Фотокамера для электронного устройства

Фотокамера для электронного устройства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

РОДСТВЕННАЯ ЗАЯВКА

По данной заявке испрашивается приоритет предварительной патентной заявки США с серийным номером 60/760,899, озаглавленной "Фотокамера для электронного устройства", поданной 20 января 2006 г., раскрытие которой настоящим включается в данный документ посредством ссылки, как если бы оно было изложено полностью.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к камере для использования в устройстве связи, например камере, являющейся частью терминала радиосвязи, для использования в видеотелефонии. Конкретнее, изобретение относится к решению для регулировки направления наблюдения камеры в устройстве связи, имеющем дисплей.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Производство сотовых телефонов в мире за последние десятилетия получило грандиозное развитие. От исходных аналоговых систем, например, определенных стандартами AMPS (Усовершенствованная система мобильных телефонов) и NMT (Мобильный телефон северных стран), развитие в течение последних лет почти исключительно направлено на стандарты для цифровых решений для сотовых систем радиосети, таких как D-AMPS (например, как указано в EIA/TIA-IS-54-B и IS-136) и GSM (Глобальная система мобильной связи). В настоящее время технология сотовой связи вступает в так называемое 3-е поколение (3G) посредством систем связи, таких как WCDMA, предоставляющих несколько преимуществ над указанными выше цифровыми системами 2-го поколения.

Большое количество усовершенствований в технологии мобильных телефонов относится к функциональным характеристикам, таким как лучшие дисплеи, более эффективные и имеющие более продолжительный срок службы батареи, и к средствам для формирования полифонических сигналов вызова. Одной функциональной характеристикой, которая становится все более и более общепринятой, является встроенная камера. В некоторых мобильных телефонах в настоящее время имеются камеры с функциональностью видеокамеры. С наступлением услуг с высокой скоростью передачи данных, таких как EDGE (развитие стандарта GSM с увеличенной скоростью передачи данных) и 3G, будут возрастать доступность и потребительские свойства для услуг передачи видео. В частности, в последнее время мобильная видеотелефония с одновременной передачей звука и движущихся изображений стала коммерчески доступной.

Для стационарного использования системы видеоконференций обычно включают в себя камеру, установленную на или рядом с терминалом связи, например персональным компьютером (PC), либо встроенную в телефон, работающий по Интернет-протоколу (IP). Использование такой системы может быть достаточно простым, так как пользователь располагается перед терминалом с направленной на пользователя камерой. Однако мобильная видеоконференция является более затруднительной. Терминал может располагаться на подставке на рабочем столе, с которой камера в устройстве направляется на объект, подлежащий изучению, который нужно снимать, обычно на пользователя. Более простым способом использования мобильного телефона для видеоконференции с передачей "лицом к лицу" является его удержание таким образом, что встроенная камера вручную направляется на пользователя. При общении через мобильный карманный терминал пользователь, следовательно, может держать терминал постоянно перед лицом так, что принимающая сторона может видеть лицо пользователя, т.е. передающую сторону.

Проблема, относящаяся к видеоконференции с помощью радиотерминала, обусловлена тем фактом, что встроенная камера обычно размещается рядом или параллельно дисплею, т.е. оптическая ось камеры перпендикулярна поверхности дисплея. Поэтому терминал следует направлять под углом более или менее 90° к лицу, чтобы получить надлежащее изображение пользователя. Однако многие пользователи находят этот способ удерживания терминала некомфортным. Кроме того, для большинства конструкций мобильных телефонов может быть трудным использовать терминал, размещенный на рабочем столе, без дополнительного средства закрепления, поскольку это может требовать, чтобы лицо пользователя находилось над терминалом. Сопутствующей проблемой является то, что терминал также может включать в себя небольшой фонарик, направленный параллельно с камерой, для освещения объекта съемки. Когда камера и фонарик направлены на лицо пользователя под углом 90°, существует риск того, что отражения лица пользователя в поверхности дисплея будут искажать изображения, представленные на дисплее.

