
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【図１ａ】
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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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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【図８ｅ】
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