產生具有視差的圖像數據的方法、裝置及圖像感測模塊的製作方法

2023-07-22 06:50:36 2

專利名稱：產生具有視差的圖像數據的方法、裝置及圖像感測模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及立體圖像技術，尤其涉及立體圖像技術中的視差技 術，尤其涉及利用數字圖像採集裝置，例如數字相機或數字攝影機， 產生具有視差的圖像數據的方法、相關的數字圖像採集裝置、圖像感 測元件模塊、立體圖像產生方法及立體圖像產生裝置。
背景技術：
已知立體圖像技術大致分為全息技術(holography)及視差(disparity或 parallax)技術二禾中。全息技術禾!j用波前重建(wavefrontreconstruction)方法，i上 人眼接受到相同於真實物體所發出的反射光，來重建立體圖像。IM技斜IJ用人類雙眼的視差(binocular disparity or parallax)效應，如圖 1所示，左眼11及右眼12分別以視角O觀看物體13，因左眼11及右眼12 間的距離，故左眼11及右眼12分別接受到不同的圖像，即具有視差的圖 像，之後由人腦綜合而形成立體圖像。基此，視差技術產生如人類左眼及 右眼所接受到的具豐賠的圖像，透》泣俠3D)眼鏡，使觀看者左眼及右眼分 別接受到具視差的圖像，再由人腦綜合而產生立體圖像。欲製作具視差的圖像以供產生立體圖像並非易事，通常需要專業昂貴 的攝影器材，例如雙鏡頭的魚眼相機，令一般消費大眾難以自行製作以為 娛樂用途。發明內容本發明的一個目的是提供一種利用數字圖像採集裝置及方法，產 生具有視差的圖像數據，以供產生立體圖像。本發明的另一目的是提供一種立體圖像產生方法及裝置，可易於 觀看自具視差的圖像所產生的立體圖像。依本發明的一個方案， 一種利用數字圖像採集裝置產生具有視差的圖像數據的方法，該數字圖像釆集裝置主要利用聚焦透鏡將接收的 圖像聚焦於圖像感測元件上，以將聚焦的圖像轉換成電信號方式的圖 像數據，該聚焦透鏡可動地連結於該數字圖像釆集裝置，該方法包含: 將該聚焦透鏡朝第一方向轉動第一角度，使該圖像感測元件取得第一 圖像數據；以及將該聚焦透鏡朝相反於該第一方向的第二方向轉動第 二角度，使該圖像感測元件取得與第一圖像數據具有視差的第二圖像 數據。依本發明的另一方案， 一種利用數字圖像採集裝置產生具有視差 的圖像數據的方法，該數字圖像採集裝置主要利用圖像感測元件將接 收的圖像轉換成電信號方式的圖像數據，該圖像感測元件具有多個圖 像感測單元，該方法包含提供折射片，其具有多個折射區域，相鄰 的二個折射區域分別具有相反的第一折射方向及第二折射方向；以及 將該折射片設置為接觸該圖像感測元件，使該多個折射區域分別對應 於該多個圖像感測單元，以於該圖像感測元件取得具有視差的第一折 射方向的圖像數據及第二折射方向的圖像數據。依本發明的又一方案， 一種數字圖像採集裝置，用以選擇性地產 生具有視差的圖像數據，該數字圖像採集裝置包含聚焦透鏡，可動 地連結於該數字圖像採集裝置，且用以將接收的圖像聚焦；以及圖像 感測元件，用以將聚焦的圖像轉換成電信號方式的圖像數據，其中， 當該聚焦透鏡朝第一方向轉動第一角度時，該圖像感測元件取得第一 圖像數據，當該聚焦透鏡朝相反於第一方向的第二方向轉動第二角度 時，該圖像感測元件取得與第一圖像數據具有視差的第二圖像數據。依本發明的再一方案， 一種數字圖像採集裝置，用以產生具有視 差的圖像數據，該數字圖像採集裝置包含圖像感測元件，用以將接 收的圖像轉換成電信號方式的圖像數據，且具有多個圖像感測單元； 以及折射片，接觸該圖像感測元件，且具有分別對應於該多個圖像感 測單元的多個折射區域，相鄰的二個折射區域分別具有相反的第一折 射方向及第二折射方向，使該圖像感測元件取得具有視差的第一折射 方向的圖像數據及第二折射方向的圖像數據。