專利名稱：位移微擾裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種位移微擾裝置，尤指一種適用于由旋轉的楔形透鏡所產生的位移微擾以提高影像解析度的裝置。
背景技術：
一般影像檢測器的空間解析度是隨像素(pixel)數目的增加而提升，但受限于制作技術與成本，像素的提升往往伴隨者系統價格大幅增加。另一方面，由于高解析度影像檢測器的需求日益增加，因此具備低成本及高解析度的影像檢測器已成為市場的所趨。
目前，業界急于搜尋低成本條件下提高解析度的方法。普遍而言，一般寄望于利用一位移微擾裝置，希望造成影像微小位移，并由數張位移微擾影像，配合影像處理演算法則，算出并造成次像素(subpixel)的效果，以提高影像檢測器的空間解析度。如此的方法，多是利用位移微擾裝置，將影像準確地投影至像素的小等分的位置(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，算出并造成次像素(subpixel)的效果。然而此方法需要性能優異，可以準確地投影至像素的切割小等分的位置，方可以精確地影像處理演算法則，算出并造成次像素(subpixel)的效果，提高解析度。
于本案提出之前，臺灣專利第160012號即為針對上述問題所提出的改善方案。于該專利案中，使用一旋轉盤以組設四組楔形透鏡及一空心處，由四組楔形透鏡的上下左右偏折以及空心處的未偏折影像，而可提高影像檢測器的解析度兩倍以上。然而該專利案的技術卻因楔形透鏡過多而造成旋轉盤體積過大，同時楔形透鏡所產生的位移微擾僅能于上下左右偏移，而無法于任意位置產生影像的位移，是以無法廣泛地使用。同時楔形透鏡的折射率與傾斜角度無法降低，導致不同的影像檢測器必須使用不同的楔形透鏡。另一方面，使用該種位移微擾裝置，需要楔形夾角十分小的楔形透鏡鏡片，方得以造成位移微擾的效果及實用準確度，而小角度的楔形透鏡，難以加工研磨，占用體積大，取得來源有限且成本高昂，對于降低成本及提高量產的實用性并不大。

發明內容
本發明的主要目的在于提供一種位移微擾裝置，能夠由旋轉的楔形透鏡以產生任意位置的位移微擾、以提高影像解析度。
本發明的另一目的在于提供一種位移微擾裝置，能夠減小整體位移微擾裝置的體積，增加可攜性，提高精確度，并降低成本。
為實現上述目的，本發明的位移微擾裝置主要包括有一第一光學鏡片組；至少二楔形透鏡，組設于該第一光學鏡片組的相鄰位置處，該楔形透鏡可旋轉；以及一影像檢測器，接收該通透過該第一光學鏡片組及這些楔形透鏡的光線；其中，這些楔形透鏡位于該第一光學鏡片組及該影像檢測器之間；這些楔形透鏡是用以將經過該第一光學鏡片組的影像投影至該影像檢測器擷取，由旋轉的這些楔形透鏡改變投影至該影像檢測器影像的成像位置的位移變化。
本發明位移微擾裝置的特色在于上述這些楔形透鏡是用以將經過第一光學鏡片組的影像投影至相鄰位置的影像檢測器，由旋轉的這些楔形透鏡將影像投影至影像檢測器所造成的成像位置的位移變化、以達到位移微擾的功能且提高影像投影的解析度。本發明位移微擾裝置并可以視需要的更包含一位于該楔形透鏡與該影像檢測器間的第二光學鏡片組，已將透過該楔形透鏡的光或影像，聚焦投射于該影像檢測器。該影像檢測器是指一電荷耦合裝置(CCD)。
此外，本發明尚可視需要的更包括有至少二旋轉盤以使上述這些楔形透鏡分別組設于這些旋轉盤上，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旋轉并帶動楔形透鏡轉動，而楔形透鏡可為相對旋轉或同向旋轉以改變經過第一光學鏡片組的影像的光路而投影至相鄰位置，至于其可旋轉的角度是介于0度至360度。適用于本發明的楔形透鏡的楔形夾角無特殊的限制，較佳為該楔形透鏡的楔形夾角小于30度。該復數個楔形透鏡的數目無限制，是視需要而增減，較佳為楔形透鏡為2個。
因此，由旋轉的各個楔形透鏡可以產生任意位置的位移微擾，使得影像可于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的旋轉、及楔形透鏡本身的設計角度而可任意調整，因此促使二維影像的位移量可輕易達成小于一個像素并提高影像解析度的目的。同時，本發明的楔形透鏡旋轉的轉軸位置無特殊的限制，較佳為以同軸方式(亦即這些楔形透鏡的轉軸是位于同一軸線)組設。因此整體位移微擾裝置的體積可以減小、并降低成本。


圖1是本發明的架構圖。
圖2(A)是本發明第一楔形透鏡的光路改變示意圖。
圖2(B)是圖2(A)所產生的位移軌跡示意圖。
圖3(A)是圖2(A)經第二楔形透鏡的示意圖。
圖3(B)是圖3(A)所產生的位移軌跡示意圖。
具體實施例方式
為能更清楚的本發明的技術內容，特舉一較佳具體實施例說明如下。
首先請參閱圖1本發明的架構圖，其主要包括有一第一光學鏡片組11；二楔形透鏡21、22，是組設于第一光學鏡片組11的相鄰位置處并可旋轉；一第二光學鏡片組12，是組設于上述楔形透鏡21、22的相鄰位置處并使楔形透鏡21、22介于第二光學鏡片組12與第一光學鏡片組11之間；一影像檢測器3，是組設于第二光學鏡片組12的外側相鄰位置處。
