TW461970B - Focusing apparatus for image recording system - Google Patents

Description

經濟部智慧財彦局負工消費合作社印製 461970 A7 ______B7 五、發明說明（1 ) 發明領域 本發明一般係有關影像記錄系統，且更特別在於照 相機與攝影機，且甚至更特別在於該等裝置之聚焦。 發明背景 為了要記錄距影像記錄系統（諸如_攝影用底片1靜止 相機；一攝影用底片動作相機；一類比式攝影機；一數位 靜止相機：一數位攝影機或類似）者不同距離物髏之清晰 影像’投射到底片或是用來記錄影像之影像感應器的影像 必須聚焦。一種獲得此焦距之傳統方法係：根據物髏到銳 頭之距離’以手動或自動之方式變化鏡頭與底片平面或影 像感應器之間的距離。 然而，使用一固定鏡頭系統可以製造較不昂貴之相 機。於該等相機之中，從鏡頭到曝光平面之距離係為固定 者。然而，現在欲獲得一清晰之影像變的更為困難，因為 必須將相機移到距物體一固定位置，物體之影像距焦於該 處。物體到鏡頭之對焦距離係由鏡頭系統之焦距與鏡頭到 曝光平面之距離所界定，其中鏡頭到曝光平面之距離係為 影像記錄系統之鏡頭與底片平面或影像感應器之間的距離 ’該影像感應器用來記錄物體之影像。於其他方法中，物 體到鏡頭之對焦距離可藉由下列方式獲得且接著加以調整 :(1)猜測距離；（2)使用一光學觀景窗；（3)由兩個短距離 隔開之鏡頭於一影像感應器之上形成兩個影像，使用一鏡 子來移動其中一個影像，直到藉著感應器之上兩影像所產 生之兩組信號具有最大相關性為止，且接著使物體到鏡頭 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公1 ) I I ------V Ϊ inl· — —— ^il — 1 —-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^齊?p智tf>材臺笱養L肖費乂nA1. 五、發明說明（2) 距離與鏡子之位置互相關聯；（4)測量超音波脈衝到達物 體’且反射回相機上之偵測器的時間；（5)測量從—方向 反射光線或紅外線輻射量，其藉著一閃光發射，並基於平 均反射係數使測量值與物體到鏡頭之距離互相關聯，該平 均反射係數係由觀察平均反射係數辨別；及曝光‘之前 觀察影像，如同一單鏡頭反射式相機一般。所有方法皆可 使用，但是都有缺點3猜測係最容易錯誤’而其他技術係 為昂貴且耗時者，因為其需要額外的設備’且曝光之前調 整物體到鏡頭之距離需要許多重複之測量。此外 '依照使 用之技術，某些情形中可能會閱讀錯誤。例如；如果於一 照明充裕之地點，使用—發射閃光之物體反射值設定物體 到鏡頭之距離時，可能會指示錯誤的物體到鏡頭距離。鏡 頭系統具有一大範圍之物體到鏡頭距離，其中亦有使用物 體之影像對焦，但其僅當物體到鏡頭距離大時方為有用。 因此’對一影像曝光系統具有：可以容易地、精確 地便且地，及使用固定鏡頭系統自動記錄對焦影像之需 要。 發明之概要 於較佳具體實施射，本專利文件&述使用一影像 記錄系統用來獲得一對焦影像之方法與裝置、該影像記錄 系統具有—固定之鏡頭到曝光平面距離，其中鏡頭到曝光 平面距離係為影像記錄裝置之鏡頭與影像記錄媒介物（例 和其可為攝影同底g或是一影像感應器d面之間的距 離寺'…:象n系絶包抬有：¾走來.原加以引導.丨.乂至於當其 --------------裝-----r---訂---------線 (請先閱讀背面之注专？事項再填寫本頁) 遣用七巧S ’K S. 罇.4 ^61970 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（3 ) 投射於一物體之上的光束互相重疊或交叉時，物體與一影 像記錄系統之距離係位於正確位置，來於影像記錄媒介物 之上投射一對焦影像。 雖然可以使用不同的鏡頭到曝光平面距離，於代表 性具體實施例中可以固定鏡頭到曝光平面距離，來楗供製 造相對較便宜用來記錄文件相機之能力。 於另外之具體實施例中，額外增加數對光束來源到 影像記錄系統’來提供影像記錄系統與物體之旋轉對齊。 本發明另外的觀點與優點將由下列詳細描述，結合 附加圖示，經由本發明之原理範例說明而成為更為顯而易 見。 圖示之簡單描述 附加圖示提供視覺之圈像，該囷示將使用來更為完 全地描述本發明，且該圖示可由熟知此技藝者使用，來更 了解本發明及其本身之優點。於圖示令t同樣的參考數字 指示相應的元件，且： 第1圖係根據本發明一代表性具體實施例之一影像記 錄系統的圖示。 第2A圖係根據本發明一代表性具體實施例之一光束 裝置的圖示。 第2B圖係根據本發明—代表性具體實施例之另一光 束裝置的圊示。 