TW200412144A - Position perturbation device - Google Patents

Description

200412144 五、發明說明（l) 一、發明所屬之技術領域 本發明係關於一種位移微擾裝置，尤指一種適用於藉 $轉之模形透鏡所產生之位移微擾以提高影像解析度之 裝置。 二、先前技術 一般影像偵測器之 之增加而提升，但受限 往伴隨者系統價格大幅 像偵測器之需求日益增 影像偵測器已成為市場 目前，業界急於搜 法。普遍而言，一般寄 由造成影像微小位移， 處理演算法則，算出並 提咼影像偵測器之空間 移微擾裝置，將影像準 (例如左下1 / 4像素，左 1/4像素），隨之由數張 法則，异出並造成次像 需要性能優異，可以準 置，方可以藉由精確地 像素（subpixel )之效果 於本案提出之前， 空間解析度係隨像素（p i X e 1 )數目 於製作技術與成本，像素之提升往 增加。另一方面，由於高解析度影 加，因此具備低成本及高‘解析度之 之所趨。 尋低成本條件下提高解析度之方 望於利用一位移微擾裝置，希望藉 並由數張位移微擾影像，配合影像 造成次像素（subpixel)之效果，以 解析度。如此之方法，多是利用位 確地投影至像素之小等分之位置 上1/4像素，右下1/4像素，右上 位移微擾影像，配合影像處理演皙 素（subPiXel)之效果。然而此方ς 確地投影至像素之切割小等分之 影像處理演算法則，算出並造成A ，提高解析度。 Λ 中華民國專利第160012號即為針對

上述問 轉盤以 之上下 偵測器 透鏡過 位移微 像之位 與傾斜 同之楔 楔形夾 效果及 磨，佔 低成本 題所提 組設四 左右偏 之解析 多而造 擾僅能 移，是 角度無 形透鏡 出之改善 組楔形透 折以及空 度兩倍以 成旋轉盤 於上下左 以無法廣 法降低， 。另一方 角十分小之楔形 實用準確度，而 用體積大，取得 及提高量產之實 方案。 鏡及一 心處之 上。然 體積過 右偏移 泛地使 導致不面，使 透鏡鏡 小角度 來源有 用性並 於該 空心 未偏 而該 大， ，而 用。 同之 用該 片， 之楔 限且 不大 專利案中 處，藉由 折影像， 專利案之 同時楔形 無法於任 同時楔形 影像偵測 種位移微 方得以造 形透鏡， 成本南昂 ，係使 四組楔 而可提 技術卻 透鏡所 意位置 透鏡之 器必須 擾裝置 成位矛多 難以加 ，是以 用一旋 形透鏡 高影像 因模形 產生之 產生影 折射率 使用不 ，需要 微擾之 工研 對於降 三、發明内容 本發明之主要目的係在提供一種位移微擾裝置，俾能 二由旋轉之楔形透鏡以產生任意位置之位移微擾、俾以提 而影像解析度。 本發明之另一目的係在提供一種位移微擾裝置，俾能 $小整體位移微擾裝置之體積，增加可攜性，提高精確 度，並降低成本。 勺為達成上述目的，本發明之改良式位移微擾裝置主要 ^ 有一第一光學鏡片組；至少二楔形透鏡，係組設於該 光學鏡片組之相鄰位置處，該楔形透鏡並可旋轉；以

