TW586312B - Position perturbation device - Google Patents

Description

586312 發明說明（1) 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 由旋轉之楔形透鏡所產生之位移微擾以提高影像解析度之 裝置。 一、先前技術 一般影像偵測器之空間解析度係隨像素（pixel)數目 之增加而提升，但受限於製作技術與成本，像素之提升往 往伴隨者系統價格大幅增加。另一方面，由於高解析度影 像偵測器之需求曰益增加，因此具備低成本及高解析度之 影像偵測器已成為市場之所趨。

目前’業界急於搜尋低成本條件下提高解析度之方 法。普遍而言，一般寄望於利用一位移微擾裝置，希望藉 由造成影像微小位移，並由數張位移微擾影像，配合影像 處理决真法則’真出並造成次像素（s u b P i χ e 1 )之效果，以 提南影像偵測器之空間解析度。如此之方法，多是利用位 移微擾裝置，將影像準確地投影至像素之小等分之位置 (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）’隨之由數張位移微擾影像，配合影像處理演算 法則’算出並造成次像素（subpixel)之效果。然而此方法 需要性能優異，可以準確地投影至像素之切割小等分之位 置’方可以藉由精確地影像處理演算法則，算出並造成次 像素（subpixel)之效果，提高解析度。 於本案提出之前，中華民國專利第16〇〇12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 換形夹 效果及 磨，佔 低成本 題所提出 組設四組 左右偏折 之解析度 多而造成 擾僅能於 移’是以 角度無法 形透鏡。 角十分小 實用準確 用體積大 及提高量 之改善 楔形透 以及空 兩倍以 旋轉盤 上下左 無法廣 降低， 另一方 之楔形 度，而 ，取得 產之實 方案。於該 鏡及一空心 心處之未偏 上。然而該 體積過大， 右偏移’而 泛地使用。 導致不同之 面，使用該 透鏡鏡片， 小角度之楔 來源有限且 用性並不大 專利案 處，藉 折影像 專利案 同時楔 無法於 同時楔 影像偵 種位移 方得以 形透鏡 成本南 中，係 由四組 ，而可 之技術 形透鏡 任意位 形透鏡 測器必 微擾裝 造成位 ，難以 昂，是 使用一旋 楔形透鏡 提高影像 卻因楔形 所產生之 置產生影 之折射率 須使用不 置，需要 移微擾之 加工研 以對於降 三、發明内容 ^發明之主要目的係在提供—種位移微擾裝置，俾能 2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 減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。 為達成上述目的，本發明之改良式位移微擾裝置主要 =t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

586312 五、發明說明（3) 及一影像憤測器’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 鏡片組及該影像偵測器之間；該等楔形透鏡係用以將經過 该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 用以將經過第一光學鏡片組之影像投影至相鄰位置之影像 ，測器’藉由旋轉之該等楔形透鏡將影像投影至影像偵測 器=，成之成像位置之位移變化、以達到位移微擾之功能 ^提高影像投影之解析度。本發明位移微擾裝置並可以視 需要地更包含一位於該楔形透鏡與該影像偵測器間之第二 光學鏡片組，已將透過該楔形透鏡之光或影像，聚焦投射 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 使上述該等楔形透鏡分別組設於此等旋轉盤上，以旋轉該 楔形透鏡。同時可使用至少一驅動元件以驅動各個旋轉盤 方疋轉並帶動楔形透鏡轉動，而楔形透鏡可為相對旋轉戈同 向旋轉俾改變經過第一光學鏡片組之影像之光路而投影至 相郴位置，至於其可旋轉之角度係介於0度至360度。適用 於本發明之楔形透鏡之楔形夾角無特殊之限制，較佳為該 ^形透鏡之楔形夾角小於3 〇度。該複數個楔形透鏡之數目 “、、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，同時其位 移大小與方向藉由楔形透鏡之旋轉、及楔形透鏡本身^外 計角度而可任意調整，因此促使二維影像之位移量可輕= 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，較佳為 以同軸方式（亦即該等楔形透鏡之轉軸係位於同一軸線f 組設。因此整體位移微擾裝置之體積可以減小、並降低成 本。 四、實施方式 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。 谷特 首先請參閱圖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21，22，係組設於第一光學 鏡片組11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丨，22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u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 組設於此等旋轉盤41，42上，而旋轉盤41，42則可使用一驅 動元件（圖未示）以驅動旋轉盤41,42於0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

