CN103167679A - 电压控制光扩散模组、闪灯模组及闪灯控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电压控制光扩散模组、闪灯模组及闪灯控制方法。其中，电压控制光扩散模组包括光扩散元件、驱动电路以及信息处理单元。藉由信息处理单元接收脸部信息以决定驱动电路的驱动电压，藉以改变光扩散元件的穿透率。

Description

电压控制光扩散模组、闪灯模组及闪灯控制方法

技术领域

本发明涉及一种摄影器材，尤其涉及一种基于脸部信息的电压控制光扩散模组、闪灯模组及闪灯控制方法。

背景技术

一般而言，无论是数码相机或是底片相机通常会内建闪光灯，以方便使用者在微光或逆光等不同的环境中进行补光。除了内建的闪光灯外，部分的相机还设有热靴或是闪光灯接孔，以连接外接的闪光灯使用。

由于闪光灯通常比环境光源强度来得高许多，所以当闪灯直接打在物体上时，容易在物体背后产生阴影或是造成物体轮廓过于强烈生硬，或是在脸部留下不好看的反光。因此，使用者会在闪光灯前方手动地设置光扩散片，以让闪光灯的光线能够更加地均匀投射在物体上面。

然而，光扩散片通常需要使用者手动安装，使用后也需手动移除，相当不方便。

发明内容

本发明提供一种电压控制光扩散模组、闪灯控制电路及闪灯控制方法，能够根据脸部信息自动决定适当的驱动电压，藉以调整光扩散元件的光穿透率。如此便可以改善现有技术必需手动外挂扩散板的缺点。

本发明提出一种电压控制光扩散模组，包括一光扩散元件、一驱动电路以及一信息处理单元。信息处理单元接收一脸部信息，藉此估计脸部与扩散元件的距离，决定光扩散元件驱动电路的驱动电压，藉以改变光扩散元件的穿透率。

上述光扩散元件是以高分子分散液晶显示器(Polymer-dispersedLiquid Crystal Display，PDLC Display)，或是普及的液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)，或是液晶显示器中加入高分子分散液晶滴(PDLCDroplet)来实现。

上述脸部信息为至少可供信息处理单元估计脸部到光扩散元件的距离远近的信息；例如人脸大小、人脸位置坐标、人脸距离或是这些信息部分或全部的组合。除此之外，上述脸部信息至少还包括可供判定有无人脸被检测到的信号；例如以0表示没有人脸被检测到，1表示有人脸被检测到；或是以人脸大小为0表示没有人脸被检测到；或是以人脸距离大于某阀值(例如1公里)以上表示没有人脸被检测到。

在本发明的另一实施例中，信息处理单元还接收一变焦信息，以根据变焦信息与脸部信息估计人脸与光扩散模组的距离。

在本发明的另一实施例中，上述电压控制光扩散模组还包括：一脸部检测单元。脸部检测单元其输出信号耦接至信息处理单元，而其输入端则用以接收至少一影像，从影像中检测人脸，并输出脸部信息至信息处理单元。

上述信息处理单元与脸部检测单元为实体晶片或是应用程序。

在本发明的另一实施例中，上述光扩散元件还包括复数个子区块，藉由施加不同的驱动电压分别调整光源通过上述子区块后的光源变化。并且，信息处理单元还包括依据脸部信息分别决定每一个子区块所需的驱动电压。另外，在这些子区块中，与脸部信息相对应的子区块以及不与脸部信息相对应的子区块分别由不同的驱动电压所驱动。此外，在这些子区块中，当脸部信息表示有复数个人脸时，相对应于这些人脸的子区块各自的驱动电压可以相同也可以不同。据此，使得一个或多个人脸与其它被摄物体有不同的补光强度，藉以得到较佳的影像品质。

