TWI377428B - Image capture apparatus with charged capacitor switching device for photoflash and switching method therefor - Google Patents

Description

I3T7428 九、發明說明： ' 【發明所屬之技術領域】 ' 本發明係有關於一種影像擷取裝置，特別是有關於一 種可提高拍攝距離及快速補償拍攝亮度之閃光燈充電電容 切換裝置及方法。 【先前技術】 I 一般而言，當自然光源不足或環境亮度太弱時，例如： 夜晚或室内等情況下，不論是數位相機或傳統相機，通常 會利用閃光燈來補強拍攝物體時所需的光線。 習知上，具閃光燈之相機通常會包括單一之充電電 容，以及用來對該充電電容進行充電之裝置，當該電容完 成充電後，便供給閃光燈用來產生閃光，作為拍攝時的輔 助光源。然而，因為單一充電電容的原因，閃光燈所能輔 Φ 助之亮度為固定，也因此無法掌握拍攝物體在閃光後之實 際曝光程度，容易導致曝光不足或曝光過量的現象。 再者，於一些習知技術中，在進行拍攝前，多半會先 • 擷取拍攝物體未閃光前之影像，並擷取拍攝物體透過閃光 . 燈進行預閃後之影像，從而計算並設定閃光燈參數，然後 再執行閃光及拍攝。不過，上述習知技術仍受限於閃光燈 所能輔助之有限亮度，導致在拍攝距離過遠，或者背景光 源太弱的情況下，往往因為曝光不足而無法得到令人滿意 6 1377428 的拍攝品質。對在戶外進行生態紀錄的影像擷取裝置而 言，當進行夜晚拍攝或欲記錄距離較遠的物體時，時常會 因為閃光燈亮度不足，導致無法提供應較遠物體足以進行 影像擷取的亮度。除此之外，透過閃光燈進行預閃後，充 電電容需進行再充電，因此需增加額外之充電等待時間， 造成使用者不便。 因此，本發明提供一種改良之影像擷取裝置，其利用 閃光燈充電電容之切换，提高供給閃光燈之電容容量，從 而延長拍攝距離，並節省不必要之電容充電等待時間。 【發明内容】 基於上述目的，本發明提供一種閃光燈充電電容切換 裝置，包括：一閃光燈控制單元、一電容充/放電單元、一 充電電容切換單元及一亮度判斷單元。該閃光燈控制單元 包括：一閃光燈及一驅動單元，其中，該驅動單元用以控 制該閃光燈之閃光時間長度。該電容充/放電單元耦接於該 閃光燈控制單元，包括：複數並聯之電容及複數之開關， 其中，該等電容決定該閃光燈之閃光強度，該等開關各自 對應耦接於該等電容，用以控制該等電容之充電或放電。 該充電電容切換單元耦接於該電容充/放電單元，用以根據 一補償曝光參數決定每一開關之導通及關閉，用以利用該 等電容至少其中之二，致使該閃光燈產生對應之閃光。該 7 1377428 亮度判斷單元耦接於該閃光燈控制單元及該充電電容切換 單元。該亮度判斷單元比較一環境亮度值及一預閃亮度值 以產生一比較結果，並判斷該比較結果是否小於一臨界 值。若該比較結果小於該臨界值則根據該比較結果取得該 補償曝光參數。最後，利用該補償曝光參數驅動該閃光燈 控制單元產生對應之閃光。 值得注意的是，於一實施例中，該充電電容切換單元 根據該既定曝光參數控制該等開關，用以利用該等電容至 少其中之一，致使該閃光燈進行一第一次預閃。除此之外， 該充電電容切換單元根據該補償曝光參數控制該等開關， 用以利用該等電容至少其中之二，致使該閃光燈產生對應 之閃光。 本發明更揭露了一種閃光燈充電電容切換方法。該方 法適用於具有一閃光燈之一影像擷取裝置，該閃光燈以複 數並聯之電容驅動。在一第一狀態下，擷取一拍攝物體之 一第一影像，並根據該第一影像計算出一環境亮度值。接 著，在一第二狀態下，擷取該拍攝物體之一第二影像，並 根據該第二影像計算出一預閃亮度值。