TWI663466B - 攝像裝置及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
一種攝像裝置，包括第一攝像模組、第二攝像模組以及控制模組。第一攝像模組包括第一視角。第二攝像模組包括第二視角，該第一視角與該第二視角的差值大於零或小於零。控制模組依據該第一攝像模組的第一對焦位置決定該第二攝像模組的第二對焦位置。
Description
本發明是有關於一種攝像裝置及其操作方法。特別是關於具有複數攝像模組且可使多個攝像模組在較短的時間內完成對焦程序的攝像裝置及其操作方法。
近年來，攝像裝置被廣泛地應用在各種電子產品當中，例如行動通訊裝置、平板電腦、筆記型電腦、監視系統等等。然而，隨著電子產品輕薄化、微型化的需求，攝像裝置的尺寸、規格不僅受到了限制，且在部分電子產品上，使用者並無法自由地更換鏡頭以拍攝不同視角(field of view,FOV)的影像。此外，即便電子裝置允許使用者更換攝像裝置的鏡頭，使用者在更換鏡頭後仍需重新地對焦以進行拍攝，如此不僅耗費時間，亦破壞了使用者體驗。
因此，亟需提出一種攝像技術，允許使用者切換不同視角以進行拍攝，並且能在較短的時間內對焦。
本發明是有關於一種攝像裝置及其操作方法，允許
使用者切換不同視角進行拍攝，並且能在較短的時間內完成對焦。
根據本發明之一方面，提出一種攝像裝置。該攝像裝置包括第一攝像模組、第二攝像模組以及控制模組。第一攝像模組包括第一視角。第二攝像模組包括第二視角，該第一視角與該第二視角的差值大於零或小於零。控制模組依據該第一攝像模組的第一對焦位置決定該第二攝像模組的第二對焦位置。
根據本發明之又一方面，提出一種攝像裝置的操作方法。該攝像裝置包括第一攝像模組、第二攝像模組及控制模組，該第一攝像模組具有第一視角，該第二攝像模組具有第二視角，該操作方法包括：利用該第一攝像模組進行對焦程序；以及，於該第一攝像模組對焦過程中或對焦完成後，借助該控制模組依據該第一攝像模組的一第一對焦位置，決定該第二鏡頭的一第二對焦位置，其中該第一視角與該第二視角的差值大於零或小於零。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
100、300、400、500‧‧‧攝像裝置
102‧‧‧第一攝像模組
104‧‧‧第二攝像模組
106‧‧‧控制模組
108、410、510‧‧‧驅動模組
110‧‧‧記憶模組
112‧‧‧操控介面
3021~302N‧‧‧攝像模組
406、506‧‧‧光路切換模組
LE1‧‧‧第一鏡頭
LE2‧‧‧第二鏡頭
LE1’~LEN’‧‧‧鏡頭
FOV1‧‧‧第一視角
FOV2‧‧‧第二視角
FOV1’~FOVN’‧‧‧視角
OX1‧‧‧第一光軸
OX2‧‧‧第二光軸
IS1‧‧‧第一影像感測器
IS2‧‧‧第二影像感測器
IS1’~ISN’‧‧‧影像感測器
p1‧‧‧第一對焦位置
p2‧‧‧第二對焦位置
p1’~pN’‧‧‧對焦位置
t1、t2、ts‧‧‧時間
F1、F2‧‧‧畫面
M1‧‧‧第一反射元件
M2‧‧‧第二反射元件
θ1、θ2、θ1’、θ2’‧‧‧夾角
第1圖繪示依據本發明之一實施例之攝像裝置之示意圖。
第2圖繪示分別以第一攝像模組及第二攝像模組擷取的例示性影像。
第3圖繪示本發明之一實施例之攝像裝置之示意圖。
第4A及4B圖繪示本發明之一實施例之攝像裝置分別以第一攝像模組及第二攝像模組攝像之示意圖。
第5圖繪示本發明之一實施例之攝像裝置之示意圖。
第6圖繪示攝像裝置利用第一攝像模組及第二攝像模組拍攝之多幀畫面的示意圖。
以下將詳述本揭露內容的各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的範圍內，並以之後的專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際的尺寸或數量，除非有特別說明。
