TWI387331B - 實物攝影機 - Google Patents

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Description

實物攝影機
本發明是有關於一種實物攝影機，且特別是有關於一種可擴大景深的實物攝影機。
實物攝影機自從出現以來，隨著科技的發展被運用到各種領域，由消費產品至高科技產品，其應用範圍相當廣泛。實物攝影機經常應用於大型會議演講上以投影方法放大標的物，或是應用於商業上之投影式螢幕或電視，以配合簡報之內容做即時畫面之呈現。
實物攝影機為一種較為方便的投影工具，可以不需要將欲簡報的標的物預先製成電子式的影像檔或文件檔，即可直接呈現標的物在投影螢幕上。實物投影機係藉由將欲簡報的標的物置於鏡頭的取像範圍內，再直接將拍攝的影像，呈現在投影螢幕上。因此，實物投影機可以減少簡報人員準備簡報資料所需的時間，並提供標的物即時狀態的變化，是為相當便利的器具。
習知實物攝影機的鏡頭採用的對焦技術，大部分藉由移動鏡頭的位置尋求較佳的影像的解析度，達到對焦的目的。然而，因為移動鏡頭需要許多精密的電子機械配合，設計上較為繁複且成本昂貴。再者，移動鏡頭需要耗費不少時間，使用者必須等待實物攝影機對焦的時間。
為了改善上述問題，目前業界普遍透過延伸景深技術(Extended-Depth-of-Field,EDoF)來免除移動鏡頭進行對焦的動作。所謂景深是指在光學系統中呈現為可接受影像品質中聚焦的最遠物件和最近物件之間的距離的量。延伸景深技術藉由擴大景深，使得當待攝物件置放於其景深範圍內時，鏡頭便可擷取到清晰的影像。
雖然延伸景深技術有助於將景深擴大，但是仍有其限制。具體來說，延伸景深技術無法適用於小物距的情況。目前已知的技術中，延伸景深技術能應用的景深通常介於數十公分到數公尺之間，最遠距離理想為無限遠處。舉例來說，以OmniVision Technologies Inc.出產的晶片OV3642 Color CMOS QXGA(3.1 Megapixel)CameraChip為例，其適用的景深範圍從20公分到無限遠處。由此可知，當物距小於其下限如20公分時，延伸景深技術將無法適用。
在實物攝影機的領域中，實物攝影機經常處在物距小於上述延伸景深技術適用景深的下限的情況。在延伸景深技術無法適用的情況，實物攝影機仍得仰賴移動鏡頭來進行對焦，不僅設計上較為繁複且成本昂貴，還要耗費等對焦的時間。
有鑑於此，需要一種新的實物攝影機，其可應用延伸景深技術擴大其景深範圍，而且還可適用於物距小於延伸景深技術的景深下限的情況。
本發明一方面提出一種實物攝影機，利用延伸景深技術搭配近攝元件，擴大其景深範圍並且突破延伸景深技術短物距的限制，取代傳統移動鏡頭的對焦方式。
實物攝影機包含一液態鏡頭和一延伸景深模組。液態鏡頭電性連接控制電路，根據控制電路提供之電壓改變液態鏡頭之屈光度。
液態鏡頭的作用是用以將來自物的光形成像，物和像均位於液態鏡頭的同一側，物和液態鏡頭的距離小於像和液態鏡頭的距離。換言之，液態鏡頭可將物距較小的物映射成像距較大的像。
延伸景深模組耦接液態鏡頭，以擷取液態鏡頭所形成的像。延伸景深模組係利用相位編碼技術數位處理所擷取到的像。
延伸景深模組至少包含相位編碼器、訊號處理器和數位影像處理器。相位編碼器用以對像進行相位編碼。訊號處理器用以將相位編碼後的像轉換為數位訊號。數位影像處理器電性連接訊號處理器，用以將數位訊號轉換成為影像訊號。
在本發明之一實施例中，延伸景深模組更包含數個鏡頭耦接相位編碼器。
在本發明之另一實施例中，訊號處理器包含感應器和一類比數位轉換器。感應器用以根據相位編碼後的像的光強度，轉換類比訊號。類比數位轉換器電性連接感應器，用以將類比訊號轉換成數位訊號。
在本發明之另一實施例中，數位影像處理器包含一解碼器。解碼器電性連接訊號處理器，用以解碼數位訊號。
本發明之實施例中，延伸景深模組的景深具有一下限，液態鏡頭的屈光度調整使得其所形成的像到延伸景深模組的距離大於延伸景深模組的景深的下限值。本發明之一實施例中，液態鏡頭的屈光度調整使得像到延伸景深模組的距離大於1公尺且小於10公尺。
由上述各實施例可知，實物攝影機利用延伸景深模組擴大其景深範圍，並且搭配可調動屈光度的液態鏡頭，將短物距的物投射成長像距的像，以突破延伸景深模組短物距的限制。
請同時參考第1圖和第2圖，第1圖繪示根據本發明一實施例的實物攝影機100的結構示意圖，第2圖繪示實物攝影機100的作用示意圖。實物攝影機100用以擷取放置於前的物10的影像。並將其傳送到外部顯示裝置140，例如電視、投影機或電腦螢幕等。
實物攝影機100包含液態鏡頭(liquid lens)110和延伸景深(Extended-Depth-of-Field,EDoF)模組120，兩者互相耦接。延伸景深模組120用以擴大實物攝影機100的景深。因此，只要物10放置於實物攝影機100的景深範圍內，實物攝影機100的鏡頭無須移動其位置便可擷取到清晰的影像。液態鏡頭110用以將短距離內的物10投射到較遠的距離，以增加延伸景深模組120的適用範圍。逐一詳細說明各元件及其作用如下。
