CN101493646B - 光学镜头检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种光学镜头检测装置，其包括测试图样，用于承载光学镜头的承载装置，影像感测器和与影像感测器电性连接的计算机。固定于第一物距的测试图样传播而来的光线经光学镜头会聚后入射到影像感测器上，影像感测器接收会聚光线，并经光电转换得到图像数据。计算机接收图像数据生成第一对焦特性曲线。计算机偏移第一对焦特性曲线得到与第二物距相对应的第二对焦特性曲线，并根据第一对焦特性曲线和第二对焦特性曲线确定光学镜头满足规格的相对影像感测器的位置范围。

Description

光学镜头检测装置及方法
技术领域
本发明涉及光学检测装置，特别涉及一种光学镜头检测装置及其检测方法。
背景技术
光学镜头主要应用于手机、数码相机等电子设备中，用于摄取外界物体发出的光线，进行光学成像。
光学镜头通常包括若干片光学透镜，进行各种像差的平衡。对于定焦镜头和变焦镜头，常常需要确定一个相对影像感测器的最佳位置范围，以使不同距离的物体通过光学镜头均可以成较佳清晰度的像。一般使用检测装置来检测成像画面随光学镜头在其光轴方向上移动之对焦特性关系来确定该最佳位置范围。
传统的光学镜头检测装置，通过光学镜头对具有特定样式的测试图样成像，并由计算机获取多个成像数据，再通过软件生成多组光学调制传递函数(Modulation TransferFunction，MTF)对焦特性曲线，然后根据多组调制传递函数对焦特性曲线来判定光学镜头是否满足规格要求。
然而，欲获得两个不同距离下的调制传递函数对焦特性曲线，传统的方式需要分别移动测试图样到两个位置作检测，并分别在该两个位置调节光学镜头获取两个相对应的调制传递函数对焦特性曲线，因此，操作过程比较复杂。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可简化操作的光学镜头检测装置。
还有必要提供一种可简化操作的光学镜头检测方法。
一种光学镜头检测装置，其包括测试图样，用于承载光学镜头的承载装置，影像感测器和与影像感测器电性连接的计算机。固定于第一物距的测试图样传播而来的光线经所述光学镜头会聚后入射到影像感测器上，影像感测器接收会聚光线，并经光电转换得到图像数据。计算机接收图像数据生成第一对焦特性曲线。计算机偏移第一对焦特性曲线得到与第二物距相对应的第二对焦特性曲线，并根据第一对焦特性曲线和第二对焦特性曲线确定光学镜头满足规格的相对影像感测器的最佳位置范围。
一种光学镜头检测方法，其包括如下步骤：
设置测试图样于第一物距；
调节光学镜头得到与第一物距相对应的第一对焦特性曲线；
确定光学镜头在第一物距下满足第一最小规格值的第一相对位置范围；
偏移第一对焦特性曲线得到与第二物距相对应的第二对焦特性曲线；
确定光学镜头在第二物距下满足第二最小规格值的第二相对位置范围；
根据满足第一最小规格值确定的第一相对位置范围和满足第二最小规格值确定的第二相对位置范围确定光学镜头相对影像感测器的最佳位置范围。
相对于现有技术，上述光学镜头检测装置和光学镜头检测方法，可以固定测试图样于第一物距，检测光学镜头在不同物距下的对焦特性，而不需要直接移动测试图样，通过偏移对焦特性曲线检测光学镜头在第二物距下的对焦特性，以确定光学镜头满足规格的相对影像感测器的最佳位置范围，如此有助于简化操作。
附图说明
图1为一较佳实施方式的光学镜头检测装置模块示意图。
图2为图1所示的光学镜头检测装置检测光学镜头的对焦特性曲线示意图。
图3为一较佳实施方式的光学镜头检测方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的较佳实施方式进行描述。
如图1所示，光学镜头检测装置10主要用于检测光学镜头14的对焦状况，以确定光学镜头的最佳相对位置范围。光学镜头14可以为包括一片或者多片光学透镜的镜头。光学镜头检测装置10包括测试图样(Chart)12，承载装置24，影像感测器16以及计算机18。光学镜头14安置于承载装置24上，并可沿光轴102方向来回移动。测试图样12，承载装置24以及影像感测器16从物方一侧到像方一侧依次排列，影像感测器16并和计算机18连接。
