CN1212533C - 位移微扰装置 - Google Patents
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Abstract
一种位移微扰装置，主要由两同轴组设且可相对旋转的楔形透镜以改变影像的光路并以此产生位移微扰，同时由一影像检测器撷取位移微扰的影像，并配合影像处理演算法则加以运算。由于本发明的楔形透镜可任意调整影像光路的位移大小与方向并因此产生任意位置的位移微扰，故可有效提高影像检测器的解析度；又由于楔形透镜是同轴组设且数量少，因此可减小整体位移微扰装置的体积及降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种位移微扰装置，尤指一种适用于由旋转的楔形透镜所产生的位移微扰以提高影像解析度的装置。
背景技术
一般影像检测器的空间解析度是随像素(pixel)数目的增加而提升，但受限于制作技术与成本，像素的提升往往伴随者系统价格大幅增加。另一方面，由于高解析度影像检测器的需求日益增加，因此具备低成本及高解析度的影像检测器已成为市场的所趋。
目前，业界急于搜寻低成本条件下提高解析度的方法。普遍而言，一般寄望于利用一位移微扰装置，希望造成影像微小位移，并由数张位移微扰影像，配合影像处理演算法则，算出并造成次像素(subpixel)的效果，以提高影像检测器的空间解析度。如此的方法，多是利用位移微扰装置，将影像准确地投影至像素的小等分的位置(例如左下1/4像素，左上1/4像素，右下1/4像素，右上1/4像素)，随之由数张位移微扰影像，配合影像处理演算法则，算出并造成次像素(subpixel)的效果。然而此方法需要性能优异，可以准确地投影至像素的切割小等分的位置，方可以精确地影像处理演算法则，算出并造成次像素(subpixel)的效果，提高解析度。
于本案提出之前，台湾专利第160012号即为针对上述问题所提出的改善方案。于该专利案中，使用一旋转盘以组设四组楔形透镜及一空心处，由四组楔形透镜的上下左右偏折以及空心处的未偏折影像，而可提高影像检测器的解析度两倍以上。然而该专利案的技术却因楔形透镜过多而造成旋转盘体积过大，同时楔形透镜所产生的位移微扰仅能于上下左右偏移，而无法于任意位置产生影像的位移，是以无法广泛地使用。同时楔形透镜的折射率与倾斜角度无法降低，导致不同的影像检测器必须使用不同的楔形透镜。另一方面，使用该种位移微扰装置，需要楔形夹角十分小的楔形透镜镜片，方得以造成位移微扰的效果及实用准确度，而小角度的楔形透镜，难以加工研磨，占用体积大，取得来源有限且成本高昂，对于降低成本及提高量产的实用性并不大。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种位移微扰装置，能够由旋转的楔形透镜以产生任意位置的位移微扰，以提高影像解析度。
本发明的另一目的在于提供一种位移微扰装置，能够减小整体位移微扰装置的体积，增加可携性，提高精确度，并降低成本。
为实现上述目的，本发明的位移微扰装置主要包括有一第一光学镜片组；至少二个楔形透镜，组设于该第一光学镜片组的相邻位置处，该楔形透镜可旋转；至少二个旋转盘，以分别容置或组设这些楔形透镜；以及一影像检测器，接收透过该第一光学镜片组及这些楔形透镜的光线；一第二光学镜片组，是组设于这些楔形透镜与该影像检测器之间，以将透过这些楔形透镜的光聚焦于该影像检测器；其中，这些楔形透镜位于该第一光学镜片组及该影像检测器之间；这些楔形透镜是用以将经过该第一光学镜片组的影像投影至该影像检测器撷取，由旋转的这些楔形透镜改变投影至该影像检测器影像的成像位置的位移变化。
本发明位移微扰装置的特色在于上述这些楔形透镜是用以将经过第一光学镜片组的影像投影至相邻位置的影像检测器，由旋转的这些楔形透镜将影像投影至影像检测器所造成的成像位置的位移变化，以达到位移微扰的功能且提高影像投影的解析度。本发明位移微扰装置包含的一位于该楔形透镜与该影像检测器间的第二光学镜片组，将已透过该楔形透镜的光或影像，聚焦投射于该影像检测器。该影像检测器是指一电荷耦合装置(CCD)。
此外，本发明包括的至少二个旋转盘以使上述这些楔形透镜分别组设于这些旋转盘上，以旋转该楔形透镜。同时可使用至少一驱动元件以驱动各个旋转盘旋转并带动楔形透镜转动，而楔形透镜可为相对旋转或同向旋转以改变经过第一光学镜片组的影像的光路而投影至相邻位置，至于其可旋转的角度是介于0度至360度。适用于本发明的楔形透镜的楔形夹角无特殊的限制，较佳为该楔形透镜的楔形夹角小于30度。该复数个楔形透镜的数目无限制，是视需要而增减，较佳为楔形透镜为2个。
因此，由旋转的各个楔形透镜可以产生任意位置的位移微扰，使得影像可于二维平面上随意移动，同时其位移大小与方向藉由楔形透镜的旋转，及楔形透镜本身的设计角度而可任意调整，因此促使二维影像的位移量可轻易达成小于一个像素并提高影像解析度的目的。同时，本发明的楔形透镜旋转的转轴位置无特殊的限制，较佳为以同轴方式(亦即这些楔形透镜的转轴是位于同一轴线)组设。因此整体位移微扰装置的体积可以减小，并降低成本。
