TWI614531B - 光學系統與光學裝置之影像補償方法 - Google Patents

光學系統與光學裝置之影像補償方法 Download PDF

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TWI614531B TW104102723A TW104102723A TWI614531B TW I614531 B TWI614531 B TW I614531B TW 104102723 A TW104102723 A TW 104102723A TW 104102723 A TW104102723 A TW 104102723A TW I614531 B TWI614531 B TW I614531B
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Abstract

一種光學系統包含至少一光學裝置,用以投影第一投影影像至平面或自平面偵測第一偵測影像。光學裝置包含第一影像裝置與透鏡組。第一影像裝置具有影像面。影像面具有影像中心。透鏡組置於第一影像裝置與平面之間,且具有透鏡軸面與光學中心。光學中心與影像中心形成連線。連線與平面相交一交點。平面具有通過交點之切面。透鏡軸面、切面與影像面之延伸面實質相交於一直線。

Description

光學系統與光學裝置之影像補償方法
本發明是有關於一種光學系統。
一般而言,光學系統(例如投影機或相機)之景深較窄,因此投影機投影至一平面之影像僅能在狹小的工作距離範圍內呈現清楚影像。同樣的,相機也僅只能在有限的工作距離範圍內偵測到清楚的影像。因此,若影像斜向投影或投影至非平面時,部分之該影像便會落於投影機之工作距離範圍外。在此情況下較難得到完整之清楚影像,且相機也只能從非平面上偵測到非聚焦之影像。因此,業界無不努力提供能夠解決上述問題之光學系統。
本發明之一態樣提供一種光學系統,包含至少一光學裝置,用以投影第一投影影像至平面或自平面偵測第一偵測影像。光學裝置包含第一影像裝置與透鏡組。第一影像裝置具有影像面。影像面具有影像中心。透鏡組置於第一影像裝置與平面之間,且具有透鏡軸面與光學中心。光學中 心與影像中心形成連線。連線與平面相交一交點。平面具有通過交點之切面。透鏡軸面、切面與影像面之延伸面實質相交於一直線。
在一或多個實施方式中,光學裝置更包含調節裝置,連接第一影像裝置以調節第一影像裝置之位置與傾斜角度。
在一或多個實施方式中,光學系統更包含影像擷取裝置,連接調節裝置,以擷取於平面上之第一投影影像。
在一或多個實施方式中,第一影像裝置用以形成被透鏡組投影至平面之第一投影影像。
在一或多個實施方式中,第一影像裝置為數位微型反射鏡裝置(Digital Micromirror Device)。
在一或多個實施方式中,光學裝置更包含光源,用以提供光束。第一影像裝置調制光束以形成第一投影影像。
在一或多個實施方式中,光學裝置更包含第二影像裝置與分光元件。第二影像裝置用以形成第二投影影像。透鏡組更用以投影第二投影影像至平面。分光元件置於第一影像裝置與透鏡組之間,以將第二影像裝置形成之第二投影影像反射至透鏡組,且讓第一投影影像通過。
在一或多個實施方式中,光學裝置更包含調節裝置,連接第二影像裝置,以調節第二影像裝置之位置與傾斜角度。
在一或多個實施方式中,第一影像裝置用以藉由透鏡組而偵測平面之第一偵測影像。
在一或多個實施方式中,第一影像裝置為光電二極體陣列。
在一或多個實施方式中,光學裝置更包含第二影像裝置與分光元件。第二影像裝置用以藉由透鏡組而偵測平面之第二偵測影像。分光元件置於第一影像裝置與透鏡組之間,以將來自透鏡組之第二偵測影像反射至第二影像裝置,且讓第一偵測影像通過。
在一或多個實施方式中,光學裝置更包含調節裝置,連接第二影像裝置,以調節第二影像裝置之位置與傾斜角度。
在一或多個實施方式中,光學裝置之數量為複數個,且光學裝置之第一投影影像或第一偵測影像互相分離。
在一或多個實施方式中,光學裝置之數量為複數個,且光學裝置之第一投影影像或第一偵測影像於平面互相重疊。
本發明之另一態樣提供一種光學裝置之影像補償方法。光學裝置包含影像裝置與透鏡組。影像裝置具有影像面,影像面具有影像中心。透鏡組具有透鏡軸面與光學中心。光學中心與影像中心形成連線。方法包含使用影像裝置以形成影像。將影像透過透鏡組投影至平面,其中連線與平面相交一交點。平面具有通過交點之切面。偵測投影至平面 之影像。根據偵測影像,調節影像裝置之位置與傾斜角度,使得透鏡軸面、切面與影像面之延伸面實質相交於一直線。
