数字光学成像的设计方法与系统

摘要

本发明公开了一种数字光学成像系统，包括至少一光学模块及一影像还原模块，而设计方法包含一设定预期目标步骤、一光学模块设计步骤以及一影像还原模块设计步骤；其中，利用光学模块所产生的点扩散函数的相似性与模糊最小值，以及影像还原模块所输出的点扩散函数的相似性与模糊最小值，以进行最佳化的判断标准，且光学模块设计步骤及影像还原模块步骤个别地或依序地进行，同时藉由一计算器软件产品以进行光学成像系统的设计。

权利要求

1.一种数字光学成像的设计方法，其特征在于，步骤包含：D1.由一数字影像还原模块提供一固定的影像还原点扩散函数；

D2.由一光学模块产生一光学点扩散函数；

D3.比较该光学点扩散函数与该固定的影像还原点扩散函数的相似性；

D4.当该光学点扩散函数与该固定的影像还原点扩散函数的相似性等于或大于一临界值时，输出该光学模块的参数；以及D5.当该光学点扩散函数与该固定的影像还原点扩散函数的相似性小于该临界值时，优化该光学模块并重复步骤D2。

2.根据权利要求1所述的数字光学成像的设计方法，其特征在于，该步骤D3还包括比较该光学点扩散函数与该固定的影像还原点扩散函数的模糊度最小化。

3.根据权利要求1所述的数字光学成像的设计方法，其特征在于，该光学模块的参数至少包括一折射率、一曲率值、一厚度值以及非球面系数。

4.一种数字光学成像的设计方法，其特征在于，步骤包含：E1.由一光学模块提供一固定的光学点扩散函数；

E2.由一数字影像还原模块产生一影像还原点扩散函数；

E3.比较该固定的光学点扩散函数与该影像还原点扩散函数的相似性；

E4.当该固定的光学点扩散函数与该影像还原点扩散函数的相似性等于或大于一临界值时，输出该数字影像还原模块的参数；以及E5.当该固定的光学点扩散函数与该影像还原点扩散函数的相似性小于该临界值时，优化该数字影像还原模块并重复步骤E2。

5.根据权利要求4所述的数字光学成像的设计方法，其特征在于，该步骤E3还包括比较该固定的光学点扩散函数与该影像还原点扩散函数的模糊度最小化。

6.根据权利要求4所述的数字光学成像的设计方法，其特征在于，该数字影像还原模块的参数至少包括一调控参数值。

7.一种数字光学成像的设计方法，其特征在于，步骤包含：F1.由一光学模块产生至少二光学点扩散函数；

F2.比较这些光学点扩散函数的相似性；

F3.当这些光学点扩散函数的相似性等于或大于一临界值时，输出该光学模块的参数；

以及

F4.当这些光学点扩散函数的相似性小于该临界值时，优化该光学模块并重复步骤F1。

8.根据权利要求7所述的数字光学成像的设计方法，其特征在于，该步骤F2还包括比较这些光学点扩散函数的模糊度最小化。

9.根据权利要求7所述的数字光学成像的设计方法，其特征在于，该光学模块的参数至少包括一折射率、一曲率值、一厚度值以及非球面系数。

10.一种数字光学成像的设计方法，其特征在于，步骤包含：G1.由一数字影像还原模块产生至少二影像还原点扩散函数；

G2.比较这些影像还原点扩散函数的相似性；

G3.当这些影像还原点扩散函数的相似性等于或大于一临界值时，输出该数字影像还原模块的参数；以及G4.当这些影像还原点扩散函数的相似性小于该临界值时，优化该数字影像还原模块并重复步骤G1。

11.根据权利要求10所述的数字光学成像的设计方法，其特征在于，该步骤G2还包括比较这些影像还原点扩散函数的模糊度最小化。

12.根据权利要求10所述的数字光学成像的设计方法，其特征在于，该数字影像还原模块的参数至少包括一调控参数值。

说明书

数字光学成像的设计方法与系统

[0001] 本申请为分案申请，其母案的申请号为：200810214043.4，申请日：2008年8月22日，优先权日：2008年6月25日，申请人：财团法人工业技术研究院，发明名称：数字光学成像的涉及方法与系统。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种数字光学成像的设计方法与系统，特别是涉及一种将光学模块以及影像处理模块加以个别设计及模块化的系统与方法。

