CN102483511A - 用于将透镜与光学系统对准的方法和设备 - Google Patents

用于将透镜与光学系统对准的方法和设备 Download PDF

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Abstract

本发明包括一种用于将透镜与光学系统预对准的过程，该过程包括：提供透镜和具有光轴的光学系统，其中透镜易于与光学系统对准，以在图像平面上形成源物体的图像，图像具有顶部边缘、底部边缘、左部边缘和右部边缘；粗略地关于光学系统定位透镜；以及在垂直于光学系统的光轴的平面中，校正透镜的位置直到四个组合调制传递函数(C-MTF)的值在预定的范围内，在四个粗略测量位置处计算C-MTF，该四个粗略测量位置位于沿穿越图像的中心的两个粗略定位轴、接近于图像的边缘，每个用于包括径向图案和切向图案的组合的组合图案。

Description

用于将透镜与光学系统对准的方法和设备
技术领域
本发明涉及制造多透镜光学模块，例如但不限于用于在移动电话的照相机中的光学模块。
本发明具体涉及用于将透镜与光学系统对准的方法和设备，该光学系统例如包括一个或多个透镜。本发明更具体地涉及用于实现透镜与光学系统的快速粗预对准(fast coarse pre-alignment)。粗预对准允许随后快速执行透镜与光学系统的精确对准(precisealignment)。
背景技术
作为序文，应该注意的是可以在Warren J.Smith.Modern OpticalEngineering.McGraw-Hill中找到术语“焦距”、“超焦距”、“会聚”、“光轴”、“径向”、“切向”、“MTF或调制传递函数”、“光轴”、“空间频率”、“光学中心”的定义。
图1示出构成可以在移动电话的照相机中使用的光学模块10的主元件的正视图。支撑件12包括具有轴16和基座18的圆柱形凹部14。基座18包括绕轴16的孔径。每个包括由透镜(22a，22b，22c，22d)跟着间隔环(20a，20b，20c，20d)的多个透镜组件20a，22a，20b，22b，20c，22c，20d，22d(图示出四个)利用包括绕轴16的孔径的圆柱形镜筒24保持在凹部14内。最终提供传感器26，使得其接收沿轴16穿越透镜的光。传感器26可以形成模块的一部分或可以单独地提供。
例如模块10的光学模块的质量极大地取决于构成模块的不同透镜(22a，22b，22c，22d)的光轴的对准。
在使用于移动电话中的模块的情形中，模块的焦距(其是从透镜组件的光学中心到在其上形成图像的传感器的距离)受到电话的小的尺寸的限制，并且必须通常范围从1毫米到6毫米。这样的短焦距通过使用组合具有高会聚的若干个透镜的透镜组件来获得，会聚范围近似从100到1000。
给定透镜的会聚越高，则该透镜的光轴与模块的剩余透镜的光轴的对准越为重要。由此得出如下结论，对于将在例如包括高于5百万像素、具有3到5毫米范围内的焦距的高分辨率照相机中使用的模块来说，必须以一个或更少微米的精确度来完成透镜的对准。
由多于3个透镜构成的高质量模块需要以1到5个微米的精确度完成至少一次对准。做出这样的对准是很耗时的。
存在对于允许快速并且以很好的精确度将透镜与光学系统对准的方法和设备的需求。
发明内容
本发明的一个实施例包括通过以下将透镜与光学系统预对准：以粗略地将透镜在光学系统上对准开始，跟着是以下步骤：a/在至少四个粗略测量位置处计算组合的透镜和光学系统的粗MTF，b/向最低粗MTF的位置移动预定的距离，c/转到a/直到达到预定的条件。
本发明的另一实施例包括通过以下将透镜与光学系统预对准：以粗略地将透镜在光学系统上对准开始；以及校正透镜的位置直到在四个粗略测量位置处针对包括径向图案和切向图案的图案计算的调制传递函数的值在预定的范围内。
本发明的另一实施例包括用于将透镜与光学系统预对准的方法，该方法包括：
提供透镜和具有光轴的光学系统，其中透镜易于(apt to)与光学系统对准，以在图像平面上形成源物体的图像，图像具有顶部边缘、底部边缘、左部边缘和右部边缘；
粗略地关于光学系统定位透镜；以及
在垂直于光学系统的光轴的平面中，校正透镜的位置直到四个组合调制传递函数(C-MTF)的值在预定的范围内，在四个粗略测量位置处计算C-MTF，该四个粗略测量位置位于沿穿越所述图像的中心的两个粗略定位轴、接近于所述图像的边缘，每个用于包括径向图案和切向图案的组合的组合图案。
根据本发明的一个实施例，校正透镜的位置直到四个C-MTF的值在预定的范围内包括重复以下的步骤：
计算C-MTF；以及
在垂直于光学系统的光轴的平面内，沿平行于图像的粗略定位轴的线路将透镜以预定的步长向所述粗略测量位置移动，该图像的粗略定位轴包括具有最低值的C-MTF的粗略测量位置。
直到任意的C-MTF高于预定的C-MTF阈值并且最大C-MTF和最小C-MTF之间的差低于预定的C-MTF差阈值，或直到透镜移动预定的次数。
根据本发明的一个实施例，上述的方法进一步包括：
提供在四个粗略测量位置中具有径向图案和切向图案的组合的源物体。
根据本发明的一个实施例，上述的方法进一步包括：
提供在其四个粗略测量位置中具有棋盘格图案(checkerboardpattern)的源物体，该棋盘格图案具有分别平行和垂直于物体的顶部到底部的轴的行和列。
根据本发明的一个实施例，图像的包括粗略测量位置的两个轴跟随图像的对角线，并且其中四个粗略测量位置位于图像的四个边角处。
根据本发明的一个实施例，粗略地定位透镜包括将源物体的中心与光学系统的光轴对准；以及关于光学系统定位透镜，使得形成在图像平面上的源物体的中心的图像与光学系统的光轴和所述图像平面的交叉点相一致。
本发明的另一实施例包括用于将透镜与光学系统对准的方法，所述方法包括：
根据上述的方法将透镜与光学系统预对准；
在垂直于所述光学系统的光轴的平面内沿平行于第一精确定位轴的线路调节所述透镜的位置，直到在第一和第二精确测量位置处计算的组合的透镜和光学系统的第一和第二径向和切向调制传递函数使得第一和第二精确测量位置的径向调制传递函数之间的差以及第一和第二精确测量位置的切向调制传递函数之间的差最小，所述第一精确定位轴穿越所述图像的中心并且通过位于接近于所述图像的相对边缘的第一精确测量位置和第二精确测量位置，每个所述调制传递函数高于第一预定阈值；以及
在垂直于所述光学系统的光轴的平面内沿平行于第二精确定位轴的线路调节所述透镜的位置，直到在第三和第四精确测量位置处计算的组合的透镜和光学系统的第三和第四径向和切向调制传递函数使得第三和第四精确测量位置的径向调制传递函数之间的差以及第三和第四精确测量位置的切向调制传递函数之间的差最小，所述第二精确定位轴穿越所述图像的中心并且通过位于接近于所述图像的相对边缘的第三精确测量位置和第四精确测量位置，每个所述调制传递函数高于第二预定阈值。
根据本发明的一个实施例，在上述的方法中：
第一和第二精确测量位置位于图像的顶部和底部的中间处，第一精确定位轴是图像的垂直轴并且第一和第二径向和切向调制传递函数是顶部和底部径向和切向调制传递函数；以及
第三和第四精确测量位置位于图像的左部和右部的中间处，第二精确定位轴是图像的水平轴并且第三和第四径向和切向调制传递函数是左部和右部径向和切向调制传递函数。
根据本发明的一个实施例，在上述的方法中，沿平行于图像的垂直轴的线路调节透镜的位置包括：
沿所述线路调节所述透镜的所述位置直到：
在所述图像的顶部的中间处计算的组合的透镜和光学系统的任意顶部径向调制传递函数(TS-MTF)和顶部切向调制传递函数(TT-MTF)，以及
在所述图像的底部的中间处计算的组合的透镜和光学系统的任意底部径向调制传递函数(BS-MTF)和底部切向调制传递函数(BT-MTF)，
高于第一预定阈值；以及
值GmV＝α1((TS-MTF)-(BS-MTF))n1+β1((TT-MTF)-(BT-MTF))n2达到低于第三预定阈值的最小值，其中α1、β1、n1、n2是预定的加权因子；以及
所述沿平行于所述图像的所述水平轴的线路调节所述透镜的位置包括：
沿所述线路调节所述透镜的位置直到：
在所述图像的左部的中间处计算的组合的透镜和光学系统的任意左部径向调制传递函数(LS-MTF)和左部切向调制传递函数(LT-MTF)，以及
在所述图像的右部的中间处计算的组合的透镜和光学系统的任意右部径向调制传递函数(RS-MTF)和右部切向调制传递函数(RT-MTF)，
高于第二预定阈值；以及
值GmH＝α2((TS-MTF)-(BS-MTF))n3+β2((TT-MTF)-(BT-MTF))n4达到低于第四预定阈值的最小值，其中α2、β2、n3、n4是预定的加权因子。
根据本发明的一个实施例，在上述的方法中：
当GmV的变化从负改变到正时，GmV达到最小值；以及
当GmH的变化从负改变到正时，GmH达到最小值。
根据本发明的一个实施例，在上述的方法中，所述沿平行于所述图像的垂直轴的线路调节所述透镜的位置包括：
重复以下步骤：
计算所述顶部和底部径向和切向调制传递函数值和GmV值；以及
在沿垂直线的第一方向上以预定的步长移动所述透镜；
直到计算的值关于所述第一和第三预定阈值具有期望的水平并且GmV达到最小值或直到所述透镜达到预定的向外位置；以及
如果所述透镜在所述第一方向上达到所述预定的向外位置，
在所述垂直线上将所述透镜移动回其原始位置；以及
重复以下步骤：
计算顶部和底部径向和切向调制传递函数值和GmV值；以及
沿所述垂直线以相反于第一方向的方向以预定的步长移动所述透镜；