Даже в случае, когда камера сконфигурирована таким образом, что ее можно держать под углом к снимаемому объекту, например лицу пользователя камеры, возникает проблема искажения перспективы изображения. Это может приводить к проблемам, когда истинное представление размеров объекта является решающим. В случае видеотелефонии снятое изображение лица пользователя будет иметь склонность к более широкой нижней части по сравнению с верхней частью лица, если камера удерживается под скошенным углом к лицу.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Основная цель изобретения - предоставить решение для формирования цифровых изображений, где камера может удерживаться под скошенным углом к объекту, для захвата его изображения, что обычно приводит к искаженному изображению.

Согласно первому аспекту, заявленная цель выполняется с помощью цифровой камеры, содержащей опорную конструкцию, объектив, удерживаемый опорной конструкцией и имеющий оптическую ось, чувствительный элемент, удерживаемый опорной конструкцией под объективом и содержащий некоторое количество смежных строк пикселей, где каждая строка пикселей содержит некоторое количество пикселей, и каждый пиксель включает в себя датчик изображения, и блок процессора сигнала изображения, подключенный к чувствительному элементу, включающий в себя устройство масштабирования изображения, сконфигурированное для масштабирования каждой строки пикселей согласно коэффициенту масштабирования, который отличается от смежной строки пикселей.

В варианте осуществления устройство масштабирования изображения конфигурируется для масштабирования каждой строки пикселей согласно коэффициенту масштабирования, имеющему величину, пропорциональную положению строки между начальной строкой и конечной строкой.

В варианте осуществления устройство масштабирования изображения конфигурируется реагирующим на ввод коэффициента масштабирования начальной строки и коэффициента масштабирования конечной строки и содержит функцию вычисления, сконфигурированную для вычисления коэффициентов масштабирования для каждой строки между начальной строкой и конечной строкой.

В варианте осуществления устройство масштабирования изображения конфигурируется для вычисления входной длины строки для строки пикселей как соотношения между нужной выходной длиной строки, общей для всех строк пикселей, и коэффициента масштабирования для этой строки; и

конфигурируется для масштабирования сигналов изображения, обнаруженных пикселями этой строки и которые находятся в пределах входной длины строки пикселей, до нужной выходной длины строки.

В варианте осуществления устройство масштабирования изображения конфигурируется для создания выходного изображения с центрированными строками.

В варианте осуществления устройство масштабирования изображения конфигурируется для вычисления центральной начальной точки для каждой входной строки от чувствительного элемента, используя формулу:

,

где start_n - первый пиксель для обработки в строке n; l - количество пикселей во всей строке; и l_n - количество пикселей для обработки в строке n.

В варианте осуществления модуль камеры образован опорной конструкцией, где процессор сигналов изображения включен в модуль камеры.

В варианте осуществления устройство масштабирования изображения конфигурируется для определения положения в предварительно установленном формате изображения выходного пикселя некоторой строки пикселей, для определения соответствующего положения в обнаруженном изображении путем обратного масштабирования с использованием коэффициента масштабирования для упомянутой некоторой строки, и для определения значения яркости для выходного пикселя путем интерполирования значений яркости, которые обнаружены пикселями, смежными с упомянутым соответствующим положением в обнаруженном изображении.

В варианте осуществления устройство масштабирования изображения конфигурируется для вычисления коэффициентов масштабирования, зависящих от заданного предполагаемого косого угла между плоскостью изображения чувствительного элемента и объектом, изображение которого необходимо снять (захватить).

В варианте осуществления поле зрения камеры определяется рабочей областью поверхности чувствительного элемента, которая смещена относительно центра относительно оптической оси объектива.

В варианте осуществления устройство масштабирования изображения конфигурируется для вычисления коэффициентов масштабирования S_n для каждой строки n посредством функции S_n=m+n*k, где m и k - константы.

