專利名稱：可調(diào)整分辨率的成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可調(diào)整分辨率的成像裝置，特別是涉及一種利用棱鏡組中棱鏡間的相對(duì)平移的設(shè)計(jì)，以導(dǎo)引成像光束成像于影像傳感器的不同區(qū)域的可調(diào)整分辨率的成像裝置。
背景技術(shù)：
在一般影像擷取設(shè)備中，是利用電荷耦合組件(Charge Couple Device，CCD)傳感器感應(yīng)待擷取影像的光訊號(hào)，并通過(guò)如移位緩存器將其轉(zhuǎn)換為影像訊號(hào)后傳送給下一級(jí)的模擬訊號(hào)處理電路做進(jìn)一步處理。為達(dá)到高分辨率的目的，美國(guó)專利第4,438,457號(hào)中即披露一種交錯(cuò)(staggered)型感測(cè)結(jié)構(gòu)的影像傳感器，而應(yīng)用此種交錯(cuò)型感測(cè)結(jié)構(gòu)的CCD傳感器業(yè)已廣為業(yè)界所使用。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，其示出了傳統(tǒng)交錯(cuò)型感測(cè)結(jié)構(gòu)的CCD線陣列傳感器的示意圖。如圖1所示，CCD線陣列傳感器100包括奇序傳感器組101及偶序傳感器組102，且奇序傳感器組101及偶序傳感器組102的分辨率皆為600dpi(dotper inch)，長(zhǎng)度皆以9吋為例。奇序傳感器組101中的光感測(cè)點(diǎn)D1、D3…D10799是與偶序傳感器組102中的光感測(cè)點(diǎn)D2、D4…D10800交錯(cuò)排列。
當(dāng)進(jìn)行影像的擷取時(shí)，例如使用一般掃描儀，是對(duì)CCD線陣列傳感器100進(jìn)行一曝光操作，使奇序傳感器組101及偶序傳感器組102同時(shí)感測(cè)待擷取影像的光訊號(hào)，光感測(cè)點(diǎn)D1、D3…D10799及光感測(cè)點(diǎn)D2、D4…D10800則分別產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的訊號(hào)電荷(signal charge)S1、S3…S10799及S2、S4…S10800。下一級(jí)電路接收訊號(hào)電荷S1～S10800后，據(jù)以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的影像訊號(hào)。藉由光感測(cè)點(diǎn)D1、D3…D10799及光感測(cè)點(diǎn)D2、D4…D10800的交錯(cuò)排列的結(jié)構(gòu)，即可獲得兩倍于僅使用奇序傳感器組101或偶序傳感器組102所得的訊號(hào)電荷的數(shù)量，擷取的影像分辨率亦增加為1200dpi。
由此，CCD線陣列傳感器100利用交錯(cuò)型感測(cè)結(jié)構(gòu)而以較低分辨率的傳感器組獲得較高的影像分辨率，但在奇序傳感器組101及偶序傳感器組102以機(jī)械方式固定下，影像的最高分辨率亦隨的固定，且受限于制造技術(shù)及成本，利用交錯(cuò)型感測(cè)結(jié)構(gòu)所得的分辨率增加幅度必然有所上限。
此外，奇序傳感器組101及偶序傳感器組102雖緊密并列，但訊號(hào)電荷S1、S3…S10799及S2、S4…S10800對(duì)應(yīng)的影像訊號(hào)實(shí)際上分屬不同掃描線所得，然CCD線陣列傳感器100將其視為同一掃描線而進(jìn)行處理，增加分辨率的同時(shí)卻導(dǎo)致擷取影像與原待擷取影像的誤差。再者，對(duì)于面陣列傳感器，顯然亦無(wú)法應(yīng)用此種交錯(cuò)型感測(cè)結(jié)構(gòu)以增加分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種可調(diào)整分辨率的成像裝置。成像裝置以棱鏡組中棱鏡間的相對(duì)平移的設(shè)計(jì)，導(dǎo)引成像光束成像于影像傳感器的不同區(qū)域而達(dá)到增加分辨率的效果。藉此，無(wú)須增加影像傳感器的傳感器組，亦可應(yīng)用于面陣列傳感器，且無(wú)擷取影像與待擷取影像間的誤差問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種可調(diào)整分辨率的成像裝置，包括影像傳感器以及棱鏡組。棱鏡組用以導(dǎo)引成像光束至影像傳感器。棱鏡組包括第一棱鏡及第二棱鏡，第二棱鏡相對(duì)第一棱鏡平移于第一位置及第二位置之間，且第一棱鏡及第二棱鏡的頂角方向相差180度。而當(dāng)?shù)诙忡R相對(duì)第一棱鏡位于第一位置時(shí)，經(jīng)由第一棱鏡及第二棱鏡的成像光束成像于影像傳感器的第一區(qū)域。當(dāng)?shù)诙忡R相對(duì)第一棱鏡位于第二位置時(shí)，經(jīng)由第一棱鏡及第二棱鏡的成像光束成像于影像傳感器的第二區(qū)域。