隨後，比較該環境 亮度值及該預閃亮度值，以產生一比較結果，並判斷該比 較結果是否小於一臨界值。當該比較結果小於該臨界值 時，根據該比較結果取得一補償曝光參數，用以根據該補 8 1377428 償曝光參數，利用該等電容至少其中之二，致使該閃光燈 產生對應之閃光。 除此之外’本發明尚提供—種影像擷取裝置，包括.： 上述之閃光燈充電電容切換裝置、一鏡頭模組及一影像感 測單元。該影像感測單元耦接於該鏡頭模組，用以透過該 鏡頭模組’從一拍攝物體上擷取影像。 為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂， 下文特舉實施例，並配合所附圖示，詳細說明如下。 【實施方式】 下文係說明本發明之較佳實施方式，用以更容易瞭解 本發明，並⑽以㈣彳本發明。本㈣之保護範圍當視後 附之申凊專利範圍所界定者為準。 第1圖係顯不依據本發明實施例之一閃光燈充電電容 =換mo方塊圖’包括：_閃光燈控制單元搬、一電 合充/放電早元1G4、—充電電容切換單元106及-亮度判 斷單元108。 >考第1圖’該閃光燈控制單元102包括一閃光燈112 及一驅動單元114。於一實施例中，該驅動單元114用以 控制該閃光燈112之閃光時間長度。該電容充/放電單元 ^轉接於簡統控制單幻们，其包括複數並聯之電 谷’例如第1圖實施例所示之電容CM、C2及C3，用以彈 9 1377428 性地決定該閃光燈112之閃光強度，且該等電容Cl〜C3耦 接於對應之複數開關上，如第1圖實施例所示之開關 SW1、SW2及SW3，該等開關SW1〜SW3個別控制該等電 容C1〜C3進行充電或放電操作。於此實施例中，該充電電 容切換單元106耦接於該電容充/放電單元104，用以根據 一補償曝光參數決定每一開關SW1〜SW3之導通及關閉。 該亮度判斷單元108係耦接於該閃光燈控制單元102及該 充電電容切換單元106，根據一拍攝物體（未圖示）所擷 取影像之亮度，用以決定該等電容之切換方式。該亮度判 斷單元108之操作方式將配合第1圖說明如下。 當欲進行拍攝時，在一第一狀態下，該亮度判斷單元 10 8根據該拍攝物體所擷取之一第一影像先計算出一環境 亮度值。於一實施例中，該第一狀態係為無閃光之狀態。 接著，在一第二狀態下，該亮度判斷單元108計算在 該第二狀態下擷取之一第二影像的一預閃亮度值。於一實 施例中，該第二狀態係為以一既定曝光參數驅動該閃光燈 控制單元102，對該拍攝物體進行一第一次預閃的狀態。 於一實施例中，該亮度判斷單元108於該第一影像及 該第二影像中各自定義一相同之取樣區域，例如：128 X 128 之區塊，用以取得該區塊之一取樣資料，其中，該取樣資 料係由三個色彩值，即紅色（R)、綠色（G )及藍色（B ) 1377428 三色所構成。該亮度判斷單元108設定該三個色彩值所對 應之權重係數。接著，於該第一影像之該取樣區域中，該 亮度判斷單元108將該取樣資料之三個色彩值與對應之權 重係數的乘積加總，用以取得該環境亮度值，並於該第二 影像之該取樣區域中，將該取樣資料之三個色彩值與對應 之權重係數的乘積加總，用以取得該預閃亮度值。 隨後，該亮度判斷單元108比較該環境亮度值及該預 閃亮度值，以產生一比較結果，並判斷該比較結果是否小 於一臨界值。當該比較結果小於該臨界值時，則根據該比 較結果取得該補償曝光參數。一般來講，閃光燈所能提供 之亮度係取決於閃光強度及閃光時間長度。於一實施例 中，該亮度判斷單元108可根據該比較結果得知所需補足 之亮度，再利用一查找表，取得該亮度所需之一電容數目 及一脈衝時間，用以決定控制該閃光燈之閃光強度及閃光 時間長度。該閃光燈控制單元102便根據該補償曝光參數 後產生對應之閃光。 