直到计算的值关于第一和第三预定阈值具有期望的水平并且GmV达到最小值或直到所述透镜在所述相反的方向上达到预定的向外位置，在该情形中所述透镜被放弃。
根据本发明的一个实施例，在上述的方法中所述沿平行于图像的水平轴的线路调节所述透镜的位置包括：
重复以下步骤：
计算左部和右部径向和切向调制传递函数值和GmH值；以及
在沿水平线的第一方向上以预定的步长移动所述透镜；
直到计算的值关于第二和第四预定阈值具有期望的水平并且GmH达到最小值或直到所述透镜达到预定的向外位置；以及
如果所述透镜在所述第一方向上达到所述预定的向外位置，
在所述水平线上将所述透镜移动回其原始位置；以及
重复以下步骤：
计算左部和右部径向和切向调制传递函数值和GmH值；以及
沿所述水平线以相反于所述第一方向的方向以预定的步长移动所述透镜；
直到计算的值关于第二和第四预定阈值具有期望的水平并且GmH达到最小值或直到透镜在所述相反的方向上达到预定的向外位置，在该情形中所述透镜被放弃。
本发明的一个实施例进一步包括提供能够在图像平面上感应源物体的图像的图像传感器。
本发明也包括提供用于实现上述任意方法的设备。
本发明也包括将在用于将透镜与光学透镜预对准的方法中使用的源物体，该源物体在四个粗略测量位置的每个中具有包括径向图案和切向图案的组合的图案，该四个粗略测量位置的每个位于沿穿越所述物体的所述中心的两个轴、接近于所述物体的所述边缘。
根据本发明的一个实施例，源物体进一步在四个精确测量位置的每个中包括图案，该图案包括并排的径向图案和切向图案，该四个精确测量位置的每个位于沿穿越所述物体的所述中心的第一和第二精确定位轴、接近于所述物体的所述边缘。
根据本发明的一个实施例，源物体具有顶部、底部、左部和右部；其中：
物体的顶部的中间包括并排的径向图案和切向图案；
物体的底部的中间包括并排的径向图案和切向图案；
物体的左部的中间包括并排的径向图案和切向图案；
物体的右部的中间包括并排的径向图案和切向图案；并且其中
物体的左上角、右上角、左下角和右下角每个包括径向图案和切向图案的组合。
根据本发明的一个实施例，并排的径向图案和切向图案包括与物体的第一精确定位轴平行的一组线条，该组线条与平行于物体的第二精确定位轴的一组线条并排，每组线条位于物体的相应精确定位轴的一侧上。
根据本发明的一个实施例，径向图案和切向图案的组合包括具有分别平行和垂直于物体的顶部到底部轴的行和列的棋盘格图案。
根据本发明的一个实施例，并排的径向图案和切向图案包括关于物体的第一精确定位轴的平行线以若干角度倾斜的一组线条，该组线条与关于物体的第二精确定位轴的平行线以若干角度倾斜的一组线条并排，每组线条位于物体的相应精确定位轴的一侧上。
根据本发明的一个实施例，径向图案和切向图案的组合包括具有分别关于物体的顶部到底部轴的平行线和垂直线以若干角度倾斜的行和列。
本发明的一个实施例包括用于将透镜与光学系统预对准的方法，该方法包括：提供透镜和具有光轴的光学系统，其中透镜易于与光学系统对准，以在图像平面上形成源物体的图像，图像具有顶部、底部、左部和右部边缘；关于光学系统粗略地定位透镜；以及重复如下的步骤，包括：
在四个粗略测量位置处计算组合的透镜和光学系统的四个组合调制传递函数(C-MTF)，该四个粗略测量位置位于沿穿越图像的中心的两个粗略定位轴、接近于所述图像的边缘；
在垂直于光学系统的光轴的平面中，沿平行于图像的粗略定位轴的线路以预定的步长向所述粗略测量位置移动透镜，其中图像的粗略定位轴包括具有最低值的C-MTF的粗略测量位置；
直到任意的C-MTF高于预定的C-MTF阈值并且最大的C-MTF和最小的C-MTF之间的差低于预定的C-MTF差阀值，或直到透镜被移动预定的次数。
根据本发明的一个实施例，所述在图像的每个粗略测量位置处计算组合的透镜和光学系统的四个组合的调制传递函数(C-MTF)包括针对包括径向图案和切向图案的组合的图案计算调制传递函数。
附图说明
图1示出构成光学模块的主元件的正视图；
图2a和2b图示出关于光学系统的径向和切向方向；
图3图示出用于根据本发明进行对准的光学模块的视场；
图4图示出当顶部透镜关于固定组/光学系统沿Y轴移动时TS-MTF和BS-MTF的值的改变，以及所得到的VΔS值的改变；
图5图示出当顶部透镜关于固定组/光学系统沿Y轴移动时VΔS和VΔT值的改变；
图6图示出根据本发明的一个实施例的用于定位透镜的完整过程；
图7图示出根据本发明的一个实施例的用于粗略地定位透镜的过程；
图8图示出根据本发明的一个实施例的用于预定位透镜的过程；
图9图示出根据本发明的一个实施例的用于沿Y轴精确地定位透镜的过程；
图10图示出根据本发明的一个实施例的用于沿X轴精确地定位透镜的过程；
图11示出根据本发明的一个实施例的源物体。
具体实施方式
因为逐个地校正具有多于两个透镜的模块的每个透镜的中心是不合算的，本发明特别涉及如此设计的模块，使得透镜组(lens stack)顶部的透镜聚集模块的大部分会聚，并且剩余的透镜具有低的会聚，并且仅仅旨在校正像差而不显著地修改会聚。
利用此类的模块，对于具有最高会聚的顶部透镜来说，仅需要一次精确的对准。
在下文中，组顶部的透镜被称为顶部透镜，而其他的透镜被称为固定组。
本发明涉及用于关于固定组的光轴执行精确和快速地对准顶部透镜的方法。组的光轴实际上被定义为组中的透镜之一(例如底部透镜)的光轴。
当模块(透镜+光学系统)的光学质量最高时，将顶部透镜与形成固定组的光学系统对准是最佳的。光学质量可以由MTF(调制传递函数，参见(1))来表征。MTF在两个优选的方向上计算：径向(相当于对于直立的观测者垂直)和切向(对于相同的观测者水平)。
术语径向和切向可以关于图2a、图2b如下简短地定义：
在具有光学中心O的光学系统中，点状物体(punctual object)A具有也呈点状的图像。物体、图像和光轴处于相同的平面中，该平面是径向平面。全部包含在径向平面中的与轴交叉的线状物体具有也在径向平面中的图像。径向方向在图像平面(垂直于光轴)中通过穿越点A和光学中心O的线路定义。
切向平面是包含物体A并且垂直于径向平面的平面。切向方向在图像平面中通过垂直于径向方向并且经过A的线路定义。
可以接着如下简短地描述MTF，假设光学系统允许形成物体的图像。
MTF或调制传递函数是复OTF或光学传递函数的模数，该光学传递函数是这样的函数的空间频率域中的傅里叶变换，该函数定义在空间维度域中的点状物体的图像的照度。
空间域中的物体可以被解构成小的单元，每个单元是其空间频率分量的和，并且图像的照度是所有空间分量的图像的和与OTF的模数相乘。
可以通过测量仅具有单个空间频率的物体的图像的照度来直接测量对于该给定频率的MTF。
此类物体例如可以通过正常图案来具体化，其周期是频率的倒数：模数是比值MTF＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin)，
其中Imax和Imin分别是所观察的最大和最小照度。模数(即MTF)则是从零变化到一的标度比。
测量照度的标度是任意的，但通常做法是采用线性标度，其从对应于黑色的零到对应于白色的1，尽管将可以使用非线性标度。
当空间频率具有正弦波形变化时，图像的一点中的MTF被严格地定义。事实上，图像并且因此物体无法是点状的并且必须是有待测量的有限维度。当物体是黑线和白线的图案时，完成MTF的通常被接受的好的近似，该图案占用光学系统的视场(FOV)的一小部分，范围在1％到5％。用于计算径向MTF的物体/图案无法包含在一个单个的径向平面中；如果图案由平行线构成。多个平行线中的一条线接着被包含在径向平面内，其他沿切线方向扩展。类似地，用于计算切向MTF的物体/图案无法包含在一个单个的径向平面中；如果图案由平行线构成。多个平行线中的一条线接着被包含在切向平面内，其他在径向方向上扩展。
尽管光学系统的完整表征将需要测量图像空间的每个点中的MTF，可以看出通过图像的给定数目区域(例如：中心、边角以及对称轴与FOV的周界的交叉点)中的MTF来表征系统也是可接受的。对于给定的频率，每个区域通过MTF的两个值来表征：在平行于径向方向的线路的图案上测量的MTF，以及在平行于切向方向的线路的图案上测量的MTF。
这些MTF在下文被称为：S-MTF和T-MTF。
正如光学系统的理论所描述的(参见(1))，径向MTF(S-MTF)通常不同于切向MTF(T-MTF)，该差别测量光学系统的像散性。另外，S-MTF和T-MTF分量取决于通过其中测量它们的光学系统所看到的图像的点的位置：它们通常在由系统形成的图像的中心处最大，并且当视场(参见(1))增大时降级。光学质量通常由如图3上所示的视场的中心处以及视场的多个极端(左部和右部、顶部和底部)的中心处的MTF分量S和T来表征。
图3完全示意性图示出视场30，其具有中心32，左部极端/边缘的中心34、右部极端/边缘的中心36、顶部极端/边缘的中心38以及底部极端/边缘的中心40。
顶部(38)和底部(40)沿垂直方向对准，并且左部(34)和右部(36)沿水平方向对准。
如果构成光学模块的所有透镜都完全对准，则模块的光学特性将关于中心如下对称：
在38中计算的顶部S-MTF(TS-MTF)将等于在40中计算的底部S-MTF(BS-MTF)；
在38中计算的顶部T-MTF(TT-MTF)将等于在40中计算的底部T-MTF(BT-MTF)；以及
对于左部(在34中计算的MTF)和右部(在36中计算的MTF)将观察到相同的情况：LS-MTF＝RS-MTF并且LT-MTF＝RT-MTF。
