TWI448810B

TWI448810B - 取像裝置及偵測物體運動的方法

Info

Publication number: TWI448810B
Application number: TW098118390A
Authority: TW
Inventors: Kun I Yuan
Original assignee: Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2014-08-11
Also published as: TW201044099A

Description

取像裝置及偵測物體運動的方法

本發明涉及一種取像裝置及偵測物體運動的方法。

隨著3D遊戲的發展，使用傳統的遙控器、鍵盤或滑鼠等來操縱遊戲有點落伍，越來越希望能身臨其境地參與到遊戲中去。

先前技術中採用紅外線反射技術偵測物體的運動方向，其包括發射紅外光的發射器和一個接受紅外光的接收器，物體上貼上具有反射紅外光功能的反射裝置。發光二極體發出的紅外光被物體上的反射裝置反射後被接收器所接收，根據接收到紅外光的時間差可以偵測到物體的運動方向和運動形態。但是，採用該方法需要發出紅外線，並且物體需要附帶反射裝置，從而使得該方法較為複雜。

有鑒於此，有必要提供一種結構簡單取像裝置及偵測物體運動的方法。

一種取像裝置，其包括鏡頭模組和影像感測器，光線通過所述鏡頭模組後在所述影像感測器上成像，所述鏡頭模組保留至少兩種波長光線的縱向色差，以使所述至少兩種波長光線在所述影像感測器的影像具有清晰度的差別，根據不同時間下所述至少兩種波長光線影像的清晰度以判斷物體所在位置與所述鏡頭模組之間的距離以獲取物體的運動方向。

一種偵測物體運動的方法，其包括以下步驟：在非單一波長光源的照射下，在第一時間，利用取像裝置取得物體的第一影像，所述取像裝置包括鏡頭模組和影像感測器，所述鏡頭模組保留兩種波長光線的縱向色差，不同波長的光線對應不同最佳物平面；比較第一影像中第一波長光線的影像和第二波長光線的影像的清晰度以判斷物體靠近第一波長光線的最佳物平面或第二波長光線的最佳物平面；在非單一波長光源的照射下，在第二時間，利用取像裝置取得物體的第二影像；比較第二影像中第一波長光線的影像和第二波長光線的影像的清晰度以判斷物體靠近第一波長光線的最佳物平面或第二波長光線的最佳物平面；根據第一時間和第二時間物體的位置關係得出物體運動方向。

與先前技術相比，本發明實施例利用鏡頭模組保留兩種光線色差的特性，使得非單一波長光源中不同波長的光線在影像感測器上的影像具有清晰度的差別，通過比較同一位置上兩種波長光線影像的清晰度以判斷物體所在位置與取像裝置之間的距離，進而可以偵測物體的運動方向，因此，該方法簡單。

10‧‧‧取像裝置

11‧‧‧鏡頭模組

12‧‧‧影像感測器

13‧‧‧影像處理單元

20‧‧‧物體

圖1是利用本發明實施例取像裝置偵測物體運動的示意圖。

下面將結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

如圖1所示，本發明取像裝置10包括鏡頭模組11、影像感測器12和影像處理單元13，該取像裝置用來偵測物體20的運動方向。

鏡頭模組11可以保留任意兩種波長的光線的縱向色差，而消除其他光線的縱向色差，例如保留藍光色差和紅光的色差。鏡頭模組11包括複數鏡片，至少一個鏡片為高色散材料製成，如聚碳酸酯(polycarbonate，簡稱PC)。

影像感測器12可以為CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)影像感測器或者CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)影像感測器。

物體20在自然光照射下，經過鏡頭模組11後成像在影像感測器12上。由於自然光是多波長的光線，各種波長的光線對應的焦距不同，所以，光線所成像的位置就不同，按照波長由短到長，像點離開鏡頭模組11由近到遠地排列在光軸上。

當然，也可以採用至少兩種顏色光線的混合光照射物體20，即採用非單一波長光源照射。

因此，為使得不同波長的光線在同一位置得到清晰的像點，那麼，不同的光線應該距離鏡頭模組11有不同的距離，按照波長由短到長，相應波長的物點離開鏡頭模組11由近到遠地排列在光軸上，即波長越長距離鏡頭模組11越遠，波長越短距離鏡頭模組11越近。

為描述方便，定義在某一個位置波長的光線得到清晰影像時，該位置為該波長光線的最佳物平面。相對於短波長(例如藍光)光線和長波長(例如紅光)光線分別涉及短波長最佳物平面和長波長最佳物平面。

