CN111610534A - 成像装置及成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种成像装置，包括光发射器、光学绕射片、一对楔形棱镜、旋转单元、光接收器及处理单元。光发射器发射光束。光学绕射片位于光发射器的光通道上，并转换光束为多个绕射光，其中多个绕射光形成第一光斑。此对楔形棱镜位于光通道上，并调整第一光斑的射出方向。旋转单元连接此对楔形棱镜，使此对楔形棱镜彼此相对旋转，使第一光斑依序藉由调整后的射出方向以多个角度射出。光接收器依序接收对应多个角度的多个第一光斑反射回来的多个第二光斑。处理单元连接光接收器，并分别根据多个第二光斑产生多个光斑信息并将多个光斑信息处理为影像信息。

Description

成像装置及成像方法
技术领域
本发明涉及一种成像装置及成像方法，特别是关于一种利用棱镜及飞行时间(Time of Flight,TOF)技术的成像装置和成像方法。
背景技术
近年来由于使用者对于摄影需求逐渐提高，随着半导体快速的发展，成像配置要求较高精度的环境识别及定位。然而，传统的二维影像检测方式不符合现今一些应用的需求，这些应用需要利用三维(3D)测量得到较高的精度及准确度。并且，在各种三维测量技术中，非接触式的光学测量是最常应用技术。
一般而言，收集物体的立体信息的方法分为接触式和非接触式测量。二者是以是否接触被测物体来进行区分。并且，由于接触式测量需要藉由探头在物件表面移动，不但探测装置的大小受到限制，其探头亦容易伤害被测物体。
目前在各种三维测量的技术中，以利用光学原理的非接触测量为最常应用的技术。光学三维测量技术可以分为被动及主动测量两种方式，前者(即被动测量)如双目立体测量(stereo matching)，后者(即主动测量)如飞行时间(Time of Flight,TOF)。
飞行时间是一种三维主动式光学测距的技术。其测量原理是以仪器向待测物体主动发出光，并于接收由待测物体反射回来的反射光后，计算发射出光与接受到反射光后的相位差或时间差，并由相位差或时间差估算光源的全部运动时间，得到仪器与待测物体的距离或深度信息。
发明内容
然而，采用TOF技术的成像装置的拍摄解析度较差及/或拍摄范围较小。
有鉴于此，本发明提供一种成像装置及成像方法，藉以解决拍摄解析度较差及或拍摄范围较小的问题。
在一些实施例中，一种成像装置包括光发射器、光学绕射片、一对楔形棱镜、旋转单元、光接收器以及处理单元。光发射器发射光束。光学绕射片位于光发射器的光通道上。光学绕射转换光束为多个绕射光，其中多个绕射光形成第一光斑。此对楔形棱镜位于光通道上。此对楔形棱镜调整第一光斑的射出方向。旋转单元连接此对楔形棱镜。旋转单元使此对楔形棱镜彼此相对旋转，使第一光斑依序藉由调整后的射出方向以多个角度射出。光接收器依序接收对应多个角度的多个第一光斑反射回来的多个第二光斑。处理单元连接光接收器。处理单元分别根据多个第二光斑产生多个光斑信息并将多个光斑信息处理为影像信息。
在一些实施例中，一种成像方法包括发射光束、转换光束为多个绕射光，其中多个绕射光形成第一光斑、调整第一光斑的射出方向，使第一光斑依序藉由调整后的射出方向以多个角度射出、依序接收对应多个角度的多个第一光斑反射回来的多个第二光斑、根据多个第二光斑产生多个光斑信息，以及处理多个光斑信息为一影像信息。
综合上述，本发明提供一些实施例的成像装置及成像方法，其能藉由旋转一对楔形棱镜来改变光斑的投射方向，藉以达到更广的照射范围或更细的光斑分布，进而改善拍摄范围(即改善视角限制)或拍摄解析度。因此，其可提供较小体积的成像装置及降低成像装置的制造成本。
附图说明
图1是本发明一些实施例的成像装置的示意图；
图2A是本发明一些实施例的成像装置于第一时间点的使用状态示意图；
图2B是图2A的多个反射点示意图；
图3A是成像装置于第二时间点的使用状态示意图；
