[go: up one dir, main page]

TWI283129B - Optical tracking system using variable focal length lens - Google Patents

Optical tracking system using variable focal length lens Download PDF

Info

Publication number
TWI283129B
TWI283129B TW094138502A TW94138502A TWI283129B TW I283129 B TWI283129 B TW I283129B TW 094138502 A TW094138502 A TW 094138502A TW 94138502 A TW94138502 A TW 94138502A TW I283129 B TWI283129 B TW I283129B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
lens
micromirror array
image
array lens
tracking system
Prior art date
Application number
TW094138502A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200627936A (en
Inventor
Gyoung-Il Cho
Tae-Hyeon Kim
Cheong-Soo Seo
Original Assignee
Stereo Display Inc
Angstrom Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stereo Display Inc, Angstrom Inc filed Critical Stereo Display Inc
Publication of TW200627936A publication Critical patent/TW200627936A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI283129B publication Critical patent/TWI283129B/zh

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/781Details
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/782Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/785Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system
    • G01S3/786Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/64Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/644Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for large deviations, e.g. maintaining a fixed line of sight while a vehicle on which the system is mounted changes course
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/58Means for changing the camera field of view without moving the camera body, e.g. nutating or panning of optics or image sensors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Lenses (AREA)

Description

1283129 Λ • 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種光學系統,特別是一種光學追蹤系統。 【先前技術】 移動偵測/追蹤系統(光學追蹤系統或追蹤系統)具有許多的 用途,包括下列專利案中所詳述的··自動車(美國專利案第 1 535,114號)、監控系統(美國專利案第6,69〇,374號)、運&攝 影機(美國專利案第6, 567, 038號)、視訊會議系統(美國專利案第 • 6,507,366號)、外科手術(美國專利案第6,725,079號及第 6, 662, 036號)、定位(美國專利案第6, 49〇, 473號)、檢察(美國專 利案第6,259,960號)、聚光照明(美國專利案第6,〇79,862號〇, 及機械加工(美國專利案第6,429,404號)。習用之追蹤系統^使 用數個不同類型感測器之一者,例如;微米波、雷射、超音&或 紅外線/視覺影像感測器。亦有許多類型之追蹤裝置及信號處理系 統用以與習用之追蹤系統結合,包括視覺成像追蹤系統。 /習用=成像追蹤系統可分成兩種,即單一成像系統及多重成 像系統。單一成像系統(具有單一成像攝影機)相較於多重成像系 統S具有多重成像攝影機),通常會具有較為簡單的配置及影像處 ^系統。然而,單一成像系統無法產生三維資訊。此外,難以由 單一成像系統擷取距離資訊,除非單一成像系統與譬如測距儀的 衣置、、且合使用另外’因為成像糸統的視野(field of view ; FOV) 有限,所以很容易對快速移動的物體追縱失敗(即,單一成像系統 典型上會具有一高”追縱遺漏(tracking dropout),,率)。 