本发明还提出一种闪灯模组，其包括灯源、反射单元、闪灯驱动电路以及基于脸部信息的电压控制光扩散模组。反射单元用以反射灯源的光能量。闪灯驱动电路耦接至灯源，并接收一触发信号，用以控制灯源的光能量输出的时间或强度。基于脸部信息的电压控制光扩散模组配置于闪灯模组的灯源之前，亦即闪灯灯源直行与反射光线前进的路径上，其光通过电压控制光扩散模组的散射能量或穿透能量是参考一脸部信息来调整。电压控制光扩散模组，是为本发明上述的电压控制光扩散模组，配置于闪灯灯源所输出的光源的前进路径上。电压控制光扩散模组依据脸部信息来决定电压控制光扩散模组上的扩散元件的驱动电压，藉以改变闪灯灯源通过光扩散元件的能量。

本发明还提出一种闪灯控制方法，适用于本发明的闪灯模组。闪灯控制方法包括：接收脸部信息；根据脸部信息决定光扩散元件驱动电路的驱动电压；以及触发闪灯灯源进行闪灯程序。

基于上述，本发明的电压控制光扩散模组、闪灯控制电路及闪灯控制方法中，能够根据脸部信息来改变光扩散元件的光穿透率，而无需使用者自行调整，相当方便。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明第一实施例的基于脸部信息的电压控制光扩散模组的方块图。

图2为脸部信息产生示意图。

图3A是依照本发明第一实施例的PDLC的通光特性的示意图。

图3B是依照本发明第一实施例的PDLC的光电特性曲线图。

图4是依照本发明第一实施例的另一种液晶显示器的光电特性曲线图。

图5A与图5B为图1的光扩散模组的运作示意图。

图6是依照本发明第二实施例的基于脸部信息的电压控制光扩散模组的方块图。

图7是依照本发明第三实施的闪灯控制电路的示意图。

图8是依照本发明第三实施例的闪灯控制方法的流程图。

图9是图8中步骤S803的详细流程图。

主要元件符号说明：

100、600、704：电压控制光扩散模组

110、610、710：光扩散元件

120、620、720：驱动电路

130、630、730：信息处理单元

201：脸部检测与追踪单元

202：脸部距离计算单元

S203：影像

S204：变焦信息

S205：脸部信息

301、401、402：曲线

701：闪灯灯源

702：反射单元

703：闪灯触发电路

I1、I2：影像

R1、R2：脸部区域

w602、w601：影像区域

f1、f2：人脸

S801～S803：本发明第三实施例的闪灯控制方法各步骤

S803(a)～S803(e)：本发明第三实施例的闪灯程序S803中细部各步骤

具体实施方式

第一实施例

图1是依照本发明第一实施例的基于脸部信息的电压控制光扩散模组的方块图。请参考图1，电压控制光扩散模组100包括一光扩散元件110、一驱动电路120以及一信息处理单元130。其中，光扩散元件110的光穿透能量可经由改变其驱动电压来控制。驱动电路120耦接至光扩散元件110，用以提供光扩散元件110所需的驱动电压。而信息处理单元130耦接至驱动电路120，信息处理单元130可以为实体晶片或是某实体晶片中的一应用程序，用以接收脸部信息，藉以根据脸部信息来决定驱动电路120的驱动电压，进而改变光源通过光扩散元件110时的能量。

脸部信息为至少可供信息处理单元估计脸部到光扩散元件110的距离远近的信息；例如人脸大小、人脸位置坐标、人脸距离或是这些信息部分或全部的组合。除此之外，上述脸部信息至少还包括可供判定有无人脸被检测到的信号；例如以0表示没有人脸被检测到，1表示有人脸被检测到；或是以人脸大小为0表示没有人脸被检测到；或是以人脸距离大于某阀值(例如1公里)以上表示没有人脸被检测到。