液態鏡頭110是一種屈光度(dioptor)可調變的鏡頭。藉由外界供給的電壓調控液態鏡頭110內部材料的結構，使得液態鏡頭110的屈光度改變，進而改變其焦距。在本發明之實施例中，液態鏡頭110電性連接控制電路112。控制電路112提供液態鏡頭110電壓，並且透過改變電壓來改變液態鏡頭110的屈光度。
液態鏡頭110有很多種。在本發明之一實施例中，係採用法國Varioptic公司所出產的鏡頭ARCTIC 416，其屈光度調變範圍介於-5(m-1 )到13(m-1 )之間。
液態鏡頭110用以根據來自於物10的光形成像12，物10和像12均位於液態鏡頭110的前方。物10和液態鏡頭110之間的距離為物距d1，像12和液態鏡頭110之間的距離為像距d2，物距d1小於像距d2。在本發明之實施例中，液態鏡頭110的焦距可調整，使得像12成像於較物10遠之處。
在本發明之實施例中，液態鏡頭110設置位於延伸景深模組120之前，意即液態鏡頭110介於延伸景深模組120和物10之間。由此可知，延伸景深模組120是擷取液態鏡頭110所形成的像12，並將像12進行相位編碼處理而產生數位影像。
延伸景深模組120的景深有一個範圍。為了擴大延伸景深模組120的適用範圍，液態鏡頭110用以將位於延伸景深模組120的景深範圍之外的物10映射形成位於延伸景深模組120的景深範圍之內的像12。具體而言，液態鏡頭110的屈光度可調整，使得像12到延伸景深模組120的距離d3大於延伸景深模組120的景深的下限，不論物10是否位於延伸景深模組120的景深範圍內。
在本發明之實施例中，液態鏡頭110的屈光度可調整，使得像12到延伸景深模組120的距離d3大於1公尺。像12到延伸景深模組120的距離d3的上限理想值為無線遠，在實務上其可為10公尺。
延伸景深模組120利用相位編碼技術(wave-front coding)對光進行編碼，以數位方式處理所擷取到的像12，例如用訊號處理技術解碼。詳細來說，相位編碼技術是由在光學系統中插入如相位罩(phase mask)之類的相位編碼器122，對傳入的光的相位進行轉換，以獲得另依光學傳遞函數或者點擴散函數。在景深範圍內，此新光學傳遞函數或者點擴散函數不變或對物距變化不敏感，從而形成模糊的中間成像。接著，再由解碼的方式將這些中間圖像轉變成清晰的最終成像。相關延伸景深模組120的工作原理可參考文獻如1995年4月由Edward Dowski和Thomas Cathey發表於Applied Optics上的文章《Extended depth of field through wave-front coding》。
在本發明之實施例中，延伸景深模組120包含有一相位編碼器122、一訊號處理器126和一數位影像處理器130。
相位編碼器122設置位於液態鏡頭110後方，用以對所擷取的像12進行相位編碼。在本發明之實施例中，相位編碼器122和數個鏡頭124耦合，以達到相位編碼器122的效能。
訊號處理器126設置位於相位編碼器122後方，用以將相位編碼後的像12轉換為數位訊號。訊號處理器126包含有一感應器128，用以接收經相位編碼後的像12，根據像12的光強度轉換出一類比訊號。在本發明之實施例中，訊號處理器126可選擇性地包含一類比數位轉換器129。類比數位轉換器129電性連接感應器128，用以將類比訊號轉換成數位訊號。
數位影像處理器130電性連接訊號處理器126，用以將數位訊號解碼，並轉換成影像訊號。數位影像處理器130可連接外部顯示裝置140，將影像訊號傳送到外部顯示裝置140上播放。
在本發明之實施例中，數位影像處理器130內建解碼器132。解碼器132電性連接訊號處理器126，用以將數位訊號解碼，以便後續影像處理流程。
延伸景深模組120的訊號處理器126和數位影像處理器130可設置於同一電路中，諸如積體電路或晶片中。
由本發明之實施例可知，實物攝影機100利用延伸景深模組120擴大景深範圍。實物攝影機100利用可調屈光度的液態鏡頭110設置於延伸景深模組120前，用以將短物距的物10投射成長像距的像12，進一步擴大景深範圍。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．實物攝影機
110．．．液態鏡頭
112．．．控制電路
120．．．延伸景深模組
122．．．相位編碼器
124．．．鏡頭
126．．．訊號處理器
128．．．感應器
129．．．類比數位轉換器
130．．．數位影像處理器
132．．．解碼器
140．．．外部顯示裝置
10．．．物
12．．．像
d1．．．物距
d2．．．像距
d3．．．距離
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖繪示根據本發明一實施例的實物攝影機的結構示意圖。
第2圖繪示如第1圖所繪示的實物攝影機的作用示意圖。
100．．．實物攝影機
110．．．液態鏡頭
112．．．控制電路
120．．．延伸景深模組
122．．．相位編碼器
124．．．鏡頭
126．．．訊號處理器
128．．．感應器
129．．．類比數位轉換器
130．．．數位影像處理器
132．．．解碼器

