TWI227995B - Strobe intensity adjustable system and method - Google Patents

Description

1227995 五、發明說明α) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種閃光燈強度調整系統以及方法，特 別是關於一種可針對對焦主體進行閃光燈強度調整之系統 以及方法。 【先前技術】 習知的影像擷取裝置在進行環境光源較暗的影像擷取 時，會利用閃光燈來進行明亮度補強。但早期閃光燈所輸 出的光強度為固定，即不論周遭光源強或弱、影像的距離 遠或近，都發出一定強度的光。因此，固定強度的閃光使 得擷取影像的明亮度以及對比度往往並非如使用者預期般 的有良好的閃光效果。 隨著技術的發展，演變出具有強度調整的閃光燈裝 置。早期強度調整裝置係於影像擷取裝置的快門按下之 前，先利用閃光燈進行一次預閃。接著由一光耦合器擷取 預閃當時影像迴授之光強度，再配合内部之邏輯電路計算 出適合的閃光燈強度。閃光燈則依照計算得出的強度發出 閃光。光耦合器迴授與閃光燈預閃係在同一時間内進行， 閃光燈必須持續發光直到光搞合器内累積電荷（正比於光 量）達到一固定量。如此一來，閃光燈就可以配合周遭光 源的強弱來發出不同強度的閃光，使得擷取影像的效果比

第8頁 五、發明說明（2) 先前不具光耦合器的閃光燈進步 強度調整裝置係配合價格昂貴二。但是上述的閃光燈 昂。另外，光耦合器是針對整個取Ϊf，因此售價高 分析，且分析的重點在於整體取景二=%境進行閃光強度 是否正確。因此當擷取的主冑（後：：位置之閃光效果 像時對於非未於整體取景的中心士 ’、、、主體）於擷取影 閃光效果仍不理想。 "、寺’則對焦主體所獲之 目前時代已演進至數位影像擷 位影像擷取裝置内具有一感光元 凌置的時代，由於數 取影像的光強度的功能。因此在數即具有感測被擷

知閃光燈強度調整裝置中的光=時代；J :影像擷取裝置中所採用的閃光燈強度 T，目前有兩件美國專利加以揭 國專 6,⑴，0 73號（後續簡稱，〇73專利），盆第 6, 546, 2 0 3號（後續簡稱，2〇3專利）。八一疋美國專利第 請參閱圖 圖 係習知閃光燈強度調整方法流程 圖：n在習ΪΓ像擷取裝置的設計中，通常會包含-取像按 鍵50。取像按鍵50設計有三個按壓位置， 態、S1為按屋：半狀態、S2則為全虔狀態。取像按鍵5〇處 在so位置時’代表影像擷取裝置為待機狀態，不進行任何 動作。當取像制50被按壓至S1位置，則習知影像擷取裝 置將進行對焦。當按壓至S2位置時，習知影像擷取裝置將 1227995 五、發明說明（3) __________〜 發出閃光（視情況所需）並同時擷取影像。習 強度調整方法，則係先利用按壓至s丨位置時將隹二光燈 行對焦。對焦完畢後，則視情況重新再次取景或體進 景，並於取景完成後完全按下取像按鍵至s 2位置。' 2 閃光燈開始進行閃光燈的強度調整，並於調整後發t =， 的同時進行影像擷取。綜合以上所述，可將習知的=光 強度調整方法整理如下所列步驟： 燈 步驟S1 0 :開始。 步驟S12 :按壓取像按鍵5〇至81位置以進行對焦主體的 焦動作。 步驟S1 4 ·重新取景（或保持原景），並按壓取像按鍵5 至S 2位置。 步驟S 1 8 :進行閃光燈強度調整。 步驟S20:發出調整後之閃光並擷取影像。 在閃光燈強度調整步驟方面，，〇 7 3專利乃先由閃光燈 進行兩次閃光燈預閃。感光元件則分別在兩次預閃中感測 當時的被擷取影像的光強度，並據以分析而得在預定強度 上閃光燈相對應需要的發光強度。，2 〇 3專利則是將兩次預 閃修改為一次預閃、一次在未閃光下直接感測被榻取影 像。上述兩件專利所揭露之技術改善了不具閃光燈強度調 t糸統以及光搞合為昂貴等問題，但由於仍疋在掘取影像 前才針對整個被擷取影像進行閃光強度調整，因此當取景

