CN107402439B - 薄板成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的薄板成像装置，包括一导光板、至少一成像单元及至少一感光单元；利用导光板及成像单元使光线在一个维度上以全反射(TIR)或反射传递；感光单元放置在全反射或反射的路径上，并位于成像单元的成像聚焦位置；不需前后移动成像单元或感光单元，就能得到清晰影像，且能够让不同物距的对象分别成像在感光单元的不同位置上，因此通过感光单元摄取的影像信号，能直接判断被摄取物体相对的远近距离。

Description

薄板成像装置
技术领域
本发明有关光学成像的技术，尤其是利用导光板使光线形成全反射(TIR)或反射传播，使感光单元放置在全反射或反射的路径上，并位于成像聚焦位置，能够让不同物距成像在感光单元的不同位置上的技术。
背景技术
一般成像装置包含一个成像镜头和传感器。成像镜头以光轴为中心呈轴对称设计，其成像面为平面且垂直于光轴。而传感器放置于成像面上接收聚焦后的影像，以作影像信号输出。利如台湾专利I525346公开的具有长焦深的光学成像系统或台湾专利I429943公开的光学成像系统等。
上述光学成像系统，不同距离的被摄物体，是通过镜头成像在不同的后焦位置，必须前后移动镜头或是传感器，才能得到清晰影像，并通过致动器的移动距离间接计算出被射物体的距离；对应成像镜头不同距离的物体，不能成像在传感器的不同位置。另外，镜头存在景深限制，大部分情况是无法通过影像清晰程度得到物体的正确位置。因此无法从传感器感测的影像信号，直接判断被摄影像的物体对应成像镜头的远近距离。
发明内容
为了改善已知光学成像的技术，无法从传感器感测的影像信号，直接判断被摄影像的物体对应成像镜头的远近距离的缺陷，而提出本发明。
本发明的主要目的，在提供一种薄板成像装置，利用一导光板、至少一成像单元及至少一感光单元；使导光板及成像单元在一个维度上让光线形成全反射(TIR)或反射传播；感光单元放置在全反射或反射的路径上，并位于成像单元的成像聚焦位置，能够让不同物距的对象分别成像在感光单元的不同位置上。
本发明的另一目的，在提供一种薄板成像装置，使成像单元结合导光板，在某一维度呈平板设计，另一维度仍维持聚焦成像功能；感光单元不需垂直于光轴，可平贴在导光板上与光轴平行；光线在进入成像单元后，在一维度形成折射或反射成像光路，在另一维度以全反射或反射传播，最终于感光单元上聚焦成像，能够让不同物距的对象分别成像在感光单元的不同位置上，因此通过感光单元摄取的影像信号，能直接判断被摄取物体相对的远近距离。
本发明的又一目的，在提供一种薄板成像装置，无须前后移动镜头或是传感器，就能得到清晰影像。
本发明薄板成像装置，包括：
一导光板，具有至少一端面；
至少一成像单元；以及
至少一感光单元，设于对应该导光板的一端面的一方；
其中当有不同物距的对象分别射出或反射的光线，透过该至少一成像单元的聚焦，在一个维度上让该光线形成全反射或反射传播，该至少一感光单元放置在该光线全反射或反射传播的路径上，并位于该至少一成像单元的聚焦成像位置，使不同物距的对象分别成像在该至少一感光单元的不同位置上。
本发明薄板成像装置，其感光单元结合该导光板的一端面。
本发明薄板成像装置，进一步包括至少一反射镜；该至少一感光单元结合至少一反射镜；该导光板的一端面具有光反射功能，且分别与该至少一反射镜及该至少一感光单元互相平行；该至少一成像单元邻近该导光板；该至少一感光单元对应该导光板的一端面设有一部分反射部分穿透膜；该对象射出或反射的光线，被该至少一成像单元聚焦成像后，被导入该导光板与该至少一反射镜之间进行反射传播，再成像在该至少一感光单元上。
本发明薄板成像装置，其至少一成像单元结合该导光板；该对象射出或反射的光线，被导入该导光板内进行全反射或反射传播，再通过该至少一成像单元聚焦成像在该至少一感光单元上。
