TW201444363A

TW201444363A - 使用正方形影像感測器以用於彈性影像方位之取像系統及方法

Info

Publication number: TW201444363A
Application number: TW103115093A
Authority: TW
Inventors: Bahman Haji-Khamneh; Harish Iyer; Vinoo Margasahayam
Original assignee: Omnivision Tech Inc
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2014-04-25
Publication date: 2014-11-16
Also published as: HK1199342A1; TWI536822B; US20140320715A1; US9531970B2; CN104159020A; CN104159020B

Abstract

一種產生靈活定向的電子影像之取像系統包含影像感測器，具有正方形像素陣列；取像光學元件，用以在正方形像素陣列之至少一部分上形成光學影像，其中此部分位在取像光學元件之影像圈內並包含寬高比及/或方位上彼此不同之至少兩個長方形子部分；及處理模組，能從至少兩個長方形子部分之每一者產生電子影像。一種用正方形影像感測器像素陣列產生彈性方位之電子影像之取像方法包含在正方形影像感測器像素陣列之至少一部分上形成光學影像；依據期望方位選擇正方形影像感測器像素陣列之至少一部分之長方形子部分；及從子部分產生最終電子影像。

Description

使用正方形影像感測器以用於彈性影像方位之取像系統及方法

本發明係有關於取像系統，特定而言係有關於使用正方形影像感測器以用於彈性影像方位之取像系統及方法。

普通的數位照相機使用一種具有長方形(矩形)像素陣列之影像感測器。這種數位照相機係用於擷取影像寬度大於影像高度之橫向方位(landscape orientation)影像，或影像寬度小於影像高度之直向方位(portrait orientation)影像。一種典型的影像感測器像素陣列具有4比3之寬高比(aspect ratio)，以使像素陣列之一側長度係為一比像素陣列之另一側長度長4/3之係數。

今日，幾乎所有行動電話包含至少一影像感測器，以使行動電話可作為數位照相機之功能，用以拍攝照片並錄製視訊。手持行動電話通常被保持於使得顯示器係處於一直向方位，其意味著影像感測器擷取一直向方位之場景之影像。為了取得一橫向方位之照片或視訊，行動電話被旋轉了90度，以使顯示器係處於一橫向方位。對錄製視訊而言，橫向方位是較佳的，其乃因為視訊播放通常發生在橫向方位顯示器上，例如電視機或電腦螢幕。因此，標準視訊格式是水平的。

在一實施例中，一種用以產生靈活定向的電子影像之取像系統包含：(a)一影像感測器，具有一正方形像素陣列；(b)取像光學元件，用以在正方形像素陣列之至少一部分上形成一光學影像，其中此部分係位在取像光學元件之影像圈之內，且此部分包含在寬高比及方位之至少一者上彼此不同之至少兩個長方形子部分；以及(c)一處理模組，能夠從至少兩個長方形子部分之每一者產生一電子影像。

在一實施例中，一種藉由使用一正方形影像感測器像素陣列產生彈性方位之電子影像之取像方法，包含：(a)在正方形影像感測器像素陣列之至少一部分上形成一光學影像；(b)依據一期望方位，選擇正方形影像感測器像素陣列之至少一部分之一長方形子部分；以及(c)從子部分產生一最終電子影像。