依本發明的另一方案， 一種圖像感測模塊，包含圖像感測元件，用以將接收的圖像轉換成電信號方式的圖像數據，且具有多個圖像感 測單元；以及折射片，接觸該圖像感測元件，且具有分別對應於各圖 像感測單元的多個折射區域，相鄰的二個折射區域分別具有相反的第 一折射方向及第二折射方向，使該圖像感測元件取得具有視差的第一 折射方向的圖像數據及第二折射方向的圖像數據。依本發明的又一方案， 一種立體圖像產生方法，包含提供顯示 裝置，該顯示裝置具有多個像素，且接收具有視差的第一折射方向的 圖像數據及第二折射方向的圖像數據的信號，該第一折射方向相反於 第二折射方向；將第一折射方向的圖像數據及第二折射方向的圖像數 據交替顯示於相鄰的像素上；提供折射片，該折射片具有多個折射區 域，相鄰的二個折射區域分別具有該第一折射方向及第二折射方向； 以及將該第一折射方向的折射區域及第二折射方向的折射區域分別 對應於交替顯示該第一折射方向的圖像數據及第二折射方向的圖像 數據的相鄰像素，使得觀看者透過該折射片觀看該等顯示的圖像時會 看到立體圖像。依本發明的另一方案， 一種立體圖像產生裝置，包含顯示裝置，其具有多個像素，且接收具有視差的第一折射方向的圖像數據及第二 折射方向的圖像數據的信號，並將第一折射方向的圖像數據及第二折 射方向的圖像數據交替顯示於相鄰像素上，該第一折射方向相反於第二折射方向；以及折射片，接近該顯示裝置，該折射片具有多個折射 區域，相鄰的二個折射區域分別具有該第一折射方向及第二折射方 向，其中，該第一折射方向的折射區域及第二折射方向的折射區域分 別對應於交替顯示該第一折射方向的圖像數據及第二折射方向的圖 像數據的相鄰像素，使得觀看者透過該折射片觀看該等顯示的圖像時 會看到立體圖像。


圖1顯示人類左右眼的視差效應；圖2顯示本發明優選實施例的方法流程，供利用數字圖像釆集裝 置產生具有視差的圖像數據；圖3A、 3B及3C分別顯示實施圖2方法的數字圖像採集裝置的 優選實施例狀態圖；圖4A、 4B及4C顯示圖3A、 3B及3C狀態圖所分別取得的具視 差的物體圖像；圖5顯示本發明另一優選實施例的方法流程，供利用數字圖像採 集裝置產生具有視差的圖像數據；圖6顯示實施圖5方法的數字圖像採集裝置的優選實施例結構圖；圖7顯示圖6中所取得的具視差的物體圖像；圖8顯示本發明優選實施例的圖像感測模塊的結構圖；圖9顯示產生立體圖像的方法流程優選實施例；圖10顯示實施圖9方法的立體圖像產生裝置的優選實施例結構元件符號說明11左眼 12右眼 13物體13A以光軸C為中心聚焦所形成的圖像13B於光軸C的右側聚焦所形成的圖像13C於光軸C的左側聚焦所形成的圖像3 數字圖像採集裝置31圖像感測元件32聚焦透鏡6 數字圖像採集裝置61圖像感測元件611 616 圖像感測單元62折射片621A及621B ~ 626A及626B 折射區域 71、 73、 75 光線偏向右側(R)所形成的圖像72、 74、 76 光線偏向左側(L)所形成的圖像 8 圖像感測模塊 1001 顯示裝置 1002- 1007 像素S具有視差的偏向右側(R)及偏向左側(L)的圖像數據的信號具體實施方式
