JP2004198288A - カメラシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入射光を受けて視覚情報に対応する画像データを獲得するためのカメラシステム100であって、光学系1と、入射光に対応する電気信号に変換するための撮像素子10と、電気信号をデジタルデータに変換する処理を行なうためのデータ処理部8と、データに対応する画面を表示するための表示部4と、紫外線量検出手段と、画像データと紫外線量とのうちの少なくとも一方を表示部4に与えるための制御処理部2と、撮像素子10の一部上に入射光に含まれる紫外線を通過させるためのフィルタとを備え、撮像素子10は、フィルタを通過する紫外線を電気信号に変換する光電変換素子を含む。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ付き携帯電話などのカメラシステムの構成に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の例として紫外線量を測定するための紫外線センサと時計機能とを備える紫外線検知装置について、以下のような構成が公知である(たとえば、特許文献1を参照)。すなわち、この従来例では、時計機能回路と、半導体素子で構成された紫外線センサと、時計機能回路からの信号に基づいて紫外線センサからの電荷を所定時間蓄積する積分器と、積分器の出力に基づいて紫外線検知量を表示する表示器とを備える紫外線検知装置が開示されている。
【0003】
また、紫外線を検出するための機能を持つ紫外線検出器も売り出されており、ユーザーはその機器を購入することにより、地上に降り注ぐ紫外線の量を知ることができる。
【0004】
一方、カメラ付携帯等においては、可視光の画像を取得するためにカメラシステムが備えられている。近年、カメラ付携帯等の小型のカメラシステムを備える機器の普及は大変著しい傾向にある。
【0005】
【特許文献1】
特開平6−18325号公報明細書
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例の時計機能と紫外線センサを備える紫外線検知装置は、紫外線検出素子として特化したセンサを使用するため、紫外線センサとしてしか利用できない。一般に受け入れられるには、サイズ的にも価格的にも難しい。
【0007】
また、紫外線検出器は、紫外線を検出する機能しかないために、必要に迫られている人しか購入されていない。
【0008】
すなわち、現在、オゾン層の破壊や美白ブームによって紫外線の商品が注目されているにも関わらず、多くの人が紫外線の危険レベルを知ることができない。
【0009】
一方、現在のカメラ付き携帯電話などのカメラシステムではカメラに広い波長帯域で感度があるにも関わらず、可視光の画像を取得することしかできない。
【0010】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、今後増加するであろう皮膚癌や美容問題に対して有用な紫外線の測定を行なうことができる、カメラ付き携帯電話などのカメラシステムを提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、人間の視覚情報に対応した第1の波長領域と、視覚情報以外に対応した第2の波長領域とを含む入射光を受けて視覚情報に対応する画像データを獲得するためのカメラシステムであって、入射光を結像させるための光学系と、光学系からの光を受けて入射光に対応する電気信号に変換するための撮像素子と、第2の波長領域の光量を検出するための光量検出手段と、電気信号をデジタルデータに変換する処理を行なうためのデータ処理手段と、与えられたデータに対応する画面を表示するための表示手段と、光量検出手段の出力とデータ処理手段の出力に基づく画像データとのうちの少なくとも一方を表示手段に与えるための制御処理手段とを備える。
【0012】
好ましくは、撮像素子は、受光面に画素に対応して配置される複数の光電変換素子を有する光電変換素子群を含み、光電変換素子群は、所定数の光電変換素子を有し、入射光のうち画像データに対応する光を受ける第1の光電変換素子群と、第1の光電変換素子群以外の複数の光電変換素子を有する第2の光電変換素子群とを含み、光学系と第2の光電変換素子群との間に第2の波長領域の光を通過させるためのフィルタをさらに備え、光量検出手段は、第2の光電変換素子群のうち、フィルタを通過する第2の波長領域の光を電気信号に変換する複数の光電変換素子である。
【0013】
好ましくは、デジタルデータは、第1の光電変換素子群において取得される画像データと、光量検出手段により取得される検出データとを含み、制御処理手段は、検出データついて画素加算を行なう。
【0014】
好ましくは、デジタルデータは、第1の光電変換素子群において取得される画像データと、光量検出手段により取得される検出データとを含み、制御処理手段は、検出データについてフレーム積算を行なう。
【0015】
好ましくは、第2の波長領域は、紫外線領域である。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0017】
図1は、一般的なカメラ付き携帯電話システムのカメラシステム100のブロック図である。
【0018】