圖1(a)-1(b)為習用之成像追縱系統(追蹤系統)的方塊圖。 在圖l(a)^中,成像追蹤系統100包括一成像攝影機(攝影機系 統)101,係用以捕捉影像。成像攝影機1〇1可使用可見或紅外線 波長其中之一 使用可見波長的成像攝影機101可捕獲彩色影 像,但無法在仪晚或濃霧中有良好的表現;而使用紅外線波長的 1283129 色影像’但卻能在夜晚或濃霧中使用。 之零用可見或紅外線光線,成像攝影機m 影像=峨韻10卜朗以感測— 像追縱系統^!〇〇;包括景線波長其中之一者。成 =⑷,在此糸統中,影像處理器,包括一物體辨: 104,心連(通 象追縱系統170包括—追蹤控制器 產生-追鞭 象t理器1〇3。紛象處理器103係用以 1〇4係用以產生_4U1GH錄109 ’而追蹤控制器 控“法及姿‘^ 追蹤作1(^Γίΐ攝減1G1械於追雜制11 1G4所產生之 態。、在一實施例中,移動系統1〇5= 多重成像系、一系統(gimbai咖挪)。 及降低遺漏率。铁而,漏率),而產生三維資訊, 會使^缺絲賴影機, ΪΓ專1t絲·成像攝影機的姿態。 得-風景之^度成倾雙脸透鏡,以獲 鏡,並會產生高度影像失真。此外,本系統;== 雜: 1283129 j 來調整成像攝影機的姿態。 因此,目前需要的是一種光學追蹤系統,其可採用最低度失 真及簡化的構造,而提供具有高度可調整的視野。 【發明内容】 本申請案為一部分延續案,且主張以下美國專利申請案之優 先權:第10/806,299號(檔案號第1802.03號,申請曰 1802.04號,申請日 1802.05號,申請日 1802.06號,申請日 1802.07號,申請日 1802.08號,申請日 1802.09號,申請日 1802.10號,申請日 1802.11號,申請曰 1802.12號,申請日 1802.14號,申請日
2004/03/22)、第 10/822,414 號(檔案號第 2004/04/12)、第 10/855,554 號(檔案號第 2004/05/27)、第 10/855,715 號(檔案號第 2004/05/27)、第 1〇/855,287 號(檔案號第 2004/05/27)、第 10/855, 796 號(檔案號第 2004/05/28)、第 10/857, 714 號(檔案號第 2004/05/28)、第 10/857, 280 號(檔案號第 2004/05/28)、第 10/872,241 號(檔案號第 2004/06/18)、第 10/893, 039 號(檔案號第 2004/07/16)、第 10/896,146 號(檔案號第 2004/07/20)。 本發明提出習用所存在問題,且提供一種使用變焦透鏡的光 學追蹤系統。 在一實施例中,一光學系統包括至少一攝影機系統,且至少 一攝影機系統包括一用以接收一物體影像的物鏡系統,以及光耦 合至物鏡系統之至少一微鏡陣列透鏡,其係用以將物鏡系統所接 收的物體影像聚焦於一影像感測器上。影像感測器係光耦合至微 鏡陣列透鏡,且配置而用以接收由微鏡陣列透鏡所聚焦的物體影 像,並感測此已聚焦的物體影像。 在本發明的一部分中,光學系統亦包括一影像處理器,其可 連通地耦合至影像感測器,且用以處理影像感測器所感測到的物 體影像,並產生物體的影像信號及位置資訊。 1283129 可連通地部分中m统亦包括—追蹤控制器,其 至影像處理器,且配製而用以產生一追蹤信號,以 中至少之—者··攝影機綠的姿態、微鏡陣列透鏡 微ί陣列透鏡的焦距。*本發明的另—部分中,追縱 —安態控制演算法,以控制攝影機系統的姿態。在本 ==二部分中’追縱控制器包括-控制演算法,以控制以下 、、且 夕之一者:微鏡陣列透鏡的光軸,及微鏡陣列透鏡的焦 明的另—部分中,光學系統亦包括—移⑽、統,其機 4敕:影機系統’並可連通地耦合至追蹤控制器,並用以 錢相應於追蹤控制信號而具有的姿態。在本發明的 及一 ^系統移動系統包括以下群組中至少之一者:一伺服機制’ -杰Πΐ鏡陣_!懷鏡(舰)的焦距可以快速地改變,所以在 貧FOV^f用^南解析度影像的窄F〇V,及用於低追縱遺漏率的 以传由使用分時技術而實現之。亦可調整醜的光軸, 可影像感測器的中央。改變MMAL之特性的光軸 :二二予圍内的潛力。當腦l用於-追蹤系統的成 、士政才〗較於自用的追縱系統,該系統可較為簡單及輕量。 描述將伴隨後附圖式而更加詳盡 【實施方式】 會呈現許多特別的細節。然而,熟習本技藝者^了^些 4 1283129 或所有之特別細節時,仍可實施本發明。另外,為了避免令本發 明產生不必要的誤解,並未詳盡描述熟知之處理步驟及/或結構。 +使用變焦透鏡(微鏡陣列透鏡)的光學追蹤系統(追蹤系統)包 括複數個微鏡。因為藉由調整微鏡(以旋轉及/或轉移),而能夠容 易地快速調整透鏡的焦距,則追蹤系統可具有低的追蹤遺漏率, 而提供南解析度及快速之物體追蹤能力。為了獲得高解析度的影 像’追蹤系統係配置成具有一小視野(F〇V),然而,因為具有小視 野的追蹤系統容易失去追蹤的物體,故需要一大F〇V以降低追蹤 遺漏。因此,藉由快速地改變微鏡陣列透鏡(micr〇mirr〇r array len ; MMAL)的焦距,則可提供高解析度以及廣角的影像。 攀 包括複數個微鏡的變焦透鏡(微鏡陣列透鏡)描述於美國專利 申請案第 10/855, 287 號、第 10/857, 714 號、第 10/855, 554 號、 第 10/855, 715 號、第 10/857, 796 號,及第 10/857, 280 號中。如 描述於以下申請案中般:第10/855,287號、第1〇/857,714號、 弟10/855, 715號,及第10/857, 280號,藉由微鏡陣列透鏡中各 微鏡的轉移及/或旋轉,而提供可改變光軸方向的變焦透鏡。藉由 控制微鏡陣列透鏡的光軸而可執行高速追蹤。透過使用可獨立調 整之微鏡,因此可快速地執行焦距及光軸的改變。 