為使本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉二個(gè)實(shí)例，并結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1示出了傳統(tǒng)交錯(cuò)型感測(cè)結(jié)構(gòu)的CCD線陣列傳感器的示意圖。
圖2示出了依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的成像裝置示意圖。
圖3示出了依照本發(fā)明實(shí)例一的兩棱鏡221及222相對(duì)平移示意圖。
圖4示出了依照本發(fā)明實(shí)例一的棱鏡平移及影像傳感器曝光時(shí)序圖。
圖5A示出了依照本發(fā)明實(shí)例一的兩棱鏡221及222的另一相對(duì)平移示意圖。
圖5B示出了依照本發(fā)明實(shí)例一的兩棱鏡221及222的再一相對(duì)平移示意圖。
圖6示出了依照本發(fā)明實(shí)例二的棱鏡間的相對(duì)平移示意圖。
圖7示出了依照?qǐng)D6中影像傳感器210的成像區(qū)域示意圖。
圖8示出了依照本發(fā)明實(shí)例二的棱鏡平移及影像傳感器曝光時(shí)序圖。
圖9示出了依照本發(fā)明實(shí)例二的棱鏡間的另一相對(duì)平移示意圖。
附圖符號(hào)說(shuō)明100CCD線陣列傳感器101奇序傳感器組102偶序傳感器組D1～D10800光感測(cè)點(diǎn)200成像裝置210影像傳感器220棱鏡組221第一棱鏡222第二棱鏡223第三棱鏡224第四棱鏡具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D2，其示出了依照本發(fā)明較佳實(shí)施例的成像裝置示意圖。成像裝置200包括影像傳感器210及棱鏡組220，影像傳感器210例如是電荷耦合組件(Charge Coupling Device，CCD)、互補(bǔ)性金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)或任意可以感測(cè)光線亮度的光傳感器。棱鏡組220用以導(dǎo)引成像光束I至影像傳感器210，并包括第一棱鏡221及第二棱鏡222。圖2中是以第一棱鏡221設(shè)置于第二棱鏡222及影像傳感器210之間為例作說(shuō)明。第一棱鏡221及第二棱鏡222例如為楔形棱鏡，且第一棱鏡221及第二棱鏡222的頂角方向相差180度，如圖2的兩虛線箭頭所示。如此一來(lái)，即可避免經(jīng)由第一棱鏡221及第二棱鏡222的成像光束I產(chǎn)生色散。
至于如何利用棱鏡組220中棱鏡間的相對(duì)平移，以導(dǎo)引成像光束I成像于影像傳感器210感測(cè)面上的不同區(qū)域，茲舉兩個(gè)實(shí)例說(shuō)明如下，但本發(fā)明的技術(shù)并不局限于此。
實(shí)例一于實(shí)例一中，是以影像傳感器210為線陣列傳感器為例作說(shuō)明。此時(shí)，成像裝置200例如應(yīng)用于一般的掃描儀中，且掃描儀還包括用以聚焦成像光束I的鏡頭(如透鏡群)。而棱鏡組220可設(shè)置于鏡頭及影像傳感器210之間，或鏡頭設(shè)置于棱鏡組220及影像傳感器210之間。于實(shí)例一中，是以棱鏡組220設(shè)置于鏡頭及影像傳感器210之間以導(dǎo)引經(jīng)鏡頭聚焦的成像光束I為例作說(shuō)明。
