TWI584040B - 控制外掛閃光燈閃光時間的方法 - Google Patents

Description

控制外掛閃光燈閃光時間的方法

本發明係關於一種閃光燈的技術，更進一步來說，本發明係關於一種用於行動裝置的外掛閃光燈的拍照方法。

由於數位照相的畫素與品質的進步，行動裝置（例如手機、平板電腦）配備照相功能已經成為一種趨勢。然而這些內建的數位照相機，在低光源或逆光的環境下的表現卻一直無法與傳統的數位相機相匹敵。

雖然一些內建的數位相機也會配置LED(發光二極體)補光燈，然而因為行動裝置的電池容量與LED散熱等方面的問題，嚴重限制LED的補光燈的補光量。當被照物的距離超過一公尺，LED便無法提供足夠的光源，使感光元件適度的曝光。

氙氣閃光燈可以在短時間內提供大量的輔助光源，因此傳統數位相機常配備氙氣閃光燈。氙氣閃光燈利用一充電裝置，將低電壓的電池電源轉換高壓電源並儲存在大容值的高壓電容器內。配合機械快門，在適當的時間觸發氙氣閃光燈，將高壓電容器內儲存的電能在非常短的時間內轉換為一高亮度的輔助光源，使感光元件在低光源或逆光的環境下適度曝光。氙氣閃光燈需要數十uF至數百uF，耐壓三至百四百伏特的高壓電容器，這些電容器的的體積非常大，在行動裝置輕薄短小的前提下，已經不是行動裝置所能負擔的了。因此在不增加行動裝置的體積與重量的前提下，外掛的氙氣閃光燈成為一項可行且必要的選項。

根據高壓電容器的容值與氙氣燈管的規格，氙氣閃光燈的閃光時間大約數十微秒至數百微秒。如何在正確的時間點閃光，使所有感光元件可均勻曝光是另一項外掛氙氣閃光燈是否可行的重要課題。一般行動裝置配備的照相裝置採用CMOS感光元件，並且沒有配備機械快門，而是使用一種循環快門（rolling shutter），如第1圖所示。第1圖繪示為先前技術的循環快門之示意圖。請參考第1圖，在第1圖中，每一條線代表感光元件的每一條線的感光時間。雖然一個圖框（frame）內每一列感光元件的曝光時間長度相同，但是每一列曝光開始與結束時間都與前一列相隔一段延遲時間。在這段延遲時間內照相裝置讀取感光元件的曝光資訊並完成重置，以進行下一個圖框的曝光。依照相環境與照相裝置的設定不同，每一列的曝光時間大約為數毫秒至數百毫秒。

然而，由於循環快門的限制，外接氙氣閃光燈常常沒辦法找到最佳閃光時機，導致拍照品質無法提升。

就其中一個觀點言，本發明提供了一種控制外掛閃光燈閃光時間的方法，適用於當一行動裝置搭配一外掛閃光燈以進行照相補光時，該方法包含：檢測一可閃光期間之前的一特定事件，其中，該可閃光期間係一特定圖框從最後一列感光元件曝光開始的時間，到該特定圖框的第一列感光元件曝光結束的時間，其中，該特定事件發生的時間係相對於該可閃光期間為固定時間長度；以及在該特定事件起一段延遲時間後，觸發一閃光指令，使該外掛閃光燈的閃光時間落在該可閃光期間。

在其中一種較佳的實施例中，該延遲時間係根據一閃光燈延遲時間以及該特定事件到該可閃光期間的時間而決定。

在其中一種較佳的實施例中，該特定事件的發生時間為t0，該特定圖框最後一列感光元件曝光開始的時間為t1，該特定圖框的第一列感光元件曝光結束的時間為t2，該延遲時間自t0開始計算為td1，且從該外掛閃光燈收到觸發閃光指令到真實閃光，有一延遲時間td，其中該延遲時間td的始點為觸發閃光指令的時間點)，則：t1-td-t0＜td1＜t2-td-t0。