100‧‧‧手持照相機

120‧‧‧顯示器

125‧‧‧控制面板

130‧‧‧成像物鏡

140‧‧‧正方形影像感測器像素陣列

150‧‧‧處理/控制模組

160‧‧‧介面

170‧‧‧重力方位感測器

200‧‧‧取像系統

220‧‧‧影像感測器

230‧‧‧處理器

240‧‧‧記憶體

250‧‧‧處理/控制模組

260‧‧‧介面

270‧‧‧機器可讀取指令

280‧‧‧資料儲存

290‧‧‧殼體

301‧‧‧方向

302‧‧‧方向

310‧‧‧元件

380‧‧‧影像圈

410‧‧‧圖形

412、422、532、542、652‧‧‧長方形子部分

420‧‧‧圖形

480‧‧‧影像圈

510、520、530、540‧‧‧圖形

580‧‧‧影像圈

610、620、630、640、650‧‧‧圖形

680‧‧‧影像圈

700‧‧‧方法

701、702、710、720、730‧‧‧步驟

800‧‧‧方法

815、820、825‧‧‧步驟

900‧‧‧方法

920、925‧‧‧步驟

1000‧‧‧配置

1020‧‧‧長方形子部分

1030‧‧‧角度

1080‧‧‧影像圈

1100‧‧‧圖形

1140‧‧‧影像感測器像素陣列部分

1141、1142、1143、1144‧‧‧影像感測器像素

1150‧‧‧電子影像部分

1151‧‧‧影像像素

1200‧‧‧方法

1220、1225‧‧‧步驟

1301、1302、1303‧‧‧圖形

1310‧‧‧參考方向

1320、1325‧‧‧長方形子部分

1330‧‧‧光學影像

1400‧‧‧方法

1410、1420、1430‧‧‧步驟

1500‧‧‧方法

1520、1525‧‧‧步驟

1600‧‧‧方法

1620‧‧‧步驟

1700‧‧‧方法

1710‧‧‧步驟

圖1顯示依據一實施例之利用一正方形影像感測器像素陣列提供彈性影像方位之一手持取像系統。

圖2顯示依據一實施例之利用一正方形影像感測器像素陣列提供彈性影像方位之一取像系統。

圖3顯示依據一實施例之一正方形影像感測器像素陣列。

圖4顯示依據一實施例之一正方形影像感測器像素陣列如何可幫助產生兩個不同方位之長方形電子影像。

圖5顯示依據一實施例之一正方形影像感測器像素陣列如何可提供不同方位及不同寬高比之長方形電子影像。

圖6顯示依據一實施例之一正方形影像感測器像素陣列如何可提供不同方位及不同寬高比之長方形電子影像，其包含利用正方形影像感測器像素陣列之所有像素之一正方形電子影像。

圖7顯示依據一實施例之一種藉由使用一正方形影像感測器像素陣列產生一期望方位之電子影像之方法。

圖8顯示依據一實施例之利用正方形電子影像擷取之圖7之方法之一實施例。

圖9顯示依據一實施例之圖7之方法之一實施例，其中電子影像係藉由使用正方形影像感測器像素陣列之一部分而產生。

圖10顯示依據一實施例之能夠藉由使用正方形影像感測器像素陣列提供任意旋轉之電子影像之一配置。

圖11係為顯示依據一實施例之覆蓋在一正方形影像感測器像素陣列之一部分上的一電子影像部分的示意圖。

圖12顯示依據一實施例之一種在影像像素之位置並不需要直接對應至影像感測器像素之位置的情況下，藉由使用一正方形影像感測器像素陣列產生一期望方位之電子影像之方法。

圖13顯示依據一實施例之一正方形影像感測器像素陣列如何可幫助產生一方位穩定的影像。

圖14顯示依據一實施例之一種藉由使用一正方形影像感測器像素陣列及一重力方位感測器產生一方位穩定的電子影像之方法。

圖15顯示依據一實施例之利用正方形電子影像擷取之圖14之方法之一實施例。

圖16顯示依據一實施例之圖14之方法之一實施例，其中方位穩定的電子影像係藉由使用正方形影像感測器像素陣列之一部分而產生。

圖17顯示依據一實施例之一種產生一方位穩定的電子影像系列之方法。

於此所揭露的是具有彈性影像方位能力之取像系統及方法。這些系統及方法利用一具有正方形像素陣列之影像感測器，用以譬如藉由使用取像系統之相同方位朝橫向及直向方位兩者拍攝照片或錄製視訊。這消除了以一特定方式定向取像系統以獲得一期望影像方位之需要。基於這些取像系統及方法，操作一手持照相機裝置之使用者不管期望影像方位為何，都可以以最舒適的或最實際方位支撐照相機。產生的電子影像之方位並未受限於與正方形像素陣列之一側對準之影像方位。反之，目前所揭露的供彈性影像方位用之取像系統及方法，係可產生在正方形像素陣列之平面上具有任何方位之電子影像。在某些實施例中，取像系統及方法更包含一重力方位感測器以達到視訊穩定。視訊穩定較佳是在手持照相機中實施，以在視訊錄製期間校正照相機方位的改變。在這種實施例中，取像系統或方法可偵測照相機方位的改變，並調整由其產生個別的視訊畫面之正方形像素陣列之部分。這可在視訊被錄製時或在後擷取視訊處理中即時被完成。就影像格式而論，目前所揭露的供彈性影像方位用之取像系統及方法更進一步提供彈性。在實施例中，相同的取像系統或方法能夠產生不同寬高比(包含譬如4：3、16：9以及1：1)之電子影像。

圖1顯示一利用正方形影像感測器像素陣列提供彈性影像方位之例示性取像系統(一手持照相機100)。手持照相機100包含一成像物鏡130、一正方形影像感測器像素陣列140、一處理/控制模組150以及一介面160。介面160包含一顯示器120及一控制面板125。控制面板125可與譬如一觸控螢幕中之顯示器120整合成一體。一使用者可使用手持照相機100以擷取一影像或一視訊流。成像物鏡130在正方形影像感測器像素陣列140上形成一影像。處理/控制模組150處理由正方形影像感測器像素陣列140所擷取之影像。在一實施例中，這種處理係至少部分基於經由介面160所接收到的輸入。舉例而言，一使用者可將一期望的影像方位(例如直向或橫向)經由控制面板125傳遞至處理/控制模組150。在某些實施例中，處理/控制模組150進一步控制由正方形影像感測器像素陣列140所進行之至少部分的影像擷取。顯示器120可顯示擷取影像及/或處理影像給使用者。

在某些實施例中，手持照相機100更包含一重力方位感測器170。重力方位感測器170偵測手持照相機100及正方形影像感測器像素陣列140之重力方位，亦即相對於萬有引力之方向之方位。重力方位感測器170係與處理/控制模組150在通訊上耦接，以使處理/控制模組150可利用由重力方位感測器170所偵測之重力方位。舉例而言，由正方形影像感測器像素陣列140所擷取之影像，可依據由重力方位感測器170所偵測之重力方位進行處理。在另一例子中，處理/控制模組150至少部份依據由重力方位感測器170所偵測之重力方位，控制由正方形影像感測器像素陣列140所擷取之影像。

圖2顯示一具有供彈性影像方位用之正方形影像感測器像素陣列之例示性取像系統200。取像系統200包含一影像感測器220。影像感測器220包含正方形影像感測器像素陣列140(圖1)。取像系統200更包含成像物鏡130(圖1)，用以在正方形影像感測器像素陣列140之至少一部分上形成一光學影像。取像系統200亦包含一與影像感測器220在通訊上耦接之處理/控制模組250，以及一與處理/控制模組250在通訊上耦接之介面260。處理/控制模組250包含一處理器230及一記憶體240。記憶體240包含數個機器可讀取指令270，其在記憶體240之非揮發性記憶體部分中以及選擇性地在資料儲存280中被編碼。在某些實施例中，取像系統200更包含重力方位感測器170，其係與處理/控制模組250在通訊上耦接。選擇性地，取像系統200包含一殼體290，譬如用於支持及/或保護取像系統200之元件。殼體290可以是一照相機本體。

處理/控制模組250依據一或多個機器可讀取指令270及從介面260所接收之輸入，來處理由正方形影像感測器像素陣列140所擷取之電子影像。電子影像係代表一形成在正方形影像感測器像素陣列140上的光學影像。舉例而言，處理/控制模組250接收來自介面260之一期望的影像方位(例如直向或橫向)，並依據機器可讀取指令270處理從影像感測器220所接收之電子影像來產生期望方位之電子影像。在處理期間，處理/控制模組250可利用資料儲存280以供譬如經擷取影像、經處理影像以及暫時資料之儲存。選擇性地，處理/控制模組250依據一或多個機器可讀取指令270及從介面260所接收之輸入控制影像感測器220之至少部分功能，例如由正方形影像感測器像素陣列140所進行之影像擷取之實施樣態。舉例而言，處理/控制模組250依據機器可讀取指令270及一從介面260所接收之期望的影像方位，來控制影像感測器220之影像擷取功能，以使影像感測器220產生一期望方位之電子影像。處理/控制模組250可將經擷取影像及/或經處理影像傳遞至介面260，及/或將這種影像儲存至資料儲存280。

