景深扩展的投影系统及影像处理方法技术方案

本发明专利技术有关于一种景深扩展的投影系统，其包含一影像输入元件及一光学成像元件。该影像输入元件被配置以输入一原始影像或一处理后影像。该光学成像元件为具轴对称结构的光学系统且具有特定球差，其被配置以根据该原始影像或该处理后影像于一投影成像面产生一具有景深扩展的影像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
光学成像系统广泛地使用在各种不同的应用场合。除了一般的成像功能外，在特定使用场合中光学成像系统需要能具有扩展景深能力。一般的光学成像系统要求成像质量要好要清晰，同时亦希望具有较大口径的光圈(较小的光圈数)，以提高系统的光能量利用效率。但是相对地，具备较小光圈数的光学成像系统却会使景深范围缩短。以投影系统为例，由于光学镜头对物与像的共轭关系限制，除非对投影系统的成像镜头进行“对焦调整”， 否则当投影屏幕的位置改变时，投影系统所投影出的影像会随着投影屏幕偏离最佳投影位置量增大而模糊。除投影系统外，其它如曝光系统若具景深扩展特性，则可提高经曝光制程后结构的深宽比。美国专利第6，069，738号揭示一种投影系统，其通过景深扩展光罩(Extended Depth of Field(EDF)mask)以及已知所需的影像，将最终所要获得的投影影像利用影像编码器(Image Coder)产生编码影像(Coded Image)，并将此编码影像提供给光编码器(Light encoder)以产生编码光(Encoded Light)，此编码光再通过景深扩展光罩后便可在投影屏幕上获得投射影像清晰度不随屏幕位置产生变化的投影系统。因此对于相关产业，景深扩展的投影系统为一重要的发展方向。对于使用者，期能提供一种投影系统，使其投影的影像清晰程度能对投影屏幕的位置变化不敏感，同时所使用的投影镜头亦不需额外作对焦调整的动作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，用于使其投影的影像清晰程度能对投影屏幕的位置变化不敏感，同时所使用的投影镜头亦不需额外作对焦调整的动作。为了实现上述目的，本专利技术提供一种景深扩展的投影系统，其特征在于，至少包含一影像输入元件，配置以输入一原始影像或一处理后影像；以及一光学成像元件，其为具轴对称结构的光学系统且具有一特定球差，配置以根据该原始影像或该处理后影像于一投影成像面产生一具有景深扩展的影像。为了实现上述目的，本专利技术还提供一种景深扩展的影像处理方法，其特征在于，包含下列步骤根据一原始影像及一光学成像元件的点扩散函数或利用滤波器运算元对原始影像进行褶积计算产生一预处理影像；根据该预处理影像执行一数值平移程序以产生一数值平移影像；以及 根据该数值平移影像执行一动态范围调整程序以产生一处理后影像t附图说明 100,900景深扩展的投影系统101,901光源装置102,902影像输入元件103,903光学成像元件104,904投影成像面905影像处理模块11,91光源12,92集光透镜601-606步骤具体实施例方式本专利技术在此所探讨的方向为一种。为了能彻底地了解本专利技术，将在下列的描述中提出详尽的步骤及组成。显然地，本专利技术的施行并未限定于相关领域的技艺者所熟习的特殊细节。另一方面，众所周知的组成或步骤并未描述于细节中，以避免造成本专利技术不必要的限制。本专利技术的较佳实施例会详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本专利技术还可以广泛地施行在其它的实施例中，且本专利技术的范围不受限定，其以之后的专利范围为准。根据本专利技术的一实施范例，图1例示一景深扩展的投影系统100。投影系统100 包含一光源装置101、一影像输入元件102及一光学成像元件103。根据本专利技术的一实施范例，光源装置101包含一光源11及一集光透镜12，但本专利技术并不以此为限。影像输入元件 102被配置以输入一原始影像或一处理后影像。根据本专利技术的一实施范例，该影像输入元件 102可为一液晶显示(LiquidCrystal Display)元件、一数字反射镜元件(Digital MirrorDevice)、一液晶硅板(Liquid Crystal on Silicon, LCoS)元件或一光罩(Mask)，但本专利技术并不以此为限。