CN113141455B - 图像获取组件的组装方法 - Google Patents

Abstract

一种图像获取组件的组装方法，包含：提供复合棱镜模块；设置远景稿，与复合棱镜模块的入光平面间隔远景距离；设置近景稿，平行于远景稿且与入光平面间隔近景距离；远景距离大于近景距离；朝向入光平面投射垂直于远景稿及近景稿的校正光束；依校正光束被入光平面反射后，落于远景稿或近景稿的反射光点，调整入光平面相对于远景稿及近景稿的角度，使校正光束的反射路径重合于投射路径；设置两图像感测单元于复合棱镜模块，以分别朝向复合棱镜模块的第一出光面及第二出光面获取图像；沿不同轴向旋转两图像感测单元，以执行第一图像及第二图像的校正，并拼接第一图像及第二图像，于拼接第一图像及第二图像后，固定两图像感测单元。

Description

图像获取组件的组装方法

技术领域

本发明涉及一种具有双棱镜架构图像获取组件，特别是关于一种图像获取组件的组装方法。

背景技术

在需要广角摄影取像的场合，为了避免单一大视野的取像会造成图像扭曲，会采用双棱镜架构进行取像，以二个棱镜分别取得小视野图像后，经由后端处理拼接为大视野图像。

双棱镜的入光面必须为共平面，以使二棱镜具有相同的取像条件，而令取像得到的二个小视野图像可以被拼接为大视野图像。因此，双棱镜的组装过程有高精度的要求，以确保双棱镜的入光面为共平面，并且确保两个棱镜之间的间隔距离正确。

此外，在图像感测单元固定于双棱镜之前，图像感测单元必须分别取得图像进行拼接校正，于校正完成后才对图像感测单元实施点胶等永久性固定。拼接校正过程中为了避免由近、远景稿的取像发生图像拼接处角度不同产生视差，致使拼接校正错误，双棱镜的入光面必须确实地平行于近、远景稿。因此，校正之前必须妥善放置并固定双棱镜，一旦双棱镜没有正确地放置、固定，拼接校正结果就会失真。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出一种图像获取组件的组装方法，可以提升图像拼接校正的正确性，并且提升图像获取组件的组装精确度。

本发明至少一实施例提出一种图像获取组件的组装方法，包含：提供一复合棱镜模块；其中，复合棱镜模块具有一入光平面、一第一出光面以及一第二出光面；设置一远景稿，与入光平面间隔一远景距离；其中，远景稿具有远景参考图像；设置一近景稿，平行于远景稿设置，且与入光平面间隔一近景距离；其中，近景稿具有近景参考图像，且远景距离大于近景距离；朝向入光平面投射一校正光束；其中校正光束的一投射路径垂直于远景稿以及近景稿；依据校正光束被入光平面反射后，落于远景稿或近景稿的一反射光点，调整入光平面相对于远景稿以及近景稿的角度，使校正光束被反射后的一反射路径重合于投射路径；设置两图像感测单元于复合棱镜模块，分别朝向第一出光面以及第二出光面获取图像，以分别取得包含远景参考图像以及近景参考图像的一第一图像以及一第二图像；沿不同轴向旋转两图像感测单元，以执行第一图像以及第二图像的校正，并拼接第一图像以及第二图像，并于拼接第一图像以及第二图像之后，固定两图像感测单元。

