專利名稱：整合式影像擷取芯片及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種影像擷取芯片，尤指一種整合式影像擷取芯片。
背景技術(shù)：
一直以來，照相機均為于業(yè)余應(yīng)用及職業(yè)應(yīng)用中用來記錄事件的一種十分普遍的工具，尤其是隨著時代的進步與信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，現(xiàn)在數(shù)字照相機已是非常熱門的商品之一。在攝影的過程中，有時候會遇到主體周遭光線非常暗淡的情形，此時就必須依靠補助光來提高主體的光度，而閃光燈即是一個穩(wěn)定且最便的補助光源。閃光燈可以完全掌握光的質(zhì)、光的量與光的方向，讓照出來的相片更具美感，閃光燈的控制為一重要學(xué)問。另外，相機的快門也與拍照的品質(zhì)息息相關(guān)，不同的環(huán)境、不同的相片效果必須選取不同的快門時間，而快門與閃光燈的控制，更是相機控制芯片的研發(fā)者研究的主題之一。
請參考圖1，圖1為一個數(shù)碼相機10的示意圖。該數(shù)碼相機10包含一快門14、一透鏡16，一光學(xué)傳感器18、一閃光燈12、一內(nèi)存24以及一控制芯片18。光學(xué)傳感器18為CCD影像傳感器或是CMOS傳感器?？扉T14的開啟時間決定相機的曝光時間。當(dāng)快門開啟時，透鏡16將外界所要偵測的影像縮小成像于光學(xué)傳感器18上，得到的影像由光學(xué)傳感器18記錄下來并儲存于內(nèi)存24之內(nèi)。如果在使用者照相時外界光度不夠強，閃光燈12會配合快門14的開啟時間自動向被照的環(huán)境發(fā)射一閃光，而閃光燈12與快門14的時間掌握即由控制芯片12來協(xié)調(diào)與處理。
目前較常在相機使用的光學(xué)傳感器為CCD影像傳感器。但是其制程方法與現(xiàn)有的電路芯片的CMOS制程并不相同，因此，在生產(chǎn)數(shù)碼相機的過程是，系統(tǒng)廠商必須分別將影像傳感器制造商出產(chǎn)的CCD影像傳感器與控制芯片組裝在一起，才能完成一臺數(shù)碼相機。另外一種CMOS傳感器也可以用來當(dāng)作數(shù)碼相機的影像感測。而且CMOS傳感器制程的特點是它的制造技術(shù)和一般CMOS電路制程是相同的，因此可以將CMOS傳感器與外圍電路制作在一起。然而目前的CMOS傳感器制造商并無電路制作的技術(shù)，即使是使用CMOS傳感器為相機內(nèi)的影像傳感器，相機的生產(chǎn)仍是將影像傳感器與控制芯片兩個不同的組件，經(jīng)由排線的連接組裝在一起。
先前將影像傳感器與控制芯片由排線連接在一起，雖可完成數(shù)碼相機的組裝，但是卻有下列缺點一、多種組件的組裝所需的程序比較多而且復(fù)雜。二、快門、閃光燈與光學(xué)傳感器由一外接芯片來控制，訊號在不同模組中傳遞增加了運作時間，也使得快門或閃光燈不能連續(xù)快速的曝光。三、控制電路與光學(xué)傳感器無法同時由一制程完成，增加組裝時間與生產(chǎn)復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種整合式影像擷取芯片，適用于一具閃光功能的影像擷取裝置，其包含一基底；一CMOS傳感器，其形成于該基底上，用來接收一影像訊號；以及一控制電路形成于該基底上，其包含一光度偵測模組，用來接收傳至該影像擷取裝置的光訊號以及測定該光訊號的光度大小；一計算單元，其與該光度偵測模組相連，用來依據(jù)該光度偵測模組所測定的該光訊號的光度大小，計算出一閃光的控制參數(shù)；以及一閃光控制模組，用來依據(jù)該計算單元計算出的控制參數(shù)控制該閃光。