舉例而言，若該閃光燈112僅使用一顆電容（例如： 電容C1)進行第一次預閃，且根據該補償曝光參數所決定 之該電容數目為兩顆電容時，則該亮度判斷單元108通知 該閃光燈控制單元102可以直接利用其餘的兩顆電容（例 如：電容C2及C3)造行拍攝，毋需等待電容C1進行充 1377428 電。若根據該補償曝光參數所決定之該電容數目同樣為一 顆電容，意即第一次預閃之亮度已足夠，則可直接利用其 餘電容進行拍攝或連拍。 更具體地，於此實例中，該驅動單元114，例如.：一 絕緣閘極雙極性電晶體驅動單元（insulated-gate bipolar transistoT，IGBT)，可根據該脈衝時間，正確地控制該閃 光燈之閃光時間長度，當脈衝時間越長時，亮度亦隨之增 加。 於一些實施例中，當根據該補償曝光參數所決定之電 容數目大於目前已充電之電容數目時，該充電電容切換單 元106亦可根據該補償曝光參數，判斷是否對第一次預閃 所使用之全部電容、或部份電容，進行再充電之操作。 再者，該閃光燈充電電容切換裝置10進一步包括一電 源（未圖示），耦接於該電容充/放電單元104,用以提供 一參考電壓Vin，對該等電容進行充電。因此，於進行第 一次預閃前，該充電電容切換單元106可透過該等開關 SW1〜SW3，對每一電容C1〜C3進行充電之操作。 第2圖係顯示依據本發明實施例之一閃光燈充電電容 切換方法20流程圖。該閃光燈充電電容切換方法適用於具 有一閃光燈之一影像擷取裝置，其中，該閃光燈利用複數 並聯之電容產生閃光。於本發明之實施例中，該影像擷取 12 1377428 裝置包括一相機或一攝影機。於一實施例中，該影像擷取 裝置包括一數位相機或一數位攝影機。 參考第2圖，首先，於感測到一拍攝物體時，在一第 一狀態下擷取該拍攝物體之一第一影像，以根據該第一影 像計算出一環境亮度值（步驟S202)。於一實施例中，該 第一狀態為無閃光狀態。隨後，以一參考電壓（如第1圖 之Vin)對該等電容進行充電（步驟S204)。其次，在一 第二狀態下，擷取該拍攝物體之一第二影像。於一實施例 中，係根據一既定曝光參數，利用該等電容至少其中之一， 例如：第1圖之電容C1，致使該閃光燈對該拍攝物體進行 一第一次預閃，於此狀態下，用以擷取該拍攝物體之一第 二影像。之後，再根據該第二影像，計算出一預閃亮度值 (步驟S206)。接著，比較該環境亮度值及該預閃亮度值， 以產生一比較結果，並判斷該比較結果是否小於一臨界 值，意即判斷第一次預閃之亮度是否已足夠（步驟S208)。 若第一次預閃之亮度足夠，則該閃光燈根據該既定曝 光參數來產生對應之閃光（步驟S222)。 反之，當該比較結果小於該臨界值時，即表示第一次 預間之亮度不足，則需根據該比較結果取得一補償曝光參 數（步驟S210)。如上所述，根據該補償曝光參數所取得 之一電容數目及一脈衝時間，分別用以決定閃光燈之閃光 13 1377428 強度及閃光時間長度。於一實施例中，可透過一查找表， 根據該比較結果取得該補償曝光參數，用以補償第一次預 問不足之亮度。 進一步，根據該補償曝光參數，判斷是否對用於進行 第一次預閃之電容進行再充電之操作（步驟S212)。若是， 等待全部電容或部份電容充電完成（步驟S220)。最後， 根據該補償曝光參數所決定之該電容數目及該脈衝時間， 該閃光燈利用該等電容至少其中之二來產生對應之閃光 (步驟 S214) 〇 值得注意的是，該環境亮度值及該預閃亮度值之計算 方式已詳述於第1圖及其相關實施例中，於此不加贅述。 除此之外，於一實施例中，當第一次預閃之亮度不足 時，可增加充電電容之數目進行一第二次預閃，並依據前 述之方式擷取該拍攝物體之影像及計算對應之亮度值。