圖像拾取裝置及其方法
2023-05-18 23:48:51 1
專利名稱：圖像拾取裝置及其方法
技術領域：
本發明是涉及一種圖像拾取裝置及其方法，特別設計一種可使同一畫面中的像素數據在同一時間取得，以避免拾取動態圖像時，產生畫面歪斜的現象。
背景技術：
圖1示出了圖像拾取裝置的電路方框圖，其中包括曝光控制器11、傳感器數組12及光源13。曝光控制器11中還具有垂直計數器111與水平計數器112。傳感器數組12是由多個排列成矩陣的檢測單元(未顯示)所組成的，檢測單元不斷接收外來的光線並累積相對應的電荷。光源13是用以照射所要檢測的圖像，使該圖像能產生射入傳感器數組12的光線，以使其檢測單元曝光。
圖1中的圖像拾取裝置的操作如下。以傳感器數組12具有16條水平線(即傳感器數組12具有16行檢測單元)為例，曝光控制器11分別輸出讀取信號R0～R15以及重置信號R0_reset～R15_reset至傳感器數組12中的第0行至第15行的檢測單元。當重置信號R0_reset～R15_reset處於高電位時，會釋放檢測單元中因曝光並累積的電荷，並使檢測單元重新進行曝光及電荷累積。當讀取信號R0～R15處於高電位時，檢測單元會輸出其累積電荷所生成的電壓值，作為該檢測單元輸出的一個像素數據值。這些像素數據值則組合成一幅具有16條水平線的畫面。此外，重置信號R0_reset～R15_reset與讀取信號R0～R15使檢測單元逐行依次進行重新曝光與輸出像素數據的操作，如圖2所示。
圖2示出了圖1中的圖像拾取裝置的傳統傳感器數組掃描的時序圖。首先，重置信號R0_reset產生一個高電位使傳感器數組12中的第0行的檢測單元重新進行曝光，並在經過一個曝光時間t1後，讀取信號R0產生一個高電位使傳感器數組12中的第0行的檢測單元將其累積電荷所產生的電壓值輸出作為該水平線(行)的像素數據。接著，重置信號R1_reset～R15_reset信號則以一個水平線的掃描間隔時間依次產生高電位，並使第1～15行的檢測單元也依次進行重新曝光，讀取信號R1～R15信號在經過與曝光時間t1相同的時間後，跟隨水平計數器112的計數操作，以一個水平線的掃描間隔時間(即水平計數器112的計數間隔時間)依次產生高電位，並使第1～15行的檢測單元也依次將其累積電荷所產生的電壓值輸出作為像素數據。
此外，讀取信號R0～R15中代表讀取操作的高電位脈衝產生頻率即為此圖像拾取裝置的畫面頻率，其相對的畫面時間為T。傳統上，此高電位的產生時間是由曝光時間控制器11中的水平計數器112所控制。水平計數器112具有一個與畫面的水平線數(16)相同的最終計數值，並且不斷重複自1計數至16(或0至15)的操作，讀取信號R0～R15則以水平計數器完成一次計數循環的時間作為產生高電位的周期，即畫面時間。
在上述的傳統的掃描方式中，由圖2的時序圖可知，由於水平計數器112的計數循環與自第0行檢測單元掃描至第15行檢測單元的時間相同，使得第0行的曝光時間t1必需小於自第0行掃描至第15行檢測單元的時間(即畫面時間T)，否則將因水平計數器112已在一個畫面時間完成一個計數循環，使第0行的檢測單元在尚未完成曝光操作時即被重置。如此，使第0行的曝光時間t1與第15行的曝光時間t2在此結構下不可能重迭(因第15行檢測單元的曝光時間較第0行檢測單元的曝光時間延遲一個畫面時間，並第0行的曝光時間又小於一個畫面時間)。
由於第0行與第15行檢測單元的曝光時間無法重迭，將造成同一畫面中的像素數據是在不同時間內取得，如此產生的畫面將有歪斜、失真的現象發生，在掃描頻率不高時，因頭尾兩行像素數據的取得時間差較大，此現象尤其嚴重。
發明內容
為了解決上述問題，本發明提供一種可使同一畫面中的像素數據在同一時間取得，以避免拾取動態圖像時，產生畫面歪斜的現象。
本發明的一個目的在於提供一種圖像拾取裝置，用以檢測圖像並產生此圖像的像素數據。此圖像拾取裝置包括傳感器、光源及控制器。其中，傳感器具有多個檢測單元，這些檢測單元依次在其曝光時間內進行曝光並產生像素數據，並且這些曝光時間重迭。光源則照射該圖像並使圖像被傳感器檢測。控制器在檢測單元的曝光時間重迭期間內開啟光源。
本發明的另一目的在於提供一種圖像拾取方法，用以檢測圖像並產生該圖像的多個像素數據，該圖像拾取方法包括以下步驟提供多個檢測單元與光源；依次在多個曝光時間內使用這些檢測單元對該圖像進行檢測並產生這些像素數據，並且使這些曝光時間重迭；在這些檢測單元的曝光時間重迭的期間內開啟該光源照射該圖像，使該圖像被檢測。
