TWI452404B - 具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統 - Google Patents

Description

具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統

本發明係有關於一種影像擷取系統，尤指一種具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統。

為了使攝影機能在夜間或較暗的環境中清楚攝影，越來越多的攝影機都加入了紅外線LED的設計。但在目前的設計中，紅外線LED不是被全部打開就是被全部關閉。當環境光源不是太暗而將紅外線LED全部打開時，會造成攝影的畫面過亮；而當環境光源不是很亮而將紅外線LED全部關閉時，則會造成攝影的畫面偏暗。由此可見，目前設計中的紅外線LED不能根據實際需求來準確地調整亮度，因而產生所擷取到的影像效果不佳的問題。

本發明實施例在於提供一種具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統，其可大大提升影像擷取模組所擷取到的影像品質，不會再有影像過暗或過亮(過度曝光)的問題產生。

本發明其中一實施例所提供的一種具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統，其包括：一影像擷取單元、一輔助投光單元及一控制單元。所述影像擷取單元包括至少一影像擷取模組，其中至少一所述影像擷取模組包括一影像感測器及一鄰近且對應於所述影像感測器的變焦鏡頭，所述影像感測器通過所述變焦鏡頭以擷取至少一可移動物體的影像，且所述變焦鏡頭具有一第一可變焦距。所述輔助投光單元包括至少一輔助投光模組，其中至少一所 述輔助投光模組包括至少一用於產生光束的發光元件及至少一鄰近且對應於至少一所述發光元件的電控變焦透鏡，至少一所述發光元件所產生的所述光束通過至少一所述電控變焦透鏡以形成一投向至少一所述可移動物體的投射光源，且至少一所述電控變焦透鏡具有一第二可變焦距。所述控制單元包括一電性連接於至少一所述影像擷取模組與至少一所述輔助投光模組之間的電壓控制模組。更進一步來說，所述變焦鏡頭的所述第一可變焦距依據至少一所述可移動物體相距至少一所述影像擷取模組所形成的可變物距來進行改變，所述電壓控制模組依據所述變焦鏡頭的所述第一可變焦距的改變以提供一預定電壓值給至少一所述電控變焦透鏡，至少一所述電控變焦透鏡的所述第二可變焦距依據所述電壓控制模組所提供的所述預定電壓值來進行改變，且至少一所述輔助投光模組所產生的所述投射光源的投光角度依據至少一所述電控變焦透鏡的所述第二可變焦距的改變來進行調整。

本發明的有益效果可以在於，本發明實施例所提供的影像擷取系統，其可透過“所述電壓控制模組依據所述變焦鏡頭的所述第一可變焦距的改變以提供一預定電壓值給至少一所述電控變焦透鏡”與“至少一所述電控變焦透鏡的所述第二可變焦距依據所述電壓控制模組所提供的所述預定電壓值來進行改變”的設計，以使得至少一所述輔助投光模組所產生的所述投射光源的投光角度可依據至少一所述電控變焦透鏡的所述第二可變焦距的改變來進行調整。因此，無論可移動物體相距影像擷取模組所形成的可變物距如何的改變，發光元件所產生的光束都可 通過電控變焦透鏡，以形成一精準投向可移動物體或其周圍的投射光源，進而可大大提升影像擷取模組所擷取到的可移動物體的影像的清晰度，不會再有影像過暗或過亮(過度曝光)的問題產生。

為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

〔第一實施例〕

請參閱圖1與圖2所示，本發明第一實施例提供一種具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統Z，其包括：一影像擷取單元1、一輔助投光單元2、一控制單元3及一殼體單元4。

首先，影像擷取單元1包括至少一影像擷取模組10，其中影像擷取模組10包括一影像感測器100、一鄰近且對應於影像感測器100的變焦鏡頭101、及一用於同時收容影像感測器100與變焦鏡頭101的第一外殼體102。此外，影像感測器100可通過變焦鏡頭101，以擷取可移動物體M的影像，且變焦鏡頭101具有一第一可變焦距。舉例來說，影像擷取模組10可為一作為監視器用途的攝影機。依據不同的使用需求，影像感測器100可為電荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)或互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS，簡稱互補式金氧半)，且變焦鏡頭101可由多個透鏡群所組成，然而本發明所使用的影像感測器100與變焦鏡頭101不以上述第一實施例所舉的例子為限。