Согласно второму аспекту, заявленная цель выполняется посредством устройства связи, содержащего корпус; и модуля цифровой камеры, включающего в себя опорную конструкцию, объектив, удерживаемый опорной конструкцией и имеющий оптическую ось, чувствительный элемент, удерживаемый опорной конструкцией под объективом, содержащий некоторое количество смежных строк пикселей, где каждая строка пикселей содержит некоторое количество пикселей, и каждый пиксель включает в себя датчик изображения, и блок процессора сигнала изображения, подключенный к чувствительному элементу, включающий в себя устройство масштабирования изображения, сконфигурированное для масштабирования каждой строки пикселей согласно коэффициенту масштабирования, который отличается от смежной строки пикселей.

В одном варианте осуществления устройство связи содержит приемопередатчик радиосигнала и блок управления, сконфигурированный для предоставления приемопередатчику радиосигнала масштабированного видеосигнала от модуля цифровой камеры.

В одном варианте осуществления устройство связи содержит дисплей, сконфигурированный для представления масштабированного изображения, которое предоставлено модулем цифровой камеры.

Согласно третьему аспекту, заявленная цель выполняется посредством способа для захвата изображения с использованием цифровой камеры, содержащего этапы:

направления камеры на объект;

обнаружения сигналов изображения в чувствительном элементе, содержащем некоторое количество смежных строк пикселей, где каждая строка пикселей содержит некоторое количество пикселей, и каждый пиксель включает в себя датчик изображения;

обработки обнаруженных сигналов изображения путем масштабирования каждой строки пикселей согласно коэффициенту масштабирования, который отличается от смежной строки пикселей, для обеспечения масштабированного изображения; и

вывода масштабированного изображения.

В одном варианте осуществления способ содержит этап:

масштабирования каждой строки пикселей согласно коэффициенту масштабирования, имеющему величину, пропорциональную положению строки между начальной строкой и конечной строкой.

В одном варианте осуществления способ содержит этапы:

задания коэффициента масштабирования начальной строки и коэффициента масштабирования конечной строки; и

вычисления коэффициентов масштабирования для каждой строки между начальной строкой и конечной строкой.

В одном варианте осуществления способ содержит этапы:

вычисления входной длины строки для строки пикселей как соотношения между нужной выходной длиной строки, общей для всех строк пикселей, и коэффициента масштабирования для этой строки;

и

масштабирования сигналов изображения, обнаруженных пикселями этой строки, и которые находятся в пределах входной длины строки пикселей, до нужной выходной длины строки.

В одном варианте осуществления способ содержит этап:

предоставления масштабированного изображения с центрированными строками.

В одном варианте осуществления способ содержит этап:

вычисления центральной начальной точки для каждой входной строки из чувствительного элемента, используя формулу:

,

где start_n - первый пиксель для обработки в строке n; l - количество пикселей во всей строке; и l_n - количество пикселей для обработки в строке n.

В одном варианте осуществления способ содержит этап:

обработки обнаруженного изображения посредством процессора сигналов изображения, выполненного как единое целое с цифровой камерой в модуле камеры устройства связи.

В одном варианте осуществления способ содержит этап:

передачи масштабированного изображения удаленному приемнику, используя приемопередатчик радиосигнала в терминале радиосвязи.

В одном варианте осуществления способ содержит этап:

представления масштабированного изображения на дисплее.

В одном варианте осуществления способ содержит этапы:

задания формата изображения;

определения положения выходного пикселя в некоторой строке пикселей в формате изображения;

определения соответствующего положения в обнаруженном изображении путем обратного масштабирования с использованием коэффициента масштабирования для упомянутой некоторой строки; и

определения значения яркости для выходного пикселя путем интерполирования значений яркости, которые обнаружены пикселями, смежными с упомянутым, соответствующим положением в обнаруженном изображении.