由此，本發明利用「虛數」的操作延長水平計數器的計數循環，使曝光時間量可以大於頭尾兩行像素數據的時間差，便會出現，在一段特定時間內，傳感器數組中的所有檢測單元均處於曝光時間內，同時僅在此特定時間內開啟光源，使最後產生的畫面主要是由此特定時間內所拾取的像素數據組成的，即可避免傳統中畫面歪斜、失真的現象。
以下，就結合
根據本發明的一種圖像拾取裝置及其方法的實施例。
圖1示出了圖像拾取裝置的電路方框圖；圖2示出了圖1中的圖像拾取裝置的傳統的傳感器數組掃描的時序圖；圖3示出了根據本發明的一個實施例的圖像拾取裝置的傳感器數組掃描的時序圖；圖4示出了本發明的該實施例中的光源；圖5示出了本發明的該實施例中的另一個光源；圖6示出了本發明的該實施例中的拾取圖像方法的流程圖。
符號說明11～曝光控制器；111～垂直計數器；112～水平計數器；12～傳感器數組；13～光源；131～電晶體；132、132a、132b、132c～發光二極體；133、133a、133b、133c～電阻。
具體實施例方式
在本實施例中的圖像拾取裝置與圖1中的圖像拾取裝置有相同的電路結構，然而其曝光控制器11控制傳感器數組12與光源13的方式與傳統的不同，因此，將配合圖1及圖3進行說明。
請再參閱圖1，本實施例中的圖像拾取裝置包括曝光控制器11、傳感器數組12及光源13。曝光控制器11中還具有垂直計數器111與水平計數器112。傳感器數組12則是由多個排列成矩陣的檢測單元(未顯示)所組成的，檢測單元不斷接收外來的光線並累積相對應的電荷。光源13是用以照射所要檢測的圖像，使該圖像能產生射入傳感器數組12的光線，以使其檢測單元曝光。
本實施例的圖像拾取裝置的操作如下以傳感器數組12具有16條水平線(即傳感器數組12具有16行檢測單元)為例，曝光控制器11分別輸出讀取信號R0～R15及重置信號R0_reset～R15_reset至傳感器數組12中的第0行至第15行的檢測單元。當重置信號R0_reset～R15_reset處於高電位時，會釋放檢測單元中因曝光而累積的電荷，並使檢測單元重新進行曝光及電荷累積。當讀取信號R0～R15處於高電位時，檢測單元會輸出其累積電荷所產生的電壓值，作為該檢測單元輸出的一個像素數據值。這些像素數據值則組合成一幅具有16條水平線的畫面。此外，重置信號R0_reset～R15_reset與讀取信號R0～R15使檢測單元逐行依次進行重新曝光與輸出像素數據的操作，如圖3所示。
圖3示出了本實施例中的圖像拾取裝置的傳感器數組掃描時序圖。首先，重置信號R0_reset產生一個高電位使傳感器數組12中第0行的檢測單元重新進行曝光，並在經過一段曝光時間t1的後，讀取信號R0產生一個高電位使傳感器數組12中第0行的檢測單元將其累積電荷所產生的電壓值輸出作為該水平線(行)的像素數據。接著，重置信號R1_reset～R15_reset信號則以一個水平線的掃描間隔時間依次產生高電位，並使第1～15行的檢測單元也依次進行重新曝光，讀取信號R1～R15信號在經過與曝光時間t1相同的時間後，跟隨水平計數器112的計數操作，以一個水平線的掃描間隔時間(即水平計數器112的計數間隔時間)依次產生高電位，並使第1～15行的檢測單元也依次將其累積電荷所產生的電壓值輸出作為像素數據。
此外，讀取信號R0～R15中代表讀取操作的高電位脈衝產生頻率即為此圖像拾取裝置的畫面頻率，其相對應的畫面時間為T。此高電位的產生時間是由曝光時間控制器11中的水平計數器112所控制。水平計數器112具有一個大於畫面的水平線數(16)的最終計數值32，並且不斷重複自1計數至32(或0至31)的操作，讀取信號R0～R15以水平計數器完成一次計數循環的時間作為產生高電位的周期，即畫面時間。
在上述的掃描方式中，由圖3的時序圖可知，水平計數器112的計數循環為自第0行檢測單元掃描至第15行檢測單元時間的兩倍(32/16＝2)，意即當掃描至第15行檢測單元時，對第0行的檢測單元來說，水平計數器112尚未完成一個計數循環(僅完成半個計數循環)，因此，不是傳統水平計數器那樣歸零並進行下一個計數循環，而是繼續計數以完成後半個計數循環。在此期間，水平計數器112是進行「虛數」的操作，即水平計數器112的計數並沒有水平線掃描操作的跟隨，也沒有相對應的像素數據產生，僅有拉長畫面時間的效果。這樣，使得第0行的曝光時間t1可以大於由第0行掃描至第15行檢測單元的時間(即畫面時間的一半，1/2T)，並且，不會產生第0行的檢測單元在尚未完成曝光操作時即被重置的情況(因水平計數器112尚未完成一個計數循環，不會對第0行的檢測單元進行重置)。如此，使第0行的曝光時間t1與第15行的曝光時間t2在此結構下可以在時段t3內發生重迭。重迭時間值t3即等於曝光時間值t1減去自第0行至第15行檢測單元的掃描時間值。
