TWM499576U - 具自動影像校正之照相模組之手持式電子裝置 - Google Patents

Description

具自動影像校正之照相模組之手持式電子裝置

本新型為有關一種具照相模組之手持式電子裝置，尤指一種具自動影像校正之照相模組之手持式電子裝置。

隨著數位科技的進步及電子產業的發達，影像穩定技術(Image Stabilization Technology)不僅係應用於數位攝影機，亦迅速普及地應用在其他數位裝置，如: 數位相機、具照相功能之手機等，近年來，鑒於數位照相裝置使用領域之擴展，除具備自動對焦及多倍率變焦等性能外，影像震動補償功能(即影像穩定技術)之必要性日漸顯現。當拍攝者手持數位相機或具照相功能之手機進行拍攝時，倘操作不穩或擬進行拍攝之物件係運動物體，常會導致成像模糊之問題。造成此現象之原因係: 當光源通過數位照相裝置之CCD/CMOS影像感測器而轉換成數位電子訊號成像時，光電轉換需一定之處理過程，在此過程中，若相機發生震動或拍攝物件移動而造成光線異常位移，所拍攝之影像便會非常模糊，而大多數位照相裝置之使用者均係以手持方式進行拍攝，難免因使用者之握持不穩而引起畫面之晃動，是以，數位照相裝置之影像震動補償功能(即影像穩定技術)係一大重要關鍵。

現今數位照相裝置之影像穩定技術基本上分為光學式防手震技術與電子式防手震技術兩種。1994年，尼康(Nikon)公司推出第一款具有減震系統(Vibration Reduction)技術之數位相機。1995年，日本佳能(Canon)公司推出全球第一款具有影像穩定器(Image Stabilizer)鏡頭之數位相機。

光學式防手震技術之代表性廠商包括:佳能(Canon)、尼康(Nikon)和松下(Panasonic)。光學式防手震技術係利用設置於相機鏡頭內之陀螺儀偵測微小移動，並且將此移動信號傳至微處理器，立即計算所需補償之位移量，嗣通過影像穩定器鏡片組，依據鏡頭之震動方向及位移量予以補償，進而克服因相機震動所致影像模糊之情形。縱得藉由影像穩定器鏡片組之移動而補償相機機身之震動，而達到較佳影像之拍攝畫質，惟光學式防手震技術之影像穩定器所計算之補償位移量仍侷限於一定範圍內之快門時間的震動，故效果有限，且須於鏡頭內另行設置一影像穩定器鏡片組，將導致數位相機之成本提高及鏡頭之體積增加。

電子式防手震技術之代表性如: 奧林巴斯(Olympus)之抗震程式(Anti-Vibration Program)，其係依據拍攝之實際情況，藉由調節快門速度和ISO感光度等設置，減輕拍攝者手持相機震動所造成之影響。另，尼康(Nikon)數位相機所採用之最佳拍攝選擇器(Best-Shot Selector, BSS)亦屬電子式防手震技術之一，最佳拍攝選擇器(BSS)係一種利用軟體來補償影像模糊之功能，亦即啟動該功能時，數位相機可連續拍攝約10張照片，嗣從中挑選一張銳利度最高(即細節拍攝最佳)之照片，其主要原理係藉由成像清晰之照片容量較大且銳利度較好，相對地，震動之照片容量較小且銳利度較差。相對於光學式防手震技術，不論係抗震程式或最佳拍攝選擇器均得相對地降低數位相機之成本，惟電子式防手震技術對震動補償之效果不如光學式防手震技術，且易產生影像雜訊而降低畫質，亦須有效面積較大之影像感測器支援，此外，其僅得就連續拍攝之數張照片中挑選整體上銳利度較高之一張照片，而非全面性地進行影像校正，是以，震動補償效果亦有所受限。

另，當拍攝者手持相機發生震動而造成光線異常位移時，恐因不均勻之光源偏離鏡頭模組之正常視角，導致光線在鏡頭模組內部多次反射而產生光暈之干擾，造成拍攝影像出現像差或模糊不清之情形，現今市面上通常以採用特殊的鍍膜鏡頭或外接一鏡頭罩來降低鏡頭光暈之干擾。