图3B是图3A的多个反射点示意图；
图4A是成像装置于第三时间点的使用状态示意图；
图4B是图4A的多个反射点示意图；
图5A是成像装置于第四时间点的使用状态示意图；
图5B是图5A的多个反射点示意图；
图6A是本发明一些实施例的第一时间点的反射光信息a组成的第一组光斑信息示意图；
图6B是本发明一些实施例的第二时间点的反射光信息b组成的第二组光斑信息示意图；
图6C是本发明一些实施例的第三时间点的反射光信息c组成的第三组光斑信息示意图；
图6D是本发明一些实施例的第四时间点的反射光信息d组成的第四组光斑信息示意图；
图6E是本发明一些实施例的相邻且不重叠的多个光斑信息组成的影像信息；
图7A是本发明另一些实施例的第一时间点的反射光信息a组成的第一组光斑信息示意图；
图7B是本发明另一些实施例的第二时间点的反射光信息b组成的第二组光斑信息示意图；
图7C是本发明另一些实施例的第三时间点的反射光信息c组成的第三组光斑信息示意图；
图7D是本发明另一些实施例的第四时间点的反射光信息d组成的第四组光斑信息示意图；
图7E是本发明另一些实施例的相邻且重叠的多个光斑信息组成的影像信息；
图8A是本发明一些实施例的一光斑信息；
图8B是本发明一些实施例的另一光斑信息；
图8C是本发明一些实施例的相邻且重叠的二光斑信息；
图9是本发明一些实施例的成像方法的流程图；以及
图10是图9中步骤S100的流程图。
其中，附图标记：
1:成像装置
10:反射光信息
15:光斑信息
15a:第一组光斑信息
15b:第二组光斑信息
15c:第三组光斑信息
15d:第四组光斑信息
20:影像信息
100:光发射器
200:光学绕射片
150:准直镜
300:一对楔形棱镜
300a:楔形棱镜
300b:楔形棱镜
350:旋转单元
400:光接收器
500:处理单元
550:驱动电路
600:光通道
700:物体
710:反射点
a:反射光信息
b:反射光信息
c:反射光信息
d:反射光信息
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
请参阅图1。在一些实施例中，成像装置1包括光发射器100、光学绕射片200、一对楔形棱镜300、旋转单元350、光接收器400及处理单元500。旋转单元350连接此对楔形棱镜300。处理单元500连接光接收器400。光学绕射片200及一对楔形棱镜300位于光发射器100的光通道600上。换言之，光学绕射片200位于光发射器100的输出光轴上。
请参阅图1及图9，在一些实施例中，光发射器100发射光束(步骤S100)。光发射器100可以为但不限于激光发射器或高亮度发光二极管(高亮度LED)。光束可以为但不限于任何激光光源或由高亮度LED搭配反射镜与集束光学元件等以形成类似激光效果的光束。在一示范例中，光束为垂直腔面发射激光(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)所发射的激光。
接着，光学绕射片200将光束转换为多个绕射光(步骤S200)。于此，多个绕射光形成第一光斑，所述第一光斑例如但不限于矩阵分布的光束，且这些光束投射在一平面上会对应形成矩阵分布的光斑(或光点)。在一些示范例中，上述光学绕射片200为光学绕射元件(Diffractive Optical Elements,DOE)。
接续步骤S200，第一光斑通过一对楔形棱镜300，且此对楔形棱镜300用以调整第一光斑的射出方向，使第一光斑依序藉由调整后的射出方向以多个角度射出至物体700(步骤S300)。举例来说，此对楔形棱镜300包括第一楔形棱镜300a及第二楔形棱镜300b。第一楔形棱镜300a及第二楔形棱镜300b在光通道600的方向上前后设置。换言之，第一楔形棱镜300a距离光学绕射片200相对较近，而第二楔形棱镜300b距离光学绕射片200相对较远。并且，第一光斑先通过第一楔形棱镜300a后，再通过第二楔形棱镜300b，接着射出至物体700表面上。