在本发明至少一实施例中，朝向入光平面投射校正光束的步骤包含提供一遮光元件，遮光元件具有一通孔，且使校正光束的投射路径通过通孔。

在本发明至少一实施例中，遮光元件设置于近景稿或为近景稿的一部分，且通孔贯通近景稿。

在本发明至少一实施例中，近景稿为一反射稿，且远景稿为一反射稿或一穿透稿。

在本发明至少一实施例中，遮光元件设置于远景稿或为远景稿的一部分，且通孔贯通远景稿。

在本发明至少一实施例中，远景稿为一反射稿，且近景稿为一反射稿或一穿透稿。

在本发明至少一实施例中，近景稿位于遮光元件与入光平面之间，且近景稿不遮挡于投射路径。

在本发明至少一实施例中，近景稿为一反射稿，且远景稿为一反射稿或一穿透稿。

在本发明至少一实施例中，提供复合棱镜模块的步骤包含：提供一治具，具有一治具平面；放置一第一棱镜于治具平面；其中，第一棱镜具有互相连接的一第一入光面、一第一反射面以及第一出光面，第一入光面及第一出光面互相连接于一第一侧边；放置一第二棱镜于治具平面；其中，第二棱镜具有互相连接的一第二入光面、一第二反射面以及第二出光面，第二入光面及第二出光面互相连接于一第二侧边；使第一入光面以及第二入光面于治具平面共平面配置以组成入光平面；且使第一侧边与第二侧边互相平行且互相远离；以及提供一棱镜架，结合于第一反射面以及第二反射面。

在本发明至少一实施例中，棱镜架具有一第一斜侧面以及一第二斜侧面，第一反射面结合于第一斜侧面，且第二反射面结合于第二斜侧面。

在本发明至少一实施例中，提供棱镜架并结合于第一反射面以及第二反射面的步骤包含：于第一反射面以及第二反射面涂布胶体；以及放置棱镜架，使第一斜侧面以及第二斜侧面结合于胶体。

在本发明至少一实施例中，胶体为光固化胶。

在本发明至少一实施例中，棱镜架更具有两支架，两图像感测单元分别固定于各支架。

在本发明至少一实施例中，治具更具有两真空吸引孔，位于治具平面，分别用以吸引第一入光面以及第二入光面。

本发明于图像获取组件的组装方法中，是于图像拼接校正之前，先进行复合棱镜模块的入光平面指向校正，使得朝向近景稿以及远景稿的入光平面可以确实地平行于近景稿以及远景稿，并免棱镜的取像结果发生视差。图像拼接校正于完成入光平面指向校正之后进行，可以确保图像拼接校正的正确性。此外，在本发明至少一实施例中，二棱镜是放置在治具平面进行组装，而可利用治具平面迫使二入光面共平面，并且有效利用治具控制二棱镜之间的相对位置关系，提升组装精确性。

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。

附图说明

图1是本发明实施例中，图像获取组件的立体图。

图2是本发明实施例中，图像获取组件、近景稿、远景稿以及校正光源的侧视图。

图3是本发明实施例中，图像获取组件、近景稿、远景稿以及校正光源的前视图。

图4是本发明实施例中，图像获取组件、近景稿、远景稿以及校正光源的立体图。

图5是本发明实施例中，图像获取组件、近景稿、远景稿以及校正光源的另一侧视图。

图6是本发明实施例中，图像获取组件、近景稿、远景稿以及校正光源的又一侧视图。

图7是本发明实施例中，图像获取组件的俯视图。

图8是本发明实施例中，拼接第一图像以及第二图像的示意图。

图9是本发明实施例中，图像获取组件的另一俯视图。

图10至图14是本发明实施例中，对第一图像以及第二图像实施拼接校正的示意图。

图15至图19是本发明实施例中，第一棱镜、第二棱镜以及棱镜架的侧视图，示意组装流程。

其中，附图标记：

1:图像获取组件

100:复合棱镜模块

101:入光平面

110:第一棱镜

111:第一入光面

112:第一反射面

113:第一出光面

114:第一侧边

120:第二棱镜

121:第二入光面

122:第二反射面

123:第二出光面

124:第二侧边

130:棱镜架

131:第一斜侧面

132:第二斜侧面

134:底板

135:支架

150:图像感测单元

170:胶体

210:远景稿

220:近景稿

230:校正光源

240:遮光元件

241:通孔

310:第一图像

320:第二图像

330:目标图像

400:治具

410:治具平面

420:真空吸引孔

FL:远景距离

NL:近景距离

B:校正光束

L:投射路径

R:反射路径

S:反射光点

FOV1:第一视野

FOV2:第二视野

X:X轴

Y:Y轴

Z:Z轴

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3以及图4所示，为本发明实施例所揭露的一种图像获取组件1的组装方法。所述图像获取组件1用于大视角取像，取得二个可拼接之图像，据以组成大视角图像。

