CN106488223B - 摄像头主动光轴的调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种摄像头主动光轴的调整方法，通过对摄像模组中镜头与镜座的倾角测量，镜头平面与图像传感器平面垂直度调整及镜头与图像传感器中心度调整，从而完成对摄像头主动光轴的调整。因此，可以有效的提升摄像头产品一致性，达到后期摄像模组使用中的高标准光轴中心度、垂直度要求，以高效的生产高精度的摄像头产品。
Description
技术领域
本发明涉及摄像头主动光轴调整的技术领域，尤其涉及一种摄像头主动光轴的调整方法。
背景技术
摄像头的主动光轴调整，或称为主动对准，是一项调整摄像头镜头和图像传感器等零配件装配过程中相对位置的技术。由于在摄像头封装过程中，涉及到图像传感器、镜头、镜座、滤光片、马达、线路板、前后盖等零配件的多次组装，而传统的封装技术如芯片级封装工艺是根据设定的公差参数进行直接装配，随着叠加的零部件增多，导致最终的配合公差越来越大，其呈现在摄像头上的效果是拍照时，画面最清晰位置可能偏离画面中心、同时画面的四个角的清晰度不均匀等。
在图像传感器芯片的分辨率不断增加和单像素尺寸不断减小的情况下，镜头与图像传感器芯片的精准配合难度越来越大。尤其是车载摄像头，镜头和图像传感器的光轴误差，将直接影响到智能系统对车身位置和周围环境位置的判断准确性，如镜头与图像传感器之间几十微米的光轴偏差，表现在车身与周围环境的距离上会达到几十厘米偏差，从而严重影响驾驶的安全性。再如多摄像头组合系统，不同摄像头之间的位置关系调整不到位导致的错位或者倾斜偏差，都会导致组合系统画面难以拼接或者融合，从而影响画面的一致性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种摄像头主动光轴的调整方法，用以解决现有技术中摄像头组装后误差大的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种摄像头主动光轴的调整方法，包括：
对图像传感器和镜头进行封装；
对调整设备中六轴平台的X、Y、Z、Xt、Yt、Zt方向进行调整，以使靶标光管所成图像位置连接与像素坐标轴X、Y平行；
以初始位置作为坐标零点，六轴平台Z方向驱动图像传感器，获取六轴平台Z方向运动量与瞬时图像中心和边缘四角清晰度数值，生成关系曲线，并计算图像传感器与镜头平面夹角θx、θy；
根据夹角θx、θy调整六轴平台的Xt、Yt方向；
驱动六轴平台的X、Y方向，使处于中心的靶标光管十字图卡交点与成像画面几何中心对齐，然后根据预先测量的镜头与镜座夹角计算需要补偿的X、Y方向的偏移量；
输出最终镜头平面与图像传感器平面夹角范围，以完成调整。
进一步的，靶标光管至少有5根，其中4根位于矩形的4个顶点，1根处于矩形对角线的交点处。
进一步的，对图像传感器和镜头进行封装的操作包括：
将待封装图像传感器固定在调整设备的六轴平台上，并在待封装图像传感器的前外壳上方点胶；
将待封装镜头随夹具平移，已点胶的待封装图像传感器随六轴平台平移，使待封装图像传感器的中心和待封装镜头的中心与靶标光管轴线重合。
进一步的，在对图像传感器和镜头进行封装之前还包括预先测量镜头与镜座夹角。
进一步的，预先测量镜头与镜座夹角的操作包括：夹持镜头使镜座与图像传感器平面垂直，竖直方向移动镜头，测量镜头与镜座夹角。
进一步的，通过正投影或逆投影方式测量镜头与镜座夹角。
采用上述本发明技术方案的有益效果是：通过对摄像模组中镜头与镜座的倾角测量，镜头平面与图像传感器平面垂直度调整及镜头与图像传感器中心度调整，从而完成对摄像头主动光轴的调整。因此，可以有效的提升摄像头产品一致性，达到后期摄像模组使用中的高标准光轴中心度、垂直度要求，以高效的生产高精度的摄像头产品。