背景技术

[0003] 在光学产业中虽然类似于传统产业，但却具有较高的毛利率；再者，光学产业在制造过程以及参数控制等，必须高度依赖技术人员的经验累积，方能将光学产品制作的尽善尽美，因此，相较于信息产品，光学产品通常具有较长的开发期。

[0004] 目前采用整合光学模块与影像还原模块的混合式数字光学成像系统1，如图1所示，是表示现有的混合式数字光学成像系统的设计流程图，其设计方法使用前级光学模块1A以及后级影像还原模块1B，且必须依序地进行设计，意即后级影像还原模块1B必须在前级光学模块1A产生一点扩散函数(pointspread function，PSF)P之后，再依据前级光学模块1A所产生的点扩散函数PSF以输出影像矩阵IB进行设计，若是未达到设计者标准而要进行最佳化者，再重新回到前级光学模块1A，以重复上述步骤进行设计。

[0005] 后级影像还原模块(例如还原滤波器)必须依据前级光学模块(例如镜头架构)的结果才能进行设计，意即若要设计后级影像还原模块，必须先完成前级光学模块的设计，否则后级影像还原模块即无所依据、无所比较。

[0006] 而类似如此的结构，可参考在美国公开专利号US20050197809，其提供一种用以最佳化光学及数字影像设计的系统与方法，其用以判断数字光学影像系统如何的规则，根据一最终值而加以估计。一般而言，此一最终值参考影像与还原影像的均方差(mean square error，MSE)。

[0007] 另外，在美国公开专利号US20070239417，提供一种用以设计相机的方法，相机包括用以在一电子影像传感器上形成一模糊影像的若干物镜组件，以及用以形成复原上述模糊影像(de-blurred image)的虚拟镜片(virtual lens)。虚拟镜片的功用与数字滤波器(即上述的还原滤波器)相同。此一方法包括定义物镜组件的设计，以及决定数字滤波器的系数。一输入影像依序经由物镜组件的设计以及数字滤波器系数的决定等过程，以便产生相机模拟操作的输出影像。此一输出影像的显示由相机的设计者所估算出来的。在真实的物镜组件的设计限制，通过虚拟镜片的使用而放宽，犹如光学设计系统具有一额外的光学组件合并在设计中，以达到像差校正(aberration correction)的目的。

[0008] 而上述现有的技术可能产生下列问题或困难：

[0009] 1.成像的光学模块与影像处理模块，仅能整合一起进行设计；

[0010] 2.对前级光学模块并无特别有效且快速的设计方法；

[0011] 3.影像计算费时，且最佳化的速度极慢；

[0012] 4.不易达到客观的影像评价；

[0013] 5.前级光学模块与后级影像还原模块得分工不明。

[0014] 所以，如何能单独地设计光学模块以及影像处理模块，以减少影像计算的时间，并提升最佳化的速度，是目前在设计影像处理系统上，一个刻不容缓的课题。

发明内容

[0015] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种数字光学成像的设计方法与系统，用于将光学模块及数字影像模块个别模块化，并各自加以最佳化，以还原成最佳的数字影像。

[0016] 为了实现上述目的，本发明提供了一种数字光学成像的设计方法，包含：一期望目标设定步骤；一光学模块设计步骤；以及一数字影像还原模块设计步骤；其中，该光学模块设计步骤及该数字影像还原模块设计步骤，同步或依序进行。