此外，前述“多个角度射出”的“角度”定义为第一光斑的射出方向相对于光发射器100轴心方向形成的角度(即，射出角度)，于下文中，前述“角度”等同于为“射出角度”，但不等同于旋转单元的“旋转角度”。
旋转单元350连接此对楔形棱镜300，并使此对楔形棱镜300彼此相对旋转。举例来说，旋转单元350可以同时调整第一楔形棱镜300a及第二楔形棱镜300b的旋转角度，或者旋转单元350可以调整第一楔形棱镜300a或第二楔形棱镜300b其中一个的旋转角度，并固定另一个楔形棱镜(300a或300b)的旋转角度。因此，当第一楔形棱镜300a及第二楔形棱镜300b的相对位置藉由旋转单元350调整而改变时，通过此对楔形棱镜300的光束的射出方向亦会有所不同。
于此，旋转单元350旋转此对楔形棱镜300以调整第一光斑的射出方向，使第一光斑依序藉由调整后的射出方向以多个角度射出至物体700(步骤S300)。并且，光接收器400依序接收对应多个角度的多个第一光斑反射回来的多个第二光斑(步骤S400)。处理单元500根据多个第二光斑产生多个光斑信息15(步骤S500)并且处理多个光斑信息15为影像信息20(步骤S600)。其中，各光斑信息15包括多个反射光信息10(参照图6A至6E与图7A至7E)。举例来说，由多个绕射光形成的一第一光斑依据一角度射出至物体700表面上，多个绕射光在物体700表面上形成多个反射点710并反射为多个反射光(参照图2A至5B)，且多个反射光形成一第二光斑，而此第二光斑被光接收器400感测后转换为感测信号并传送至处理单元500。处理单元500接着依据感测信号产生一光斑信息15。以此类推，依据另一角度的射出的另一第一光斑最终会自物体700反射回另一第二光斑，而另一第二光斑最终被光接收器400感测并经由处理单元500形成为另一光斑信息15。处理单元500将一角度形成的一光斑信息15及另一角度形成的另一光斑信息15整合而形成为一影像信息20。
在一些示范例中，处理单元500为中央处理器(Central Processing Unit,CPU)或微处理器等元件。
在一些实施例中，成像装置1更包括准直镜150(Collimator)。并且，准直镜150位于光发射器100及光学绕射片200之间，如图2A、3A、4A及图5A所示。在一些实施例中，准直镜150用以将光束进行准直化。并且，光发射器100及光学绕射片200均对应准直镜150设置。
在一些实施例中，旋转单元350可以为但不限于1、2或多个。在一些实施例中，旋转单元350为一个，并连接楔形棱镜300之一(即，第一楔形棱镜300a或第二楔形棱镜300b)，则另一个楔形棱镜300(即，第二楔形棱镜300b或第一楔形棱镜300a)则固定不动。因此，当旋转单元350旋转其中一个楔形棱镜300时，其相对另一个楔形棱镜300旋转。在一些实施例中，旋转单元350为2个，分别连接第一楔形棱镜300a及第二楔形棱镜300b。因此，第一楔形棱镜300a及第二楔形棱镜300b可以同时相对彼此旋转，或者其中一个旋转单元350未旋转，而另一个旋转单元350相对其旋转。于此，旋转单元350使此对楔形棱镜300相对旋转以调整通过此对楔形棱镜300的第一光斑的射出角度，并藉由改变此对楔形棱镜300相对旋转产生的多个射出角度使多个第一光斑依序以多个角度射出。