第3圖係根據本發明-代表性具體實施例之一影像記 錄系統的另一圖示，該影像記錄系統具有一光束對焦系列 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公笼"7 --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 6 A7 B7 ^^^"有穿'n.iFU-.r'T:. 五、發明說明（4) 較佳實施例之描述 1. 簡介 如以說明為目的之圊中所示，本專利文件描述使用 一影像記錄系統來獲得一對焦影像之方法與裝置。杉像記 錄系統包括有光束來源引導，以至於當其投射於物體上之 光束互相重疊或交叉時，由影像記錄系統將物體定位於正 確距離，來將一對焦之影像投射到影像記錄媒介物之上。 雖然可使用不同的鏡頭到曝光平面距離’於代表性具體實 施例中可固定鏡頭到曝光平面距離，提供製造相對便宜相 機之能力’該相機用來記錄文件。於下列詳細描述與圖示 之許多圖解之中，同樣的元件係以同樣的參考數字指示a 2. 討論 第1圖係根據發明一代表性具體實施例之—影像記錄 系統105的圖示。於一較佳具體實施例之中，影像記錄系 統105包括有：—鏡頭U0 :及一影像記錄媒介物130。其 己錄某；I物可為，例如，攝影底片丄3 〇或一景多像感應器1 3 〇) '且其中鏡頭U 0〗係從影像記錄媒介物丨3 〇)放置於—鏡頭 到曝光平面距離U0卜此處亦稱之為-第-距離丨20。影 像〜錄系充1〇。可4 :例如，攝影底片靜止相機⑺5 ;攝影 底片動態相機明：類比式攝影機刚：數位靜態照相機奶 :數位攝影機105 :及類似者. 於第[圖士 .-物體！40(該场體可為：例如，―張紙u〇 U尤又π:丨:顯^ :㈣㈣.纪錄麵丨” I第位置 t I I I I I I I 1 I I I I I I l· I I I « — — — lit—· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) f : 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 461970 A7 嗎 — - B7 五、發明說明（5 ) 151 ; —第二位置丨52;及一第三位置】53。物體14〇與鏡頭 110於第一位置151之間的距離係小於物體14〇與鏡頭11〇於 第二位置152之間的距離，且物體14〇與鏡頭11〇於第二位 置152之間的距離係小於物體14〇與鏡頭11〇於第三位置153 之間的距離。這些有關於影像記錄系統105之鏡頭n(5的位 置151、152、153可以藉著物體140或影像記錄系統1〇5之 相對定位而獲得。第1圖中亦顯示一外殼1〇7，影像記錄系 統105之不同零件係包含於該外般之中，或安置到該外般 a 只有將物體置於鏡頭110之一對焦平面170時’物體140 之一影像155係大致上清晰的投射到影像記錄媒介物之 上’於第丨圖中顯示第二位置152作為焦點平面。當於第二 位置152時，其係將物體HO置於一距鏡頭11〇第二距離165 之處。於物體140與鏡頭110之間的其他距離，物體〗40投 射於影像媒介物130之影像155將會無法對焦。 影像記錄系統105更包含有：一第一光束裝置181 ; 及一第二光束裝置182,其中第一光束裝置181與第二光束 裝置182各自發射第一光束183與第二光束184 »當影像記 錄系統105係指向物體140時，第一光束影像185與第二光 束影像186係投射於物體140之上。第一光束183與第二光 束184基本上係為共面及如此引導，以至於當將欲拍攝之 物體140置於影像記錄系統105之對焦平面170之中時，第 一光束183與第二光東184之影像係互相重疊於物體14〇之 上。當發生此情形時，物體Η0係置於距鏡頭11〇第二距離 ：____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (ί -----r I I I --------r {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明說明（6) 1 65之處，且物體14〇投射 、’7v像6己錄媒介物13 0之上的影 像155實質上係為對焦。因 〜 此如範例，藉者相對物體140 移動影像記錄系統1()5，直到光東影像is5 ' i86互相重叠 ’且接著捕捉影像（例如；開啟鏡頭UQ之快門）來獲得一 對焦影像。為了顯示清楚1 i圖中未顯示快門。」般而 言’於捕捉影像155之前才關掉第一光束裝幻81與第二光 束裝置182’以便藉著第一光束裝置18丨與第二光束裝置丨82 所產生之光束的影像1 83、1 84不會出現於最終之照片之中 。