於一實施例中，介面260係為一使用者介面，並包含譬如圖1之顯示器120及控制面板125。在另一實施例中，介面260包含一觸控螢幕、一小鍵盤、一語音介面、一連接至一外部控制系統(例如一遠端電腦)之有線或無線連結中之一者或多者。

圖1之手持照相機100係為取像系統200之一實施例。處理/控制模組150(圖1)及介面160(圖1)分別為處理/控制模組250及介面260之實施例。

在某些實施例中，取像系統200包含重力方位感測器170(圖1)。選擇性的重力方位感測器170係與處理/控制模組250在通訊上耦接，以使所偵測到的重力方位可被傳遞至處理/控制模組250，用於進行影像處理及/或影像擷取。在一例示性使用方案中，處理/控制模組250接收來自於重力方位感測器170之偵測到的重力方位，以及來自於介面260而相對於重力之期望影像方位。處理/控制模組250接著利用偵測到的重力方位、期望影像方位以及機器可讀取指令270，來產生一具有相對於重力之期望方位之電子影像。處理/控制模組250可將此種程序應用至一視訊流之每個電子影像，用以產生一相對於重力是方位穩定的視訊流。

取像系統200可有利地實施於譬如一手持照相機(如圖1所顯示)、一安裝於一滑雪/自行車/摩托車安全帽之照相機，或一安裝於一車輛或另一非靜止物體之照相機中。取像系統200亦可有利地實施於具有一固定方位(例如網路攝影機或安全照相機)或一較佳方位(例如行動電話及其他手持照相機)之照相機中。

圖3係為圖1與2之正方形影像感測器像素陣列140之示意圖。正方形影像感測器像素陣列140包含感光像素之正方形陣列，其產生一因應於入射光之訊號。這些訊號可加以處理以產生一代表形成於正方形影像感測器像素陣列140上之光學影像之電子影像。於一實施例中，正方形影像感測器像素陣列140之像素可以是單色像素以提供一灰階或黑色/白色電子影像。在另一實施例中，正方形影像感測器像素陣列140之像素係為彩色像素，譬如由對複數個不同顏色敏感的複數個光感元件(photosites)所構成。於本實施例中，正方形影像感測器像素陣列140可用於產生一代表形成於正方形影像感測器像素陣列140上之光學影像之電子彩色影像。於一實施例中，正方形影像感測器像素陣列140係實施在一互補式金屬氧化物半導體(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)影像感測器中。舉例而言，圖2之影像感測器220係為一CMOS影像感測器。在另一實施例中，正方形影像感測器像素陣列140係實施在一電荷耦合裝置(charge-couple device，CCD)影像感測器中。舉例而言，圖2之影像感測器220係為一CCD影像感測器。

在某些實施例中，正方形影像感測器像素陣列140之像素係排列成正交的行與列，以使每個行及每個列包含N個像素，於此N係為大於1之整數。這些列係沿著一方向301定向，而這些行係沿著一垂直於方向301之方向302定向。在一實施例中，正方形影像感測器像素陣列140包含4240 x 4240個像素，亦即，正方形影像感測器像素陣列140之每個行及每個列包含4240個像素。像素間距(亦即，最靠近的相鄰像素之間的中心到中心的距離)可以是1.12微米。

在圖3之圖例中，正方形影像感測器像素陣列140包含元件310之一陣列。為了說明清楚起見，圖3中只標示一個元件310。每個元件310可表示單一像素或一群組之像素。圖3並未按比例繪製。在不背離本發明之範疇之下，正方形影像感測器像素陣列140可包含與圖3所顯示者相比不同數量之元件310。

亦顯示於圖3者為一表示邊界之影像圈380，在此邊界內一光學影像係形成在正方形影像感測器像素陣列140之平面上。舉例而言，影像圈380 可表示在正方形影像感測器像素陣列140之平面上的區域，於此區域之內成像物鏡130(圖1及2)可形成一有用的光學影像。影像圈380可由從成像物鏡130(圖1及2)之光軸起算之半徑所定義，與於成像物鏡130(圖1及2)之光軸與正方形影像感測器像素陣列140之間的交點的照明強度比較而言，影像圈380處的照明強度降到低於一特定閾值。在不背離本發明之範疇之下，閾值可呈現任何大於或等於0，且小於或等於於成像物鏡130(圖1及2)之光軸與正方形影像感測器像素陣列140之交點處的照明強度之數值。被用來在正方形影像感測器像素陣列140上形成一光學影像之成像物鏡(舉例而言成像物鏡130(圖1及2))之特性，係可被選擇以產生一影像圈380，其允許擷取一定的像素解析度與寬高比之影像。例示性實施例係顯示於圖4、5、6及10中。

圖4概要式地顯示在一例示性實施例中，正方形影像感測器像素陣列140(圖1及2)如何可幫助產生兩個不同方位之長方形電子影像。圖形410顯示使用正方形影像感測器像素陣列140以產生一直向定向的電子影像，於此較長的尺寸係平行於方向302。圖形420顯示使用正方形影像感測器像素陣列140以產生一橫向定向的電子影像，於此較長的尺寸係平行於方向301。圖形410及420兩者顯示在正方形影像感測器像素陣列140上之影像圈480。影像圈480係為影像圈380(圖3)之一實施例。影像圈480具有相應於正方形影像感測器像素陣列140之尺寸的尺寸，以使正方形影像感測器像素陣列140在利用在電子影像之較長的尺寸中的全範圍之正方形影像感測器像素陣列140時，可用於產生寬高比16：9之電子影像。寬高比16：9常用於高清晰度視訊，並匹配常用的電視機螢幕之寬高比。圖形410及420所顯示之配置可藉由使用圖2之取像系統200而達成，其中成像物鏡130之特性係被選擇以產生一影像圈480。