更 進一步，於操作上，若該第二次預閃之亮度仍不足時，可 根據該第二攻預閃之不足亮度取得該補償曝光參數，或 者，亦可再增加充電電容之數目進行一第三次預閃，具體 地操作端視拍攝環境之光源變化、拍攝速度或拍攝品質而 定。 第3圖係顯示本發明實施例之一影像擷取裝置30方塊 圖。如第3圖所示，該影像擷取裝置30包括一鏡頭模組 14 1377428 302、一影像感測單元304及一閃光燈充電電容切換裝置 306。該影像感測單元304耦接於該鏡頭模組302，用以透 過該鏡頭模組302，擷取一拍攝物體的影像。該閃光燈充 電電容切換裝置306耦接於該影像感測單元304，用以接 收所擷取之影像，並依據該影像之亮度，判斷目前該拍攝 物體所需補足之亮度，用以動態地調整内部充電電容之切 換方式來進行拍攝。由於該閃光燈充電電容切換裝置306 之架構及操作原理與第1圖實施例之閃光燈充電電容切換 裝置10類似，於此為簡化說明不加以贅述。於一實施例 中，該影像擷取裝置包括一數位相機或一數位攝影機，例 如：感應式相機。 再者，該影像擷取裝置30進一步包括一儲存單元 308，用以儲存一查找表。依據前述之說明，該閃光燈充電 電容切換裝置306可利用該查找表，並根據擷取影像所計 算之亮度，取得一組適當的補償曝光參數，用以決定控制 閃光燈之閃光強度及閃光時間長度所需之一電容數目及一 脈衝時間。需注意，計算亮度之方式已配合第1圖之實施 例說明如上，在此省略其說明。 如上所述，相較於習知技術，本發明所揭露之影像擷 取裝置、閃光燈充電電容切換裝置及其切換方法，除了能 依據拍攝條件彈性地切換可使用之充電電容，節省不必要 15 1377428 的電容充電等待時間外，更進一步地提高拍攝之距離。舉 例而言，於野外拍攝動物時，根據本發明之實施例，在感 測動物經過並進行第一次預閃後，隨即判斷第一次預閃之 亮度是否足夠，若不足，不需等待已使用電容之再充電， 馬上可利用其餘的電容進行第二次預閃或即時進行拍攝， 甚至進行連拍之操作，從而能夠清晰地補捉遠方動物之影 像，如此一來，大幅提昇拍攝之品質、速度及所能拍攝之 距離。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍内，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

16 1377428 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示依據本發明實施例之一閃光燈充電電容 切換裝置方塊圖； 第2圖係顯示依據本發明實施例之一閃光燈充電電容 切換方法流程圖；及 第3圖係顯示本發明實施例之一影像擷取裝置方塊 圖。 【主要元件符號說明】 10、306〜閃光燈充電電容切換裝置； 102〜閃光燈控制單元； 104〜電容充/放電單元； 106〜充電電容切換單元:； 108〜亮度判斷單元； 112〜閃光燈； 114〜驅動單元；

Cl、C2及C3〜電容； SW1、SW2及SW3〜開關； 302〜鏡頭模組； 304〜影像感測單元；及 308〜儲存單元。 17

Claims (1)

1377428 十、申請專利範阖： 1. 一種閃光燈充電電容切換裝置，包括： 一閃光燈控制單元，包括一閃光燈及一驅動單元，該 驅動單元用以控制該閃光燈之閃光時間長度； 一電容充/放電單元，耦接於該閃光燈控制單元，包括 複數並聯之電容及複數之開關，其中，該等電容決定該閃 光燈之閃光強度，該等開關各自對應耦接於該等電容，用 以控制該等電容之充電或放電； 一充電電容切換單元，耦接於該電容充/放電單元，用 以根據一補償曝光參數決定每一開關之導通及關閉，用以 利用該等電容至少其中之二，致使該閃光燈產生對應之閃 光；及 一亮度判斷單元，耦接於該閃光燈控制單元及該充電 電容切換單元，用以比較一環境亮度值及一預閃亮度值以 產生一比較結果、判斷該比較結果是否小於一臨界值、若 該比較結果小於該臨界值則根據該比較結果取得該補償曝 光參數、以及利用該補償曝光參數驅動該閃光燈控制單元 產生對應之閃光。 