在无光学变焦或数码变焦的影像撷取系统上，可以直接用人脸大小来判定人脸距离。而在有光学变焦以或数码变焦的一或两者都有的影像撷取系统上，脸部信息的产生方式可以如图2所示，脸部检测与追踪单元201接收一张影像S203输入后，找出脸部的位置与大小，输出至脸部距离计算单元202；而脸部距离计算单元202另接收变焦信息S204(含光学变焦或数码变焦或两者皆有)，推算或查表出脸部距离。并考虑有无脸部被检测到的信号表示法输出脸部信息S205。例如先送有无脸部被检测到的信息再送脸部距离信息，或是合并两种信号送出，例如以距离等于无限远或大于等于某预先决定的距离来表示没有人脸被检测到。

在本发明实施例中，光扩散元件110例如为高分子分散液晶显示器(Polymer-dispersed Liquid Crystal Display，PDLC Display)、液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)或是加入高分子分散液晶滴(PDLCDroplet)的液晶显示器。在本实施例中，光扩散元件110例如为聚合物分散液晶(Polymer-dispersed liquid crystal，PDLC)。图3A是依照本发明第一实施例的PDLC的通光特性的示意图。图3B是依照本发明第一实施例的PDLC的光电特性曲线图。PDLC为一种液晶及聚合物形成的一种凝态系统，当完全未加电压时，液晶滴(liquid crystal droplet)内液晶指向矢(LC director)方位随机散布在聚合物中，光线会被散射调而呈现不透明状态，此时称PDLC为操作在散射模态(Scattering mode)。当外加一个足够大的电压时，液晶滴内液晶指向矢(LC director)方位会延着电场方向排列，让光线通过，此时称PDLC操作在透明模态(transparent mode)。当外加一电压改变时，便可改变光线通过时PDLC散射与穿透的程度。电压越大，散射光线越少，穿透能量越多；反之电压越小，散射光线越多，穿透能量越少。因此PDLC的光电特性可以以图3B的曲线301来表示。

另外，在其他实施例中，光扩散元件110亦可以利用扭转向列型(Twisted Nematic，TN)、超扭转向列型(Super-Twisted Nematic，STN)、平面切换(In-Plane Switching，IPS)、垂直对准(Vertical Alignment，VA)、广视角技术(Multi-domain Vertical Alignment，MVA)、边缘电场切换(Fringe Field Switching，FFS)等技术来实施。虽然这些技术不能散射光线，但其穿透率可藉由电压来调变，因此也可应用在光扩散元件110上。此外，图4是依照本发明第一实施例的另一种液晶显示器的光电特性曲线图。在图4中是以常时白(Normally White，NW)液晶显示器以及常时黑(Normally Black，NB)的液晶显示器为例。常时白的液晶显示器，电压较小时穿透率越高，如曲线402所示。而常时黑的液晶显示器，电压较小时穿透率越低，如曲线401所示。由于PDLC具备散射光线的作用，因此后文的解释以PDLC为实施例说明。

返回图1，为了让闪光灯能量适量的在人脸补光时不会产生过曝反光的现象，信息处理单元130会根据所接收到的脸部信息来决定驱动电路120的驱动电压，使得此驱动电压被加到光扩散元件110上，以调变光源的穿透能量。

当信息处理单元130所接收到的脸部信息表示没有人脸被检测到时，信息处理单元130会将驱动电压设定为一预设电压，以让光扩散元件110的操作在高穿透率模式。当信息处理单元130所接收到的脸部信息表示有人脸被检测到，信息处理单元130会根据脸部信息中的人脸大小或人脸距离信息，查找一表格所列的原则以决定驱动电压。底下表1为驱动电压与人脸距离信息间的关系。

如表1所示，当人脸距离影像撷取系统越接近时，光源的穿透能量要越小(对PDLC而言，亦即散射的强度要越大)，因此对于常时黑的液晶显示器和PDLC所加的驱定电压要低，而对于常时白的显示器所加的驱动电压要越高。