附图说明
图1是本发明的架构图；
图2(A)是本发明第一楔形透镜的光路改变示意图；
图2(B)是图2(A)所产生的位移轨迹示意图；
图3(A)是图2(A)经第二楔形透镜的示意图；
图3(B)是图3(A)所产生的位移轨迹示意图。
具体实施方式
为能更清楚的本发明的技术内容，特举一较佳具体实施例说明如下。
首先请参阅图1本发明的架构图，其主要包括有一第一光学镜片组11；二楔形透镜21、22，是组设于第一光学镜片组11的相邻位置处并可旋转；一第二光学镜片组12，是组设于上述楔形透镜21、22的相邻位置处并使楔形透镜21、22介于第二光学镜片组12与第一光学镜片组11之间；一影像检测器3，是组设于第二光学镜片组12的外侧相邻位置处。
于本实施例中，影像检测器3是指一电荷耦合装置。此外，另可使用二旋转盘41、42使上述楔形透镜21、22分别组设于这些旋转盘41、42上，而旋转盘41、42则可使用一驱动元件(图未示)以驱动旋转盘41、42于0度至360度之间旋转且同时带动楔形透镜21、22转动。至于本发明所使用的驱动元件可为一步进马达，当然其它等效驱动装置亦可。
请同时参阅图1、图2(A)及图2(B)，当一影像91的一光点经过第一光学镜片组11并进入第一个楔形透镜21时，该光点的光路会受到楔形透镜21的折射改变，由于楔形透镜21可于0度至360度之间旋转，因此该光点于次一光学元件(例如第二个楔形透镜22的表面)的投影，会产生位移变化。当楔形透镜21旋转时，该光点于次一光学元件的投影会随之造成一轨迹，该轨迹受到位移变化而于二维平面上产生一第一圆形轨迹51。请同时参阅图1、图3(A)及图3(B)，之后，上述光点会再进入第二个楔形透镜22，同样受此楔形透镜22的影响而产生另一次光路偏折，使得该光点可产生一第二圆形轨迹52，而第一圆形轨迹51与第二圆形轨迹52之间则产生一相对旋转角度53。最后，上述影像91由第二光学镜片组12的聚焦而于影像检测器3内产生成像92。因此，当一影像91经过本发明的楔形透镜21、22的偏折后，其光点的各种不同位移轨迹可由两个圆形表示，且由各个楔形透镜21、22的旋转及(调整)楔形透镜21、22本身所设计的角度a、b，可使影像91的位移微扰可于二维平面上的任何位置随意移动并且可涵盖至任意范围。所以若要于影像检测器上使影像较的未调整前的原影像位置微位移一次像素(subpixel)的距离或位移，只要调整二楔形透镜的相对角度，即可以简单方便地将该光点或影像微位移一次像素的位移或距离，其位移量因为是由该楔形透镜的旋转角度所控制，所以也可以透过调整该楔形透镜的旋转角度准确地微位移影像或光点。而因为楔形透镜21、22本身所设计的角度a、b，可使影像91的位移微扰，并且可涵盖至任意范围，相对地可使影像91的位移量小于1个像素，之后再配合影像处理技术的演算法则即可有效将影像检测器3的影像解析度提高。
此外，各个楔形透镜21、22是分别以一旋转盘41、42同轴组设，因此整体位移微扰装置的体积并不如传统装置般庞大，亦即可有效减小体积，同时由于楔形透镜21、22的数量亦较传统装置少，故成本上亦可相对降低。
本实施例所使用的楔形透镜21、22是为二个，但实际应用上亦可视设计需求而增加其数量。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
Claims (8)
1、一种位移微扰装置，其特征在于：主要包括有：
一第一光学镜片组；
至少二个楔形透镜，是组设于该第一光学镜片组的相邻位置处，这些楔形透镜并可旋转；
至少二个旋转盘，以分别容置或组设这些楔形透镜；
一影像检测器，是接收透过该第一光学镜片组及这些楔形透镜的光线；
一第二光学镜片组，是组设于这些楔形透镜与该影像检测器之间，以将透过这些楔形透镜的光聚焦于该影像检测器；
其中，这些楔形透镜位于该第一光学镜片组及该影像检测器之间；
这些楔形透镜是用以将经过该第一光学镜片组的影像投影至该影像检测器，由旋转的这些楔形透镜改变投影至该影像检测器影像的成像位置的位移变化。
2、根据权利要求1所述的位移微扰装置，其特征在于：其中更包括有至少一驱动元件以驱动这些旋转盘旋转。
3、根据权利要求2所述的位移微扰装置，其特征在于：其中该驱动元件是指一马达。
4、根据权利要求1所述的位移微扰装置，其特征在于：其中这些楔形透镜是彼此相对旋转以改变经过该第一光学镜片组的影像的光路而投影至相邻位置。
5、根据权利要求1所述的位移微扰装置，其特征在于：其中这些楔形透镜的旋转角度是介于0度至360度。
6、根据权利要求1所述的位移微扰装置，其特征在于：其中该影像检测器是指一电荷耦合装置。
7、根据权利要求1所述的位移微扰装置，其特征在于：其中这些楔形透镜的转轴是位于同一轴线。
8、根据权利要求1所述的位移微扰装置，其特征在于：其中这些楔形透镜的楔形夹角小于30度。
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