В одном варианте осуществления способ содержит этап:

вычисления коэффициентов масштабирования, зависящих от предварительно заданного предполагаемого косого угла между плоскостью изображения чувствительного элемента и объектом, изображение которого необходимо снять (захватить).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из последующего описания предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1А и 1В схематически иллюстрируют карманный терминал радиосвязи, включающий в себя цифровую камеру и дисплей, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;

фиг.2 иллюстрирует терминал с фиг.1 при использовании для видеоконференции, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;

фиг.3 схематически иллюстрирует, как камера терминала удерживается под углом к лицу пользователя;

фиг.4 схематически иллюстрирует модуль цифровой камеры, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;

фиг.5 схематически иллюстрирует традиционный телефон с камерой;

фиг.6 схематически иллюстрирует некоторые аспекты телефона с камерой, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;

фиг.7 схематически иллюстрирует некоторые аспекты телефона с камерой, согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения;

фиг.8 и 9 схематически иллюстрируют модуль цифровой камеры, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;

фиг.10 и 11 схематически иллюстрируют модуль цифровой камеры, согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения;

фиг.12 схематически иллюстрирует искаженное изображение, вызванное тем, что камера удерживается под углом к прямоугольному объекту;

фиг.13 и 14 схематически иллюстрируют искаженное изображение и исправленное изображение, согласно варианту осуществления изобретения;

фиг.15 схематически иллюстрирует изображение, полученное от прямоугольного объекта, удерживаемого под скошенным углом к поверхности чувствительного элемента камеры.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны подробнее со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны варианты осуществления изобретения. Это изобретение, тем не менее, может быть реализовано во многих различных формах и не должно интерпретироваться как ограниченное вариантами осуществления, изложенными в данном документе. Точнее, эти варианты осуществления предоставляются для того, чтобы это раскрытие изобретения было всесторонним и полным и полностью передавало объем изобретения специалистам в данной области техники. По всему тексту одинаковые цифры ссылаются на одинаковые элементы.

Несмотря на то, что термины "первый", "второй" и т.д. могут использоваться в этом документе для описания различных элементов, нужно понимать, что эти элементы не должны ограничиваться этими терминами. Эти термины используются только для проведения различия одного элемента от другого. Например, первый элемент мог бы называться вторым элементом, и аналогично, второй элемент мог бы называться первым элементом, без отклонения от объема настоящего изобретения. При использовании в данном документе термин "и/или" включает в себя любые и все комбинации одного или нескольких ассоциированных перечисленных терминов.

Используемая в этом документе терминология предназначена только для целей описания отдельных вариантов осуществления и не предназначена для ограничения изобретения. При использовании в данном документе формы единственного числа предназначены также для включения в себя форм множественного числа, пока контекст явно не покажет иное. Дополнительно будет подразумеваться, что термины "содержит", "содержащий", "включает в себя" и/или "включающий в себя" при использовании в этом документе устанавливают наличие заявленных признаков, чисел, этапов, действий, элементов и/или компонентов, но не препятствуют наличию либо дополнению одного или нескольких признаков, чисел, этапов, действий, элементов, компонентов и/или их групп.

Пока не оговорено иное, все термины (включая технические и научные термины), использованные в этом документе, имеют тот же смысл, который в большинстве случаев понимается обычным специалистом в области техники, к которой относится изобретение. Дополнительно будет подразумеваться, что используемые в этом документе термины следует интерпретировать как имеющие значение, которое согласуется с их значением в контексте этого описания и в соответствующей области техники, и не должны интерпретироваться в идеализированном или слишком формальном значении, пока так не будет явно определено в этом документе.

Настоящее описание относится к области электронных устройств, а именно устройств связи, включающих в себя камеру и дисплей для показа фотографий, снятых камерой, которые выполнены с такой возможностью, что пользователь может смотреть на дисплей, пока камера направлена на этого же пользователя. Некоторые варианты осуществления изобретения относятся к терминалу связи, сконфигурированному для видеотелефонии. Такой терминал связи может быть, например, телефоном DECT (Европейский цифровой беспроводной телефон), подключаемым проводом к сетевой розетке PSTN (Коммутируемая телефонная сеть общего пользования), либо IP-телефоном с корпусом, включающим в себя дисплей и камеру. В некоторых вариантах осуществления терминал связи является терминалом радиосвязи, например мобильным телефоном, работающим для обмена информацией посредством базовой радиостанции и/или напрямую к другому радиотерминалу.