因為描述於美國專利申請案第10/855, 287號、第10/857,714 參號、第 10/855, 554 號、第 10/855, 715 號、第 10/857, 796 號’,及 第10/857, 280號中的微鏡陣列透鏡之焦距可快速改變,微鏡陣列 透鏡使用一分時技術(time-sharing technique),而適用於一成 像裝置(成像攝影機),其針對高解析度影像而提供一窄視野 (FOV),並針對低追蹤遺漏而提供寬視野。此外,如上文般參照美 國專利申請案第10/855, 287號、第10/857, 714號、第10/855,71^ 號,及第10/857, 280號,微鏡陣列透鏡的光軸可調整,而用以提 供追縱物體於影像感測器之中央成像的方式。微鏡陣列透鏡之改 變光軸的能力,可允許光學追縱系統在不需要伺服機制或環架系 統的存在下而控制成像攝影機的姿態。另外,當使用一微鏡陣列 1283129 影機中而作為成像追蹤系H分時,則追蹤系 量。乂;-自用的追料統,會具有—較簡易的構造及較輕的重 彳追蹤本判之㈣實麵的祕追縱系統 ^f,或攝影機系統)之方塊圖。在圖2(a)所述之實施例中, 包括—具有用以接收物體影像之物鏡系統的 體=====將細所接收的物 =ίϊ=\2()()的^視野_及/或光轴。影 陣&透於207 ^⑯t至微鏡陣列透鏡2G7’並用以接收來自微鏡 蹤系、ί、物體影像。成像追 哭2卟,&田^ m像處态2〇3,其可連通地耦合至影像感測 浐出5 影像感測器202所感測的物體影像,並產生一 if/Γ虎’包括追縱物體之影像龍206及位置資訊209。在-實 i二:if,i=f處理,2G3包括一物體辨識及識別演算法(obiect dentification and recognition algorithm)〇 用以產生追祕像處理器2G3。影像處理器203 +體的位置貝汛209,而追蹤控制器2〇4會產生一追 ° 謝,追縱信號細用以控制成ίίΐ系i JISX^ ^ 207 包括—控制演算法,以控制微透控制器綱 陣列透鏡207的焦距。兄早幻透鏡207的先軸,及/或微鏡 •ίϊ二it機 追縱控制II __t_邱叙 1283129 相耦合至追蹤控制器204,並用以調整成像攝影機201 相應丄於來自追蹤控制器2〇4之追縱信號而具有的視野⑽)及 實施例中,移動系統2〇5可包括,例如,一舰機 圖3之示意圖係繪示成像攝影機系統3〇〇之視 354〇-^® 353 ^1^¾ 的系通過光圈353的邊緣。成像攝影機系統 、猎由透鏡系統352、光圈353與影像感測器354之間 的相關位置及/或尺寸而決定之。 FOV^otH影f而言,一攝影影機系統會具有窄角度之 合更加田六異ΓΛ ’攝影機的捕捉區域會變窄,且被追縱的物體 ^力广易a失(运漏率增加)。因此,為了令捕捉的區域增加或 ί ί 攝影機的F0V。當F0V增加時,則會降低追蹤物 隨革;=,追縱物體的遺漏率會隨著物體速度的增加而 時間難,透鏡剩統的反應 透鏡之實施例中·述,使用一微鏡陣列透鏡的 縱系統,可在短時期内皆獲得-窄角影像 析度的影ί。此外!物體的遺解降低,並且能維持高解 成像攝影機/追縱系统^改L具有微鏡陣列透鏡的 續聚焦在快速義之_物體上。而持 第10/896,146十 的原係坪細描述於美國專利申請案 訊。示fUf猶示使用二台制攝職轉得距離資 攝與機設置於距離攝影機2號402為d的距離,、 攝和機1 5虎401及攝影機2號4〇2系 物體備,攝則號則設置於^ = 了追縱 攝影機2號設_對-姆嫩A 攝^機置: 12 1283129 " Λ \ 及2號401、402至物體403的水平距離d,可使用以下公式來判 定·· D = {(tanAxtanB)/(tanA+tanB)}d
圖5係使用一微鏡陣列透鏡5〇2之成像系統50〇的示意代表 圖。在關於圖5所繪示的實施例中,成像系統5〇〇包括一物鏡系 統501,/系用以接收一物體影像,圖5所示之物鏡系統5〇1的配置 僅作為不範,而不僅限於此。物鏡系統5〇1可包括任何數目的透 鏡,且具有不同的透鏡形狀。此外,透鏡系統5〇1可與一習用之 變焦透鏡系統組合使用。一微鏡陣列透鏡(MMAL)5〇2係&耦合至物 鏡系501,並配置而將物鏡系統5〇1所接收的影像聚焦。一影像 感測器503則光耦合至微鏡陣列透鏡5〇2,並用以感測微鏡陣列透 鏡502所聚焦的影像。而影像感測器5〇3可為CCD(charge c〇upied device,電荷耦合裝置)或 CM〇s(c〇mplementary metal 〇xide semiconductor;互補金屬氧化半導體)或其他類型的影像感測器。 圖6(a)-6(b)之示意代表圖係緣示物體在二個不同時間點之 距離的測量。具有-微鏡陣列透鏡之追蹤攝影機,係光柄合至 -影像感測器603。由追縱攝影機6〇2之中央至影像感測器6〇3 的,離為Si。由追縱攝影機6〇2之中央至追蹤物體6〇1,在時間為 t時的距離為S〇BT1,如圖6(a)中所示;而在時間為ΐ2時的距離為 S〇bt2,如圖6(b)中。藉由固定追縱攝影機6〇2之中央 603的距離⑸,並控制追縱攝影機之有效焦距^像 攝影機602至追縱物體601的距離(Sqbt),可使用以下程式來判定: 1 / / ~ 1 / Sobt + \/ Si #Ha)()之示意代表圖麟示藉由改變攝影機之光轴而 追椒一物體。透過調整追縱攝影機702之微鏡陣列透鏡的光 追蹤物體701可成像在影像感測器獨的中央。因此,不須使用 一伺服機制或或環架系統來控制追蹤攝影機7〇2的姿態。萨 整j微鏡陣列透鏡的光軸’而調整追蹤攝影機7()2之視角,曰可 允許追縱攝影機702可以非常快速地追蹤該追蹤物體7Q1,此乃因 13 1283129 Λ 為微鏡陣列透鏡的反應時間很快。 圖8(a)-8(b)之示意代表圖係繪示改變一微鏡陣列透鏡851 之光轴856。一微鏡陣列透鏡851包括複數個微鏡852。,—光線853 係聚焦於一焦點854。在圖8(a)中,光軸856與垂直於微鏡陣列 透鏡851平面之向量855具有相同的方向。