[0017] 一种数字光学成像的设计方法，其特征在于，步骤包含：

[0018] A.一期望目标设定步骤；

[0019] B.一光学模块设计步骤；以及

[0020] C.一数字影像还原模块设计步骤；

[0021] 其中该光学模块设计步骤及该数字影像还原模块设计步骤，同步或依序进行。

[0022] 所述的数字光学成像的设计方法，其中，该期望目标设定步骤提供一预定点扩散函数及一临界值。

[0023] 所述的数字光学成像的设计方法，其中，该光学模块设计步骤包含：

[0024] B1.由一光学模块产生一光学点扩散函数；

[0025] B2.比较该光学点扩散函数与该预定点扩散函数的相似性；

[0026] B3.当该光学点扩散函数与该预定点扩散函数的相似性等于或大于该临界值时，输出该光学模块的参数；以及

[0027] B4.当该光学点扩散函数与该预定点扩散函数的相似性小于该临界值时，最佳化该光学模块并重复步骤B1。

[0028] 所述的数字光学成像的设计方法，其中，该步骤B2还包括比较该光学点扩散函数与该预定点扩散函数的模糊度最小化。

[0029] 所述的数字光学成像的设计方法，其中，该光学模块的参数至少包括一折射率、一曲率值、一厚度值以及非球面系数。

[0030] 所述的数字光学成像的设计方法，其中，该数字影像还原模块设计步骤包含：

[0031] C1.由一数字影像还原模块产生一影像还原点扩散函数；

[0032] C2.比较该影像还原点扩散函数与该预定点扩散函数的相似性；

[0033] C3.当该影像还原点扩散函数与该预定点扩散函数的相似性等于或大于该临界值时，输出该数字影像还原模块的参数；以及

[0034] C4.当该影像还原点扩散函数与该预定点扩散函数的相似性小于该临界值时，优化该数字影像还原模块并重复步骤C1。

[0035] 所述的数字光学成像的设计方法，其中，该步骤C2还包括比较该光学点扩散函数与该预定点扩散函数的模糊度最小化。

[0036] 所述的数字光学成像的设计方法，其中，该数字影像还原模块的参数至少包括一调控参数值。

[0037] 为了实现上述目的，本发明还提供了一种数字光学成像的设计方法，其特征在于，步骤包含：

[0038] D1.由一数字影像还原模块提供一固定的影像还原点扩散函数；

[0039] D2.由一光学模块产生一光学点扩散函数；

[0040] D3.比较该光学点扩散函数与该固定的影像还原点扩散函数的相似性；

[0041] D4.当该光学点扩散函数与该固定的影像还原点扩散函数的相似性等于或大于一临界值时，输出该光学模块的参数；以及

[0042] D5.当该光学点扩散函数与该固定的影像还原点扩散函数的相似性小于该临界值时，优化该光学模块并重复步骤D2。

[0043] 所述的数字光学成像的设计方法，其中，该步骤D3还包括比较该光学点扩散函数与该固定的影像还原点扩散函数的模糊度最小化。

[0044] 所述的数字光学成像的设计方法，其中，该光学模块的参数至少包括一折射率、一曲率值、一厚度值以及非球面系数。

[0045] 为了实现上述目的，本发明还提供了一种数字光学成像的设计方法，其特征在于，步骤包含：

[0046] E1.由一光学模块提供一固定的光学点扩散函数；

[0047] E2.由一数字影像还原模块产生一影像还原点扩散函数；

[0048] E3.比较该固定的光学点扩散函数与该影像还原点扩散函数的相似性；

[0049] E4.当该固定的光学点扩散函数与该影像还原点扩散函数的相似性等于或大于一临界值时，输出该数字影像还原模块的参数；以及

[0050] E5.当该固定的光学点扩散函数与该影像还原点扩散函数的相似性小于该临界值时，优化该数字影像还原模块并重复步骤E2。

[0051] 所述的数字光学成像的设计方法，其中，该步骤E3还包括比较该固定的光学点扩散函数与该影像还原点扩散函数的模糊度最小化。

[0052] 所述的数字光学成像的设计方法，其中，该数字影像还原模块的参数至少包括一调控参数值。

[0053] 为了实现上述目的，本发明还提供了一种数字光学成像系统的组合方法，该数字光学成像系统包含多个光学模块与多个数字影像还原模块，其特征在于，其方法包括：

[0054] 选取这些光学模块其中之一，并取得该光学模块的至少一点扩散函数；

[0055] 选取这些影像还原模块其中之一，并取得该影像还原模块的至少一点扩散函数；以及

[0056] 分别地或依序地分析该光学模块及该影像还原模块的点扩散函数的相似性，并依一预定的临界值，将该光学模块与该影像还原模块组成该数字光学成像系统。

[0057] 所述的数字光学成像的系统的组合方法，其中，还包括取得该光学模块至少一点扩散函数模糊度最小化的数值，以及取得该影像还原模块的至少一点扩散函数模糊度最小化的数值，当该光学模块的点扩散函数模糊度最小化数值与该影像还原模块的扩散函数模糊度最小化数值相等，或者大于、等于一预定的临界值时，将该光学模块与该影像还原模块组成该数字光学成像系统。