Сейчас будут описываться варианты осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг.1А иллюстрирует электронное устройство в виде переносного терминала 10 связи, например мобильного телефона, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения. Терминал 10 включает в себя опорную конструкцию 11, включающую корпус, и интерфейс пользователя, включающий клавишную панель или клавиатуру 12 и дисплей 13. Терминал 10 может также включать в себя аудиоинтерфейс, включающий микрофон и динамик, схему радиоприемопередатчика, антенну, батарею и микропроцессорную систему, включающую соответствующее программное обеспечение и память для хранения данных для радиосвязи, все удерживаемое опорной конструкцией 11 и заключенное в корпус. Дополнительно к этим элементам терминал 10 также включает в себя цифровую камеру 14, апертура которой указывается на фиг.1А.

Как показано на фиг.1А, апертура камеры 14 и дисплей 13 могут быть размещены так, что оба являются видимыми из обычного положения просмотра. Например, апертура камеры 14 и дисплей 13 могут размещаться на одной стороне корпуса 11. Таким образом, камера 14 может направляться на пользователя, пока пользователь смотрит на дисплей 13. Соответственно, терминал 10 связи может использоваться для видеотелефонии.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть дополнительно описаны со ссылкой на схематический чертеж терминала 10 связи, показанного на Фиг.1В. Ссылаясь на фиг.1В, типовой терминал 10 связи в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения включает в себя клавишную панель 12, дисплей 13, приемопередатчик 26, запоминающее устройство 16, микрофон 15, динамик 19 и камеру 14, которые взаимодействуют с блоком управления или процессором 20. Приемопередатчик 26 обычно включает в себя схему 27 передатчика, схему 28 приемника и модем 29, которые взаимодействуют для передачи и приема радиочастотных сигналов к удаленным приемопередатчикам посредством антенны 25. Радиочастотные сигналы, переданные между терминалом 10 связи и удаленными приемопередатчиками, могут содержать сигналы трафика и управляющие сигналы (например, сигналы персонального вызова/сообщения для входящих вызовов), которые используются для установления и поддержания связи с другой стороной или пунктом назначения.

Запоминающее устройство 16 может быть запоминающим устройством общего назначения, которое используется как для хранения команд управления программой для процессора 20, так и данных, например звуковых данных, видеоданных, конфигурационных данных и/или других данных, к которым процессор 20 может обращаться и/или использовать. Запоминающее устройство 16 может включать в себя энергонезависимое запоминающее устройство с оперативной записью и считыванием, постоянное запоминающее устройство и/или энергозависимое запоминающее устройство.

Ссылаясь на фиг.2, иллюстрируется использование терминала 10 связи для видеотелефонии. Обычно в сеансе видеотелефонии изображение 21 удаленного участника передается терминалу 10 и показывается на дисплее 13 в назначенном окне 22. В то же время уменьшенное изображение 23 пользователя терминала 10, снятое фотокамерой 14, может также показываться на дисплее 13 в окне 24. Окно 24 может отображаться в отдельном окне/дисплее терминала 10 и/или в субокне дисплея 13 как "картинка-в-картинке". Таким образом, пользователь может получать визуальную обратную связь о том, как направлена камера 14, и может управлять терминалом 10 для правильного наведения.