綜上所述，光學式防手震技術係利用鏡頭模組中特別設計之陀螺儀來驅動相對應之特殊部位鏡片，因震動而調整該鏡片之位置和角度，進行影像補償；電子式防手震技術係利用較大有效面積之影像感測器、調節快門速度和ISO感光度等來補償震動；而鏡頭光暈之干擾則係採用特殊的鍍膜鏡頭或外接一鏡頭罩來降低其干擾。惟光學式防手震技術因須另行設置一光學補償鏡片組而使數位相機之成本提高及鏡頭之體積增加，電子式防手震技術雖不需藉由光學補償鏡片裝置，卻因在光線條件不盡良好之拍攝環境下，調節快門速度和ISO感光度造成影像畫質降低；另，採用特殊的鍍膜鏡頭會提高鏡頭模組之成本，且外接一鏡頭罩對現今輕薄型照相手機於使用上亦有所不便。

本新型之主要目的在於解決以下問題:習知光學式防手震技術之數位照相裝置，其補償位移量仍侷限於一定範圍內之快門時間的震動，而補償效果有限，且影像穩定器鏡片組的設置導致成本提高及體積增加；另，利用電子式防手震技術之數位照相裝置，其易產生影像雜訊而降低畫質，且亦須有效面積較大之影像感測器的支援；又，採用特殊的鍍膜鏡頭或外接一鏡頭罩來降低鏡頭光暈之干擾，雖得適度地降低光暈所致生之影像模糊，然鍍膜鏡頭會提高鏡頭模組之成本，且外接一鏡頭罩對現今輕薄型照相手機於使用上亦有所不便。

為達上述目的，本新型提供一種具自動影像校正之照相模組之手持式電子裝置，適用於一處於一晃動狀態之快門時間操作，該手持式電子裝置包含有一本體、一影像擷取裝置以及一處理單元，該本體具有一顯示屏幕，且該影像擷取裝置係位於與該顯示屏幕同一側；該影像擷取裝置包括一正交於一光軸之鏡頭模組以及一偵測模組，該鏡頭模組係於該快門時間內拍攝複數個因該晃動狀態而偏離該光軸的影像，該影像彼此相隔一子快門時間，該偵測模組具有一加速度計、一磁力計以及一光感應器，該加速度計輸出複數個關於該影像於該快門時間內偏離該光軸的移動偏移訊號，該磁力計輸出複數個關於該影像於該快門時間內偏離該光軸的角度偏移訊號，且該光感應器輸出複數個關於該影像於該快門時間內偏離該光軸的光線偏移訊號，緣該處理單元與該影像擷取裝置以電性連接，遂該處理單元接收該移動偏移訊號、該角度偏移訊號與該光線偏移訊號而對該影像進行合成，進而將一業經校正之完整清晰影像呈現於該顯示屏幕。

據此，本新型藉由在該晃動狀態時，於該快門時間內取得多個偏離該光軸的影像，復經由該處理單元接收分別來自於該加速度計、該磁力計及該光感應器的該移動偏移訊號、該角度偏移訊號與該光線偏移訊號後，進而對該影像予以校正並合成一完整清晰影像呈現於該顯示屏幕，而不需藉由調節快門速度和ISO感光度，亦無需於鏡頭模組中另行設置以陀螺儀來驅動相對應之影像穩定器鏡片組來補償影像晃動，且不需採用特殊的鍍膜鏡頭或外接一鏡頭罩來降低光暈所造成之影像模糊，即可達到於該晃動狀態下仍得拍攝出一清晰照片之效果。

有關本新型的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請搭配參閱『圖1』、『圖2』、『圖3』以及『圖4A』至『圖4D』所示，分別為本新型一實施例的外觀前視示意圖、系統方塊示意圖、鏡頭模組立體結構示意圖以及影像校正之示意圖。如圖所示，本新型為一種具自動影像校正之照相模組之手持式電子裝置，可應用在校正因拍攝者握持該手持式電子裝置於一快門時間內晃動所致之模糊影像，該手持式電子裝置包含有：一本體(1)、一影像擷取裝置(11)以及一與該影像擷取裝置(11)電性連接之處理單元(13)，該本體(1)具有一顯示屏幕(10)，且該影像擷取裝置(11)係位於與該顯示屏幕(10)同一側，該影像擷取裝置(11)具有一正交於一光軸之鏡頭模組(110)以及一偵測模組(111)，該偵測模組(111)包括一加速度計(1110)、一磁力計(1111)以及一光感應器(1112)，該光感應器(1112)在此可為一光電晶體光感應器、一光電二極體光感應器或一光電IC光感應器。