[0058] 为了实现上述目的，本发明还提供了一种数字光学成像的设计方法，其特征在于，步骤包含：

[0059] F1.由一光学模块产生至少二光学点扩散函数；

[0060] F2.比较这些光学点扩散函数的相似性；

[0061] F3.当这些光学点扩散函数的相似性等于或大于一临界值时，输出该光学模块的参数；以及

[0062] F4.当这些光学点扩散函数的相似性小于该临界值时，优化该光学模块并重复步骤F1。

[0063] 所述的数字光学成像的设计方法，其中，该步骤F2还包括比较这些光学点扩散函数的模糊度最小化。

[0064] 所述的数字光学成像的设计方法，其中，该光学模块的参数至少包括一折射率、一曲率值、一厚度值以及非球面系数。

[0065] 为了实现上述目的，本发明还提供了一种数字光学成像的设计方法，其特征在于，步骤包含：

[0066] G1.由一数字影像还原模块产生至少二影像还原点扩散函数；

[0067] G2.比较这些影像还原点扩散函数的相似性；

[0068] G3.当这些影像还原点扩散函数的相似性等于或大于一临界值时，输出该数字影像还原模块的参数；以及

[0069] G4.当这些影像还原点扩散函数的相似性小于该临界值时，优化该数字影像还原模块并重复步骤G1。

[0070] 所述的数字光学成像的设计方法，其中，该步骤G2还包括比较这些影像还原点扩散函数的模糊度最小化。

[0071] 所述的数字光学成像的设计方法，其中，该数字影像还原模块的参数至少包括一调控参数值。

[0072] 为了实现上述目的，本发明还提供了一种数字光学成像设计方法，用于通过至少一计算机实现数字光学成像的设计，其特征在于，该成像设计方法至少包含下列步骤：

[0073] H1.模块化一数字成像系统成为一光学模块及一影像还原模块，以及定义多个光学变量；

[0074] H2.通过该光学模块的点扩散函数及/或该影像还原模块的点扩散函数的相似性，最佳化该数字光学系统的光学性能；以及

[0075] H3.经由最佳化该光学模块及/或该影像还原模块，以修正光学变量，并重复步骤H1。

[0076] 为了实现上述目的，本发明还提供了一种数字光学成像系统，包含：一光学模块，具有一光学临界值与一光学点扩散函数，以及一影像还原模块，具有一影像还原临界值与一影像还原点扩散函数；其中，该光学模块通过该光学点扩散函数的相似性与该光学临界值的比较，以进行最佳化，该影像还原模块通过该影像还原点扩散函数的相似性与该影像还原临界值的比较，以进行最佳化。

[0077] 较佳者，该光学模块还可通过该光学点扩散函数的模糊最小值与该光学临界值的比较，以进行最佳化；该影像还原模块还可通过该影像还原点扩散函数的模糊最小值与该影像还原临界值的比较，以进行最佳化。

[0078] 因此，本发明通过上述的结构与方法，可单独地且个别地设计光学模块与数字影像模块，再进行相互搭配，以达到个别最佳化以及模块化个别匹配的作用，藉以节省成本。