為進一步了解本發明的目的、功能、特點和優點，下文將配合所附圖 式說明本發明的伏選實施例。圖2顯示本發明"琉實施例的方法流程，供利用數字圖像採集裝置產 生具有,艘的圖像數據，圖3A、 3B及3C分別顯示實施圖2方法的數字圖 像採集體的t)戰實施例狀態圖，圖4A、 4B及4C顯示圖3A、 3B及3C 狀態圖所分別取得的具視差的物體圖像。圖3A顯示本發明,實施例的數字圖像採集裝置3具有圖像^i元件 (例如CCD)31及聚焦透鏡32，可如一般數字圖像採集裝置，利用聚焦透鏡 32^^收的圖像聚焦於圖像敏則元件31上，以將聚焦的圖像轉換成電信號 方式的圖像數據，其中圖像的聚焦以光軸C為中心，如被3D(豫是圖1所 示的物體13 ，貝呲時圖像感湖阮件31所取得的圖像數據呈現如圖4A所示 的圖像13A，如同物體13。於圖3B所示的狀態時，圖2的步驟21將聚焦透鏡32朝逆時針方向(第 一方向辨動一角度(第一角度)，因此圖像聚焦於光軸C的右側，此時圖像 感測元件31所取得的圖像數據(第一數據)呈現如圖4B所示的圖像13B。相 較於圖4A中的圖像13A，圖像13B右半部的圖像較大，而左半部的圖像較 小。於圖3C的狀態時，圖2的步驟22將聚焦透鏡32朝順時針方向(第二 方向辨動一角度(第二角度)，因此圖像聚焦於光軸C的左側，此時圖像感 測元件31所取得的圖像數據(第二數據)呈現如圖4C所示的圖像13C。相較 於圖4A中的圖像13A，圖像13C右半部的圖像較小，而左半部的圖像較大， 故圖像13C與圖像13B間有視差。前述第一角度可相等或不等於第二角度，如二者不相等，於取得具有視差的圖像數據後，可利用一般數字圖像採集裝置中的圖像處理單元予以 適當處理。聚焦透鏡32可利用各種適當機構，例如連杆、導槽等機構，而可動地 連接於數字圖像採集裝置3,使聚焦透鏡32可依不同方向轉動特定角度。圖5顯示本發明另一"跑實施例的方法流程，供利用數字圖像採集裝 置產生具有視差的圖像數據，圖6顯示實施圖5方法的數字圖像採集裝置 的tt^實施例結構圖，圖7顯示圖6中所取得的具視差的物體圖像。圖6的數字圖像採集裝置6具有圖像感測元件61，其如同圖3A中的 圖像感領阮俠例如CCD) 31，可將聚焦的圖像轉換成電信號方式的圖像數 據。圖像感測元件61具有多個圖像感測單元(像素)611、 612、 613、 614、 615、 616。如圖5中步驟51 ，圖6中數字圖像採集裝置6還具有折射片62，其具 有多個折射區域，分別由621A及621B、 622A及622B、 623A及623B、 624A及624B、 625A及625B、 626A及626B所組成，各折射區域分別由 二種不同材科例如聚醯亞胺、聚碳酸酯等聚合物)以堆棧方式形成，且相鄰 的二個折射區域分別具有不同的堆棧厚度，例如由621A及621B組成的折 射區域的堆棧厚度不同於相鄰的622A及622B組成的折射區域的堆棧厚度。 因此相鄰的二個折射區域分別具有相反的折射方向，例如由621A及621B 組成的折射區域使iftA此區域的光線偏向右側(R)，而相鄰由622A及622B 組成的折射區域則使進入此區域的光線偏向左側(L)。如圖5中步驟52,圖6的折射片62設置為接觸圖像感測元件61，使 各折射區域分別對應於各圖像感測單元，例如由621A及621B組成的折射 區土救寸應於圖像感測單元611，由622A及622B會賊的折射區域對應於圖 像感測單元612，因此於圖像感測元件61取得具有視差的圖像數據，即光 線偏向右側(R)形成的圖像數據以及:光線偏向左側(L)形成的圖像數據，如圖 7所示的光線偏向右側(R)形成的圖像71、 73、 75以及光線偏向左側(L)形成 的圖像72、 74、 76，其如同由圖犯的部分圖像13B與圖4C的部分圖像 13C交錯組合成有卞M的圖像。圖6所示的圖像感測元件61及折射片62可組成如圖8所示的圖像感 測模±央8，其中圖像感測元件61的各圖像感測單元611、 612、 613、 614、615、616分別X寸應於折射片62中分別由621A及621B、622A及622B、623A 及623B、 624A及624B、 625A及625B、 626A及626B所組成的各折射區 域。欲觀看自圖2中取得的具有視差的第一圖像數據及第二圖像數據所產 生的立體圖像，可利用已知的立俠3D)眼鏡(未顯示)，使觀看者左眼及右眼 分別接受到具豐爐的第一圖像及第二圖像，再由人腦綜合而產生立體圖像。