TWI492620B - 影像擷取裝置 - Google Patents

Description

影像擷取裝置

本發明涉及一種影像擷取裝置，尤其涉及一種能夠擷取物體之空間位置之影像擷取裝置。

影像擷取裝置已經廣泛應用於光學式定位物體，例如光學觸控面板之觸控物定位。

傳統的採用單一鏡頭模組之影像擷取裝置通常只能獲取物體之平面影像，即只能二維定位物體。為了三維定位物體，即獲知物體之空間位置，現有技術之一係使用單一鏡頭加上周邊之反射鏡，以產生虛擬相機之多視角，然後藉由影像處理之方法建立出物體之三維資訊，然此方法需在使用者或物體周邊架設反射鏡，使得該結構較為複雜、成本較高。還有一種方法係通過兩個相機從不同角度分別拍攝被攝物以獲得兩個二維影像。該兩個相機通常相對固定，當被攝物之兩個二維影像被重新組合後，通過兩相機之位置關係，將此二維影像組合成三維影像。通過這種方式亦可獲得物體之空間位置，然，該方法需要兩個包括透鏡組、感測元件之相機本體，成本高、體積大且攜帶不便。

有鑑於此，有必要提供一種結構簡單、成本低廉且能夠擷取物體空間位置之影像擷取裝置。

一種影像擷取裝置，用於擷取物體之空間位置，其包括：鏡頭模組，該鏡頭模組包括鏡筒及若干鏡片，該若干鏡片組成之光學系統的光軸與該鏡頭模組的光軸一致；影像感測器，該影像感測器所在平面與該鏡頭模組之光軸之垂直面相交且成一銳角，該影像感測器具有多個像平面，當該被測物體處於與該影像擷取裝置距離不同之位置時，其成像於該影像感測器之不同像平面；以及影像處理單元，根據該影像感測器上該被測物體影像所處於之像平面之位置判斷被測物體與該影像感測器之距離。

相較於先前技術，本發明實施例之影像擷取裝置只需要一個鏡頭模組及一個傾斜設置之影像感測器，該傾斜設置之影像感測器相當於具有多個不同豎直位置之像平面，不同距離之物體之光經該鏡頭模組會聚後將聚焦於影像感測器之不同像平面，根據影像感測器上物體影像所處於之像平面之位置即可確定物體與影像感測器之距離。因此，該影像擷取裝置可以獲得物體之空間位置，且具有結構簡單、成本低廉之優點。

100‧‧‧影像擷取裝置

10‧‧‧鏡頭模組

11‧‧‧鏡筒

12‧‧‧鏡片

20‧‧‧鏡座

21‧‧‧底板

211‧‧‧上表面

212‧‧‧收容部

22‧‧‧影像處理晶片

24‧‧‧電路板

30‧‧‧影像感測器

圖1係本發明第一實施例提供之影像擷取裝置之剖示圖。

圖2係圖1中影像擷取裝置之工作原理示意圖。

圖3係本發明第二實施例提供之影像擷取裝置之剖示圖。

下面將結合附圖，對本發明實施例作進一步之詳細說明。

如圖1所示，本發明第一實施例提供之影像擷取裝置100包括鏡頭模組10、鏡座20、設置在鏡座20內之影像感測器30、楔形底板21 及設置於楔形底板21上之影像處理晶片22。

鏡頭模組10包括鏡筒11及設置於鏡筒11內之多個鏡片12。該多個鏡片12組成之光學系統之光軸為，亦即所述鏡頭模組10的光軸為。作所述光軸的一個垂直面。鏡頭模組10固定於鏡座20上。

鏡座20具有一內部空間用於收容影像感測器30、楔形底板21及影像處理晶片22。該鏡座20之內壁與鏡筒11之外壁粘合固定。當然，鏡筒11與鏡座20亦可採用螺紋方式固定。

楔形底板21底面為平面，上表面211相對底面傾斜。該上表面211具有一向內凹陷之收容部212，該影像處理晶片22即固定於該收容部212內。當然收容部212並非必要，影像處理晶片22亦可直接固定於楔形底板21之上表面211，即楔形底板21之上表面211為平面即可。

影像感測器30固定於影像處理晶片22上，且影像感測器30與影像處理晶片22電連接。該影像感測器30所在之平面與垂直面不平行，即平面與垂直面相交成一銳角。優選的，該銳角之角度範圍大於0度而小於45度。更優的，銳角之角度範圍在15度至30度之間。於本實施例中，該銳角為30度。