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五 時 仍 、發明說明（4) 對焦主體並非位於中心位置時，主體所 θ ^ ^ β獲传的閃光效果 ·、、、'不佳。舉例來說，當欲拍攝一人像時， 觀 移 強 體，因此會先對人體進行對焦。但為了整扣:體為 ’可能會將人體並非擺放於對焦時的對隹科 音秀 此時，由於習知閃光燈強度調整是 =汀偏 度调整，因此，調整後的閃光強度可能1^仃 不物’而人體所獲得的閃光效果並非最佳。 發明内容】 因此本發明之一目的係提供一種閃光燈強度調整系 $ ’可以適當的針對被擷取影像以及周遭光源調整間光燈 、5度’改善習知技術僅具有固定閃光強度的問題。 本發明之另一目的係提供一種閃光燈強度調整系統， 應用在數位影像擷取裝置中，以取代應用光耦合器的習知 技術，有效降低成本。 本$明之另一目的係提供一種閃光燈強度調整系統， 可以適當的針對被擷取影像的對焦主體以及周遭光源調整 閃^燈的強度’改善習知技術僅針對整體擷取影像進行強 度凋整的問題’使對焦主體的閃光效果最佳化。 一種應用於一影像擷取裝置中之閃光燈強度調整系 1227995 五、發明說明（5) 統。該影像擷取裝置包含一閃光燈、一感光元件以及一對 焦模組。該閃光燈用以發出複數種強度的閃光，該感光元 件用以感測一外部影像，該外部影像包含一對焦主體，該 對焦模組用以對該對焦主體進行焦距調整。該閃光燈強度 調整系統包含一控制模組以及一強度計算模組。控制模組 係用以在該對焦模組完成焦距調整後，產生一第一影像感 測信號至該感光元件以觸發該感光元件感測該外部影像而 產生一第一感光資料；之後產生一預閃信號至該閃光燈， 使該閃光燈以一固定之第一功率發出閃光；最後產生一第 二影像感測信號至該感光元件以觸發該感光元件感測在該 第一功率所造成之閃光下之該外部影像而產生一第二感光 資料。強度計算模組係用以根據該第一感光資料以及該第 二感光資料，進行一閃光燈強度計算程序而獲得一第二功 率。其中當影像擷取裝置於擷取該外部影像時，該閃光燈 乃根據該第二功率發出閃光，以使該感光元件擷取在該第 二功率所造成之閃光下之該外部影像。 藉此，本發明係針對在對焦時進行閃光燈強度的控 制，因此閃光燈的強度可以調整至最適合對焦主體狀態， 相較於習知技術係於擷取影像時進行閃光燈強度控制，明 顯具有較佳的閃光效果。 關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及 所附圖式得到進一步的瞭解。

第12頁 1227995 五、發明說明（6) 【實施方式】 請參閱圖二’圖二係本發明影像擷取裝置1 〇及外部影 像2 0之示意圖。本發明係揭露_種影像擷取裝置1 〇，用以 擷取一外部影像2 0。外部影像2 〇包含一對焦主體2 1 0，影 像擷取裝置1 0則包含一感光元件1 〇 2、一閃光燈1 〇 4、一對 焦模組1 0 6、一取像按鍵1 〇 8 (圖二中未顯示）、以及一閃 光燈強度調整系統1 1 0。 感光元件102’如電_合元件（charge Couple Device， CCD)、互補金屬氧化物半導體（c〇mplementary Metal Oxide Semiconductor， CM0S)等，係具有感測外 界光線的能力，因此可擷取外部影像2〇。如在傳統類比與 ，擷取裝置中的應用’則感光元件係採用前述的光耦合〜 器。閃光燈1 04係當外界光源不足時，用以發出複數種D 度的閃光以補強外界光源。 * 對焦模組106,用以針對對焦主體21〇進行焦距 =避免外部影像應影耗取裝置_取後模糊 : =^鍵1〇8則設置有SO、S1、S2三個按壓位置，s 取 =、S1為按壓-半狀態、S2則為全壓狀 取像知 =S。位置時’代表影像擷取裝置為待機狀 = 任何動作。當該取像按鍵被按壓至S1位置， 匕