反之，当人脸距离影像撷取系统越远时，光源的穿透能量要越大(对PDLC而言，亦即散射的强度要越小)。据此，如表1所示，对于常时黑的液晶显示器和PDLC所加的驱动电压要高，而对于常时白的液晶显示器所加的驱动电压要越低。表1中，人脸距离信息与驱动电压的关系，可利用实验决定，以公式或对照表的方式事先存储在信息处理单元130可读取的存储单元中。

表1

图5A与图5B为图1的光扩散模组的运作示意图。请同时参照图1、图2、图5A及图5B，在此，光扩散元件110整片施以一相同的电压。以图5A而言，影像处理单元在获得影像I1之后，透过脸部检测与追踪单元201检测到影像I1中的脸部区域R1，并计算出此人脸大小。在图5A中，当人脸尺寸较小时表示人脸距离影像撷取系统较远，因而信息处理单元130决定以较高的驱动电压来驱动光扩散元件110，而允许较多的光源直接穿透补光。

接着，以图5B而言，影像处理单元在获得影像I2之后，透过脸部检测与追踪单元201检测到影像I2中的脸部区域R2，并计算出此人脸大小。在图5B中，当人脸大小较大时表示距离较近，信息处理单元130决定以较低的驱动电压来驱动光扩散元件110，而允许较少的光源穿透补光。也就是说，通过光扩散元件110的光源L1比光源L2会来得强，使得影像I1与影像I2中的人物都能得到适当的补光效果，进而减少人物过曝的机会。

第二实施例

图6是依照本发明第二实施例的基于脸部信息的电压控制光扩散模组的方块图。请参照图6，电压控制光扩散模组600包括光扩散元件610、驱动电路620以及信息处理单元630。信息处理单元630接收脸部信息，藉以决定驱动电路620的驱动电压，以改变光源通过光扩散元件610时的能量变化。

如图6所示，光扩散元件610包含复数个(至少2个)子区块。在此，以6×6＝36个子区块为例。各个子区块的驱动电压允许单独控制，使不同的子区块有不同的光穿透程度。搭配这个实施例，脸部信息除了包含人脸大小以及人脸距离信息之外，还包括人脸位置信息。藉由上述人脸大小及人脸距离信息可判断影像中是否有人脸被检测到，以及被检测到的人脸与影像撷取系统之间的距离。并且，藉由上述人脸位置信息可判定人脸位置相对各子区块位置的信息。

信息处理单元630根据脸部信息决定每个子区块相对应的驱动电压。如图6所示，假设影像撷取系统预备在物空间撷取的影像范围为影像区域w601与影像区域w602。

以影像区域w601而言，闪灯灯源所输出的光源通过子区块W13、W14、W23与W24而在物空间会投射到影像区域w601。据此，可补光到人脸f1上。而这四个子区块W13、W14、W23与W24相较没有对应到人脸的其他子区块所通过的光能量在大部分的情况下通常较少。以影像区域w602而言，闪灯灯源所输出的光源通过子区块W01而在物空间会投射到影像区域w602。据此，可补光到人脸f2上。而这一个子区块W01相较没有对应到人脸的其他子区块所通过的光能量在大部分的情况下通常较少。另外，由于人脸f2较人脸f1小，表示人脸f2距离光扩散元件610较远，因此通过子区块W01的光源强度要比通过子区块W13、W14、W23与W24的光源强度强。如此便可针对人脸f1与人脸f2分别补光并且不会在人脸形成不好看的反光。

虽然上述实施例都是以脸部要比其他物体补偿较为柔和(即，光能量较弱)的光源来说明本发明的实施方式，但也有一些物体需要比脸部补偿更弱的光源，例如穿着含有高反射亮片的衣服，则衣服需要补偿比脸部更弱的光源。上述实施例最主要的精神是能提供不同的闪灯能量在脸部补光。至于是用较强的能量或是较弱的能量则取决于实际拍摄情况，在此并不限制。