如图1所示，图像获取组件1包含一复合棱镜模块100以及两图像感测单元150。复合棱镜模块100包含一第一棱镜110、一第二棱镜120以及一棱镜架130。第一棱镜110具有互相连接的一第一入光面111、一第一反射面112以及一第一出光面113，第一入光面111及第一出光面113互相连接于一第一侧边114。第二棱镜120具有互相连接的一第二入光面121、一第二反射面122以及一第二出光面123，第二入光面121及第二出光面123互相连接于一第二侧边124。

如图1所示，棱镜架130具有一第一斜侧面131以及一第二斜侧面132。第一斜侧面131以及第二斜侧面132互相连接，并且第一斜侧面131以及第二斜侧面132之间具有一夹角。第一反射面112结合于第一斜侧面131，且第二反射面122结合于第二斜侧面132，使得棱镜架130结合于第一反射面112以及第二反射面122。透过棱镜架130结合，第一入光面111以及第二入光面121是共平面配置并且相邻，以组成一入光平面101，并且第一侧边114与第二侧边124互相平行且互相远离。第一入光面111以及第二入光面121是共平面配置并且互相连接，也可以是第一入光面111以及第二入光面121是共平面配置且保持一间隔距离。在一具体实施例中，第一反射面112以及第二反射面122上具有反射镀层，以加强第一反射面112以及第二反射面122的反射效果，避免光线穿透。在不同实施例中，反射镀层设置在第一斜侧面131以及第二斜侧面132。

如图1所示，图像感测单元150可以是独立的小型图像摄影机，或是不包含外壳以及其他组件的图像摄影模块。图像感测单元150直接地或间接地固定于第一棱镜110以及第二棱镜120，并且分别朝向第一出光面113以及第二出光面123获取图像。如图1所示，本发明实施例的棱镜架130更具有一底板134以及两支架135。第一斜侧面131以及第二斜侧面132垂直于底板134，形成第一斜侧面131以及第二斜侧面132的三角形截面柱状结构，可以是一体成形于底板134，也可以是独立组件。第一棱镜110与第二棱镜120设置于底板134，使第一入光面111以及第二入光面121垂直于底板134，并且以第一反射面112与第二反射面122结合于第一斜侧面131以及第二斜侧面132。两支架135延伸于底板134，且分别对应第一出光面113以及第二出光面123。

如图1所示，两图像感测单元150分别固定于各支架135，藉以间接地透过棱镜架130固定于第一棱镜110以及第二棱镜120。在不同实施例中，各图像感测单元150具有延伸结构，用于连接底板134，使得两图像感测单元150间接地透过棱镜架130固定于第一棱镜110以及第二棱镜120；或是，各图像感测单元150的延伸结构连接于第一棱镜110或第二棱镜120，使得两图像感测单元150直接地固定于第一棱镜110以及第二棱镜120。

如图2、图3以及图4所示，图像获取组件1的组装方法包含下列步骤。

如图2、图3以及图4所示，首先，提供复合棱镜模块100，并且设置一远景稿210(farchart)。远景稿210可先配置为大致平行于入光平面101，并且远景稿210与入光平面101间隔一远景距离FL。远景稿210具有远景参考图像。

接着，设置一近景稿220(near chart)。近景稿220平行于远景稿210设置，并且大致平行于入光平面101。近景稿220与入光平面101间隔一近景距离NL。近景稿220具有近景参考图像，且远景距离FL大于近景距离NL。以复合棱镜模块100为基准，由远至近的配置依序为远景稿210、近景稿220以及复合棱镜模块100。

如图2、图3以及图4所示，接着以一校正光源230朝向入光平面101投射一校正光束B，校正光束B的一投射路径L垂直于远景稿210以及近景稿220。校正光束B可为准直激光束，并且选定的校正光束B波长是配合入光平面101的表面特性，使得校正光束B可以被入光平面101反射。

如图2、图3以及图4所示，组装方法还包含提供一遮光元件240，遮光元件240具有一通孔241，且校正光束B的投射路径L被安排为通过通孔241，以确认校正光源230是否安装正确。遮光元件240的表面特性较佳为深色、不反光且不透光。通孔241用于辅助复合棱镜模块100的配置，只要入光平面101的位置匹配通孔241，通过通孔241的校正光束B就可以落在入光平面101。