第13頁 1227995 五、發明說明（7) 置將進行對焦。當按壓至S2位置時，數位影像擷取裝置將 發出閃光（視情況所需）並同時擷取影像。影像擷取裝置 1 0的對焦模組1 0 6所採用的對焦模式有中心點對焦以及多 點對焦等多種模式。中心點對焦即是利用整體取景的中心 點進行對焦；如果為多點對焦，則是在整體取景中列出許 多對焦點，由使用者選擇欲對焦的點後再進行對焦。以下 實施例乃採用中心點對焦方式。 本發明的重點則在於閃光燈1 0 4的強度調整系統11 0， 其包含了一控制模組11 2以及一強度計算模組11 4。本發明 和習知技術其中一個不同之處，在於習知技術係於擷取影 像時進行閃光燈的強度調整（取像按鍵係處於S2位置）， 而本發明則是在進行對焦時，進行閃光燈的強度調整（取 像按鍵處於S1位置）。因此，本發明係在使用者利用影像 擷取裝置1 0對對焦主體採取對焦動作時，也就是由對焦模 組1 0 6向對焦主體21 0進行對焦（或稱焦距調整）時加以進 行。控制模組1 1 2在對焦模組1 0 6完成焦距調整後，產生一 第一影像感測信號至感光元件1 0 2以觸發感光元件1 0 2感測 外部影像2 0而產生一第一感光資料。由於感光元件1 0 2係 可進一步分為複數個晝素以感測外部影像2 0，因此便可針 對每一畫素所感測之光強度資料（即第一感光資料）傳送 至強度計算模組1 1 4，經過統計分析後而獲得外部影像2 0 在未閃光時的每一晝素光強度的長條圖分析 (Histogram) 〇

第14頁 1227995 五、發明說明（8)

接著控制模組1 1 2產生一預閃信號至閃光燈1 0 4，使閃 光燈1 0 4以一第一功率發出閃光。此第一功率為預設之閃 光強度，可設計為功率較低的閃光以降低數位影像擷取裝 置1 0的耗電量。在產生預閃信號的同時，也產生一第二影 像感測信號至感光元件1 0 2以觸發感光元件1 0 2感測在第一 功率所造成之閃光下之外部影像2 0。同理，感光元件1 0 2 中每一晝素所感測之光強度資料，即一第二感光資料，將 送至強度計算模組1 1 4統計分析成在預閃時每一晝素的光 強度的長條圖分析。

請參閱圖三，圖三係第一感光資料以及第二感光資料 之長條圖分析示意圖。強度計算模組11 4，則根據該第一 感光資料、該第二感光資料以及該第一功率，進行一閃光 燈強度計算程序而獲得一第二功率。圖三中僅係舉一模擬 數據以解釋本發明，其中橫軸代表晝素的感光強度，而縱 軸則為具有相同感光強度的畫素數量。在長條圖分析中， 由於本發明係先針對對焦主體進行對焦的同時進行預閃， 因此晝素分佈最多的強度即是對焦主體所感受的光強度。 本發明之強度計算程序，係預先設定閃光燈強度之一理想 區域，並於該理想區域内設定一理想強度。比較第一感光 資料、第二感光資料的長條圖後以及理想強度後，再根據 閃光燈1 0 4發出預閃時所消耗的第一功率、預閃前的感光 強度和預閃後的感光強度兩者間的比率A、以及預閃後的