请参阅图2A、3A、4A及图5A。在一些实施例中，四种行径路径是通过此对楔形棱镜300调整的四个不同的第一光斑射出角度而产生。换言之，通过此对楔形棱镜300改变第一光斑的射出角度，第一光斑照射到物体表面的位置也有所不同。请参阅图2A，在一些实施例中，于第一时间点时，光发射器100射出光束，光束通过准直镜150后进入光学绕射片200形成多个绕射光，其中多个绕射光形成第一光斑。第一光斑依据第一楔形棱镜300a本身的折射率进行折射以通过第一楔形棱镜300a，接着再进入第二楔形棱镜300b。第一光斑于第二楔形棱镜300b中进行折射并通过第二楔形棱镜300b。接着，第一光斑照射至物体700表面左侧形成多个反射点710(如图2B所示，所述左侧是沿Y轴偏上)。并且，于不同时间点时，此对楔形棱镜300的相对旋转角度和转动位置不同，第一光斑因而以多个不同角度射出，进而改变第一光斑投射至物体表面的位置(即反射点710的位置)。图3A至图5A依序为第二至第四时间点时，光束及第一光斑的其余三种行径路径。在一些实施例中，图3B绘示于第二时间点形成的第一光斑照射至物体700表面上侧形成多个反射点710(如图3B所示，所述上侧是在Y轴的中间且沿X轴偏右)，图4B绘示于第三时间点形成的第一光斑照射至物体700表面下侧形成多个反射点710(如图4B所示，所述下侧是在Y轴的中间且沿X轴偏左)，以及图5B绘示于第四时间点形成的第一光斑照射至物体700表面右侧形成多个反射点710(如图5B所示，所述右侧是沿Y轴偏下)。需要特别说明的是，上述附图的第一光斑照射位置仅是为了便于描述和简化描述发明内容，而不是指示或暗示所指的元件或状态必须具有特定数量的时间点、特定的方位和特定大小，因此不能理解为对本发明的限制。
在一些实施例中，如前述多个第一光斑依序以多个角度射出，其中多个角度之任一角度与光发射器的轴心方向呈现一锐角角度。换言之，第一光斑射出的任一方向与光发射器的轴心方向形成一锐角角度。在一些实施例中，多个角度之其中一角度与光发射器的轴心方向平行。换言之，第一光斑射出的其中一个方向与光发射器的轴心方向平行。
并且，在一些实施例中，第一光斑以多个角度之一照射至物体700的表面上形成多个反射点710(如图2B、3B、4B或图5B所示)，且多个反射点710反射回来的多个反射光形成对应的多个第二光斑之一。
在一些实施例中，当光发射器100的光投射功率较低时(例如节能或低功耗需求等原因)，需要使光束更集中以投射到更远处。并且，当光束越集中时，第一光斑照射至物体700上而形成的反射点710的照射范围或光接收器400所感测的第二光斑的感测范围(相应于第一光斑在物体700上形成的反射点710的照射范围)会越小，在此情况下，若需要感测深度信息的物体或表面较大，就需要增加第一光斑的照射范围(相应于光接收器400对第二光斑的感测范围)；或者，当待成像的物体7000和成像装置1之间的距离较近或环境属于空间较窄的情形时，在此情况下，也可能需要增加第一光斑的照射范围(相应于光接收器400对第二光斑的感测范围)。无论是基于上述原因或其他任何需要更大感测范围的使用状况下，可藉由此对楔形棱镜300改变第一光斑在不同时间点的投射角度，使得在不同时间点下连续照射至物体700的第一光斑不重叠，并且反射回来的多个第二光斑的范围彼此也不重叠。换言之，使此种使用状态下的对应多个角度反射回来的第二光斑，于处理单元500中形成由相邻且不重叠的多个光斑信息15组成的影像信息20，且多个光斑信息15由多个反射光信息10组成。换言之，在一示范例中，影像信息20可为由相邻且不重叠的多个光斑信息15组成，进而扩大第一光斑的总和照射范围(相应于光接收器400对第二光斑的总和感测范围)，如图6E所示。
在一些实施例中，以图6A至图6E为例，处理单元500于第一时间点接收并产生的第一组光斑信息15a是由多个反射光信息a所组成(如图6A所示)，以此类推，处理单元500依据第二时间点接收并产生对应的第二组光斑信息15b是由多个反射光信息b形成(如图6B所示)、依据第三时间点接收并产生对应的第三组光斑信息15c是由多个反射光信息c形成(如图6C所示)，以及依据第四个时间点接收并产生对应的第四组光斑信息15d是由多个反射光信息d形成(如图6D所示)，其中图6A至图6D的虚线代表基准位置，以呈现图6A至图6D光斑信息15相对于基准位置的变化。