CN1200315C - 光学影像检测器的亮度控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学影像检测器的亮度控制方法，用以在一光源的光线反射一物体时检测一入射的光学影像，以及其依据检测到的入射光学影像来控制该光源的亮度。该光学影像检测器经由一影像传感器或一电气快门检测该光线，以及由一影像处理器或一***控制器依据检测到的入射光学影像来直接调整光源的亮度。依照本发明的光学影像检测器的亮度控制方法，可以通过去除由于光源的亮度不足所造成的影像噪声及残留影像来改善物体的影像品质，以及通过直接调整光源的亮度来减少电源供应的消耗。

Description

光学影像检测器的亮度控制方法
技术领域
本发明涉及一种光学影像检测器的亮度控制方法，来自一光源的光线反射一物体时检测入射光学影像，以及依据检测到的入射光学影像来控制该光源的亮度。因此，依照本发明的亮度控制方法可以改善光学影像的品质及最佳化电源供应的消耗。
背景技术
通常，光学影像检测器是应用在数字相机、摄影机、固态影像装置及光学鼠标等。光学影像检测器包括具有预定亮光度的光元件以及在该光元件照射一物体时经过反射光来检测该物体的光学影像。
如图1所示，公知的用以接收物体反射光线以及检测该物体的光学影像的光学影像检测器包括光源10、物体11、光学影像传感器12、电气快门13、模拟/数字A/D转换器14、影像处理器15及***控制器16。
光源10具有预定的亮光。物体11反射来自光源10的入射光线。光学影像传感器12检测自物体11反射的反射光线以及输出与入射光线成比例的光电流或光电压。电气快门13接收光学影像传感器12输出的光电流或光电压以及撷取一光学信号。A/D转换器14将电气快门13撷取的光学信号转换成数字信号。影像处理器15不仅控制A/D转换器14转换的数字信号，借以输出光学影像信号；同时也控制电气快门13的曝光时间。***控制器16接收影像处理器15输出的光学影像信号，借以驱动一***。
当来自光源10的亮度足够，或在物体11上的反射光线与入射光线的反射比例足够高时，则有足够亮度的反射光线输入至光学影像传感器12。因此，即使电气快门的曝光时间很短，输入至光学影像传感器12的光学信号对影像噪声的比例也是很高的，公知的光学影像检测器也可得到稳定的影像品质。
然而，当光源10无法照射足够亮度的入射光线至物体11时，或物体11的吸收性很强时，无法有足够的反射光线照射至光学影像传感器12。在此情况下，电气快门以较长的曝光时间可以由光学影像传感器12得到足够的入射光电流/光电压，使其可以得到物体11的更精确的影像品质。
如图2所示，来自光源10的入射光线在物体11反射后，经过光二极管PD驱动晶体管Q1，这两个元件结合在光学影像传感器12及电气快门13的集成电路中。然后，入射光线被晶体管Q1依电流放大因素hfe放大，以及转送至电气快门13。
来自***控制器16或影像处理器15的复位信号Rst及快门信号Sig分别输入至复位端点S-RST及电气快门13。复位信号Rst初始化用于电流/电压转换的电容器C。快门信号Sig通过晶体管Q1产生的光电流来将初始电压放电，为该光学信号做准备。
当快门信号Sig中断晶体管Q1的电流时，光学影像传感器12的光学影像被储存在电容器C中，并经由缓冲器20转送至A/D转换器14。
因此，当光学影像传感器12的入射光线的总量不足时，电气快门13会延长曝光时间，借以累积足够量的入射光线，其将转换成光学影像。在此情况下，主要的噪声准位是由光二极管PD及晶体管Q1本身的噪声源来维持的。
当入射光线的总量不足时，则检测到的光线的量小于该光线的目标量，反射光线对噪声的比例比以前小，如图6a所示。
当撷取光学影像时，要增加反射光线对噪声的比例，则要延长电气快门13的曝光时间，借以得到光学影像准位的目标分布。然而，曝光时间越长，噪声会提高越多，如图6b所示。因此，光学影像和噪声被混合起来，如图7b所示。
当曝光时间很长时，一般的相机会造成残留影像。同样的，当电气快门13的曝光时间很长时，光学影像检测器也会造成残留影像。当光学影像检测器检测动态物体的光学影像时，这种现象会变得更加严重，如图7a所示。因此，公知光学影像检测器在电气快门13的曝光时间很长时，会有残留影像的问题。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的目的在于提供一种光学影像检测器的亮度控制方法，其在一光源的光线反射一物体时检测一入射光学影像，以及其依据检测到的入射光学影像来控制该光源的亮度。因此，可以去除影像噪声和残留影像并得到较佳的影像。
本发明的另一目的是提供一种光学影像检测器的亮度控制方法，其依据由一物体反射的入射光学影像来直接控制光源的亮度，可以减少对光源的电源供应。
为了达到上述目的，本发明提出一种光学影像检测器的亮度控制方法，其经由一影像传感器及一电气快门检测由一物体反射的入射光线。其结果为，一影像处理器或是一***控制器依据检测到的光线亮度来直接控制光源的亮度。
附图说明
图1是公知光学影像检测器及公知光学影像检测器亮度控制方法方框图；
图2是公知光学影像传感器的详细电路图；
图3是本发明的光学影像检测器的亮度控制方法方框图；
图4是本发明的另一个光学影像检测器的亮度控制方法方框图；
图5是本发明的影像传感器的详细电路图；
图6a及图6b是在公知光学影像检测器中当曝光时间很长时的目标亮度及噪声准位的分布变化波形图；
图6c及图6c是本发明当曝光时间很长时的目标亮度及噪声准位的布变化波形图；