第15頁 校，，焦度可上 影體焦對強亦有 行憶對使及，具 進記行，以路其 到一進光組電使 後加新閃模輯， 焦外重出制邏裝 對可未發控的改 行明並前，中以。 進發要取外置加能 置本只擷此裝路功 裝此者像。取電的 取因用影果擷輯組 擷，使於效像邏模 像間當率光影的算 影時以功閃於有計 用段。二的加既度 利一率第佳外中強 者過功之最是置及 用經二錄得以裝以 使能第記獲可取組 於可該此能組擷模 由間錄以仍模像制 取記可體算影控 擷以則主計將述 1227995 五、發明說明（9) 感光強度和理想強度兩者間的比率B，即可外插得出閃光 燈1 0 4發出該第二強度之閃光時所需之第二功率。閃光燈 將根據該第二功率，當使用者完全按下快門後，閃光燈即 發出相對應第二功率的閃光。由於此一功率所發出的閃光 將使對焦主體具有理想的感光強度，因此即時對焦主體此 時並非位於對焦點的位置，影像擷取裝置所擷取的影像 中，對焦主體2 1 0仍能獲得理想的閃光效果。 在此強調一點，上述長條圖分析為本發明之最佳具體 實施例，然強度計算模組計算方式將不受此限。在本發明 之其他具體實施例中，亦可應用直接感測對焦點所迴授之 光強度，來進行分析，而獲得最適合對焦主體之光強度。 此外，上述實施例係以中央點對焦的方式加以闡述。如果 對焦模組係採用多點對焦之方式，則步驟亦相同。本發明 強調的重點在於：利用對焦模組所設制之對焦點來進行對

第16頁 1227995 五、發明說明（ίο) 焦主體的對焦動作，於此同時，對對焦主體進行閃光燈的 強度調整。因此在擷取影像時，不論對焦主體是否位於原 先對焦點的位置，對焦主體都會獲得最好的閃光效果。 接著詳述本發明在整個擷取影像過程中，進行對焦時 同時進行閃光強度控制，以和習知技術作一明顯區隔。請 參閱圖四，圖四係本發明閃光強度調整方法之流程圖。綜 合以上所述，可將本發明之步驟整理如下： 步驟S30 :對外部影像20之對焦主體210進行對焦（取像按 鍵1 08按壓於S1位置）。 步驟S3 2 :感光元件1 0 2感測外部影像2 0而產生一第一感光 資料。 步驟S34 ··閃光燈104以一第一強度發出閃光。 步驟S3 6 :感光元件1 0 2感測在第一強度閃光下之外部影像 2 0而產生一第二感光資料。 步驟S38 :強度計算模組11 4根據該第一感光資料以及該第 二感光資料，進行一閃光燈強度計算程序而獲 得一第二強度。 步驟S39 :重新取景或保持原景，並按壓取像按鍵至S2位 置。 步驟S4 0 :閃光燈1 0 4根據該第二強度發出閃光，影像擷取 裝置則擷取在該第二強度閃光下之外部影像 20°

第17頁 1227995 五、發明說明（11) 由於習知技術係在取像按鍵位於S 2位置的同時進行閃 光燈的強度調整，而熟習此技藝者皆知，習知技術之感光 元件擷取的乃是拍照時的整個外部影像的感光分佈，因此 對應調整的將是整個外部影像。如果對焦主體（亦即拍攝 主體）並非未於取景的正中央或是上述的對焦點中，則對 焦主體獲得的閃光效果並非最佳。針對此一缺點，本發明 乃在對焦主體進行對焦的同時，進行閃光燈的強度調整， 之後再取景。因此，閃光效果針對對焦主體調整，較習知 技術針對整個外部影像調整，將具有較好的閃光效果。 藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚 描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具 體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是 希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請 之專利範圍的範疇内。