第三实施例

图7是依照本发明第三实施的闪灯控制电路的示意图。请参照图7，闪灯控制电路700包括闪灯灯源701、反射单元702、闪灯触发电路703以及电压控制光扩散模组704。其中，电压控制光扩散模组704置于闪灯灯源701之前方，即配置于闪灯灯源701所输出的光源的前进路径上(例如：直行光线与反射光线前进的路径)。在本实施例中，电压控制光扩散模组704包括光扩散元件710、驱动电路720以及信息处理单元730。本实施例的电压控制光扩散模组704的各构件与第一实施例的电压控制光扩散模组100以及第二实施例的电压控制光扩散模组600的各构件的功能相同或相似，故在此不再赘述。

闪灯触发电路703耦接至闪灯灯源701，用以控制闪灯灯源701的光源。例如，接收触发信号以触发闪灯灯源701而发出光源(即，闪灯)。

闪灯灯源701用以输出光源。在此，一部分光源(直进光FL1)直接出射至光扩散元件710，另一部分光源(反射光FL2)经由反射单元702反射后出至光扩散元件710。而直进光FL1与反射光FL2的能量则会由光扩散元件710来进行调变。光源的调变方法已于上述第一实施例及第二实施例中说明，在此不再重述。

图8是依照本发明第三实施例的闪灯控制方法的流程图。本实施例为利用图7的闪灯控制电路700的韧体所执行的方法。

请同时参照图7及图8，在步骤S801中，接收脸部信息，以根据脸部信息决定驱动电路720的驱动电压。然后，在步骤S802中，根据驱动电压调整光扩散元件710的光穿透率。之后，在步骤S803中，计算并控制闪灯能量。也就是说，韧体会根据脸部信息来决定光扩散元件710所需的驱动电压，并将此驱动电压施加于光扩散元件710上，最后再执行闪灯程序。

图9是图8中步骤803的详细流程图。请参照图9，在步骤S803(a)中，撷取一张没有预闪的影像。并且，在步骤S803(b)中，撷取一张含有预闪的影像。接着，在步骤S803(c)中，根据上述两张影像剌计算出拍摄物体的反射率。之后，在步骤S803(d)中，依据上述反射率决定主闪(mainflash)的能量。最后，在步骤S803(e)中，以上述决定的主闪能量闪灯。

主闪能量打出去时，由于闪灯之前的光扩散元件710已根据脸部信息被施加适当的驱动电压，因此当主闪能量通过光扩散元件710时，光线会被调变，而以较柔和的散射光在脸部进行补光，进而使得拍摄到的影像得到较佳的画质表现。

综上所述，上述实施例能够根据脸部检测信息来改变光扩散元件的光穿透率，而无需使用者自行调整，相当方便。此外，还可根据脸部位置来改变具被复数个子区块的光扩散元件各子区块的光穿透率，藉以针对人脸及其它物体做不同程度的补光，大幅提升影像品质。

虽然本发明已以实施例揭示如上，但其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作适当的改动和同等替换，故本发明的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (16)