本发明薄板成像装置，其至少一成像单元邻近该导光板；该对象射出或反射的光线，进一步被该至少一成像单元聚焦后，被导入该导光板内进行全反射或反射传播，再成像在该至少一感光单元上。
本发明薄板成像装置，其至少一成像单元与该导光板形成一体。
本发明薄板成像装置，其至少一成像单元包括一第一成像单元及一第二成像单元；被导入该导光板内进行全反射或反射传播的光线，依序通过该第一成像单元及该第二成像单元聚焦成像在该至少一感光单元上；该第二成像单元是一反射成像曲面。
本发明薄板成像装置，其至少一成像单元是一反射成像曲面；被导入该导光板内进行内全反射传播的光线，通过该反射成像曲面聚焦成像在该至少一感光单元上。
本发明薄板成像装置，其导光板是一平板；其至少一成像单元是轴对称或非轴对称形状其中之一。
本发明薄板成像装置，进一步包括一微处理器；该微处理器电气连接该至少一感光单元，以处理该至少一感光单元输出的影像信号；通过与该对象相对移动，摄取该对象不同断面的影像，再通过该微处理器依据该相对移动的距离及该不同断面的影像的组合处理，就能摄取该对象的整体影像。
附图说明
图1为光线在本发明薄板成像装置第一实施例的行进路径的侧视示意图；
图2为光线在本发明薄板成像装置第一实施例的行进路径的上视示意图；
图3为光线在本发明薄板成像装置第二实施例的行进路径的侧视示意图；
图4为光线在本发明薄板成像装置第二实施例的行进路径的上视示意图；
图5为光线在本发明薄板成像装置第三实施例的行进路径的上视示意图；
图6为光线在本发明薄板成像装置第四实施例的行进路径的上视示意图；
图7为光线在本发明薄板成像装置第五实施例的行进路径的侧视示意图。
【符号说明】
1、2、3、4、5 薄板成像装置
11、12、13、14、15 导光板
111、121、151 端面
21、22、23、24、25、26 成像单元
30 感光单元
31 第一感测区
32 第二感测区
33 部分反射部分穿透膜
41 第一物件
42 第二物件
51、52 光线
61 第一聚焦成像位置
62 第二聚焦成像位置
71 反射镜
80 微处理器
具体实施方式
如图1、2所示，本发明第一实施列的薄板成像装置1，包括一导光板11、至少一成像单元21及至少一感光单元30。导光板11是一平板，具有平行的两端面111。成像单元21结合导光板11与导光板11形成一体。成像单元21是一成像镜头。感光单元30结合导光板11平贴在一端面111上。
当有第一对象41及第二对象42分别射出或反射的光线51、52，将通过导光板11及成像单元21被引导至对应第一对象41及第二对象42的第一聚焦成像位置61及第二聚焦成像位置62上，如图1所示；使感光单元30的第一感测区31及第二感测区32分别感测对应第一对象41及第二对象42的影像，如图2所示；使不同物距的第一对象41及第二对象42分别成像在感光单元30的不同位置上。
本实施列的光线51、52分别在导光板11的两端面111之间进行全反射或反射传播；成像单元21及感光单元30分别放置在光线51、52的全反射或反射的路径上，感光单元30平行导光板11的一端面111，并位于成像单元21的聚焦成像位置上；因此成像单元21可分别将光线51、52聚焦成像在感光单元30上。
如图3、4所示，本发明第二实施列的薄板成像装置2，包括一导光板12、至少一成像单元22及至少一感光单元30。导光板12是一平板，具有平行的两端面121。成像单元22邻近导光板12。成像单元22是一成像镜头。感光单元30结合导光板12平贴在一端面121上。
当有第一对象41及第二对象42分别射出或反射的光线51、52，将透过成像单元22聚焦，再被导光板12导引至对应第一对象41及第二对象42的第一聚焦成像位置61及第二聚焦成像位置62上，如图3所示；使感光单元30的第一感测区31及第二感测区32分别感测对应第一对象41及第二对象42的影像，如图4所示；使不同物距的第一对象41及第二对象42分别成像在感光单元30的不同位置上。