請(qǐng)參照?qǐng)D3，其示出了依照本發(fā)明實(shí)例一的兩棱鏡221及222相對(duì)平移示意圖。其中，圖3省略鏡頭的圖示及標(biāo)號(hào)，且X方向?yàn)榇┏黾埫娴姆较颉Ｈ鐖D3所示，影像傳感器210沿著Z方向設(shè)置且感測(cè)面位于X-Z平面并面向-Y軸方向，且同樣以第一棱鏡221設(shè)置于第二棱鏡222及影像傳感器210之間為例作說(shuō)明。此時(shí)，第二棱鏡222可相對(duì)第一棱鏡221平移于第一位置P1及第二位置P2之間，如圖3中沿著Y坐標(biāo)軸的雙向箭頭a所示。如此一來(lái)，當(dāng)?shù)诙忡R222相對(duì)第一棱鏡221位于第一位置P1時(shí)，經(jīng)由第一棱鏡221及第二棱鏡222的成像光束I成像于影像傳感器210的第一區(qū)域A1；而當(dāng)?shù)诙忡R222相對(duì)第一棱鏡221平移至第二位置P2時(shí)，經(jīng)由第一棱鏡221及第二棱鏡222的成像光束I成像于影像傳感器210的第二區(qū)域A2。亦即，只需通過(guò)兩棱鏡221及222之間沿著Y坐標(biāo)軸的相對(duì)平移，即可導(dǎo)引成像光束I成像于影像傳感器210上沿著Z方向的不同區(qū)域。此時(shí)，例如使用壓電材料來(lái)精細(xì)控制第二棱鏡222的平移，使得第一區(qū)域A1及第二區(qū)域A2的間距為影像傳感器210中的光感測(cè)點(diǎn)尺寸的一半，即可達(dá)到分辨率增加兩倍的效果。
請(qǐng)參照?qǐng)D4，其示出了依照本發(fā)明實(shí)例一的棱鏡平移及影像傳感器曝光時(shí)序圖。如圖4所示，第二棱鏡222是從時(shí)間點(diǎn)T1開始自第一位置P1平移，并于時(shí)間點(diǎn)T2前平移至穩(wěn)定的第二位置P2。時(shí)間點(diǎn)T2至T3之間，即成像光束I成像于第二區(qū)域A2時(shí)，影像傳感器210進(jìn)行第一次曝光操作，以將光訊號(hào)轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)。待第一次曝光操作完成后，第二棱鏡222從時(shí)間點(diǎn)T3開始自第二位置P2平移，并于時(shí)間點(diǎn)T4前平移至穩(wěn)定的第一位置P1。時(shí)間點(diǎn)T4至T5之間，即成像光束I成像于第一區(qū)域A1時(shí)，影像傳感器210進(jìn)行第二次曝光操作。兩次曝光操作所轉(zhuǎn)換的電訊號(hào)由下一級(jí)電路接收處理后，即可增加擷取影像的分辨率。當(dāng)然，圖4的描述僅為一種可能的曝光時(shí)序，同一掃描線的兩次曝光操作順序亦可視需要調(diào)整，曝光操作與平移操作之間亦可做順序上的調(diào)整。
此外，成像光束I入射第一棱鏡221及第二棱鏡222時(shí)，分別傾斜于第一棱鏡221入光面的法線K1及第二棱鏡222入光面的法線K2，如圖3所示。藉此避免例如成像光束I入射第二棱鏡222時(shí)，產(chǎn)生一部份比例的反射光沿著光軸射回鏡頭造成干擾。成像光束I出射第一棱鏡221及第二棱鏡222時(shí)，亦分別傾斜于第一棱鏡221出光面的法線K1’及第二棱鏡222出光面的法線K2’，如圖3所示。藉此避免例如成像光束I入射第一棱鏡221時(shí)，產(chǎn)生一部份比例的反射光反射回第二棱鏡222，造成干擾。其它棱鏡間，及棱鏡與影像傳感器210間亦可采用此種設(shè)計(jì)，以減少光軸上各光學(xué)組件間的反射干擾，達(dá)到較佳的成像效果。其中，較佳為入射第二棱鏡222的成像光束I實(shí)質(zhì)上垂直于第二棱鏡222的頂角方向平面，即第二棱鏡222的頂角方向所處的X-Z平面。
只要第二棱鏡222相對(duì)第一棱鏡221于第一位置P1及第二位置P2間的平移具有垂直于第一棱鏡221或第二棱鏡222的頂角方向平面的位移分量時(shí)，即可有如圖3所示的導(dǎo)引成像光束I成像于影像傳感器210上沿著Z方向的不同區(qū)域的效果。圖3中箭頭a所示的第二棱鏡222相對(duì)第一棱鏡221于第一位置P1及第二位置P2間的平移，即于圖3中的Y坐標(biāo)軸上平移，僅具有垂直于第一棱鏡221或第二棱鏡222的頂角方向平面的位移分量。