在一或多個實施方式中,形成影像包含提供光束至影像裝置。藉由影像裝置調制光束以形成影像。
在一或多個實施方式中,調節影像裝置包含電性調節影像裝置之位置與傾斜角度。
在一或多個實施方式中,調節影像裝置包含機械性調節影像裝置之位置與傾斜角度。
本發明之再一態樣提供一種光學裝置之影像補償方法。光學裝置包含影像裝置與透鏡組。影像裝置具有影像面,影像面具有影像中心。透鏡組具有透鏡軸面與光學中心,光學中心與影像中心形成連線。方法包含使用影像裝置並藉由透鏡組而偵測平面之影像,其中連線與平面相交一交點。平面具有通過交點之切面。根據偵測之影像,調節影像裝置之位置與傾斜角度,使得透鏡軸面、切面與影像面之延伸面實質相交於一直線。
在一或多個實施方式中,調節影像裝置包含電性調節影像裝置之位置與傾斜角度。
在一或多個實施方式中,調節影像裝置包含機械性調節影像裝置之位置與傾斜角度。
上述實施方式之光學裝置能夠提供清楚之投影影像至平面,或於平面上偵測清楚的影像。
102‧‧‧連線
100、100a、100b、100c、100d‧‧‧光學裝置
110、110’‧‧‧第一影像裝置
112、112a、112b‧‧‧第一投影影像
112’、112c、112d‧‧‧第一偵測影像
115、115’‧‧‧影像面
116、116a、116b、116c、116d、116’‧‧‧延伸面
120‧‧‧透鏡組
122、122a、122b、122c、122d‧‧‧透鏡軸面
124‧‧‧光軸
130、130a、130b‧‧‧調節裝置
140‧‧‧光源
142‧‧‧光束
150、150’‧‧‧第二影像裝置
152‧‧‧第二投影影像
152’‧‧‧第二偵測影像
160、160’‧‧‧分光元件
200‧‧‧影像擷取裝置
900‧‧‧平面
902、912、922‧‧‧切面
910、920‧‧‧部分
A、B‧‧‧畫素
A’、B‧‧‧點
C‧‧‧影像中心
f‧‧‧焦點
FOV‧‧‧視野範圍
O‧‧‧光學中心
P‧‧‧交點
L、La、Lb、Lc、Ld‧‧‧直線
S‧‧‧階梯
S12、S14、S16、S18、S22、S24‧‧‧步驟
第1圖為本發明第一實施方式之光學系統與一平面的示意圖。
第2圖為第1圖之第一影像裝置、透鏡組與平面之光路示意圖。
第3圖為本發明一實施方式之影像補償方法的流程圖。
第4圖為本發明第二實施方式之光學系統與一平面的示意圖。
第5圖為本發明第三實施方式之光學系統與一平面的示意圖。
第6圖至第8圖為本發明第四至第六實施方式之光學系統與平面的示意圖。
第9圖為本發明第七實施方式之光學系統與一平面的示意圖。
第10圖為本發明另一實施方式之影像補償方法的流程圖。
第11圖為本發明第八實施方式之光學系統與一平面的示意圖。
第12圖為本發明第九實施方式之光學系統與一平面的示意圖。
第13圖至第15圖為本發明第十至第十二實施方式之光學系統與平面的示意圖。
以下將以圖式揭露本發明的複數個實施方式,為明確說明起見,許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而,應瞭解到,這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說,在本發明部分實施方式中,這些實務上的細節是非必要的。此外,為簡化圖式起見,一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
第1圖為本發明第一實施方式之光學系統與一平面900的示意圖,第2圖為第1圖之第一影像裝置110、透鏡組120與平面900之光路示意圖。光學系統包含至少一光學裝置100,舉例而言,第1圖之光學系統包含一光學裝置100。光學裝置100用以投影第一投影影像112至平面900。光學裝置100包含第一影像裝置110與透鏡組120。第一影像裝置110具有影像面115。影像面115具有影像中心C。透鏡組120置於第一影像裝置110與平面900之間,且具有透鏡軸面122與光學中心O。光學中心O與影像中心C形成連線102。連線102與平面900相交一交點P。平面900具有通過交點P之切面902。透鏡軸面122、切面902與影像面115之延伸面116實質相交於一直線L。