附图说明
图1为本发明摄像头主动光轴的调整设备结构示意图；
图2为本发明摄像头主动光轴的调整方法流程示意图；
图3为靶标光管在图像传感器上呈现图像画面及像素抓取区域示意图；
图4为光管图卡中心点识别及清晰度判断位置示意图；
图5为镜头平面与图像传感器平面不平行时through focus曲线示意图；
图6为镜头平面与图像传感器平面平行时through focus曲线示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，本发明的摄像头主动光轴的调整方法主要依赖于摄像头主动光轴的调整设备完成，如图1所示，该摄像头主动光轴的调整设备包括5根共心放置的靶标光管1、摄像模组镜头2、图像传感器3以及六轴平台4，其中4根靶标光管位于矩形的4个顶点，1根处于矩形对角线的交点处，其中心靶标光管光轴对齐摄像模组镜头2的夹具中心。将整个设备放置在具有空气弹簧支撑的隔震平台或者负刚度系数隔震系统中，以保持摄像模组镜头与图像传感器相对位置的稳定。
如图2所示，本发明实施例公开了一种摄像头主动光轴的调整方法，包括如下步骤：
步骤S201，对图像传感器和镜头进行封装；
在本实施例中，靶标光管作为物方经过摄像模组镜头在图像传感器上呈现图像，如图3、图4所示，共有中心视场及四角边缘视场五个考察区域，靶标光管标板样式为四象限黑白十字色块，图像清晰度识别空间频率响应(Spatial Frequency Response，简称SFR)算法提取每个区域四个感兴趣区域(region of interest，简称ROI)6进行计算，通过自动识别靶标光管中心十字交汇点的像素坐标5，并实时显示四个ROI 6在设定频率下的SFR数值7。
在本实施例中，步骤S201进一步包括子步骤a和子步骤b，该两个子步骤分别在两个位置并行，具体的，子步骤a为在固定的高像素图像传感器工位上方，夹持镜头使镜座与图像传感器平面垂直，竖直方向移动镜头，预先测量镜头与镜座倾角；子步骤b为将待封装图像传感器固定在六轴平台上平面，在前外壳上方点胶。
其中，对摄像模组镜头镜片平面与镜座平面的倾角进行测量，具体可以利用正投影或逆投影的方式进行测量，正投影测量为在待测镜头下方放置高像素图像传感器；逆投影测量为在待测镜头下方放置超高分辨率测试图卡，上方采用高清摄像头加显微镜头。
将待封装图像传感器固定在调整设备的六轴平台上，并在待封装图像传感器的前外壳上方点胶后，将待封装镜头随夹具平移，将已点胶的待封装图像传感器随六轴平台平移，使待封装图像传感器的中心和待封装镜头的中心与靶标光管轴线重合，然后沿此线方向运动记录下五个视场的SFR数值与对应运动方向下的位移量，做出两者关系曲线，如图5、图6。此图中各视场曲线峰值不在同一位置附近，表明摄像模组镜头平面与图像传感器平面存在一定夹角。在预测量镜头与镜座倾角的同时，在外壳点胶。
步骤S202，对调整设备中六轴平台的X、Y、Z、Xt、Yt、Zt方向进行调整，以使靶标光管所成图像位置连接与像素坐标轴X、Y平行；
在本实施例中，将待封装镜头随夹具平移至已点胶图像传感器及线路板和外壳组件上方，六轴平台固定在下方，使夹具两瓣卡爪中心、图像传感器芯片几何中心在物方靶标光管轴线上。驱动六轴平台Zt方向，使六轴平台的X、Y轴与五根靶标光管连线形成十字重合。
步骤S203，以初始位置作为坐标零点，六轴平台Z方向驱动图像传感器，获取六轴平台Z方向运动量与瞬时图像中心和边缘四角清晰度数值，生成关系曲线，并计算图像传感器与镜头平面夹角；
具体的，在本实施例中，由于Z方向扫描不是位移量随时间连续，因此驱动信号为连续时间下的离散脉冲信号，从而存在步长限制，导致最终调整到位的状态保留单位步长对应的倾斜角度。在本实施例中可以按模组规格设置步长，其范围在2～5um。利用图像画面中X方向与Y方向三个视场区域分别做出Z方向平台位移量与瞬时图像中心和边缘四角清晰度数值关系曲线，如图5、图6所示，可以绘出5组Z方向运动量与对应瞬时图像清晰度数值关系曲线，然后提取5组曲线峰值及Z方向坐标，进而计算图像传感器与镜头夹角θx、θy。