在其中一種較佳的實施例中，該延遲時間之決定包含以下步驟：(A)根據一給定延遲時間進行圖框曝光；(B)檢查曝光後的圖框，將感光元件的亮度與一參考臨界值比較，並判斷是否有感光元件的亮度低於該參考臨界值；(C1)當無感光元件的亮度低於該參考臨界值時，以此次曝光的延遲時間為設定之延遲時間；(C2)當有感光元件的亮度低於該參考臨界值、且是先接受曝光的感光元件亮度低於該參考臨界值時，則減少延遲時間，回到步驟(A)；以及(C3) 當有感光元件的亮度低於該參考臨界值、且是後接受曝光的感光元件亮度低於該參考臨界值時，則增加延遲時間，回到步驟(A)。

在其中一種較佳的實施例中，該亮度參考臨界值的設定方式包括：在不打開閃光燈的情況下進行曝光，以所得所有感光元件的亮度最低者、最高者、平均值、或特定位置感光元件的亮度，為該參考臨界值。

在其中一種較佳的實施例中，該控制外掛閃光燈閃光時間的方法更包含：於環境光較暗時調低該參考臨界值，而於環境光較亮時調高該參考臨界值。

在其中一種較佳的實施例中，該延遲時間預設在該外掛閃光燈的一驅動程式或該行動裝置所安裝的一應用程式之內。

在其中一種較佳的實施例中，該延遲時間儲存在該外掛閃光燈所包含的一記憶裝置之內。

在其中一種較佳的實施例中，該特定事件包括：該特定圖框的其中一列感光元件開始曝光之時間、或該特定圖框的前N個圖框的其中一列感光元件開始曝光之時間、或該特定圖框的前N個圖框的其中一列感光元件結束曝光之時間，其中N為自然數。

就其中另一個觀點言，本發明提供了一種控制外掛閃光燈閃光時間的方法，適用於當一行動裝置搭配一外掛閃光燈以進行照相補光時，該方法包含：感測該行動裝置發光之時點；以及在該行動裝置之發光之時點起一段延遲時間後，觸發一閃光指令，使該外掛閃光燈的閃光時間落在該可閃光期間，其中，該可閃光期間係一特定圖框從最後一列感光元件曝光開始的時間，到該特定圖框的第一列感光元件曝光結束的時間。

在其中一種較佳的實施例中，該行動裝置發光之時點包括：該行動裝置內建之一發光二極體補光燈第一次或第二次開始發光之時間。

本發明的精神在於利用一特定事件，此特定事件的發生時間相對於可閃光時間係屬於相對穩定且可知，且配合控制閃光燈的延遲時間，觸發閃光燈，使閃光燈進行閃光時，落在可閃光時間內。因此，藉由本發明的拍照方法，可以使感光元件在低光源或逆光的環境下適度曝光，達到提高行動裝置的照相品質的效果。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

第2圖繪示為本發明實施例的適合閃光時間的示意圖。請參考第2圖，適合閃光的時間僅介於t1與t2之間。在這段時間內的閃光可被每一列的感光元件所接收。如果閃光時間早於t1，會使後面列的感光元件沒有曝到光，如果閃光時間晚於t2，會使前面列的感光元件沒有曝到光。然而由行動裝置通常進行多任務（multi-tasking）運行，使用者按下快門指令至t1或t2的延遲時間並不固定。因此先前並沒有一個可行且可靠的方法可以確保外掛閃光燈的閃光時間可以穩定的控制在t1與t2之間，使得外接氙氣閃光燈的使用受到嚴重且致命的限制。以下，本發明依照第2圖提出一種拍照方法，使外掛閃光燈的閃光時間可以穩定的控制在t1與t2之間。

第3圖繪示為本發明一較佳實施例的拍照方法之流程圖。請參考第3圖，此拍照方法係採用在行動裝置外部的氙氣閃光燈，在行動裝置照相時，進行補光的動作，此拍照方法包括下列步驟：