本发明提供使用其中构成固定组/光学系统的透镜没有被完全对准的模块。发明人已注意到顶部透镜关于组存在一个位置，对于该位置MTF的差是全局最小的，其中顶部透镜关于模块的理论光轴偏心给予固定组的透镜的偏心最佳的补偿。该全局最小量可以分别通过顶部和底部MTF之间以及左部和右部MTF之间差的和的最小值、针对垂直和水平方向来单独地定义。
换句话说，对于以下函数的最小值将达到全局最小量：
GmV＝((TS-MTF)-(BS-MTF))+((TT-MTF)-(BT-MTF))；以及
GmH＝((LS-MTF)-(RS-MTF))+((LT-MTF)-(RT-MTF))
差的和是S和T MTF的线性组合，其中所有的系数等于1。也可以采取线性组合，其中系数取决于期望给予分量之一的重要性。例如，如果想具有径向分量必须好于切向分量的图像，则全局最小量函数将具有以下的形式：
GmV＝α((TS-MTF)-(BS-MTF))+β((TT-MTF)-(BT-MTF))
其中α和β是预定的加权系数，并且α＞β。
可以对GmH执行类似的修改。
给予分量之一特权的另一种方式包括使用非线性表达，像例如：
GmV＝((TS-MTF)-(BS-MTF))n1+((TT-MTF)-(BT-MTF))n2
或另外两种表达的组合，像：
GmV＝α((TS-MTF)-(BS-MTF))n1+β((TT-MTF)-(BT-MTF))n2
其中n1和n2是预定的加权系数。
可以对GmH执行类似的修改。
在下文中，使用下面简化的表达：
(TS-MTF)-(BS-MTF)＝VΔS
(TT-MTF)-(BT-MTF)＝VΔT
(LS-MTF)-(RS-MTF)＝HΔS
(LT-MTF)-(RT-MTF)＝HΔT
从而GmV＝VΔS+VΔT；并且
GmH＝HΔS+HΔT
计算光学模块以使得中心理想地位于光学中心的图像位于模块的光轴和图像平面的交叉点。由于构成模块的透镜的不完全对准，这两个中心并不一致，但它们接近，这意味着以数学术语来解释，该图像的中心是确定光学中心的解的近似。图像的中心由图3中编号32来表示。
如图3所示，分别平行于通过O的垂直和水平方向的两个轴是图像的Y轴和X轴。
图4图示出当顶部透镜关于固定组/光学系统沿Y轴移动时，TS-MTF和BS-MTF的值的改变，以及所得到的VΔS值的改变。函数VΔS从接近于零的值变化到相对最大值，接着从最大值变化到相对最小值，接着变化到相对最大值，并且接着再次变化到接近于零的值，如图4中所绘出。VΔT以类似的方式变化(未在图4上示出)，即使沿不同于VΔS的曲线。
其中透镜与固定组对准的位置对应于[VΔS+VΔT](尽可能接近于零(最小值))，这意味着VΔS和VΔT的每个必须接近于零；然而，正如前面所解释的，由于透镜距离光学中心越远，则MTF越低，因此初始和最终值无法成为解，因为它们对应于也接近于零的所有MTF值。这些初始和最终解必须被忽略，以允许仅保持其中VΔS是最小值，而MTF高于给定的阈值的点。此类的阈值取决于模块的性能，但可以例如在针对模块的透镜的理论完全对准计算的MTF的30％的范围中选择。
VΔS的曲线也呈现出局部最小量，如图4上所示，但我们不得不也去除这些解，因为我们正在寻找函数VΔS达到绝对最小量的点。可以对VΔT做出类似的推断。
通常，对于VΔS是最小的点并不与其中VΔT是最小的点一致。本发明提供关于固定组确定透镜的位置，对此函数
GmV＝α1(VΔS)n1+β1(VΔT)n2
＝α1((TS-MTF)-(BS-MTF))n1+β1((TT-MTF)-(BT-MTF))n2是最小的。
当系数α1、β1、n1和n2等于1时，该点对应于具有最低值的VΔS和VΔT的曲线的交叉点，并且对此，函数VΔS+VΔT的变化从负数改变到正数，如图5上所示。
图5图示出当顶部透镜关于固定组/光学系统沿Y轴移动时VΔS和VΔT值的改变。
当系数不等于1时，可以通过计算VΔS和VΔT的解的重心来确定点。
根据本发明，此类点(以下将称为点A)是Y轴上的点，其对于S和T分量二者给出顶部和底部MTF的最佳平衡。
由利用可从商业名ZEMAX或CODE V(分别可从ZEMAXDevelopment Corporation，3001 112th Avenue NE，Suite 202，Bellevue，WA 98004-8017USA和ORA 3280East Foothill Boulevard Suite 300.Pasadena CA 91107-3103获得)获得的程序执行的仿真所确认的理论显示GmV和GmH的最小量的研究的解是正交的，这意味着GmH的解位于平行于水平方向的轴上，该水平方向的轴经过给出GmV的解的点。
因此，类似于已用于确定Y轴上点A(点A对于S和T分量二者给出顶部和底部MTF的最佳平衡)计算的计算用于确定平行于X轴并且穿越点A的线路上的点B，点B对于S和T分量二者给出左部和右部MTF的最佳平衡。
根据本发明，对于S和T分量二者，点B是顶部和底部MTF之间以及左部和右部MTF之间差的全局最小化的解。
如下所详细描述的，根据本发明的方法允许通过遵从例如下面的步骤来确定固定组上的顶部透镜的最佳对准：
在顶部透镜的预对准位置，使物体的图像通过整个模块(顶部透镜加固定组)。
在该图像上，计算MTF：TS-MTF、BS-MTF、TT-MTF、BT-MTF。
如果没有满足定义点A的准则，则沿Y方向移动顶部透镜，直到这些准则被满足。
透镜的预对准位置以及定义点A的准则在后面详细描述。
接着，计算MTF：LS-MTF、RS-MTF和LT-MTF、RT-MTF，以及沿X轴方向移动顶部透镜，直到找到点B。
从经济的角度来说，在最短的可能时间内执行如上所解释的对准是重要的。
用于确定最佳的对准的准则需要在图像的各种点中计算MTF，并且则执行对准的时间将取决于：
用于捕获利用光学模块形成的物体的图像以便来对准的时间T1。
用于以合适的形式将该图像存储进计算机，并且计算方法所需的8个MTF的时间T2，这8个MTF为：TS-MTF、BS-MTF、TT-MTF、BT-MTF、LS-MTF、RS-MTF、LT-MTF、RT-MTF。
从一个透镜位置移动到另一个透镜位置所需的时间T3。
在达到合适的位置前所检查的透镜位置的数目N。
做出对准的总时间是Nx(T1+T2+T3)。
T1、T2、T3取决于所使用的设备：传感器的类型(具有并行或串行输出)、用于计算MTF的处理器的计算速度、用于从一个透镜位置移动到另一个透镜位置的电机的速度，而N取决于用于选择位置的方法。
接着重要的是最小化N，并且本发明通过从透镜的预对准位置开始上面总结的过程来提供如此执行。
发明人已经注意到在模块的标称设计中，所观察的物体的图像中心必须与模块的光轴与图像平面的交叉点一致。
本发明提供了初始移动顶部透镜，从而这些中心一致，因此粗略地将透镜定位于接近于其最佳的对准位置。
发明人也已经注意到由于透镜的最佳对准位置针对S和T二者(在顶部和底部位置之间以及在左部和右部位置之间)给出最佳可能平衡，其也平衡图像的相对边角之间的S MTF，并且对于T MTF也是相同的。
图像的边角将在下文对于左上称为UL、对于右上称为UR、对于左下称为LL而对于右下称为LR。
发明人已经注意到如果例如在UR和LL的S分量之间存在好的平衡，则(S-UR)-(S-LL)的MTF中的差是最小的；并且如果对于T分量也是相同如此，则这些差的和也是最小的。
进一步，发明人已经注意到通过在MTF是径向和切向图案的组合的图案上确定MTF，可以加速边角中的计算。
可以在文献(参见(1))中找到：径向图案是沿径向方向到图像平面的投影的线路的图案(或者以若干角度略微倾斜以避免文献中所描述的一些伪影)并且切向图案是沿切向方向的线路的图案(或者以若干角度略微倾斜以避免文献中所描述的一些伪影)。
发明人已经确定此类的径向图案和切向图案可以在棋盘格中组合，并且在此类棋盘格上计算的MTF是径向和切向MTF的组合。
从例如棋盘格的径向和切向图案的组合计算的MTF在以下称为组合MTF，或者C-MTF。
根据本发明，预对准顶部透镜包括：
A/移动顶部透镜，以使得观察的物体的图像的中心视觉上与固定组的光轴一致；
B/在边角中计算组合MTF(C-MTF)并且计算表征边角之间平衡的索引。该索引INX可以例如是：
INX＝(Max(C-MTF)-(Min(C-MTF))/(Max(C-MTF)+(Min(C-MTF))；
C/如果INX高于预定的值，或者任意计算的C-MTF低于预定的阈值，则确定哪个C-MTF具有最低值并且以一个预定的步长在C-MTF具有最低值的边角的方向上、沿穿越该边角的对角线移动顶部透镜；以及
D/重复步骤B和C，直到INX低于预定的值并且任意计算的C-MTF高于预定的阈值。
鉴于针对完全对准透镜和固定组所获得的仿真数据，选择针对INX和C-MTF的预定值和阈值。
发明人已经注意到由设计仿真数据所给出的INX的0.1的值以及标称值的50％的阈值给出满意的结果。
发明人也已经确定当根据本发明调节透镜的位置而移动透镜的预定步长/移位可以被定义为最小透镜移位，其使得MTF以可测量的量改变，该量可以使用可用于实现本发明的MTF测量装置来测量。
根据本发明，一旦满足INX低于预定的值并且计算的C-MTF高于预定的阈值的条件，则透镜能令人满意地与固定组预对准。
根据本发明，如果在实现上述步骤B和C预定数目后，INX仍高于预定的值，或者计算的C-MTF之一仍低于预定的阈值，则透镜或组可能具有次的质量。
根据本发明的一个实施例，步骤B和C接着可以被重复，直到仅INX低于预定的值或任意计算的C-MTF高于预定的阈值的两个条件之一得到满足。