在圖8(b),光轴856 與垂直於微鏡陣列透鏡851平面之向量855具有不同的方向。如 圖8(a)-8(b)中所示,藉由控制各微鏡852而改變微鏡陣列透鏡 851的光軸,則微鏡陣列透鏡851可令相對於垂直向量奶5而具有 不同入射角度之二個光線853,都聚焦至一相同的焦點854上'。 ^ 再請參考圖7(a)-8(b),微鏡陣列透鏡能夠使其本身的光軸 非常快速的改變。藉由調整微鏡而改變微鏡陣列透鏡的光軸, 成像攝影機/追蹤系統可令追蹤物體在影像感測器的中央成 不需調整追賴影機/魏系、制姿態。微辦舰鏡之光轴 變:可允許絲攝影機/追縱祕追職速赫的物體,並降 低运漏率。 干 ^- 一9(C)之不意代表圖係緣示三維資訊之獲得。圖9(a 面901A而具有一微鏡陣列透鏡的攝影機系叙 影機系_ Γ使用對隹影第三聚焦平面嶋的捅 具有完全對隹9G2B ’及9G3B ’則可提供— -成像穿4的二Γ貝讯的二維影像輪廓906。 的焦距而改變x之。、二^已^幻平面可藉由改變各微鏡陣列透奪 可在各聚焦平面取得原個二維影像感測器,其 二維影像’而產生對焦影“完“焦; 14 4 1283129 處理均可在一 、於十 成。 "或相等於人類肉眼的後像時間之單位時間内達 聚焦平聚焦平面來擷取原始之二維影像,而 -完全面之原始照片而擷取對焦像素或區域,並產I 維資訊 象。料可由各触像素㈣焦平面獲得影像的三 陣列影機系統應的焦距,_ 一微鏡 三維資訊。取得追縱系統,則可獲得追縱物體相關之 10/8沙4U味維貝汛的原理詳盡地描述於美國專利申請案第 图’ in Ϊ申凊日2〇〇4/〇4/12)(律師檔案號1802·04)中。、 圖。二i 至少一微鏡陣列透鏡之光學系統中方法的流程 ° ’々 中,捕捉一物體影像。在步驟1020中,蕪由纲 玉微鏡陣列透鏡而聚焦物體影像。在—實 ,曰= 3整微鏡,透鏡,_整光學祕的焦距。在另 另由調整微鏡陣列透鏡,而調整光學系統的視野。在 会巾’方法亦包括藉由調整微鏡陣列透鏡,而調整光學 糸統的光軸。在-實施财,#_整微鏡_透鏡 糸統之光㈣動作’餘速騎贿供域隨尋區域。在另一 實施例中’方法亦包括藉由調整微鏡陣列透鏡,而測量 體的距離。在另-實施财,方法亦包括藉由調整微鏡陣列透鏡, =測量-追縱物體的三維資訊。在另一實施例中,—分時技術(具 有一攝影機)與光學系統一起使用,以在一短時間内獲得一寬視野 影像及一窄視野影像。 、 在本發明的一實施例中,成像裝置(成像攝影機)除了使用一 微鏡陣列透鏡之外,可具有一相似於習用之成像裝置的配置。此 外,許多不同的影像處理技術(包括習用的技術)可與本發明之實 施例結合使用。並且,在一實施例中,追蹤系統可^有^目似於習 用追蹤系統的配置。 、 ☆ 15 1283129 「光學追縱祕」、「影像追縱系統」’及「追縱祕」等專有 名5司可互相父換使用。「成像裝置」、「成像攝影機 「攝 系統」亦可互相交換使用。 本發明之多項優點包括可快速改變攝影機系統的焦距及光 軸,而可允許高解析度及廣角之成像。 本發明已參照不同之實施例而顯示及描述本發明,孰 f者,了解,在=違反下文之中請專利範圍所界定的$發明之 1神及In圍崎進行形式、細節、組成及操作的 發明的技術範疇。 又1 ί應屬+ % 【圖式簡單說明】 ,發似細的方絲_之,碰_嫌狀,隨後附 圖式中的相似參考號碼均代表相同元件,其中: 圖l(a)-l(b)繪示習用之成像追蹤系統的方、塊圖; _ 2(a) 2(b)%禮據本發明不同實施例之成像追料統的方塊 ,3緣示-絲攝影機祕之視野⑽的示意代表圖; 台制攝影機喊得轉f訊之示意代表圖; ^示意Si本發明之實麵’使用-微鏡陣舰鏡之成像系統 =6(a)-6(_示根據本發明之實施例,在 離的測量之示意代細; W双物體距 繪根據本發明之實施例,藉由改變攝影機之光軸而 追蹤一物體之示意代表圖; 干 示根縣發明之實補,—職_觀之光軸的 d9(c)iw不根據本發明之實施例,三維資訊之獲得的示意代 圖10綠報據本發明之實_,在具註少—織_透鏡之光 16 1283129 學系統中之方法的流程圖。
【主要元件符號說明】 100 · · •成像追版糸統 101 · · • · · •成像攝影機 102 · · •影像感測器 103 · · •影像處理器 104 · · •追蹤控制器 105 · · •移動系統 106 · · •影像信號 108 · · •追蹤信號 109 · · •位置資訊 170 · · •成像追蹤系統 200 · · •成像追蹤系統 201 · · •成像攝影機 202 · · •影像感測器 203 · · •影像處理器 204 · · •追蹤控制器 205 · · •移動系統 206 · · •影像信號 207 · · •微鏡陣列透鏡 208 · · •追蹤信號 209 · · •位置資訊 270 · · •成像追縱系統 300 · · •成像攝影機系統 351 · · •光線 352 · · •透鏡系統 353 · · •光圈 354 · · •影像感測器
17 1283129 401 ......攝影機1號 402 ......攝影機2號 403 ......物體 500 ......成像系統 501 ......物鏡系統 502 ......微鏡陣列透鏡 503 ......影像感測器 601 ......追蹤物體 602 ......追蹤攝影機 603 ......影像感測器 鲁701......追蹤物體 702 ......追蹤攝影機 703 ......影像感測器 851 ......微鏡陣列透鏡 852 ......微鏡 853 ......光線 854 ......焦點 855 ......向量 856 ......光軸 _ 901A......第一聚焦平面 901B......對焦影像 902A......第二聚焦平面 902B......對焦影像 903A......第三聚焦平面 903B......對焦影像 904 ......影像感測器 905 ......攝影機系統 906 ......三維影像輪廓 18