步驟S300：開始。

步驟S301：檢測一可閃光期間之前的一特定事件。請參考第2圖，一般來說，行動裝置所採用的圖像擷取裝置，是採用上述的循環快門（rolling shutter），因此，行動裝置內部的感光元件係一條一條循序曝光。又，行動裝置內部的感光元件每一條曝光的方式係採用積分的方式。因此，可閃光期間如第2圖所示，位於被擷取的特定圖框的時間t1與時間t2之間。由第2圖可以看出，時間t1與時間t2係從最後一列感光元件曝光開始（開始積分）的時間，到第一列感光元件曝光結束（結束積分）的時間。若在此時間閃光，每一條掃描線都可以藉由積分的方式進行感光。

當行動裝置確認使用者按下快門指令之後，進行包括測光，對焦等準備工作，決定欲擷取之特定圖框與感光元件的曝光時間。此時外掛閃光裝置的可閃光區間t1～t2便為可知。舉例來說，設計者可藉由設計特定應用程式，預估此特定圖框的時間，或利用其他硬體的訊號判定此特定圖框的時間。因此，在此實施例中，係採用一特定事件發生的時間，作為預估的基礎。此特定事件發生的時間係相對於上述可閃光期間為固定時間長度，也就是相對穩定且可知的時間。

舉例來說，若以行動裝置應用程式(例如手機應用程式)的實現方式來說，手機應用程式可以擷取上述特定圖框的第一列感光元件開始曝光之時間作為上述特定事件，此時，固定時間長度係從第一列感光元件開始曝光之時間到最後一列感光元件曝光開始之時間長度。上述特定事件亦可以是上述特定圖框的前N個圖框的第K列感光元件開始曝光之時間，此時，固定時間長度係N個圖框時間加上，從第K列感光元件開始曝光之時間到最後一列感光元件曝光開始之時間長度。上述特定事件亦可以是上述特定圖框的前N個圖框的第K列感光元件結束曝光之時間，此時，上述固定時間長度係前N－1個圖框時間加上，從第K列感光元件開始曝光之時間到最後一列感光元件曝光開始之時間長度。

若以外掛硬體的角度來說，上述特定事件可以是行動裝置內建的發光二極體補光燈的訊號，第4圖繪示為本發明一較佳實施例的拍照方法所採用的行動裝置內建的發光二極體補光燈的訊號波形圖。請參考第4圖，在行動裝置進行拍照時，內建的發光二極體補光燈第一次發光表示鏡頭在聚焦，內建的發光二極體補光燈第二次發光表示開始進行擷取圖片（感光）的動作。因此，在本發明的步驟S301中，上述特定事件可以是發光二極體補光燈第一次發光或發光二極體補光燈第二次發光。

步驟S302：根據一閃光燈延遲時間以及上述特定事件到可閃光期間的時間，觸發一閃光指令，使外掛閃光燈的閃光時間落在可閃光期間。閃光燈的本身，自收到觸發閃光指令到真實閃光，會有一個延遲時間。因此，除了考慮上述特定事件到可閃光期間的時間之外，也宜考慮到閃光燈本身的延遲時間。簡言之，由於上述特定事件到可閃光期間的時間為固定值，而閃光燈本身的延遲時間為已知值，因此可以據此決定在何時觸發閃光指令。例如，若自收到觸發閃光指令到真實閃光的延遲時間為td(亦即延遲時間td的參考始點為觸發閃光指令的時間點)，則觸發閃光指令的時間可在t1-td到t2-td之間。或是，若延遲時間td的參考始點是自上述特定事件的時間起算，並假設上述特定事件的發生時間是t0，則閃光時間需要滿足關係式t1-t0 ＜ td ＜ t2-t0，在td結束後即令外掛閃光裝置閃光。若計算該延遲時間td的始點和上述特定事件的時間有差異，則可將此差異考慮在內，視延遲時間td的定義而定。

前述外掛閃光燈是以硬體連接，經由行動裝置配備之通用序列匯流排連接埠進行電氣偶接，或經由行動裝置配備之耳機插孔進行電氣耦合，配合行動裝置內部軟體判斷特定事件，例如開始感光時間或發光二極體點亮訊號，以進行閃光的技術。然而，依照本發明的精神，亦可以採用光耦合的方式做實施例。第5圖繪示為本發明實施例的拍照方法所採用之外掛閃光的系統方塊圖。請參考第5圖，此外掛閃光燈50例如是與行動裝置非電器接觸的外掛閃光燈。此外掛閃光燈50包括一光感測電路501、一延遲電路502、一閃光燈驅動電路503以及一氙氣燈504。藉由光感測電路感測行動裝置51的發光二極體補光燈發光，作為上述特定事件，藉此，驅動氙氣燈504在閃光時間（t1～t2）進行閃光。