第1圖繪示依據本發明之一實施例之攝像裝置100之示意圖。攝像裝置100可應用於各式電子系統，例如手持式通訊系統、車用攝像系統、監視系統、數位相機或數位攝影機，或任何具有攝像能力的電子系統。
攝像裝置100主要包括一第一攝像模組102、一第二攝像模組104、一控制模組106、一驅動模組108及一記憶模
組110。第一攝像模組102包括一第一鏡頭LE1，第一鏡頭LE1具有一第一視角FOV1(field of view,FOV)及一第一光軸OX1；第二攝像模組104包括一第二鏡頭LE2，第二鏡頭LE2具有一第二視角FOV2及一第二光軸OX2。其中，第一鏡頭LE1與第二鏡頭LE2可分別包括一個或多個透鏡及/或對焦透鏡組，且對焦透鏡組可包括一個或多個對焦透鏡。此外，第一鏡頭LE1與第二鏡頭LE2各自具有一等效焦距；第一光軸OX1與第二光軸OX2可以是實質上平行或夾設一角度。其中，記憶模組110可內建於攝像裝置100，或包括一可移除式的記憶卡。
於一實施例中，第一視角FOV1與第二視角FOV2不相等，換言之第一視角FOV1與第二視角FOV2的差值大於零或小於零，意即|第一視角FOV1-第二視角FOV2 |>0。
另一實施例中，第一視角FOV1及第二視角FOV2分別選自於廣角範圍、標準範圍及望遠範圍等任二個範圍中之角度值。換言之，第一視角FOV1可以是u度視角，第二視角FOV2可以是v度視角。其中，若u是標準範圍中的一個角度值，則v可以是廣角範圍或望遠範圍中的一個角度值，但不用以限定本發明；若u是廣角範圍或望遠範圍中的一個角度值，則v會是標準範圍或望遠範圍中的一個角度值，或者是標準範圍或廣角範圍中的一個角度值。此外，廣角範圍可介於60°與90°之間、標準範圍可介於40°與50°之間，及/或望遠範圍可介於2°與30°之間。然並不以此為限，u及/或v亦可是任意不相等的值。
在此實施例中，第一攝像模組102更包括第一影像感測器IS1，其設置於第一鏡頭LE1的成像面。第二攝像模組104更包括第二影像感測器IS2，其設置於第二鏡頭LE2成像面。其中，第一感測器IS1及/或第二影像感測器IS2可是一感光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)、一互補性氧化金屬半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)，或是任何具有光電轉換能力的元件。於另一實施例中，依據第一視角FOV1及第二視角FOV2採用不同尺寸的第一影像感測器IS1與第二影像感測器IS2。其中，第一影像感測器IS1及第二影像感測器IS2的尺寸比例可介於100%與50%之間，且尺寸比例的定義包含但不限於是總面積比例或對角線長度比例。
於一實施例中，控制模組106可在任一攝像模組完成對焦程序後，依據其鏡頭的對焦位置決定另一攝像模組之對焦透鏡組的位置。舉例來說，若第一攝像模組102完成對焦程序後，第一鏡頭LE1的對焦透鏡組會位於一第一對焦位置p1。接著，控制模組106可依據一映射資訊及第一對焦位置p1估算出第二鏡頭LE2之對焦透鏡組的一第二對焦位置p2。其中，第一對焦位置p1及/或第二對焦位置p2可為各對焦透鏡之位置的集合參數；映射資訊可包括但不限於至少一數據集合、至少一比對表、至少一方程式或至少一運算式，或可包括數據集合、比對表、方程式及運算式之至少二者。
再如第1圖所示，映射資訊可內建於控制模組106
或記憶模組110中。具體而言，映射資訊紀錄第一鏡頭LE1與第二鏡頭LE2之各對焦透鏡組分別在不同對焦位置上的相對應關係。換言之，在確定第一鏡頭LE1的第一對焦位置p1後，控制模組106即可依據映射資訊決定第二鏡頭LE2的第二對焦位置p2；反正，若確定第二鏡頭LE2的第二對焦位置p2，亦可由映射資訊決定第一鏡頭LE1的第一對焦位置p1。