[0079] 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

[0080] 图1是表示现有的混合式数字光学成像系统的设计流程图；

[0081] 图2是表示本发明数字光学成像的流程方块图；

[0082] 图3是表示本发明第一实施方式的方块图；

[0083] 图4是表示本发明第二实施方式的方块图；

[0084] 图5是表示本发明第三实施方式的方块图；

[0085] 图6是表示本发明第四实施方式的方块图；

[0086] 图7是表示本发明第五实施方式的方块图；

[0087] 图8是表示本发明第六实施方式的方块图；

[0088] 图9是表示本发明应用于软件产品的方块图；

[0089] 图10是表示最佳化前，以Doublet软件模拟结果的曲线图；

[0090] 图11是表示最佳化后，以Doublet软件模拟结果的曲线图；

[0091] 图12是表示本发明模拟参数变量的列表图。

[0092] 其中，附图标记：

[0093] 1 混合式数字光学成像系统

[0094] 1A 前级光学模块

[0095] 1B 后级影像还原模块

[0096] 2 数字光学成像的系统

[0097] 2A 光学模块

[0098] 2B 影像还原模块

[0099] 3 数字光学成像的系统

[0100] 3A 光学模块

[0101] 3B 影像还原模块

[0102] 4 软件产品

[0103] IS 数字光学成像系统

[0104] MI1 第一影像还原模块

[0105] MI2 第二影像还原模块

[0106] MIO 光学点扩散函数的模糊最小值

[0107] MID 影像还原点扩散函数的模糊最小值

[0108] MO1 第一光学模块

[0109] MO2 第二光学模块

[0110] PD 预定的点扩散函数

[0111] PI 影像还原点扩散函数

[0112] PI1 影像还原点扩散函数

[0113] PI2 影像还原点扩散函数

[0114] PIF 固定的影像还原点扩散函数

[0115] PO 光学点扩散函数

[0116] PO1 光学点扩散函数

[0117] PO2 光学点扩散函数

[0118] POF 固定的光学点扩散函数

[0119] PSF1 先前一次产生或输出的点扩散函数

[0120] PSF2 下一次产生或输出的点扩散函数

[0121] T 临界值

[0122] 步骤SA1 设定一期望目标；

[0123] 步骤SA2 设计一光学模块；

[0124] 步骤SA3 设计一数字影像模块；

[0125] 步骤SA4 输出一光学影像及一数字还原影像；

[0126] 步骤SB1 从光学模块产生一光学点扩散函数；

[0127] 步骤SB2 比较光学点扩散函数与预定点扩散函数的相似性；

[0128] 步骤SB3 当光学点扩散函数与预定点扩散函数的相似性等于或大于临界值时，输出光学模块的参数；

[0129] 步骤SB4 当光学点扩散函数与预定点扩散函数的相似性小于临界值时，将光学模块最佳化并重复步骤；

[0130] 步骤SC1 从影像还原模块产生一影像还原点扩散函数；

[0131] 步骤SC2 比较影像还原点扩散函数与预定点扩散函数的相似性；

[0132] 步骤SC3 当影像还原点扩散函数与预定点扩散函数的相似性等于或大于临界值时，输出数字影像还原模块的参数；

[0133] 步骤SC4 当影像还原点扩散函数与预定点扩散函数的相似性小于临界值时，将数字影像还原模块最佳化并重复步骤SC2；

[0134] 步骤SD1 由数字影像还原模块提供一固定的影像还原点扩散函数；

[0135] 步骤SD2 由光学模块产生一光学点扩散函数；

[0136] 步骤SD3 比较光学点扩散函数与固定的影像还原点扩散函数的相似性；

[0137] 步骤SD4 当光学点扩散函数与固定的影像还原点扩散函数的相似性等于或大于一临界值时，输出光学模块的参数；

[0138] 步骤SD5 当光学点扩散函数与固定的影像还原点扩散函数的相似性小于临界值时，将光学模块最佳化并重复步骤SD2；

[0139] 步骤SE1 由光学模块提供一固定的光学点扩散函数；

[0140] 步骤SE2 由数字影像还原模块产生一影像还原点扩散函数；

[0141] 步骤SE3 比较固定的光学点扩散函数与影像还原点扩散函数的相似性；

[0142] 步骤SE4 当固定的光学点扩散函数与影像还原点扩散函数的相似性等于或大于一临界值时，输出数字影像还原模块的参数；

[0143] 步骤SE5 当固定的光学点扩散函数与影像还原点扩散函数的相似性小于临界值时，将数字影像还原模块进行最佳化并重复步骤SE2；

[0144] 步骤SF1 从光学模块产生至少二光学点扩散函数；

[0145] 步骤SF2 通过分析光学模块产生的至少二光学点扩散函数，以将光学模块进行最佳化；