Уже описана проблема, относящаяся к видеотелефонии, а именно та, что может быть комфортнее держать терминал 10 под некоторым углом к пользователю 30, обозначенным θ на фиг.3, а не параллельно лицу пользователя. Расположение терминала 10 под косым углом к объекту, который нужно изобразить, обычно лицу пользователя, может также облегчить использование терминала 10 для видеотелефонии путем помещения терминала на опору, например рабочую поверхность. Однако отклонение традиционного терминала может привести к эффекту смещения захваченного изображения, так как фотокамера может быть неправильно направлена. Смещение захваченного изображения в назначенном окне изображения будет видимым на дисплее и, конечно, для удаленного участника, принимающего захваченные изображения. С увеличением угла θ лицо пользователя может пропасть в окне. В некоторой точке лицо выпадет из поля зрения камеры, что обычно бывает в диапазоне 50-70° полного угла. Ссылаясь на фиг.1-14, сейчас будут описываться различные варианты осуществления камеры и устройства связи в виде терминала, включающего в себя камеру, которые сконфигурированы для съемки изображения под скошенным углом, как указано на фиг.3. Точнее говоря, сначала будет описываться камера, сконфигурированная для съемки (захвата) изображения с основной линии визирования, которая наклонена относительно оптической оси камеры. Кроме того, будут описываться камера и способ для исправления или корректировки перспективы захваченного изображения, которое искажено вследствие отклонения угла.

Фиг.4 схематически иллюстрирует модуль 14 цифровой камеры для использования в электронном устройстве, например терминале 10, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения. Модуль 14 камеры включает в себя объектив 41, включающий в себя одну или более отдельных линз, выполненных, например, из пластика или стекла и имеющих оптическую ось 45, указанную штрихпунктирной линией. Чувствительный элемент 42 с верхней поверхностью 43 чувствительного элемента располагается на расстоянии и параллельно объективу 41 посредством опорного элемента 44, который может включать в себя герметичный пластиковый корпус. Модуль камеры может также включать в себя процессор 46 сигналов изображения (ISP), который может быть подключен к тыльной стороне чувствительного элемента 42. В качестве альтернативы ISP 46 может быть подключен к чувствительному элементу 42 проводом, например гибким кабелем. Геометрия модуля 14 камеры, включающая фокусное расстояние и апертуру объектива 41 и размер плоскости изображения, определенный поверхностью 43 чувствительного элемента и его положением относительно объектива 41, определяет поле зрения модуля 14 камеры. С целью ясного описания изобретения термин "главная линия визирования" будет использоваться для обозначения главного луча через объектив 41 к центру используемой области изображения. Обычно поверхность 43 чувствительного элемента размещается центрально под объективом 41, и главная линия визирования камеры 14, следовательно, совпадает с оптической осью 45. Поверхность 43 чувствительного элемента, как правило, может быть прямоугольной или даже квадратной и может быть симметрична относительно оптической оси 45.

Фиг.5 иллюстрирует обычный терминал 10, включающий камеру 14 и дисплей 13. На фиг.5 ось 51 указывает направление нормали дисплея 13, т.е. ось, перпендикулярную поверхности дисплея 13. Кроме того, оптическая ось 45, которая представляет главную линию визирования для камеры 14, указывается как параллельная направлению 51 нормали.

Фиг.6-7 иллюстрируют терминалы 10А, 10В в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения в упрощенной боковой проекции, на которой иллюстрируются только дисплей 23 и камера 14. Фиг.6 иллюстрирует терминал 10А, в котором камера 14 наклонена таким образом, что ее оптическая ось и главная линия 45 визирования наклонена относительно направления 51 нормали на острый угол φ. В некоторых вариантах осуществления камера 14 может быть наклонена на угол φ, который соответствует заданному рабочему углу θ, который указан на фиг.3. Таким образом, терминал 10А может использоваться для видеотелефонии, когда его удерживают под углом к пользователю без смещения захваченного изображения. Тем не менее, в этих вариантах осуществления, поскольку камера 14 может наклоняться, она может занимать больше места в терминале 10А. Кроме того, закрепление камеры 14, например, на РСВ (печатной плате) в наклонной ориентации в терминале 10А может потребовать дополнительного установочного устройства, такого как промежуточный клиновидный элемент.