另外，上述實施例雖然是以光耦合的方式實施，然所屬技術領域具有通常知識者應當知道，本發明亦可以採用無線，例如WIFI、近場通訊（Near Field Communication，NFC）或藍芽，的方式、行動裝置發出快門聲音的方式進行耦合實施。故本發明不以此為限。

再者，一般來說，上述幾個特定事件所發生的時間相對於上述可閃光期間為固定時間長度，也就是相對穩定且可知的時間。然而，設計者亦無法保證上述幾個事件沒有誤差，然而，本發明只要上述幾個特定事件所發生的時間相對於上述可閃光期間的時間誤差小於一個可容許的範圍，例如該可閃光期間的二分之一以內，便屬於本發明可以接受的範圍內。

此外，以閃光燈為外掛硬體的角度來說，外掛閃光燈必須能夠配合不同廠牌型式的行動裝置。雖然對單一行動裝置而言，自上述特定事件所發生的時間至上述可閃光期間，其間的時間為固定值，但對於不同廠牌型式的行動裝置而言，該固定值會有所不同。在一實施例中，當某些廠牌型式的行動裝置之該固定值為已知時，可以事先將不同的已知固定值，預設在外掛閃光燈的驅動程式或行動裝置所安裝的一應用程式之內。請參閱第6圖，舉例而言，當行動裝置搭配外掛閃光燈時，可附帶安裝一應用程式，此應用程式辨識該行動裝置的廠牌型式或相關屬性後，決定延遲電路502的延遲時間td1。參閱前述，從閃光燈收到觸發閃光指令到真實閃光，會有一個延遲時間td(在此令延遲時間td的參考始點為觸發閃光指令的時間點)，故應控制延遲電路502的延遲時間td1，使觸發閃光指令的時間可在t1-td到t2-td之間。假設上述特定事件的發生時間是t0，且延遲時間td1亦從t0開始計算，則t1-td-t0＜td1＜t2-td-t0。

在另一實施例中，可將不同的已知固定值，儲存在硬體電路之內。請參閱第7圖並對照第8圖，在本實施例中，首先，將至少一種行動裝置中，自一特定事件發生的時間至可閃光期間之間的時間常數值，儲存在外掛閃光燈50一記憶裝置(記憶體505)中 (步驟S801)。欲照相時，外掛閃光燈50與行動裝置溝通，以取得行動裝置的廠牌型式或相關屬性(步驟S802)，並參照記憶裝置中儲存的時間常數值，決定延遲時間td1(步驟S803)。接著檢測該特定事件之發生(步驟S804)。在該特定事件發生後，延遲該時間td1，然後觸發一閃光指令(步驟S805)。

在另一實施例中，請參閱第9圖，當某些廠牌型式的行動裝置之該固定值為未知時，可以透過一個檢測程序，來取得較佳的延遲時間。在本實施例中，首先，例如但不限於在行動裝置搭配外掛閃光燈首次欲照相時、或是在安裝外掛閃光燈的驅動程式時、或是在其他合適的時機，啟動一試拍程序(步驟S901)。在試拍程序中，行動裝置搭配外掛閃光燈，根據一給定延遲時間進行圖框曝光 (步驟S902)。接著，檢查曝光後的圖框，將感光元件的亮度與一參考臨界值比較(步驟S903)，並判斷是否有感光元件的亮度低於該參考臨界值(步驟S904)。若無，則以此次曝光的延遲時間為設定之延遲時間(步驟S905)。若有，且是先接受曝光的感光元件(第1圖的第1列或前面幾列)亮度低於該參考臨界值(步驟S906、S907)，則減少延遲時間(將觸發閃光指令的時間提前) (步驟S908)，回到步驟S902。若有，且是後接受曝光的感光元件(第1圖的第N列或後面幾列)亮度低於該參考臨界值(步驟S906、S909)，則增加延遲時間(將觸發閃光指令的時間延後) (步驟S910)，回到步驟S902。如此，就可找到合適的延遲時間。