由于此对楔形棱镜300的旋转角度较大，各组光斑信息15的分布密集但彼此不重叠。接着，处理单元500将四组光斑信息15处理为一影像信息20(如图6E所示)。换言之，影像信息20是由第一组光斑信息15a、第二组光斑信息15b、第三组光斑信息15c及第四组光斑信息15d组成。于此，影像信息20为四倍范围的光斑信息15，但不限于此。举例来说，第一组光斑信息15a、第二组光斑信息15b、第三组光斑信息15c及第四组光斑信息15d分别为4x4的光斑(反射光信息10)分布矩阵，而组合后的影像信息20为8x8的光斑分布矩阵。藉此，原本较小的照射范围及/或感测范围可以扩大为较大的照射范围及/或感测范围。在各光斑之间的间距不变的情况下，四个4x4的光斑分布矩阵排列为8x8的光斑分布矩阵，相当于照射范围及/或感测范围的长与宽分别增加二倍，总面积增加四倍。在一些实施例中，此对楔形棱镜300的旋转角度可使多个反射点710从物体700表面的初始照射中心上下左右位移63微米(μm)，并于四个时间点后共照射一长宽126微米(126μm x 126μm)的方形范围区域。换言之，四组多个反射点710的投射位置构成长宽126微米(126μm x 126μm)的反射点710范围。
在另一实施例中，当光发射器100光束照射距离较远时，会使得第一光斑或第一光斑照射在物体700上的反射点710彼此分布较松散。或者，当需要成像的物体700或环境较为复杂时，若第一光斑形成的反射点710的分布(相应于光接收器400对第二光斑的感测精细度)不够细密，则无法取得此物体700或环境的精确深度信息，在此情况下，需要更密集的反射点710分布以使光接收器400在相同范围内能接收更多的第二光斑，以取得更精细的距离(例如飞行时间)信息，换句话说，藉此可取得更高的解析度。因此，在任何需要更高解析度的情况下，可藉由此对楔形棱镜300改变第一光斑在不同时间点的投射角度，且所述在不同时间点的投射角度的变化相对于前述图6A至6E的实施例会较小使得在不同时间点下连续照射至物体700的第一光斑的范围会重叠，并且反射回来的多个第二光斑的范围彼此也会重叠(但多个第一光斑的重叠范围中的多个反射点710彼此不重叠，多个第二光斑的重叠范围中的多个反射光之间彼此不重叠)，因此可加总形成更致密的光斑信息15分布，进而提高影像解析度或深度信息的精细度。换言之，使此种使用状态下的对应多个角度反射回来的第二光斑，于处理单元500中形成由相邻且重叠的多个光斑信息15组成的影像信息20，并且影像信息20中的多个光斑信息15的多个反射光信息10彼此未重叠。换言之，在另一示范例中，影像信息20由相邻且重叠的多个光斑信息15组成，且多个光斑信息15的多个反射光信息10彼此未重叠，进而提高在相同照射范围内的第一光斑的密集度(相应于光接收器400在相同感测范围内感测到的第二光斑的密集度)，如图7E所示。
在一些实施例中，以图7A至图7E为例，处理单元500于第一时间点接收并产生的第一组光斑信息15a是由多个反射光信息a所组成(如图7A所示)，以此类推，处理单元500依据第二时间点接收并产生对应的第二组光斑信息15b是由多个反射光信息b形成(如图7B所示)、依据第三时间点接收并产生对应的第三组光斑信息15c是由多个反射光信息c形成(如图7C所示)，以及依据第四个时间点接收并产生对应的第四组光斑信息15d是由多个反射光信息d形成(如图7D所示)，其中图7A至图7D的虚线代表基准位置，以呈现图7A至图7D光斑信息15相对于基准位置的变化。由于此对楔形棱镜300的旋转角度较小，各组光斑信息15(即，第一组光斑信息15a、第二组光斑信息15b、第三组光斑信息15c及第四组光斑信息15d)的分布较密集且重叠，但各反射光信息(a、b、c或d)不重叠。接着，处理单元500将四组光斑信息15处理为一影像信息20(如图7E所示)。