在本實施方式中,影像中心C為影像面115之形心。透鏡組120可包含一或多個透鏡。以包含一透鏡之透鏡組120而言,透鏡組120之透鏡軸面122為該透鏡之兩曲面之間的虛擬中心面,而光學中心O則為透鏡組120之透鏡軸面122與光軸124之交點。以包含多個透鏡之透鏡組120而 言,該些透鏡可等效於一等效透鏡。透鏡軸面122則為等效透鏡之兩曲面之間的虛擬中心面,而光學中心O則為透鏡組120之透鏡軸面122與光軸124之交點。本實施方式之平面900可為一斜面、具有彎曲表面或粗糙表面之面等等。因本實施方式之平面900具有一斜平上表面,因此切面902即為平面900之上表面。
在本實施方式中,光學裝置100為一投影機。第一影像裝置110可為光調制器,以形成第一投影影像112,而透鏡組120則將第一投影影像112投影至平面900。也就是說,第一影像裝置110置於透鏡組120之物側,而平面900則位於透鏡組120之影像側。影像面115之影像中心C則成像於平面900之交點P。
簡言之,本實施方式之光學裝置100提供清楚之投影影像至平面900。如第2圖所示,透鏡軸面122、切面902與延伸面116實質相交於一直線L。如此的設置使得第一投影影像112上的所有畫素皆能夠聚焦至切面902,其中標號f為透鏡組120之焦點。舉例而言,第一投影影像112之畫素A會聚焦至切面902之點A’,第一投影影像112之畫素B會聚焦至切面902之點B’,而影像中心C會聚焦至切面902之交點P。因此,第一投影影像112的所有畫素(不論為位於影像中心C之畫素或位置邊緣之畫素A、B)皆會聚焦至切面902,在本實施方式中為平面900之上表面,以在平面900上形成清楚的影像。
請回到第1圖。在本實施方式中,光學裝置100可更包含光源140,以提供光束142。第一影像裝置110,其可為數位微型反射鏡裝置(Digital Micromirror Device,DMD),可調制光束142以形成第一投影影像112。光源140可為發光二極體、燈泡、或發光裝置,本發明不以此為限。
在本實施方式中,光學裝置100可更包含調節裝置130,連接第一影像裝置110,以調節第一影像裝置110之位置與傾斜角度。然而,若透鏡軸面122、切面902與延伸面116之原始設置已實質相交於直線L,則可省略調節裝置130。調節裝置130可以手動或自動操作。在一些實施方式中,調節裝置130可為調節機構,例如調節輪,因此可以機械性調節第一影像裝置110之位置與傾斜角度。在其他的實施方式中,調節裝置130可為電子裝置,例如為壓電機構。因此,可以電性調節第一影像裝置110之位置與傾斜角度。
光學系統可更包含影像擷取裝置200。影像擷取裝置200連接調節裝置130,以擷取於平面900上之第一投影影像112。經過分析擷取之影像後,影像擷取裝置200可傳送指令至調節裝置130,據此調節第一影像裝置110之位置與傾斜角度。影像擷取裝置200可為一相機,其視野範圍FOV涵蓋於平面900上之第一投影影像112。
為了在平面900上取得清楚的投影影像,可應用光學裝置100之影像補償方法。第3圖為本發明一實施方 式之影像補償方法的流程圖。為了清楚敘明影像補償方法,影像補償方法可應用於,但不限於,第1圖之光學裝置100。如步驟S12所示,使用第一影像裝置110以形成第一投影影像112。舉例而言,光源140提供光束142至第一影像裝置110,而第一影像裝置110再將光束142調制為第一投影影像112。
接著,如步驟S14所示,將第一投影影像112透過透鏡組120投影至平面900。在本步驟中,透鏡軸面122、切面902與影像面115之延伸面116可能不相交於直線L,因此第一投影影像112無法聚焦至平面900。
為了在平面900得到清楚的影像,偵測投影至平面900之第一投影影像112,如步驟S16所示。舉例而言,可以人眼或上述之影像擷取裝置200偵測第一投影影像112。以影像擷取裝置200為例,影像擷取裝置200可偵測(或捕捉)並分析在平面900上的第一投影影像112,以確認第一投影影像112是否聚焦至平面900上。