圖形410表示位於影像圈480之內的正方形影像感測器像素陣列140部分之一長方形子部分412。長方形子部分412具有寬高比16：9且係被直向定向，以使長方形子部分412之較長的尺寸平行於方向302。長方形子部分412之較長的尺寸係利用全範圍之正方形影像感測器像素陣列140。圖形420表示位於影像圈480之內的正方形影像感測器像素陣列140部分之一長方形子部分422。長方形子部分422具有寬高比16：9且係被橫向定向，以使長方形子部分422之較長的尺寸平行於方向301。長方形子部分422之較長的尺寸係利用全範圍之正方形影像感測器像素陣列140。因此，在不需要重新定向正方形影像感測器像素陣列140的情況下，藉由使用長方形子部分412及422，正方形影像感測器像素陣列140可幫助產生寬高比16：9之直向及橫向定向的電子影像兩者。

圖4並未按比例繪製。在不背離本發明之範疇之下，正方形影像感測器像素陣列140可包含與圖4所顯示者相比不同數量之元件310。雖然影像圈480於圖4中係顯示為相對於正方形影像感測器像素陣列140被置於中央，但在不背離本發明之範疇之下，影像圈480之中心可偏移離開正方形影像感測器像素陣列140之中心。

圖5概要性地顯示在一例示性實施例中，正方形影像感測器像素陣列140(圖1及2)如何可提供不同方位及不同寬高比之長方形電子影像。圖形510及520分別顯示使用正方形影像感測器像素陣列140以產生相同尺寸及寬高比，但具有直向及橫向方位之電子影像。同樣地，圖形530及540分別顯示使用正方形影像感測器像素陣列140以產生相同尺寸及寬高比，但具有直向及橫向方位之電子影像。然而，與圖形510及520相關的寬高比係與圖形530及540之寬高比不同。

圖形510、520、530及540顯示一影像圈580，其係為影像圈380(圖3)之一實施例。影像圈580具有一尺寸以使正方形影像感測器像素陣列140在利用在電子影像之較長的尺寸中的全範圍之正方形影像感測器像素陣列140時，可用於產生寬高比16：9及4：3之電子影像。寬高比4：3通常用於照片。

圖形510、520、530及540中所顯示之配置可藉由使用圖2之取像系統200而達成，其中成像物鏡130之特性係被選擇以產生影像圈580。影像圈580係大於影像圈480(圖4)。與圖4所示之配置比較而言，為了達成圖形510、520、530及540之配置的目的，成像物鏡130可具有產生一較大的影像圈之特性。

圖形510表示位於影像圈580之內的正方形影像感測器像素陣列140部分之長方形子部分412(圖4)。圖形520表示位於影像圈580之內的正方形影像感測器像素陣列140部分之長方形子部分422(圖4)。圖形530表示位於影像圈580之內的正方形影像感測器像素陣列140部分之一長方形子部分532。長方形子部分532具有寬高比4：3且係被直向定向，以使長方形子部分532之較長的尺寸平行於方向302。長方形子部分532之較長的尺寸係利用全範圍之正方形影像感測器像素陣列140。圖形540表示位於影像圈580之內的正方形影像感測器像素陣列140部分之一長方形子部分542。長方形子部分542具有寬高比4：3且係被橫向定向，以使長方形子部分542之較長的尺寸平行於方向301。長方形子部分542之較長的尺寸係利用全範圍之正方形影像感測器像素陣列140。因此，在不需要重新定向正方形影像感測器像素陣列140的情況下，憑藉長方形子部分412、422、532及542，正方形影像感測器像素陣列140可幫助產生寬高比16：9及寬高比4：3兩者之直向及橫向定向的電子影像兩者。

圖5並未按比例繪製。在不背離本發明之範疇之下，正方形影像感測器像素陣列140可包含與圖5中所表示者相比不同數量之元件310。雖然影像圈580於圖5中係顯示為相對於正方形影像感測器像素陣列140被置於中央，但在不背離本發明之範疇之下，影像圈580之中心可偏移離開正方形影像感測器像素陣列140之中心。

圖6顯示圖5所示之配置之延伸，其中影像圈已被進一步放大以附帶幫助利用正方形影像感測器像素陣列140之所有像素產生電子影像。

圖形610、620、630、640及650中所顯示之配置，可藉由使用圖2之取像系統200而達成，其中成像物鏡130之特性係被選擇以產生一影像圈680。影像圈680係大於影像圈580(圖5)。與圖5所示之配置比較而言，為了達成圖形610、620、630、640及650之配置的目的，成像物鏡130可具有產生一較大的影像圈之特性。

圖形610表示位於影像圈680之內的正方形影像感測器像素陣列140部分之長方形子部分412(圖4)。圖形620表示位於影像圈680之內的正方形影像感測器像素陣列140部分之長方形子部分422(圖4)。圖形630表示位於影像圈680之內的正方形影像感測器像素陣列140部分之長方形子部分532(圖5)。圖形640表示位於影像圈680之內的正方形影像感測器像素陣列140部分之長方形子部分542(圖5)。圖形650表示位於影像圈680之內的正方形影像感測器像素陣列140部分之一長方形子部分652。長方形子部分652係為正方形(亦即，具有寬高比1：1)並包含正方形影像感測器像素陣列140之全部。因此，除了寬高比16：9以及寬高比4：3兩者之直向及橫向定向的電子影像兩者以外，在不需要重新定向正方形影像感測器像素陣列140的情況下，憑藉長方形子部分412、422、532、542以及652，正方形影像感測器像素陣列140基於正方形影像感測器像素陣列140之全部可幫助產生一正方形電子影像。

圖6並未按比例繪製。在不背離本發明之範疇之下，正方形影像感測器像素陣列140可包含與圖6中所表示者相比不同數量之元件310。雖然影像圈680於圖6中係顯示為相對於正方形影像感測器像素陣列140被置於中央，但在不背離本發明之範疇之下，影像圈680之中心可偏移離開正方形影像感測器像素陣列140之中心。

在不背離本發明之範疇之下，圖4、5及6之上述討論可延伸至其他及/或額外寬高比及尺寸之長方形子部分。舉例而言，與圖6之配置比較而言，額外長方形子部分可予以形成以幫助產生兩個以上不同寬高比之橫向及直向定向的電子影像。同樣地，可形成長方形子部分，以幫助產生與圖6所示之長方形子部分相同的寬高比之較小的電子影像。

雖然圖4、5及6顯示逐漸增大的影像圈，但類似的結果可利用單一尺寸之一影像圈同時使用正方形影像感測器像素陣列140之逐漸減小的實施例而達成。舉例而言，正方形影像感測器像素陣列140可以以較小的像素間隔製成。

