專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像拾取裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及一種圖像拾取裝置及其方法，特別設(shè)計(jì)一種可使同一畫(huà)面中的像素?cái)?shù)據(jù)在同一時(shí)間取得，以避免拾取動(dòng)態(tài)圖像時(shí)，產(chǎn)生畫(huà)面歪斜的現(xiàn)象。
背景技術(shù)：
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(shù)組12及光源13。曝光控制器11中還具有垂直計(jì)數(shù)器111與水平計(jì)數(shù)器112。傳感器數(shù)組12是由多個(gè)排列成矩陣的檢測(cè)單元(未顯示)所組成的，檢測(cè)單元不斷接收外來(lái)的光線(xiàn)并累積相對(duì)應(yīng)的電荷。光源13是用以照射所要檢測(cè)的圖像，使該圖像能產(chǎn)生射入傳感器數(shù)組12的光線(xiàn)，以使其檢測(cè)單元曝光。
圖1中的圖像拾取裝置的操作如下。以傳感器數(shù)組12具有16條水平線(xiàn)(即傳感器數(shù)組12具有16行檢測(cè)單元)為例，曝光控制器11分別輸出讀取信號(hào)R0～R15以及重置信號(hào)R0_reset～R15_reset至傳感器數(shù)組12中的第0行至第15行的檢測(cè)單元。當(dāng)重置信號(hào)R0_reset～R15_reset處于高電位時(shí)，會(huì)釋放檢測(cè)單元中因曝光并累積的電荷，并使檢測(cè)單元重新進(jìn)行曝光及電荷累積。當(dāng)讀取信號(hào)R0～R15處于高電位時(shí)，檢測(cè)單元會(huì)輸出其累積電荷所生成的電壓值，作為該檢測(cè)單元輸出的一個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)值。這些像素?cái)?shù)據(jù)值則組合成一幅具有16條水平線(xiàn)的畫(huà)面。此外，重置信號(hào)R0_reset～R15_reset與讀取信號(hào)R0～R15使檢測(cè)單元逐行依次進(jìn)行重新曝光與輸出像素?cái)?shù)據(jù)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(tǒng)傳感器數(shù)組掃描的時(shí)序圖。首先，重置信號(hào)R0_reset產(chǎn)生一個(gè)高電位使傳感器數(shù)組12中的第0行的檢測(cè)單元重新進(jìn)行曝光，并在經(jīng)過(guò)一個(gè)曝光時(shí)間t1后，讀取信號(hào)R0產(chǎn)生一個(gè)高電位使傳感器數(shù)組12中的第0行的檢測(cè)單元將其累積電荷所產(chǎn)生的電壓值輸出作為該水平線(xiàn)(行)的像素?cái)?shù)據(jù)。接著，重置信號(hào)R1_reset～R15_reset信號(hào)則以一個(gè)水平線(xiàn)的掃描間隔時(shí)間依次產(chǎn)生高電位，并使第1～15行的檢測(cè)單元也依次進(jìn)行重新曝光，讀取信號(hào)R1～R15信號(hào)在經(jīng)過(guò)與曝光時(shí)間t1相同的時(shí)間后，跟隨水平計(jì)數(shù)器112的計(jì)數(shù)操作，以一個(gè)水平線(xiàn)的掃描間隔時(shí)間(即水平計(jì)數(shù)器112的計(jì)數(shù)間隔時(shí)間)依次產(chǎn)生高電位，并使第1～15行的檢測(cè)單元也依次將其累積電荷所產(chǎn)生的電壓值輸出作為像素?cái)?shù)據(jù)。
此外，讀取信號(hào)R0～R15中代表讀取操作的高電位脈沖產(chǎn)生頻率即為此圖像拾取裝置的畫(huà)面頻率，其相對(duì)的畫(huà)面時(shí)間為T(mén)。傳統(tǒng)上，此高電位的產(chǎn)生時(shí)間是由曝光時(shí)間控制器11中的水平計(jì)數(shù)器112所控制。水平計(jì)數(shù)器112具有一個(gè)與畫(huà)面的水平線(xiàn)數(shù)(16)相同的最終計(jì)數(shù)值，并且不斷重復(fù)自1計(jì)數(shù)至16(或0至15)的操作，讀取信號(hào)R0～R15則以水平計(jì)數(shù)器完成一次計(jì)數(shù)循環(huán)的時(shí)間作為產(chǎn)生高電位的周期，即畫(huà)面時(shí)間。