Claims (5)

  1. 一種實物攝影機，至少包含：一液態鏡頭，電性連接一控制電路，根據該控制電路提供之電壓改變該液態鏡頭之屈光度，該液態鏡頭用以將來自一物的光形成一像，該物和該像均位於該液態鏡頭的同一側，該物和該液態鏡頭的距離小於該像和該液態鏡頭的距離；以及一延伸景深模組，耦接該液態鏡頭以擷取該像，用以利用相位編碼技術數位處理該像，該延伸景深模組至少包含：一相位編碼器，用以對該像進行相位編碼；一訊號處理器，用以將相位編碼後的該像轉換為數位訊號；以及一數位影像處理器，電性連接該訊號處理器，用以將該數位訊號轉換成為一影像訊號，其中該延伸景深模組的景深具有一下限，該液態鏡頭的屈光度調整使得該像到該延伸景深模組的距離大於該下限。
  2. 如請求項1所述之實物攝影機，其中該延伸景深模組更包含複數個鏡頭耦接該相位編碼器。
  3. 如請求項1所述之實物攝影機，其中該訊號處理器包含： 一感應器，用以根據相位編碼後的該像的光強度轉換一類比訊號；以及一類比數位轉換器，電性連接該感應器，用以將該類比訊號轉換成該數位訊號。
  4. 如請求項1所述之實物攝影機，其中該數位影像處理器包含一解碼器，電性連接該訊號處理器，用以解碼該數位訊號。
  5. 如請求項1所述之實物攝影機，其中該液態鏡頭的屈光度調整使得該像到該延伸景深模組的距離大於1公尺且小於10公尺。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI424190B (zh) * 2009-07-17 2014-01-21 Largan Precision Co Ltd 取像透鏡系統
TWI495335B (zh) * 2010-04-21 2015-08-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 取像模組及其運作方法
US8681268B2 (en) * 2012-05-24 2014-03-25 Abisee, Inc. Vision assistive devices and user interfaces
DE102017100904B4 (de) * 2017-01-18 2023-01-19 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Bildwandlungsmodul für ein Mikroskop und Mikroskop
CN109782519A (zh) * 2019-03-27 2019-05-21 四川大学 一种基于LCoS的自适应变焦投影物镜

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060050409A1 (en) * 2004-09-03 2006-03-09 Automatic Recognition & Control, Inc. Extended depth of field using a multi-focal length lens with a controlled range of spherical aberration and a centrally obscured aperture
TWM341234U (en) * 2008-02-19 2008-09-21 Limit Optics Co Ltd Lens module having lens set with variable curvature

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508849A (en) * 1994-03-28 1996-04-16 Goodell; John B. Lens optical magnifying system and method of magnifying an object
JP2000267619A (ja) * 1999-03-12 2000-09-29 Toshiba Corp 撮像カメラ付き液晶プロジェクタ装置
JP2003304437A (ja) * 2002-04-10 2003-10-24 Ricoh Co Ltd 画像入力装置
JP2004040521A (ja) * 2002-07-04 2004-02-05 Oki Electric Ind Co Ltd 書画カメラ装置およびそのプログラム
US7944467B2 (en) * 2003-12-01 2011-05-17 Omnivision Technologies, Inc. Task-based imaging systems
JP2004215298A (ja) * 2004-03-01 2004-07-29 Canon Inc 画像処理装置及び画像処理方法
JP2007049226A (ja) * 2005-08-05 2007-02-22 Ricoh Co Ltd 画像入力装置、画像入力方法、プログラム、記録媒体
US20080239509A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Symbol Technologies, Inc. Compact imaging lens assembly for an imaging-based bar code reader
JP2009044666A (ja) * 2007-08-10 2009-02-26 Citizen Electronics Co Ltd 液晶レンズを備えたカメラ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060050409A1 (en) * 2004-09-03 2006-03-09 Automatic Recognition & Control, Inc. Extended depth of field using a multi-focal length lens with a controlled range of spherical aberration and a centrally obscured aperture
TWM341234U (en) * 2008-02-19 2008-09-21 Limit Optics Co Ltd Lens module having lens set with variable curvature

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