之後,如步驟S18所示,根據被偵測之第一投影影像112而調節第一影像裝置110之位置與傾斜角度,使得透鏡軸面122、切面902與影像面115之延伸面116能夠實質相交於直線L。在一些實施方式中,若調節裝置130為調節輪,則可機械性調節第一影像裝置110。舉例而言,一使用者可手動轉動調節輪以調節第一影像裝置110。在一些實施方式中,若調節裝置130為電子裝置,則可電性調節第一 影像裝置110。舉例而言,影像擷取裝置200可傳送指令至調節裝置130以調節第一影像裝置110。
綜合上述,藉由調節第一影像裝置110之位置與傾斜角度,則透鏡軸面122、切面902與影像面115之延伸面116能夠實質相交於直線L。因此,第一投影影像112上之所有畫素即可聚焦於平面900之切面902,以於平面900上得到清楚的影像。
第4圖為本發明第二實施方式之光學系統與一平面900的示意圖。在本實施方式中,光學系統包含二光學裝置100a與100b,其結構與第1圖之光學裝置100相同。為了圖式清楚起見,第4圖之光學裝置100a與100b之光源皆被省略。光學裝置100a與100b於平面900上之第一影像112a與112b互相分離。此光學系統可應用於投影影像至非平坦表面之投影系統。舉例而言,在第4圖中,平面900可具有二部分910與920,其上表面非平行。光學裝置100a之第一投影影像112a投影至部分910,而光學裝置100b之第一投影影像112b則投影至部分920。對於光學裝置100a而言,透鏡軸面122a、切面922與延伸面116a實質相交於直線La。對於光學裝置100b而言,透鏡軸面122b、切面912與延伸面116b實質相交於直線Lb。如此一來,光學裝置100a與100b皆能夠於平面900上提供清楚的影像。
在一些實施方式中,光學系統可更包含影像擷取裝置200,置於光學裝置100a與100b之間並連接至調節裝置130a與130b。影像擷取裝置200之視野範圍FOV可涵蓋於 平面900上之第一投影影像112a與112b,以一併擷取第一投影影像112a與112b。在分析與偵測第一投影影像112a與112b後,影像擷取裝置200可傳送指令至調節裝置130a與130b以調節其位置與傾斜角度。至於第二實施方式之其他細節因與第一實施方式相同,因此便不再贅述。
第5圖為本發明第三實施方式之光學系統與一平面900的示意圖。在本實施方式中,光學系統包含二光學裝置100a與100b,其結構與第1圖之光學裝置100相同。為了圖式清楚起見,第5圖之光學裝置100a與100b之光源皆被省略。光學裝置100a與100b於平面900上之第一投影影像112a與112b互相重疊。舉例而言,光學裝置100a與100b可分別自不同方向投影第一投影影像112a與112b至平面900之同一位置。對於光學裝置100a而言,透鏡軸面122a、切面902與延伸面116a實質相交於直線La。對於光學裝置100b而言,透鏡軸面122b、切面902與延伸面116b實質相交於直線Lb。如此一來,光學裝置100a與100b皆能夠於平面900上提供清楚的影像。
在一些實施方式中,光學系統可更包含影像擷取裝置200,置於置於光學裝置100a與100b之間並連接至調節裝置130a與130b。影像擷取裝置200之視野範圍FOV可涵蓋於平面900上之第一投影影像112a與112b,以一併擷取第一投影影像112a與112b。在分析與偵測第一投影影像112a與112b後,影像擷取裝置200可傳送指令至調節裝置 130a與130b以調節其位置與傾斜角度。至於第三實施方式之其他細節因與第一實施方式相同,因此便不再贅述。
第6圖至第8圖為本發明第四至第六實施方式之光學系統與平面900的示意圖。為了清楚起見,第6圖至第8圖的光學裝置100之光源皆已省略。在此三實施方式中,每一光學裝置100更包含第二影像裝置150與分光元件160。第二影像裝置150用以形成第二投影影像152。透鏡組120更用以投影第二投影影像152至平面900。分光元件160置於第一影像裝置110與透鏡組120之間,以將第二影像裝置150形成之第二投影影像152反射至透鏡組120,且讓第一投影影像112通過。換言之,第一投影影像112與第二投影影像152為同軸。
具體而言,平面900具有二部分910與920。第一投影影像112與第二投影影像152分別被投影至部分910與920之上表面。部分910與920之上表面可具有不同的形態,而調節裝置130可分別調節第一影像裝置110與第二影像裝置150之位置與傾斜角度,以同時將第一投影影像112與第二投影影像152清楚的投影至平面900上。