如图2所示，遮光元件240设置于近景稿220或是为近景稿220的一部分，且通孔241贯通近景稿220。因此，近景稿220的位置是落在入光平面101与校正光源230之间。此时，近景稿220较佳为反射稿，避免校正光束B的投射路径L未通过通孔241而使校正光束B直接穿透近景稿220，造成放置复合棱镜模块100时的误判。远景稿210与投射路径L较无关连，因此可为反射稿或穿透稿。

如图5所示，遮光元件240也可以是独立组件，并且近景稿220配置为位于遮光元件240与入光平面101之间，且近景稿220或远景稿210都配置为不遮挡于投射路径L。

如图6所示，遮光元件240可以是设置于远景稿210或是为远景稿210的一部分，并且通孔241贯通远景稿210。远景稿210的位置是落在入光平面101与校正光源230之间。此时，远景稿210较佳为反射稿，避免校正光束B的投射路径L未通过通孔241而使校正光束B直接穿透远景稿210，造成放置复合棱镜模块100时的误判。近景稿220与投射路径L较无关连，因此可为反射稿或穿透稿。此外，远景稿210与近景稿220之间的相对位置不限于远景稿210在上而近景稿220在下，也可以配置为远景稿210在下而近景稿220在上，或是其他的相对位置关系。

如图3以及图6所示，在垂直投射路径L的一投影平面上，远景稿210以及近景稿220可以是配置为在投影平面的投影有侧边缘互相重合，或是更进一步互相重迭，但不排除远景稿210以及近景稿220的投影边缘之间保留间隙；例如图6中，远景稿210投影的顶侧边缘重迭于近景稿220投影的底侧边缘，因此在复合棱镜模块100取像时可以避免取得远景稿210与近景稿220之间的间隙部分。

如图2、图3以及图4所示，若入光平面101是平行于远景稿210以及近景稿220，入光平面101也会垂直于校正光束B的投射路径L。此时，校正光束B被入光平面101反射后，反射路径R将重合于投射路径L而回归校正光源230，此时远景稿210或近景稿220不会出现反射光点S。若入光平面101不平行于远景稿210以及近景稿220，校正光束B被入光平面101反射后，反射路径R将指向远景稿210或近景稿220而形成一反射光点S。此时，依据校正光束B被入光平面101反射后，落于远景稿210或近景稿220的反射光点S，于不同轴向转动复合棱镜模块100，以调整入光平面101相对于远景稿210以及近景稿220的角度。持续调整入光平面101使校正光束B被反射后的反射路径R重合于投射路径L，以使得入光平面101平行于远景稿210以及近景稿220。入光平面101平行于远景稿210以及近景稿220使得入光平面101可以正确取像，而不会出现取像时因为图像拼接处角度不同产生视差。

参阅图7以及图8所示，接着关闭校正光源230，并以夹具(图中未绘示)夹取两图像感测单元150，以暂性地设置两图像感测单元150于复合棱镜模块100。启动两图像感测单元150分别朝向第一出光面113以及第二出光面123获取图像，以分别取得包含远景参考图像以及近景参考图像的一第一图像310以及一第二图像320。第一棱镜110与一图像感测单元150形成一潜望镜组。第一棱镜110与图像感测单元150的结合，使得第一棱镜110于第一入光面111的前方具有一第一视野FOV1(Field-Of-View)。第二棱镜120与另一图像感测单元150形成另一潜望镜组。第二棱镜120与图像感测单元150的结合，使得第二棱镜120于第二入光面121的前方具有一第二视野FOV2。二潜望镜组的匹配，可以使得复合棱镜模块100得到相对广角的等效视野。前述等效视野可以是等于FOV1+FOV2，或是略小于FOV1+FOV2。于等效视野等于FOV1+FOV2的场合，两图像感测单元150分别取得一半的目标图像(第一图像310以及第二图像320)；第一图像310以及第二图像320可经由后端数据处理电路拼接形成具有完整目标图像。于等效视野小于FOV1+FOV2的场合，第一图像310以及第二图像320略大于一半的目标图像330，亦即两图像感测单元150分别取得的图像有局部重迭；第一图像310以及第二图像320可经由后端数据处理电路拼接，并裁切局部重迭后，形成具有完整目标图像330。