圖7顯示藉由使用一正方形影像感測器像素陣列產生一期望方位之電子影像之一例示性方法700。方法700在不需要重新定向正方形影像感測器像素陣列的情況下達成期望影像方位。方法700係譬如藉由圖2之取像系統200而執行。

選擇性地，方法700包含一步驟701，其中一光學影像係形成於一正方形影像感測器像素陣列之至少一部分上。舉例而言，成像物鏡130(圖1及2)在正方形影像感測器像素陣列140(圖1及2)之至少一部分上形成一光學影像，此部分係由如圖3中之影像圈380所表示之一影像圈所定義。

在一步驟702中，接收一相對於正方形影像感測器像素陣列之期望影像方位。舉例而言，處理/控制模組250(圖2)從介面260(圖2)、機器可讀取指令270(圖2)或資料儲存280(圖2)接收一期望影像方位，例如橫向或直向。在某些實施例中，在不背離本發明之範疇之下，步驟702可接收除了影像方位以外或取代影像方位之其他格式參數(例如寬高比及/或尺寸)。舉例而言，處理/控制模組250(圖2)可從介面260(圖2)、機器可讀取指令270(圖2)或資料儲存280(圖2)接收一期望影像方位(例如橫向或直向)以及一期望寬高比(例如16：9及4：3)。

在一步驟710中，選擇上面形成一光學影像之正方形影像感測器像素陣列部分之一長方形子部分。舉例而言，處理/控制模組250(圖2)選擇一長方形子部分，如圖4、5及6所示。處理/控制模組250(圖2)藉由使用影像方位，及/或其他在步驟702中所接收之影像格式參數，依據機器可讀取指令270(圖2)執行此選擇。在一步驟720中，一電子影像係從正方形影像感測器像素陣列中所選擇的長方形子部分產生。舉例而言，處理/控制模組250(圖2)依據機器可讀取指令270(圖2)而從在步驟710中所選擇之長方形子部分產生一電子影像。在一選擇性步驟730中，輸出在步驟720中所產生之電子影像。舉例而言，處理/控制模組250(圖2)經由介面260(圖2)輸出電子影像。

圖8顯示藉由使用正方形影像感測器像素陣列所擷取之正方形電子影像產生一期望方位之電子影像之一例示性方法800。方法800係為方法700(圖7)之一實施例，且可藉由圖2之取像系統200而執行。方法800與一步驟815串列或並列地執行圖7之步驟702及710。步驟815係選擇性地在圖7之步驟701之後。在步驟815中，一正方形電子影像係藉由使用全範圍之正方形影像感測器像素陣列而進行擷取。舉例而言，一正方形電子影像係藉由使用全範圍之正方形影像感測器像素陣列140(圖1及2)而由影像感測器220(圖2)所擷取。處理/控制模組250(圖2)可將正方形電子影像儲存至資料儲存280(圖2)。在一替代性實施例中，電子影像之尺寸係小於全範圍之正方形影像感測器像素陣列，且可能是或可能不是正方形。反之，電子影像具有尺寸及形狀以包含一預先定義的複數個影像尺寸、寬高比以及方位。

在執行步驟815及710之後，方法800繼續執行步驟820。在步驟820中，一電子影像係由在步驟815中所擷取之正方形電子影像之像素所產生，其係與位於步驟710中所選擇之正方形影像感測器像素陣列之長方形子部分之內的影像感測器像素相關。步驟820包含一步驟825，其中正方形電子影像係依據在步驟710中所選擇之正方形影像感測器像素陣列之長方形子部分而被裁剪。舉例而言，處理/控制模組250(圖2)從影像感測器220(圖2)或從資料儲存280接收在步驟815中所產生之正方形電子影像。處理/控制模組250(圖2)依據機器可讀取指令270(圖7)裁剪正方形電子影像，以包含對應至在步驟710中所選擇的長方形子部分之正方形電子影像之一部分。選擇性地，方法 800包含步驟730(圖7)。

圖9顯示藉由使用正方形影像感測器像素陣列之一部分產生一期望方位之電子影像之一例示性方法900。方法900係為方法700(圖7)之一實施例，且可藉由圖2之取像系統200而執行。方法900首先執行步驟702、710及選擇性地步驟701，如關於圖7所討論。在執行步驟710之後，方法900繼續至一步驟920。在步驟920中，一電子影像係由在步驟710中所選擇之正方形影像感測器像素陣列之長方形子部分所產生。步驟920包含一步驟925，其中一長方形電子影像係藉由使用正方形影像感測器像素陣列中所選擇的長方形子部分而進行擷取。舉例而言，影像感測器220(圖2)藉由使用位在步驟710中所選擇之正方形影像感測器像素陣列140之長方形子部分之內的正方形影像感測器像素陣列140(圖1及2)之像素來擷取一長方形電子影像。選擇性地，方法900更包含步驟730(圖7)。

圖10顯示藉由使用正方形影像感測器像素陣列140(圖1及2)獲得一任意旋轉之電子影像之一例示性配置1000。配置1000可藉由使用譬如取像系統200(圖2)而達成。一影像圈1080係在正方形影像感測器像素陣列140之邊界之內，從而包含正方形影像感測器像素陣列140之一部分。影像圈1080可譬如藉由適當選擇成像物鏡130(圖1及2)之特性而達成。一任意旋轉之電子影像可由包含在一長方形子部分1020中之正方形影像感測器像素陣列140部分所產生。

長方形子部分1020包含一位於影像圈1080之內的正方形影像感測器像素陣列140部分之子部分。長方形子部分1020之較長的尺寸係以一遠離方向301之角度1030被定向。於一實施例中，角度1030之可能數值包含0度、360度及所有在0度與360度之間的數值。在另一實施例中，角度1030之可能數值包含複數個範圍從0度至360度之離散值，此範圍包含0度及360度之至少一者。舉例而言，複數個離散值可均勻分配在範圍從0度與360度之內。於此例子中，複數個離散值表示於某個解析度下之全角度範圍。例示性解析度包含但並未受限於0.1度、1度及5度。