Фиг.7 иллюстрирует терминал 10В, согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения, на котором позиция 51 указывает направление нормали дисплея 13, т.е. оси, перпендикулярной поверхности дисплея 13. Кроме того, оптическая ось 45 камеры 71 указывается как параллельная направлению 51 нормали. Камера 71 может быть закреплена внутри терминала 10В параллельно дисплею 13, например, посредством пайки или другого типа соединения и подключения к общей РСВ. Однако поле зрения камеры 71, имеющей главную линию 72 визирования, задается рабочей областью поверхности 43 чувствительного элемента, которая может быть смещена относительно центра по отношению к оптической оси 45 объектива (см. фиг.4). Рабочая область может быть всей областью поверхности 43 чувствительного элемента, где вся поверхность чувствительного элемента смещена относительно центра. В качестве альтернативы рабочая область может быть смещенной от центра частью иным образом центрированной поверхности 43 чувствительного элемента, в этом случае камера 71 может быть в основном похожа на камеру 14 на основе показанных элементов. Различие состоит в том, какие пиксели поверхности чувствительного элемента используются для считывания изображения.

Фиг.8 и 9 схематически иллюстрируют некоторые аспекты камеры 71, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения. Использованные на фиг.4 ссылочные позиции также используются на фиг.8 и 9 для соответствующих элементов. ISP 46 исключается из фиг.8 и 9, поскольку его не нужно механически присоединять непосредственно к модулю 71 камеры. Фиг.8 - боковая проекция камеры 71, а фиг.9 - вид в перспективе камеры 71, на которой для упрощения исключен опорный элемент 44 (опорная конструкция).

Чувствительный элемент 42 может включать в себя датчик изображения, обладающий полноразмерной поверхностью 43 чувствительного элемента в пределах области, заданной длиной А и шириной С, и может включать в себя некоторое количество пикселей, например, 400×400, 640×480 или любую другую компоновку матрицы. В этом варианте осуществления все-таки задается рабочая область 91 поверхности 43 чувствительного элемента, которая включает в себя только подмножество общего количества пикселей. В проиллюстрированном примере область 91 (заштрихованная область) является прямоугольной и имеет длину В<А и ширину D<=C. Кроме того, рабочая область 91 может быть смещена относительно центра по отношению к поверхности 43 чувствительного элемента, где оптическая ось 45 объектива 41 пересекается с поверхностью 43 чувствительного элемента. Возможно задать область 91 как смещенную относительно центра вдоль осей х и y, указанных на фиг.9. Тем не менее, в проиллюстрированном варианте осуществления область 91 смещена относительно центра только вдоль оси х и центрирована по оси y. Рабочая область 91 может быть смещена относительно центра к правой боковой грани вдоль оси х и может занимать все пиксели за правой боковой гранью, но не все пиксели по направлению к левой боковой грани поверхности 43 чувствительного элемента. В качестве альтернативы рабочая область может быть менее смещенной относительно центра и может не включать в себя самые крайние пиксели на правой стороне поверхности 43 чувствительного элемента. Вдоль оси у рабочая область 91 может быть уже D, чем вся ширина С поверхности 43 чувствительного элемента, как проиллюстрировано на чертеже.

Центр рабочей области 91 может быть центром считывания плоскости изображения, и главная линия 72 визирования может быть задана от центра рабочей области 91 и оптического центра объектива 41. Эта главная линия визирования может проходить под острым углом φ к оптической оси 45, где величина φ может зависеть от расстояния между центром рабочей области 91 и оптической осью 45. Являясь острым, угол φ по определению больше 0° и меньше 90°. Тем не менее, для практических целей угол может быть в диапазоне 5-20° или даже 5-10°.

В качестве примера поверхность 43 чувствительного элемента может включать в себя матрицу 400×400 пикселей из датчиков изображений. Тем не менее, для цели видеоконференции это может быть избыточным количеством пикселей. QCIF (Четверть общего промежуточного формата) является форматом видеоконференции, который предписывает скорости передачи данных в 30 кадров в секунду (fps), причем каждый кадр содержит 144 строки и 176 пикселей на строке. Это одна четверть разрешения полного CIF, который определяет 355×288 пикселей. Поддержка QCIF требуется стандартом видеоконференции ITU H.261, и по существу требуется только матрица 176×144 пикселей. Это меньше половины доступного количества пикселей в каждом направлении. С целью повышения качества изображения возможно использование вдвое большего количества строк с вдвое большим количеством пикселей на строку, то есть CIF, который подходит к матрице 400×400.