于本實施例中，影像檢測器3是指一電荷耦合裝置。此外，另可使用二旋轉盤41、42使上述楔形透鏡21、22分別組設于這些旋轉盤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于0度至360度之間旋轉且同時帶動楔形透鏡21、22轉動。至于本發明所使用的驅動元件可為一步進馬達，當然其它等效驅動裝置亦可。
請同時參閱圖1、圖2(A)及圖2(B)，當一影像91的一光點經過第一光學鏡片組11并進入第一組楔形透鏡21時，該光點的光路會受到楔形透鏡21的折射改變，由于楔形透鏡21可于0度至360度之間旋轉，因此該光點于次一光學元件(例如第二組楔形透鏡22的表面)的投影，會產生位移變化。當楔形透鏡21旋轉時，該光點于次一光學元件的投影會隨之造成一軌跡，該軌跡受到位移變化而于二維平面上產生一第一圓形軌跡51。請同時參閱圖1、圖3(A)及圖3(B)，之后，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的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軌跡52，而第一圓形軌跡51與第二圓形軌跡52之間則產生一相對旋轉角度53。最后，上述影像91由第二光學鏡片組12的聚焦而于影像檢測器3內產生成像92。因此，當一影像91經過本發明的楔形透鏡21、22的偏折后，其光點的各種不同位移軌跡可由兩個圓形表示，且由各個楔形透鏡21、22的旋轉、及(調整)楔形透鏡21、22本身所設計的角度a、b，可使影像91的位移微擾可于二維平面上的任何位置隨意移動并且可涵蓋至任意范圍。所以若要于影像檢測器上使影像較的未調整前的原影像位置微位移一次像素(subpixel)的距離或位移，只要調整二楔形透鏡的相對角度，即可以簡單方便地將該光點或影像微位移一次像素的位移或距離，其位微移量因為是由該楔形透鏡的旋轉角度所控制，所以也可以透過調整該楔形透鏡的旋轉角度準確地微位移影像或光點。而因為楔形透鏡21、22本身所設計的角度a、b，可使影像91的位移微擾，并且可涵蓋至任意范圍，相對地可使影像91的位移量小于1個像素，之后再配合影像處理技術的演算法則即可有效將影像檢測器3的影像解析度提高。
此外，各個楔形透鏡21、22是分別以一旋轉盤41、42同軸組設，因此整體位移微擾裝置的體積并不如傳統裝置般龐大，亦即可有效減小體積，同時由于楔形透鏡21、22的數量亦較傳統裝置少，故成本上亦可相對降低。
本實施例所使用的楔形透鏡21、22是為二組，但實際應用上亦可視設計需求而增加其數量。
上述實施例僅是為了方便說明而舉例而已，本發明所主張的權利范圍自應以申請專利范圍所述為準，而非僅限于上述實施例。
權利要求
1.一種位移微擾裝置，其特征在于主要包括有一第一光學鏡片組；至少二楔形透鏡，是組設于該第一光學鏡片組的相鄰位置處，這些楔形透鏡并可旋轉；一影像檢測器，是接收通透過該第一光學鏡片組及這些楔形透鏡的光線；其中，這些楔形透鏡位于該第一光學鏡片組及該影像檢測器之間；這些楔形透鏡是用以將經過該第一光學鏡片組的影像投影至該影像檢測器，由旋轉的這些楔形透鏡改變投影至該影像檢測器影像的成像位置的位移變化。
2.根據權利要求1所述的位移微擾裝置，其特征在于其更包含一第二光學鏡片組，是組設于這些楔形透鏡與該影像檢測器之間，以將透過這些楔形透鏡的光聚焦于該影像檢測器。
3.根據權利要求1所述的位移微擾裝置，其特征在于其中更包括有至少二旋轉盤，以分別容置或組設這些楔形透鏡。
4.根據權利要求3所述的位移微擾裝置，其特征在于其中更包括有至少一驅動元件以驅動這些旋轉盤旋轉。
5.根據權利要求4所述的位移微擾裝置，其特征在于其中該驅動元件是指一步進馬達。
6.根據權利要求1所述的位移微擾裝置，其特征在于其中這些楔形透鏡是彼此相對旋轉以改變經過該第一光學鏡片組的影像的光路而投影至相鄰位置。
7.根據權利要求1所述的位移微擾裝置，其特征在于其中這些楔形透鏡的旋轉角度是介于0度至360度。
8.根據權利要求1所述的位移微擾裝置，其特征在于其中該影像檢測器是指一電荷耦合裝置。
9.根據權利要求1所述的位移微擾裝置，其特征在于其中這些楔形透鏡的轉軸是位于同一軸線。
10.根據權利要求1所述的位移微擾裝置，其特征在于其中該二楔形透鏡的楔形夾角小于30度。
全文摘要
一種位移微擾裝置，主要由兩同軸組設且可相對旋轉的楔形透鏡以改變影像的光路并以此產生位移微擾，同時由一影像檢測器擷取位移微擾的影像、并配合影像處理演算法則加以運算。由于本發明的楔形透鏡可任意調整影像光路的位移大小與方向并因此產生任意位置的位移微擾，故可有效提高影像檢測器的解析度；又由于楔形透鏡是同軸組設且數量少，因此可減小整體位移微擾裝置的體積及降低成本。
文檔編號G02F1/13363GK1512244SQ0216082
公開日2004年7月14日 申請日期2002年12月30日 優先權日2002年12月30日
發明者林耀明, 陳志光, 石宇森 申請人:財團法人工業技術研究院