另外本發(fā)明提出一種整合式影像擷取裝置，其包含一基底；一曝光機構(gòu)；一CMOS傳感器，其形成于該基底上，用來接收一影像訊號；以及一控制電路，形成于該基底上，其包含一光度偵測模組，用來偵測傳至該影像擷取裝置的光訊號；一計算單元，其與該光度偵測模組相連，用來依據(jù)該光度偵測模組所偵測的結(jié)果，計算一曝光控制參數(shù)；一曝光控制模組，其與該計算單元相連，用來依據(jù)該曝光控制參數(shù)控制該曝光機構(gòu)。


圖1為一個現(xiàn)有數(shù)碼相機的示意圖。
圖2為本發(fā)明第一實施例的整合式影像擷取芯片的示意圖。
圖3為本發(fā)明第二實施例的整合式影像擷取裝置的示意圖。
圖4為本發(fā)明第三實施例的整合式影像擷取裝置的示意圖。
圖5為本發(fā)明第四實施例的整合式影像擷取裝置的示意圖。
圖6為本發(fā)明第五實施例的整合式影像擷取裝置的示意圖。
圖7為本發(fā)明一種以整合式影像擷取芯片實現(xiàn)的閃光燈、快門與光圈控制方法的流程圖。
圖號說明10 數(shù)碼相機 14 快門16 透鏡 18 光學(xué)傳感器12 閃光燈24 內(nèi)存18 控制芯片 30、50、70整合式影像擷取裝置31 基底 34光度偵測模組36 CMOS傳感器38 計算單元42 閃光控制模組 44 內(nèi)存46 接口電路 48 閃光燈32 偵測閃燈 52 光圈快門控制模組55 光圈 54 快門具體實施方式
請參考圖2，圖2為本發(fā)明第一實施例的影像擷取芯片30的示意圖。影像擷取芯片30包含一基底31、一光度偵測模組34、一CMOS傳感器36、一計算單元38、一閃光控制模組42、一內(nèi)存44、一接口電路46。本發(fā)明的影像擷取芯片30利用CMOS傳感器與CMOS電路制程的相同性，將CMOS傳感器36與電路屬于電路部分的光度偵測模組34、計算單元38和閃光控制模組42于制作過程同時成長在基底31上。光度偵測模組34在拍照前預(yù)先接收取景窗口中的光訊號，以此光訊號來判斷外界環(huán)境的光線是否足夠，是否需要激活閃光燈。并且，光度偵測模組34偵測接收訊號的光度大小，把測定出來的光度數(shù)據(jù)傳輸給計算單元38。計算單元根據(jù)光度偵測模組34的光度測定結(jié)果計算出一閃光燈48必須開啟的時間、閃光燈48的光度以及閃光燈48的頻率等等，計算完的結(jié)果傳輸至閃光控制模組42。閃光控制模組42與閃光燈48相連，控制著閃光燈48在拍照時激活閃光。本發(fā)明的影像擷取芯片可以做為一數(shù)碼相機使用的內(nèi)建芯片。
CMOS傳感器36如同相機的底片用來接收一影像訊號，所接收的該影像訊號可以傳至內(nèi)存44中儲存起來，以保存所拍攝的影像。接口電路46用來輸出內(nèi)存內(nèi)存放的資料，做為資料轉(zhuǎn)移至其它設(shè)備的傳輸接口。圖2中的內(nèi)存44和接口電路46皆不包含在基底31上，然而，此僅為其中之一實施例，在本發(fā)明的不同實施例中，內(nèi)存44和接口電路46可依照設(shè)計者的需要同時將內(nèi)存44以及接口電路46形成于基底31上，或是將內(nèi)存44和接口電路46其中之一形成于基底31上。
當(dāng)計算單元在計算閃光燈的一些運作參數(shù)時(強度、時間、頻率…)必須依據(jù)包含組態(tài)設(shè)定或外界環(huán)境等許多的參考因素。首先要判斷外界環(huán)境光亮是否足夠，如果光線不充足或是組態(tài)設(shè)定為強制閃燈的情況之下，閃光控制模組42預(yù)備激活閃光燈。如果拍攝者想采用快門時間短的拍攝技巧而又處于很暗的環(huán)境中，則閃光的時間將很短而且光度必須集中一點。另一方面，如果是在黃昏中環(huán)境有點亮度但不是很強的情況，使用者決定以較長快門時間做曝光照相，此時所需要的閃光燈模式則為閃光較長、光度較弱的閃光。這些不同外在環(huán)境的光度皆由光度偵測模組34偵測后，交由計算單元38來做計算，以得到適合的閃光燈模式，但計算單元38在計算的過程中仍會配合使用者的組態(tài)設(shè)定以及系統(tǒng)默認(rèn)值來決定計算結(jié)果。必須注意的是，在相機多連拍的情況下，閃光燈48以某一頻率連續(xù)閃光也屬于閃光控制模組42的控制范圍。