在不背離本發明之範疇之下，影像圈1080可以不同於配置1000所顯示者按尺寸製成且設置。舉例而言，影像圈1080可具有尺寸及位置，以使影像圈1080包含一期望尺寸及寬高比之長方形子部分之所有期望方位。在不背離本發明之範疇之下，長方形子部分1020可具有與配置1000中所顯示者不同之尺寸、寬高比以及位置。在一實施例中，長方形子部分1020具有尺寸、寬高比以及位置，以使長方形子部分1020之所有期望方位(亦即，角度1030之所有期望值)係在影像圈1080之內。在一實施例中，長方形子部分1020係為正方形。於本實施例中，角度1030表示在方向301與長方形子部分1020之一側之間的角度。

圖10並未按比例繪製。在不背離本發明之範疇之下，正方形影像感測器像素陣列140可包含與圖10所顯示者相比不同數量之元件。

圖11係為顯示覆蓋在正方形影像感測器像素陣列140之影像感測器像素陣列部分1140(圖1、2及10)上之電子影像部分1150之圖形1100。電子影像部分1150係為從長方形子部分1020(圖10)產生之電子影像之一部分。因此，電子影像部分1150係顯示於圖11中位在長方形子部分1020(圖10)之部分之位置中，從此位置產生電子影像部分1150。電子影像係由一像素陣列所構成。因此，電子影像部分1150係由影像像素1151所構成(為了說明清楚起見，圖11中只標示一個影像像素1151)。然而，影像像素1151並未直接相當於影像感測器像素陣列部分1140之單一像素。在圖形1100之例示性圖例中，電子影像部分1150之影像像素1151與影像感測器像素陣列部分1140之四個影像感測器像素1141、1142、1143及1144重疊。

圖12顯示在影像像素之位置並不需要直接對應至影像感測器像素之位置的情況下，藉由使用正方形影像感測器像素陣列產生一期望方位之電子影像之一例示性方法1200。因此，方法1200係為方法700(圖7)之一實施例並可用以產生與圖10之配置1000及圖11之圖形1100相關的電子影像。方法1200係譬如藉由圖2之取像系統200而執行。

方法1200包含步驟702、710及選擇性地步驟701，如關於圖12所討論者。在執行步驟710之後，方法1200執行一步驟1220，其係為方法700(圖7)之步驟720之一實施例。在步驟1220中，一電子影像係從在步驟710中所選擇之正方形影像感測器像素陣列之長方形子部分產生。步驟1220包含一步驟1225，其中電子影像之每個影像像素係被填充一數值，前述數值係從來自於正方形影像感測器像素陣列之至少一影像感測器像素之訊號導出，前述正方形影像感測器像素陣列係設置最靠近對應於影像像素之位置。參見圖11之圖形 1100，影像像素1151係被填充一數值，前述數值係從來自於一或多個影像感測器像素1141、1142、1143及1144之訊號導出。於一實施例中，此數值係藉由使用所有與影像像素之位置重疊之影像感測器像素而導出。舉例而言，影像像素1151係被填充一數值，前述數值係藉由使用所有影像感測器像素1141、1142、1143及1144(例如代表來自於影像感測器像素1141、1142、1143及1144之訊號之平均或加權平均之數值)而導出。在一加權平均的情況下，與影像感測器像素1141、1142、1143及1144之每一者相關的權重可與影像像素1151與各個影像感測器像素之間的重疊成比例。在另一實施例中，此數值係從與影像像素之位置具有最大重疊之影像感測器像素導出。舉例而言，影像像素1151係被填充一數值，前述數值係從來自於影像感測器像素1142之訊號導出，因為這係為與影像像素1151具有最大重疊之影像感測器像素。步驟1220係依據機器可讀取指令270(圖2)而譬如藉由處理/控制模組250(圖2)執行。選擇性地，方法1200包含步驟730(圖7)。

在不背離本發明之範疇之下，步驟1225可併入方法800之步驟820(圖8)及方法900之步驟920(圖9)。

圖13顯示在一由圖形1301、1302及1303所顯示之例示性實施例中，正方形影像感測器像素陣列140(圖1及2)如何可幫助產生一方位穩定的影像。所有圖形1301、1302及1303顯示依據配置1000(圖10)而配置之正方形影像感測器像素陣列140(圖1、2及10)及影像圈1080(圖10)。

在圖形1301中，正方形影像感測器像素陣列140係被定向，以具有一平行於參考方向1310之邊(side)。參考方向譬如是重力之方向。一光學影像1330係形成在一位於影像圈1080內的正方形影像感測器像素陣列140部分之長方形子部分1320之內。長方形子部分1320係為長方形子部分1020(圖10)之一實施例。在圖形1302中，正方形影像感測器像素陣列140已被旋轉成相對於參考方向1310成一角度。然而，光學影像1330之方位相對於參考方向1310是不變的。一長方形子部分1325以與長方形子部分1320和圖形1301中的光學影像1330有關聯的相同方式，而和圖形1302中的光學影像1330相關聯。然而，由於正方形影像感測器像素陣列140之方位從圖形1301改變成圖形1302，長方形子部分1325與長方形子部分1320相比包含不同部分的正方形影像感測器像素陣列140。圖形1303顯示與圖形1302相同的配置，現在以正方形影像感測器像素陣列140之參考畫面來看。同時，圖形1301及1302顯示光學影像1330相對於正方形影像感測器像素陣列140之改變方位。圖形1301及1302進一步顯示兩個不同的長方形子部分(亦即，長方形子部分1320及1325)係用於產生代表光學影像1330之兩個完全相同定向的電子影像。

圖14顯示藉由利用一正方形影像感測器像素陣列及一重力方位感測器產生一方位穩定的電子影像之一例示性方法1400。方法1400係譬如藉由包含重力方位感測器170(圖1及2)之取像系統200(圖2)之一實施例而執行。