例如，來自第一與第二光束裝置181 ' 182之照明可以藉 著一個四位置開關控制，該四位置開關未顯示於圖面之中 =於一第一位置中，光束裝置18丨、182係為關閉，於一第 一位置中’光束裝置1 8 1、1 82係為開啟。一旦調整影像記 錄系統10 5與物體丨4 0有關之位置，以至於使光東影像1 8 $ 、186互相重疊，該四位置開關係位於其第三位置中，該 位置關閉來自光束裝置1 8 1、1 8 2之照明，且最後於第四位 置中，開啟鏡頭110上之快門，且影像丨55曝光於影像記錄 媒介130上3 於一代表性具體實施例中τ第一光東1 83與第二光束 丨.及影像記錄系統1 05之鏡頭1 1 〇的光學轴190係為共面 '且當物體U0對焦時，第一與第二光束丨83 , 184重疊於 光學軸ί90上之一點然而’其他之具體實施例亦為可行 尤其是可以引導光東丨83 '〖84、以便使光束交又於一點 該點離開影像記錄系統i 05之光學軸丨90 印本文φ π使用之專有名詞鏡頜包括鏡頭之丰統诔 Α7 X； 6 1_97 Ο Β7___ 五、發明說明（7 ) 為可理解者。並且’藉著光學軸190代表一垂直於鏡頭110 之平面的直線，且該直線通過鏡頭110之中心。 第2 A圖係為根據本發明之一代表性具體實施例中第 一光束裝置181的圖示。因為於代表性具體實施例中，第 —光束裝置181與第二光束裝置182實質上完全相同，‘故於 此僅描述一個光束裝置》光束裝置181包含有：一光束來 源210，該光束來源可以係為：例如一發光二極體LED210 、一表面安置LED210、或者一雷射二極趙210;及一光束 透鏡240。來自光束來源210之光束藉著光束透鏡240以影 像記錄系統105之光學軸190的一般方向聚焦與引導。理想 上，當物體140位於第二位置152中，換言之，當物體140 之影像155係聚焦於影像記錄媒介物130之上時，光束透鏡 240將來自光束來源210的光線反映到物體140上之一點。 第2Β圖係為根據本發明之一代表性具體實施例中另 一第一光束裝置181的圈示。因為於代表性具體實施例中 ，第一光東裝置181與第二光束裝置182實質上完全相同， 故於此僅描述一個光束裝置。於此代表性具韙實施例中， 光束裝置181包含有：光束來源210,該光束來源可以係為 :例如一發光二極體LED210、一表面安置LED210、或者 一雷射二極體210 ; —散光器220 ; —光線阻隔板230 ;及 光束透鏡240。散光器220將藉著光源來源210發出之光線 漫射於一區域之上，該區域藉著散光器220之一周圍250， 以光線阻隔板230阻隔實質上來自光束來源210所有剩下之 光線所界定。經過散光器之光線係藉著光束透鏡240聚焦 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公Μ ) --— — — — — — llr i i I I l· I I I - HI — — — — * <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 Λ： _________Β7__ 五、發明說明（8 ) 且以影像3己錄系統1 〇 5之先學軸1 90的一般方向引導。理 想上.當物體uo位於第二位置152中，換言之，當物體14〇 之影像丨55係聚焦於影像記錄媒介物13〇之上時，光束透鏡 240將經過散光器22〇之光線反映到物體14〇上的_點。 第3圖係為根據本發明—代表性具體實施例之影‘像記 錄系統ί 05的另一圖示，該影像記錄系統帶有一光束聚焦 排列3 1 〇 3於—第二代表性具體實施例中，光束聚焦排列3 1 〇 包含有：第一光束裝置U1 ;第二光束裝置182;—第三光 東裝置3 12;及一第四光東裝置314。來自第一光束裝置i8i 及第二光東裝置182之第一與第二光束丨83、184可以或不 用朝著影像記錄系統1 〇5之光學轴190引導，且係與來自第 二光束裝置312及第四光束裝置314之第三與第四光束322 、324入射於物體14〇不同區域之上。為了顯示之清晰起見 .第3圖中未顯示第三與第四光束322 ' 324，但其實質上 與第2A圖中所示之第一光東183相同。因此’當來自第一 光東裝置181與第二光束裝置182之第一與第二光束183 ’ i84重疊，且當來自第三光束裝置31 2及第四光束裝置3 μ 之第二與第四光束322 ' 324重疊時’會消除物體14〇關於 景> 像記錄系統沿著一第—旋轉軸33〇之任何傾斜= 於―第三代表性具體實施例中’除了第一光束裝置 1 8丨 '第二光東裝置丨82電三光束裝置3丨2、第四光束裝 ϊϋ之外、光束對售排列3U)更包含有.一第五光束裝置 •ilf，'及—第六光東裝置3 1 8於第三代表性具體實施洌中 來目第5-乇喪裝置與第六光束裝置.Π8之第五與第六 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) —裝------ 訂·--------------