為了使最後產生的畫面主要由在重迭時間t3內取得的像素數據組成，曝光控制器11更進一步控制光源13，使光源13僅在重迭時間t3內開啟，並在非重迭時間內關閉。其控制信號LED_CS如第3圖中所示。這樣，若應用於無線光學滑鼠中，不但可達到避免所拾取的動態圖像發生歪斜、失真，也可有省電的效果。
圖4及圖5則顯示了本實施例中光源13的組成。在圖4中光源可由作為開關的電晶體131、發光二極體132及電阻133所構成。其中，電晶體的柵極是連接於曝光控制器11並接收信號LED_CS，其源極與發光二極體132的負端連接，漏極則接地。電阻133連接於電壓源VDD與發光二極體132的正端之間。圖5示出了另一個可作為光源13的電路。與圖4的電路類似，它是在電晶體131的源極連接三個並聯的發光二極體132a、132b、132c，三個電阻133a、133b、133c則分別連接於發光二極體132a、132b、132c與電壓源VDD之間。
圖6示出了本發明該實施例中拾取圖像方法的流程圖。
首先，在步驟61中，提供傳感器數組及光源。傳感器數組具有多個排列成矩陣的檢測單元。
接著，在步驟62中，在不同的曝光時間內依次使用傳感器數組的檢測單元對圖像進行檢測並產生此圖像的像素數據，並且使每一檢測單元的曝光時間重迭。
最後，在步驟63中，在檢測單元的曝光時間重迭期間內開啟光源照射圖像，使圖像被檢測。
綜合上述，本發明利用「虛數」的操作延長水平計數器的計數循環，使曝光時間量可以大於頭尾兩行像素數據的時間差，便會使在一段特定時間內，傳感器數組中的所有檢測單元均處於曝光時間內，同時僅在此特定時間內開啟光源，使最後產生的畫面主要是由此特定時間內所拾取的像素數據組成，即可避免傳統中畫面歪斜、失真的現象。
雖然本發明已經以一個較佳實施例披露如上，然而，其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，可以做少量的更改與修飾，因此，本發明的保護範圍應當以所附權利要求的範圍所限定的範圍為準。
權利要求
1.一種圖像拾取裝置，用以檢測圖像並產生該圖像的多個像素數據，該圖像拾取裝置包括傳感器，具有多個檢測單元，這些檢測單元依次在多個曝光時間內進行曝光並輸出這些像素數據，並且這些曝光時間重迭；光源，照射該圖像並使該圖像被該傳感器檢測；以及控制器，在這些檢測單元的曝光時間重迭的期間內開啟該光源。
2.如權利要求1的圖像拾取裝置，其中，這些檢測單元組成一個數組，所述的控制器包括一個水平計數器，這些檢測單元跟隨該水平計數器的計數並逐行依次輸出這些像素數據。
3.如權利要求2的圖像拾取裝置，其中，所述的數組具有一個行數，所述的水平計數器具有一個最終計數值，該最終計數值大於該行數，以使這些曝光時間重迭。
4.如權利要求1的圖像拾取裝置，其中，所述的控制器使所述的光源關閉並僅在這些檢測單元的曝光時間重迭的期間內開啟該光源。
5.如權利要求1的圖像拾取裝置，其中，該光源包括發光二極體；電阻，連接於一個電壓源與該發光二極體的正端之間；以及開關，一端連接於該發光二極體的負端而另一端接地，該開關受所述控制器的控制進行斷開及閉合。
6.如權利要求5的圖像拾取裝置，其中，該開關是一個電晶體，其柵極與所述的控制器連接，源極與該發光二極體的負端連接而漏極接地。
7.一種圖像拾取方法，用以檢測圖像並產生該圖像的多個像素數據，該圖像拾取方法包括以下步驟提供多個檢測單元與光源；依次在多個曝光時間內使用這些檢測單元對該圖像進行檢測並產生這些像素數據，並且使這些曝光時間重迭；以及在這些檢測單元的曝光時間重迭的期間內開啟該光源照射該圖像，使該圖像被檢測。
全文摘要
本發明提供一種圖像拾取裝置，用以檢測圖像並產生此圖像的像素數據。此圖像拾取裝置包括傳感器、光源及控制器。其中，傳感器具有多個檢測單元，這些檢測單元依次在其曝光時間內進行曝光並產生像素數據，並且這些曝光時間重疊。光源則照射該圖像並使圖像被傳感器檢測。控制器在檢測單元的曝光時間重疊期間內開啟光源，並達到避免所拾取圖像產生歪斜及省電的效果。
文檔編號H04N5/30GK1505385SQ0215298
公開日2004年6月16日 申請日期2002年11月29日 優先權日2002年11月29日
發明者黃建章, 林俊煌, 藍正豐 申請人:原相科技股份有限公司