例如，在時間1，影像感測器12得到位於A點的物體20的影像P ₁ ，影像處理單元13將影像P ₁中藍光的影像和紅光的影像提取，然後將藍光的影像和紅光的影像分別進行傅立葉轉換，然後根據轉換結果得知藍光的影像較紅光的影像清晰，此時可得出，物體20應該靠近藍光的最佳物平面，由於藍光的波長短，因此，物體20靠近鏡頭模組11，也就是靠近取像裝置10。

在時間2，影像感測器12得到位於B點的物體20的影像，影像處理單元13將影像P ₂中藍光的影像和紅光的影像提取，然後將藍光的影像和紅光的影像分別進行傅立葉轉換，然後根據轉換結果得知紅光的影像較紅光的藍光的像清晰，此時可得出，物體20應該靠近紅光的最佳物平面，由於紅光的波長比藍光的波長要長，因此，位置B相對於位置A遠離鏡頭模組11，也就是遠離取像裝置10。此可判斷出，物體向遠離取像裝置10的方向運動。

如果，在影像P ₁中，紅光的影像較藍光的影像清晰，則位置A遠離取像裝置10；在影像P ₂中，藍光的影像較紅光的影像清晰，則位置B靠近取像裝置10，那麼，物體20向靠近取像裝置10的方向運動。

當然，也可以採用CTF(Contrast Transfer Function，對比傳遞函數)值或者MTF(Modulation Transfer Function，調製傳遞函數)值表示影像的清晰度。

另外，本領域技術人員還可以在本發明精神內做其他變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧取像裝置

11‧‧‧鏡頭模組

12‧‧‧影像感測器

13‧‧‧影像處理單元

20‧‧‧物體

Claims

一種取像裝置，包括鏡頭模組和影像感測器，光線通過所述鏡頭模組後在所述影像感測器上成像，其改良在於：所述鏡頭模組保留至少兩種波長光線的縱向色差，以使所述至少兩種波長光線在所述影像感測器的影像具有清晰度的差別，根據不同時間下所述至少兩種波長光線影像的清晰度以判斷物體所在位置與所述鏡頭模組之間的距離以獲取物體的運動方向。
如申請專利範圍第1項所述之取像裝置，其中：所述鏡頭模組包括複數鏡片，至少一個所述鏡片由高色散率材料製成。
如申請專利範圍第2項所述之取像裝置，其中：所述高色散材料為聚碳酸酯。
如申請專利範圍第1項所述之取像裝置，其中：所述鏡頭模組保留藍光和紅光的縱向色差。
如申請專利範圍第1項所述之取像裝置，其中：所述影像感測器為CMOS感測器或CCD感測器。
一種偵測物體運動的方法，包括以下步驟：在非單一波長光源的照射下，在第一時間，利用一取像裝置取得物體的第一影像，所述取像裝置包括鏡頭模組和影像感測器，光線通過所述鏡頭模組後在所述影像感測器上成像，所述鏡頭模組至少保留兩種波長光線的縱向色差，不同波長的光線對應不同最佳物平面；比較第一影像中第一波長光線的影像和第二波長光線的影像的清晰度以判斷物體靠近第一波長光線的最佳物平面或第二波長光線的最佳物平面；在非單一波長光源的照射下，在第二時間，利用取像裝置取得物體的第二影像；比較第二影像中第一波長光線的影像和第二波長光線的影像的清晰度以判斷物體靠近第一波長光線的最佳物平面或第二波長光線的最佳物平面；根據第一時間和第二時間物體的位置關係得出物體運動方向。
如申請專利範圍第6項所述之偵測物體運動的方法，其中：所述影像感測器為CMOS感測器或CCD感測器。
如申請專利範圍第6項所述之偵測物體運動的方法，其中：所述第一波長光線的波長值大於所述第二波長光線的波長值。
如申請專利範圍第8項所述之偵測物體運動的方法，其中：當所述第一影像中所述第一波長光線的影像的清晰度大於所述第二波長光線的影像的清晰度時，所述第一位置距離靠近所述第一波長光線的最佳物平面；當所述第二影像中所述第一波長光線的影像的清晰度小於所述第二波長光線的影像的清晰度時，所述第二位置靠近所述第二波長光線的最佳物平面，由此偵測物體向靠近所述取像裝置的方向運動。
如申請專利範圍第8項所述之偵測物體運動的方法，其中：當所述第一影像中所述第一波長光線的影像的清晰度小於所述第二波長光線的影像的清晰度時，所述第一位置靠近所述第二波長光線的最佳物平面；當所述第二影像中所述第一波長光線的影像的清晰度大於所述第二波長光線的影像的清晰度時，所述第二位置靠近所述第一波長光線的最佳物平面，由此偵測物體向遠離所述取像裝置的方向運動。