如第6圖所示,平面900具有一階梯S,而部分920之上表面高於部分910之上表面。第一影像裝置110投影第一投影影像112至部分910上,而第二影像裝置150投影第二投影影像152至部分920上。因此第一影像裝置110與第二影像裝置150可分別被調節,以於平面000上得到完整的清 楚影像。換言之,光學裝置100係適用於具有高度差之平面900。
如第7圖所示,部分910與920之上表面不平行。如第8圖所示,部分910與920之上表面為斜面。在此二實施方式中,第一影像裝置110投影第一投影影像112至部分910上,而第二影像裝置150投影第二投影影像152至部分920上。因此第一影像裝置110與第二影像裝置150可分別被調節,以於平面900上得到完整的清楚影像。至於第四至第六實施方式之其他細節因與第一實施方式相同,因此便不再贅述。
第9圖為本發明第七實施方式之光學系統與一平面900的示意圖。本實施方式與第一實施方式的不同處主要在於第一影像裝置。在本實施方式中,光學裝置100’用以偵測平面900之第一偵測影像112’。具體而言,第一影像裝置110’用以藉由透鏡組120而偵測平面900之第一偵測影像112’。
在本實施方式中,光學裝置100’為相機。第一影像裝置110’可為影像感測裝置,例如為光電二極體陣列。第一影像裝置110’置於透鏡組120之影像側,而平面900則置於透鏡組120之物側。置於平面900之交點P的物體可成像於影像面115之影像中心C。
根據第2圖之解釋以及光之可逆性原理,只要透鏡軸面122、切面902與影像面115’之延伸面116’實質相交於一直線L,本實施方式之第一偵測影像112’整體即可實質聚焦於第一影像裝置110’之影像面115’。因此,第一影像裝 置110’即可取得清楚之第一偵測影像112’。至於第七實施方式之其他細節因與第一實施方式相同,因此便不再贅述。
為了得到清楚之第一偵測影像112’,可應用光學裝置100’之影像補償方法。第10圖為本發明另一實施方式之影像補償方法的流程圖。為了清楚敘明影像補償方法,影像補償方法可應用於,但不限於,第9圖之光學裝置100’。如步驟S22所示,使用第一影像裝置110’並藉由透鏡組120而偵測平面900之第一偵測影像112’。具體而言,第一影像裝置110’可偵側(或擷取)並分析於平面900之第一偵測影像112’,以確認第一偵測影像112’是否聚焦至第一影像裝置110’之影像面115’上。
之後,如步驟S24所示,根據被偵測之第一偵測影像112’,調節第一影像裝置110’之位置與傾斜角度,使得透鏡軸面122、切面902與延伸面116’能夠實質相交於直線L。在一些實施方式中,若調節裝置130為調節輪,則可機械性調節第一影像裝置110’。舉例而言,一使用者可手動轉動調節輪以調節第一影像裝置110’。在一些實施方式中,若調節裝置130為電子裝置,則可電性調節第一影像裝置110’。舉例而言,第一影像裝置110’可回饋指令至調節裝置130以調節第一影像裝置110’。
綜合上述,藉由調節第一影像裝置110’之位置與傾斜角度,則透鏡軸面122、切面902與影像面115’之延伸面116’能夠實質相交於直線L。因此,第一偵測影像112’整體即可聚焦於第一影像裝置110’之影像面115’上。
第11圖為本發明第八實施方式之光學系統與一平面900的示意圖。在本實施方式中,光學系統包含二光學裝置100c與100d,其結構與第9圖之光學裝置100’相同。光學裝置100c與100d分別偵測之第一偵測影像112c與112d互相分離。此光學系統可應用於偵測非平坦表面之影像的影像偵測系統。舉例而言,在第11圖中,平面900可具有二部分910與920,其上表面非平行。光學裝置100c偵測部分910之第一偵測影像112c,而光學裝置100d偵測部分920之第一偵測影像112d。對於光學裝置100c而言,透鏡軸面122c、切面922與延伸面116c實質相交於直線Lc。對於光學裝置100d而言,透鏡軸面122d、切面912與延伸面116d實質相交於直線Ld。如此一來,光學裝置100c與100d皆能夠於平面900上偵測清楚的影像。至於第八實施方式之其他細節因與第七實施方式相同,因此便不再贅述。