欲觀看自圖5中取得的具有德割勺偏向右側(R)的圖像數據及偏向左側 (L)的圖像數據所產生的立體圖像，可利用圖9顯示的產生立體圖像的方法 流程f雄實施例，圖10顯示實施圖9方法的立體圖像產生裝置的"謎實施 例結構圖。如圖9中步驟901，於圖10中，顯示裝置(例如一液晶顯示器)1001具 有多個像素1002、 1003、 1004、 1005、 1006、 1007，且接收圖5中取得的 具有視差的偏向右側(R)的圖像(71、 73、 75)數據及偏向左側(L)的圖像(72、 74、 76)數據的信號(S)。如圖9中步驟902，於圖10中，顯示，1001將這些偏向右側(R)及 偏向左側(L)的圖像數據交替顯示於相鄰的像素上，例如將偏向右側(R)的圖 像(71、 73、 75)數據分別顯示於像素1002、 1004、 1006上，之後將偏向左 側(L)的圖像(72、 74、 76)數據分別顯示於像素1003、 1005、 1007上。如圖9中步驟903，於圖10中，於顯示裝置1001前方設置如圖6的折 射片62，其具有多個折射區域，分別由621A及621B、 622A及6"B、 623A 及623B、 624A及624B、 625A及625B、 626A及626B所組成，相鄰的二 個折射區域分別具有相反的折射方向，例如由621A及621B組成的折射區 域使離開折射片62的光線偏向觀看者的右側(R)，而相鄰的由622A及622B 組成的折射區域則使離開折射片62的光線偏向觀看者的左側(L)。如圖9中步驟904，於圖IO中，將折射片62中由621A及621B、 623A 及623B、 625A及625B所組成的各折射區域分別對應於顯示裝置簡l中 顯示偏向右側(R)的圖像數據的各像素1002、 1004、 1006，並將折射片62 中由622A及622B、 624A及624B、 626A及626B所組成的^t斤射區域分 別對應於顯示裝置1001中顯示偏向左側(L)的圖像數據的各像素1003、 1005、 1007。如]tkE看者透i^斤射片62觀看這些交替顯示的具有視差的圖像數據時會看到立體圖像。本發明已參照示例性實施例作詳細說明，然而本說明並不意欲以限制 性方式闡示。本領域技術人員在參照說明後，應可清楚理解示例性實施例 的各種修正及結合、以及本發明的其它實施例。因此，所附的權利要求意 谷火包含ft^可這些修正或實施例。
權利要求
1. 一種利用數字圖像採集裝置產生具有視差的圖像數據的方法，該數字圖像採集裝置主要利用聚焦透鏡將接收的圖像聚焦於圖像感測元件上，以將聚焦的圖像轉換成電信號方式的圖像數據，該聚焦透鏡可動地連接於該數字圖像採集裝置，該方法包含將該聚焦透鏡朝第一方向轉動第一角度，使該圖像感測元件取得第一圖像數據；以及將該聚焦透鏡朝相反於該第一方向的第二方向轉動第二角度，使該圖像感測元件取得與第一圖像數據具有視差的第二圖像數據。
2、 如權利要求l所述的方法，其中第一方向是順時針方向，第 二方向是逆時針方向。
3、 如權利要求1所述的方法，其中第一角度相等或不等於第二 角度。
4、 一種利用數字圖像採集裝置產生具有視差的圖像數據的方法， 該數字圖像採集裝置主要利用圖像感測元件將接收的圖像轉換成電 信號方式的圖像數據，該圖像感測元件具有多個圖像感測單元，該方 法包含提供折射片，其具有多個折射區域，相鄰的二個折射區域分別具 有相反的第一折射方向及第二折射方向；以及將該折射片設置為接觸該圖像感測元件，使各折射區域分別對應 於各圖像感測單元，以於該圖像感測元件取得具有視差的第一折射方 向的圖像數據及第二折射方向的圖像數據。
5、 如權利要求4所述的方法，其中各折射區域由二種不同材料 以堆棧方式形成，且相鄰的二個折射區域分別具有不同的堆棧厚度。