請(qǐng)參照?qǐng)D5A，其示出了依照本發(fā)明實(shí)例一的兩棱鏡221及222的另一相對(duì)平移示意圖。圖5A與圖3不同之處在于，第一棱鏡221與第二棱鏡222相貼合，且第二棱鏡222沿著貼合面相對(duì)第一棱鏡221平移于第一位置P1’及第二位置P2’之間，如圖5A的雙向箭頭a’所示。一方面可使第二棱鏡222于平移時(shí)的進(jìn)程控制較為穩(wěn)定，另一方面第二棱鏡222相對(duì)第一棱鏡221于第一位置P1’及第二位置P2’間的平移具有平行于第一棱鏡221或第二棱鏡222的頂角方向的位移分量。此外，于圖5A中，第二棱鏡222相對(duì)該第一棱鏡221于第一位置P1’及第二位置P2’間的平移更平行于第二棱鏡222的一側(cè)面。因?yàn)閄方向的位移分量顯然不影響光路的偏移。此外，成像光束I入射第一棱鏡221及第二棱鏡222時(shí)，同樣分別傾斜于第一棱鏡221入光面的法線K1及第二棱鏡222入光面的法線K2。除了減少光軸上各光學(xué)組件間的反射干擾外，亦為適應(yīng)兩棱鏡貼合的考慮。此時(shí)相貼合的第一棱鏡221及第二棱鏡222相當(dāng)于一平行透明板，對(duì)于成像光束I的偏折效果由入射角與平行透明板的厚度及折射率決定。而貼合的兩棱鏡間的相對(duì)平移即有改變平行透明板的厚度的作用。
如此一來(lái)，當(dāng)?shù)诙忡R222相對(duì)第一棱鏡221位于第一位置P1’時(shí)，經(jīng)由第一棱鏡221及第二棱鏡222的成像光束I成像于影像傳感器210的第一區(qū)域A1’；而當(dāng)?shù)诙忡R222相對(duì)第一棱鏡221位于第二位置P2’時(shí)，經(jīng)由第一棱鏡221及第二棱鏡222的成像光束I成像于影像傳感器210的第二區(qū)域A2’。亦即，通過(guò)貼合的兩棱鏡間的相對(duì)平移，即可導(dǎo)引成像光束I成像于影像傳感器210上沿著Z方向的不同區(qū)域。此時(shí)，例如亦可使用壓電材料來(lái)精細(xì)控制第二棱鏡222的平移，使得第一區(qū)域A1’及第二區(qū)域A2’的間距為影像傳感器210中的光感測(cè)點(diǎn)尺寸的一半，即可達(dá)到分辨率增加兩倍的效果。
請(qǐng)參照?qǐng)D5B，其示出了依照本發(fā)明實(shí)例一的兩棱鏡221及222的再一相對(duì)平移示意圖。與圖5A不同之處在于，圖5B的兩棱鏡221及222未貼合。如圖5B所示，只要第二棱鏡222相對(duì)第一棱鏡221于第一位置P1’及第二位置P2’間的平移具有平行于第一棱鏡221或第二棱鏡222的頂角方向的位移分量，同樣亦有如圖5A的調(diào)整成像區(qū)域位置的效果。
實(shí)例二于實(shí)例二中，是以影像傳感器210為面陣列傳感器為例作說(shuō)明。此時(shí)，成像裝置200例如應(yīng)用于一般的數(shù)字相機(jī)中，數(shù)字相機(jī)亦包括用以聚焦成像光束I的鏡頭(如透鏡群)。于實(shí)例二中，同樣以棱鏡組220設(shè)置于鏡頭及影像傳感器210之間為例作說(shuō)明。
請(qǐng)參照?qǐng)D6，其示出了依照本發(fā)明實(shí)例二的棱鏡間的相對(duì)平移示意圖。圖6中采用與圖3中相同的X-Y-Z方向。此時(shí)，Z方向?yàn)榇┏黾埫娴姆较?，且影像傳感?10的感測(cè)面亦位于X-Z平面上且面向-Y軸方向。另外，與圖3不同之處在于，棱鏡組220還包括第三棱鏡223及第四棱鏡224，如圖6所示。第三棱鏡223及第四棱鏡224同樣可使用如第一棱鏡221及第二棱鏡222的楔形棱鏡，且第三棱鏡223及第四棱鏡224的頂角方向亦相差180度，同樣為避免經(jīng)由第三棱鏡223及第四棱鏡224的成像光束I產(chǎn)生色散。此外，是以第四棱鏡224設(shè)置于第三棱鏡223及影像傳感器210之間，且第三棱鏡223及第四棱鏡224設(shè)置于第一棱鏡221與影像傳感器210之間為例說(shuō)明。
于實(shí)例一中，第一棱鏡221及第二棱鏡222的相對(duì)平移是有導(dǎo)引成像光束I成像于影像傳感器210上沿著Z方向的不同區(qū)域的作用，即達(dá)到一維(Z方向)的控制效果。當(dāng)影像傳感器210例如為面陣列傳感器(XZ平面)時(shí)，第三棱鏡223及第四棱鏡224用以增加額外一維(X方向)的控制效果，使得經(jīng)由棱鏡組220的成像光束I可成像于影像傳感器210上沿著X-Z平面的不同區(qū)域。由向量的合成原理可知，當(dāng)?shù)诙忡R222及第四棱鏡224的頂角方向夾一預(yù)設(shè)角度，且預(yù)設(shè)角度大于0度且小于180度時(shí)，即可達(dá)到二維的控制效果。于實(shí)例二中，第二棱鏡222的頂角方向指向+Z軸而第四棱鏡224的頂角方向指向+X軸，因此，此預(yù)設(shè)角度實(shí)質(zhì)上為90度，如圖6所示。