[0146] 步骤SF3 比较光学点扩散函数的相似性是否大于、等于临界值T；

[0147] 步骤SF4 若是大于、等于一临界值T者，即输出光学结果，例如光学参数；

[0148] 步骤SF5 若是小于临界值T者，即重复步骤SF1；

[0149] 步骤SG1 从影像还原模块产生至少二影像还原点扩散函数；

[0150] 步骤SG2 通过分析影像还原模块产生的至少二影像还原点扩散函数，以将影像还原模块进行最佳化；

[0151] 步骤SG3 比较影像还原点扩散函数的相似性是否大于、等于临界值T；

[0152] 步骤SG4 若是大于等于一临界值T者，即输出影像还原结果，例如调控参数值；

[0153] 步骤SG5 若是小于临界值T者，即重复步骤SG1；

[0154] 步骤SH1 模块化一数字成像系统，包含若干光学变量定义；

[0155] 步骤SH2 通过点扩散函数的相似性，最佳化数字光学系统的光学性能；

[0156] 步骤SH3 经由最佳化及重复步骤SH1，以修正光学变量；

具体实施方式

[0157] 下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。

[0158] 请参考图2，是表示本发明数字光学成像的流程方块图；本实施例的数字光学成像的系统2，包括一光学模块2A(例如，镜片组结构)以及影像还原模块2B(例如，还原滤波器)；光学模块2A与影像还原模块2B可个别地运作，或者是同时运作。

[0159] 而光学模块2A可产生一光学点扩散函数(point spread function，PSF)PO，影像还原模块可输出一影像可还原点扩散函数PI；而通过比较点扩散函数的相似性，或者是光学转换函数(optical transfer function，OTF)的相似性，即可个别地设计出光学模块2A以及数字影像模块2B。从数学的观点来看，光学转换函数为点扩散函数的傅立叶转换。
因此，光学转换函数等同为点扩散函数。而分析器An进行点扩散函数相似性的比较方法，包括拟真度(Fidelity)、相关性(Correlation)以及希伯特空间投射角(Hilbert Space Projected Angle)，其方程式分列如下：

[0160] 拟真度：

[0161]

[0162] 相关性：

[0163]

[0164] 希伯特空间投射角：

[0165]

[0166] 其中，式中的PSF1是光学模块2A或影像还原模块2B先前一次产生或输出的点扩散函数，PSF2是光学模块2A或影像还原模块2B下一次产生或输出的点扩散函数；其详细的设计步骤，将于后面详述。

[0167] 请参考图3，是表示本发明第一实施方式的方块图。本实施方式的系统3包含一光学模块3A及一影像还原模块3B，且本实施方式说明光学模块3A搭配影像还原模块3B同时设计，其设计步骤包括：

[0168] 步骤SA2：设计一光学模块3A；以及

[0169] 步骤SA3：设计一数字影像模块3B。

[0170] 在设计光学模块与设计数字影像模块之前，设计者可先设定一期望目标(步骤SA1)，包含一预定的点扩散函数PD及所欲达到影像最佳化的临界值T。

[0171] 步骤SA2中，还包括：

[0172] 步骤SB1：从光学模块3A产生一光学点扩散函数PO；

[0173] 步骤SB2：比较光学点扩散函数PO与预定点扩散函数PD的相似性；

[0174] 步骤SB3：当光学点扩散函数PO与预定点扩散函数PD的相似性等于或大于临界值T时，输出光学模块的参数；以及

[0175] 步骤SB4：当光学点扩散函数PO与预定点扩散函数PD的相似性小于临界值T时，将光学模块最佳化并重复步骤SB1。

[0176] 步骤SA3中，还包括：

[0177] 步骤SC1：从影像还原模块3B产生一影像还原点扩散函数PI；

[0178] 步骤SC2：比较影像还原点扩散函数PI与预定点扩散函数PD的相似性；

[0179] 步骤SC3：当影像还原点扩散函数PI与预定点扩散函数PD的相似性等于或大于临界值T时，输出数字影像还原模块的参数；以及

[0180] 步骤SC4：当影像还原点扩散函数PI与预定点扩散函数PD的相似性小于临界值T时，将数字影像还原模块最佳化并重复步骤SC1。

[0181] 在步骤SB2中，其比较相似性的方式包括上述的拟真度、相关性以及希伯特空间投射角；而除了比较相似性之外，还包括比较光学点扩散函数的模糊最小值(blur minimization)MIO；且在步骤SC2中，还包括比较影像还原点扩散函数的模糊最小值MID。

[0182] 再者，在步骤SB3中所输出的参数，包含一折射率、一曲率、一厚度值以及一非球面系数，或其组合；而步骤SC3中所输出的参数，包含一调控参数、正则化参数(regularization parameter)以及信号噪声比参数(signal to noiseratio parameter)。