Claims (1)

1283129 十、申請專利範圍: 1.—種使用變焦透鏡之光學追蹤系統,包括至少一攝影機系統’ 而該攝影機系統包括: 一物鏡系統,用以接收一物體影像; 至少一微鏡陣列透鏡,係光耦合至該物鏡系統;以及 一影像感測器,係光耦合至該微鏡陣列透鏡,而該微鏡 陣列透鏡將該物鏡系統所接受之物體影像聚焦至該影像感測 器,而該影像感測器接收來自該微鏡陣列透鏡之已聚焦物體影 像,並感測該已聚焦物體影像。
2·如申請專利範圍第1項所述之使用變焦透鏡之光學追蹤系統, 其中該系統更包括: 一影像處理器,係可連通地耦合至該影像感測器,而用以處 理該影像感測器所感測之該物體影像,並產生該物體之影像資 料及位置資訊。 3·如申請專利範圍第2項所述之使用變焦透鏡之光學追蹤系統, 其中該影像感測器包括一物體辨識及識別演算法。 4·如申請專利範圍第2項所述之使用變焦透鏡之光學追蹤系 統,其中該系統更包括: 一追蹤控制器,係可連通地辆合至該影像處理器,而用以 產生一追縱信號,以控制以下群組中至少之一者,該群組包括: 該攝影機系統之姿態; 該微鏡陣列透鏡之光軸;以及 該微鏡陣列透鏡之焦距。 5·如申請專利範圍第4項所述之使用變焦透鏡之光學追蹤 統:其中該追縱控制器包括一姿態控制演算法, = 機系統之姿態。 攝衫 6· 2請糊細第4項所述之使賴域鏡之光學追縱, 八一=追=從控制态包括一控制演算法,以控制以下群組中、至少 之肴’该群組包括: 19 1283129 該微鏡陣列透鏡之光軸;以及 該微鏡陣列透鏡之焦距。 7·如申請專利範圍第4項所述之使用變焦透鏡之光學追蹤系統, 其中該系統更包括: 一移動糸統,係機械地麵合至該攝影機系統,並可連通地輕合 至該追蹤控制器,用以調整該攝影機系統相應於該追蹤信號而 具有之姿態。 8·如申請專利範圍第7項所述之使用變焦透鏡之光學追蹤系統, 其中該移動系統包括以下群組中至少之一者所組成: 一伺服機制;以及 一環架系統。 9·如申請專利範圍第1項所述之使用變焦透鏡之光學追蹤系統, 其中該攝影機系統包括一變焦透鏡系統。 ίο· /種在具有至少一微鏡陣列透鏡的使用變焦透鏡之光學追蹤 系統中之方法,包括: 捕捉一物體影像;以及 藉由調整該微鏡陣列透鏡而聚焦該物體影像。 U·如申請翻翻第1G項所述之在具有至少-微鏡_透鏡的 ,用、交焦透鏡之光學追蹤系統中之方法,其中該方法更包括: 藉由凋整该微鏡陣列透鏡,而調整該光學追蹤系統之焦距。 12·如申請專利麵第1G項所述之在具有至少—微鏡陣列透鏡的 $用,焦透鏡之光學追蹤系統中之方法,其中該方法更包括: 藉由调整该微鏡陣列透鏡,而調整該光學追蹤系統之視野。 圍2項所述之在具有至少一微鏡陣列透鏡的 =交焦透鏡之辟追_統中之方法,其中該方法更包括: 14 調整該光學追料統之光軸。 t ί i所述之在具有至少—微鏡陣列透鏡的 ====追縱系統中之方法,其中藉由調整該微鏡 車列透鏡而用叫整該光學追縱系統之光軸的動作係快速地 20 1283129 執行,以提供一大幅的搜尋區域。 15·如申請專利範圍第項所述之在具 、^ 使用變焦透鏡之光學追蹤系統中之方法,鏡陣列透鏡的 藉由調整該微鏡陣列透鏡,而測量^方法更包括: 16·如申請翻範圍第1()項所述之在且有=、物體之距離。 17 使用變焦透鏡之光學追縱系、統中之方\至微鏡陣列透鏡的 藉=調整該微鏡陣列透鏡,而測量縱物^^更包括. 如申請專利範圍第10項所述之在具有至^體訊。 光學追蹤系統中之方法’其中該方法更包括: 士ΐ;5ϊ:ϊ糸統而使用一分時技術’以在一短時間内獲得 見視野衫像及一窄視野影像。
21
TW094138502A 2004-11-02 2005-11-02 Optical tracking system using variable focal length lens TWI283129B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/979,619 US7768571B2 (en) 2004-03-22 2004-11-02 Optical tracking system using variable focal length lens

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200627936A TW200627936A (en) 2006-08-01
TWI283129B true TWI283129B (en) 2007-06-21

Family

ID=36319801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW094138502A TWI283129B (en) 2004-11-02 2005-11-02 Optical tracking system using variable focal length lens