進一步地，該鏡頭模組(110)包括一鏡座(1100)、一鏡片(1101)、一濾鏡(1102)以及一影像感測器(1103)，該鏡片(1101)、該濾鏡(1102)與該影像感測器(1103)依序沿該光軸排列設於該鏡座(1100)，該鏡片(1101)可係一塑膠鏡片或一非球面玻璃鏡片，該影像感測器(1103)在此可為一CCD影像感測器或一CMOS影像感測器。

以操作來說，假使拍攝者握持該手持式電子裝置不穩而造成晃動時，光源於進入該鏡頭模組(110)時將偏離該光軸，該鏡頭模組(110)遂於該快門時間內拍攝複數個因晃動狀態而致偏離該光軸的影像，該影像彼此相隔一子快門時間。同時，該加速度計(1110)、該磁力計(1111)以及該光感應器(1112) 將於該快門時間內的該子快門時間分別輸出複數個關於該影像於該快門時間內偏離該光軸的移動偏移訊號、角度偏移訊號與光線偏移訊號，藉此定義拍攝者因握持該手持式電子裝置不穩所造成之晃動狀態，並將該移動偏移訊號、該角度偏移訊號與該光線偏移訊號傳送予該處理單元(13)，供其得立即接收該移動偏移訊號、該角度偏移訊號與該光線偏移訊號，進而對該影像予以校正，並將一業經校正之完整清晰影像呈現於該顯示屏幕(10)。

於本新型中，該鏡頭模組(110)較佳地於該快門時間內拍攝一介於3至10個之間偏離該光軸的影像，各該偏離該光軸的影像分別具有複數個清晰影像資訊以及複數個模糊影像資訊。接續以『圖4A』至『圖4D』說明本實施例，該鏡頭模組(110)於該快門時間內連續拍攝3個偏離該光軸的影像，各該影像分別為一第一影像(請參圖『4A』)、一第二影像(請參圖『4B』)及一第三影像(請參圖『4C』)，且各該影像包括一第一被拍攝體(21)、一第二被拍攝體(22)及一第三被拍攝體(23)，其中，於該第一影像中該第一被拍攝體(21)係模糊影像、該第二被拍攝體(22)係模糊影像、該第三被拍攝體(23)係清晰影像，且具有一光暈影像(圖未示)；於該第二影像中該第一被拍攝體(21)係模糊影像、該第二被拍攝體(22)係清晰影像、該第三被拍攝體(23)係模糊影像，且具有一光暈影像(圖未示)；於該第三影像中該第一被拍攝體(21)係清晰影像、該第二被拍攝體(22)係模糊影像以及該第三被拍攝體(23)係模糊影像。

嗣該加速度計(1110)、該磁力計(1111)以及該光感應器(1112)分別輸出對應該第一影像、該第二影像及該第三影像的該移動偏移訊號、該角度偏移訊號與該光線偏移訊號後，該處理單元(13)即藉由該移動偏移訊號、該角度偏移訊號與該光線偏移訊號而據以判讀該第一影像、該第二影像及該第三影像分別所形成之該清晰影像資訊與該模糊影像資訊，進而擷取各該影像中清晰的該第一被拍攝體(21)、清晰的該第二被拍攝體(22)以及清晰的該第三被拍攝體(23)，而不擷取該光暈影像資訊，並加以合成一完整清晰影像(請參圖『4D』)，復呈現於該顯示屏幕(10)，達到補償拍攝者因握持不穩而致影像晃動模糊之效果。