請參考圖3，圖3為本發(fā)明第二實施例的影像擷取裝置50的示意圖。影像擷取裝置50包含一基底31、一偵測閃燈32、一光度偵測模組34、一CMOS傳感器36、一計算單元38、一光圈快門控制模組52、一內(nèi)存44、一接口電路46、一光圈55以及一快門54。本發(fā)明的影像擷取裝置50同樣利用CMOS傳感器與CMOS電路制程的相同性，將CMOS傳感器36與電路屬于電路部分的光度偵測模組34、計算單元38和光圈快門控制模組52于制作過程同時成長在基底31上。
在拍照的過程中，相機里的光度偵測模組34以及計算單元會根據(jù)進入相機里的光線而判斷出拍照所需的曝光時間。光線之所以會進入相機，是因為光線照射在物體表面，經(jīng)由物體表面反射到相機里。在判斷反射光時是依最接近大自然的顏色的平均反射效果的反射率18％〔中灰色〕作標(biāo)準(zhǔn)，計算單元38再依據(jù)反射光不同條件改變曝光量的多少。
曝光量的多少跟相機的光圈55與快門54有著很密切的關(guān)系。光圈55的大小與快門54開關(guān)的時間控制光線進入相機的多少，另外光圈55的大小與快門54的時間又有著密不可分的關(guān)系，因此，光圈55與快門54的動作是互相配合的。控制電路30開始激活時，偵測閃燈32發(fā)出一道偵測光，用來判定外界環(huán)境的反射率，光度偵測模組34接收打到物體后的反射光，對此反射光做光度測定。計算單元38依據(jù)光度測定結(jié)果運算出光圈55的開口大小與快門54的開關(guān)時間，并將資料傳給光圈快門控制模組52由此控制光圈55與快門54。
另一方面，光圈與快門除了控制光線之外，對攝影的效果也有很明顯的影響，其中最重要的效果就是景深。通常光圈大的時候，景深就短，光圈小的時候，景深就長。景深的長短決定所照出來相片主題與周遭環(huán)境的清楚程度。計算單元38會依據(jù)使用的要求或是預(yù)設(shè)于內(nèi)部的組態(tài)，計算出適合的參數(shù)以提供給光圈快門控制模組52做為最佳控制依據(jù)。重要的是，本發(fā)明將控制電路與CMOS傳感器于制作過程整合在一起，內(nèi)部訊號的傳遞過程非?？焖儆行?，特別是處理高速的連拍攝影時，快門54因快動作而需要快速的控制訊號，本發(fā)明縮短了現(xiàn)有技術(shù)的訊號控制反應(yīng)時間，提高連拍速度。
圖3中的內(nèi)存44和接口電路46皆不包含在基底31上，然而，此僅為其中之一實施例，在本發(fā)明的不同實施例中，內(nèi)存44和接口電路46可依照設(shè)計者的需要同時將內(nèi)存44以及接口電路46形成于基底31上，或是將內(nèi)存44和接口電路46其中之一形成于基底31上。另外，在此實施例中，影像擷取裝置的光圈與快門為一種曝光裝置，以快門開啟時間決定CMOS傳感器的曝光時間，以光圈的開啟大小決定CMOS傳感器接收光量的大小。影像擷取裝置中可由一個與計算單元38相連的曝光控制模組控制一曝光機構(gòu)進行CMOS傳感器的曝光，計算單元38另用來依據(jù)光度偵測模組34偵測的結(jié)果，計算一曝光控制參數(shù)，曝光控制模組并配合CMOS傳感器內(nèi)建的電子快門控制依據(jù)該曝光控制參數(shù)控制該曝光機構(gòu)。
請參考圖4。圖4為本發(fā)明第三實施例的影像擷取裝置70的示意圖。影像擷取裝置70包含一基底31、一偵測閃燈32、一光度偵測模組34、一CMOS傳感器36、一計算單元38、一光圈快門控制模組52、一閃光控制模組42、一內(nèi)存44、一接口電路46、一閃光燈48、一光圈55以及一快門54。本發(fā)明的影像擷取芯片70將CMOS傳感器36與電路屬于電路部分的光度偵測模組34、計算單元38、閃光控制模組42和光圈快門控制模組52于制作過程同時成長在基底31上。