在上述的傳統(tǒng)的掃描方式中，由圖2的時(shí)序圖可知，由于水平計(jì)數(shù)器112的計(jì)數(shù)循環(huán)與自第0行檢測(cè)單元掃描至第15行檢測(cè)單元的時(shí)間相同，使得第0行的曝光時(shí)間t1必需小于自第0行掃描至第15行檢測(cè)單元的時(shí)間(即畫(huà)面時(shí)間T)，否則將因水平計(jì)數(shù)器112已在一個(gè)畫(huà)面時(shí)間完成一個(gè)計(jì)數(shù)循環(huán)，使第0行的檢測(cè)單元在尚未完成曝光操作時(shí)即被重置。如此，使第0行的曝光時(shí)間t1與第15行的曝光時(shí)間t2在此結(jié)構(gòu)下不可能重迭(因第15行檢測(cè)單元的曝光時(shí)間較第0行檢測(cè)單元的曝光時(shí)間延遲一個(gè)畫(huà)面時(shí)間，并第0行的曝光時(shí)間又小于一個(gè)畫(huà)面時(shí)間)。
由于第0行與第15行檢測(cè)單元的曝光時(shí)間無(wú)法重迭，將造成同一畫(huà)面中的像素?cái)?shù)據(jù)是在不同時(shí)間內(nèi)取得，如此產(chǎn)生的畫(huà)面將有歪斜、失真的現(xiàn)象發(fā)生，在掃描頻率不高時(shí)，因頭尾兩行像素?cái)?shù)據(jù)的取得時(shí)間差較大，此現(xiàn)象尤其嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可使同一畫(huà)面中的像素?cái)?shù)據(jù)在同一時(shí)間取得，以避免拾取動(dòng)態(tài)圖像時(shí)，產(chǎn)生畫(huà)面歪斜的現(xiàn)象。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種圖像拾取裝置，用以檢測(cè)圖像并產(chǎn)生此圖像的像素?cái)?shù)據(jù)。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(gè)檢測(cè)單元，這些檢測(cè)單元依次在其曝光時(shí)間內(nèi)進(jìn)行曝光并產(chǎn)生像素?cái)?shù)據(jù)，并且這些曝光時(shí)間重迭。光源則照射該圖像并使圖像被傳感器檢測(cè)?？刂破髟跈z測(cè)單元的曝光時(shí)間重迭期間內(nèi)開(kāi)啟光源。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種圖像拾取方法，用以檢測(cè)圖像并產(chǎn)生該圖像的多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)，該圖像拾取方法包括以下步驟提供多個(gè)檢測(cè)單元與光源；依次在多個(gè)曝光時(shí)間內(nèi)使用這些檢測(cè)單元對(duì)該圖像進(jìn)行檢測(cè)并產(chǎn)生這些像素?cái)?shù)據(jù)，并且使這些曝光時(shí)間重迭；在這些檢測(cè)單元的曝光時(shí)間重迭的期間內(nèi)開(kāi)啟該光源照射該圖像，使該圖像被檢測(cè)。
由此，本發(fā)明利用“虛數(shù)”的操作延長(zhǎng)水平計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)循環(huán)，使曝光時(shí)間量可以大于頭尾兩行像素?cái)?shù)據(jù)的時(shí)間差，便會(huì)出現(xiàn)，在一段特定時(shí)間內(nèi)，傳感器數(shù)組中的所有檢測(cè)單元均處于曝光時(shí)間內(nèi)，同時(shí)僅在此特定時(shí)間內(nèi)開(kāi)啟光源，使最后產(chǎn)生的畫(huà)面主要是由此特定時(shí)間內(nèi)所拾取的像素?cái)?shù)據(jù)組成的，即可避免傳統(tǒng)中畫(huà)面歪斜、失真的現(xiàn)象。


以下，就結(jié)合

根據(jù)本發(fā)明的一種圖像拾取裝置及其方法的實(shí)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(tǒng)的傳感器數(shù)組掃描的時(shí)序圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的圖像拾取裝置的傳感器數(shù)組掃描的時(shí)序圖；圖4示出了本發(fā)明的該實(shí)施例中的光源；圖5示出了本發(fā)明的該實(shí)施例中的另一個(gè)光源；圖6示出了本發(fā)明的該實(shí)施例中的拾取圖像方法的流程圖。
符號(hào)說(shuō)明11～曝光控制器；111～垂直計(jì)數(shù)器；112～水平計(jì)數(shù)器；12～傳感器數(shù)組；13～光源；131～晶體管；132、132a、132b、132c～發(fā)光二極管；133、133a、133b、133c～電阻。
具體實(shí)施例方式
在本實(shí)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(jié)構(gòu)，然而其曝光控制器11控制傳感器數(shù)組12與光源13的方式與傳統(tǒng)的不同，因此，將配合圖1及圖3進(jìn)行說(shuō)明。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1，本實(shí)施例中的圖像拾取裝置包括曝光控制器11、傳感器數(shù)組12及光源13。曝光控制器11中還具有垂直計(jì)數(shù)器111與水平計(jì)數(shù)器112。傳感器數(shù)組12則是由多個(gè)排列成矩陣的檢測(cè)單元(未顯示)所組成的，檢測(cè)單元不斷接收外來(lái)的光線(xiàn)并累積相對(duì)應(yīng)的電荷。光源13是用以照射所要檢測(cè)的圖像，使該圖像能產(chǎn)生射入傳感器數(shù)組12的光線(xiàn)，以使其檢測(cè)單元曝光。
本實(shí)施例的圖像拾取裝置的操作如下以傳感器數(shù)組12具有16條水平線(xiàn)(即傳感器數(shù)組12具有16行檢測(cè)單元)為例，曝光控制器11分別輸出讀取信號(hào)R0～R15及重置信號(hào)R0_reset～R15_reset至傳感器數(shù)組12中的第0行至第15行的檢測(cè)單元。當(dāng)重置信號(hào)R0_reset～R15_reset處于高電位時(shí)，會(huì)釋放檢測(cè)單元中因曝光而累積的電荷，并使檢測(cè)單元重新進(jìn)行曝光及電荷累積。當(dāng)讀取信號(hào)R0～R15處于高電位時(shí)，檢測(cè)單元會(huì)輸出其累積電荷所產(chǎn)生的電壓值，作為該檢測(cè)單元輸出的一個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)值。這些像素?cái)?shù)據(jù)值則組合成一幅具有16條水平線(xiàn)的畫(huà)面。此外，重置信號(hào)R0_reset～R15_reset與讀取信號(hào)R0～R15使檢測(cè)單元逐行依次進(jìn)行重新曝光與輸出像素?cái)?shù)據(jù)的操作，如圖3所示。
圖3示出了本實(shí)施例中的圖像拾取裝置的傳感器數(shù)組掃描時(shí)序圖。首先，重置信號(hào)R0_reset產(chǎn)生一個(gè)高電位使傳感器數(shù)組12中第0行的檢測(cè)單元重新進(jìn)行曝光，并在經(jīng)過(guò)一段曝光時(shí)間t1的后，讀取信號(hào)R0產(chǎn)生一個(gè)高電位使傳感器數(shù)組12中第0行的檢測(cè)單元將其累積電荷所產(chǎn)生的電壓值輸出作為該水平線(xiàn)(行)的像素?cái)?shù)據(jù)。接著，重置信號(hào)R1_reset～R15_reset信號(hào)則以一個(gè)水平線(xiàn)的掃描間隔時(shí)間依次產(chǎn)生高電位，并使第1～15行的檢測(cè)單元也依次進(jìn)行重新曝光，讀取信號(hào)R1～R15信號(hào)在經(jīng)過(guò)與曝光時(shí)間t1相同的時(shí)間后，跟隨水平計(jì)數(shù)器112的計(jì)數(shù)操作，以一個(gè)水平線(xiàn)的掃描間隔時(shí)間(即水平計(jì)數(shù)器112的計(jì)數(shù)間隔時(shí)間)依次產(chǎn)生高電位，并使第1～15行的檢測(cè)單元也依次將其累積電荷所產(chǎn)生的電壓值輸出作為像素?cái)?shù)據(jù)。
此外，讀取信號(hào)R0～R15中代表讀取操作的高電位脈沖產(chǎn)生頻率即為此圖像拾取裝置的畫(huà)面頻率，其相對(duì)應(yīng)的畫(huà)面時(shí)間為T(mén)。此高電位的產(chǎn)生時(shí)間是由曝光時(shí)間控制器11中的水平計(jì)數(shù)器112所控制。水平計(jì)數(shù)器112具有一個(gè)大于畫(huà)面的水平線(xiàn)數(shù)(16)的最終計(jì)數(shù)值32，并且不斷重復(fù)自1計(jì)數(shù)至32(或0至31)的操作，讀取信號(hào)R0～R15以水平計(jì)數(shù)器完成一次計(jì)數(shù)循環(huán)的時(shí)間作為產(chǎn)生高電位的周期，即畫(huà)面時(shí)間。