В некоторых вариантах осуществления рабочая область 91, включающая в себя 355×288 пикселей, задается на поверхности 43 чувствительного элемента, включающей в себя 400×400 пикселей, распространяясь внутри от одной боковой грани центрированной поверхности 43 чувствительного элемента, и центрирована вдоль этой боковой грани, как показано на фиг.9. Чувствительный элемент 42 размером 3,2×3,2 мм с плотностью пикселей 3,6 микрометров обладает поверхностью (А×С) чувствительного элемента, примерно, 1,44×1,44 мм, и рабочая область будет иметь длину В, равную 288/400×1,44=1,037 мм. Центр рабочей области тогда может располагаться 1,44/2-1,037/2=0,2 мм от центра поверхности 43 чувствительного элемента. Допуская, что объектив 41 располагается на высоте 1,5 мм от поверхности 43 чувствительного элемента, главная линия 72 визирования тогда будет иметь угол, примерно, φ=arctan (0,2/1,5), приблизительно, 7,6° к оптической оси 45. Используя только матрицу QCIF, соответствующий угол был бы arctan(1,44*(1-144/400)/(2*1,5)), или, приблизительно, 17,1°. Тем не менее, даже если необходимо использовать изображение QCIF, возможно использовать плоскость изображения полного CIF для повышения качества изображения.

Также возможно задавать рабочую область посредством обратного вычисления. Например, допустим что фотокамера будет использоваться под некоторым углом θ, например 10°, и необходимо применять матрицу QCIF. Необходимое смещение Δ центра рабочей области 91, когда расстояние до объектива составляет 1,5 мм, тогда равно Δ=1,5tan(10°), или, приблизительно, 0,26 мм. Для подобной конфигурации рабочая область 91 не будет все время выходить к краю поверхности 43 чувствительного элемента; скорее будет около 55 неиспользованных строк пикселей в верхней части поверхности 43 чувствительного элемента.

Следует понимать, что представленные выше значения даны только как возможные примеры, тогда как предоставление смещенной относительно центра рабочей области поверхности чувствительного элемента для получения поля зрения с главной линией визирования, которая наклонена по отношению к оптической оси объектива камеры, может применяться к любой геометрии камеры, как схематически проиллюстрировано на фиг.4. Чувствительный элемент 42 может быть, например, чувствительным элементом CMOS или чувствительным элементом CCD, и может быть черно-белым, серых тонов или цветным приемником изображения. Кроме того, рабочая область 91 может быть указана в оборудовании или микропрограммном обеспечении для ISP камеры в качестве смещенной относительно центра интересующей области или окна, подлежащего рассмотрению. В некоторых вариантах осуществления размер и положение рабочей области 91 могут быть заданы в качестве значения по умолчанию и, таким образом, всегда используются, пока не даются команды пользователя на изменение этой установки, например, посредством интерфейса 12 ввода.

Фиг.10 иллюстрирует варианты осуществления, которые могут предоставляться в качестве альтернативы вариантам осуществления, описанным со ссылкой на фиг.8 и 9, или которые могут объединяться с вариантами осуществления из фиг.8 и 9. Аналогично фотокамере 14, проиллюстрированной на фиг.4, камера 101 с фиг.10 включает в себя объектив 41 и чувствительный элемент 42 с поверхностью 43 чувствительного элемента, подвешенный параллельно и разнесенный с объективом 41 с помощью опорного элемента 44, и потенциально присоединенный ISP (не показан). Для объектива 41 задается оптическая ось 45. Поверхность 43 чувствительного элемента имеет длину А. Однако в этом случае чувствительный элемент 42 может не располагаться по центру под объективом 41. Вместо этого чувствительный элемент 42 смещен в сторону относительно объектива 41, так что оптическая ось 45 объектива 41 смещается относительно центра по отношению к поверхности 43 чувствительного элемента. На фиг.10 это иллюстрируется чувствительным элементом 42, смещенны