1.一种电压控制光扩散模组，其特征在于，包含：

一光扩散元件，其中该光扩散元件是藉由改变元件的驱动电压来调整通过该光扩散元件的光散射能量或穿透能量；

一光扩散元件驱动电路，耦接至该光扩散元件，提供该光扩散元件所需的驱动电压；以及

一信息处理单元，耦接至该光扩散元件驱动电路，接收至少一脸部信息，并根据该脸部信息决定该光扩散元件驱动电路的该驱动电压。

2.根据权利要求1所述的电压控制光扩散模组，其中该光扩散元件为高分子分散液晶显示元件或是液晶显示元件中加入高分子分散液晶滴。

3.根据权利要求1所述的电压控制光扩散模组，其中该光扩散元件为液晶显示元件。

4.根据权利要求1所述的电压控制光扩散模组，还包含一脸部检测单元，耦接至该信息处理单元，提供该信息处理单元所需的脸部信息。

5.根据权利要求1所述的电压控制光扩散模组，其中该脸部信息包括至少可供判定有无人脸被检测到的信息。

6.根据权利要求1所述的电压控制光扩散模组，其中该脸部信息包括至少可供判定脸部到该光扩散元件的距离远近的信息。

7.一种电压控制光扩散模组，其特征在于，包含：

一光扩散元件，其中该光扩散元件包含复数个子区块，藉由加不同的驱动电压分别调整光通过该复数个子区块的散射能量或穿透能量；

一光扩散元件驱动电路，耦接至该光扩散元件，分别提供该光扩散元件各复数个子区块所需的驱动电压；以及

一信息处理单元，耦接至该光扩散元件驱动电路，并接收至少一个包含脸部信息的讯息，藉以根据该脸部信息分别决定该光扩散元件各复数个子区块所需的驱动电压。

8.根据权利要求7所述的电压控制光扩散元件的复数个子区块中，与该脸部信息有关的相对应子区块其驱动电压与无关该脸部信息的子区块是由不同的驱动电压所驱动。

9.根据权利要求7所述的电压控制光扩散模组，其中该电压控制光扩散元件的复数个子区块中，当该脸部信息显示有复数个脸部时，相对应于该些复数个脸部的子区块其驱动电压可以相同也可以不同。

10.根据权利要求7所述的电压控制光扩散模组，还包含一脸部检测单元，耦接至该信息处理单元，提供该信息处理单元所需的脸部信息。

11.根据权利要求10所述的电压控制光扩散模组，其中该脸部检测单元还接收一变焦信息，以根据该变焦信息与该脸部信息中的一脸部大小，提供一人脸距离信息给该信息处理单元决定该光扩散元件各复数个子区块所需的驱动电压。

12.一种闪灯模组，其特征在于，包括：

一灯源；

一反射单元，反射该灯源的光能量；

一闪灯驱动电路，耦接至该灯源，并接收一触发信号，用以控制该灯源的光能量输出的时间或强度；以及

一基于脸部信息的电压控制光扩散模组，配置于该闪灯模组的该灯源之前，亦即该闪灯灯源直行与反射光线前进的路径上，其光通过该电压控制光扩散模组的散射能量或穿透能量是参考一脸部信息来调整。

13.根据权利要求12所述的闪灯模组，其中基于脸部信息的该电压控制光扩散模组，包含：

一光扩散元件，其中该光扩散元件是藉由改变元件的驱动电压来调整通过该光扩散元件的散射能量或穿透能量；

一光扩散元件驱动电路，耦接至该光扩散元件，提供该光扩散元件所需的驱动电压；以及

一信息处理单元，耦接至该光扩散元件驱动电路，接收至少该脸部信息，并根据该脸部信息决定该光扩散元件驱动电路的该驱动电压。

14.根据权利要求12所述的闪灯模组，其中基于脸部信息的该电压控制光扩散模组，包含：

一光扩散元件，其中该光扩散元件包含复数个子区块，藉由加不同的驱动电压分别调整光通过该复数个子区块的散射能量或穿透能量；

一光扩散元件驱动电路，耦接至该光扩散元件，分别提供该光扩散元件各复数个子区块所需的驱动电压；以及

一信息处理单元，耦接至该光扩散元件驱动电路，并接收至少一个包含该脸部信息的讯息，藉以根据该脸部信息分别决定该光扩散元件各复数个子区块所需的驱动电压。

15.一种闪灯控制方法，应用于具有基于脸部信息的电压控制光扩散模组的闪灯控制，其特征在于，包含：

接收一脸部信息；

根据该脸部信息决定一驱动电路的一驱动电压；

根据该驱动电压调整一光扩散元件的光穿透率；以及

触发一闪灯单元进行一闪灯程序。

16.根据权利要求15所述的闪灯控制方法，还包含：

判断是否检测到一人脸；

当检测到该人脸时，根据该脸部信息决定该驱动电压；以及

当未检测到该人脸时，触发该闪灯单元进行该闪灯程序。

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