测试图样12在与光轴102垂直的平面上设有疏密排列的线对(line pairs/mm)，例如，一种100/mm(每毫米100线对)的测试图样12。从测试图样12传播而来的光线经光学镜头14会聚到影像感测器16的感测平面上。影像感测器16接收从光学镜头14入射而来的光线，经由光电转换及内部电路处理后得到图像数据。计算机18接收影像感测器16传送的图像数据，进行内部数据处理，由软件生成光学镜头14的调制传递函数(Modulation TransferFunction，MTF)。已知，MTF值的计算公式为：
MTF＝(IMAX-IMIN)/(IMAX+IMIN)公式(1)
其中，IMAX为测试图样12线对的强度最大值，IMIN测试图样12线对的强度最小值。由公式(1)易知，MTF的值介于0和1之间，MTF值越接近1代表图像越清晰，MTF值越接近0代表图像越模糊。
理想情况下，光学镜头14的后焦平面与影像感测器16的感测平面重合时，影像感测器16可以获得最清晰的成像画面。由于光学透镜14本身存在衍射极限(由光的波动本性决定)，测试图样12即使在最佳对焦状况下，其MTF值一般也小于1，例如0.7。当光学镜头14沿光轴102在对焦位置处向前或者向后移动时，光学镜头14的后焦平面与影像感测器16的感测平面不重合，MTF值均小于0.7。
如图2所示，S1和S2分别为光学镜头14在第一物距和第二物距下由计算机18生成的第一对焦特性曲线和第二对焦特性曲线，例如，第一物距为30cm，第二物距为无穷远(可用准直仪将光束准直成平行光束来模拟)。其中，横轴X表示光学镜头14的系统中心点(单个透镜为其光心，多个透镜为其像方主点)与影像感测器16之间的距离，纵轴Y表示计算机18得到的测试图样12的MTF值。在第一对焦特性曲线S1中，X1表示光学镜头14与第一物距相对应的第一最佳对焦位置，其对应的MTF值为Y1，Y2表示光学镜头14在第一物距下必须满足的第一最小MTF规格值，其对应的位置范围为X3~X5。在第二对焦特性曲线S2中，X2表示光学镜头14与第二物距相对应的第二最佳对焦位置，其对应的MTF值为Y1，Y3表示光学镜头14在第二物距下必须满足的第二最小MTF规格值，其对应的位置范围为X4~X6。易知，该光学镜头14同时满足第一和第二最小MTF规格值Y2和Y3的位置范围为X4~X5。
由多次获得之光学镜头14之对焦特性曲线得出如下规律：第一对焦特性曲线S1和第二对焦特性曲线S2对镜头移动距离的特性基本相同。所以，本实施方式中，在获得将第一对焦特性曲线S1后，直接将第一对焦特性曲线偏移预定距离ΔX，以得到第二对焦特性曲线S2。然后，按照不同物距下需满足的最小MTF规格值，例如，Y2和Y3，确定X4~X5为光学镜头14相对影像感测器16的最佳位置范围。
本实施方式只需要通过调节光学镜头14获得一个对焦特性曲线，而通过偏移该对焦特性曲线即可得到另一个对焦特性曲线，相对于现有技术，需要移动测试图样12到两个物距位置，并分别调节光学镜头获得两个对焦特性曲线，可以简化操作，方便使用该光学检测装置10作大批量的光学镜头14检测。
可以理解，在本实施方式中，预定距离ΔX由多次实验而得之对焦特性曲线来确定。在其他实施方式中，预定距离ΔX也可以通过理论公式计算而得，由于第一对焦特性曲线S1和S2在X1和X2处具有基本相等的MTF值Y1，由该MTF值Y1和第二物距结合镜头成像公式也可以计算得到与第二对焦特性曲线S2相对应的第二最佳对焦位置X2，因此预定距离ΔX可以表达为ΔX＝X2-X1。
如图3所示，一种光学镜头检测方法800，其可以使用如上所述的光学镜头检测装置10来检测光学镜头14。该光学镜头检测方法800包括如下步骤：
步骤802，设置测试图样(Chart)12在第一物距，例如，将测试图样12设置于第一物距为30cm处。
步骤804，调节光学镜头14，获取光学镜头14在第一物距下的第一对焦特性曲线，该对焦特性曲线为MTF值与光学镜头14和影像感测器16之间的距离的关系曲线。
