CN107959766B - 扫描具有厚度的物件的影像扫描方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扫描具有厚度的物件的影像扫描方法，其是利用多个杆状透镜以限制一深度影像的模糊范围，以供一影像撷取单元撷取可供辨识的一轮廓影像，其中多个杆状透镜的直径及间距均小于该物件的轮廓的平均宽度。此处同时亦揭露一种扫描具有厚度的物件的影像扫描系统。

Description

扫描具有厚度的物件的影像扫描方法及其系统

技术领域

本发明有关于一种影像扫描方法及其系统，特别是一种扫描具有厚度的物件的影像扫描方法及其系统。

背景技术

请参照图1，物件A包含多个具有深度的目标影像A1、A2、A3，为了扫描包含目标影像A1、A2、A3的一轮廓影像，传统的扫描技术通常是利用具有大面积且长景深的单透镜T成像于一感光耦合元件(CCD)，以获得目标影像A1、A2、A3在景深范围内的清晰影像。

然而，使用大面积单透镜T，将引起其他光学成像上的缺陷，举例而言，目标影像A1侧面所产生的具有不同景深的多个影像光L1、L2，透过单透镜T的汇聚，将导致更模糊的轮廓影像，而无法真实呈现对应目标影像A1的轮廓影像。前述影像模糊的现象，特别容易发生在如图1所示多个入射角较大的影像光L1、L2，因为多个影像光L1、L2之间具有明显的光程差而成像模糊。此外，由目标影像的深度所导致的模糊影像，将依据入射角度以及目标影像相对于单透镜中心位置的距离，而改变模糊影像范围的大小或方向。此外，单透镜往往需要较为复杂的光学设计，使得扫描系统的庞大而且生产成本昂贵。

综上所述，如何提供一种简便轻薄的扫描具有深度影像的物件的影像扫描方法及其系统便是目前极需努力的目标。

发明内容

本发明提供一种扫描具有厚度的物件的影像扫描方法及其系统，其是利用多个杆状透镜以限制一深度影像的模糊范围，以供一影像撷取单元撷取可供辨识的一轮廓影像，较佳者，多个杆状透镜的直径小于物件的最小宽度。

本发明一实施例的扫描具有厚度的物件的影像扫描方法包含：以一光源照射一物件以产生具有不同景深的多个影像光，其中物件具有一厚度；以多个杆状透镜接收多个杆状透镜的可视区域内的多个影像光，并输出多个区域化影像光至多个影像区域内，其中多个杆状透镜的直径及间距均小于该物件的最小宽度，且每一该影像区域的大小均相同；以及以一影像撷取单元撷取多个区域化影像光以形成对应的一轮廓影像。

本发明另一实施例的扫描具有厚度的物件的影像扫描系统包含：一光源、多个杆状透镜以及一影像撷取单元。光源照射一物件以产生具有不同景深的多个影像光，其中物件具有一厚度。多个杆状透镜彼此并排设置且光轴互相平行，且多个杆状透镜接收多个杆状透镜的可视区域内的多个影像光，并输出多个区域化影像光至多个影像区域内，其中多个杆状透镜的直径及间距均小于该物件的轮廓的平均宽度，且每一该影像区域的大小均相同。影像撷取单元设置于多个杆状透镜的出光侧，且影像撷取单元撷取多个区域化影像光以形成对应的一轮廓影像。

以下藉由具体实施例配合附图详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为一示意图，显示已知具有单透镜的影像扫描系统。

图2为一示意图，显示本发明一实施例的扫描具有深度影像的物件的影像扫描系统。

图3为一示意图，显示本发明另一实施例的扫描具有深度影像的物件的影像扫描系统。

图4为一示意图，显示本发明一实施例的扫描具有深度影像的物件的影像扫描方法。

符号说明

A 物件

A1、A2、A3 目标影像

B 可视区域

C 间距

D 直径

E 最小宽度

P 影像区域

L1、L2 影像光

L3、L4 区域化影像光

T 单透镜

10 光源

20 杆状透镜

30 影像撷取单元

40 平台

50 驱动单元

S41～S43 步骤

具体实施方式

以下将详述本发明的各实施例，并配合附图作为例示。除了这些详细说明之外，本发明亦可广泛地施行于其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以申请专利范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免对本发明形成不必要的限制。附图中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，附图仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，有些细节可能未完全绘出，以求图面的简洁。