2. 如申請專利範圍第1項所述之閃光燈充電電容切換 裝置，其中，該充電電容切換單元根據一既定曝光參數控 制該等開關，用以利用該等電容至少其中之一，致使該閃 18 1377428 光燈進行一第一次預閃。 3. 如申請專利範圍第1項所述之閃光燈充電電容切換 裝置，其中，該環境亮度值係取決於一第一狀態下擷取之 一第一影像、及該預閃亮度值係取決於一第二狀態下擷取 之一第二影像。 4. 如申請專利範圍第3項所述之閃光燈充電電容切換 裝置，其中，該第一狀態為無閃光狀態以及該第二狀態為 以一既定曝光參數驅動該閃光燈控制單元，對該拍攝物體 進行一第一次預閃的狀態。 5. 如申請專利範圍第1項所述之閃光燈充電電容切換 裝置，其中，該充電電容切換單元根據該補償曝光參數， 判斷是否對用於進行一第一次預閃之電容進行再充電。 6. 如申請專利範圍第1項所述之閃光燈充電電容切換 裝置，其中，該亮度判斷單元利用一查找表取得該補償曝 光參數，決定控制該閃光燈之閃光強度及閃光時間長度所 需之一電容數目及一脈衝時間。 7. 如申請專利範圍第1項所述之閃光燈充電電容切換 裝置，其中，該亮度判斷單元於該第一影像及該第二影像 中各自定義一取樣區域，用以產生由三個色彩值所組成一 取樣資料，並分別設定該三個色彩值對應之權重係數，以 於該第一影像之該取樣區域中，將該取樣資料之三個色彩 19 1377428 值與對應之權重係數的乘積加總，用以產生該環境亮度 值，並於該第二影像之該取樣區域中，將該取樣資料之三 個色彩值與對應之權重係數的乘積加總，用以產生該預閃 亮度值，且其中，該三個色彩值包括紅色色彩值、綠色色 彩值及藍色色彩值。 8. 如申請專利範圍第1項所述之閃光燈充電電容切換 裝置，其中，該驅動單元包括一絕緣閘極雙極性電晶體驅 動單元。 9. 一種閃光燈充電電容切換方法，適用於具有一閃光 燈之一影像擷取裝置，該閃光燈以複數並聯之電容驅動， 該閃光燈充電電容切換方法包括： 在一第一狀態下擷取一拍攝物體之一第一影像； 根據該第一影像計算出一環境亮度值； 在一第二狀態下擷取該拍攝物體之一第二影像； 根據該第二影像計算出一預閃亮度值； 比較該環境亮度值及該預閃亮度值，以產生一比較結 果； 判斷該比較結果是否小於一臨界值； 當該比較結果小於該臨界值時，根據該比較結果取得 一補償曝光參數；及 根據該補償曝光參數，利用該等電容至少其中之二， 20 1377428 致使該閃光燈產生對應之閃光。 10. 如申請專利範圍第9項所述之閃光燈充電電容切 換方法，其中，在一第二狀態下擷取該拍攝物體之一第二 影像之步驟包括： 根據一既定曝光參數，利用該等電容至少其中之一， 致使該閃光燈對該拍攝物體進行一第一次預閃。 11. 如申請專利範圍第9項所述之閃光燈充電電容切 換方法，其中，該第一狀態為無閃光狀態。 1.2.如申請專利範圍第9項所述之閃光燈充電電容切 換方法，其中，該第二狀態為以一既定曝光參數，對該拍 攝物體進行一第一次預閃的狀態。 13. 如申請專利範圍第9項所述之閃光燈充電電容切 換方法，其中，根據該補償曝光參數，判斷是否對用於進 行一第一次預閃之電容進行再充電。 14. 如申請專利範圍第9項所述之閃光燈充電電容切 換方法，其中，取得該補償曝光參數之步驟包括： 利用一查找表，決定該閃光燈所需之一電容數目及一 脈衝時間，其令，該閃光燈之閃光強度取決於該電容數目， 以及該閃光燈之閃光時間長度取決於該脈衝時間。 15. 