步骤806，确定光学镜头14在第一物距下满足第一最小MTF规格值Y2的第一相对位置范围，例如，该第一相对位置范围可以为X3~X5。
步骤808，将第一对焦特性曲线光学偏移预定距离ΔX，得到第二对焦特性曲线，该第二对焦特性曲线对应第二物距，例如，第二物距为无穷远处。
步骤810，确定光学镜头14在第二物距下满足第二最小MTF规格值Y3的第二相对位置范围，例如，该第二相对位置范围可以为X4~X6。
步骤812，根据步骤806得到的第一位置范围和步骤812得到的第二位置范围，确定该光学镜头14相对影像感测器16的最佳位置范围，例如，通过检测第一相对位置范围X3~X5和第二相对位置范围X4~X6相重合的部分，确定该最佳位置范围为X4~X5。
如上所述，该光学镜头检测方法800，可以在测试图样12固定不动的情况下，检测光学镜头14在第一物距下的第一对焦特性曲线，由于不需要直接移动测试图样12，而通过偏移第一对焦特性曲线，得到第二对焦特性曲线，相对于现有技术，无需在第二物距下，调节光学镜头获取其第二对焦特性曲线，如此可以简化操作，便于作大批量的光学镜头14检测。

Claims (8)

1.一种光学镜头检测装置，其包括测试图样，用于承载光学镜头的承载装置，影像感测器和与影像感测器连接的计算机，所述测试图样被设置于第一物距，所述影像感测器接收所述光学镜头传播而来的光线，经光电转换得到图像数据，所述计算机接收并根据所述图像数据生成第一对焦特性曲线，其特征在于：所述第一对焦特性曲线被所述计算机偏移预定距离，得到与第二物距相对应的第二对焦特性曲线，所述计算机根据所述第一对焦特性曲线和第二对焦特性曲线分别满足的第一最小对焦特性值和第二最小对焦特性值确定所述光学镜头相对所述影像感测器的最佳位置范围，所述第一最小对焦特性值在第一对焦特性曲线上对应第一相对位置范围，所述第二最小对焦特性值在第二对焦特性曲线上对应第二相对位置范围，所述最佳位置范围由所述第一相对位置范围和第二相对位置范围的重合部分确定。
2.如权利要求1所述的光学镜头检测装置，其特征在于：所述对焦特性曲线为描述所述光学镜头的调制传递函数值与所述光学镜头和所述影像感测器之间距离的关系曲线。
3.如权利要求1所述的光学镜头检测装置，其特征在于：所述第一对焦特性曲线具有第一最佳对焦位置以及相应的调制传递函数值，所述预定距离由所述第一最佳对焦位置与由所述第二物距和调制传递函数值计算而得的第二最佳对焦位置的差值决定。
4.一种光学镜头检测方法，用于检测光学镜头相对影像感测器的最佳位置范围，其包括如下步骤：
设置测试图样于第一物距；
调节所述光学镜头，得到与所述第一物距相对应的第一对焦特性曲线；
确定所述光学镜头在第一物距下满足第一最小对焦特性值的第一相对位置范围；
偏移所述第一对焦特性曲线预定距离，得到与第二物距相对应的第二对焦特性曲线；
确定所述光学镜头在第二物距下满足第二最小对焦特性值的第二相对位置范围；
根据满足所述第一最小对焦特性值确定的第一相对位置范围和满足所述第二最小对焦特性值确定的第二相对位置范围确定所述光学镜头相对所述影像感测器的最佳位置范围，所述光学镜头相对所述影像感测器的最佳位置范围由所述第一相对位置范围和第二相对位置范围的重合部分确定。
5.如权利要求4所述的光学镜头检测方法，其特征在于：所述对焦特性曲线为描述所述光学镜头的调制传递函数值与所述光学镜头和所述影像感测器之间距离的关系曲线。
6.如权利要求5所述的光学镜头检测方法，其特征在于：还包括如下步骤：
确定与所述第一物距相对应的第一最佳对焦位置及其调制传递函数值。
7.如权利要求6所述的光学镜头检测方法，其特征在于：还包括如下步骤：
根据第二物距和所述与第一最佳对焦位置对应的调制传递函数值计算与所述第二物距相对应的第二最佳对焦位置。
8.如权利要求7所述的光学镜头检测方法，其特征在于：还包括如下步骤：
根据所述第一最佳对焦位置和所述第二最佳对焦位置的差值偏移所述第一对焦特性曲线，得到所述第二对焦特性曲线。
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