如图9所示，接着依据第一图像310以及第二图像320，沿不同轴向旋转两图像感测单元150，以执行第一图像310以及第二图像320的校正，并拼接第一图像310以及第二图像320。第一图像310以及第二图像320分别包含近景稿220的近景参考图像以及远景稿210的远景参考图像。于实施近景对焦以及拼接校正时，系以近景参考图像作为参考，于实施远景对焦以及拼接校正时，系以远景参考图像作为参考。以下近景参考图像作为例示，第一图像310以及第二图像320的网网格线表示近景参考图像，图式中并忽略远景参考图像的部份。

如图10至图13所示，假设两图像感测单元150之一取得的第一图像310正确，或是已经依据第一图像310完成调整，此时，调整另一图像感测单元150的动作大致如下。

如图10所示，于Z轴转动图像感测单元150，以转动第二图像320，以对正第二图像320的长边以及宽边。

如图11以及图12所示，于X轴以及Y轴转动图像感测单元150，以平移并缩放第二图像320，以使第二图像320的缩放比例匹配第一图像310。如图12所示，最后于X轴以及Y轴平移第二图像320，完成第一图像310以及第二图像320的拼接，完成如图7的目标图像330。之后，再实施远景对焦以及拼接校正，以远景参考图像作为参考，再微调两图像感测单元150。最后，拼接第一图像310以及第二图像320完成拼接校正之后，以点胶等固定手段，固定两图像感测单元150，使得两图像感测单元150直接地或间接地固定于第一棱镜110以及第二棱镜120；例如，以点胶等固定手段分别固定两图像感测单元150于各支架135，以间接地透固棱镜架130固定于第一棱镜110以及第二棱镜120。

如图8所示，第一图像310以及第二图像320的配置，可以是分别包含目标图像330的一半，而使第一图像310以及第二图像320的边缘重合完成目标图像330的拼接。

如图14所示，第一图像310以及第二图像320的配置，也可以是分别略大于目标图像330的一半，而使第一图像310以及第二图像320的边缘部分局部重迭后，于图像讯号处理去除重迭部分，以完成目标图像330的拼接。

如图15、图16、图17以及图18所示，在本发明的图像获取组件1的组装方法中，提供复合棱镜模块100的步骤包含下列步骤。

如图15所示，提供一治具400，治具400具有一治具平面410。如图15以及图16所示，接着，放置第一棱镜110以及第二棱镜120于治具平面410，使第一入光面111以及第二入光面121于治具平面410共平面配置并且相邻以组成入光平面101，并且使第一侧边114与第二侧边124互相平行且互相远离。前述放置第一棱镜110以及第二棱镜120的次序不限于图15以及图16所示，可为任意放置次序或同时放置。治具400更具有两真空吸引孔420。两真空吸引孔420位于治具平面410，分别用以吸引第一入光面111以及第二入光面121，以固定第一棱镜110以及第二棱镜120，确保第一棱镜110以及第二棱镜120在组装过程中维持固定的相对位置关系。

如图17所示，于第一反射面112以及第二反射面122涂布胶体170，胶体170可为但不限于具有光固化特性的光学胶。

如图18所示，放置棱镜架130，使第一斜侧面131以及第二斜侧面132结合于胶体170，藉以第一反射面112贴附于第一斜侧面131，且第二反射面122贴附于第二斜侧面132，而结合棱镜架130于第一反射面112以及第二反射面122。最后，如图19所示，以紫外线照射复合棱镜模块100，使得胶体170固化，完成棱镜架130的固定。

本发明于图像获取组件1的组装方法中，是于图像拼接校正之前，先进行复合棱镜模块100的入光平面101指向校正，使得朝向近景稿220以及远景稿210的入光平面101可以确实地平行于近景稿220以及远景稿210，并免棱镜110、120的取像结果发生视差。图像拼接校正于完成入光平面101指向校正之后进行，可以确保图像拼接校正的正确性。此外，在本发明至少一实施例中，棱镜110、120是放置在治具平面410进行组装，而可利用治具平面410迫使入光面111、121共平面，并且有效利用治具400控制棱镜110、120之间的相对位置关系，提升组装精确性。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种图像获取组件的组装方法，其特征在于，包含：