586312 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0 請同時參閱圖1、圖2A及圖2B，當一影像91之一光點 經過第一光學鏡片組11並進入第一組楔形透鏡21時，該光 點之光路會受到模形透鏡21之折射改變，由於楔形透鏡以 可於0度至360度之間旋轉’因此該光點於次一光學元件 (例如第二組楔形透鏡22之表面）之投影，會產生位移變 化。當楔形透鏡21旋轉時，該光點於次一光學元件之投影 會隨之造成一軌跡，該軌跡受到位移變化而於二維平面上 產生一第一圓形執跡51。請同時參閱圖j、圖3A及圖3β， 之後，上述光點會再進入第二組楔形透鏡22，同樣受此楔 形透鏡22之影響而產生另一次光路偏折，使得該光點可產 生一第二圓形執跡5 2，而第一圓形軌跡5丨與第二圓形執跡 52之間則產生一相對旋轉角度53。最後，上述影像91藉由 第二光學鏡片組1 2之聚焦而於影像偵測器3内產生成像 9 2 :因此，當一影像9 1經過本發明之楔形透鏡2丨，2 2之偏 折後’其光點之各種不同位移轨跡可由兩個圓形表示，且 藉由各個楔形透鏡21，22之旋轉、及（調整）楔形透鏡 21，22本身所設計之角度a，b，可使影像91之位移微擾可於 二維=面上之任何位置隨意移動並且可涵蓋至任意範圍。 所=右要於影像偵測器上使影像較之未調整前之原影像位 ^微位移一「次像素」（subpixel)之距離或位移，只要調 ^ 一，形透鏡之相對角度，即可以簡單方便地將該光點或 〜像微位移一「次像素」之位移或距離，其位微移量因為

五、發明說明（6) 係由該楔形透鏡之旋轉角度所控制，所以也可以透 ί ί: L鏡之旋轉角度準確地微位移影像或光點。而因為 “，2 2^2本身所設計之角度a，b，可使影像91之位移 旦乂二可涵蓋至任意範圍，相對地可使影像91之位移 ΐ二41像素，之後再配合影像處理技術之演算法則即 可有效將衫像偵測器3之影像解析度提高。 ^曰ί外m各個横形透鏡21，2 2係分別以一旋轉盤41，4 2同 ίΓ二二ϊ體位移微擾裝置之體積並不如傳統裝置般 i^值二駐效減小體積，同時由於楔形透鏡21，22之 數里亦車^傳統裝置少，故成本上亦可相對降低。 ，但實際 本發明所 而非僅限 本貫施例所使用之楔形透鏡21，22係為二 應用上亦可視設計需求而增加其數量。 、、’ 上述實細•例僅係為了方便說明而舉例而 主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述 ’ 於上述實施例。 卡’ 586312 圖式簡單說明 五、 圖式簡單說明 圖1係本發明之架構圖。 圖2A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 21 楔形透鏡

12 第二光學鏡片組 22楔形透鏡 3影像偵測器 41旋轉盤 4 2旋轉盤 51第一圓形軌跡 5 2 第二圓形執跡 53相對旋轉角度 91 影像 92 成像

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Claims (1)

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   •了種位移微擾裝置，主要包括有： —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 —影像偵測器，係接收通透過該第一光學鏡片組及該等 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該影像谓測 器之間； '

   该等楔形透鏡係用以將經過該第一光學鏡片組之影像投影 ^該影像偵測器，藉由旋轉之該等楔形透鏡改變投影至該 影像债測器影像之成像位置之位移變化。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之位移微擾裝置，其更包含 一第二光學鏡片組，係組設於該等楔形透鏡與該影像價測 器之間’以將透過該等楔形透鏡之光聚焦於該影像偵測 器。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之位移微擾裝置，其中更包 括有至少二旋轉盤，以分別容置或組設該等楔形透鏡。 4·如申請專利範圍第3項所述之位移微擾裝置，其中更包 括有至少一驅動元件俾驅動該等旋轉盤旋轉。 5.如申請專利範圍第4項所述之位移微擾裝置，其中該驅 動元件係指一步進馬達。 6·如申請專利範圍第1項所述之位移微擾裝置，其中該等 楔形透鏡係彼此相對旋轉俾改變經過該第一光學鏡片組之 影像之光路而投影至相鄰位置。

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   7 ·如申請專利範圍第丨 楔形透鏡之旋轉角产#\所=之位移微擾裝置，其中該 R知由社奎二： 介於0度至36〇度。 8 ·如申明專利範圍第1 ,,,,5, . ,h因弟1項所述之位移微擾裝置，其中該 像偵測器係私一電荷耦合裝置（CCD)。 9 ·如申凊專利範圍第丨項所述之位移微擾裝置，其中該

   影 等 楔形透鏡之轉軸係位於同一軸線。 1 〇·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30度。