在一步驟1410中，偵測正方形影像感測器像素陣列相對於重力之方位，亦即，正方形影像感測器像素陣列之重力方位。於一實施例中，重力方位感測器係能夠決定正方形影像感測器像素陣列之重力方位。舉例而言，重力方位感測器170(圖1及2)偵測正方形影像感測器像素陣列140(圖1及2)之重力方位。在另一實施例中，重力方位感測器係偵測本身或將重力方位感測器併入其中之影像系統之另一部分之重力方位。由重力方位感測器所偵測之重力方位接著被處理以決定正方形影像感測器像素陣列之重力方位。舉例而言，重力方位感測器170(圖1及2)偵測本身之重力方位並將這個重力方位傳遞至處理/控制模組250(圖2)。處理/控制模組250(圖2)依據機器可讀取指令270(圖2)從重力方位感測器170(圖1及2)之重力方位導出正方形影像感測器像素陣列140之重力方位。為了這個目的，機器可讀取指令270(圖2)可包含關於重力方位感測器170(圖1及2)與正方形影像感測器像素陣列140(圖1及2)之間的結構關係之資訊。步驟1410之這兩個實施例之任一者可決定在正方形影像感測器像素陣列140與參考方向1310之間的角度，如圖13之圖形1302所顯示。

在一步驟1420中，接收一相對於重力之期望影像方位。舉例而言，處理/控制模組250(圖2)接收來自於介面260(圖2)或來自於機器可讀取指令270(圖2)之一期望重力影像方位(例如橫向或直向)。在一步驟1430中，決定電子影像相對於正方形影像感測器像素陣列之期望方位。這個方位係由在步驟1410中所獲得之正方形影像感測器像素陣列之偵測到的重力方位，以及在步驟1420中所獲得之相對於重力之期望影像方位所決定。舉例而言，處理/控制模組250(圖2)依據機器可讀取指令270(圖2)並藉由使用來自步驟1410 及1420之輸入，來決定電子影像之期望方位。

選擇性地，方法700之步驟701(圖7)係與步驟1410、1420及1430並列或串列地執行。在執行步驟1430之後，方法1400執行步驟710。舉例而言，處理/控制模組250(圖2)選擇正方形影像感測器像素陣列140(圖1及2)之長方形子部分1325(圖13)，如圖13之圖形1303所顯示。接著，方法1400執行方法1200之步驟1220(圖12)。在方法1400之一替代實施例中，步驟1220(圖12)係被方法700之步驟720(圖7)所置換。選擇性地，方法1400更包含方法700之步驟730(圖7)。

圖15顯示藉由利用由正方形影像感測器像素陣列所擷取之正方形電子影像與一重力方位感測器一起產生一方位穩定的電子影像之一例示性方法1500。方法1500係為圖14之方法1400之一實施例。如關於圖14所討論者，方法1500執行步驟1410(圖14)、1420(圖14)、1430(圖14)及710(圖7)。與其並列或串列地，方法1500執行步驟815(圖8)。選擇性地，步驟815(圖8)係在步驟701(圖7)之後。

在執行步驟815及710之後，方法1500執行一步驟1520。在步驟1520中，一定向的電子影像係從在步驟815中所擷取之正方形電子影像之像素(其係與位於在步驟710中所選擇之正方形影像感測器像素陣列之長方形子部分之內的影像感測器像素相關)產生。步驟1520包含一步驟1525，其中定向的電子影像之每個影像像素係被填充一數值，前述數值係從正方形電子影像之至少一像素導出，前述正方形電子影像係設置最靠近定向的影像之像素。參見圖11之圖形1100，影像感測器像素陣列部分1140可被解釋成在步驟815中所擷取之正方形電子影像之一部分。一定向的影像之像素可以一種類似於影像像素1151藉由使用與一或多個影像感測器像素1141、1142、1143及1144(如關於圖11所討論者)相關的數值進行填充之方式被填充。舉例而言，處理/控制模組250(圖2)從影像感測器220(圖2)或從資料儲存280接收在步驟815中所產生之正方形電子影像。處理/控制模組250(圖2)依據機器可讀取指令270(圖2)將數個數值填充至定向的電子影像之每個像素，前述數個數值係從正方形電子影像之至少一像素導出，前述正方形電子影像係設置最靠近定向的影像之像素，其中定向的電子影像之每個像素具有對應於在長方形子部分之內的位置之位置。選擇性地，方法1500更包含步驟730(圖7)。

圖16顯示藉由利用正方形影像感測器像素陣列之一部分及一重力方位感測器產生一方位穩定的電子影像之一例示性方法1600。方法1600係為方法1400(圖14)之一實施例。方法1600執行步驟1410(圖14)、1420(圖14)、1430(圖14)、710(圖7)，以及選擇性地步驟701(圖7)，如關於圖14所討論者。在執行步驟710之後，方法1600執行一步驟1620，其中一電子影像係從在步驟710中所選擇之正方形影像感測器像素陣列之長方形子部分所產生。步驟1620包含連續的步驟925(圖9)及1225(圖12)。選擇性地，方法1600更包含步驟730(圖7)。

圖17顯示用以產生一方位穩定的電子影像序列(例如一視訊)之一例示性方法1700。在一步驟1710中，圖14之方法1400係為電子影像序列中之所有電子影像而執行，如關於圖14所討論者。在一實施例中，方法1400係依據其實施例，方法1500(圖15)而執行。在另一實施例中，方法1400係依據其實施例，方法1600(圖16)而執行。

特徵的組合

上述與那些以下所主張的特徵可在不背離本發明之範疇之下以各種方式結合。舉例而言，將得以領會者為，於此所說明之使用一供彈性影像方位用之正方形影像感測器之一影像系統或方法之實施樣態，係可與於此所說明之使用一供彈性影像方位用之正方形影像感測器之另一影像系統或方法之特徵合併或交換。下述例子顯示上述之實施例之可能的非限制性組合。應清楚理解者為，在不背離本發明之精神與範疇之下，可針對此處所述方法及裝置做出若干其他改變及修改：

(A)一種用以產生靈活定向的電子影像之取像系統，可包含：一影像感測器，具有一正方形像素陣列，以及取像光學元件，用以在上述正方形像素陣列之至少一部分上形成一光學影像，上述部分係位在上述取像光學元件之一影像圈之內，且上述部分包含在寬高比及方位之至少一者上彼此不同之至少兩個長方形子部分。

(B)如(A)所表示之取像系統，可更包含一處理模組，能夠從上述至少兩個長方形子部分之每一者產生一電子影像。

(C)如(A)及(B)所表示之取像系統，上述至少兩個長方形子部分可包含一第一子部分與一第二子部分，上述第一子部分具有寬高比a：b，其中a不同於b，而上述第二子部分具有與上述第一子部分相同之尺寸與寬高比，以及垂直於上述第一子部分之方位。

