以調製光束感測影像的方法及其裝置的製作方法

2024-01-28 21:40:15

專利名稱：以調製光束感測影像的方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明系有關於一種以調製光束感測影像的方法特別是有關於消除背景光、提升偵測微弱待測物影像訊號的訊躁比以調製光束感測影像的方法及其裝置。
然而，此影像感測器接收連續光譜，包括背景光與雜光等等。因此，當連續光譜中存在著微弱待測的光譜時，此微弱光譜轉換成的微弱影像訊號易被背景光及雜光產生的影像訊號埋藏而不被發現。因而，無法偵測微弱的待測物的光學影像。
根據上述目的，本發明的以調製光束感測影像的方法，包括下列步驟利用一調製頻率調製一光源產生上述調製光束；上述調製光束照射於一待測物上產生一調製光訊號後，由一影像感測元件讀取上述調製光訊號，並轉換成一交流影像訊號；以及，由一交流/直流轉換電路，根據上述調製頻率將交流影像訊號轉換成直流影像訊號輸出。
根據上述目的，本發明提出一種以調製光束感測影像的裝置，其包括一調製光源，以一調製頻率產生上述調製光束，且此調製光束照射於一待測物後，產生一調製光訊號；以及一影像感測元件，具有一交流/直流轉換電路，其讀取上述調製光訊號後，由此交流/直流轉換電路將一交流影像訊號轉換成一直流影像訊號輸出。
本發明的一特徵在於，以一調製頻率產生上述調製光束照射待測物。
本發明的另一特徵在於，根據上述調製光束的調製頻率將影像感測元件讀取的交流影像訊號轉換成直流影像訊號輸出。
本發明的再一特徵在於，上述交流/直流轉換電路系一減法器。
本發明的一優點在於，利用減法器消除交流影像訊號中的雜訊與幹擾。進一步，可提升感測影像的噪訊比。因此，可以偵測埋藏在背景光及雜光中的微弱的待測光學影像。
圖2系概要地顯示以調製光束感測影像的裝置。
圖3A與圖3B系分別概要地顯示光束通過光調製裝置前、後的時序。
圖4系概要地顯示影像感測元件內的電路方塊圖。圖號說明1一光源 2一光學透鏡3一光調製裝置4一待測物5一光學成像模組 6一影像感測元件 7一像素8一感光元件 9一交流/直流轉換電路10一積分電路 11一監視裝置 12一調製光源 13一同步訊號
15一前級放大器 16一帶通濾波器 17一後級放大器 18一放大電路19一減法器 20一積分電路21一直流放大器 a一光束b一調製光束 c一調製光訊號 d、d′一交流影像訊號e一直流影像訊號圖2系概要地顯示以調製光束感測影像的裝置。
如圖2所示，此裝置包括一調製光源12以及一影像感測元件6。此調製光源12可包括一光源1及一光調製裝置3。當光源1發出一光束a後，光束通過光調製裝置3產生一調製光束b；其中，此調製光束b以一調製頻率fM明、暗出現。如圖3A與圖3B所示，其分別顯示光束通過光調製裝置前、後的時序。此光調製裝置3可使用光遮斷器旋轉調製盤，以一調製頻率fM旋轉，產生具有調製頻率fM的調製光束b；此外，光調製裝置3亦可以使用一液晶板，以產生調製光束b的調製頻率控制液晶光閥的開、閉，產生具有調製頻率fM的調製光束。影像感測元件6具有複數像素7，且每一像素7皆具有一感光元件8、一放大電路(未顯示)及一交流/直流換電路9。
如圖2所示，調製頻率fM的調製光束b照射於一待測物品4上，並且調製光束b與待測物4作用產生一調製光訊號c。此調製光訊號c由一光學成像模組5入射於影像感測元件6的單一像素7上。此外，光調製裝置3亦提供與調製光束b相同頻率的同步訊號13至影像感測元件6。影像威測元件6的像素7亦根據調製頻率讀取調製光訊號c。
圖4系概要地顯示影像感測元件內的電路方塊圖。如圖4所示，影像感測元件的每一像素皆具有一感光元件8、一放大電路18及一交流/直流轉換電路19；其中，放大電路18更包括一前級放大器15、一帶通濾波器16以及一後級放大器17。當調製光訊號入射感光元件8後，感光元件8產生一交流影像訊號d。由前級放大器15將交流影像訊號d放大後，通過帶通濾波器16，將特定頻率的交流影像訊號d′萃取出來，並將帶通頻率外的訊號移除接著，由後級放大器17再將交流影像訊號d′放大。放大後的交流影像訊號d′接著通過一交流/直流轉換電路19，例如一減法器；此減法器根據來自光調製裝置3的調製頻率13，將交流影像訊號d′的波峰與波谷相減而輸出一直流影像訊號e。於本發明的實施例中，由此減法器19將交流影像訊號d′的波峰與波谷相減可消除雜光訊號及內部電路幹擾。