[0183] 在步骤SA2及步骤SA3个别地完成之后，还包括一步骤SA4，即输出一光学影像及一数字还原影像。

[0184] 请参考图4，是表示本发明第二实施方式的方块图。本实施方式说明光学模块3A单独地且个别地进行最佳化设计；其步骤包括：

[0185] 步骤SF1：从光学模块3A产生至少二光学点扩散函数PO1、PO2；以及[0186] 步骤SF2：通过分析光学模块3A产生的至少二光学点扩散函数PO1、PO2，以将光学模块3A进行最佳化。

[0187] 于步骤SF1中，可利用不同的物距或不同的位置以产生不同的光学点扩散函数。

[0188] 步骤SF2利用比较光学点扩散函数的相似性是否大于、等于临界值T(步骤SF3)，若是大于、等于一临界值T者，即输出光学结果，例如光学参数(步骤SF4)，若是小于临界值T者，即重复步骤SF1(步骤SF5)。

[0189] 而且在步骤SF2中，其分析的方法包括比较光学点扩散函数的模糊最小值。

[0190] 请参考图5，是表示本发明第三实施方式的方块图。本实施方式说明影像还原模块3B单独地且个别地进行最佳化设计；其步骤包括：

[0191] 步骤SG1：从影像还原模块3B产生至少二影像还原点扩散函数PI1、PI2；以及[0192] 步骤SG2：通过分析影像还原模块3B产生的至少二影像还原点扩散函数PI1、PI2，以将影像还原模块3B进行最佳化。

[0193] 于步骤SG1中，可利用不同噪声(noise)以产生不同的影像还原点扩散函数。

[0194] 步骤SG2利用比较影像还原点扩散函数的相似性是否大于、等于临界值T(步骤SG3)，若是大于等于一临界值T者，即输出影像还原结果，例如调控参数值(步骤SG4)，若是小于临界值T者，即重复步骤SG1(步骤SG5)。

[0195] 而且在步骤SG2中，还包括比较影像还原点扩散函数的模糊最小值。

[0196] 请参考图6，是表示本发明第四实施方式的方块图。本实施方式说明光学模块3A在单独地且个别地最佳化设计完成之后，再与影像还原模块3B进行搭配；其步骤包括：

[0197] 步骤SD1：由数字影像还原模块3B提供一固定的影像还原点扩散函数PIF；

[0198] 步骤SD2：由光学模块3A产生一光学点扩散函数PO；

[0199] 步骤SD3：比较光学点扩散函数PO与固定的影像还原点扩散函数PIF的相似性；

[0200] 步骤SD4：当光学点扩散函数PO与固定的影像还原点扩散函数PIF的相似性等于或大于一临界值T时，输出光学模块3A的参数；以及

[0201] 步骤SD5：当光学点扩散函数PO与固定的影像还原点扩散函数PIF的相似性小于临界值T时，将光学模块3A最佳化并重复步骤SD2。

[0202] 于步骤SD3中，除了比较光学点扩散函数与固定的影像还原点扩散函数的相似性之外，还包含比较光学点扩散函数与固定的影像还原点扩散函数的模糊最小值。

[0203] 而在步骤SD4中所输出的参数，包括一折射率、一曲率、一厚度值及一非球面系数，或者其组合。

[0204] 请参考图7，是表示本发明第五实施方式的方块图。本实施方式说明影像还原模块3B在单独地且个别地最佳化设计完成之后，再与光学模块3A进行搭配；其步骤包括：