第12圖為本發明第九實施方式之光學系統與一平面900的示意圖。在本實施方式中,光學系統包含二光學裝置100c與100d,其結構與第9圖之光學裝置100’相同。於平面900上之第一偵測影像112c與112d互相重疊。舉例而言,光學裝置100c與100d可分別自不同方向偵測平面900之同一位置。對於光學裝置100c而言,透鏡軸面122c、切面902與延伸面116c實質相交於直線Lc。對於光學裝置100d而言,透鏡軸面122d、切面902與延伸面116d實質相交於直線Ld。如此一來,光學裝置100c與100d皆能夠於平面900上偵測清 楚的影像。至於第九實施方式之其他細節因與第七實施方式相同,因此便不再贅述。
第13圖至第15圖為本發明第十至第十二實施方式之光學系統與平面900的示意圖。在此三實施方式中,每一光學裝置100’更包含第二影像裝置150’與分光元件160’。第二影像裝置150’用以偵測第二偵測影像152’。分光元件160’置於第一影像裝置110’與透鏡組120之間,以將來自透鏡組120之第二偵測影像152’反射至第二影像裝置150’,且讓第一偵測影像112’通過。換言之,第一偵測影像112’與第二偵測影像152’為同軸。
具體而言,平面900具有二部分910與920。第一影像裝置110’與第二影像裝置150’分別偵測部分910與920之上表面。部分910與920之上表面可具有不同的形態,而調節裝置130可分別調節第一影像裝置110’與第二影像裝置150’之位置與傾斜角度,以同時於平面900上得到清楚的第一偵測影像112’與第二偵測影像152’。
如第13圖所示,平面900具有一階梯S,而部分910與920之上表面具有高度差。如第14圖所示,部分910與920之上表面不平行。如第15圖所示,部分910與920之上表面為斜面。在此三實施方式中,第一影像裝置110’可偵測部分910之第一偵測影像112’,而第二影像裝置150’可偵測部分920之第二偵測影像152’。因此第一影像裝置110’與第二影像裝置150’可分別被調節,以自平面900上得到完整的清楚 影像。至於第十至第十二實施方式之其他細節因與第七實施方式相同,因此便不再贅述。
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。
102‧‧‧連線
100‧‧‧光學裝置
110‧‧‧第一影像裝置
112‧‧‧第一投影影像
115‧‧‧影像面
116‧‧‧延伸面
120‧‧‧透鏡組
122‧‧‧透鏡軸面
130‧‧‧調節裝置
140‧‧‧光源
142‧‧‧光束
200‧‧‧影像擷取裝置
900‧‧‧平面
902‧‧‧切面
C‧‧‧影像中心
FOV‧‧‧視野範圍
O‧‧‧光學中心
P‧‧‧交點
L‧‧‧直線

Claims (8)

  1. 一種光學系統,包含:至少一光學裝置,包含:一第一影像裝置,用以偵測一平面的一第一偵測影像,該第一影像裝置具有一影像面,其中該影像面具有一影像中心;一透鏡組,置於該第一影像裝置與該平面之間,且具有一透鏡軸面與一光學中心,其中該光學中心與該影像中心形成一連線,該連線與該平面相交一交點,該平面具有通過該交點之一切面,其中該透鏡軸面、該切面與該影像面之一延伸面實質相交於一直線;一第二影像裝置,用以藉由該透鏡組而偵測該平面之一第二偵測影像;一分光元件,置於該第一影像裝置與該透鏡組之間,以將來自該透鏡組之該第二偵測影像反射至該第二影像裝置,且讓該第一偵測影像通過;以及一調節裝置,連接該第一影像裝置以調節該第一影像裝置之一位置與一傾斜角度。
  2. 如請求項1所述之光學系統,其中該第一影像裝置為一光電二極體陣列。
  3. 如請求項1所述之光學系統,其中該調節裝置更連接該第二影像裝置,以調節該第二影像裝置之一位置與一傾斜角度。
  4. 如請求項1所述之光學系統,其中該光學裝置之數量為複數個,且該些光學裝置之該些第一投影影像或該些第一偵測影像互相分離。
  5. 如請求項1所述之光學系統,其中該光學裝置之數量為複數個,且該些光學裝置之該些第一投影影像或該些第一偵測影像於該平面互相重疊。
  6. 一種光學裝置之影像補償方法,其中該光學裝置包含一第一影像裝置、一第二影像裝置與一透鏡組,該第一影像裝置具有一影像面,該影像面具有一影像中心,該透鏡組具有一透鏡軸面與一光學中心,該光學中心與該影像中心形成一連線,該方法包含:使用該第一影像裝置並藉由該透鏡組而偵測一平面之一第一影像,其中該連線與該平面相交一交點,該平面具有通過該交點之一切面;使用一分光元件並藉由該透鏡組將該平面的一第二影像反射至該第二影像裝置,其中該第一影像通過該分光元件;使用該第二影像裝置偵測該第二影像; 根據該第一偵測影像,調節該第一影像裝置之一位置與一傾斜角度,使得該透鏡軸面、該切面與該影像面之延伸面實質相交於一直線;以及根據該第二偵測影像,調節該第二影像裝置之一位置與一傾斜角度。