第7頁 47? 200412144 五、發明說明（3) 及一影像偵測器，係接收該通透過該第一光學鏡片組及該 等楔形透鏡之光線；其中，該等楔形透鏡位於該第一光學 鏡片組及遠影像偵測器之間；該等楔形透鏡係用以將經過 邊第一光學鏡片組之影像投影至該影像偵測器擷取，藉由 旋轉之該等楔形透鏡改變投影至該影像偵測器影像之成像 位置之位移變化。 本發明位移微擾裝置之特色在於上述該等楔形透鏡係 用以，經，第一光學鏡片組之影像投影至相鄰位置之影像 1測器’藉由旋轉之該等楔形透鏡將影像投影至影像偵測 器戶^，成之成像位置之位移變化、以達到位移微▲之功能 ^提咼影像投影之解析度。本發明位移微擾裝置並可以視 需=地更包含一位於該楔形透鏡與該影像偵測器間之第二 光干鏡片組，已將透過該楔形透鏡之光或影像，聚焦投 於該影像偵測器。 此外，本發明尚可視需要地更包括有至少二旋轉盤俾 ，上述該等楔形透鏡分別組設於此等旋轉盤上，以旋 3透鏡。㈤時可使用i少一驅動元件以驅動各個旋轉： =轉並帶動楔形透鏡轉動，而楔形透鏡可為相對旋轉: 向，轉俾改變經過第一光學鏡片組之影像之光路而投= =太t置，至於其可旋轉之角度係介於0度至360度。適用 ㈣ίί之楔形透鏡之楔形夾角錢殊之限制，較佳為, G Ξ ㈣彡^小於30度。該複數個楔形透鏡之數目Χ '，，、限制，係視需要而增減，較佳為楔形透鏡為2個。 因此，藉由旋轉之各個楔形透鏡可以產生任意位置之

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位移微擾，使得影像可於二維平面上隨意移動，同栌i 移大小與方向藉由楔形透鏡之旋轉、及楔形透鏡本 計角度而可任意調整，因此促使二維影像之位移量可= 達成小於一個像素並藉此提高影像解析度之目的。同日:， 本發明之楔形透鏡旋轉之轉軸位置無特殊之限制，Z 以同軸方式（亦即該等楔形透鏡之轉軸係位於同一 ^線^ 組設。因此整體位移微擾裝置之體積可以減小、並降低成 四、實施方式 Λ 為能讓貴審查委員能更瞭解本發明之技術内容，特 舉一較佳具體實施例說明如下。 首先請芩閱圖1本發明之架構圖，其主要包括有一第 一光學鏡片組11 ;二楔形透鏡21，2 2，係組設於第一光學 鏡片組π之相鄰位置處並可旋轉；一第二光學鏡片組12， 係組設於上述楔形透鏡2 1，2 2之相鄰位置處並使楔形透鏡 21，22介於第二光學鏡片組12與第一光學鏡片組11之間； 一影像偵測器3，係組設於第二光學鏡片組丨2之外側相鄰 位置處。 於本實施例中，影像偵測器3係指一電荷耦合裝置。此 外’另可使用二旋轉盤41，42俾使上述楔形透鏡21，22分別 組没於此等旋轉盤41，42上，而旋轉盤41，42則可使用一驅 動凡件（圖未示）以驅動旋轉盤41，42於〇度至360度之間 旋轉且同時帶動楔形透鏡21，22轉動。至於本發明所使用

第9頁 479 五、發明說明（5) 之驅動元件可為一步進馬達，當然其它等效驅動裝置亦 可。 請同時參閱圖1、圖2A及圖2B，當一影像91之一来點 經過學“組U並進人第—經楔形透鏡21時，該光 楔形透鏡21之折射改變，由於楔形透鏡21 可於0度至360度之間旋轉，因此該光點於次一光學元件 (例^第二組楔形透鏡22之表面）之投 化:，形透鏡21旋轉時，該光點於次一光學元件之= 會成一執跡，該軌跡受到位移變化而於二維平面上 產ί Tf :圓形執跡51。請同時參閱圖卜圖3八及_， :1铲22:=會再進入第二組楔形透鏡22，同樣受此楔 丄-門：二而產生另—次光路偏# ’使得該光點可產 ί之fU! 2 ’而第一圓形軌跡51與第二圓形軌跡 第二光A# κ「相對旋轉角度53。、最後，上述影像91藉由 Q? 一因I ^ 1 ’、且1 2之聚焦而於影像偵測器3内產生成像 折後，虽一影像91經過本發明之楔形透鏡21，Μ之偏 i #點之各種不同位移轨跡可由兩個圓形表示，且 3 H Λ鏡21’22之旋轉、及（調整）模形透鏡 二維平面μ所设計之角度a，b，可使影像91之位移微擾可於 所以甚I认之任何位置隨意移動並且可涵蓋至任意範圍。 影！;器广使影像較之未調整前之原影像位 整二楔形透鏡之:bpixel)之距離或位移’只要調 影像微位移：,；；！度’…簡單方便地將該光點或 200412144 五、發明說明（6) 轉角度所控制，所以也可以透過調整 一步‘ %疋^轉角度準確地微位移影像或光點。而因為 i擾，Λ身所設計之角度a，b，可使影像91之位移 旦I於1、袖@可^涵蓋至任意範圍，相對地可使影像91之位移 Ϊ = 之後再配合影像處理技術之演算法則即 了有效將衫像偵測器3之影像解析度提高。 =外，各個楔形透鏡21，22係分別以一旋轉盤“’Μ同 二：e又亦因此整體位移微擾裝置之體積並不如傳統裝置般 _ i量亦較G = =本模形透鏡21，22之 — 夕 故成本上亦可相對降低。 ，但實際 本發明所 而非僅限 本實施例所使用之楔形透鏡21，22係為二組 應用上亦可視設計需求而增加其數量。 上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已， 主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為 於上述實施例。