在上述的掃描方式中，由圖3的時(shí)序圖可知，水平計(jì)數(shù)器112的計(jì)數(shù)循環(huán)為自第0行檢測(cè)單元掃描至第15行檢測(cè)單元時(shí)間的兩倍(32/16＝2)，意即當(dāng)掃描至第15行檢測(cè)單元時(shí)，對(duì)第0行的檢測(cè)單元來(lái)說(shuō)，水平計(jì)數(shù)器112尚未完成一個(gè)計(jì)數(shù)循環(huán)(僅完成半個(gè)計(jì)數(shù)循環(huán))，因此，不是傳統(tǒng)水平計(jì)數(shù)器那樣歸零并進(jìn)行下一個(gè)計(jì)數(shù)循環(huán)，而是繼續(xù)計(jì)數(shù)以完成后半個(gè)計(jì)數(shù)循環(huán)。在此期間，水平計(jì)數(shù)器112是進(jìn)行“虛數(shù)”的操作，即水平計(jì)數(shù)器112的計(jì)數(shù)并沒(méi)有水平線(xiàn)掃描操作的跟隨，也沒(méi)有相對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)產(chǎn)生，僅有拉長(zhǎng)畫(huà)面時(shí)間的效果。這樣，使得第0行的曝光時(shí)間t1可以大于由第0行掃描至第15行檢測(cè)單元的時(shí)間(即畫(huà)面時(shí)間的一半，1/2T)，并且，不會(huì)產(chǎn)生第0行的檢測(cè)單元在尚未完成曝光操作時(shí)即被重置的情況(因水平計(jì)數(shù)器112尚未完成一個(gè)計(jì)數(shù)循環(huán)，不會(huì)對(duì)第0行的檢測(cè)單元進(jìn)行重置)。如此，使第0行的曝光時(shí)間t1與第15行的曝光時(shí)間t2在此結(jié)構(gòu)下可以在時(shí)段t3內(nèi)發(fā)生重迭。重迭時(shí)間值t3即等于曝光時(shí)間值t1減去自第0行至第15行檢測(cè)單元的掃描時(shí)間值。
為了使最后產(chǎn)生的畫(huà)面主要由在重迭時(shí)間t3內(nèi)取得的像素?cái)?shù)據(jù)組成，曝光控制器11更進(jìn)一步控制光源13，使光源13僅在重迭時(shí)間t3內(nèi)開(kāi)啟，并在非重迭時(shí)間內(nèi)關(guān)閉。其控制信號(hào)LED_CS如第3圖中所示。這樣，若應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)光學(xué)鼠標(biāo)中，不但可達(dá)到避免所拾取的動(dòng)態(tài)圖像發(fā)生歪斜、失真，也可有省電的效果。
圖4及圖5則顯示了本實(shí)施例中光源13的組成。在圖4中光源可由作為開(kāi)關(guān)的晶體管131、發(fā)光二極管132及電阻133所構(gòu)成。其中，晶體管的柵極是連接于曝光控制器11并接收信號(hào)LED_CS，其源極與發(fā)光二極管132的負(fù)端連接，漏極則接地。電阻133連接于電壓源VDD與發(fā)光二極管132的正端之間。圖5示出了另一個(gè)可作為光源13的電路。與圖4的電路類(lèi)似，它是在晶體管131的源極連接三個(gè)并聯(lián)的發(fā)光二極管132a、132b、132c，三個(gè)電阻133a、133b、133c則分別連接于發(fā)光二極管132a、132b、132c與電壓源VDD之間。
圖6示出了本發(fā)明該實(shí)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(shù)組及光源。傳感器數(shù)組具有多個(gè)排列成矩陣的檢測(cè)單元。
接著，在步驟62中，在不同的曝光時(shí)間內(nèi)依次使用傳感器數(shù)組的檢測(cè)單元對(duì)圖像進(jìn)行檢測(cè)并產(chǎn)生此圖像的像素?cái)?shù)據(jù)，并且使每一檢測(cè)單元的曝光時(shí)間重迭。
最后，在步驟63中，在檢測(cè)單元的曝光時(shí)間重迭期間內(nèi)開(kāi)啟光源照射圖像，使圖像被檢測(cè)。
綜合上述，本發(fā)明利用“虛數(shù)”的操作延長(zhǎng)水平計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)循環(huán)，使曝光時(shí)間量可以大于頭尾兩行像素?cái)?shù)據(jù)的時(shí)間差，便會(huì)使在一段特定時(shí)間內(nèi)，傳感器數(shù)組中的所有檢測(cè)單元均處于曝光時(shí)間內(nèi)，同時(shí)僅在此特定時(shí)間內(nèi)開(kāi)啟光源，使最后產(chǎn)生的畫(huà)面主要是由此特定時(shí)間內(nèi)所拾取的像素?cái)?shù)據(jù)組成，即可避免傳統(tǒng)中畫(huà)面歪斜、失真的現(xiàn)象。