舉例來說，若映射資訊是一對照表，且第一鏡頭LE1的第一對焦位置p1及第二鏡頭LE2的第二對焦位置p2的對應關係如下表一：
如表一，若欲擷取s2公尺遠的物體，第一對焦位置p1為x2，則控制模組106可查表得知第二對焦位置p2為y2。
於一實施例中，映射資訊可包括物距、焦距、像距、高斯成像公式及/或三角函數等參數。
此外，映射資訊中，第一對焦位置p1與第二對焦位置p2可以是一對一的關係、一對多的關係、多對一的關係，或
是多對多的關係。換言之，一個第一對焦位置p1可對應至一或一個以上的第二對焦位置p2；一或一個以上的第一對焦位置p1可對應至一個第二對焦位置p2；或者，複數第一對焦位置p1可對應至複數第二對焦位置p2。
一實施例中，控制模組106在一對多或多對多的映射資訊中取得多個對焦位置，可再進一步對多個對焦位置進行確認，以確保能取得較佳的對焦位置。舉例而言，進一步對多個對焦位置執行較小範圍的對焦程序，以取得一較佳對焦位置。
又一實施例中，控制模組106及/或記憶模組110還可儲存第一鏡頭LE1及/或第二鏡頭LE2的其他參數，包括但不限於等效焦距、相對物距、像距、視角等，且控制模組106可藉此估算出第一對焦位置p1及/或第二對焦位置p2。
再者，驅動模組108可依據控制模組106的控制訊號，分別將第一鏡頭LE1及第二鏡頭LE2的對焦透鏡組驅使至第一對焦位置p1及第二對焦位置p2。其中，驅動模組108可以是致動器(actuator)。
此外，攝像裝置100更可包括一操控介面112。操控介面112可以是可機構或電子控制介面，或可與周邊裝置結合的操控介面，包括但不限於是觸控介面、按鍵介面、遠端遙控介面及有線或無線介面。
在一實施例中，驅動模組108在第一鏡頭LE1完成對焦程序後，由控制模組106依據映射資訊及第一對焦位置p1，
令驅動模組108於其後或同時將第二鏡頭LE2的對焦鏡頭組驅使至第二對焦位置p2；反之，也可在第二鏡頭LE2完成對焦程序後，由控制模組106依據映射資訊及第二對焦位置p2，令第一鏡頭LE1的對焦鏡頭組處於第一對焦位置p1。
在另一實施例中，在以第一攝像模組102攝像的前提下，若欲改以第二攝像模組104攝像，由控制模組106依據映射資訊及當下的第一對焦位置p1，令驅動模組108將第二鏡頭LE2的對焦透鏡組驅使至第二對焦位置p2；反之，亦可以是由第二攝像模組104轉換為第一攝像模組102後，由映射資訊及當下的第二對焦位置p2，令驅動模組108使第一鏡頭LE1處於第一對焦位置p1。
換言之，控制模組106可於對焦程序及/或攝像過程中，令第一攝像模組102或第二攝像模組104隨第二對焦位置p2或第一對焦位置p1即時地連動；或者，在一攝像模組完成對焦程序、完成攝像及/或切換至另一攝像模組後，驅使另一攝像模組至對焦位置。
第2圖繪示分別以第一攝像模組102及第二攝像模組104擷取的例示性影像。其中，攝像裝置100在第一時間t1以第一攝像模組102擷取畫面F1，在第二時間t2以第二攝像模組104擷取畫面F2。由於第一視角FOV1不等於第二視角FOV2，因而第一攝像模組102及第二攝像模組104可分別擷取不同視野的畫面F1、F2。
第3圖繪示本發明之一實施例之攝像裝置300之示意圖。攝像裝置300與攝像裝置100的主要差異在於：攝像裝置300包括N個攝像模組3021~302N，N為正整數且N≧2。其中，攝像模組3021~302N分別具有視角FOV1’~FOVN’，視角FOV1’~FOVN’彼此角度值不相等，且攝像模組3021~302N分別包括鏡頭LE1’~LEN’以及影像感測器IS1’~ISN’。
在鏡頭LE1~LEN’中的任一鏡頭對焦完成後，控制模組106可依據其對焦位置及映射資訊，決定其它鏡頭的對焦位置。其後，可由驅動模組108將其他鏡頭中的至少一者之對焦透鏡組驅使至其對焦位置。於一實施例中，控制模組106亦可依據操控介面112的訊號，令驅動模組108將被指定的鏡頭之對焦透鏡組驅使至其對焦位置。