再者，輔助投光單元2包括至少一輔助投光模組20，其中輔助投光模組20包括至少一用於產生光束L1的發光元件200、至少一鄰近且對應於發光元件200的電控變焦透鏡201、及一用於同時收容發光元件200與電控變焦透鏡201的第二外殼體202。此外，發光元件200所產生的光束L1可通過電控變焦透鏡201，以形成一投向可移動物體M的投射光源L2，且電控變焦透鏡201具有一第二可變焦距。舉例來說，發光元件200可為一用於產生紅外線光源的發光二極體(LED)或一用於產生紅外線光源雷射二極體(Laser LED)。電控變焦透鏡201可為一具有一可變透鏡曲率(或可調變屈光率)的液態透鏡2010，且液態透鏡2010具有兩個相對應的電壓輸入電極(圖未示)。然而，本發明所使用的發光元件200與電控變焦透鏡201不以上述第一實施例所舉的例子為限。

另外，控制單元3包括一電性連接於影像擷取模組10與輔助投光模組20之間的電壓控制模組30，其中液態透鏡2010的兩個相對應的電壓輸入電極(圖未示)分別電性連接於電壓控制模組30的正極(圖未示)與負極(圖未示)。此外，殼體單元4包括一用於同時收容影像擷取單元1、輔助投光單元2及控制單元3的外殼體40，因此影像擷取單元1、輔助投光單元2及控制單元3可被整合在同一個外殼體40內而形成單一裝置。當然，本發明亦可省略殼體單元4的使用，以使得影像擷取單元1與輔助投光單元2各別形成單獨的裝置，並且電壓控制模組30可選擇性設置在第一外殼體102或第二外殼體202的內部，或者電壓控制模組30也可設置在第一外殼體102與第二外殼體202 的外部，然而本發明所使用的電壓控制模組30所定義的位置不以上述第一實施例所舉的例子為限。

更進一步來說，配合圖1至圖4所示，首先，當可移動物體M相距影像擷取模組10所形成的可變物距(D1、D2)進行變動時(例如，某人因著移動而由可變物距D1(如圖1所示)改變至可變物距D2(如圖2所示)、或由可變物距D2(如圖2所示)改變至可變物距D1(如圖1所示))，變焦鏡頭101的第一可變焦距可依據可移動物體M相距影像擷取模組10所形成的可變物距(D1、D2)來進行改變，以產生一傳送至電壓控制模組30的“物體移動訊號(S1、S2)”。接著，電壓控制模組30可依據變焦鏡頭101的第一可變焦距因著改變所產生的物體移動訊號(S1、S2)，以提供一“預定電壓值(V1、V2)”給電控變焦透鏡201。換言之，由電壓控制模組30所提供的預定電壓值(V1、V2)可通過兩個相對應的電壓輸入電極(圖未示)以供應給液態透鏡2010，以使得液態透鏡2010的可變透鏡曲率可依據電壓控制模組30所提供的預定電壓值(V1、V2)來進行調整。藉此，輔助投光模組20所產生的投射光源L2的投光角度(θ1、θ2)即可依據液態透鏡2010的可變透鏡曲率的改變來進行調整。