请参照图2，本发明的一实施例的扫描具有深度影像的物件的影像扫描系统包含：一光源10、多个杆状透镜20以及一影像撷取单元30。光源10照射一物件A以产生具有不同景深的多个影像光L1、L2，其中物件A具有半透光特性以及特定厚度，且物件A包含具有深度的一目标影像A1。于一实施例中，光源10可为一萤光灯管、一发光二极管或一激发光源，但不以此为限；举例而言，激发光源10照射目标影像A1，并激发目标影像A1中的萤光物质，以产生萤光影像。

承接上述，请继续参照图2，多个杆状透镜20彼此并排设置且光轴互相平行。多个杆状透镜20接收多个杆状透镜20的可视区域B内的多个影像光L1、L2，并输出多个区域化影像光L3、L4于一影像区域P内。其中，多个杆状透镜20的间距C及直径D均小于目标影像A1的最小宽度E。于一实施例中，多个杆状透镜20的间距C及直径D更是小于目标影像A1的深度。于另一实施例中，多个杆状透镜20的孔径小于等于1.1mm，举例而言，多个杆状透镜20对应可视区域B的可视角度为24度，因此多个杆状透镜20可接收影像光L1、L2的最大入射角仅为12度，则多个杆状透镜20的孔径即为0.6mm。

请一并参照图2及图3，影像撷取单元30设置于多个杆状透镜20的出光侧，且影像撷取单元30撷取多个区域化影像光L3、L4以形成对应的一轮廓影像。于一实施例中，扫描具有深度影像的物件的影像扫描系统还包含一平台40。平台40包含一透光材质，其中物件A设置于平台40上，光源10照射物件A以产生具有不同景深的多个影像光L1、L2。于另一实施例中，扫描具有深度影像的物件的影像扫描系统还包含一驱动单元50。驱动单元50驱动影像撷取单元30以及物件A彼此相对移动，以扫描物件A。举例而言，驱动元单元50与平台40连接，且驱动单元50驱动平台40以带动物件A，使物件A相对影像撷取单元30移动；或，驱动元单元50与影像撷取单元30连接，且驱动单元50驱动影像撷取单元30以扫描物件A。于在一实施例中，影像撷取单元30为一接触式影像撷取单元，驱动单元50还包含一连杆组件(未绘示)与影像撷取单元30连接。较佳者，扫描光源10与连杆组件相连接，可与影像撷取单元30同步扫描含有萤光物质的物件A，以获得更高亮度、高对比度的扫描影像。具有通常知识者当可自行修饰变换，但不此于限。

可以理解的是，本发明所采用的杆状透镜所需的光学设计空间较小，搭配影像撷取单元，即可实现一薄型化的扫描具有深度影像的物件的影像扫描系统，而无需庞大的单透镜及感应耦合元件。

以下说明本发明一实施例的扫描具有深度影像的物件的影像扫描方法及其系统的工作原理。请继续参照图1，物件A包含多个具有深度的目标影像A1、A2、A3，传统的扫描技术通常是利用具有大面积的单透镜T成像于一感光耦合元件(CCD)。然而，目标影像A1侧面所产生的具有不同景深的多个影像光L1、L2，将透过单透镜的汇聚而一同形成于感光耦合元件，且入射角越大的影像光将形成越模糊的失焦影像。换言之，传统的影像扫描系统是利用单透镜接收全体目标影像A1、A2、A3所产生的具有不同景深的多个影像光，并汇聚全体目标影像所产生的影像光于单一模糊范围内，互相干扰；而越偏离单透镜中心位置的影像光，也将导致越严重的模糊现象，因此所形成的轮廓影像将难以识别目标影像A1、A2、A3的线条、轮廓或图案。亦即，由目标影像的深度所导致的模糊影像，将依据入射角度以及目标影像相对于单透镜中心位置的距离，而改变模糊影像范围的大小或方向。