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7768571B2 (zh)
TW (1) TWI283129B (zh)
WO (1) WO2006050430A2 (zh)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8081214B2 (en) 2004-10-12 2011-12-20 Enforcement Video, Llc Method of and system for mobile surveillance and event recording
US7619807B2 (en) * 2004-11-08 2009-11-17 Angstrom, Inc. Micromirror array lens with optical surface profiles
US7489434B2 (en) 2007-05-02 2009-02-10 Angstrom, Inc. Hybrid micromirror array lens for reducing chromatic aberration
US20060203117A1 (en) * 2005-03-10 2006-09-14 Stereo Display, Inc. Video monitoring system using variable focal length lens
US7633671B2 (en) * 2005-04-08 2009-12-15 The Boeing Company High speed beam steering
US8982944B2 (en) 2005-10-12 2015-03-17 Enforcement Video, Llc Method and system for categorized event recording of images in multiple resolution levels
US9736346B2 (en) * 2006-05-09 2017-08-15 Stereo Display, Inc Imaging system improving image resolution of the system with low resolution image sensor
KR100767055B1 (ko) 2007-02-05 2007-10-15 이화여자대학교 산학협력단 복수개의 광학 모듈 블록을 포함하는, 사건이나 사물을관찰하기 위한 광학 모듈
US7463342B2 (en) * 2007-05-02 2008-12-09 Angstrom, Inc. Optical tracking device using micromirror array lenses
US9505606B2 (en) * 2007-06-13 2016-11-29 Angstrom, Inc. MEMS actuator with discretely controlled multiple motions
WO2009002004A1 (en) * 2007-06-28 2008-12-31 Ewha University-Industry Collaboration Foundation An optical module including a plurality of detectors for an optical signal
US7605988B2 (en) * 2007-07-23 2009-10-20 Angstrom, Inc. Compact image taking lens system with a lens-surfaced prism
US7589916B2 (en) * 2007-08-10 2009-09-15 Angstrom, Inc. Micromirror array with iris function
US8599368B1 (en) 2008-01-29 2013-12-03 Enforcement Video, Llc Laser-based speed determination device for use in a moving vehicle
US20090185067A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-23 Stereo Display, Inc. Compact automatic focusing camera
EP2243290A4 (en) 2008-01-29 2011-06-22 Enforcement Video Llc OMNIDIRECTIONAL CAMERA FOR USE AT THE POLICE AUTOPE EVENT RECORD
WO2009102480A2 (en) 2008-02-15 2009-08-20 Enforcement Video, Llc System and method for multi-resolution storage of images
US8810908B2 (en) 2008-03-18 2014-08-19 Stereo Display, Inc. Binoculars with micromirror array lenses
US20090303569A1 (en) * 2008-05-20 2009-12-10 Stereo Didplay, Inc. Self-tilted micromirror device
US8622557B2 (en) * 2008-05-20 2014-01-07 Stereo Display, Inc. Micromirror array lens with self-tilted micromirrors
US8542286B2 (en) 2009-11-24 2013-09-24 Microsoft Corporation Large format digital camera with multiple optical systems and detector arrays
US8665316B2 (en) 2009-11-24 2014-03-04 Microsoft Corporation Multi-resolution digital large format camera with multiple detector arrays
US20120069224A1 (en) * 2010-05-06 2012-03-22 Andrew Cilia Method and system for single-camera license-plate recognition and magnification
US8736680B1 (en) 2010-05-18 2014-05-27 Enforcement Video, Llc Method and system for split-screen video display
JP5559242B2 (ja) 2012-05-15 2014-07-23 キヤノン株式会社 交換レンズ、カメラ及びカメラシステム
US9667872B2 (en) * 2012-12-05 2017-05-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Camera to capture multiple images at multiple focus positions
US10341605B1 (en) 2016-04-07 2019-07-02 WatchGuard, Inc. Systems and methods for multiple-resolution storage of media streams
WO2020020148A1 (zh) * 2018-07-23 2020-01-30 深圳市真迈生物科技有限公司 成像方法、装置及系统
TWI726536B (zh) 2019-12-16 2021-05-01 財團法人工業技術研究院 影像擷取方法及影像擷取設備
CN113124778B (zh) * 2019-12-30 2023-05-16 财团法人工业技术研究院 轮廓测量系统和轮廓测量方法
CN113029030B (zh) * 2021-03-23 2023-03-14 深圳市梯易易智能科技有限公司 一种3d玻璃的曲面成像方法及装置