舉例來說，首先，配合圖1與圖3所示，當影像擷取系統Z使用於室內(近場)時，變焦鏡頭101的第一可變焦距可依據可移動物體M相距影像擷取模組10所形成的可變物距D1來進行改變，以產生一傳送至電壓控制模組30的物體移動訊號S1；接著，電壓控制模組30可依據物體移動訊號S1，以提供一預定電壓值V1給電控變焦透鏡201 ；然後，液態透鏡2010的可變透鏡曲率即可依據電壓控制模組30所提供的預定電壓值V1來進行調整。藉此，如圖3所示，發光元件200所產生的光束L1即可依據液態透鏡2010的可變透鏡曲率的改變，以形成一具有較大投光角度θ1的投射光源L2(亦即，發光元件200所產生的光束L1可依序通過液態透鏡2010與一鄰近液態透鏡2010且位於液態透鏡2010前方的散光透鏡2011(例如負DLL透鏡)，以形成一具有較大投光角度θ1的投射光源L2)。再者，配合圖2與圖4所示，當影像擷取系統Z使用於室內時，變焦鏡頭101的第一可變焦距可依據可移動物體M相距影像擷取模組10所形成的可變物距D2來進行改變，以產生一傳送至電壓控制模組30的物體移動訊號S2；接著，電壓控制模組30可依據物體移動訊號S2，以提供一預定電壓值V2給電控變焦透鏡201；然後，液態透鏡2010的可變透鏡曲率即可依據電壓控制模組30所提供的預定電壓值V2來進行調整。藉此，如圖4所示，發光元件200所產生的光束L1即可依據液態透鏡2010的可變透鏡曲率的改變，以形成一具有較大投光角度θ2的投射光源L2(亦即，發光元件200所產生的光束L1可依序通過液態透鏡2010與一鄰近液態透鏡2010且位於液態透鏡2010前方的散光透鏡2011，以形成一具有較大投光角度θ2的投射光源L2)。

換句話說，變焦鏡頭101的第一可變焦距可依據可移動物體M相距影像擷取模組10所形成的可變物距(D1、D2)來進行改變。電壓控制模組30可依據變焦鏡頭101的第一可變焦距的改變，以提供一預定電壓值(V1、V2)給電 控變焦透鏡201。電控變焦透鏡201的第二可變焦距可依據電壓控制模組30所提供的預定電壓值(V1、V2)來進行改變，且輔助投光模組20所產生的投射光源L2的投光角度θ可依據電控變焦透鏡201的第二可變焦距的改變來進行調整。因此，無論可移動物體M相距影像擷取模組10所形成的可變物距(D1、D2)如何的改變，發光元件200所產生的光束L1都可通過電控變焦透鏡201，以形成一精準投向可移動物體M或其周圍的投射光源L2，進而可大大提升影像擷取模組10所擷取到的可移動物體M的影像的清晰度，不會再有影像過暗或過亮(過度曝光)的問題產生。

〔第二實施例〕

請參閱圖5與圖6所示，本發明第二實施例提供一種具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統Z。由圖5與圖3的比較、及圖6與圖4的比較可知，本發明第二實施例與第一實施例最大的不同在於：第二實施例所提供的輔助投光模組20包括至少一用於產生光束L1的發光元件200、至少一電控變焦透鏡201、及至少一設置於發光元件200與電控變焦透鏡201之間的聚光透鏡203，其中發光元件200所產生的光束L1可依序通過聚光透鏡203與電控變焦透鏡201，以形成一投向可移動物體M的投射光源L2。值得一提的是，由於第二實施例在發光元件200與電控變焦透鏡201之間增設一聚光透鏡203，所以影像擷取系統Z所產生的投射光源L2可以投射至較遠的地方(亦即投射光源L2的投射距離可以依據電控變焦透鏡201的第二可變焦距的改變來進行調整)，因此第二實施例的影 像擷取系統Z較適合應用於戶外(遠場)。