根据本发明的一个实施例，如果在实现上述步骤B和C预定数目后，所述一个条件仍不能满足，则放弃透镜或者组。
一旦将透镜与固定组令人满意地预对准，则使用根据如上详细描述的本发明的方法来将透镜移动到点A和B。
本发明需要多个标准设备来通过模块捕获和显示图像，并且移动顶部透镜。然而，设备必须被编程以实现根据本发明的新颖和创造性的方法。
进一步，本发明的一个实施例提供特定的源物体，其允许计算上面详细描述的各种MTF。
根据本发明的源物体的尺寸取决于其相对于模块所放置的距离。该距离通常是模块的超焦距，但可以根据模块的标称性能所指定处的距离而不同。
根据本发明的源物体包括例如在顶部、底部、左部和右部中计算S分量和T分量所需的图案，其是多组线条，其宽度由这样的空间频率来确定，在该空间频率处期望做出分析。
对于S，此类图案是如上所定义的S方向上的线条的图案(或者以若干角度略微倾斜以避免在文献中所描述的一些伪影)并且对于T，此类图案是T方向上的线条的图案(或者以若干角度略微倾斜以避免在文献中所描述的一些伪影)。
四个边角每个包括例如棋盘格，其是针对S和T的图案的组合。棋盘格的行和列并不必具有与S和T图案相同的空间频率。使用较低的空间频率可能是方便的，因为频率越低，则MTF越高。然而，由于频率越低，则测量的精确度越低，用于棋盘格的空间频率的选择是一种折衷。
如图6、7、8、9和10中所图示出的，本发明的一个实施例包括以下的步骤：
在步骤60处，具有将与固定组对准的透镜的模块被放置(70)在如图7中所示的合适位置上，使得：
源物体的图像通过模块形成在传感器上，能够将源物体的图像转换成信号，该信号可以被处理以计算图像的任意点中的MTF。通过合适的装置将模块调节在正确的焦距处。在焦距由顶部透镜的位置修改的情形中，则提供保持正确焦距的合适装置。
源物体包括允许单独地计算在如图3上所示的顶部、底部、左部和右部位置中的MTF的径向(S)和切向(T)分量的图案。在图3中，位置在垂直视场和水平视场(VFOV和HFOV)的极端处绘出，但必须注意的是取决于模块的规范，这些位置可以定义在对角线视场(FOV)处的任意值处。例如，左部和右部位置可以定义在60％FOV处，并且在该情形下，左部和右部图案的中心和位置之间的距离将等于图像的对角线的60％。
源物体也包括四个图案，每个边角一个，其允许计算组合MTF值，称为C-MTF，其是MTF的S分量和T分量的组合，例如但不限于以下形式的线性组合：C-MTF＝a.S+b.，其中a和b是实数或复数。
在具有实数的线性组合中，这些图案具有棋盘格的外观。
源物体也优选地包括允许精确地确定其中心的位置的额外图案。该源物体的中心与组的光轴对准(72)。
顶部透镜应该通过合适的装置来支撑，该合适的装置允许以所需的精确度(例如0.5微米)关于固定组逐步地移动透镜。移动由合适的装置根据在源物体的图像上执行的MTF的计算的结果来控制。
方法的完整描述就是这样，鉴于在过程的开始处，顶部透镜关于固定组的位置是随机的：
移动(76)顶部透镜，直到在图像平面/传感器上形成的图像上看到的源物体的中心在视觉上和组的光轴与图像平面的交叉点一致。
接着如下预定位(62)透镜，如图8中所示：
a)计算(80)边角中的组合的C-MTF。
b)确定哪个MTF是最低的并且逐步地以改进MTF的方向、沿穿越最低的C-MTF边角的对角线移动(82)顶部透镜(向着具有最低C-MTF的边角)。在每个步骤处(系统的仿真给出步长的大小，其对应于顶部透镜必须被移动以获得C-MTF的可测量的改变的距离；可利用可获得的装置测量)，计算所有边角的C-MTF，并且计算表征四个边角之间平衡的索引。
该索引INX可以例如是：
INX＝(Max(C-MTF)-(Min(C-MTF))/(Max(C-MTF)+(Min(C-MTF))。
当INX低于我们认为可接受的值，例如10％时，并且当每个C-MTF高于被认为可接受的值，例如由设计仿真数据(具有顶部透镜完全对准)给出的标称值的50％，停止(84)。
这实质上沿平行于两个对角线的方向移动顶部透镜直到满足所期望的条件。如果(86)在给定数目的步骤后，例如20，两个条件无法被同时满足，则对于C-MTF的最小值的第二条件被丢弃(88)，(或者另一个选择)，并且如果在另外数目的步骤后，第一条件不能被满足，则认为对准是不可能的。
顶部透镜的中心接着在称为C的点处。透镜的位置接着如下沿Y轴调节(64)，如图9中所示：
从该点C，计算(90)顶部和底部位置中的MTF的S和T分量。
沿Y方向逐步地移动顶部透镜。在每个步骤处，计算函数：
GmV＝((TS-MTF)-(BS-MTF))+((TT-MTF)-(BT-MTF))，注意如上所解释的
GmV＝VΔS+VΔT，或者该函数使用如上详细描述的加权系数的变形。
逐步地移动顶部透镜，如果必要，首先在到顶部的方向上(92)，接着在到底部的方向上(94)(如果例如达到视场的上限)，直到达到GmV的绝对最小值。该绝对最小值特征在于：
表达(TS-MTF)、(BS-MTF)、(TT-MTF)、(BT-MTF)的四个分量的每个具有高于预定限度的值，例如由设计确定的相同MTF分量的标称值的30％，并且VΔS和VΔT表达的每个具有低于预定限度的值，例如(TS-MTF)、(BS-MTF)、(TT-MTF)、(BT-MTF)表达的最大值的10％。
由于许多点可以满足该等式，所选择的点也是满足上述条件的点，并且对于该点，函数VΔS+VΔT的值是最低的，从而函数VΔS+VΔT达到最小值，其特征在于事实上该函数的变化从负数改变到正数。
顶部透镜的中心接着在称为A的点处。透镜的位置接着如下沿X轴调节(66)，如图10中所示：
从A，计算(100)左部和右部位置中的MTF的S和T分量。
沿X方向逐步地移动顶部透镜。在每个步骤处，计算(10)函数：
GmH＝((LS-MTF)-(RS-MTF))+((LT-MTF)-(RT-MTF))，注意GmH＝HΔS+HΔT或者该函数使用如上详细描述的加权系数的变形。
逐步地移动顶部透镜，如果必要，首先在到左部的方向上(102)，接着在到右部的方向上(104)(如果例如达到视场的左部极限)，直到达到GmH的绝对最小值。该绝对最小值特征在于：
表达(LS-MTF)、(RS-MTF)、(LT-MTF)、(RT-MTF)的四个分量的每个具有高于预定限度的值，例如由设计确定的相同MTF分量的标称值的30％，并且HΔS和HΔT表达的每个具有低于预定限度的值，例如(LS-MTF)、(RS-MTF)、(LT-MTF)、(RT-MTF)表达的最大值的10％。
由于许多点可以满足该等式，所选择的点也是满足上述条件的点，并且对于该点，函数HΔS+HΔT的值是最低的，从而函数HΔS+HΔT达到最小值，其特征在于事实上该函数的变化从负改变到正。
顶部透镜的中心接着在称为B的点处，其是根据本发明的顶部透镜到固定组的最佳中心。
接着透镜的位置例如使用密封剂或任意合适的机械装置来固定(68)。
图11示出根据本发明的源物体的一个实施例。
源物体110在四个粗略测量位置(所图示例子中的物体的边角)的每个中包括图案112，该图案包括径向图案和切向图案的组合，该四个粗略测量位置的每个位于沿穿越物体的中心的两个轴(所图示例子中的对角线)、接近于物体的边缘。
源物体进一步在四个精确测量位置(所图示例子中边缘的中间)的每个中包括图案114，该图案包括并排的径向图案和切向图案，该四个精确测量位置的每个位于沿穿越物体的中心的第一和第二精确定位轴(所图示例子中X和Y轴)、接近于物体的边缘。
在所图示的例子中，并排的径向图案和切向图案包括与物体的第一精确定位轴平行的一组线条，该组线条与平行于物体的第二精确定位轴的一组线条并排(或靠近)，每组线条位于物体的相应精确定位轴的一侧上。因此这里图像边缘的术语“中间”表示通常靠近图像的中间边缘并且大到足以包含并排的径向图案和切向图案的区域。
类似地，术语图像的“边角”表示通常靠近于图像的边角并且大到足以包含径向图案和切向图案的组合的区域。
如图11中所示，多组线条的线条可以关于第一和第二精确定位轴的平行线以若干角度来倾斜。此类线条的倾斜有利地允许避免当由将平行于线条的传感元件来捕获图像时的测量错误。
在所图示出的例子中，径向图案和切向图案的组合包括具有分别平行和垂直于物体的Y轴的行和列的棋盘格图案。
棋盘格的行和列可以关于图像的X轴和Y轴以若干角度来倾斜。
已经结合多个实施例描述了本发明，但技术读者将在没有困难下修改所述的实施例而不会偏离本发明。
例如，本发明已经描述了关于在图像的边角处使用组合径向和切向图案的图案来预对准透镜，跟着在图像的顶部、底部、左部和右部处使用并排径向和切向图案的图案来精确地对准透镜。
然而，本发明更一般地涉及通过以下将透镜与光学系统预对准：以粗略地将透镜在光学系统上对准开始，跟着是以下步骤：a/在至少四个粗略测量位置处计算组合的透镜和光学系统的粗MTF，b/向最低粗MTF的位置移动预定的距离，c/转到a/直到达到预定的条件)。
本发明也更一般地涉及通过以下将透镜与光学系统预对准：以粗略地将透镜在光学系统上对准开始，校正透镜的位置直到在四个粗略测量位置处针对包括径向图案和切向图案的图案计算的调制传递函数的值在预定的范围内。
另外，本发明已经描述了关于使用沿图像的对角线、在图像的边角中计算的粗MTF进行预对准，跟着使用沿图像的X和Y轴计算的精确MTF进行的精确对准。然而，本发明也涉及使用在沿穿越图像的中心的其他线路对称布置的其他位置中计算的粗MTF。本发明也涉及使用在沿穿越图像的中心的其他线路对称布置的其他位置中计算的精确MTF。