Family Cites Families (81)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2002376A (en) 1931-03-16 1935-05-21 Mannheimer Manfred Searchlight reflector
FR2425085A1 (fr) 1978-05-05 1979-11-30 Quantel Sa Objectif a longueur focale variable
US4834512A (en) 1984-12-21 1989-05-30 Hughes Aircraft Company Three-dimensional display
US5004319A (en) 1988-12-29 1991-04-02 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Crystal diffraction lens with variable focal length
GB9107144D0 (en) 1991-04-05 1991-05-22 Rank Cintel Ltd Recording video signals on cinematographic film
ES2102412T3 (es) 1991-10-11 1997-08-01 Coherent Hull Ltd Aparato para escritura matricial por puntos que usa un laser de onda continua.
US5212555A (en) 1991-12-17 1993-05-18 Texas Instruments Incorporated Image capture with spatial light modulator and single-cell photosensor
EP0795855B1 (en) 1992-06-19 2000-04-12 Sony Corporation Optical pickup apparatus
JPH0843881A (ja) 1994-07-29 1996-02-16 Nikon Corp カメラ
US5696619A (en) 1995-02-27 1997-12-09 Texas Instruments Incorporated Micromechanical device having an improved beam
US5612736A (en) 1995-06-07 1997-03-18 Nview Corporation Stylus position sensing and digital camera with a digital micromirror device
US5986811A (en) 1995-06-07 1999-11-16 Meso Scale Technologies Llp Method of and apparatus for generating a 3-D image from a 2-D image having a changeable focusing micro-lens array
US6046840A (en) 1995-06-19 2000-04-04 Reflectivity, Inc. Double substrate reflective spatial light modulator with self-limiting micro-mechanical elements
US5999306A (en) 1995-12-01 1999-12-07 Seiko Epson Corporation Method of manufacturing spatial light modulator and electronic device employing it
JPH09238367A (ja) 1996-02-29 1997-09-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd テレビジョン信号送信方法,テレビジョン信号送信装置,テレビジョン信号受信方法,テレビジョン信号受信装置,テレビジョン信号送信受信方法,テレビジョン信号送信受信装置
US5881034A (en) 1996-08-20 1999-03-09 Sony Corporation Apparatus for driving objective lens
US6025951A (en) 1996-11-27 2000-02-15 National Optics Institute Light modulating microdevice and method
US6028689A (en) * 1997-01-24 2000-02-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Multi-motion micromirror
JPH10256638A (ja) 1997-03-13 1998-09-25 Ricoh Co Ltd 固体レーザ装置
JP3653923B2 (ja) 1997-03-19 2005-06-02 ソニー株式会社 記録再生装置および方法
JPH1169209A (ja) 1997-08-22 1999-03-09 Minolta Co Ltd 撮像装置
JPH11168134A (ja) * 1997-12-03 1999-06-22 Shin Etsu Chem Co Ltd 静電吸着装置およびその製造方法
US5897195A (en) 1997-12-09 1999-04-27 Optical Gaging, Products, Inc. Oblique led illuminator device
US6064423A (en) 1998-02-12 2000-05-16 Geng; Zheng Jason Method and apparatus for high resolution three dimensional display
SE9800665D0 (sv) 1998-03-02 1998-03-02 Micronic Laser Systems Ab Improved method for projection printing using a micromirror SLM
CN1178467C (zh) 1998-04-16 2004-12-01 三星电子株式会社 自动跟踪运动目标的方法和装置
US6282213B1 (en) 1998-09-14 2001-08-28 Interscience, Inc. Tunable diode laser with fast digital line selection
US6123985A (en) 1998-10-28 2000-09-26 Solus Micro Technologies, Inc. Method of fabricating a membrane-actuated charge controlled mirror (CCM)
EP1181601A4 (en) 1998-12-15 2006-11-08 Seagate Technology Llc MICRO-SWITCH WITH ROTARY ELECTROSTATIC MICROACTIONER
US6315423B1 (en) 1999-07-13 2001-11-13 Input/Output, Inc. Micro machined mirror
JP3893809B2 (ja) 1999-09-29 2007-03-14 コニカミノルタフォトイメージング株式会社 焦点位置を変更できる空間変調ユニット、光束偏向装置、焦点検出装置、およびカメラ
WO2001026104A1 (en) 1999-10-06 2001-04-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Lens, optical head, optical information recording/reproducing apparatus, and optical information recording/recorded medium recording/reproducing method
US6498673B1 (en) 2000-01-19 2002-12-24 At&T Corp. Micro-machined tunable delay line
JP2001209037A (ja) 2000-01-26 2001-08-03 Olympus Optical Co Ltd 可変ホログラム素子及びそれらを用いた光学装置
KR20010093031A (ko) 2000-03-28 2001-10-27 구자홍 광 픽업 엑츄에이터
JP4844780B2 (ja) 2000-04-13 2011-12-28 ソニー株式会社 撮像制御装置、撮像制御方法、プログラム、およびプログラム記録媒体
JP2002006405A (ja) 2000-06-26 2002-01-09 Fuji Photo Film Co Ltd 画像記録装置
CN1167065C (zh) 2000-08-02 2004-09-15 松下电器产业株式会社 光拾取装置
US6958777B1 (en) 2000-09-29 2005-10-25 Ess Technology, Inc. Exposure control in electromechanical imaging devices
JP2005506555A (ja) 2000-11-03 2005-03-03 アクチュアリティー システムズ, インク. 3次元表示システム
US6658208B2 (en) 2001-01-30 2003-12-02 Olympus Optical Co., Ltd. Focal-length adjusting unit for photographing apparatuses
US6804429B2 (en) 2001-02-09 2004-10-12 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Reconfigurable wavelength multiplexers and filters employing micromirror array in a gires-tournois interferometer
JP2002288873A (ja) 2001-03-27 2002-10-04 Ricoh Co Ltd 光情報記録再生装置
US6956687B2 (en) 2001-04-03 2005-10-18 Cidra Corporation Optical blocking filter having an array of micro-mirrors
US6625342B2 (en) 2001-07-03 2003-09-23 Network Photonics, Inc. Systems and methods for overcoming stiction using a lever
US6784771B1 (en) 2001-07-24 2004-08-31 New Peregrine, Inc. MEMS optical mirror array
US6649852B2 (en) 2001-08-14 2003-11-18 Motorola, Inc. Micro-electro mechanical system
US6711319B2 (en) 2001-09-07 2004-03-23 Agilent Technologies, Inc. Optical switch with converging optical element
KR100385066B1 (ko) 2001-10-16 2003-05-23 삼성전자주식회사 레이저 스캐닝 유니트
US6646072B2 (en) 2002-01-23 2003-11-11 Equistar Chemicals, Lp Process for making polyolefin compositions containing exfoliated clay
JP3992992B2 (ja) 2002-02-19 2007-10-17 株式会社リコー 被写体像取得装置
GB0204010D0 (en) 2002-02-20 2002-04-03 Xaar Technology Ltd Droplet deposition apparatus
JP4537664B2 (ja) 2002-04-17 2010-09-01 株式会社リコー 光路偏向素子、光路偏向装置、画像表示装置、光書込み装置、光インターコネクション装置、光学素子及びその製造方法
JP2004039897A (ja) 2002-07-04 2004-02-05 Toshiba Corp 電子デバイスの接続方法
KR100439700B1 (ko) 2002-07-16 2004-07-12 한국과학기술원 전자기력으로 구동되는 미소거울 구동기 및 그 제조방법
JP4025990B2 (ja) 2002-09-26 2007-12-26 セイコーエプソン株式会社 ミラーデバイス、光スイッチ、電子機器およびミラーデバイス駆動方法
US7046447B2 (en) 2003-01-13 2006-05-16 Pc Mirage, Llc Variable focus system
US7027232B2 (en) 2003-01-29 2006-04-11 Intel Corporation Optical cross-connect switch with telecentric lens and multi-surface optical element
US6906848B2 (en) 2003-02-24 2005-06-14 Exajoule, Llc Micromirror systems with concealed multi-piece hinge structures
US6900922B2 (en) 2003-02-24 2005-05-31 Exajoule, Llc Multi-tilt micromirror systems with concealed hinge structures
JP4222569B2 (ja) 2003-02-25 2009-02-12 パナソニック株式会社 光検出装置
US6741384B1 (en) 2003-04-30 2004-05-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Control of MEMS and light modulator arrays
JP3896988B2 (ja) 2003-05-12 2007-03-22 コニカミノルタフォトイメージング株式会社 撮像レンズ装置
US7306344B2 (en) 2003-06-10 2007-12-11 Abu-Ageel Nayef M Light guide array, fabrication methods and optical system employing same
US7091057B2 (en) 2003-12-19 2006-08-15 Agency For Science, Technology And Research Method of making a single-crystal-silicon 3D micromirror
US6999226B2 (en) 2004-05-28 2006-02-14 Angstrom Inc. Variable focal length lens comprising micromirrors with one degree of freedom translation
US6934073B1 (en) 2004-05-28 2005-08-23 Angstrom Inc. Variable focal length lens comprising micromirrors with one degrees of freedom rotation and one degree of freedom translation
US7077523B2 (en) 2004-02-13 2006-07-18 Angstorm Inc. Three-dimensional display using variable focusing lens
US7267447B2 (en) 2004-05-27 2007-09-11 Angstrom, Inc. Variable focal length lens comprising micromirrors
US6970284B1 (en) 2004-05-27 2005-11-29 Angstrom Inc. Variable focusing lens comprising micromirrors with one degree of freedom rotation
US7031046B2 (en) 2004-05-27 2006-04-18 Angstrom Inc. Variable focal length lens comprising micromirrors with two degrees of freedom rotation
US7161729B2 (en) 2004-05-28 2007-01-09 Angstrom Inc. Array of micromirror array lenses
US7261417B2 (en) 2004-02-13 2007-08-28 Angstrom, Inc. Three-dimensional integral imaging and display system using variable focal length lens
US6934072B1 (en) 2004-05-27 2005-08-23 Angstrom Inc. Variable focal length lens comprising micromirrors with two degrees of freedom rotation and one degree of freedom translation
US7068416B2 (en) 2004-04-12 2006-06-27 Angstrom Inc. Three-dimensional imaging device
US7333260B2 (en) 2004-08-09 2008-02-19 Stereo Display, Inc. Two-dimensional image projection system
US7239438B2 (en) 2004-07-16 2007-07-03 Angstrom, Inc. Variable focal length lens and lens array comprising discretely controlled micromirrors
US7742232B2 (en) 2004-04-12 2010-06-22 Angstrom, Inc. Three-dimensional imaging system
CA2464207C (en) 2004-04-14 2011-03-29 Institut National D'optique Light modulating microdevice
JP2005326620A (ja) 2004-05-14 2005-11-24 Fujitsu Ltd マイクロミラー素子
US7164465B2 (en) 2004-07-13 2007-01-16 Anvik Corporation Versatile maskless lithography system with multiple resolutions