舉例來說，首先，配合圖1與圖5所示，當影像擷取系統Z使用於戶外時，變焦鏡頭101的第一可變焦距可依據可移動物體M相距影像擷取模組10所形成的可變物距D1來進行改變，以產生一傳送至電壓控制模組30的物體移動訊號S1；接著，電壓控制模組30可依據物體移動訊號S1，以提供一預定電壓值V1給電控變焦透鏡201；然後，液態透鏡2010的可變透鏡曲率即可依據電壓控制模組30所提供的預定電壓值V1來進行調整。藉此，如圖5所示，發光元件200所產生的光束L1即可依序通過聚光透鏡203與液態透鏡2010，以形成一投光角度內縮且可投射至較遠處的投射光源L2。再者，配合圖2與圖6所示，當影像擷取系統Z使用於戶外時，變焦鏡頭101的第一可變焦距可依據可移動物體M相距影像擷取模組10所形成的可變物距D2來進行改變，以產生一傳送至電壓控制模組30的物體移動訊號S2；接著，電壓控制模組30可依據物體移動訊號S2，以提供一預定電壓值V2給電控變焦透鏡201；然後，液態透鏡2010的可變透鏡曲率即可依據電壓控制模組30所提供的預定電壓值V2來進行調整。藉此，如圖6所示，發光元件200所產生的光束L1即可依序通過聚光透鏡203與液態透鏡2010，以形成一投光角度內縮且可投射至較遠處的投射光源L2。

因此，無論可移動物體M相距影像擷取模組10所形成的可變物距(D1、D2)如何的改變，發光元件200所產生的光束L1可依序通過聚光透鏡203與電控變焦透鏡201，以形成一精準投向可移動物體M或其周圍的投射光源 L2，進而可大大提升影像擷取模組10所擷取到的可移動物體M的影像的清晰度，不會再有影像過暗或過亮(過度曝光)的問題產生。

當然，第二實施例亦可將電控變焦透鏡201改換成設置於發光元件200與聚光透鏡203之間。當發光元件200所產生的光束L1依序通過電控變焦透鏡201與聚光透鏡203時，發光元件200所產生的光束L1一樣也可以轉換成一精準投向可移動物體M或其周圍的投射光源L2。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明實施例所提供的影像擷取系統Z，其可透過“電壓控制模組30依據變焦鏡頭101的第一可變焦距的改變以提供一預定電壓值(V1、V2)給電控變焦透鏡201”與“電控變焦透鏡201的第二可變焦距依據電壓控制模組30所提供的預定電壓值(V1、V2)來進行改變”的設計，以使得輔助投光模組20所產生的投射光源L2的投光角度(θ1、θ2)可依據電控變焦透鏡201的第二可變焦距的改變來進行調整。因此，無論可移動物體M相距影像擷取模組10所形成的可變物距(D1、D2)如何的改變，發光元件200所產生的光束L1都可通過電控變焦透鏡201，以形成一精準投向可移動物體M或其周圍的投射光源L2，進而可大大提升影像擷取模組10所擷取到的可移動物體M的影像的清晰度，不會再有影像過暗或過亮(過度曝光)的問題產生。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效技術變化，均包含於本發明之範圍內。