第4A圖及第4B圖繪示本發明之一實施例之攝像裝置400分別以第一攝像模組102及第二攝像模組104攝像之示意圖。如第4A圖及第4B圖所示，攝像裝置400主要包括第一攝像模組102、第二攝像模組104、影像感測器IS、光路切換模組406、控制模組106及驅動模組410。其中，第一攝像模組102的第一視角FOV1與第二攝像模組104的第二視角FOV2不相等。
對比第1圖、第4A圖及第4B圖，攝像裝置400與攝像裝置100的主要差別在於：第一攝像模組102及第二攝像模組104可共用影像感測器IS，且影像感測器IS與第一鏡頭LE1及第二鏡頭LE2可不在同一直線上，因而攝像裝置400可利用光
路切換模組406使第一攝像模組102及第二攝像模組104共用影像感測器IS。於一實施例中，影像感測器IS之感測面的法線方向可分別與第一光軸OX1及/或第二光軸OX2實質垂直，但亦可實質不垂直，而不以此限制本發明。
此外，光路切換模組406可依據控制模組106或來自於操控介面(未繪示)的指令，由驅動模組410驅動光路切換模組406，使穿透第一鏡頭LE1或第二鏡頭LE2的光束成像於影像感測器IS。具體而言，光路切換模組406主要包括一第一反射元件M1及一第二反射元件M2，第一反射元件M1及/或第二反射元件M2可藉由驅動模組410改變其反射面的方向。其中，第一反射元件M1與第二反射元件M2可分別是菱鏡或平面鏡，但不以此為限。
如第4A圖所示，第一光軸OX1與第一反射元件M1的反射面之間具有一夾角θ1，光束穿透第一鏡頭LE1後，可朝影像感測器IS行進，同時使穿透第二鏡頭LE2的光束可不投射至影像感測器IS。具體而言，可將第二反射元件M2旋轉至光束無法投射至影像感測器IS的方向，例如，使第二反射元件M2的反射面與第二光軸OX2實質垂直，但不用以限制本發明。
接著參照第4B圖。同理，可令驅動模組410驅使第一反射元件M1及第二鏡元件M2旋轉，使第二光軸OX2與第二反射元件M2的反射面之間具有一夾角θ2，進而使穿透第二鏡頭LE1的光束可投射至影像感測器IS，並使第一光軸OX1與第
一反射元件M1的反射面脫離夾角θ1。例如，第一反射元件M1的反射面與第一光軸OX1可實質垂直。其中，角度θ1與θ2可相等或不相等。
在第一攝像模組102或第二攝像模組104完成對焦後，控制模組106可依據第一對焦位置p1或第二對焦位置p2及映射資訊估算並決定出第二對焦位置p2或第一對焦位置p1。
第5圖繪示本發明之一實施例之攝像裝置500之示意圖。對比第4A圖至第5圖，攝像裝置500與攝像裝置400的主要差異在於，攝像裝置500的光路切換模組506具有不同的鏡組配置，可將穿透第一攝像模組102及/或第二攝像模組104的光束投射至影像感測器IS。
如第5圖所示，攝像裝置500主要包括第一攝像模組102、第二攝像模組104、影像感測器IS、光路切換模組506、控制模組106以及驅動模組510。第一攝像模組102包括第一鏡頭LE1，第二攝像模組104包括第二鏡頭LE2，且第一視角FOV1與第二視角FOV2不相等。
參照第5圖，為了使穿透第一鏡頭LE1的光束投射至影像感測器IS，可使第一鏡元件M1的反射面與第一光軸OX1之間存在一夾角θ1’，且此時可使穿透第二鏡頭LE2的光束不投射至影像感測器IS。於一實施例中，可使第二鏡元件M2的反射面與第二光軸OX2實質垂直，但不以此為限。
換言之，若欲使影像感測器IS感測穿透第二鏡頭
LE2的光束，可分別調變第一鏡元件M1與第二鏡元件M2的位置及/或角度。進一步地，此時可使第二鏡元件M2的反射面與第二光軸OX2之間存在一夾角θ2’，並使第一鏡元件M1的反射面與第一光軸OX1之間脫離夾角θ1’。
在第一攝像模組102或第二攝像模組104完成對焦程序後，控制模組106可依據第一對焦位置p1或第二對焦位置p2決定另一鏡頭的第二對焦位置p2或第一對焦位置p1，並可令驅動模組510移動對焦透鏡組。