即，影像信息20是由第一组光斑信息15a、第二组光斑信息15b、第三组光斑信息15c及第四组光斑信息15d组成。于此，影像信息20为四倍分布密度的光斑信息15，但不限于此。举例来说，第一组光斑信息15a、第二组光斑信息15b、第三组光斑信息15c及第四组光斑信息15d分别为4x4的光斑(反射光信息10)分布矩阵，而组合后的影像信息20为8x8的光斑分布矩阵。藉此，原本较稀疏的光斑分布可以提高为较密集的光斑分布。在照射范围及/或感测范围几乎不变或只有较小幅度增加的情况下，四个4x4的光斑分布矩阵合在一起而排列为8x8的光斑分布矩阵，相当于在相同照射范围及/或感测范围下，长与宽的光斑分布密度分别增加二倍，总密度增加四倍，相应于光接收器400对第二光斑感测到的总和解析度也会增加四倍。在一些实施例中，此对楔形棱镜300的旋转角度可使多个反射点710从物体700表面的初始照射中心上下左右位移精度为2微米(μm)。
在一些实施例中，处理单元500依据各该光斑信息15进行一飞行时间(TOF)的运算以产生对应的影像信息20。飞行时间(TOF)的技术分为直接飞行时间(Direct-TOF)及间接飞行时间(Indirect-TOF,I-TOF)。
直接飞行时间(Direct-TOF)的运算原理是通过光发射器100发射第一光斑与光接收器400接收反射回来的第二光斑进行触发。光接收器400接收第二光斑时，处理单元可利用光速、发射第一光斑与接收第二光斑的时间间距、发射光束的频率的关系运算出成像装置1与物体700的实际距离。利用直接飞行时间(Direct-TOF,D-TOF)计算飞行时间具有探测距离远、运算速度快、功耗低(发射光束)、抗光干扰性佳等益处。
间接飞行时间(Indirect-TOF,I-TOF)的运算原理是通过光接收器400二次接收反射回来的第二光斑进行触发。光接收器400接受第一次的第二光斑并再接收第二次的第二光斑时，处理单元二次接收第二光斑的相位，并通过相位进行距离运算。利用直接飞行时间(Direct-TOF,D-TOF)计算飞行时间具有探测距离远、解析度大、功耗低(发射光束)、抗光干扰性佳等益处。
在一些示范例中，光发射器100发射光束(即步骤S100)。光束通过光学绕射片200并转换为多个绕射光，且多个绕射光形成第一光斑(即步骤S200)。第一光斑通过此对楔形棱镜300。藉由此对楔形棱镜300调整第一光斑的射出方向，使第一光斑依序藉由调整后的射出方向以多个角度射出(即步骤S300)。第一光斑投射到物体700上形成多个反射点710，且从多个反射点710反射回来的多个反射光形成对应的多个第二光斑之一。接着，光接收器400依序接收对应多个角度的多个第一光斑反射回来的多个第二光斑(即步骤S400)，并将多个第二光斑传送至处理单元500。处理单元500根据多个第二光斑产生多个光斑信息15(即步骤S500)，接着将多个光斑信息15处理为影像信息20(即步骤S600)。
请参阅图10，在一些实施例中，处理单元500更用以设定一时间间距(即步骤S110)。在一些实施例中，成像装置1更包括驱动电路550，且驱动电路550电性连接处理单元500，如图1所示。藉此，在一实施例中，于设定时间间距后，驱动电路550依据此时间间距驱动光发射器100发射光束(即步骤S120)，以及处理单元500依据时间间距与各光斑信息15进行一飞行时间(TOF)的运算以产生对应的影像信息20。