  7. 如請求項6所述之影像補償方法,其中調節該第一影像裝置及調節該第二影像裝置包含:電性調節該第一影像裝置之該位置與該傾斜角度,以及電性調節該第二影像裝置之該位置與該傾斜角度。
  8. 如請求項6所述之影像補償方法,其中調節該第一影像裝置及調節該第二影像裝置包含:機械性調節該第一影像裝置之該位置與該傾斜角度,以及機械性調節該第二影像裝置之該位置與該傾斜角度。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9817238B2 (en) * 2015-12-11 2017-11-14 Everready Precision Ind. Corp. Optical device
CN107861311A (zh) * 2017-10-10 2018-03-30 神画科技(深圳)有限公司 一种带监控装置的投影系统
TW202020418A (zh) * 2018-11-16 2020-06-01 由田新技股份有限公司 光學檢測系統
US11221545B2 (en) * 2018-12-26 2022-01-11 Datalogic Usa, Inc. Distributed focal conjugate multiple indication system for long range applications
TWI764063B (zh) * 2019-11-13 2022-05-11 揚明光學股份有限公司 迎賓燈

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200500776A (en) * 2003-01-23 2005-01-01 Seiko Epson Corp Image processing system, projector, program, and image processing method
US20060285080A1 (en) * 2005-06-16 2006-12-21 Seiko Epson Corporation Projector and projection method
TW200836000A (en) * 2006-10-13 2008-09-01 Hitachi Ltd Projection display system
TW200835997A (en) * 2007-02-16 2008-09-01 Benq Corp Projector
US7605860B2 (en) * 2006-05-26 2009-10-20 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup optical system
US20120154766A1 (en) * 2009-06-11 2012-06-21 Lg Innotek Co., Ltd. Projection system
TWM434960U (en) * 2012-04-05 2012-08-01 Everest Display Inc Hologram projection device

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT298094B (de) 1970-02-17 1972-04-25 Walter Dipl Ing Dr Techn Hesse Profilschablonen-Wechseleinrichtung für Profilprojektoren
CH550420A (de) 1973-03-21 1974-06-14 Cabana Ag Verfahren zum projizieren unverzerrter, deckungsgleicher bilder mit zwei benachbart angeordneten projektionsgeraeten.