提供一复合棱镜模块；其中，该复合棱镜模块具有一入光平面、一第一出光面以及一第二出光面；

设置一远景稿，与该入光平面间隔一远景距离；其中，该远景稿具有远景参考图像；

设置一近景稿，平行于该远景稿设置，且与该入光平面间隔一近景距离；其中，该近景稿具有近景参考图像，且该远景距离大于该近景距离；

朝向该入光平面投射一校正光束；其中该校正光束的一投射路径垂直于该远景稿以及该近景稿；

依据该校正光束被该入光平面反射后，落于该远景稿或该近景稿的一反射光点，调整该入光平面相对于该远景稿以及该近景稿的角度，使该校正光束被反射后的一反射路径重合于该投射路径；

设置两图像感测单元于该复合棱镜模块的二侧，分别朝向该第一出光面以及该第二出光面获取图像，以分别取得包含该远景参考图像以及该近景参考图像的一第一图像以及一第二图像；以及

依据该第一图像以及该第二图像，沿不同轴向旋转该两图像感测单元，以执行该第一图像以及该第二图像的校正，并拼接该校正后的第一图像以及该校正后的第二图像；并于拼接该校正后的第一图像以及该校正后的第二图像之后，固定该两图像感测单元；

其中，朝向该入光平面投射该校正光束的步骤包含提供一遮光元件，该遮光元件具有一通孔，且使该校正光束的投射路径通过该通孔。

2.根据权利要求1所述的图像获取组件的组装方法，其特征在于，该遮光元件设置于该近景稿或为该近景稿的一部分，且该通孔贯通该近景稿。

3.根据权利要求2所述的图像获取组件的组装方法，其特征在于，该近景稿为一反射稿，且该远景稿为一反射稿或一穿透稿。

4.根据权利要求1所述的图像获取组件的组装方法，其特征在于，该遮光元件设置于该远景稿或为该远景稿的一部分，且该通孔贯通该远景稿。

5.根据权利要求4所述的图像获取组件的组装方法，其特征在于，该远景稿为一反射稿，且该近景稿为一反射稿或一穿透稿。

6.根据权利要求1所述的图像获取组件的组装方法，其特征在于，该近景稿位于该遮光元件与该入光平面之间，且该近景稿不遮挡于该投射路径。

7.根据权利要求1所述的图像获取组件的组装方法，其特征在于，提供该复合棱镜模块的步骤包含：

提供一治具，具有一治具平面；

放置一第一棱镜于该治具平面；其中，该第一棱镜具有互相连接的一第一入光面、一第一反射面以及该第一出光面，该第一入光面及该第一出光面互相连接于一第一侧边；

放置一第二棱镜于该治具平面；其中，该第二棱镜具有互相连接的一第二入光面、一第二反射面以及该第二出光面，该第二入光面及该第二出光面互相连接于一第二侧边；

使该第一入光面以及第二入光面与该治具平面共平面配置以组成该入光平面；且使该第一侧边与该第二侧边互相平行且互相远离；以及

提供一棱镜架，结合于该第一反射面以及该第二反射面。

8.根据权利要求7所述的图像获取组件的组装方法，其特征在于，该棱镜架具有一第一斜侧面以及一第二斜侧面，该第一反射面贴附于该第一斜侧面，且该第二反射面贴附于该第二斜侧面。

9.根据权利要求8所述的图像获取组件的组装方法，其特征在于，提供该棱镜架并结合于该第一反射面以及该第二反射面的步骤包含：

于该第一反射面以及该第二反射面涂布胶体；以及

放置该棱镜架，使该第一斜侧面以及该第二斜侧面结合于该胶体。

10.根据权利要求9所述的图像获取组件的组装方法，其特征在于，该胶体为光固化胶。

11.根据权利要求7所述的图像获取组件的组装方法，其特征在于，该棱镜架更具有两支架，该两图像感测单元分别固定于各该支架。

12.根据权利要求7所述的图像获取组件的组装方法，其特征在于，该治具更具有两真空吸引孔，位于该治具平面，分别用以吸引该第一入光面以及该第二入光面。

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