第18頁 1227995 圖式簡單說明 【圖示簡單說明】 圖一係習知閃光燈強度調整方法流程圖。 圖二係本發明影像擷取裝置及外部影像之示意圖。 圖三係第一感光資料以及第二感光資料之長條圖分析示意 圖。 圖四係本發明閃光強度調整方法之流程圖。 【圖示標號說明】 10 影 像 擷 取 裝 置 102 : 感 光 元 件 104 閃 光 燈 106 ·· 對 焦 模 組 108 取 像 按 鍵 112: 控 制 模 組 114 強 度 計 算 模 組 2 0 ·· 外 部 影 像 210 對 焦 主 體 ❿

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Claims (1)

1227995 六、申請專利範圍 1、 一種應用於一影像擷取裝置中之閃光燈強度調整系 統，該影像擷取裝置包含一閃光燈、一感光元件以及 一對焦模組，該閃光燈用以發出複數種強度的閃光， 該感光元件用以感測一外部影像之感光強度，該對焦 模組用以對該外部影像中一對焦主體進行焦距調整， 該閃光燈強度調整系統包含： 一控制模組，用以

在該對焦模組完成焦距調整後，產生一第一影像 感測信號至該感光元件以觸發該感光元件感測該 外部影像而產生一第一感光資料； 產生一預閃信號至該閃光燈，使該閃光燈以一第 一功率發出閃光；以及 產生一第二影像感測信號至該感光元件以觸發該 感光元件感測在該第一功率造成之閃光下之該外 部影像而產生一第二感光資料；以及 一強度計算模組，用以

根據該第一感光資料、該第二感光資料以及該第 一功率，進行一閃光燈強度計算程序而獲得一第 二功率； 其中當該影像擷取裝置擷取該外部影像時，該閃光燈 乃根據該第二功率發出閃光。 2、 如申請專利範圍第1項所述之閃光燈強度調整系統， 其中該對焦模組係設置至少一對焦點。

第20頁 1227995 六、申請專利範圍 3、 如申請專利範圍第2項所述之閃光燈強度調整系統， 其中在進行焦距調整時，該對焦主體係位於該對焦模 組之該對焦點，當該影像擷取裝置擷取外部影像時， 該對焦主體則非位於該對焦點。 4、 如申請專利範圍第1項所述之閃光燈強度調整系統， 其中該該感光元件係包含複數個晝素，以感測該外部 影像所感受之光強度。 5、 如申請專利範圍第4項所述之閃光燈強度調整系統， 其中該第一感光資料係該對焦主體於未預閃時被該感 光元件所感測之光強度，該第二感光資料係該對焦主 體於預閃後被該感光元件所感測之光強度。 6、 如申請專利範圍第5項所述之閃光燈強度調整系統， 其中該強度計算模組係比較該第一感光資料以及該第 二感光資料而獲得一比值。 7、 如申請專利範圍第6項所述之閃光燈強度調整系統， 其中該強度計算模組係藉由該比值推算該閃光燈發出 一理想強度之閃光時所需之該第二功率。 8、 如申請專利範圍第1項所述之閃光燈強度調整系統，

第21頁 1227995 六、申請專利範圍 其中該感光元件係採用由一電搞合元件（Charge Couple Device， CCD)、一互補金屬氧化物半導體 (Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)以及一光搞合器（Photo Diode, PD)所組成 之群組中一元件。 9、 一種影像擷取裝置，用以擷取一外部影像，該外部影 像包含一對焦主體，該影像擷取裝置包含： 一感光元件，用以感測該外部影像之感光強度； 一閃光燈，用以發出複數種強度的閃光； 一對焦模組，用以針對該對焦主體進行焦距調整； 一控制模組，用以 在該對焦模組完成焦距調整後，產生一第一影像 感測信號至該感光元件以觸發該感光元件感測該 外部影像而產生一第一感光資料； 產生一預閃信號至該閃光燈，使該閃光燈以一第 一功率發出閃光；以及 產生一第二影像感測信號至該感光元件以觸發該 感光元件感測在該第一功率造成之閃光下之該外 部影像，進而產生一第二感光資料；以及 一強度計算模組，用以 根據該第一感光資料以及該第二感光資料，進行 一閃光燈強度計算程序而獲得一第二功率； 其中當該影像擷取裝置擷取該外部影像時，該閃光燈