在此實施例中，光度偵測模組34除了用來測定所接收的相機取景窗口的光訊號光度，還用來測定偵測閃燈32發(fā)光后由被照物體反射回來的反射光光度。計算單元38分別依據(jù)相機取景窗口的光訊號的光度以及反射光光度計算閃光燈48、快門54和光圈55的動作參數(shù)。由于CMOS傳感器的曝光方式是循序式(progressive)而非CCD傳感器之同時曝光方式，所以光圈快門控制模組52中的電子快門必需與機械快門54的開關(guān)時間精準(zhǔn)配合，才能進行拍攝或達(dá)到較佳的效果。另一方面，光圈55的大小與快門54的時間互有對應(yīng)，而閃光燈48與快門54的動作時間也必須相互協(xié)調(diào)。另外，使用者所需要的拍攝效果以及系統(tǒng)內(nèi)部的組態(tài)設(shè)定，皆為計算單元38的運算參考依據(jù)，最后做一運算整理得到結(jié)果分別傳至閃光控制模組42控制閃光燈48，傳至光圈快門控制模組52控制光圈55以及快門54。
本發(fā)明將控制電路與CMOS傳感器于制作過程整合在一起，內(nèi)部訊號的傳遞過程非?？焖儆行剩貏e是處理高速的連拍攝影時，快門54與閃光燈48因快動作而需要快速的控制訊號，本發(fā)明縮短了現(xiàn)有技術(shù)的訊號控制反應(yīng)時間，提高連拍速度。
請參考圖5，圖5為本發(fā)明第四實施例的影像擷取裝置80的示意圖。影像擷取裝置70包含一基底31、一偵測閃燈32、一光度偵測模組34、一CMOS傳感器36、一計算單元38、一光圈快門控制模組52、一閃光控制模組42、一內(nèi)存44、一接口電路46、一閃光燈48、一光圈55以及一快門54。本發(fā)明的影像擷取芯片80將CMOS傳感器36與光度偵測模組34、計算單元38、閃光控制模組42、光圈快門控制模組52以及內(nèi)存44于制作過程同時成長在基底31上。圖5的影像擷取芯片80其運作原理及方式與圖4的影像擷取裝置70相同。
請參考圖6，圖6為本發(fā)明第五實施例的影像擷取芯片90的示意圖。此實施例中影像擷取裝置90中的CMOS傳感器36與光度偵測模組34、計算單元38、閃光控制模組42、光圈快門控制模組52、內(nèi)存44以及接口電路46于制作過程同時成長在基底31上。圖6的影像擷取芯片其運作原理與動作方式與圖4的影像擷取芯片裝置相同。
請參考圖7，圖7為本發(fā)明一種以整合式影像擷取芯片裝置的閃光燈、快門與光圈的控制方法。步驟100將一CMOS傳感器與一控制電路于制作過程同時成長在一基底上。該控制電路包含圖5中的光度偵測模組34、計算單元38、閃光控制模組42以及光圈快門控制模組52。步驟110發(fā)出一偵測閃光，此步驟是為了探測被照環(huán)境的光反射程度，以作為調(diào)整光圈大小的參考，如不考慮此項功能可省略此步驟。步驟120接收該偵測閃光經(jīng)由被照物體所反射回來的光訊號以及接收該相機的取景窗口的光訊號。步驟130測定于步驟120接收的反射光訊號光度以及取景窗口的光訊號光度。接著步驟130可分別或同時進行步驟140和步驟150。步驟140依據(jù)步驟130所測定的反射光訊號光度，該控制電路調(diào)整光圈至一適當(dāng)大小并以一曝光時間開啟快門。步驟150依據(jù)該相機的取景窗口的光訊號，該控制電路以一閃光時間和一閃光強度發(fā)出閃光。
先前在數(shù)碼相機中使用的CCD影像傳感器，其制程方法與現(xiàn)有的電路芯片的CMOS制程并不相同，因此，電路芯片與CCD影像傳感器并不能在生產(chǎn)數(shù)碼相機的過程一同整合在一個基底之上，系統(tǒng)廠商必須將CCD影像傳感器與控制芯片由排線的連接組裝在一起才能完成一臺數(shù)碼相機。先前將影像傳感器與控制芯片由排線連接在一起，需要比較多且復(fù)雜的組裝程序，成本也相對較高，而且由于不同組件間較要長的訊號傳遞時間，使得快門不能連續(xù)快速曝光，所以相機無法高速連拍。相較于先前的組裝式的數(shù)碼相機，本發(fā)明將控制電路與CMOS傳感器于制作過程整合在一起，訊號的傳輸由同一基底上的金屬線來完成，內(nèi)部訊號的傳遞非?？焖儆行识译姷膹?fù)雜度低，可以處理高速的連拍攝影。而且，較低的硬件復(fù)雜度提升數(shù)碼相機整體運作效率，減少制作生產(chǎn)的成本，增加相機的性能與照相的品質(zhì)，是現(xiàn)有技術(shù)所無法達(dá)成。