図1を参照して、カメラシステム100は、外部からの入射光を結像するための光学系1と、入射光に対応する電気信号に変換するための撮像素子10と、電気信号のアナログデータをデジタルデータへと変換し、様々な処理を行なうためのデータ処理部8と、撮像素子10およびデータ処理部8を制御するためのカメラ制御部12と、デジタルデータを格納するためのメモリ6と、液晶表示等の表示部4と、携帯電話システムの制御を行なうためCPU部2と、データ処理部と表示部とメモリ6と制御処理部3との間でデータを授受するためのデータバスDBSとを備える。制御処理部3は、CPU部2とカメラ制御部12を含む。
【0019】
次に、カメラシステム100の動作を説明する。カメラシステム100は、外部からの入射光を受けて光学系1を通る。そして、撮像素子10の受光面において入射光に対応する電気信号に変換される。つづいて、制御処理部3の制御によりデータ処理部8にて撮像素子10で生じた電気信号のアナログデータは、デジタルデータへと変換され、様々な処理が行なわれる。制御処理部3は、変換されたデジタルデータをメモリ6に格納する。さらに制御処理部3の制御によりメモリ6に格納されたデジタルデータの視覚情報に基づく画像データは、表示部4に表示される。
【0020】
入射光は、人間の視覚情報に対応する第1の波長領域と、視覚情報以外に対応した第2の波長領域とを含む。本発明においてカメラシステム100は、さらに第2の波長領域の光の光量検知を可能とする。以下は、第2の波長領域の例として紫外線の光量の検知を可能とするカメラシステム100について説明する。
【0021】
撮像素子10は、受光面に画素に対応して複数の光電変換素子を有する光電変換素子群を設けている。一般的なカメラシステムとして画像データの取得に使用される所定数の画素の光電変換素子群と、遮光領域の画素の光電変換素子群とに分けられる。本発明においては、従来、遮光領域としていた画素の一部を紫外線検知に利用するものである。すなわち、遮光領域としていた画素の一部上であって、光学系1と光電変換素子群との間に遮光材に代えて紫外線を通過させるフィルタを設ける。したがって入射光を受ける撮像素子の中の光電変換素子のうち、フィルタを通過する光を受ける複数の光電変換素子により紫外線についての電気信号が生じる。生じた電気信号はデータ処理部8にてデジタルデータとされる。つづいて、デジタルデータは、メモリ6に格納される。格納されたデジタルデータに基づき紫外線量の表示を表示部4にて行なうことにより、利用者は、紫外線量を知ることができる。また、制御処理部3は、紫外線量と画像データのうち少なくとも一方を表示部4に表示させることができる。したがって、利用者は、紫外線量と画像データのうちいずれか一方を選択して表示させてもよい。
【0022】
表示部4に表示するものとしては、紫外線量の強さを定量的に表しても一般の人は馴染みが薄いので、できるだけ分かり易い表示にするのが望ましい。たとえば紫外線の強さに応じて、数段階で危険度を示せば利用者はわかりやすい。
【0023】
以上のように、本発明は、従来のカメラシステムを利用して外部から降り注ぐ紫外線量の検出ができる。
【0024】
図2は、外部から撮像素子10へ入射する光のイメージ図である。
図2を参照して、撮像素子10は,光18が入射する撮像部26と、紫外線20だけが入射する紫外線検知部28と、外部からの光を遮断されているOB(Optical Black)部30とを含む。レンズ14と撮像素子10の間には、赤外線だけを遮断する赤外線カットフィルタ16と、光を通さない遮光材24と、紫外線だけを通す紫外線フィルタ33を備える。
【0025】
通常、光18は、レンズ14と赤外線カットフィルタ16を通り、撮像素子10の撮像部26に入射する。また、OB部30では、遮光材24によっての光18を完全に遮光される。また、赤外線カットフィルタ16は、赤外線の波長帯域の光を遮光する働きを持っている。
【0026】
本発明では、さらに紫外線20を検知するためにOB部の画素の一部に紫外線検知部28を設けた。さらに、紫外線検知部28の上には、紫外線通過フィルタ22を備える。紫外線通過フィルタ22とは、紫外線帯域だけの光だけを通過させ、他の波長帯域の光を遮光するフィルタである。したがって、紫外線検知部28には、紫外線20のみが入射する。紫外線検知部28では、紫外線20の量に応じた電荷が生成されるので、紫外線20の測定が可能となる。この紫外線通過フィルタ22を付ける画素は、紫外線のような短い波長の光に対して感度を持つ有効画素であるならばどの画素でもよい。
【0027】
図3は、カメラシステム100の撮像部26、OB部30、紫外線検知部28を含む撮像素子10の受光面を示す図である。
【0028】
図3を参照して、紫外線検知部28は、複数の画素を含んでいる。紫外線検知部28の画素を複数用意することにより、画素加算が可能となる。そのため、紫外線の検知は、より高い効率を得ることができる。それに加えて、フレーム積算を行なうことにより紫外線の検知は、さらに高い効率を得ることができる。結果として可視光の画像を取得することを目的としている撮像素子10であっても、紫外線など他の周波数帯の光に対して測定効率を上げることが可能となる。
【0029】
図4は、撮像素子としてCCD(Charge Coupled Device)を使用した場合のCCDの出力波形を示す図である。
【0030】
図4を参照して、CCDの出力の期間は、リセット期間32と、フィールドスルー期間34と、信号出力期間36とを含む。CCDの出力波形は、OB部出力波形38と、紫外線検知部出力波形40と、撮像部出力波形42とを含む。CCDによって生成された信号は、OBレベルの基準となるOB信号44と、紫外線により生成された紫外線信号46と、可視光により生成された可視光信号48を含む。
【0031】
フィールドスルー期間34の信号レベルと信号出力期間36の信号レベルとの差がCCDによって生成された信号出力となる。