(D)如(C)所表示之取像系統，上述正方形像素陣列可包含NxN個像素。

(E)如(D)所表示之取像系統，上述第一與第二子部分可具有與上述正方形像素陣列之邊平行之邊。

(F)如(E)所表示之取像系統，上述第一子部分可包含平行於上述正方形像素陣列之一第一邊之數行之N個像素。

(G)如(F)所表示之取像系統，上述第二子部分可包含數列之N個像素，其中該些列係垂直於該些行。

(H)如(C)至(G)所表示之取像系統，上述至少兩個長方形子部分可更包含一第三子部分，上述第三子部分具有寬高比c：d，其中c不同於d，且c/d不同於a/b。

(I)如(H)所表示之取像系統，上述至少兩個長方形子部分可更包含一第四子部分，上述第四子部分具有與上述第三子部分相同之尺寸與寬高比，以及垂直於上述第三子部分之方位。

(J)如(I)所表示之取像系統，上述第一、第二、第三及第四子部分可具有與上述正方形像素陣列之邊平行之邊。

(K)如(J)所表示之取像系統，上述第一及第三子部分可包含平行於上述正方形像素陣列之一第一邊之數行之N個像素，且上述第二及第四子部分可包含數列之N個像素，該些列係垂直於該些行。

(L)如(A)至(K)所表示之取像系統，上述至少兩個長方形子部分可包含一具有寬高比1：1之正方形子部分。

(M)如(L)所表示之取像系統，上述正方形子部分可包含上述正方形像素陣列之所有像素。

(O)如(B)至(M)所表示之取像系統，可更包含一重力方位感測器，用以偵測上述取像系統相對於重力之重力方位。

(P)如(O)所表示之取像系統，上述至少兩個長方形子部分可包含複數個具有寬高比a：b且相互不同方位之子部分。

(Q)如(P)所表示之取像系統，上述處理模組係能夠依據上述重力方位選擇上述複數個子部分之其中一者，以使上述電子影像反映一相對於重力之期望方位。

(R)如(P)及(Q)所表示之取像系統，上述複數個子部分可包含具有寬高比a：b之子部分之所有可能的方位。

(S)如(A)至(R)所表示之取像系統，可被實施在一手持照相機中。

(T)一種藉由使用正方形影像感測器像素陣列產生彈性方位之電子影像之取像方法，可包含：在上述正方形影像感測器像素陣列之至少一部分上形成一光學影像；以及依據一期望方位，選擇上述正方形影像感測器像素陣列之上述至少一部分之一長方形子部分。

(U)如(T)所表示之取像方法，可更包含從上述子部分產生一最終電子影像。

(V)如(U)所表示之取像方法，上述選擇步驟可包含選擇上述正方形影像感測器像素陣列之上述至少一部分之一長方形子部分，其中上述長方形子部分具有與上述正方形影像感測器像素陣列之邊平行之邊。

(W)如(T)至(U)所表示之取像方法，上述選擇一長方形子部分之步驟可包含：從一橫向定向的子部分及一直向定向的子部分的集合中選擇一長方形子部分。

(X)如(T)至(W)所表示之取像方法，上述選擇步驟可包含依據上述期望方位及一寬高比，選擇上述正方形影像感測器像素陣列之上述至少一部分之上述長方形子部分。

(Y)如(T)至(X)所表示之取像方法，可更包含接收上述期望方位之步驟。

(Z)如(T)至(Y)所表示之取像方法，上述選擇步驟可藉由一處理模組所執行。

(AA)如(T)至(Z)所表示之取像方法，可更包含：藉由使用一重力方位感測器決定上述正方形影像感測器像素陣列之重力方位之步驟。

(AB)如(T)、(U)及(X)至(Z)所表示之取像方法，可更包含：藉由使用一重力方位感測器決定上述正方形影像感測器像素陣列之重力方位之步驟，上述選擇步驟可包含依據一相對於上述重力方位之期望方位，選擇上述正方形影像感測器像素陣列之上述至少一部分之一長方形子部分。

(AC)如(AB)所表示之取像方法，可更包含：從上述子部分產生一最終電子影像。

(AD)如(AC)所表示之取像方法，上述產生步驟可更包含：以數個數值填充上述最終電子影像之每個像素，上述數個數值係與數個訊號相關，上述數個訊號係來自於上述正方形影像感測器像素陣列中之至少一像素，上述正方形影像感測器像素陣列位於最靠近一個對應於上述最終電子影像之上述像素之位置。

(AE)如(T)至(AD)所表示之取像方法，該些電子影像可為一視訊流。

(AF)如(AC)及(AD)所表示之取像方法，該些電子影像可為一視訊流，上述方法可包含對於上述視訊流中之該些電子影像之每一者重複上述決定步驟、上述形成步驟、上述選擇步驟以及上述產生步驟，用以產生一方位穩定的視訊流。

(AG)如(U)、(V)及(AC)至(AF)所表示之取像方法，在上述產生步驟之前，可更包含擷取一正方形電子影像之步驟。

(AH)如(T)及(W)至(AB)所表示之取像方法，可更包含：從上述子部分產生一最終電子影像；以及在上述產生步驟之前，擷取一正方形電子影像之步驟。

(AI)如(AG)及(AH)所表示之取像方法，上述產生步驟可包含依據在上述選擇步驟中所選擇之上述長方形子部分裁剪上述正方形電子影像。

(AJ)如(U)、(V)及(AC)至(AF)所表示之取像方法，上述產生步驟可包含藉由使用在上述選擇步驟中所選擇之上述長方形子部分擷取一長方形的影像。

(AK)如(T)至(AJ)所表示之取像方法，可被實施在一手持照相機中。

在未脫離本發明之範疇下，可以對上述方法及系統進行修改或變更。因此應注意者為，在以上說明書所述及後附圖式中所顯示應僅為舉例性，而非為限制性者。後附之申請專利範圍係可涵蓋所述之一般及特定特徵以及本發明之方法及裝置的範圍中的所有陳述，而本發明之方法及裝置的範圍中的所有陳述在文義上皆應落於申請專利範圍之範圍。