461970 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（9 ) 光束326、328係非朝著影像記錄系統105之光學軸190引導 ，且與來自於第一光束裝置181、第二光束裝置182、電三 光束裝置312、及第四光束裝置314之第一、第二、第三、 苐四光束183、184、322、324入射於物體140的不同區域 之上。因此，當來自第一光束裝置181與第二光束裝k182 之第一與第二光束183、184重疊，當來自第三光束裝置312 及第四光束裝置314之第三與第四光束322、324重整，且 當來自第五光束裝置316及第六光束裝置318之第五與第六 光束326、328重疊時，會消除沿著第一旋轉轴33〇與第二 旋轉軸335之任何傾斜。 於代表性具體實施例中，第三、第四、第五及第六 光束裝置312、314、316、3 18實質上如先前於第2A圖與 第2B圖中對第一光束裝置181之顯示與描述β 光束裝置181、182、312、314 ' 316、318之確實佈 置一般並非關鍵。然而，第一與第二光束裝置181、182之 間的間.隔愈大，可以更精確的測定第一與第二光束1 83、丨84 之重疊’且於影像記錄媒介物130之上可以聚焦成為更為 清晰的影像155。此外’第三與第四光束裝置3丨2、314之 間的間隔愈大，可以更精確的測定第三與第四光束322、324 之重疊，且再次於影像記錄媒介物130之上可以聚焦成為 更為清晰的影像155。最後’第五與第六光束裝置316、318 之間的間隔愈大’可以更精確的測定第五與第六光束326 、328之重叠，且更為再次於影像記錄媒介物13〇之上可以 聚焦成為更為清晰的影像155。 本紙張又度適用中國國家標準（CNSM4規格（21〇 X 297公楚） 12 ------------.i 裝-----訂---I I I I--r (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明說明（10) 3.總結評論 如同於本專利文件中所描述具體實施例與於先前具 有固定鏡頭i 1 〇之影像記錄系統]0 5相較.其主要優點係為 來容易地且便宜地記錄一對焦影像之能力操作者可以藉 著調整物體I 40與鏡頭1 1 0之間的距離，直到來自適當‘光束 裝置181、182入射於物體140上之適當光束影像185、186 重疊為止，輕易地將物體1 40定位於一對焦平面丨7〇之中。 使用本專利文件之學說’可以製造便宜 '容易使用的影像 記錄系統105。此外，當物體置於對焦平面17〇之中時，可 以藉著：另外的第三 '第四、第五與第六光束裝置312、314 、316、3 18 ;以及第三與第四光束322、324之額外重疊； 及第五與第六光束3 26、328之額外重疊於物體14〇之上， 將景:ί像έ己錄系統1 〇5關於物體14〇之傾斜影響降到最小a 雖然已經詳細描述與本發明有關之較佳具體實施例 ，所描述之具體實施例藉著範例且並非為限制。對熟知此 技藝的人士而言，可以對所描述之具體實施例之型式與細 部進行不同之改變.產生相等之具體實施例，其屬於附加 申請專利範圍之範疇之中係為可理解者。 461970 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明說明（11 ) 元件標號對照 105···影像記錄系統 185 ••光束影像 107…外殼 186 -·光束影像 110…鏡頭 190 ••光學軸 120…第一距離 210 ••光束來源 130…影像記錄媒介物 220 ••散光器 140…物體 230 ••光線阻隔板 151…第一位置 240 ••光束透鏡 152…第二位置 250 ••周圍 153···第三位置 310 ••光束聚焦排列 155…影像 312 ••光束裝置 165…第二距離 314 ••光束裝置 170…對焦平面 316 ••光束裝置 181··+光束裝置 318 ••光束裝置 182…光束裝置 330 ••旋轉抽 183…光東 335 "旋轉抽 184…光束 ---------- - t-----„--- - 訂---------r (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)AO見格（210x297公釐） 14

Claims (1)