此時(shí)，第四棱鏡224可相對(duì)第三棱鏡223平移于第三位置P3及第四位置P4之間，如圖6的雙向箭頭b所示。如此一來(lái)，當(dāng)?shù)谒睦忡R224相對(duì)第三棱鏡223位于第三位置P3時(shí)，經(jīng)由第三棱鏡223及第四棱鏡224的成像光束I成像于影像傳感器210的第三區(qū)域A3；而當(dāng)?shù)谒睦忡R224相對(duì)第三棱鏡223位于第四位置P4時(shí)，經(jīng)由第三棱鏡223及第四棱鏡224的成像光束I成像于影像傳感器210的第四區(qū)域A4。亦即，通過(guò)第三棱鏡223及第四棱鏡224間的相對(duì)平移，即可導(dǎo)引成像光束I成像于影像傳感器210上沿著X方向的不同區(qū)域。此時(shí)，例如以壓電材料來(lái)精細(xì)控制第四棱鏡224的平移，使得第三區(qū)域A3及第四區(qū)域A4的間距為影像傳感器210中的光感測(cè)點(diǎn)尺寸的一半，第一棱鏡221及第二棱鏡222間亦予以相同尺度的相對(duì)平移，即可達(dá)到二維控制使分辨率增加四倍的效果。
其中，這里描述的第三區(qū)域A3與第四區(qū)域A4是相對(duì)存在的，并非特指固定的某兩區(qū)域。例如，第二棱鏡222相對(duì)第一棱鏡221位于第一位置P1時(shí)的第三區(qū)域A3與第四區(qū)域A4即與第二棱鏡222相對(duì)第一棱鏡221位于第二位置P2時(shí)的第三區(qū)域A3與第四區(qū)域A4在影像傳感器210上的Z方向位置有所不同。同樣，此時(shí)的第一區(qū)域A1與第二區(qū)域A2亦為相對(duì)存在。下面再根據(jù)

四棱鏡221、222、223及224相對(duì)位移時(shí)，第一至第四區(qū)域的對(duì)應(yīng)變化。
請(qǐng)參照?qǐng)D7，其示出了依照?qǐng)D6中影像傳感器210的成像區(qū)域示意圖。于圖7中，+Y方向穿入紙面，且由上述可知，藉由四棱鏡221、222、223及224的相對(duì)位移，成像光束I于影像傳感器210上的所有可能成像區(qū)域大致上落于一范圍S。范圍S的形狀是與第二棱鏡222及第四棱鏡224的頂角方向所夾的預(yù)設(shè)角度相關(guān)。于實(shí)例二中，預(yù)設(shè)角度為90度時(shí)，范圍S實(shí)質(zhì)上為一矩形。
此外，如圖7所示，當(dāng)?shù)诙忡R222及第四棱鏡224分別位于第二位置P2及第四位置P4時(shí)，成像光束I成像于區(qū)域B1。當(dāng)?shù)诙忡R222及第四棱鏡224分別位于第二位置P2及第三位置P3時(shí)，成像光束I成像于區(qū)域B2。當(dāng)?shù)诙忡R222及第四棱鏡224分別位于第一位置P1及第三位置P3時(shí)，成像光束I成像于區(qū)域B3。當(dāng)?shù)诙忡R222及第四棱鏡224分別位于第一位置P1及第四位置P4時(shí)，成像光束I成像于區(qū)域B4。
如此一來(lái)，利用控制第二棱鏡222于第一位置P1及第二位置P2間平移，能使成像光束I的成像于第一區(qū)域A1及第二區(qū)域A2間往復(fù)移動(dòng)，如圖7中雙向箭號(hào)c2及c4所示，第一區(qū)域A1及第二區(qū)域A2在圖7中對(duì)應(yīng)于區(qū)域B3及B2或B4及B1。另一方面，控制第四棱鏡224于第三位置P3及第四位置P4間平移，能使成像光束I的成像于第三區(qū)域A3及第四區(qū)域A4間往復(fù)移動(dòng)，如圖7中雙向箭號(hào)c1及c3所示，第三區(qū)域A3及第四區(qū)域A4在圖7中對(duì)應(yīng)于區(qū)域B2及B1或B3及B4。
請(qǐng)參照?qǐng)D8，其示出了依照本發(fā)明實(shí)例二的棱鏡平移及影像傳感器曝光時(shí)序圖。第二棱鏡222從時(shí)間點(diǎn)T1開始自第一位置P1平移，并于時(shí)間點(diǎn)T2前平移至穩(wěn)定的第二位置P2。第四棱鏡224于時(shí)間點(diǎn)T1至T3之間是位于第四位置P4。時(shí)間點(diǎn)T2至T3之間，即成像光束I成像于區(qū)域B1時(shí)，影像傳感器210進(jìn)行第一次曝光操作，以將光訊號(hào)轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)。待第一次曝光操作完成后，第四棱鏡224從時(shí)間點(diǎn)T3開始自第四位置P4平移，并于時(shí)間點(diǎn)T4前平移至穩(wěn)定的第三位置P3。