在另一些示范例中，首先，处理单元500设定时间间距(即步骤S110)。接着，光发射器100依据时间间距发射光束(即步骤S120)。光束通过光学绕射片200并转换为多个绕射光，且多个绕射光形成第一光斑(即步骤S200)。第一光斑通过此对楔形棱镜300。藉由此对楔形棱镜300调整第一光斑的射出方向，使第一光斑依序藉由调整后的射出方向以多个角度射出(即步骤S300)。第一光斑投射到物体700上形成多个反射点，且从多个反射点反射回来的多个反射光形成对应的多个第二光斑之一。接着，光接收器400依序接收对应多个角度的多个第一光斑反射回来的多个第二光斑(即步骤S400)，并将多个第二光斑传送至处理单元500。处理单元500根据多个第二光斑产生多个光斑信息15(即步骤S500)，接着将多个光斑信息15处理为影像信息20(即步骤S600)。举例来说，对应的影像信息20是依据时间间距及各光斑信息15进行飞行时间(TOF)的运算而产生。
请参阅图8A至图8C。在一示范例中，光发射器100在第一时间点时发射第一组光束。第一组光束在通过光学绕射片200后转换为由多个绕射光形成的第一组第一光斑。第一组第一光斑通过一对楔形棱镜300后以其调整的第一射出角度照射至物体表面。第一组第一光斑在物体表面形成第一组反射点710，且第一组反射点710反射回来第一组多个反射光并形成第一组第二光斑。第一组第二光斑经由处理单元500形成第一组光斑信息15，如图8A所示。再请参阅图8A，实线方形区域为第一组光斑信息15，各方格分别为反射光信息10。其中，方格内42、44、47、48、49、50、51、53代表检测到的距离信息(或经运算得到的飞行时间的距离值)，且距离信息或距离值的单位为毫米或公分。0则代表没检测到的反射光信息10。在一些实施例中，由于光束经光学绕射片200后转换为多个绕射光，在某些状况下(如反射角度、反射表面的粗糙度等的影响)，照射到物体表面某些反射点710，其反射回来的反射光不具有足够的光强度，因此无法被顺利检测到，此种反射点710对应的反射光信息则以0表示。
接着，为得到更精细的距离(例如飞行时间)信息，光发射器100在第二时间点时发射第二组光束。第二组光束在通过光学绕射片200后转换为由多个绕射光形成的第二组第一光斑。第二组第一光斑通过此对楔形棱镜300后以其调整的第二射出角度照射至物体表面。由于第二射出角度较小，第二组第一光斑的照射位置与第一组第一光斑的照射位置重叠，换言之，第二组反射点710位置与第一组反射点710位置重叠。因此，第二组光斑信息15(如图8B所示)相对第一组光斑信息15(如图8A所示)些许位移(如，相较于图8A，图8B中的光斑信息15向左位移一方格)。请参阅图8B，实线方形区域为第二组光斑信息15，各方格分别为反射光信息10。其中，方格内42、44、47、48、49、50、51、53代表检测到的距离信息(或经运算得到的飞行时间的距离值)，且距离信息或距离值的单位为毫米或公分。0则代表没检测到的反射光信息10。
处理单元500接着将第一组光斑信息15与第二组光斑信息15处理为一影像信息20，如图8C所示。第一组光斑信息15与第二组光斑信息15彼此重叠，但各反射光信息10并未重叠。请参与图8C，相较于图8A及8B，图8C可见因处理后得到更多且更详细的各反射光信息10。因此，所得到的影像信息20具有较高的解析度。
此外，在一些实施例中，依据需求调整此对楔形棱镜300的旋转角度，并搭配光学绕射片200获得更多的反射光信息，有利于成像装置1在一定时间内收集不同的光斑信息15并处理为解析度较高的影像信息20，或可收集不同的光斑信息15处理为范围较大的影像信息20。因此，在一些实施例中，成像方法或成像装置1可应用于光学防手震(Optical ImageStabilization,OIS)技术。
于此，在一些实施例中，成像装置1藉由光学绕射片200可将作为点光源(即光束)转换成为作为面光源(即第一光斑)，并增加照射到物体的光线。在一些实施例中，藉由旋转一对楔形棱镜300，可使通过此对楔形棱镜300并在多个不同角度射出的第一光斑达成更广或更密的照射范围。在一些实施例中，光接收器400无须空间位移以接受从物体反射回来的第二光斑，因此，可形成较小体积的成像装置1及降低制造成本。