图7a及图7b是在公知光学影像检测器中当该光学影像检测器检测动态物体的影像时的残留影像及噪声影像的影像图；
图7c及图7d是本发明当该光学影像检测器检测动态物体的影像时的残留影像及噪声影像的影像图。
图中标号分别为
10：光源
11：物体
12：光学影像传感器
13：电气快门
14：A/D转换器
15：影像处理器
16：***控制器
20：缓冲器
50：光源
51：物体
52：光学影像传感器
53：电气快门
54：A/D转换器
55：影像处理器
56：***控制器
具体实施方式
图3是本发明的光学影像检测器的亮度控制方法方框图。此光学影像检测器包括光源50、物体51、光学影像传感器52、电气快门53、A/D转换器54、影像处理器55、及***控制器56。
光源50具有预定的亮光。物体51反射来自光源50的入射光线。光学影像传感器52检测自物体51反射的反射光线以及输出与入射光线成比例的光电流或光电压。电气快门53调整对该光电流或该光电压的曝光时间间隔以及撷取一光学信号。A/D转换器54将经由电气快门13撷取的光学信号转换成数字信号。影像处理器55控制A/D转换器54转换的数字信号，借以输出一光学影像信号。***控制器56接收该光学影像信号，借以驱动***。
依照本发明的光学影像检测器使用由在影像处理器55中的光学影像信号产生的预定控制信号，以及通过施加预定控制信号来直接控制光源50的亮度。
借着脉冲宽度调变PWM或脉冲持续时间调变PDM的可应用信号，影像处理器55直接控制光源50的亮度。电流或者电压也可直接控制光源50的亮度。此外，***控制器56可以将信号PWM、PDM、电流、及电压之一转换成***控制器56的输出信号，以及通过施加该输出信号来直接控制光源50的亮度。
图4是本发明的另一个光学影像检测器的亮度控制方法方框块图。如图4所示的，依据影像处理器55输出的光学影像信号的预定控制信号分别控制光源50的亮度以及电气快门53的曝光时间。在下面的陈述中将阐述关于依照本发明的光学影像检测器的驱动方法。
光源50接受来自影像处理器55或***控制器56的预定亮度信号以及发射光线至物体51。物体51接受该发射光线以及反射该光线。由物体51反射的光线被输入至影像传感器52。
然后，影像传感器52经由调整曝光时间间隔的电气快门53接受该光线，以及累加该光线当作输入至A/D转换器54的光学信号。
A/D转换器54将该光学信号转换成数字信号以及将该数字信号输入至影像处理器55。影像处理器55控制该数字信号借以检测一输入光学影像信号，以及输出一适当的脉冲调变信号PWM或PDM，借以依照检测到的光学影像信号来调整光源50的亮度。
当光源50的亮度适宜于使得影像处理器55可以检测到该输入光学影像信号时，则不改变用以调整光源50的亮度的亮度信号。
相对的，当需要改变光源50的亮度时，影像处理器55输出信号PWM、PDM、电流、及电压之一，借以控制施加至光源50的电源脉冲。如图6d所示的，单独提高亮度至目标值，而噪声保留在以前的值。因此，当该光学影像检测器在检测动态物体时，可以得到无噪声及无残留效果的影像，如图7c及图7d所示的。
在本发明的另一实施例中，影像处理器55不只直接输出信号PWM、PDM、电流、及电压之一至光源50，也输出至电气快门53。因此，同时调整光源50的亮度及电气快门53的曝光时间，不只可以去除影像噪声及残留影像，也可控制特殊效果，例如故意让影像失真及残留效果。
因此，依照本发明的较佳实施例的光学影像检测器检测入射光学影像，当由光源的光线反射一物体时，以及其依据该检测的入射光学影像来控制光源的亮度。依照本发明的光学影像检测器的亮度控制方法可以通过去除由于光源的亮度不足所造成的影像噪声及残留影像来改善物体的影像品质，以及通过直接调整光源的亮度来减少电源供应的消耗。
虽然本发明已以特定较佳实施例说明如上，但必须了解熟悉该项技术的人员可以在不脱离本发明的精神及范围下改变前述及其它的形式及细节。

Claims (6)

1.一种光学影像检测器的亮度控制方法，其特征在于：该光学影像检测器包括一影像传感器及一电气快门，用以通过检测由一物体反射的入射光线来撷取一光学信号，一影像处理器，用以输出对应于该光学信号的一光学影像信号，以及一***控制器，用以依据该光学影像信号驱动***，该亮度控制方法包括通过来自该影像处理器的一控制信号直接控制一光源的亮度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该影像处理器通过使用一脉冲波宽度调变PWM的一信号或是一脉冲持续时间调变PDM的一信号来控制该光源的亮度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该影像处理器通过使用电流或电压来控制该光源的亮度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该***控制器控制该光源的亮度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该影像处理器依据该光学影像信号分别控制该光源及该电气快门。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：该影像处理器依据该光学影像信号通过使用该些信号之一的一脉冲宽度调变PWM的一信号、一脉冲持续时间调变PDM的一信号、电流及电压来控制该电气快门。
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