第6圖繪示攝像裝置100、300、400、500利用第一攝像模組102及第二攝像模組104拍攝之多幀畫面F1、F2的示意圖。
如第6圖所示，時間ts以前，攝像裝置100、300、400、500以第一攝像模組102於第一對焦位置p1擷取面F1。控制模組106可在第一攝像模組102擷取畫面F1的期間，或者在確定第一對焦位置p1與擷取畫面F1之前，依據第一對焦位置p1及映射資訊決定第二對焦位置p2。並於確定第二對焦位置p2後，令驅動模組108/410/510作動。
時間點ts之後，切換以第二攝像模組104攝像，以第二攝像模組104於第二對焦位置p2擷畫面F2。此時第二鏡頭LE2已處於第二對焦位置p2。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識
者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。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。
Claims (11)
- 一種攝像裝置，包括：一第一攝像模組，包括一第一視角及一第一對焦透鏡組；一第二攝像模組，包括一第二視角及一第二對焦透鏡組，該第一視角與該第二視角的差值大於零或小於零；以及一控制模組，依據該第一攝像模組的該第一對焦透鏡組的一第一對焦位置決定該第二攝像模組的該第二對焦透鏡組的一第二對焦位置。
- 如申請專利範圍第1項所述之攝像裝置，還包括一第一影像感測器及一第二影像感測器，穿透該第一攝像模組的光束成像於該第一影像感測器，穿透該第二攝像模組的光束成像於該第二影像感測器。
- 如申請專利範圍第1項所述之攝像裝置，還包括一影像感測器，穿透該第一攝像模組的光束及/或穿透該第二攝像模組的光束成像於該影像感測器。
- 如申請專利範圍第3項所述之攝像裝置，還包括一光路切換模組，該光路切換模組使穿透該第一攝像模組或該第二攝像模組的光束投射至該影像感測器。
- 如申請專利範圍第4項所述之攝像裝置，還包括一驅動模組，該驅動模組驅動該光路切換模組，使穿透該第一攝像模組的光束與穿透該第二攝像模組的光束之其中一者投射至該影像感測器。
- 如申請專利範圍第3、4或5項所述之攝像裝置，其中該光路切換模組包括一第一反射元件及一第二反射元件，穿透該第一攝像模組的光束借助該第一反射元件投射至該影像感測器，穿透該第二攝像模組的光束借助該第二反射元件投射至該影像感測器。
- 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項所述之攝像裝置，更包括一映射資訊，該控制模組依據該映射資訊及該第一對焦位置決定該第二對焦位置。
- 如申請專利範圍第7項所述之攝像裝置，其中該映射資訊包括一數據集合、一比對表、一方程式或一運算式，或包括該數據集合、該比對表、該方程式及該運算式之至少二者。
- 如申請專利範圍第7項所述之攝像裝置，更包括一記憶模組，該映射資訊內建於該控制模組或該記憶模組。
- 一種攝像裝置的操作方法，該攝像裝置包括一第一攝像模組、一第二攝像模組及一控制模組，該第一攝像模組具有一第一視角及一第一對焦透鏡組，該第二攝像模組具有一第二視角及一第二對焦透鏡組，該操作方法包括：利用該第一攝像模組進行對焦程序；以及於該第一攝像模組對焦過程中或對焦完成後，借助該控制模組依據該第一攝像模組的該第一對焦透鏡組的一第一對焦位置，決定該第二鏡頭的該第二對焦透鏡組的一第二對焦位置，其中該第一視角與該第二視角的差值大於零或小於零。
- 如申請專利範圍第10項所述之操作方法，其中該控制模組借助一映射資訊的數據集合、比對表、方程式及運算式之至少一者決定該第二對焦位置。
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