在本实施你中，衡量图像清晰度的数值指标可以采用选定频率下的SFR曲线或光学传递函数曲线(Modulation Transfer Function，简称MTF)。
步骤S204，根据夹角θx、θy调整六轴平台的Xt、Yt方向；
步骤S205，驱动六轴平台的X、Y方向，使处于中心的靶标光管十字图卡交点与成像画面几何中心对齐，然后根据预先测量的镜头与镜座夹角计算需要补偿的X、Y方向的偏移量；
具体的，可以采用向量坐标换算的方法进行X、Y方向平移，直接将中心靶标光管图像十字交点坐标换算为六轴平台需要运动的位移量。在本实施例中，可以利用镜头有效焦距与预先测量的镜头与镜座夹角计算得到补偿的镜头与镜座夹角。
步骤S206，输出最终镜头平面与图像传感器平面夹角范围以及中心对齐偏差，以完成调整。
本发明的摄像头主动光轴的调整方法，通过对摄像模组中镜头与镜座的倾角测量，镜头平面与图像传感器平面垂直度调整及镜头与图像传感器中心度调整，从而完成对摄像头主动光轴的调整。因此，可以有效的提升摄像头产品一致性，达到后期摄像模组使用中的高标准光轴中心度、垂直度要求，以高效的生产高精度的摄像头产品。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种摄像头主动光轴的调整方法，其特征在于，调整设备具有六轴平台和夹具，所述调整方法具体包括：
将图像传感器固定在所述六轴平台上；
所述图像传感器随所述六轴平台平移，位于所述图像传感器上方的镜头随所述夹具平移，以使得所述图像传感器的中心和所述镜头的中心分别与多个靶标光管的中心轴线重合，其中，所述多个靶标光管位于所述图像传感器的上方；
对所述六轴平台的X、Y、Z、Xt、Yt、Zt方向进行调整，以使得所述六轴平台的X、Y轴线所在平面与所述多个靶标光管的连线所在平面平行；
以初始位置作为坐标零点，沿着所述六轴平台的Z方向驱动所述图像传感器移动，以获取所述六轴平台的Z方向运动量分别与瞬时图像中心和边缘四角清晰度的数值关系曲线，并计算所述图像传感器与所述镜头所在平面之间的夹角θx、θy；
根据所述夹角θx、θy调整所述六轴平台的Xt、Yt方向；
沿着所述六轴平台的X、Y方向驱动所述图像传感器，使处于中心的所述靶标光管的十字图卡交点与所述图像传感器的成像画面几何中心对齐，然后根据预先测量的所述镜头与镜座的夹角计算需要补偿的X、Y方向的偏移量；
输出最终位置的所述镜头所在平面与所述图像传感器所在平面的夹角范围，以完成调整。
2.根据权利要求1所述的摄像头主动光轴的调整方法，其特征在于，所述靶标光管至少有5根，其中4根位于矩形的4个顶点，1根处于矩形对角线的交点处。
3.根据权利要求1所述的摄像头主动光轴的调整方法，其特征在于，将所述图像传感器固定在所述六轴平台上的操作还包括：
在所述图像传感器的前外壳上方点胶。
4.根据权利要求1～3任一项所述的摄像头主动光轴的调整方法，其特征在于，在对所述图像传感器和所述镜头进行封装之前还包括预先测量所述镜头与镜座夹角。
5.根据权利要求4所述的摄像头主动光轴的调整方法，其特征在于，所述预先测量镜头与镜座夹角的操作包括：
所述夹具夹持所述镜头，以使得镜座与所述图像传感器所在平面垂直；
沿着竖直方向移动所述镜头，以测量所述镜头与镜座夹角。
6.根据权利要求5所述的摄像头主动光轴的调整方法，其特征在于，通过正投影或逆投影方式测量所述镜头与镜座夹角。
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