如圖2所示，該影像感測器30相對於鏡頭模組10係傾斜設置，則影像感測器30相當於具有多個像平面。舉例說明，物體50分別位於位置A1、A2及A3時，物體50之光經過鏡頭模組10會聚後分別成像於像平面B1、B2及B3。該像平面B1、B2及B3均為條狀。位置A1、A2及A3相對影像感測器30之距離為由遠至近，而物體50於不同 距離下其所成之清晰之圖像亦分別位於不同之像平面。根據此原理，當影像感測器30之傾斜角度為一定值，則根據物體50所成之清晰圖像之位於之像平面之位置，即可推算出物體50與影像感測器30之距離。

影像處理晶片22用於根據影像感測器30上清晰物體影像所處於之像平面之位置判斷物體50與影像感測器30之距離。

例如，於位置A1，第一像平面B1處可得到位於A1點之物體50之清晰影像P1，影像處理晶片22根據第一像平面B1之位置可計算出物體50之最佳物平面位置，該位置即A1點所在之位置；在位置A2，第二像平面B2處可得到位於A2點之物體50之清晰影像P2，影像處理晶片22根據第二像平面B2之位置可以計算出物體50之最佳物平面位置，該位置即A2點所在之位置。而物體50之水平及垂直座標之感測係影像感測器30所具備之基本功能，由此，即可三維定位物體50，即獲知物體50之空間位置。

如圖3所示，本發明提供之第二實施例與第一實施例基本相同，其主要區別在於，影像感測器30直接設置在一個傾斜設置之電路板24上。電路板24與鏡座20底面傾斜一定角度。則，影像感測器30與鏡頭模組10之間即為傾斜一定角度。

該影像感測器30為面型電荷耦合感測器或面型互補金屬氧化物半導體感測器。

該鏡片12可為球面鏡片或者非球面鏡片。

本發明所提供之影像擷取裝置100僅採用一個鏡頭模組及一個傾斜設置之影像感測器，即可三維定位物體，採用該影像擷取裝置 100可在獲取物體之二維圖像之同時，獲得該物體之距離遠近資訊，該影像擷取裝置100可應用於光學式多點觸控面板等領域中，可以進行三維之觸控定位。

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援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。

100‧‧‧影像擷取裝置

10‧‧‧鏡頭模組

11‧‧‧鏡筒

12‧‧‧鏡片

20‧‧‧鏡座

21‧‧‧底板

211‧‧‧上表面

212‧‧‧收容部

22‧‧‧影像處理晶片

30‧‧‧影像感測器

Claims (10)

1. 一種影像擷取裝置，用於擷取被測物體之空間位置，其包括：鏡頭模組，該鏡頭模組包括鏡筒及若干鏡片，該若干鏡片組成之光學系統的光軸與該鏡頭模組的光軸一致；影像感測器，該影像感測器所在平面與該鏡頭模組之光軸之垂直面成一銳角，該影像感測器具有多個像平面，當該被測物體處於與該影像擷取裝置距離不同之位置時，其成像於該影像感測器之不同像平面；及影像處理單元，根據該影像感測器上該被測物體影像所處於之像平面之位置判斷被測物體與該影像感測器之距離。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中，該銳角大於0度而小於45度。
3. 如申請專利範圍第2項所述之影像擷取裝置，其中，該銳角大於等於15度而小於等於30度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中，該影像感測器為面型電荷耦合感測器或面型互補金屬氧化物半導體感測器。
5. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中，進一步包括一鏡座，該影像感測器收容於該鏡座內。
6. 如申請專利範圍第5項所述之影像擷取裝置，其中，該鏡座內具有楔形底板，該影像感測器設置於該楔形底板上以與該鏡頭模組之光軸之垂直面成銳角。
7. 如申請專利範圍第5項所述之影像擷取裝置，其中，該鏡座內具有一傾斜設置之電路板，該影像感測器設置於該電路板上，以和該鏡頭模組之光軸之垂直面成銳角。
8. 如申請專利範圍第7項所述之影像擷取裝置，其中，該影像處理單元為一集成於該電路板上之影像處理晶片。
9. 如申請專利範圍第1項所述之影像擷取裝置，其中，進一步包括一影像處理晶片，該影像處理單元集成於該影像處理晶片內。
10. 一種影像擷取裝置，用於擷取物體之空間位置，其包括：鏡頭模組，該鏡頭模組包括鏡筒及若干鏡片，該若干鏡片組成之光學系統的光軸與該鏡頭模組的光軸一致；影像感測器，該影像感測器相對該鏡頭模組之光軸傾斜設置，以使該影像感測器對於不同距離之被測物體具有不同之像平面；及影像處理單元，根據該影像感測器上該被測物體影像所處於之像平面之位置判斷被測物體與該影像感測器之距離。