Z‧‧‧影像擷取系統

1‧‧‧影像擷取單元

10‧‧‧影像擷取模組

100‧‧‧影像感測器

101‧‧‧變焦鏡頭

102‧‧‧第一外殼體

S1、S2‧‧‧物體移動訊號

2‧‧‧輔助投光單元

20‧‧‧輔助投光模組

200‧‧‧發光元件

201‧‧‧電控變焦透鏡

2010‧‧‧液態透鏡

2011‧‧‧散光透鏡

202‧‧‧第二外殼體

203‧‧‧聚光透鏡

L1‧‧‧光束

L2‧‧‧投射光源

θ1、θ2‧‧‧投光角度

3‧‧‧控制單元

30‧‧‧電壓控制模組

V1、V2‧‧‧預定電壓值

4‧‧‧殼體單元

40‧‧‧外殼體

M‧‧‧可移動物體

D1、D2‧‧‧可變物距

圖1為本發明第一實施例與第二實施例的影像擷取系統用來擷取可變物距為D1時的可移動物體的影像的示意圖。

圖2為本發明第一實施例與第二實施例的影像擷取系統用來擷取可變物距為D2時的可移動物體的影像的示意圖。

圖3為本發明第一實施例的影像擷取系統的輔助投光單元將投射光源投射至可變物距為D1時的可移動物體上的示意圖。

圖4為本發明第一實施例的影像擷取系統的輔助投光單元將投射光源投射至可變物距為D2時的可移動物體上的示意圖。

圖5為本發明第二實施例的影像擷取系統的輔助投光單元將投射光源投射至可變物距為D1時的可移動物體上的示意圖。

圖6為本發明第二實施例的影像擷取系統的輔助投光單元將投射光源投射至可變物距為D2時的可移動物體上的示意圖。

Z‧‧‧影像擷取系統

1‧‧‧影像擷取單元

10‧‧‧影像擷取模組

100‧‧‧影像感測器

101‧‧‧變焦鏡頭

102‧‧‧第一外殼體

S1‧‧‧物體移動訊號

2‧‧‧輔助投光單元

20‧‧‧輔助投光模組

200‧‧‧發光元件

201‧‧‧電控變焦透鏡

2010‧‧‧液態透鏡

202‧‧‧第二外殼體

L1‧‧‧光束

L2‧‧‧投射光源

3‧‧‧控制單元

30‧‧‧電壓控制模組

V1‧‧‧預定電壓值

4‧‧‧殼體單元

40‧‧‧外殼體

M‧‧‧可移動物體

D1‧‧‧可變物距

Claims (10)