權(quán)利要求
1.一種整合式影像擷取芯片，適用于一具閃光功能的影像擷取裝置，其特征在于，包含一基底；一CMOS傳感器，其形成于該基底上，用來接收一影像訊號；以及一控制電路形成于該基底上，其包含一光度偵測模組，用來接收傳至該影像擷取裝置的光訊號以及偵測該光訊號的光度大小；一計算單元，其與該光度偵測模組相連，用來依據(jù)該光度偵測模組所偵測的該光訊號的光度大小，計算出一閃光的控制參數(shù)；以及一閃光控制模組，用來依據(jù)該計算單元計算出的該控制參數(shù)控制該閃光。
2.如權(quán)利要求1所述的影像擷取芯片，其特征在于，該計算單元計算的該閃光的控制參數(shù)包含以下任一或其組合方式閃光的閃光亮度、閃光時間以及多個閃光的閃光間隔。
3.如權(quán)利要求1所述的影像擷取芯片，其特征在于，另包含一內(nèi)存，形成于該基底上。
4.如權(quán)利要求1所述的影像擷取芯片，其特征在于，另包含一接口電路，形成于該基底上，用來輸出該CMOS傳感器接收的影像訊號。
5.一種整合式影像擷取裝置，其特征在于，包含一基底；一曝光機構(gòu)；一CMOS傳感器，其形成于該基底上，用來接收一影像訊號；以及一控制電路，形成于該基底上，其包含一光度偵測模組，用來偵測傳至該影像擷取裝置的光訊號；一計算單元，其與該光度偵測模組相連，用來依據(jù)該光度偵測模組所偵測的結(jié)果，計算一曝光控制參數(shù)；一曝光控制模組，其與該計算單元相連，用來依據(jù)該曝光控制參數(shù)控制該曝光機構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的影像擷取裝置，其特征在于，另包含一內(nèi)存，形成于該基底上。
7.如權(quán)利要求5所述的影像擷取裝置，其特征在于，另包含一接口電路，形成于該基底上，用來輸出該CMOS傳感器接收的影像訊號。
8.如權(quán)利要求5所述的影像擷取裝置，其特征在于，該曝光機構(gòu)另包含一光圈與快門。
9.如權(quán)利要求8所述的影像擷取裝置，其特征在于，該曝光控制參數(shù)包含該光圈大小值以及該快門的開啟時間。
10.如權(quán)利要求5所述的影像擷取裝置，其特征在于，該計算單元另用來依據(jù)該光度偵測模組所偵測的結(jié)果，計算一閃光的控制參數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的影像擷取裝置，其特征在于，該計算單元計算的該閃光的控制參數(shù)包含以下任一或其組合方式該閃光的閃光亮度、該閃光的閃光時間以及多個閃光的閃光間隔。
12.如權(quán)利要求11所述的影像擷取裝置，其特征在于，另包含一閃光控制模組，其與該計算單元相連，用來依據(jù)該計算單元計算出的該閃光的控制參數(shù)控制一閃光。
全文摘要
一種整合式影像擷取芯片，將控制電路與CMOS傳感器于制作過程整合在一起，該控制電路包含一光度偵測模組，用來控制一偵測閃燈以及接收、測定一光訊號的光度大?。灰挥嬎銌卧?，用來計算出一閃光的閃光亮度、閃光時間以及一曝光參數(shù)；一閃光控制模組，其用來依據(jù)該計算單元的計算結(jié)果控制該閃光；一曝光控制模組，用來依據(jù)該計算單元的計算結(jié)果控制一曝光機構(gòu)。
文檔編號G03B7/08GK1735132SQ200410070389
公開日2006年2月15日 申請日期2004年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月2日
發(fā)明者謝志成 申請人:原相科技股份有限公司