本发明已经结合跟随图像的X轴和Y轴的棋盘格进行了描述，但该棋盘格也可以跟随其他方向，诸如例如图像的对角线。
图1图示出光学模块的例子，其中顶部透镜可以根据本发明对准，但本发明应用于关于模块的光学系统(透镜将与该光学系统对准)来对准任意模块的任意透镜。此类的光学系统可以具有或可以不具有一个或多个透镜和/或可以包括或可以不包括传感器。本发明结合模块的顶部透镜的对准进行了描述，但视情况而定，其也可以用于对准模块的另一透镜。

Claims (21)

1.一种用于将透镜与光学系统预对准的过程，该过程包括：
提供透镜和具有光轴的光学系统，其中所述透镜易于与光学系统对准，以在图像平面上形成源物体的图像，图像具有顶部边缘、底部边缘、左部边缘和右部边缘；
粗略地关于所述光学系统定位所述透镜；以及
在垂直于光学系统的光轴的平面中，校正所述透镜的位置直到四个组合调制传递函数(C-MTF)的值在预定的范围内，在四个粗略测量位置处计算C-MTF，该四个粗略测量位置位于沿穿越所述图像的中心的两个粗略定位轴、接近于所述图像的边缘，每个用于包括径向图案和切向图案的组合的组合图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其中校正所述透镜的位置直到四个C-MTF的值在预定的范围内包括重复以下的步骤：
计算所述C-MTF；以及
在垂直于所述光学系统的光轴的平面内，沿平行于图像的粗略定位轴的线路将所述透镜以预定的步长向所述粗略测量位置移动，所述图像的所述粗略定位轴包括具有最低值的C-MTF的粗略测量位置；
直到任意的C-MTF高于预定的C-MTF阈值并且最大C-MTF和最小C-MTF之间的差低于预定的C-MTF差阈值，或直到所述透镜移动预定的次数。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：
提供在四个粗略测量位置中具有径向图案和切向图案的组合的源物体。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：
提供在其四个粗略测量位置中具有棋盘格图案的源物体，该棋盘格图案具有分别平行和垂直于所述物体的顶部到底部的轴的行和列。
5.根据权利要求1-4的任意一项所述的方法，其中所述图像的包括所述粗略测量位置的两个轴跟随所述图像的对角线，并且其中所述四个粗略测量位置位于所述图像的四个边角处。
6.根据权利要求1所述的方法，其中粗略地定位所述透镜包括将所述源物体的中心与所述光学系统的所述光轴对准；以及关于所述光学系统定位所述透镜，使得形成在所述图像平面上的所述源物体的中心的图像与所述光学系统的光轴和所述图像平面的交叉点一致。
7.一种用于将透镜与光学系统对准的过程，所述过程包括：
根据权利要求1-6的任意一项所述的方法将所述透镜与所述光学系统预对准；
在垂直于所述光学系统的光轴的平面内沿平行于第一精确定位轴的线路调节所述透镜的位置，直到在第一和第二精确测量位置处计算的组合的透镜和光学系统的第一和第二径向和切向调制传递函数使得第一和第二精确测量位置的径向调制传递函数之间的差以及第一和第二精确测量位置的切向调制传递函数之间的差最小，所述第一精确定位轴穿越所述图像的中心并且通过位于接近于所述图像的相对边缘的第一精确测量位置和第二精确测量位置，每个所述调制传递函数高于第一预定阈值；以及
在垂直于所述光学系统的光轴的平面内沿平行于第二精确定位轴的线路调节所述透镜的位置，直到在第三和第四精确测量位置处计算的组合的透镜和光学系统的第三和第四径向和切向调制传递函数使得第三和第四精确测量位置的径向调制传递函数之间的差以及第三和第四精确测量位置的切向调制传递函数之间的差最小，所述第二精确定位轴穿越所述图像的中心并且通过位于接近于所述图像的相对边缘的第三精确测量位置和第四精确测量位置，每个所述调制传递函数高于第二预定阈值。
8.根据权利要求7所述的过程，其中：
所述第一和第二精确测量位置位于所述图像的顶部和底部的中间处，第一精确定位轴是所述图像的垂直轴并且所述第一和第二径向和切向调制传递函数是顶部和底部径向和切向调制传递函数；以及
所述第三和第四精确测量位置位于所述图像的左部和右部的中间处，所述第二精确定位轴是所述图像的水平轴并且所述第三和第四径向和切向调制传递函数是左部和右部径向和切向调制传递函数。
9.根据权利要求8所述的方法，其中：
沿平行于所述图像的垂直轴的线路调节所述透镜的所述位置包括：
沿所述线路调节所述透镜的所述位置直到：
在所述图像的顶部的中间处计算的组合的透镜和光学系统的任意顶部径向调制传递函数(TS-MTF)和顶部切向调制传递函数(TT-MTF)，以及
在所述图像的底部的中间处计算的组合的透镜和光学系统的任意底部径向调制传递函数(BS-MTF)和底部切向调制传递函数(BT-MTF)，
高于第一预定阈值；以及
值GmV＝α1((TS-MTF)-(BS-MTF))n1+β1((TT-MTF)-(BT-MTF))n2达到低于第三预定阈值的最小值，其中α1、β1、n1、n2是预定的加权因子；以及
所述沿平行于所述图像的所述水平轴的线路调节所述透镜的位置包括：
沿所述线路调节所述透镜的位置直到：
在所述图像的左部的中间处计算的组合的透镜和光学系统的任意左部径向调制传递函数(LS-MTF)和左部切向调制传递函数(LT-MTF)，以及
在所述图像的右部的中间处计算的组合的透镜和光学系统的任意右部径向调制传递函数(RS-MTF)和右部切向调制传递函数(RT-MTF)，
高于第二预定阈值；以及
值GmH＝α2((TS-MTF)-(BS-MTF))n3+β2((TT-MTF)-(BT-MTF))n4达到低于第四预定阈值的最小值，其中α2、β2、n3、n4是预定的加权因子。
10.根据权利要求9所述的方法，其中：
当GmV的变化从负改变到正时，GmV达到最小值；以及
当GmH的变化从负改变到正时，GmH达到最小值。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述沿平行于所述图像的所述垂直轴的线路调节所述透镜的所述位置包括：
重复以下步骤：
计算所述顶部和底部径向和切向调制传递函数值和GmV值；以及
在沿垂直线的第一方向上以预定的步长移动所述透镜；
直到计算的值关于所述第一和第三预定阈值具有期望的水平并且GmV达到最小值或直到所述透镜达到预定的向外位置；以及
如果所述透镜在所述第一方向上达到所述预定的向外位置，
在所述垂直线上将所述透镜移动回其原始位置；以及
重复以下步骤：
计算顶部和底部径向和切向调制传递函数值和GmV值；以及
沿所述垂直线以相反于第一方向的方向以预定的步长移动所述透镜；
直到计算的值关于第一和第三预定阈值具有期望的水平并且GmV达到最小值或直到所述透镜在所述相反的方向上达到预定的向外位置，在该情形中所述透镜被放弃。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述沿平行于所述图像的所述水平轴的线路调节所述透镜的位置包括：
重复以下步骤：
计算左部和右部径向和切向调制传递函数值和GmH值；以及
在沿水平线的第一方向上以预定的步长移动所述透镜；
直到计算的值关于第二和第四预定阈值具有期望的水平并且GmH达到最小值或直到所述透镜达到预定的向外位置；以及
如果所述透镜在所述第一方向上达到所述预定的向外位置，
在所述水平线上将所述透镜移动回其原始位置；以及
重复以下步骤：
计算左部和右部径向和切向调制传递函数值和GmH值；以及
沿所述水平线以相反于所述第一方向的方向以预定的步长移动所述透镜；
直到计算的值关于第二和第四预定阈值具有期望的水平并且GmH达到最小值或直到透镜在所述相反的方向上达到预定的向外位置，在该情形中所述透镜被放弃。
13.根据权利要求1-12的任意一项所述的方法，进一步包括提供能够在所述图像平面上感应所述源物体的图像的图像传感器。
14.一种提供用于实现根据权利要求1-13的任意一项所述的方法的设备。
15.一种将在用于将透镜与光学透镜预对准的过程中使用的源物体，所述源物体在四个粗略测量位置的每个中具有包括径向图案和切向图案的组合的图案，该四个粗略测量位置的每个位于沿穿越所述物体的所述中心的两个轴、接近于所述物体的所述边缘。
16.根据权利要求15所述的源物体，进一步在四个精确测量位置的每个中包括图案，该图案包括并排的径向图案和切向图案，该四个精确测量位置的每个位于沿穿越所述物体的所述中心的第一和第二精确定位轴、接近于所述物体的所述边缘。
17.根据权利要求16所述的源物体，其具有顶部、底部、左部和右部；其中：
所述物体的顶部的中间包括并排的径向图案和切向图案；
所述物体的底部的中间包括并排的径向图案和切向图案；
所述物体的左部的中间包括并排的径向图案和切向图案；
所述物体的右部的中间包括并排的径向图案和切向图案；并且其中
所述物体的左上角、右上角、左下角和右下角每个包括径向图案和切向图案的组合。
18.根据权利要求15-17的任意一项所述的源物体，其中并排的径向图案和切向图案包括与所述物体的第一精确定位轴平行的一组线条，该组线条与平行于所述物体的第二精确定位轴的一组线条并排，每组线条位于所述物体的相应精确定位轴的一侧上。
19.根据权利要求15-18的任意一项所述的源物体，其中径向图案和切向图案的组合包括具有分别平行和垂直于所述物体的顶部到底部轴的行和列的棋盘格图案。