為避免誤判，可以設定必須超過某個臨界數目的感光元件亮度低於參考臨界值，才視為必須調整延遲時間。

此外，在一實施例中，亮度參考臨界值的設定方式，例如但不限於可為：在不打開閃光燈的情況下進行曝光，以所得亮度（可為所有感光元件的亮度最低者、最高者、平均值、或特定位置感光元件的亮度如中心、四周或角落者）為該參考臨界值。

在一實施例中，該參考臨界值的設定，可根據對環境光的偵測來調整。舉例而言，若行動裝置設有環境光偵測器，則可根據環境光的偵測值，來對應地於環境光較暗時調低該參考臨界值，於環境光較亮時調高該參考臨界值。

綜上所述，本發明的精神在於利用一特定事件，此特定事件的發生時間相對於可閃光時間係屬於相對穩定且可知，且配合控制閃光燈的延遲時間，觸發閃光燈，使閃光燈進行閃光時，落在可閃光時間內。因此，藉由本發明的拍照方法，可以使感光元件在低光源或逆光的環境下適度曝光，達到提高行動裝置的照相品質的效果。

在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於本發明之範圍。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S300～S302‧‧‧步驟
S800～S805‧‧‧步驟
S900～S910‧‧‧步驟
50‧‧‧外掛閃光燈
501‧‧‧光感測電路
502‧‧‧延遲電路
503‧‧‧閃光燈驅動電路
504‧‧‧氙氣燈
505‧‧‧記憶體
51‧‧‧行動裝置

第1圖為先前技術的循環快門之示意圖； 第2圖為本發明實施例的適合閃光時間的示意圖； 第3圖為本發明一較佳實施例的拍照方法之流程圖； 第4圖為本發明一較佳實施例的拍照方法所採用的行動裝置內建的發光二極體補光燈的訊號波形圖； 第5圖為本發明實施例的拍照方法所採用之外掛閃光燈的系統方塊圖； 第6圖顯示根據本發明之另一實施例； 第7、8圖顯示根據本發明之又一實施例； 第9圖顯示根據本發明之再一實施例。

S900-S910‧‧‧步驟

Claims (16)