如申請專利範圍第9項所述之閃光燈充電電容切 換方法，其中，計算該環境亮度值及該預閃亮度值之步驟 21 1377428 包括： 於該第一影像及該第二影像中，各自定義一取樣區 域，用以產生一取樣資料，其中，該取樣資料包括三個色 彩值所組成之資料； 分別對該三個色彩值設定對應之權重係數； 於該第一影像之該取樣區域中，將該取樣資料之三個 色彩值與對應之權重係數的乘積加總，以計算該環境亮度 值；及 於該第二影像之該取樣區域中，將該取樣資料之三個 色彩值與對應之權重係數的乘積加總，以計算該預閃亮度 值， 其中，該三個色彩值包括紅色色彩值、綠色色彩值及 藍色色彩值。 16. 如申請專利範圍第9項所述之閃光燈充電電容切 換方法，其中，該影像擷取裝置包括一數位相機或一數位 攝影機。 17. —種影像擷取裝置，包括： 一鏡頭模組； 一影像感測單元，耦接於該鏡頭模組，用以透過該鏡 頭模組，擷取一拍攝物體的影像；以及 一閃光燈充電電容切換裝置，耦接於該影像感測單 22 1377428 元，包括： 一閃光燈控制單元，包括一閃光燈及一驅動單元，該 驅動單元用以控制該閃光燈之閃光時間長度； 一電容充/放電單元，耦接於該閃光燈控制單元，包括 複數並聯之電容及複數之開關，其中，該等電容決定該閃 光燈之閃光強度，該等開關各自對應耦接於該等電容，用 以控制該等電容之充電或放電； 一充電電容切換單元，耦接於該電容充/放電單元，用 以根據一補償曝光參數決定每一開關之導通及關閉，用以 利用該等電容至少其中之二，致使該閃光燈產生對應之閃 光；及 一亮度判斷單元，耦接於該閃光燈控制單元及該充電 電容切換單元，用.以計算在一第一狀態下擷取之一第一影 像的一環境亮度值、計算在一第二狀態下擷取之一第二影 像的一預閃亮度值、比較該環境亮度值及該預閃亮度值以 產生一比較結果、判斷該比較結果是否小於一臨界值、若 該比較結果小於該臨界值則根據該比較結果取得該補償曝 光參數、以及利用該補償曝光參數驅動該閃光燈控制單元 產生對應之閃光。 18.如申請專利範圍第17項所述之影像擷取裝置，其 中，該充電電容切換單元根據一既定曝光參數控制該等開 23 關^以利用該等電容至少其中之―，致使該閃光燈進行 弟—次預閃。 中=如申凊專利範圍第π項所述之影像揭取裝置，並 ’該第-狀態為無巧光狀態。 八 中，=如申凊專利範圍第17項所述之影像擷取裝置，其 _ ^第一狀態為以〜既定曝光參數驅動該閃光燈控制單 • %’對該拍攝物體進行一第一次預閃的狀態。 包括2:1.如申請專利範圍第Π項所述之影像操取裝置，更 存單兀，用以儲存一查找表，其中，該亮 uo _ ^ /JSC v'4 早凡利用該查找表取得該補償曝光參數，決定#_閃光 燈之閃光強度及閃光時間長度所m容數目及一脈衝 時間。 22.如申請專利範圍第17項所述之影像_取裝置，其 中’該亮度判斷單元於該第一影像及該第二巧你'、 〜像中各自定 義一取樣區域，用以產生由三個色彩值所細士 且成一取樣資 料，並分別設定該三個色彩值對應之權重係叙 τ、默，以於該第 一影像之該取樣區域中’將該取樣資料之三個色彩值與對 應之權重係數的乘積加總，用以產生該環境亮度值，以及 於該第二影像之該取樣區域中，將該取樣資料夕_ 、二個色彩 值與對應之權重係數的乘積加總’用以產生兮益— 土邊預閃亮度 24 1377428 值，且其中.，該三個色彩值包括紅色色彩值、綠色色彩值 及藍色色彩值。 23. 如申請專利範圍第17項所述之影像擷取裝置，其 中，該驅動單元包括一絕緣閘極雙極性電晶體驅動單元。 24. 如申請專利範圍第17項所述之影像擷取裝置，其 中，該影像擷取裝置包括一數位相機或一數位攝影機。

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