本发明一实施例的扫描具有深度影像的物件的影像扫描方法及其系统，采取了景深短浅的杆状透镜，虽然会产生因为深度影像远离杆状透镜景深所造成模糊影像，但可理解的是，多个杆状透镜彼此并排设置且光轴互相平行，所以每一杆状透镜所产生的模糊影像仅局限于较小的影像区域范围，且每一影像区域的范围大小均为相同。因此相较于已知的单一透镜取像，本发明的扫描方法仍可产生可供识别的一轮廓影像，详细说明如下。

请继续参照图2，多个杆状透镜20彼此并排设置且光轴互相平行。杆状透镜20仅接收其可视区域B内的多个影像光L1、L2并输出多个区域化影像光L3、L4至一影像区域P内，亦即杆状透镜20并不会接受全体目标影像A1、A2、A3所产生的具有不同景深的多个影像光，多个杆状透镜20所组成的阵列组合才能接受全部的影像光并输出多个区域化影像光至多个影像区域内。因此，杆状透镜20所输出的影像光L3、L4为一区域化(localized)影像光，即使区域化影像光所产生的轮廓影像是模糊的，也仅局限于一影像区域P的微小模糊范围内，且每一影像区域的范围大小均为相同。因此，即使单一影像区域内的区域化影像光完全模糊，但其仅局限于单一影像区域，藉由多个单一影像区域的色彩或灰阶差异，仍可描绘出目标影像的轮廓。

需要注意的是，并非所有传统的杆状透镜均可达到本案的技术效果，本发明所采用的多个杆状透镜20必须符合下述光学条件：多个杆状透镜20的间距C及直径D均小于目标影像A1的平均宽度E。换言之，单一杆状透镜20也不会接受单一目标影像A1的全部影像光，而仅能接收其部分影像光，而藉由多个影像区域P所产生多个区域化影像光，以完整地形成对应目标影像A1的一轮廓影像。可以理解的是，对应相同面积大小的一目标影像A1，以10个杆状透镜或50个杆状透镜产生区域化影像光，两者所产生的轮廓影像的模糊程度自有不同，其中50个杆状透镜所产生的轮廓影像应当较为清晰。亦即，多个杆状透镜20的直径D若越小于目标影像A1的最小宽度E，将越能改善所产生的轮廓影像的模糊程度，因而有效改善杆状透镜景深浅短所造成的模糊影像。具有通常知识者当可自行修饰变换，但不以此为限。

以下说明本发明一实施例的扫描具有深度影像的物件的影像扫描方法，请参照图1及图4，其步骤包含：首先，以一光10源照射一物件A以产生具有不同景深的多个影像光L1、L2，其中物件A包含具有深度的一目标影像A1、A2、A3(S41)。于一实施例中，以光源10照射物件A的步骤包含以一激发光源10照射物件A，并激发物件A中的萤光物质，以产生萤光影像，详细技术内容或相关实施例已如前述，在此不再赘述。

接着，以多个杆状透镜20接收多个杆状透镜20的可视区域B内的多个影像光L1、L2并输出多个区域化影像光L3、L4(S42)，其中，多个杆状透镜20彼此并排设置且光轴互相平行，且多个杆状透镜20的间距C及直径D均小于目标影像A1的最小宽度E。于一实施例中，多个杆状透镜20的间距C及直径D更是小于目标影像A1的深度，详细技术内容或相关实施例已如前述，在此不再赘述。