20.根据权利要求15-17的任意一项所述的源物体，其中并排的径向图案和切向图案包括关于所述物体的所述第一精确定位轴的平行线以若干角度倾斜的一组线条，该组线条与关于所述物体的第二精确定位轴的平行线以若干角度倾斜的一组线条并排，每组线条位于所述物体的相应精确定位轴的一侧上。
21.根据权利要求15-18的任意一项所述的源物体，其中径向图案和切向图案的组合包括具有分别关于所述物体的顶部到底部轴的平行线和垂直线以若干角度倾斜的行和列。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104618016A (zh) * 2015-01-07 2015-05-13 河北大学 自由空间光通信apt系统及其实现方法
CN106094418A (zh) * 2016-06-16 2016-11-09 深圳市顶点视觉自动化技术有限公司 一种自动校准光学摄像头的方法及系统
CN106162159A (zh) * 2014-09-02 2016-11-23 三星电机株式会社 测量并校正镜头的倾角的系统和方法
CN108982070A (zh) * 2017-06-02 2018-12-11 全欧光学检测仪器有限公司 用于检测调制传递函数以及使光学系统对中的设备
CN113671634A (zh) * 2020-05-13 2021-11-19 先进科技新加坡有限公司 用于对准多个透镜元件的系统及方法

Families Citing this family (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11792538B2 (en) 2008-05-20 2023-10-17 Adeia Imaging Llc Capturing and processing of images including occlusions focused on an image sensor by a lens stack array
KR101733443B1 (ko) 2008-05-20 2017-05-10 펠리칸 이매징 코포레이션 이종 이미저를 구비한 모놀리식 카메라 어레이를 이용한 이미지의 캡처링 및 처리
US8866920B2 (en) 2008-05-20 2014-10-21 Pelican Imaging Corporation Capturing and processing of images using monolithic camera array with heterogeneous imagers
US8514491B2 (en) 2009-11-20 2013-08-20 Pelican Imaging Corporation Capturing and processing of images using monolithic camera array with heterogeneous imagers
WO2011143501A1 (en) 2010-05-12 2011-11-17 Pelican Imaging Corporation Architectures for imager arrays and array cameras
US8878950B2 (en) 2010-12-14 2014-11-04 Pelican Imaging Corporation Systems and methods for synthesizing high resolution images using super-resolution processes
WO2012155119A1 (en) 2011-05-11 2012-11-15 Pelican Imaging Corporation Systems and methods for transmitting and receiving array camera image data
JP2014521117A (ja) 2011-06-28 2014-08-25 ペリカン イメージング コーポレイション アレイカメラで使用するための光学配列
US20130265459A1 (en) 2011-06-28 2013-10-10 Pelican Imaging Corporation Optical arrangements for use with an array camera
WO2013043751A1 (en) 2011-09-19 2013-03-28 Pelican Imaging Corporation Systems and methods for controlling aliasing in images captured by an array camera for use in super resolution processing using pixel apertures
IN2014CN02708A (zh) 2011-09-28 2015-08-07 Pelican Imaging Corp
US9412206B2 (en) 2012-02-21 2016-08-09 Pelican Imaging Corporation Systems and methods for the manipulation of captured light field image data
US9210392B2 (en) 2012-05-01 2015-12-08 Pelican Imaging Coporation Camera modules patterned with pi filter groups
WO2014005123A1 (en) * 2012-06-28 2014-01-03 Pelican Imaging Corporation Systems and methods for detecting defective camera arrays, optic arrays, and sensors
US20140002674A1 (en) 2012-06-30 2014-01-02 Pelican Imaging Corporation Systems and Methods for Manufacturing Camera Modules Using Active Alignment of Lens Stack Arrays and Sensors
US8619082B1 (en) 2012-08-21 2013-12-31 Pelican Imaging Corporation Systems and methods for parallax detection and correction in images captured using array cameras that contain occlusions using subsets of images to perform depth estimation
US20140055632A1 (en) 2012-08-23 2014-02-27 Pelican Imaging Corporation Feature based high resolution motion estimation from low resolution images captured using an array source
WO2014043641A1 (en) 2012-09-14 2014-03-20 Pelican Imaging Corporation Systems and methods for correcting user identified artifacts in light field images
US20140092281A1 (en) 2012-09-28 2014-04-03 Pelican Imaging Corporation Generating Images from Light Fields Utilizing Virtual Viewpoints
CN102914320B (zh) * 2012-10-22 2015-07-15 中国科学院西安光学精密机械研究所 线阵ccd相机双向调制传递函数测试装置及方法
WO2014078443A1 (en) 2012-11-13 2014-05-22 Pelican Imaging Corporation Systems and methods for array camera focal plane control
CN103162939A (zh) * 2013-01-07 2013-06-19 福兴达科技实业（深圳）有限公司 一种摄像机镜头对焦检测方法及装置
TW201439665A (zh) * 2013-01-07 2014-10-16 Tamaggo Inc 全景影像及／或視訊擷取裝置的全景鏡片校準
US9462164B2 (en) 2013-02-21 2016-10-04 Pelican Imaging Corporation Systems and methods for generating compressed light field representation data using captured light fields, array geometry, and parallax information
WO2014133974A1 (en) 2013-02-24 2014-09-04 Pelican Imaging Corporation Thin form computational and modular array cameras
US9638883B1 (en) 2013-03-04 2017-05-02 Fotonation Cayman Limited Passive alignment of array camera modules constructed from lens stack arrays and sensors based upon alignment information obtained during manufacture of array camera modules using an active alignment process
WO2014138695A1 (en) 2013-03-08 2014-09-12 Pelican Imaging Corporation Systems and methods for measuring scene information while capturing images using array cameras
US8866912B2 (en) 2013-03-10 2014-10-21 Pelican Imaging Corporation System and methods for calibration of an array camera using a single captured image
US9521416B1 (en) 2013-03-11 2016-12-13 Kip Peli P1 Lp Systems and methods for image data compression
US9888194B2 (en) 2013-03-13 2018-02-06 Fotonation Cayman Limited Array camera architecture implementing quantum film image sensors
US9106784B2 (en) 2013-03-13 2015-08-11 Pelican Imaging Corporation Systems and methods for controlling aliasing in images captured by an array camera for use in super-resolution processing
WO2014165244A1 (en) 2013-03-13 2014-10-09 Pelican Imaging Corporation Systems and methods for synthesizing images from image data captured by an array camera using restricted depth of field depth maps in which depth estimation precision varies
US9124831B2 (en) 2013-03-13 2015-09-01 Pelican Imaging Corporation System and methods for calibration of an array camera
WO2014153098A1 (en) 2013-03-14 2014-09-25 Pelican Imaging Corporation Photmetric normalization in array cameras
US9578259B2 (en) 2013-03-14 2017-02-21 Fotonation Cayman Limited Systems and methods for reducing motion blur in images or video in ultra low light with array cameras
US9497429B2 (en) 2013-03-15 2016-11-15 Pelican Imaging Corporation Extended color processing on pelican array cameras
US10122993B2 (en) 2013-03-15 2018-11-06 Fotonation Limited Autofocus system for a conventional camera that uses depth information from an array camera
US9633442B2 (en) 2013-03-15 2017-04-25 Fotonation Cayman Limited Array cameras including an array camera module augmented with a separate camera
US9438888B2 (en) 2013-03-15 2016-09-06 Pelican Imaging Corporation Systems and methods for stereo imaging with camera arrays
US9445003B1 (en) 2013-03-15 2016-09-13 Pelican Imaging Corporation Systems and methods for synthesizing high resolution images using image deconvolution based on motion and depth information
US9497370B2 (en) 2013-03-15 2016-11-15 Pelican Imaging Corporation Array camera architecture implementing quantum dot color filters
US9898856B2 (en) 2013-09-27 2018-02-20 Fotonation Cayman Limited Systems and methods for depth-assisted perspective distortion correction
US9426343B2 (en) 2013-11-07 2016-08-23 Pelican Imaging Corporation Array cameras incorporating independently aligned lens stacks
US10119808B2 (en) 2013-11-18 2018-11-06 Fotonation Limited Systems and methods for estimating depth from projected texture using camera arrays
EP3075140B1 (en) 2013-11-26 2018-06-13 FotoNation Cayman Limited Array camera configurations incorporating multiple constituent array cameras
US10089740B2 (en) 2014-03-07 2018-10-02 Fotonation Limited System and methods for depth regularization and semiautomatic interactive matting using RGB-D images
US9247117B2 (en) 2014-04-07 2016-01-26 Pelican Imaging Corporation Systems and methods for correcting for warpage of a sensor array in an array camera module by introducing warpage into a focal plane of a lens stack array
US9521319B2 (en) 2014-06-18 2016-12-13 Pelican Imaging Corporation Array cameras and array camera modules including spectral filters disposed outside of a constituent image sensor
JP2017531976A (ja) 2014-09-29 2017-10-26 フォトネイション ケイマン リミテッド アレイカメラを動的に較正するためのシステム及び方法
US9942474B2 (en) 2015-04-17 2018-04-10 Fotonation Cayman Limited Systems and methods for performing high speed video capture and depth estimation using array cameras
DE102017100675A1 (de) * 2017-01-16 2018-07-19 Connaught Electronics Ltd. Kalibrierung einer Kraftfahrzeug-Kameravorrichtung mit getrenntem Ermitteln von radialem und tangentialem Fokus
US11340136B2 (en) 2017-06-02 2022-05-24 Trioptics Gmbh Apparatus for detecting a modulation transfer function and centering of an optical system
US10482618B2 (en) 2017-08-21 2019-11-19 Fotonation Limited Systems and methods for hybrid depth regularization
DE112020004391T5 (de) 2019-09-17 2022-06-02 Boston Polarimetrics, Inc. Systeme und verfahren zur oberflächenmodellierung unter verwendung von polarisationsmerkmalen
MX2022004163A (es) 2019-10-07 2022-07-19 Boston Polarimetrics Inc Sistemas y metodos para la deteccion de estandares de superficie con polarizacion.
CN114787648B (zh) 2019-11-30 2023-11-10 波士顿偏振测定公司 用于使用偏振提示进行透明对象分段的系统和方法
US11195303B2 (en) 2020-01-29 2021-12-07 Boston Polarimetrics, Inc. Systems and methods for characterizing object pose detection and measurement systems
CN115428028A (zh) 2020-01-30 2022-12-02 因思创新有限责任公司 用于合成用于在包括偏振图像的不同成像模态下训练统计模型的数据的系统和方法
WO2021243088A1 (en) 2020-05-27 2021-12-02 Boston Polarimetrics, Inc. Multi-aperture polarization optical systems using beam splitters
US20220124305A1 (en) * 2020-10-20 2022-04-21 Aptiv Technologies Limited Device for Determining a Characteristic of a Camera
US12020455B2 (en) 2021-03-10 2024-06-25 Intrinsic Innovation Llc Systems and methods for high dynamic range image reconstruction
US11954886B2 (en) 2021-04-15 2024-04-09 Intrinsic Innovation Llc Systems and methods for six-degree of freedom pose estimation of deformable objects
US11290658B1 (en) 2021-04-15 2022-03-29 Boston Polarimetrics, Inc. Systems and methods for camera exposure control
US11689813B2 (en) 2021-07-01 2023-06-27 Intrinsic Innovation Llc Systems and methods for high dynamic range imaging using crossed polarizers

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4582427A (en) * 1983-10-13 1986-04-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Test target for adaptive optics
US4641963A (en) * 1985-05-02 1987-02-10 Rca Corporation Back-illuminated CCD imager adapted for contrast transfer function measurements thereon
US4760447A (en) * 1986-07-31 1988-07-26 Picker International, Inc. Calibration pattern and method for matching characteristics of video monitors and cameras
US5303023A (en) * 1992-03-26 1994-04-12 Allergan, Inc. Apparatus and method for inspecting a test lens, method of making a test lens
US5818572A (en) * 1996-04-24 1998-10-06 Northrop Grumman Corporation Two-dimensional modulation transfer function measurement technique
JP4112165B2 (ja) 2000-09-26 2008-07-02 オリンパス株式会社 光学系の調整方法及び調整装置
US6493075B1 (en) * 2000-11-13 2002-12-10 Umax Data Systems, Inc. Method to adjust the ranging of the modulation transfer function, MTF, of a sensing system
US7071966B2 (en) 2003-06-13 2006-07-04 Benq Corporation Method of aligning lens and sensor of camera
US20070133969A1 (en) * 2005-12-12 2007-06-14 Ess Technology, Inc. System and method for measuring and setting the focus of a camera assembly
JP4549362B2 (ja) * 2007-03-20 2010-09-22 アキュートロジック株式会社 撮像装置における焦点調整方法
CN101576707B (zh) * 2008-05-06 2012-07-18 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 镜头长度量测系统及量测方法
CN101755190B (zh) * 2008-05-19 2012-02-22 松下电器产业株式会社 校准方法、校准装置及具备该校准装置的校准系统

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106162159A (zh) * 2014-09-02 2016-11-23 三星电机株式会社 测量并校正镜头的倾角的系统和方法
CN104618016A (zh) * 2015-01-07 2015-05-13 河北大学 自由空间光通信apt系统及其实现方法
CN104618016B (zh) * 2015-01-07 2017-02-22 河北大学 自由空间光通信apt系统及其实现方法
CN106094418A (zh) * 2016-06-16 2016-11-09 深圳市顶点视觉自动化技术有限公司 一种自动校准光学摄像头的方法及系统
CN108982070A (zh) * 2017-06-02 2018-12-11 全欧光学检测仪器有限公司 用于检测调制传递函数以及使光学系统对中的设备
CN108982070B (zh) * 2017-06-02 2022-03-15 全欧光学检测仪器有限公司 用于检测调制传递函数以及使光学系统对中的设备
CN113671634A (zh) * 2020-05-13 2021-11-19 先进科技新加坡有限公司 用于对准多个透镜元件的系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
US8773652B2 (en) 2014-07-08
US20120113413A1 (en) 2012-05-10
CN102483511B (zh) 2014-11-12
WO2011018678A1 (en) 2011-02-17

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