1. 一種具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統，其包括：一影像擷取單元，其包括至少一影像擷取模組，其中至少一所述影像擷取模組包括一影像感測器及一鄰近且對應於所述影像感測器的變焦鏡頭，所述影像感測器通過所述變焦鏡頭以擷取至少一可移動物體的影像，且所述變焦鏡頭具有一第一可變焦距；一輔助投光單元，其包括至少一輔助投光模組，其中至少一所述輔助投光模組包括至少一用於產生光束的發光元件及至少一鄰近且對應於至少一所述發光元件的電控變焦透鏡，至少一所述發光元件所產生的所述光束通過至少一所述電控變焦透鏡以形成一投向至少一所述可移動物體的投射光源，且至少一所述電控變焦透鏡具有一第二可變焦距；以及一控制單元，其包括一電性連接於至少一所述影像擷取模組與至少一所述輔助投光模組之間的電壓控制模組；其中，所述變焦鏡頭的所述第一可變焦距依據至少一所述可移動物體相距至少一所述影像擷取模組所形成的可變物距來進行改變，所述電壓控制模組依據所述變焦鏡頭的所述第一可變焦距的改變以提供一預定電壓值給至少一所述電控變焦透鏡，至少一所述電控變焦透鏡的所述第二可變焦距依據所述電壓控制模組所提供的所述預定電壓值來進行改變，且至少一所述輔助投光模組所產生的所述投射光源的投光角度依據至少 一所述電控變焦透鏡的所述第二可變焦距的改變來進行調整。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統，更進一步包括：一殼體單元，其包括一用於同時收容所述影像擷取單元、所述輔助投光單元及所述控制單元的外殼體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統，其中至少一所述影像擷取模組包括一用於同時收容所述影像感測器與所述變焦鏡頭的第一外殼體，至少一所述輔助投光模組包括一用於同時收容至少一所述發光元件與至少一所述電控變焦透鏡的第二外殼體，且所述電壓控制模組設置在所述第一外殼體或所述第二外殼體的內部。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統，其中至少一所述發光元件為一用於產生紅外線光源的發光二極體或一用於產生紅外線光源雷射二極體，其中至少一所述電控變焦透鏡為一具有一可變透鏡曲率的液態透鏡，且所述液態透鏡的所述可變透鏡曲率依據所述電壓控制模組所提供的所述預定電壓值來進行調整。
5. 如申請專利範圍第4項所述之具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統，其中至少一所述輔助投光模組包括一鄰近且對應於所述液態透鏡的散光透鏡，且至少一所述發光元件所產生的所述光束依序通過所述液態透鏡與所述散光透鏡，以形成所述投射光源。
6. 一種具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統，其包 括：一影像擷取單元，其包括至少一影像擷取模組，其中至少一所述影像擷取模組包括一影像感測器及一鄰近且對應於所述影像感測器的變焦鏡頭，所述影像感測器通過所述變焦鏡頭以擷取至少一可移動物體的影像，且所述變焦鏡頭具有一第一可變焦距；一輔助投光單元，其包括至少一輔助投光模組，其中至少一所述輔助投光模組包括至少一用於產生光束的發光元件、至少一電控變焦透鏡、及至少一設置於至少一所述發光元件與至少一所述電控變焦透鏡之間的聚光透鏡，至少一所述發光元件所產生的所述光束依序通過至少一所述聚光透鏡與至少一所述電控變焦透鏡，以形成一投向至少一所述可移動物體的投射光源，且至少一所述電控變焦透鏡具有一第二可變焦距；以及一控制單元，其包括一電性連接於至少一所述影像擷取模組與至少一所述輔助投光模組之間的電壓控制模組；其中，所述變焦鏡頭的所述第一可變焦距依據至少一所述可移動物體相距至少一所述影像擷取模組所形成的可變物距來進行改變，所述電壓控制模組依據所述變焦鏡頭的所述第一可變焦距的改變以提供一預定電壓值給至少一所述電控變焦透鏡，至少一所述電控變焦透鏡的所述第二可變焦距依據所述電壓控制模組所提供的所述預定電壓值來進行改變，且至少一所述輔助投光模組所產生的所述投射光源的投光角度依據至少 一所述電控變焦透鏡的所述第二可變焦距的改變來進行調整。
7. 如申請專利範圍第6項所述之具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統，更進一步包括：一殼體單元，其包括一用於同時收容所述影像擷取單元、所述輔助投光單元及所述控制單元的外殼體。
8. 如申請專利範圍第6項所述之具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統，其中至少一所述影像擷取模組包括一用於同時收容所述影像感測器與所述變焦鏡頭的第一外殼體，至少一所述輔助投光模組包括一用於同時收容至少一所述發光元件與至少一所述電控變焦透鏡的第二外殼體，且所述電壓控制模組設置在所述第一外殼體或所述第二外殼體的內部。
9. 如申請專利範圍第6項所述之具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統，其中至少一所述發光元件為一用於產生紅外線光源的發光二極體或一用於產生紅外線光源雷射二極體，至少一所述電控變焦透鏡為一具有一可變透鏡曲率的液態透鏡，且所述液態透鏡的所述可變透鏡曲率依據所述電壓控制模組所提供的所述預定電壓值來進行調整。
10. 一種具有投光角度自動調整功能的影像擷取系統，其包括：一影像擷取單元，其包括至少一影像擷取模組，其中至少一所述影像擷取模組包括一影像感測器及一鄰近且對應於所述影像感測器的變焦鏡頭，所述影像感測器通過所述變焦鏡頭以擷取至少一可移動物體的影像， 且所述變焦鏡頭具有一第一可變焦距；一輔助投光單元，其包括至少一輔助投光模組，其中至少一所述輔助投光模組包括至少一用於產生光束的發光元件、至少一聚光透鏡、及至少一設置於至少一所述發光元件與至少一所述聚光透鏡之間的電控變焦透鏡，至少一所述發光元件所產生的所述光束依序通過至少一所述電控變焦透鏡與至少一所述聚光透鏡，以形成一投向至少一所述可移動物體的投射光源，且至少一所述電控變焦透鏡具有一第二可變焦距；以及一控制單元，其包括一電性連接於至少一所述影像擷取模組與至少一所述輔助投光模組之間的電壓控制模組；其中，所述變焦鏡頭的所述第一可變焦距依據至少一所述可移動物體相距至少一所述影像擷取模組所形成的可變物距來進行改變，所述電壓控制模組依據所述變焦鏡頭的所述第一可變焦距的改變以提供一預定電壓值給至少一所述電控變焦透鏡，至少一所述電控變焦透鏡的所述第二可變焦距依據所述電壓控制模組所提供的所述預定電壓值來進行改變，且至少一所述輔助投光模組所產生的所述投射光源的投光角度依據至少一所述電控變焦透鏡的所述第二可變焦距的改變來進行調整。