時(shí)間點(diǎn)T4至T5之間，即成像光束I成像于區(qū)域B2時(shí)，影像傳感器210進(jìn)行第二次曝光操作。待第二次曝光操作完成后，第二棱鏡222從時(shí)間點(diǎn)T5開始自第二位置P2平移，并于時(shí)間點(diǎn)T6前平移至穩(wěn)定的第一位置P1。時(shí)間點(diǎn)T6至T7之間，即成像光束I成像于區(qū)域B 3時(shí)，影像傳感器210進(jìn)行第三次曝光操作。待第三次曝光操作完成后，第四棱鏡224從時(shí)間點(diǎn)T7開始自第三位置P3平移，并于時(shí)間點(diǎn)T8前平移至穩(wěn)定的第四位置P4。時(shí)間點(diǎn)T8至T9之間，即成像光束I成像于區(qū)域B4時(shí)，影像傳感器210進(jìn)行第四次曝光操作。四次曝光操作所轉(zhuǎn)換的電訊號(hào)由下一級(jí)電路接收處理后，即可增加擷取影像四倍的分辨率。當(dāng)然，圖8的描述僅為一種可能的曝光時(shí)序，四次曝光操作順序亦可視需要調(diào)整，曝光操作與平移操作之間亦可做順序上的調(diào)整。
此外，成像光束I入射第三棱鏡223及第四棱鏡224時(shí)，亦分別傾斜于第三棱鏡223入光面的法線K3及第四棱鏡224入光面的法線K4，如圖6所示。成像光束I出射第三棱鏡223及第四棱鏡224時(shí)，亦分別傾斜于第三棱鏡223出光面的法線K3’及第四棱鏡224出光面的法線K4’。亦即，棱鏡之間及棱鏡與影像傳感器210間，藉此設(shè)計(jì)避免前述的光軸上各光學(xué)組件間的反射干擾，達(dá)到較佳的成像效果。其中，入射第三棱鏡223的成像光束I實(shí)質(zhì)上垂直于第三棱鏡223的頂角方向平面，即第三棱鏡223的頂角方向所處的X-Z平面。
當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員亦可以明了，只要第四棱鏡224相對(duì)第三棱鏡223于第三位置P3及第四位置P4間的平移包括垂直于第三棱鏡223或第四棱鏡224的頂角方向平面的位移分量時(shí)，或者具有平行于第三棱鏡223或第四棱鏡224的頂角方向的位移分量時(shí)，即可有如圖6所示的導(dǎo)引成像光束I成像于影像傳感器210上沿著X方向的不同區(qū)域的效果。圖6中箭頭b所示的第四棱鏡224相對(duì)第三棱鏡223于第三位置P3及第四位置P4間的平移，即于圖6中的Y坐標(biāo)軸上平移，僅具有垂直于第三棱鏡223或第四棱鏡224的頂角方向平面的位移分量。
請(qǐng)參照?qǐng)D9，其示出了依照本發(fā)明實(shí)例二的棱鏡間的另一相對(duì)平移示意圖。圖9中省略成像光束I及影像傳感器210的圖標(biāo)及標(biāo)號(hào)。于圖9中，第一棱鏡221與第二棱鏡222如圖5A中所示相貼合，第二棱鏡222沿著貼合面相對(duì)第一棱鏡221平移于第一位置P1’及第二位置P2’之間，如箭頭a’所示。除此之外，圖9與圖6不同之處在于，第三棱鏡223與第四棱鏡224相貼合，且第四棱鏡224沿著貼合面相對(duì)第三棱鏡223平移于第三位置P3’及第四位置P4’之間，如箭頭b’所示。一方面同樣使第四棱鏡224于平移時(shí)的進(jìn)程控制較為穩(wěn)定，另一方面第四棱鏡224相對(duì)第三棱鏡223于第三位置P3’及第四位置P4’間的平移具有平行于第三棱鏡223或第四棱鏡224的頂角方向的位移分量。此外，于圖9中，第四棱鏡224相對(duì)第三棱鏡223于第三位置P3’及第四位置P4’間的平移更平行于第四棱鏡224的一側(cè)面。
同樣，成像光束I入射第三棱鏡223及第四棱鏡224時(shí)，亦分別傾斜于第三棱鏡223入光面的法線K3及第四棱鏡224入光面的法線K4。除了減少光軸上各光學(xué)組件間的反射干擾外，亦同樣為適應(yīng)前述兩棱鏡貼合時(shí)的考慮。