【0032】
通常、OB部30は、光18を遮光材24によって遮り、入射光のない状態の信号出力を画像のOBレベルとして決定する。したがってOB部出力波形38のOB信号44がOBレベルの基準となる。そして、撮像部26の出力信号とOBレベルの差が色信号となる。
【0033】
ゆえに、色信号は、可視光信号48に紫外線信号46を加えられた値となる。つまり、色信号は、常に紫外線20によるオフセットが重畳した信号となっていると言える。
【0034】
そこで、OB部30の遮光材24として紫外線通過フィルタ22を使用した場合について考えてみる。この場合においてOBレベルは、光を完全に遮光した場合に比べて紫外線信号の分下がることになる。色信号は、可視光の帯域の光により生成された信号だけが色信号になる。したがって紫外線によるオフセット成分がなくなるため、この色信号は、人の目に近い色の再現性を実現できる。さらに、OB部30の遮光材24として紫外線通過フィルタ22を付けることにより、カメラシステム100は、OB部でOBレベルを決定すると共に紫外線量を測定できる。また、新たな画素を紫外線検出部として設ける必要がなくなるためにカメラシステム100は、今までと同様の有効画素数を保つことができる。また、カメラシステム100は、紫外線通過フィルタ22を任意の周波数帯の光だけを通過させるフィルタに代えることで任意の周波数帯の光を検出することも可能となる。
【0035】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれていることが意図される。
【0036】
【発明の効果】
本発明によりカメラシステムを使用している利用者は、画像を獲得できるばかりでなく視覚情報以外の波長の光の光量について知ることができる。
【0037】
また、撮像素子の所定の画素にフィルタを付ける場合は、カメラシステムの構成を変更せずに視覚情報以外の波長の光の測定器としても使用することが可能となる。
【0038】
あるいは、第2の波長領域を紫外線とする場合は、紫外線量測定器として使用することにより多くの人が常に持ち歩いているカメラ付携帯電話機などのカメラシステムによって、これから予想される皮膚癌の予防や女性が特に気にする美容に対して紫外線の測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的なカメラ付き携帯電話システムのカメラシステム100のブロック図である。
【図2】外部から撮像素子10へ入射する光のイメージ図である。
【図3】カメラシステム100の撮像部26、OB部30、紫外線検知部28を含む撮像素子10の受光面を示す図である。
【図4】撮像素子としてCCDを使用した場合のCCDの出力波形を示す図である。
【符号の説明】
1 光学系、2 CPU部、3 制御処理部、4 表示部、6 メモリ、8 データ処理部、10 撮像素子、12 カメラ制御部、14 レンズ、16 赤外線カットフィルタ、18 太陽光、20 紫外線、22 紫外線通過フィルタ、24 遮光材、26 撮像部、28 紫外線検知部、30 OB部、32 リセット期間、34 フィールドスルー期間、36 信号出力期間、38 OB部出力波形、40 紫外線検知部出力波形、42 撮像部出力波形、44 OB信号、46 紫外線信号、48 可視光信号、100 カメラシステム。
Claims (5)
- 人間の視覚情報に対応した第1の波長領域と、前記視覚情報以外に対応した第2の波長領域とを含む入射光を受けて前記視覚情報に対応する画像データを獲得するためのカメラシステムであって、
前記入射光を結像させるための光学系と、
前記光学系からの光を受けて前記入射光に対応する電気信号に変換するための撮像素子と、
前記第2の波長領域の光量を検出するための光量検出手段と、
前記電気信号をデジタルデータに変換する処理を行なうためのデータ処理手段と、
与えられたデータに対応する画面を表示するための表示手段と、
前記光量検出手段の出力と前記データ処理手段の出力に基づく前記画像データとのうちの少なくとも一方を前記表示手段に与えるための制御処理手段とを備える、カメラシステム。 - 前記撮像素子は、受光面に画素に対応して配置される複数の光電変換素子を有する光電変換素子群を含み、
前記光電変換素子群は、
所定数の前記光電変換素子を有し、前記入射光のうち前記画像データに対応する光を受ける第1の光電変換素子群と、
前記第1の光電変換素子群以外の複数の前記光電変換素子を有する第2の光電変換素子群とを含み、
前記光学系と前記第2の光電変換素子群との間に前記第2の波長領域の光を通過させるためのフィルタをさらに備え、
前記光量検出手段は、前記第2の光電変換素子群のうち、前記フィルタを通過する前記第2の波長領域の光を前記電気信号に変換する複数の前記光電変換素子である、請求項1記載のカメラシステム。 - 前記デジタルデータは、
前記第1の光電変換素子群において取得される前記画像データと、
前記光量検出手段により取得される検出データとを含み、
前記制御処理手段は、前記検出データついて画素加算を行なう、請求項2記載のカメラシステム。 - 前記デジタルデータは、
前記第1の光電変換素子群において取得される前記画像データと、
前記光量検出手段により取得される検出データとを含み、
前記制御処理手段は、前記検出データについてフレーム積算を行なう、請求項2記載のカメラシステム。 - 前記第2の波長領域は、紫外線領域である、請求項2記載のカメラシステム。
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