第22頁 1227995 六、申請專利範圍 乃根據該第二功率發出閃光。 1 0、如申請專利範圍第9項所述之影像擷取裝置，其中該 對焦模組係設置至少一對焦點。 11、如申請專利範圍第1 0項所述之影像擷取裝置，其中在 進行焦距調整時，該對焦主體係位於該對焦模組之該 對焦點，當該感光元件擷取外部影像時，該對焦主體 則非位於該對焦點。 1 2、如申請專利範圍第9項所述之影像擷取裝置，其中該 感光元件係包含複數個晝素以感測該外部影像所感受 之光強度。 1 3、如申請專利範圍第1 2項所述之影像擷取裝置，其中該 第一感光資料係該對焦主體於未預閃時被該感光元件 所感測之光強度，該第二感光資料係該對焦主體於預 閃後被該感光元件所感測之光強度。 1 4、如申請專利範圍第1 3項所述之影像擷取裝置，其中該 強度計算模組係比較該第一感光資料以及該第二感光 資料而獲得一比值。 1 5、如申請專利範圍第1 4項所述之影像擷取裝置，其中該

第23頁 1227995 六、申請專利範圍 強度計算模組係藉由該比值推算該閃光燈發出一理想 強度之閃光時所需之該第二功率。 1 6、如申請專利範圍第9項所述之影像擷取裝置，其中該 感光元件係採用由一電揭合元件（Charge Couple Device， CCD)、一互補金屬氧化物半導體 (Complementary Metal Oxide Semiconductor， CMOS)以及一光搞合器（Photo Diode, PD)所組成 之群組中一元件。

1 7、一種應用於一影像擷取裝置中之閃光燈強度調整方 法，該影像擷取裝置包含一閃光燈、一感光元件以及 一對焦模組，該閃光燈用以發出複數種強度的閃光， 該感光元件用以感測一外部影像之感光強度，該外部 影像包含一對焦主體，該對焦模組用以對該對焦主體 進行焦距調整，該閃光燈強度調整方法包含： 在完成焦距調整後，感測該外部影像而產生一第一 感光資料； 以一第一功率發出閃光；

感測在該第一功率造成之閃光下之該外部影像，進 而產生一第二感光資料；以及 根據該第一感光資料以及該第二感光資料，進行一 閃光燈強度計算程序而獲得一第二功率；以及 根據該第二功率發出閃光，並擷取在該第二功率造

第24頁 1227995 六、申請專利範圍 成之閃光下之該外部影像。 1 8、如申請專利範圍第1 7項所述之閃光燈強度調整方法， 其中在進行焦距調整時，該對焦主體係位於該對焦模 組之一對焦點，當該影像擷取裝置擷取外部影像時， 該對焦主體則非位於該對焦點。 ， 像 法影 方部 整外 調該 度測 強感 燈以 光素 閃晝 之個 述數 所複 項含 1—•包 第係 圍件 範元 利光光 專感之 請該受 中感 如其所 度 強 ，感 法該 方被 整時 調閃 度預 強未 燈於 光體 閃主 之焦 述對 所該 項係 9 1料 第資 圍光 範感 利一 專第 請該 申中 如其 主 JUU'' 隹C 對 該 係 。 料度 資強 光光 感之 二測 第感 該所 ，件 度元 強光 光感 之該 測被 感後 所閃 件預 元於 光體 ， 以 法料 方資 整光 調感 度一 強第 燈該 光較。 閃比值 之係比 述序一 所程得 項算獲 ο 2 計而 第度料 圍強資 範燈光 利光感 專閃二 請該第 申中該 如其及 法出 方發 整燈 調光 度閃 強該。 燈算率 光推功 閃值二 之比第 述該該 所由之 項藉需 2係所 第度時 圍強光 範燈閃 利光之 專閃度 青亥金 =口 士一 口 2IV 申中想 如其理

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