根据本专利技术的一实施范例，该原始影像，例如，为一标准Lena影像。光学成像元件103具有一特定球差，其配置以根据该原始影像或该处理后影像于一投影成像面 104产生一具有景深扩展的影像。根据本专利技术的一实施范例，该影像输入元件102及该光学成像元件103配置于该光源装置101及该投影成像面104之间。光学成像元件103的特定球差包含一特定三阶球差。根据本专利技术的一实施范例， 光学成像元件103的特定球差另包含至少一高于该特定三阶球差的高阶球差，并且该高阶球差的大小远低于该特定三阶球差的大小。根据本专利技术的一实施范例，若该光学成像元件 103为一现有的光学成像元件，可外加一经设计过的元件于该光学成像元件103之中以实现该特定三阶球差。例如该特定三阶球差可由一相位光罩、一振幅光罩、一相位振幅光罩、 一绕射光学元件或一折射率渐变元件所产生，亦可以为上述元件中的组合。举例而言，可以是两个相位光罩的组合，或者是一振幅光罩、一相位振幅光罩与一折射率渐变元件的组合。 该外加元件可放置于该光学成像元件103的光圈处、出瞳处或入瞳处。若因该光学成像元件103的机构限制，则亦可放置于该光学成像元件103的前端或后端。易言之，只要整体系统的像差要求满足本专利技术的特定像差分布，该外加元件不限于放置于该光学成像元件103 的何处。该设计过之外加元件可利用其对不同位置的相位、振幅、折射率分布变化使最终系统的像差达到要求。根据本专利技术的另一实施范例，若对光学成像元件重新进行设计，则上述外加的元件可通过该光学成像元件103的重新设计而整合于该光学成像元件103之中，意即该光学成像元件103的特定三阶球差可通过重新设计的一球面镜光学元件或一标准轴对称的非球面镜光学元件产生，亦可以为上述元件中的组合。举例而言，可以是两个球面镜光学元件的组合，或者是一球面镜光学元件与一标准轴对称的非球面镜光学元件的组合而产生。同时，亦可将一相位光罩、一振幅光罩、一相位振幅光罩、一绕射光学元件或一折射率渐变元件制作于一个或两个以上的球面镜或非球面镜片上而产生。举例而言，可以是一相位光罩制作于两个球面镜片上而产生，使最终系统的像差达到要求。然而，本专利技术的特定三阶球差达成方法不以上述范例为限。本专利技术所指的轴对称的光学系统指该光学成像元件103(例如是投影镜头)具有一固定光轴，若对该光学成像元件103以该光轴做为旋转轴而进行旋转，则不论旋转角度为何，经旋转后的该光学成像元件103与未经旋转的该光学成像元件103皆相同，同时该光学成像元件103的特性亦不改变。根据本专利技术的一实施范例，影像输入元件102包含一液晶显示元件。根据本专利技术的一实施范例，光学成像元件103的特定三阶球差大小依据投影系统100所需的景深(投影距离变化量)而决定。举例来说，于一特定景深要求范围内，可将光学成像元件103的特定三阶球差设计于特定范围内，例如0. 25 λ 2. 85 λ，此时若要求系统截止空间频率ν cutoff > 2/3v。则根据本专利技术的一实施范例，可将特定三阶球差设计为2. 35 λ (ν为液晶显示元件上单一像素所对应的截止空间频率，ν cutoff为给定球差为0.25 λ 2. 85 λ时的系统截止空间频率，λ为光线波长)。因此，若所须截止的空间频率愈低(亦或液晶显示元件单一像素尺寸增大)，则可加大三阶球差，使投影系统100的景深增长。此外，除了特定三阶球差外，光学成像元件103的特定球差亦本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种景深扩展的投影系统，其特征在于，至少包含：一影像输入元件，配置以输入一原始影像或一处理后影像；以及一光学成像元件，其为具轴对称结构的光学系统且具有一特定球差，配置以根据该原始影像或该处理后影像于一投影成像面产生一具有景深扩展的影像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张铨仲，宋新岳，张奇伟，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71