EP0192023A3 (en) * 1985-02-21 1986-10-08 Casio Computer Company Limited Liquid crystal projector
US5300942A (en) 1987-12-31 1994-04-05 Projectavision Incorporated High efficiency light valve projection system with decreased perception of spaces between pixels and/or hines
US5032022A (en) * 1988-09-14 1991-07-16 Casio Computer Co., Ltd. Projector
DE8815708U1 (zh) 1988-12-19 1989-06-08 Grunwald Projektoren Ag, Ruggell, Li
JPH0365879A (ja) 1989-08-03 1991-03-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 投影表示機能一体型カメラ
JP2002031842A (ja) 1991-03-15 2002-01-31 Seiko Epson Corp 投射型表示装置
JPH05297341A (ja) 1992-04-21 1993-11-12 Victor Co Of Japan Ltd 投射型表示装置
JPH08205061A (ja) 1995-01-26 1996-08-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 表示装置
JPH09182092A (ja) 1995-12-26 1997-07-11 Olympus Optical Co Ltd 画像合成装置
DE19721688B4 (de) 1997-03-06 2012-12-27 Institut Straumann Ag Oberflächenerfassungseinrichtung und Verfahren zur Oberflächenerfassung
JPH11239358A (ja) 1998-02-20 1999-08-31 Hitachi Denshi Ltd 映像機器の自動位置合わせ方法
CN1232882C (zh) * 2000-10-06 2005-12-21 松下电器产业株式会社 光学照明装置和投影显示装置
JP4620909B2 (ja) 2001-07-26 2011-01-26 日東光学株式会社 画像入出力装置
JP2005130335A (ja) 2003-10-27 2005-05-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 投写型表示装置
EP1558042A3 (en) * 2004-01-20 2006-06-07 Barco N.V. Compact projection system using multiple light sources
US6863400B1 (en) 2004-01-21 2005-03-08 Eastman Kodak Company Tiled projection display using spatial light modulators
JP2007024936A (ja) * 2005-07-12 2007-02-01 Pentax Corp 投影装置
JP2008083415A (ja) 2006-09-27 2008-04-10 Brother Ind Ltd 投影装置
JP5072337B2 (ja) * 2006-12-07 2012-11-14 株式会社キーエンス 光学式変位センサ及びその調整方法
KR20080087585A (ko) 2007-03-27 2008-10-01 삼성전자주식회사 캡처 영상 재생 장치 및 캡처 영상 재생 방법
JP2008309998A (ja) * 2007-06-14 2008-12-25 Sony Corp ティルトレンズ系及び撮像装置
EP2179593A1 (en) 2007-07-17 2010-04-28 Explay Ltd. Optical projection method and system
US9013711B2 (en) * 2008-04-01 2015-04-21 Perceptron, Inc. Contour sensor incorporating MEMS mirrors
DE102008036275B4 (de) 2008-08-04 2013-03-21 Data M Sheet Metal Solutions Gmbh Verfahren zum Vermessen von Profilen mit optischen Sensoren
KR101090935B1 (ko) 2009-06-24 2011-12-08 엘지이노텍 주식회사 프로젝터
JP5549462B2 (ja) 2009-08-04 2014-07-16 コニカミノルタ株式会社 光学系及びそれを備えた画像投影装置及び撮像装置
KR101713366B1 (ko) 2010-09-10 2017-03-07 인텔 코포레이션 이미지 투사 방법 및 장치
JP5907404B2 (ja) * 2011-03-15 2016-04-26 株式会社リコー 画像投影装置
JP2012225700A (ja) * 2011-04-18 2012-11-15 Mitsutoyo Corp 形状測定装置
DE102011104550B4 (de) 2011-06-17 2014-04-30 Precitec Kg Optische Messvorrichtung zur Überwachung einer Fügenaht, Fügekopf und Laserschweißkopf mit der selben
DE102011117523B3 (de) 2011-11-03 2013-04-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zur optischen Bestimmung der Oberflächengeometrie einer dreidimensionalen Probe
WO2013124901A1 (ja) * 2012-02-24 2013-08-29 日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 光学投射型表示装置、携帯端末、プログラム
DE102013105828A1 (de) 2012-06-08 2013-12-12 Perceptron, Inc. Hybrid sensor
JP5959976B2 (ja) * 2012-07-27 2016-08-02 キヤノン株式会社 画像処理方法、画像処理プログラム、画像処理装置および撮像装置
JP6232695B2 (ja) 2012-10-19 2017-11-22 カシオ計算機株式会社 投影装置、投影制御装置、投影システム及び投影状態調整方法
US9183620B2 (en) * 2013-11-21 2015-11-10 International Business Machines Corporation Automated tilt and shift optimization

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200500776A (en) * 2003-01-23 2005-01-01 Seiko Epson Corp Image processing system, projector, program, and image processing method
US20060285080A1 (en) * 2005-06-16 2006-12-21 Seiko Epson Corporation Projector and projection method
US7605860B2 (en) * 2006-05-26 2009-10-20 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup optical system
TW200836000A (en) * 2006-10-13 2008-09-01 Hitachi Ltd Projection display system
TW200835997A (en) * 2007-02-16 2008-09-01 Benq Corp Projector
US20120154766A1 (en) * 2009-06-11 2012-06-21 Lg Innotek Co., Ltd. Projection system
TWM434960U (en) * 2012-04-05 2012-08-01 Everest Display Inc Hologram projection device

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