雖然本發(fā)明已經(jīng)以一個(gè)較佳實(shí)施例披露如上，然而，其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以做少量的更改與修飾，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以所附權(quán)利要求的范圍所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種圖像拾取裝置，用以檢測(cè)圖像并產(chǎn)生該圖像的多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)，該圖像拾取裝置包括傳感器，具有多個(gè)檢測(cè)單元，這些檢測(cè)單元依次在多個(gè)曝光時(shí)間內(nèi)進(jìn)行曝光并輸出這些像素?cái)?shù)據(jù)，并且這些曝光時(shí)間重迭；光源，照射該圖像并使該圖像被該傳感器檢測(cè)；以及控制器，在這些檢測(cè)單元的曝光時(shí)間重迭的期間內(nèi)開(kāi)啟該光源。
2.如權(quán)利要求1的圖像拾取裝置，其中，這些檢測(cè)單元組成一個(gè)數(shù)組，所述的控制器包括一個(gè)水平計(jì)數(shù)器，這些檢測(cè)單元跟隨該水平計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)并逐行依次輸出這些像素?cái)?shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2的圖像拾取裝置，其中，所述的數(shù)組具有一個(gè)行數(shù)，所述的水平計(jì)數(shù)器具有一個(gè)最終計(jì)數(shù)值，該最終計(jì)數(shù)值大于該行數(shù)，以使這些曝光時(shí)間重迭。
4.如權(quán)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(guān)閉并僅在這些檢測(cè)單元的曝光時(shí)間重迭的期間內(nèi)開(kāi)啟該光源。
5.如權(quán)利要求1的圖像拾取裝置，其中，該光源包括發(fā)光二極管；電阻，連接于一個(gè)電壓源與該發(fā)光二極管的正端之間；以及開(kāi)關(guān)，一端連接于該發(fā)光二極管的負(fù)端而另一端接地，該開(kāi)關(guān)受所述控制器的控制進(jìn)行斷開(kāi)及閉合。
6.如權(quán)利要求5的圖像拾取裝置，其中，該開(kāi)關(guān)是一個(gè)晶體管，其柵極與所述的控制器連接，源極與該發(fā)光二極管的負(fù)端連接而漏極接地。
7.一種圖像拾取方法，用以檢測(cè)圖像并產(chǎn)生該圖像的多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)，該圖像拾取方法包括以下步驟提供多個(gè)檢測(cè)單元與光源；依次在多個(gè)曝光時(shí)間內(nèi)使用這些檢測(cè)單元對(duì)該圖像進(jìn)行檢測(cè)并產(chǎn)生這些像素?cái)?shù)據(jù)，并且使這些曝光時(shí)間重迭；以及在這些檢測(cè)單元的曝光時(shí)間重迭的期間內(nèi)開(kāi)啟該光源照射該圖像，使該圖像被檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像拾取裝置，用以檢測(cè)圖像并產(chǎn)生此圖像的像素?cái)?shù)據(jù)。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(gè)檢測(cè)單元，這些檢測(cè)單元依次在其曝光時(shí)間內(nèi)進(jìn)行曝光并產(chǎn)生像素?cái)?shù)據(jù)，并且這些曝光時(shí)間重疊。光源則照射該圖像并使圖像被傳感器檢測(cè)。控制器在檢測(cè)單元的曝光時(shí)間重疊期間內(nèi)開(kāi)啟光源，并達(dá)到避免所拾取圖像產(chǎn)生歪斜及省電的效果。
文檔編號(hào)H04N5/30GK1505385SQ0215298
公開(kāi)日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
發(fā)明者黃建章, 林俊煌, 藍(lán)正豐 申請(qǐng)人:原相科技股份有限公司