如此一來(lái)，通過(guò)貼合的第一棱鏡221及第二棱鏡222間的相對(duì)平移，以及通過(guò)貼合的第三棱鏡223及第四棱鏡224間的相對(duì)平移，亦可同樣有如圖7所示，導(dǎo)引成像光束I成像于影像傳感器210的感測(cè)面上沿著X-Z平面的不同區(qū)域。此時(shí)，例如以壓電材料來(lái)精細(xì)控制第二棱鏡222及第四棱鏡224的平移尺度，同樣可達(dá)到分辨率增加四倍的效果。當(dāng)然，也能分別設(shè)計(jì)兩棱鏡221及222間貼合與否及兩棱鏡223及224間貼合與否。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員亦可以明了，實(shí)例一及實(shí)例二中的各棱鏡雖以楔形棱鏡為例作說(shuō)明，但顯然可視需要采用一般各種棱鏡來(lái)達(dá)成同樣的效果，且楔形棱鏡的側(cè)面形狀同樣可采用各種三角形以因應(yīng)制造上或使用上的考慮。再者，例如實(shí)例二中的第一棱鏡221及第三棱鏡223經(jīng)由適當(dāng)?shù)呐渲煤笠嗄軌蛳噘N合，亦即第一棱鏡221及第三棱鏡223為一體成形，或第一棱鏡221及第三棱鏡223合為一雙合鏡。此外，提高控制棱鏡間相對(duì)位移的精度，使得例如第二棱鏡222能相對(duì)第一棱鏡221平移于三個(gè)位置之間或以上，亦能更提高分辨率。
當(dāng)然，由第一棱鏡221相對(duì)于第二棱鏡222作平移，第三棱鏡223相對(duì)于第四棱鏡224作平移，或第一棱鏡221及第二棱鏡222設(shè)置于第三棱鏡223及第四棱鏡224與影像傳感器210之間，同樣皆有前述的一維或二維的控制效果。此時(shí)成像光束I與各棱鏡入光面的法線的傾斜關(guān)系亦可隨的調(diào)整。只要成像裝置200通過(guò)其棱鏡組220中棱鏡間的相對(duì)平移的設(shè)計(jì)，導(dǎo)引成像光束I成像于影像傳感器210的不同區(qū)域而達(dá)到增加分辨率的目的，皆不脫離本發(fā)明的技術(shù)范圍。
本發(fā)明上述實(shí)施例所披露的可調(diào)整分辨率的成像裝置，通過(guò)其棱鏡組中棱鏡間的相對(duì)平移的設(shè)計(jì)，導(dǎo)引成像光束成像于影像傳感器的不同區(qū)域，達(dá)到增加分辨率的目的。避免擷取影像與待擷取影像間的誤差問(wèn)題外，亦無(wú)須增加影像傳感器的傳感器組數(shù)量，并能應(yīng)用于面陣列傳感器。另外，以上各實(shí)施例中以獲取一周期的影像信息為例進(jìn)行說(shuō)明，實(shí)際應(yīng)用中，用于多周期的影像獲得并無(wú)不可。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以本發(fā)明的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)整分辨率的成像裝置，包括一影像傳感器；以及一棱鏡組，用以導(dǎo)引一成像光束至該影像傳感器，該棱鏡組包括一第一棱鏡；及一第二棱鏡，相對(duì)該第一棱鏡平移于一第一位置及一第二位置之間，且該第一棱鏡及該第二棱鏡的頂角方向相差180度；其中，當(dāng)該第二棱鏡相對(duì)該第一棱鏡位于該第一位置時(shí)，經(jīng)由該第一棱鏡及該第二棱鏡的該成像光束成像于該影像傳感器的一第一區(qū)域，當(dāng)該第二棱鏡相對(duì)該第一棱鏡位于該第二位置時(shí)，經(jīng)由該第一棱鏡及該第二棱鏡的該成像光束成像于該影像傳感器的一第二區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，還包括一鏡頭，其中該棱鏡組設(shè)置于該鏡頭及該影像傳感器之間。
3.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，還包括一鏡頭，其中該鏡頭設(shè)置于該棱鏡組及該影像傳感器之間。
4.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中該影像傳感器為一線陣列傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中該影像傳感器于該第二棱鏡相對(duì)該第一棱鏡平移至該第一位置及該第二位置時(shí)進(jìn)行曝光操作。
6.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中該第一棱鏡及該第二棱鏡為楔形棱鏡。
7.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中該成像光束入射該第一棱鏡及該第二棱鏡時(shí)，分別傾斜于該第一棱鏡入光面的法線及該第二棱鏡入光面的法線。
8.如權(quán)利要求7所述的成像裝置，其中入射該第二棱鏡的該成像光束實(shí)質(zhì)上垂直于該第二棱鏡的頂角方向平面。
9.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中該第二棱鏡相對(duì)該第一棱鏡于該第一位置及該第二位置間的平移具有垂直于該第一棱鏡或該第二棱鏡的頂角方向平面的位移分量。