Also Published As

Publication number Publication date
US20050206773A1 (en) 2005-09-22
US7768571B2 (en) 2010-08-03
WO2006050430A2 (en) 2006-05-11
WO2006050430A3 (en) 2007-07-05
TW200627936A (en) 2006-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI283129B (en) Optical tracking system using variable focal length lens
JP6322753B2 (ja) アクティブな中心窩能力を有する広角(fov)結像デバイス
EP3089449B1 (en) Method for obtaining light-field data using a non-light-field imaging device, corresponding device, computer program product and non-transitory computer-readable carrier medium
US10078899B2 (en) Camera system and image registration method thereof
KR101737085B1 (ko) 3차원 카메라
TW201033938A (en) Reference image techniques for three-dimensional sensing
CN107122770A (zh) 多目相机系统、智能驾驶系统、汽车、方法和存储介质
CN102081296A (zh) 仿复眼视觉的动目标快速定位及全景图同步获取装置及方法
JP2012500506A5 (zh)
US20030164841A1 (en) System and method for passive three-dimensional data acquisition
US7839490B2 (en) Single-aperture passive rangefinder and method of determining a range
JPH1023465A (ja) 撮像方法及び装置
JP2018134712A (ja) ロボットシステム及びロボットシステムの制御方法
JP4243692B2 (ja) 立体形状検出装置及び立体形状検出方法
KR101789317B1 (ko) 멀티스케일 이미징 시스템
Sueishi et al. Mirror-based high-speed gaze controller calibration with optics and illumination control
Abraham et al. Point tracking with lensless smart sensors
Kameyama et al. Generation of Multi-Level Disparity Map from Stereo Wide Angle Fovea Vision System
JP3872250B2 (ja) 広画角撮像装置
EP3494692A1 (en) Method and apparatus for obtaining enhanced resolution images
JP2001258050A (ja) 立体映像撮像装置
Spacek Omnidirectional catadioptric vision sensor with conical mirrors
JP4469757B2 (ja) 画像処理装置
Zhang et al. FoveaCam++: Systems-Level Advances for Long Range Multi-Object High-Resolution Tracking
KR101957357B1 (ko) 단일 미러를 사용한 멀티스케일 이미징 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees