CN101576707A - 镜头长度量测系统及量测方法 - Google Patents

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Abstract

一种镜头长度量测系统，用于量测一伸缩式镜头的长度，包括一收容该镜头的镜座；一与所述镜头相对的测试线对图板；一照射所述测试线对图板的光源；一影像感测器，收容于镜座内部，用于接收光源发出的光线穿透所述测试线对图板的光学影像信号，并转换成电信号；与该影像感测器电性连接的一处理器及一显示器，该处理器用于接收所述影像感测器的电信号，并将该电信号转换成数字信号后，计算并输出亮度分布资料及光学解析调制转换函数值，该显示器用于显示该亮度分布资料及光学解析调制转换函数值；还包括一测距仪，该测距仪分别测得其相对于影像感测器的距离与该镜头的距离，并将所测得的高度相减，从而求得该伸缩式镜头的长度。

Description

镜头长度量测系统及量测方法
技术领域
本发明是关于一种镜头长度量测系统及量测方法，特别是指一种用于伸缩式相机镜头的镜头长度量测系统及量测方法。
背景技术
随着科学技术的不断进步，电子产品不断地朝着轻薄短小及多功能的方向发展，而电子产品中，如数字相机(Digital Still Camera)、计算机相机(PC Camera)、网络相机(Network Camera)、行动电话(Mobile Telephone)等已具备取像装置(相机镜头)外，甚至个人数字助理(PDA)等装置也有加上相机镜头的需求。为了携带方便及符合人性化的需求，相机镜头不仅需要具有良好的成像品质，同时也需要有较小的体积，相机镜头轻薄短小和高性能、高品质的设计要求成为发展的趋势。
在照相机领域中，由于伸缩式相机镜头相比潜望式相机镜头而言具有成像效果更好的优点，逐渐成为大多数数码相机都采用的镜头结构。该伸缩式相机镜头在拍摄时，镜头伸出机体外，调焦时可以看到明显的镜头运动，一感光元件位于镜头末端，与镜头成一直线。由于该伸缩式相机镜头对焦时镜头伸出机体外，镜头全长(镜头第一个光学面到影像感测器表面的距离)变长，且该伸缩式相机镜头在最近对焦距离拍摄时镜头最长，容易造成相机的厚度较大。因此，通常还需要量测该伸缩式相机镜头在最近对焦距离拍摄时镜头的长度是否在一定范围内。否则，不易满足电子产品力求轻薄短小的需求，相对也限制了该相机镜头的应用性，无法应用在具有体积限制的电子产品上。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种测量伸缩式相机镜头长度的镜头长度量测系统及量测方法。
一种镜头长度量测系统，用于量测一伸缩式镜头的长度，该镜头长度量测系统包括：一镜座，用以收容该镜头于其内部；一测试线对图板，其具有多个测试线对图，所述镜头与所述测试线对图板相对；一光源，用于发出光线以照射所述测试线对图板；一影像感测器，收容于镜座内部，用于接收所述光源发出的光线穿透所述测试线对图板所产生的光学影像信号，并将该光学影像信号转换成电信号；与该影像感测器电性连接的一处理器及一显示器，该处理器用于接收所述影像感测器产生的电信号，并将该电信号转换成数字信号，根据所述数字信号计算并输出亮度分布资料及光学解析调制转换函数值，该显示器用于显示该亮度分布资料及光学解析调制转换函数值；该镜头长度量测系统还包括一测距仪，该测距仪分别测得其相对于影像感测器的距离与其相对于镜头的距离，并将所测得的高度相减，从而求得该伸缩式镜头的长度。
一种镜头长度量测方法，用来量测一伸缩式镜头的长度，其包括如下步骤：调整镜座的位置，使所述影像感测器的中心轴与所述测试线对图板的中心轴对齐；利用测距仪发射激光信号至影像感测器的表面并接收该影像感测器反射回来的激光信号，测得该测距仪相对于影像感测器的距离；调整镜头相对于镜座做伸缩移动并对焦；利用测距仪发射激光信号至镜头的顶面并接收该顶面反射回来的激光信号，测得该测距仪相对于镜头的顶面所在的距离；最后计算所测得的测距仪与影像感测器之间的距离与该测距仪与镜头的顶面之间的距离差。
与现有技术相比，上述镜头长度量测系统及方法可测得该伸缩式相机镜头的长度，通过采用激光测距原理使用精度较高的测距仪可得到较精确测量值，方法简单。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的镜头长度量测系统用于测量一待测相机的镜头长度的第一步骤的示意图。
图2为图1所示镜头长度量测系统用于测量该待测相机的镜头长度的第二步骤的示意图。
图3为图1所示镜头长度量测系统中测试线对图板的俯视图。
具体实施方式
下面参照附图结合实施例作进一步的描述：
图1及图2所示为本发明镜头长度量测系统100的一实施例，该镜头长度量测系统100包括一待测相机10、一测试线对图板20、一光源装置21、一测距仪30及一电脑40。
该待测相机10包括一镜座12、一影像感测器14及一镜头16。该镜头16包括一镜筒160及收容于该镜筒160内的一镜片组162。该镜座12的内部形成圆柱形的收容空间120，镜座12的顶端的内表面上形成有若干内螺纹。该镜筒160为中空的圆柱状壳体，其顶端水平向内延伸形成一环形的顶壁161。镜筒160的外表面形成若干可与镜座12上的内螺纹相互匹配的外螺纹。该影像感测器14设于镜座12的收容空间120的底部，镜头16通过镜筒160上的外螺纹与镜座12上的内螺纹相互螺合连接，镜头16收容于该收容空间120内正对影像感测器14且位于该影像感测器14的上方。该影像感测器14用于接收光线穿透所述测试线对图板20所产生的光学影像信号，并将该光学影像信号转换成电信号，镜头16根据该电信号相对于镜座12做伸缩移动。
该测试线对图板20设于待测相机10的上方并间隔一定距离。该测试线对图板20与待测相机10之间间隔的距离与待测相机10的最近对焦距离大致相同。本实施例中，待测相机的最近对焦距离大致为0.6米。如图3所示，该测试线对图板20具有一个矩形的框体221，该框体221位于整个测试线对图板20的边缘，且关于整个测试线对图板20的中心对称。该框体221呈黑色，宽度L可以在0.5毫米至2厘米之间，以利于成像辨识。该框体221以内的面板部分设置有一个位于中央位置的第一区域A，四个位于边角位置的第二区域B，以及四个夹设于两两相邻的第二区域B之间且关于第一区域A对称的第三区域C。第一区域A内对称分布有四个次区域a，且每个次区域a内包含有四个第一空间频率(单位：线对/毫米)的测试线对图222。每个第二区域B内对称分布有四个次区域b，且每个次区域b包含有一个第二空间频率的测试线对图223。每个第三区域C内对称分布有两个次区域c，且每个次区域c内包括有四个第三空间频率的测试线对图224。各个测试线对图的一个线对由黑色线条和白色线条排列组成。各个区域内的多个测试线对图之间垂直水平交错排列。
所述光源装置21为一个LED装置，用于发出光线以照射所述测试线对图板20。
该测距仪30设于待测相机10与测试线对图板20之间。测距仪30包括一个激光信号发射和接收装置32。该测距仪30通过激光信号发射和接收装置32向一目标面发射激光信号和接收目标面反射回来的激光信号来测量测距仪30与目标面之间的距离。本实施例中，该测距仪30在不同状态下的目标面分别为待测相机10中影像感测器14的表面，以及镜头16对焦伸出镜座12外时镜筒160的顶面，即该镜筒160的顶壁161的上表面。
该电脑40与所述影像感测器16电性连接。电脑40内具有一个处理器42及一个显示器44。该处理器42内具有一个模拟/数字转换单元以及一个影像亮度分布与光学解析调制转换函数(Modulation Transfer Function，MTF)计算软件。该模拟/数字转换单元可将接收到的模拟信号转换成数字信号。该影像亮度分布与MTF计算软件则执行影像亮度分布计算，并可以根据以下公式进行MTF值计算：
MTF＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin)
其中，Imax是影像感测器14所接收到的对所述测试线对图板20含有测试线对图的某一被测区域的最大影像亮度值，即测试线对图中白色线条所呈现的影像亮度值；Imin是所述影像感测器14所接收到的对所述测试线对图板20含有测试线对图的某一区域的最小影像亮度值，即测试线对图中黑色线条所呈现的影像亮度值。
该显示器44用于显示影像感测器14所接收到的光学影像信号，使得测试线对图板20上框体221的图像完全在显示器44上显示并关于显示器44对称，并实时显示该影像亮度分布与MTF计算软件计算出的MTF值。
所述镜头长度量测系统100测量待测相机10的镜头16长度的方法如下所述：
首先将待测相机10固定在测试线对图板20的下方，如图1所示，此时，镜座12内未装设镜头16，影像感测器14收容于镜座12的底部，通过镜座12与测试线对图板20相对，并使所述影像感测器14的中心轴与所述测试线对图板20的中心轴对齐。由于影像感测器14及测试线对图板20均为面板形状，因此可以使用几何方式确定出影像感测器14及测试线对图板20的中心轴。
测距仪30通过激光信号发射和接收装置32发射激光信号到影像感测器14的表面上，并接受该影像感测器14反射回来的激光信号，从而测得该测距仪30与影像感测器14之间的距离H。
然后，将镜头16装入镜座12内，如图2所示，使得镜头16的光轴与所述影像感测器14的中心轴对齐。当测试线对图板20的框体221的图像完全在显示器44上显示，并关于显示器44的中心对称时，即可以判断该待测相机10的镜头16的光轴已与影像感测器14的中心轴对齐。调整镜头16相对于镜座12伸缩的高度，使得显示器44中所显示的MTF值达到最高值，此时，待测相机10成像达到最清晰，镜头16位于对焦位置。