最後，直流影像訊號e通過一積分電路20，此積分電路20將固定時間內的直流影像訊號e堆積；接著，由直流放大器21將直流影像訊號e放大後輸出至外部的監視裝置11。
雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上。然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的權利要求所界定為準。
權利要求
1.一種以調製光束感測影像的方法，其特徵在於，包括下列步驟將調製光束照射於一待測物上並產生一調製光訊號；上述調製光訊號入射一感光元件，且該感光元件將上述調製光訊號轉換成一交流影像訊號；以及上述交流影像訊號通過一交流/直流轉換電路，且該交流/直流轉換電路根據上述調製光束的調製頻率，將交流影像訊號轉換並輸出一直流影像訊號。
2.如權利要求1所述的以調製光束感測影像的方法，其特徵在於，包括下列步驟由一前級放大器將來自感光元件的交流影像訊號放大；由一帶通濾波器將來自前級放大器的交流影像訊號的特定頻率輸出至一後級放大器，並將交流影像訊號的帶通頻率外的訊號移除；以及由上述後級放大器將來自上述帶通濾波器的特定頻率的交流影像訊號再放大，並傳輸至上述交流/直流轉換電路。
3.如權利要求1所述的以調製光束感測影像的方法，其特徵在於，包括下列步驟由一積分電路於固定時間內的堆積上述直流影像訊號；以及由一直流放大器將來自積分電路的直流影像訊號放大後輸出至一監視裝置。
4.如權利要求1所述的以調製光束感測影像的方法，其特徵在於，包括下列步驟以一光源發出一光束；以及上述光束通過一光調製裝置產生一調製光束，其中該調製光束以一調製頻率明、暗出現。
5.如權利要求1所述的以調製光束感測影像的方法，其特徵在於，其中上述交流/直流轉換電路系一減法器。
6.如權利要求4所述的以調製光束感測影像的方法，其特徵在於，其中上述光調製裝置系選擇自下列所組成的族群一光遮斷器旋轉調製盤及一液晶板。
7.一種以調製光束感測影像的裝置，其特徵在於，包括一調製光源，以一調製頻率發射出一調製光束，且該調製光束照射於一待測物後產生一調製光訊號；以及一影像感測元件，具有一交流/直流轉換電路，該影像感測元件讀取上述調製光訊號後轉換成一交流影像訊號，並根據上述調製光源的調製頻率將該交流影像訊號轉換成一直流影像訊號輸出。
8.如權利要求7所述的以調製光束感測影像的裝置，其特徵在於，其中上述調製光源包括一光源，發出一光束；一光調製裝置，以一調製頻率將通過該光調製裝置的光束轉換成上述調製光束。
9.如權利要求8所述的以調製光束感測影像的裝置，其特徵在於，其中上述先調製裝置系選擇自下列所組成的族群一光遮斷器旋轉調製盤及一液晶板。
10.如權利要求7所述的以調製光束感測影像的裝置，其特徵在於，其中上述影像感測元件包括一感測元件，讀取上述調製光訊號並輸出上述交流影像訊號；一前級放大器，放大來自上述感測元件的交流影像訊號；一帶通濾波器，將來自上述前級放大器的交流影像訊號的特定頻率輸出，並將帶通頻率的訊號移除；一後級放大器，放大來自上述帶通濾波器的交流影像訊號；以及一交流/直流切換電路，才跟據上述調製光源的調製頻率，將上述交流影像訊號轉換成一直流影像訊號。
11.如權利要求10所述的以調製光束感測影像的裝置，其特徵在於，其中上述交流/直流轉換電路系一減法器，其根據上述調製光源的調製頻率將上述交流影像訊號的波峰與波谷相減而輸出上述直流影像訊號。
12.如權利要求10所述的以調製光束感測影像的裝置，其特徵在於，更包括一積分電路，於固定時間內的堆積來自上述交流/直流轉換電路的上述直流影像訊號；以及一直流放大器，將來自上述積分電路的直流影像訊號放大後輸出至一監視裝置。
全文摘要
一種以調製光束感測影像的方法，其包括下列步驟將調製光束照射於一待測物上並產生一調製光訊號；上述調製光訊號入射一感光元件，且該感光元件將上述調製光訊號轉換成一交流影像訊號；以及上述交流影像訊號通過一交流/直流轉換電路，且該交流/直流轉換電路根據上述調製光束的調製頻率，將交流影像訊號轉換並輸出一直流影像訊號。由此方法可有效防止環境光的幹擾及系統的電子雜訊。
文檔編號H04N5/30GK1429015SQ0114483
公開日2003年7月9日 申請日期2001年12月27日 優先權日2001年12月27日
發明者林耀明, 葉迎春, 紀智偉, 王浩偉 申請人:財團法人工業技術研究院