[0205] 步骤SE1：由光学模块3A提供一固定的光学点扩散函数POF；

[0206] 步骤SE2：由数字影像还原模块3B产生一影像还原点扩散函数PI；

[0207] 步骤SE3：比较固定的光学点扩散函数POF与影像还原点扩散函数PI的相似性；

[0208] 步骤SE4：当固定的光学点扩散函数POF与影像还原点扩散函数PI的相似性等于或大于一临界值T时，输出数字影像还原模块3B的参数；以及

[0209] 步骤SE5：当固定的光学点扩散函数POF与影像还原点扩散函数PI的相似性小于临界值时，将数字影像还原模块3B进行最佳化并重复步骤SE2。

[0210] 于步骤SE3中，除了比较影像还原点扩散函数与固定的光学点扩散函数的相似性之外，还包含比较影像还原点扩散函数与固定的光学点扩散函数的模糊最小值。

[0211] 而在步骤SE4中所输出的参数，包括一调控参数、一正则化参数以及一信号噪声比参数，或者其组合。

[0212] 请参考图8，是表示本发明第六实施方式的方块图。本实施方式说明由于光学模块与数字影像模块的模块化，因此而可以进行模块的互换。本实施方式中，包括具有一第一光学模块MO1及一第一影像还原模块MI1，以及具有一第二光学模块MO2及一第二影像还原模块MI2；本实施方式的步骤包括：

[0213] 步骤SK1：选取其中的一光学模块MO1或MO2，并取得所选取的光学模块MO1或MO2的至少一光学点扩散函数PO；

[0214] 步骤SK2：选取其中的一影像还原模块MI1或MI2，并取得所选取的影像还原模块MI1或MI2的至少一影像还原点扩散函数PI；以及

[0215] 步骤SK3：分别地或依序地分析所选取的光学模块MO1或MO2的光学点扩散函数PO及所选取的影像还原模块MI1或MI2的影像还原点扩散函数PI的相似性，并依一预定的临界值T，将光学模块MO1或MO1与影像还原模块MI1或MI2组成一数字光学成像系统IS。

[0216] 详而言之，从第一光学模块产生一第一光学点扩散函数，从第二光学模块产生一第二光学点扩散函数，从第一影像还原模块输出一第一影像还原点扩散函数，从第二影像还原模块输出一第二影像还原点扩散函数；再比较第一光学点扩散函数及第一影像还原点扩散函数的相似性，及比较第二光学点扩散函数及第二影像还原点扩散函数的相似性。

[0217] 因此，当两者的相似性达到一预定的临界值时，即表示第一光学模块与第二光学模块的光学性质极近相同，意即第一光学模块与第二光学模块即可相互替换，如此即可达到模块化个别匹配的目的。再者，相较于现有技术，本发明可单独以相同规格的光学模块作替换，而不需替换整个系统，以节省成本。

[0218] 请参考图9，是表示本发明应用于软件产品的方块图。该图描述了数字光学成像设计方法，其通过至少一计算机(如软件产品4)实现数字光学成像的设计，该成像设计方法包括：

[0219] 步骤SH1：模块化一数字成像系统，包含若干光学变量定义；

[0220] 步骤SH2：通过点扩散函数的相似性，最佳化数字光学系统的光学性能；以及[0221] 步骤SH3：经由最佳化及重复步骤SH1，以修正光学变量。

[0222] 其中，在步骤SH1中，数字成像系统模块化成一光学模块及一以像还原模块；其中，光学变量包括一光学模块变量及一影像还原模块变量，光学模块的变量包含一光学组件的折射率、一光学组件的尺寸、一光学组件的厚度、波长以及阿贝数(Abbe-number)等；而影像还原的变量包含滤波器参数、正则化参数以及信号噪声比参数等。

[0223] 请同时参考图10及图11，分别表示本发明最佳化前、后，以Doublet软件模拟结果的曲线图。而图12是表示本发明模拟参数变量的列表图。以Doublet的成像系统为范例，设计目标为期望在焦平面上，前后各0.2mm的焦深范围内，以图12中所示的参数为例，输入光线半径(Ent beam radius)固定为6.25，场角度(field angle)为5.7296e-05，主波长(Primary wavln)为0.587560，因此变量包括镜片的半径(RADIUS)、厚度(THICKNESS)以及孔径大小(APERTURERADIUS)等，在经过计算后，其点扩散函数的相似性程度(如图11所示)，相对于传统的光学系统(如图10所示)而言，皆能大于0.8。

[0224] 因此，通过上述的结构与方法，可达到模块化数字成像系统，即划分成一光学模块及一影像还原模块，通过点扩散函数的相似性以及模糊最小值，以获得客观性的标准；而光学模块及/或影像还原模块可单独地且个别地进行最佳化，再进行相互匹配，以减少影像计算的时间；并可互相替换达到相同性能的光学模块，而不需替换整个系统，以节省成本。

[0225] 当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。