综上所述，本发明提供一些实施例的成像装置1及成像方法，其能藉由旋转一对楔形棱镜300来改变第一光斑的投射方向，藉以达到更广的照射范围或更细的光斑分布，进而改善拍摄范围(即改善视角限制)或拍摄解析度。藉此，可依据需求适用于各种情境(例如，需要更大感测范围的使用状况时，或需要更精细的距离信息的使用状况时)并对应达成范围较广的影像信息20或解析度较高的影像信息20。并且，其可提供较小体积的成像装置1及降低成像装置1的制造成本。
虽然本发明以前述的实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相像技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求书所界定者为准。

Claims (13)

1.一种成像装置，其特征在于，包括：
光发射器，发射光束；
光学绕射片，位于该光发射器的光通道上，转换该光束为多个绕射光，其中该多个绕射光形成第一光斑；
一对楔形棱镜，位于该光通道上，调整该第一光斑的射出方向；
旋转单元，连接该对楔形棱镜，使该对楔形棱镜彼此相对旋转，使该第一光斑依序藉由调整后的射出方向以多个角度射出；
光接收器，依序接收对应该多个角度的该多个第一光斑反射回来的多个第二光斑；以及
处理单元，连接该光接收器，分别根据该多个第二光斑产生多个光斑信息并将该多个光斑信息处理为影像信息。
2.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，该处理单元依据各该光斑信息进行飞行时间的运算以产生对应的该影像信息。
3.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，该第一光斑以该多个角度之一照射至物体的表面上形成多个反射点，该多个反射点反射回来的多个反射光形成对应的该多个第二光斑之一，其中各该光斑信息包括多个反射光信息。
4.如权利要求3所述的成像装置，其特征在于，该影像信息由相邻且重叠的该多个光斑信息组成，且该多个光斑信息的该多个反射光信息彼此未重叠。
5.如权利要求3所述的成像装置，其特征在于，该影像信息由相邻且不重叠的该多个光斑信息组成。
6.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，更包括准直镜，该准直镜位于该光发射器及该光学绕射片之间。
7.如权利要求1所述的成像装置，其特征在于，该处理单元更用以设定的时间间距，该成像装置更包括驱动电路，该驱动电路电性连接该处理单元，该驱动电路依据该时间间距驱动该光发射器发射该光束，以及该处理单元依据该时间间距与各该光斑信息进行飞行时间的运算以产生对应的该影像信息。
8.一种成像方法，其特征在于，包括：
发射光束；
转换该光束为多个绕射光，其中该多个绕射光形成第一光斑；
调整该第一光斑的射出方向，使该第一光斑依序藉由调整后的射出方向以多个角度射出；
依序接收对应该多个角度的该多个第一光斑反射回来的多个第二光斑；
根据该多个第二光斑产生多个光斑信息；以及
处理该多个光斑信息为影像信息。
9.如权利要求8所述的成像方法，其特征在于，发射该光束的步骤包括：
设定时间间距；以及
依据该时间间距发射光束。
10.如权利要求9所述的成像方法，其特征在于，处理该多个光斑信息为该影像信息的步骤为：依据该时间间距与各该光斑信息进行飞行时间的运算以产生对应的该影像信息。
11.如权利要求8所述的成像方法，其特征在于，各该光斑信息由多个反射光信息组成。
12.如权利要求11所述的成像方法，其特征在于，该影像信息由相邻且重叠的该多个光斑信息组成，且该多个光斑信息的该多个反射光信息彼此未重叠。
13.如权利要求11所述的成像方法，其特征在于，该影像信息由相邻且不重叠的该多个光斑信息组成。
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