最后，以一影像撷取单元30撷取多个区域化影像光L3、L4以形成对应的一轮廓影像(S43)。于一实施例中，扫描具有深度影像的物件的影像扫描方法更包含提供一平台40，其包含一透光材质，其中物件A设置于平台40上，光源10照射物件A以产生具有不同景深的多个影像光L1、L2。于另一实施例中，扫描具有深度影像的物件的影像扫描方法还包含以一驱动单元50驱动影像撷取单元30以及物件A彼此相对移动，以扫描物件A。以上步骤的详细说明及其相关实施例已如前所述，在此不再赘述。

综合上述，本发明的扫描具有深度影像的物件的影像扫描方法及其系统，其是利用多个杆状透镜以限制一深度影像的影像区域模糊范围，且每一影像区域的范围大小均为相同，以形成可供辨识的一轮廓影像。较佳者，多个杆状透镜的直径小于目标影像轮廓的平均宽度。此外，杆状透镜所需的光学设计空间较小，搭配影像撷取单元，即可实现一薄型化的扫描具有深度影像的物件的影像扫描系统，而无需庞大的单透镜及感应耦合元件。

以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟悉本技术领域者能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (12)

1.一种扫描具有厚度的物件的影像扫描方法，包含：

以一光源照射一物件以产生具有不同景深的多个影像光，其中该物件具有一厚度；

以多个杆状透镜接收该多个杆状透镜的可视区域内的该多个影像光，并输出多个区域化影像光至多个影像区域内，其中该多个杆状透镜的直径及间距均小于该物件的轮廓的最小宽度，且每一该影像区域的大小均相同；以及

以一影像撷取单元撷取该多个区域化影像光以形成对应的一轮廓影像。

2.如权利要求1所述的扫描具有厚度的物件的影像扫描方法，其特征在于，该多个杆状透镜的直径及间距均小于该物件的该厚度。

3.如权利要求1所述的扫描具有厚度的物件的影像扫描方法，其特征在于，该多个杆状透镜的孔径小于等于1.1mm。

4.如权利要求1所述的扫描具有厚度的物件的影像扫描方法，其特征在于，以该光源照射该物件的步骤包含以一激发光源照射该物件，并激发该物件中的萤光物质。

5.如权利要求1所述的扫描具有厚度的物件的影像扫描方法，其特征在于，还包含：

提供一平台，包含一透光材质，其中该物件设置于该平台上。

6.如权利要求1所述的扫描具有厚度的物件的影像扫描方法，其特征在于，还包含：

以一驱动单元驱动该影像撷取单元以及该物件彼此相对移动，以扫描该物件。

7.一种扫描具有厚度的物件的影像扫描系统，包含：

一光源，用以照射一物件以产生具有不同景深的多个影像光，其中该物件具有一厚度；

多个杆状透镜，彼此并排设置且光轴互相平行，用以接收该多个杆状透镜的可视区域内的该多个影像光至多个影像区域内，并输出多个区域化影像光，其中该多个杆状透镜的直径及间距均小于该物件的轮廓的最小宽度，且每一该区域化影像光的模糊范围大小均为相同；以及

一影像撷取单元，设置于该多个杆状透镜的出光侧，用以撷取该多个区域化影像光以形成对应的一轮廓影像。

8.如权利要求7所述的扫描具有厚度的物件的影像扫描系统，其特征在于，该多个杆状透镜的直径及间距均小于该物件的该厚度。

9.如权利要求7所述的扫描具有厚度的物件的影像扫描系统，其特征在于，该多个杆状透镜的孔径小于等于1.1mm。

10.如权利要求7所述的扫描具有厚度的物件的影像扫描系统，其特征在于，该光源包含一激发光源，用以照射该物件，并激发该物件中的萤光物质。

11.如权利要求7所述的扫描具有厚度的物件的影像扫描系统，其特征在于，还包含：

一平台，包含一透光材质，其中该物件设置于该平台上。

12.如权利要求7所述的扫描具有厚度的物件的影像扫描系统，其特征在于，还包含：

一驱动单元，用以驱动该影像撷取单元以及该物件彼此相对移动，以扫描该物件。