测距仪30再次通过激光信号发射和接收装置32发射激光信号到镜筒160的顶壁161的上表面上，并接受该顶壁161反射回来的激光信号，从而测得该测距仪30与镜筒的顶壁161之间的距离h。
最后，将所测得的测距仪30与与影像感测器14之间的距离H减去该测距仪30与该镜筒的顶壁161之间的距离h，得到该待测相机10的镜头16的最大镜头全长。
本实施例中，该镜头长度量测系统100测量镜头16长度时，是将该测试线对图板20置于该待测相机10的最近对焦距离处，测量该待测相机10对测试线对图板20成像对焦后镜头16的长度。该待测相机10可以选取整个测试线对图板20的所有测试线对图作为获得MTF值的量测区域，即同时量测包含多种空间频率的测试线对图，通过对不同相位差的取样信号进行分析，可输出较正确的MTF值，即获得较准确的对焦位置。该测量方法简单，且利用激光测距原理使用精度较高的测距仪30可得到较精确测量值。
对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出其它各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种镜头长度量测系统，用于量测一伸缩式镜头的长度，其包括：
一镜座，用以收容该镜头于其内部；
一测试线对图板，其具有多个测试线对图，所述镜头与所述测试线对图板相对；
一光源，用于发出光线以照射所述测试线对图板；
一影像感测器，收容于镜座内部，用于接收所述光源发出的光线穿透所述测试线对图板所产生的光学影像信号，并将该光学影像信号转换成电信号；
与该影像感测器电性连接的一处理器及一显示器，该处理器用于接收所述影像感测器产生的电信号，并将该电信号转换成数字信号，根据所述数字信号计算并输出亮度分布资料及光学解析调制转换函数值，该显示器用于显示该亮度分布资料及光学解析调制转换函数值；
其特征在于：该镜头长度量测系统还包括一测距仪，该测距仪分别测得其相对于影像感测器的距离与其相对于镜头的距离，并将所测得的距离相减，从而求得该伸缩式镜头的长度。
2.如权利要求1所述的镜头长度量测系统，其特征在于：该测试线对图板与镜头之间的距离与镜头的最近对焦距离大致相等，对焦时，镜头相对于镜座做伸缩运动而凸伸出镜座外。
3.如权利要求2所述的镜头长度量测系统，其特征在于：该侧距仪包括一个激光信号发射和接收装置，该激光信号发射和接收装置发射激光信号至影像感测器的表面上并接收该影像感测器反射回来的激光信号，从而测得测距仪相对于影响感测器的距离，该激光信号发射和接收装置再次发射激光信号至镜头的顶面上并接收该顶面反射回来的激光信号，从而测得测距仪相对于该镜头的距离。
4.如权利要求1所述的镜头长度量测系统，其特征在于：该影像感测器的中心轴与所述测试线对图板的中心轴对齐。
5.如权利要求1所述的镜头长度量测系统，其特征在于：该测试线对图板具有一个关于整个测试线对图板中心对称的框体，该框体内设有多个测试线对图。
6.如权利要求5所述的镜头长度量测系统，其特征在于：该多个测试线对图包含两种以上的空间频率，且各个测试线对图之间垂直水平交错排列。
7.一种使用上述权利要求1所述的镜头长度量测系统的镜头长度量测方法，用来量测一伸缩式镜头的长度，其包括如下步骤：
调整镜座的位置，使所述影像感测器的中心轴与所述测试线对图板的中心轴对齐；
利用测距仪发射激光信号至影像感测器的表面并接收该影像感测器反射回来的激光信号，测得该测距仪相对于影像感测器的距离；
调整镜头相对于镜座做伸缩移动并对焦；
利用测距仪发射激光信号至镜头的顶面并接收该顶面反射回来的激光信号，测得该测距仪相对于镜头的顶面的距离；
最后计算所测得的测距仪与影像感测器之间的距离与该测距仪与镜头的顶面之间的距离差。
8.如权利要求7所述的镜头长度量测方法，其特征在于：首先不装入镜头于镜座内，测量该测距仪相对于影像感测器的距离后，再将镜头装入镜座内。
9.如权利要求8所述的镜头长度量测方法，其特征在于：该测试线对图板具有一个关于整个测试线对图板中心对称的框体，该镜头装入镜座后，镜头的光轴与影像感测器的中心轴对齐，即该测试线对图板的框体的图像完全在显示器上显示并关于显示器的中心轴对称。
10.如权利要求7所述的镜头长度量测方法，其特征在于：该测试线对图板与镜头之间的距离与镜头的最近对焦距离大致相等，对焦时，该显示器中所显示的亮度分布资料及光学解析调制转换函数值最大，镜头相对于镜座做伸缩运动而凸伸出镜座外。
11.如权利要求10所述的镜头长度量测方法，其特征在于：该测试线对图板上设有多个具有不同空间频率的测试线对图，该处理器选取整个测试线对图板上所有的测试线对图作为获得亮度分布资料及光学解析调制转换函数值的量测区域，对不同相位差的取样信号进行分析后，输出对应的亮度分布资料及光学解析调制转换函数值。
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