10.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中該第二棱鏡相對(duì)該第一棱鏡于該第一位置及該第二位置間的平移具有平行于該第一棱鏡或該第二棱鏡的頂角方向的位移分量。
11.如權(quán)利要求10所述的成像裝置，其中該第二棱鏡相對(duì)該第一棱鏡于該第一位置及該第二位置間的平移平行于該第二棱鏡的一側(cè)面。
12.如權(quán)利要求11所述的成像裝置，其中該第一棱鏡與該第二棱鏡相貼合，且該成像光束入射該第一棱鏡及該第二棱鏡時(shí)，分別傾斜于該第一棱鏡入光面的法線及該第二棱鏡入光面的法線。
13.如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其中該影像傳感器為一面陣列傳感器。
14.如權(quán)利要求13所述的成像裝置，其中該棱鏡組還包括一第三棱鏡及一第四棱鏡，該第四棱鏡相對(duì)該第三棱鏡平移于一第三位置及一第四位置之間，且該第三棱鏡及該第四棱鏡的頂角方向相差180度；其中，當(dāng)該第四棱鏡相對(duì)該第三棱鏡位于該第三位置時(shí)，經(jīng)由該第三棱鏡及第四棱鏡的該成像光束成像于該影像傳感器的一第三區(qū)域，當(dāng)該第四棱鏡相對(duì)該第三棱鏡位于該第四位置時(shí)，經(jīng)由該第三棱鏡及該第四棱鏡的該成像光束成像于該影像傳感器的一第四區(qū)域；其中，該第二棱鏡及該第四棱鏡的頂角方向夾一預(yù)設(shè)角度，該預(yù)設(shè)角度大于0度且小于180度。
15.如權(quán)利要求14所述的成像裝置，其中該預(yù)設(shè)角度實(shí)質(zhì)上為90度。
16.如權(quán)利要求14所述的成像裝置，其中該影像傳感器于該第二棱鏡相對(duì)該第一棱鏡平移至該第一位置及該第二位置，且該第四棱鏡相對(duì)該第三棱鏡平移至該第三位置及該第四位置時(shí)，進(jìn)行曝光操作。
17.如權(quán)利要求14所述的成像裝置，其中該第三棱鏡及該第四棱鏡為楔形棱鏡。
18.如權(quán)利要求14所述的成像裝置，其中入射該第三棱鏡的該成像光束實(shí)質(zhì)上垂直于該第三棱鏡的頂角方向平面。
19.如權(quán)利要求14所述的成像裝置，其中該第一棱鏡及該第三棱鏡為一體成形。
20.如權(quán)利要求14所述的成像裝置，其中該第一棱鏡及該第三棱鏡合為一雙合鏡。
21.如權(quán)利要求14所述的成像裝置，其中該第四棱鏡相對(duì)該第三棱鏡于該第三位置及該第四位置間的平移具有垂直于該第三棱鏡或該第四棱鏡的頂角方向平面的位移分量。
22.如權(quán)利要求14所述的成像裝置，其中該第四棱鏡相對(duì)該第三棱鏡于該第三位置及該第四位置間的平移具有平行于該第三棱鏡或該第四棱鏡的頂角方向的位移分量。
23.如權(quán)利要求21所述的成像裝置，其中該第四棱鏡相對(duì)該第三棱鏡于該第三位置及該第四位置間的平移平行于該第四棱鏡的一側(cè)面。
24.如權(quán)利要求23所述的成像裝置，其中該第一棱鏡與該第二棱鏡相貼合，該第三棱鏡及該第四棱鏡相貼合，且該成像光束入射該第一棱鏡及該第二棱鏡時(shí)，分別傾斜于該第一棱鏡入光面的法線及該第二棱鏡入光面的法線，該成像光束入射該第三棱鏡及該第四棱鏡時(shí)，分別傾斜于該第三棱鏡入光面的法線及該第四棱鏡入光面的法線。
全文摘要
可調(diào)整分辨率的成像裝置包括影像傳感器以及棱鏡組，棱鏡組用以導(dǎo)引成像光束至影像傳感器。棱鏡組包括第一棱鏡及第二棱鏡，第二棱鏡相對(duì)第一棱鏡平移于第一位置及第二位置之間，且第一棱鏡及第二棱鏡的頂角方向相差180度。而當(dāng)?shù)诙忡R相對(duì)第一棱鏡位于第一位置時(shí)，經(jīng)由第一棱鏡及第二棱鏡的成像光束成像于影像傳感器的第一區(qū)域。當(dāng)?shù)诙忡R相對(duì)第一棱鏡位于第二位置時(shí)，經(jīng)由第一棱鏡及第二棱鏡的成像光束成像于影像傳感器的第二區(qū)域。
文檔編號(hào)H04N5/335GK101055343SQ20061007530
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2006年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月12日
發(fā)明者陳俊 申請(qǐng)人:明基電通信息技術(shù)有限公司