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200412144 圖式簡單說明 五、圖式簡單說明 圖1係本發明之架構圖。 圖2 A係本發明第一楔形透鏡之光路改變示意圖 圖2B係圖2A所產生之位移執跡示意圖。 圖3A係圖2A經第二楔形透鏡之示意圖。 圖3B係圖3A所產生之位移軌跡示意圖。 六、，圖號說明 11第一光學鏡片組 1 2第二光學鏡片組 3影像偵測器 41 51第一圓形軌跡 53相對旋轉角度 21楔形透鏡 22楔形透鏡 旋轉盤 4 2旋轉盤 5 2 第二圓形軌跡 91影像 92成像 m

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Claims (1)

1. 200412144 六、申請專利範圍 1 · 一種位移微擾裝置，主要包括有·· 一第一光學鏡片組； 至少二楔形透鏡，係組設於該第一光學鏡片組之相鄰位置 處，該等楔形透鏡並可旋轉；以及 一影像债測器，係接收通透過該第一光學鏡片組及該等楔 形透鏡之光線； ' 其中’戎等楔形透鏡位於該第一光學鏡片組及該影像偵測 器之間； 該等楔形透鏡係用以將經過該第一光學鏡片組之影像投影

   f忒影像偵測器，藉由旋轉之該等楔形透鏡改變投影至該 衫像偵測器影像之成像位置之位移變化。 人 t如申請專利範圍第1項所述之位移微擾裝置，其更包含 :第二光學鏡片組，係組設於該等楔形透鏡與該影像偵 =之間，以將透過該等楔形透鏡之光聚焦於該影像偵測 3·如申請專利範圍第丨項所述之位移微擾裝置，其中更 舌有至少二旋轉盤，以分別容置或組設該等楔形透鏡。 杠$申請專利範圍第3項所述之位移微擾裝置，其中更 有至^ 一驅動元件俾驅動該等旋轉盤旋轉。

   動利範圍第4項所述之位移微擾裝置’其中該顧 軔兀件係指一步進馬達。 6和^!請專利範圍第1項所述之位移微擾裝置，其中該等 ϋ透鏡係彼此相對旋轉俾改變經過該第一光學鏡片％ 衫像之光路而投影至相鄰位置。 、’

   200412144 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第1項所述之位移微擾裝置，其中該等 楔形透鏡之旋轉角度係介於0度至360度。 8. 如申請專利範圍第1項所述之位移微擾裝置，其中該影 像偵測器係指一電荷耦合裝置（CCD)。 9. 如申請專利範圍第1項所述之位移微擾裝置，其中該等 楔形透鏡之轉軸係位於同一軸線。 1 0.如申請專利範圍第1項所述之位移微擾裝置，其中該二 楔形透鏡之楔形夾角小於3 0度。

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