1. 一種控制外掛閃光燈閃光時間的方法，適用於當一行動裝置搭配一外掛閃光燈以進行照相補光時，該方法包含：檢測一可閃光期間之前的一特定事件，其中，該可閃光期間係一特定圖框從最後一列感光元件曝光開始的時間，到該特定圖框的第一列感光元件曝光結束的時間，其中，該特定事件發生的時間係相對於該可閃光期間為固定時間長度；以及將發生該特定事件之訊息通知該外掛閃光燈，以使該外掛閃光燈在該特定事件起一段延遲時間後，觸發一閃光指令，使該外掛閃光燈的閃光時間落在該可閃光期間。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之控制外掛閃光燈閃光時間的方法，其中，該延遲時間係根據一閃光燈延遲時間以及該特定事件到該可閃光期間的時間而決定。
3. 如申請專利範圍第2項所記載之控制外掛閃光燈閃光時間的方法，其中，該特定事件的發生時間為t0，該特定圖框最後一列感光元件曝光開始的時間為t1，該特定圖框的第一列感光元件曝光結束的時間為t2，該延遲時間自t0開始計算為td1，且從該外掛閃光燈收到觸發閃光指令到真實閃光，有一延遲時間td，其中該延遲時間td的始點為觸發閃光指令的時間點)，則：t1-td-t0<td1<t2-td-t0。
4. 如申請專利範圍第1項所記載之控制外掛閃光燈閃光時間的方法，其中，該延遲時間之決定包含以下步驟：(A)根據一給定延遲時間進行圖框曝光；(B)檢查曝光後的圖框，將感光元件的亮度與一參考臨界值比較，並判斷是否有感光元件的亮度低於該參考臨界值； (C1)當無感光元件的亮度低於該參考臨界值時，以此次曝光的延遲時間為設定之延遲時間；(C2)當有感光元件的亮度低於該參考臨界值、且是先接受曝光的感光元件亮度低於該參考臨界值時，則減少延遲時間，回到步驟(A)；以及(C3)當有感光元件的亮度低於該參考臨界值、且是後接受曝光的感光元件亮度低於該參考臨界值時，則增加延遲時間，回到步驟(A)。
5. 如申請專利範圍第4項所記載之控制外掛閃光燈閃光時間的方法，其中，該亮度參考臨界值的設定方式包括：在不打開閃光燈的情況下進行曝光，以所得所有感光元件的亮度最低者、最高者、平均值、或特定位置感光元件的亮度，為該參考臨界值。
6. 如申請專利範圍第4項所記載之控制外掛閃光燈閃光時間的方法，更包含：於環境光較暗時調低該參考臨界值，而於環境光較亮時調高該參考臨界值。
7. 如申請專利範圍第1項所記載之控制外掛閃光燈閃光時間的方法，其中，該延遲時間預設在該外掛閃光燈的一驅動程式或該行動裝置所安裝的一應用程式之內。
8. 如申請專利範圍第1項所記載之控制外掛閃光燈閃光時間的方法，其中，該延遲時間儲存在該外掛閃光燈所包含的一記憶裝置之內。
9. 如申請專利範圍第1項所記載之控制外掛閃光燈閃光時間的方法，其中，該特定事件包括：該特定圖框的其中一列感光元件開始曝光之時間、或該特定圖框的前N個圖框的其中一列感光元件開始曝光之時間、或該特定圖框的前N個圖框的其中一列感光元件結束曝光之時間，其中N為自然數。
10. 一種控制外掛閃光燈閃光時間的方法，適用於當一行動裝置搭配一外掛閃光燈以進行照相補光時，該方法包含：感測該行動裝置發光之時點；以及在該行動裝置之發光之時點起一段延遲時間後，觸發一閃光指令，使該外掛閃光燈的閃光時間落在一可閃光期間，其中，該可閃光期間係一特定圖框從最後一列感光元件曝光開始的時間，到該特定圖框的第一列感光元件曝光結束的時間。
11. 如申請專利範圍第10項所記載之控制外掛閃光燈閃光時間的方法，其中，該行動裝置發光之時點包括：該行動裝置內建之一發光二極體補光燈第一次或第二次開始發光之時間。
12. 如申請專利範圍第10項所記載之控制外掛閃光燈閃光時間的方法，其中，該延遲時間之決定包含以下步驟：(A)根據一給定延遲時間進行圖框曝光；(B)檢查曝光後的圖框，將感光元件的亮度與一參考臨界值比較，並判斷是否有感光元件的亮度低於該參考臨界值；(C1)當無感光元件的亮度低於該參考臨界值時，以此次曝光的延遲時間為設定之延遲時間；(C2)當有感光元件的亮度低於該參考臨界值、且是先接受曝光的感光元件亮度低於該參考臨界值時，則減少延遲時間，回到步驟(A)；以及(C3)當有感光元件的亮度低於該參考臨界值、且是後接受曝光的感光元件亮度低於該參考臨界值時，則增加延遲時間，回到步驟(A)。
13. 如申請專利範圍第12項所記載之控制外掛閃光燈閃光時間的方法，其中，該亮度參考臨界值的設定方式包括：在不打開閃光燈的情況下進行 曝光，以所得所有感光元件的亮度最低者、最高者、平均值、或特定位置感光元件的亮度，為該參考臨界值。
14. 如申請專利範圍第12項所記載之控制外掛閃光燈閃光時間的方法，更包含：於環境光較暗時調低該參考臨界值，而於環境光較亮時調高該參考臨界值。
15. 如申請專利範圍第10項所記載之控制外掛閃光燈閃光時間的方法，其中，該延遲時間預設在該外掛閃光燈的一驅動程式或該行動裝置所安裝的一應用程式之內。
16. 如申請專利範圍第10項所記載之控制外掛閃光燈閃光時間的方法，其中，該延遲時間儲存在該外掛閃光燈所包含的一記憶裝置之內。