1. A8B8C8D8 461970 六、申請專利範圍 1 ·—種影像記錄系統（1 〇5)，該影像記錄系統包含有： 一影像記錄媒介物（130); 一鏡頭（U0)，該鏡頭具有一光學軸（190)，且該鏡 頭位於從影像記錄媒介物（130)沿著光學軸（190)相距一 第一距離處，其中當物體（14〇)位於從鏡頭（110)沿著光 學轴（190)相距一第二位置之處時，鏡頭（110)將一物體 (140)之實質對焦影像（155)投射於影像記錄媒介物（13〇) 之上； 一第一光束裝置（181)，其相對鏡頭（110)固定於一 位置’其中第一光束裝置（181)具有發射一第一光束 (183) 之能力；及 一第二光東裝置（182)，其相對鏡頭（11〇)固定於_ 位置’其中第二光束裝置（182)具有發射一第二光束 (184) 之能力，且其中第一光束（183)與第二光束（184) 於一距離交又，該距離與從一垂直於光學轴（19〇)之平 面’且通過鏡頭（110)中心之第二距離（165)的值相同。 2_如專利申請範圍第1項之影像記錄系統（1〇5)，其中第 一光束（183)與第二光束（184)更交又於光學軸（19〇)之 上。 3. 如專利申請範圍第1項之影像記錄系統（丨〇5),其中影 像記錄媒介物（130)係由下列各物十選出：攝影底片 (130)或一影像感應器（no)。 4. 如專利申請範圍第1項之影像記錄系統（1〇5)，其中每 個第一與第二光束裝置（181、182)包含有：一光束 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先聞讀背面之注旁項再填寫本頁> ' - -------訂---------梦 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 15 毯"^.&曰慧材轰"員二肖费t 4。： · ·- A« B8 CS D8 申請專利範圍 源（210):及—光束透鏡（24〇) 如專利申請範圍第4項之影像記錄系統（105)，其中光 束來源（210)係由下列各物中選出：一發光二極體 L£D(210):—表面安置LED(210);或一雷射二極體（210) 〇 * 6'如專利申請範圍第1項之影像記錄系統（105)，其中影 像記錄系統（105)係由下列各物中選出_· 一攝影底片靜 態相機（1〇5); —攝影底片動態影片相機（1〇5); 一類比 式攝影機（105): 一數位靜態相機（105);或一數位攝影 機（105)。 7. 如專利申請範圍第1項之影像記錄系統（1〇5)，該影像 記錄系統更包含有： 一第二光束裝置（3 12)’其相對鏡頭固定於_ 位置，其中第三光束裝置（3 12)具有發射一第三光束 (322)之能力；及 一第四光束裝置（31句，其相對鏡頭(]1〇)固定於一 位置‘其中第四光束裝置（314)具有發射一第四光束 (324)之能力，且其令第三光束（322)與第四光束⑴4) 於一距離交又.該距離與從—垂直於光學軸(:19〇)之平 面，且通過鏡頭⑴〇)令心之第二距離（165)的值相同 8. 如專利申請範圍第7項之影像記錄系統(:1〇5)，其，影 ί象記錄系統"U”係由下列各物中選出：—攝影底片靜 態相機ίΠ)5):.—攝影底Μ動態影片相機U05): -類比 式攝影機；阳：...數位靜態相機（_ '或數攝影 ------------- -裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 6 4 ο 7 9 A8BSC8D8 六、申請專利範圍 機（105)。 9. 如專利中請範圍第7項之影像記錄系統（1⑹，其更包 含有： 一第五光束裝置（3 16)，其相對鏡頭（u〇)固定於一 位置，其中第五光束裝置（316)具有發射一第五*光束 (326)之能力；及 一第六光束裝置（3 18)，其相對鏡頭（11〇)固定於一 位置，其t第六光束裝置（318)具有發射一第六光束 (328)之能力’且其中第五光束（326)與第六光束（328〉 於一距離交又，該距離與從一垂直於光學轴〇90)之平 面’且通過鏡頭（110)中心之第二距離（165)的值相同。 10. 如專利申請範圍第9項之影像記錄系統（105)，其中影 像記錄系統（105)係由下列各物中選出：一攝影底片靜 態相機（105); —攝影底片動態影片相機（105): —類比 式攝影機（105); —數位靜態相機（105);或一數位攝影 機（105)。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝i II ---訂i I-- ϋ ϋ 1 線 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 17