6、 一種數字圖像採集裝置，用以選擇性地產生具有視差的圖像 數據，該數字圖像採集裝置包含聚焦透鏡，可動地連接於該數字圖像採集裝置，且用以將接收的 圖像聚焦；以及圖像感測元件，用以將聚焦的圖像轉換成電信號方式的圖像數據，其中，當該聚焦透鏡朝第一方向轉動第一角度時，該圖像感測元 件取得第一圖像數據，當該聚焦透鏡朝相反於第一方向的第二方向轉 動第二角度時，該圖像感測元件取得與第一圖像數據具有視差的第二 圖像數據。
7、 如權利要求6所述的數字圖像採集裝置，其中第一方向是順 時針方向，第二方向是逆時針方向。
8、 如權利要求6所述的數字圖像採集裝置，其中第一角度相等 或不等於第二角度。
9、 一種數字圖像採集裝置，用以產生具有視差的圖像數據，該 數字圖像採集裝置包含圖像感測元件，用以將接收的圖像轉換成電信號方式的圖像數 據，且具有多個圖像感測單元；以及折射片，接觸該圖像感測元件，且具有分別對應於各圖像感測單 元的多個折射區域，相鄰的二個折射區域分別具有相反的第一折射方 向及第二折射方向，使該圖像感測元件取得具有視差的第一折射方向 的圖像數據及第二折射方向的圖像數據。
10、 如權利要求9所述的數字圖像採集裝置，其中各折射區域由 二種不同材料以堆棧方式形成，且相鄰的二個折射區域分別具有不同 的堆棧厚度。
11、 一種折射片，該折射片具有多個折射區域，相鄰的二個折射 區域分別具有相反的折射方向。
12、 如權利要求11所述的折射片，其中各折射區域由二種不同 材料以堆棧方式形成，且相鄰的二個折射區域分別具有不同的堆棧厚度。
13、 一種立體圖像產生方法，包含提供顯示裝置，該顯示裝置具有多個像素，且接收具有視差的第 一折射方向的圖像數據及第二折射方向的圖像數據的信號，該第一折 射方向相反於第二折射方向；將第一折射方向的圖像數據及第二折射方向的圖像數據交替顯 示於相鄰的像素上；提供折射片，該折射片具有多個折射區域，相鄰的二個折射區域 分別具有該第一折射方向及第二折射方向；以及將該第一折射方向的折射區域及第二折射方向的折射區域分別 對應於交替顯示該第一折射方向的圖像數據及第二折射方向的圖像 數據的相鄰像素，使得觀看者透過該折射片觀看這些顯示圖像時會看 到立體圖像。
14、 如權利要求13所述的方法，其中各折射區域由二種不同材 料以堆棧方式形成，且相鄰的二個折射區域分別具有不同的堆棧厚 度。
15、 一種立體圖像產生裝置，包含顯示裝置，其具有多個像素，且接收具有視差的第一折射方向的 圖像數據及第二折射方向的圖像數據的信號，並將第一折射方向的圖 像數據及第二折射方向的圖像數據交替顯示於相鄰像素上，該第一折 射方向相反於第二折射方向；以及折射片，接近該顯示裝置，該折射片具有多個折射區域，相鄰的二個折射區域分別具有該第一折射方向及第二折射方向，其中，該第一折射方向的折射區域及第二折射方向的折射區域分 別對應於交替顯示該第一折射方向的圖像數據及第二折射方向的圖 像數據的相鄰像素，使得觀看者透過該折射片觀看這些顯示圖像時會 看到立體圖像。
16、如權利要求15所述的立體圖像產生裝置，其中各折射區域 由二種不同材料以堆棧方式形成，且相鄰的二個折射區域分別具有不 同的堆棧厚度。
全文摘要
利用數字圖像採集裝置產生具有視差的圖像數據的方法及數字圖像採集裝置，於數字圖像採集裝置中將聚焦鏡頭於二相反方向轉動或於圖像感測元件前方設置具二相反折射方向的折射片來達成。利用所產生的具有視差的圖像數據來產生立體圖像的方法及裝置也予以揭露。
文檔編號H04N13/02GK101227626SQ20071000401
公開日2008年7月23日 申請日期2007年1月19日 優先權日2007年1月19日
發明者王馨德 申請人:華晶科技股份有限公司