綜上所述，本新型係藉由該影像擷取裝置(11)及該處理單元(13)校正拍攝者因握持該手持式電子裝置不穩而造成晃動之模糊影像，其作用原理係利用該鏡頭模組(110)得於一快門時間內拍攝複數個因晃動狀態而偏離該光軸的影像，嗣經由該加速度計(1110)、該磁力計(1111)以及該光感應器(1112)分別輸出複數個關於該影像之偏離該光軸的移動偏移訊號、角度偏移訊號以及光線偏移訊號，復由該處理單元(13)對該影像進行校正合成，而形成一完整清晰影像呈現於該顯示屏幕(10)，達到於晃動狀態下仍得拍攝出一清晰照片之效果。

據此，本新型有別於現今數位照相裝置之影像震動補償技術，克服了光學式防手震技術之補償位移量仍侷限於一定範圍內之快門時間的震動，且需另設置影像穩定器鏡片組而致數位相機之成本提高及鏡頭之體積增加；亦無電子式防手震技術之震動補償效果不盡良好，而易產生影像雜訊而降低畫質之情形，且無需採用特殊的鍍膜鏡頭或外接一鏡頭罩來降低光暈之干擾。

以上已將本新型做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本新型的一較佳實施例而已，當不能限定本新型實施的範圍。即凡依本新型申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本新型的專利涵蓋範圍內。

1‧‧‧本體
10‧‧‧顯示屏幕
11‧‧‧影像擷取裝置
110‧‧‧鏡頭模組
1100‧‧‧鏡座
1101‧‧‧鏡片
1102‧‧‧濾鏡
1103‧‧‧影像感測器
111‧‧‧偵測模組
1110‧‧‧加速度計
1111‧‧‧磁力計
1112‧‧‧光感應器
13‧‧‧處理單元
21‧‧‧第一被拍攝體
22‧‧‧第二被拍攝體
23‧‧‧第三被拍攝體

圖1，本新型一實施例之外觀前視示意圖。 圖2，本新型一實施例之系統方塊圖。 圖3，本新型一實施例之鏡頭模組立體圖。 圖4A，本新型一實施例之第一影像示意圖。 圖4B，本新型一實施例之第二影像示意圖。 圖4C，本新型一實施例之第三影像示意圖。 圖4D，本新型一實施例之一完整清晰影像示意圖。

10‧‧‧顯示屏幕

110‧‧‧鏡頭模組

111‧‧‧偵測模組

1110‧‧‧加速度計

1111‧‧‧磁力計

1112‧‧‧光感應器

13‧‧‧處理單元

Claims (6)

1. 一種具自動影像校正之照相模組之手持式電子裝置，適用於一處於一晃動狀態之快門時間操作，包含有： 一本體，該本體具有一顯示屏幕； 一位於與該顯示屏幕同一側之影像擷取裝置，該影像擷取裝置包括一正交於一光軸之鏡頭模組以及一偵測模組，該鏡頭模組係於該快門時間內拍攝複數個因該晃動狀態而偏離該光軸的影像，該影像彼此相隔一子快門時間，該偵測模組具有一加速度計、一磁力計以及一光感應器，該加速度計輸出複數個關於該影像於該快門時間內偏離該光軸的移動偏移訊號，該磁力計輸出複數個關於該影像於該快門時間內偏離該光軸的角度偏移訊號，且該光感應器輸出複數個關於該影像於該快門時間內偏離該光軸的光線偏移訊號；以及， 一處理單元，該處理單元與該影像擷取裝置以電性連接，且該處理單元接收該移動偏移訊號、該角度偏移訊號與該光線偏移訊號後對該影像進行合成，從而將一校正影像呈現於該顯示屏幕。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具自動影像校正之照相模組之手持式電子裝置，其中該鏡頭模組包括一鏡座、一鏡片、一濾鏡以及一影像感測器，該鏡片、該濾鏡與該影像感測器依序沿該光軸排列設於該鏡座。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具自動影像校正之照相模組之手持式電子裝置，其中該鏡片係一塑膠鏡片或一非球面玻璃鏡片。
4. 如申請專利範圍第2項所述之具自動影像校正之照相模組之手持式電子裝置，其中該影像感測器係一CCD影像感測器或一CMOS影像感測器。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具自動影像校正之照相模組之手持式電子裝置，其中該影像具有複數個清晰影像資訊以及複數個模糊影像資訊。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具自動影像校正之照相模組之手持式電子裝置，其中該光感應器係一光電晶體光感應器、一光電二極體光感應器或一光電IC光感應器。