本实施列的光线51、52分别透过成像单元22聚焦，然后射入导光板12内，在导光板12的两端面121之间进行全反射或反射传播；感光单元30放置在光线51、52的全反射或反射的路径上，感光单元30并位于成像单元22的聚焦成像位置上；因此光线51、52可分别被成像单元22聚焦，再通过导光板12在两端面121之间进行全反射或反射传播，然后成像在感光单元30上。
如图5所示，本发明第三实施列的薄板成像装置3，包括一导光板13、一第一成像单元23、一第二成像单元24及至少一感光单元30。导光板13是一平板，具有平行的两端面，如图1导光板11所示平板的形状。第一成像单元23及第二成像单元24分别结合导光板13与导光板13形成一体。感光单元30结合导光板13平贴在一端面上。
当有第一对象41及第二对象42分别射出或反射的光线51、52，将通过导光板13、第一成像单元23及第二成像单元24被引导至对应第一对象41及第二对象42的第一聚焦成像位置及第一聚焦成像位置上；使感光单元30的第一感测区31及第二感测区32分别感测对应第一对象41及第二对象42的影像，如图5所示；使不同物距的第一对象41及第二对象42分别成像在感光单元30的不同位置上。
本实施列的光线51、52分别在导光板13的两端面之间进行全反射或反射传播；第一成像单元23、第二成像单元24及感光单元30分别放置在光线51、52的全反射或反射的路径上，感光单元30并位于第一成像单元23及第二成像单元24的聚焦成像位置上；因此被导入导光板13内进行全反射或反射传播的光线51、52，依序通过第一成像单元23及第二成像单元24聚焦成像在感光单元30上；第一成像单元23是一成像镜头；第二成像单元24是一反射成像曲面。
如图6所示，本发明第四实施列的薄板成像装置4，包括一导光板14、一成像单元25及至少一感光单元30。导光板14是一平板，具有平行的两端面，如第1图导光板11所示平板的形状。成像单元25结合导光板14与导光板14形成一体。感光单元30结合导光板14平贴在一端面上。
当有第一对象41及第二对象42分别射出或反射的光线51、52，将通过导光板14及成像单元25被引导至对应第一对象41及第二对象42的第一聚焦成像位置及第一聚焦成像位置上；使感光单元30的第一感测区31及第二感测区32分别感测对应第一对象41及第二对象42的影像，如图6所示；使不同物距的第一对象41及第二对象42分别成像在感光单元30的不同位置上。
本实施列的光线51、52分别在导光板13的两端面之间进行全反射(TIR)或反射传播；成像单元25及感光单元30分别放置在光线51、52的全反射或反射的路径上，感光单元30并位于成像单元25的聚焦成像位置上；因此被导入该导光板14内进行全反射或反射传播的光线51、52，通过成像单元25聚焦成像在感光单元30上。成像单元25是一反射成像曲面。
如图7所示，本发明第五实施列的薄板成像装置5，包括一导光板15、一成像单元26、至少一感光单元30及至少一反射镜71。感光单元30结合反射镜71，且在对应成像单元26的聚焦成像位置上；导光板15的一端面151具有光反射功能，且分别与反射镜71及感光单元30互相平行；成像单元26邻近导光板15；感光单元30对应导光板15的一端面151设有一部分反射部分穿透膜33，以部分反射射到感光单元30的光线。成像单元26是一成像镜头。
当有第一对象41及第二对象42分别射出或反射的光线51、52，被成像单元26聚焦后，将被导入导光板15与反射镜71及感光单元30之间进行反射传播，然后被引导至对应第一对象41及第二对象42的第一聚焦成像位置61及第二聚焦成像位置62上，再成像在感光单元30上；使不同物距的第一对象41及第二对象42分别成像在感光单元30的不同位置上。
如图1至7所示，本发明第一至五实施列的薄板成像装置1、2、3、4、5，进一步包括一微处理器80；微处理器80电气连接感光单元30，以处理感光单元30输出的影像信号。
本发明薄板成像装置能摄取对象的断面影像，但若进一步使对象及本发明薄板成像装置相对移动，摄取对象不同断面的影像，再构图微处理器依据相对移动的距离及不同断面的影像组合处理，就能摄取对象的整体影像。
本发明薄板成像装置，使导光板及成像单元在一个维度上让光线形成全反射或反射传播；感光单元放置在全反射或反射的路径上，并位于成像聚焦位置，不需前、后移成像单元或感光单元，就能得到清晰影像，且能够让不同物距的对象分别成像在感光单元的不同位置上，因此通过感光单元摄取的影像信号，能直接判断被摄取物体相对的远近距离。
本发明薄板成像装置，使成像单元结合导光板，在某一维度呈平板设计，另一维度仍维持聚焦成像功能；感光单元不需垂直于光轴，可平贴在导光板上与光轴平行；光线在进入成像单元后，在一维度形成折射或反射成像光路，在另一维度形全反射或反射传播，最终于感光单元上聚焦成像，能够让不同物距的对象分别成像在感光单元的不同位置上，因此通过感光单元摄取的影像信号，能直接判断被摄取物体相对的远近距离，能有效改善已知光学成像的技术，无法从传感器的影像信号，直接判断被摄影像的物体对应成像镜头的远近距离的缺陷。
上所记载者，仅为利用本发明技术内容的实施例，任何本领域技术人员运用本发明所为的修饰、变化，皆属本发明所主张的专利范围。

Claims (10)

1.一种薄板成像装置，其特征在于，包括：
一导光板，具有至少一端面；
至少一成像单元；以及
至少一感光单元，设于对应该导光板的一端面的一方；
其中当有不同物距的对象分别射出或反射的光线，透过该至少一成像单元的聚焦，在一个维度上让该光线形成全反射或反射传播，该至少一感光单元放置在该光线全反射或反射传播的路径上，并位于该至少一成像单元的聚焦成像位置，使该不同物距的对象分别成像在该至少一感光单元的不同位置上。
2.如权利要求1所述的薄板成像装置，其特征在于，其中该至少一感光单元结合该导光板的一端面。
3.如权利要求1所述的薄板成像装置，其特征在于，进一步包括至少一反射镜；该至少一感光单元结合至少一反射镜；该导光板的一端面具有光反射功能，且分别与该至少一反射镜及该至少一感光单元互相平行；该至少一成像单元邻近该导光板；该至少一感光单元对应该导光板的一端面设有一部分反射部分穿透膜；该对象射出或反射的光线，被该至少一成像单元聚焦成像后，被导入该导光板与该至少一反射镜之间进行反射传播，再成像在该至少一感光单元上。
4.如权利要求2所述的薄板成像装置，其特征在于，其中该至少一成像单元结合该导光板；该对象射出或反射的光线，被导入该导光板内进行全反射或反射传播，再通过该至少一成像单元聚焦成像在该至少一感光单元上。
5.如权利要求2所述的薄板成像装置，其特征在于，其中该至少一成像单元邻近该导光板；该对象射出或反射的光线，进一步被该至少一成像单元聚焦后，被导入该导光板内进行全反射或反射传播，再成像在该至少一感光单元上。
6.如权利要求4所述的薄板成像装置，其特征在于，其中该至少一成像单元与该导光板形成一体。
7.如权利要求6所述的薄板成像装置，其特征在于，其中该至少一成像单元包括一第一成像单元及一第二成像单元；被导入该导光板内进行全反射或反射传播的光线，依序通过该第一成像单元及该第二成像单元聚焦成像在该至少一感光单元上；该第二成像单元是一反射成像曲面。
8.如权利要求6所述的薄板成像装置，其特征在于，其中该至少一成像单元是一反射成像曲面；被导入该导光板内进行全反射或反射传播的光线，通过该反射成像曲面聚焦成像在该至少一感光单元上。
9.如权利要求1至8中任一项所述的薄板成像装置，其特征在于，其中该导光板是一平板；该至少一成像单元是轴对称或非轴对称形状其中之一。
10.如权利要求9所述的薄板成像装置，其特征在于，进一步包括一微处理器；该微处理器电气连接该至少一感光单元，以处理该至少一感光单元输出的影像信号；通过与该对象相对移动，摄取该对象不同断面的影像，再通过该微处理器依据该相对移动的距离及该不同断面的影像的组合处理，就能摄取该对象的整体影像。
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