CN110873639A - 一种光学检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学检测装置，用以检测一待测光学装置，其包含：一参考光学装置、一轨道、至少一镜头影像模组、一标靶、一计算机和一光源。参考光学装置具有至少一已知视角。而且，计算机储存至少一参考值，且该至少一参考值为：参考光学装置的来自标靶的测试图样的辨识特征，在该至少一镜头影像模组所获取的至少一参考影像中的参考位置记录。因此，本发明提供的光学检测装置能够利用计算的方式求得各视角及各视角的相对照度，而适用于大批量地检测视角或相对照度，而且其具有能够快速检测、能够有效地达到品质管控、降低成本等功能。

Description

一种光学检测装置

技术领域

本发明是关于一种镜头检测装置，尤其关于一种用于大批量检测视角或相对照度的镜头检测装置。

背景技术

商用镜头因其不同应用，需有不同焦距(Focal length)和视角(FOV,Field ofView)及延伸的相对照度等设计值，其涵盖的范围十分广泛。因此，如何正确地检测镜头的视角及相对照度便是品质控管重要的一环。

图1显示现有光学检测装置的示意图。图1显示现有德国Trioptics公司HR检测装置100。如图1所示，HR检测装置100用以测试一待测镜头140，且包含一光源110、一标靶120、一望远镜组130、一影像感测器150。标靶120上刻有需要分析的图样。光源110的光线穿透标靶120及望远镜组130，望远镜组130提供一无穷远物距取像装置，经过而后成像于影像感测器150上，再经由电脑及软件演算计算取得标靶图的影像品质，同时利用机械旋臂旋转角度得知待测镜头140在指定的像高所对应的视角。

依据现有的HR检测装置100，在量测过程中，影像感测器150先取得对应轴上(镜心)的亮度I_{ON AXIS}，再移动轴臂转至所指定的视角或像高，并取得当时所对应的离轴的亮度I_{OFF AXIS}，I_{OFF AXIS}/I_{ON AXIS}即为该视场所对应的周边光量(或照度)。

此架构因只有一取像装置，不会发生取像装置干涉问题，且可连续针对不同像高作所对应的视角测试量测限制较少，但量测相对耗时，不具量产性。

发明内容

依据本发明一实施例的目的在于提供一种用于大批量检测视角或相对照度的镜头检测装置。另一实施例的目的在于提供一种用于具量产性、快速的视角检测的镜头检测装置。

于一实施例中，光学检测装置用以检测一待测光学装置，其包含：一参考光学装置、一轨道、至少一镜头影像模组、一标靶、一计算机和一光源。参考光学装置具有至少一已知视角。至少一镜头影像模组设于该轨道上。标靶具有一测试图样，且该测试图样具有一辨识特征。光源用于产生一光线，该光线照射具有该测试图样的标靶，通过待测光学装置，再照射至该至少一镜头影像模组，藉以使该至少一镜头影像模组获取来自该光线的至少一样品影像。而且，计算机储存至少一参考值，且该至少一参考值为：该参考光学装置的该辨识特征，在该至少一镜头影像模组所获取的至少一参考影像中的参考位置记录。

于一实施例中，计算机更储存有一测试软件。而且，计算机更储存有一计算软件，该计算软件用于辨识出在该至少一样品影像中的该辨识特征，并求得该辨识特征于该至少一样品影像的测试位置记录，并且依据该测试软件、该测试位置记录及该至少一参考值，求得该待测光学装置的一镜头视角。

于一实施例中，该至少一镜头影像模组包含：一望远镜头及一影像感测器。望远镜头提供一无穷远物距。影像感测器用以获取经过该测试图样及该望远镜头的该至少一样品影像。

于一实施例中，该至少一镜头影像模组包含一影像感测器。影像感测器用以获取经过该测试图样的该至少一样品影像。

于一实施例中，光学检测装置用以检测一待测光学装置，其包含：一参考光学装置、一轨道、至少一镜头影像模组、一标靶、一计算机和一光源。参考光学装置具有一已知相对亮度RI_G、以及一轴上及离轴的亮度I_G0及I_GN。至少一镜头影像模组设于该轨道上。标靶具有一测试图样，且该测试图样具有一辨识特征。光源用于产生一光线，该光线照射具有该测试图样的标靶，通过待测光学装置，再照射至该至少一镜头影像模组，藉以使该至少一镜头影像模组获取来自该光线的至少一样品影像。而且，计算机储存有该参考光学装置的该已知相对亮度RI_G；以及该参考光学装置的轴上及离轴的该些亮度I_G0及I_GN。

于一实施例中，计算机更储存有一测试软件。计算机更储存有一计算软件，该计算软件用于分析该些样品影像，用以求得该待测光学装置的轴上及离轴的亮度I_SO及I_SN，并且依据测试软件、该参考光学装置的该已知相对亮度RI_G；以及该参考光学装置的轴上及离轴的该些亮度I_G0及I_GN，求得该待测光学装置的一视角的相对亮度RI_S。

依据本发明一实施例，由于计算机储存有参考样品的辨识特征在影像感测器的参考影像的位置记录，作为一参考值，于一实施例中，计算机储存有参考样品的一已知相对亮度；以及参考样品的轴上及离轴的亮度I_G0及I_GN。因此，光学检测装置能够利用计算的方式求得各视角及各视角的相对照度，而适用于大批量地检测视角或相对照度，而且其具有能够快速检测、能够有效地达到品质管控、降低成本等功能。

附图说明

图1显示现有光学检测装置的示意图。

图2显示本发明一实施例的光学检测装置的示意图。

图3显示本发明一实施例的光学检测装置的示意图。

附图标号：

100：光学检测装置

110：光源

120：标靶

130：望远镜组

140：待测镜头

150：影像感测器

200：光学检测装置

200a：光学检测装置

210：光源

220：标靶

230：镜头影像模组

231：望远镜头

232：影像感测器

240：待测光学装置

250：轨道

260：承载模具

280：计算机

具体实施方式

依据本发明一实施例的镜头检测装置，适用于大批量检测视角或相对照度，而且其具有能够快速检测、能够有效地达到品质管控、降低成本等功能。以下，将更详细地说明。

图2显示本发明一实施例的光学检测装置的示意图。如图2所示，光学检测装置200用于量测一待测光学装置240的视角，为一种无限-有限距共轭系统，且可以为一圆顶型架构。光学检测装置200包含一圆顶形轨道250、一镜头影像模组230、一待测光学装置240、一承载模具260、一标靶220、一光源210及一计算机280。承载模具260承载并固定待测光学装置240。待测光学装置240可以为一镜头、一相机或摄影机等光学装置。光源210的光线穿透刻有测试图样的标靶220，经由待测光学装置240照射至镜头影像模组230。镜头影像模组230包含一望远镜头231及一影像感测器232。镜头影像模组230的望远镜头231提供一无穷远物距，镜头影像模组230的影像感测器232获取得标靶220的测试图样的影像，并且传输至计算机280由软件演算得知该影像品质。

于本实施例中，计算机280储存有一参考光学装置的辨识特征在一影像中的位置记录，作为一参考值。更具体而言，预先将一已知视角的参考光学装置，置于承载模具260，并利用光学检测装置200进行检测，而由镜头影像模组230的影像感测器232获取一参考影像RI。计算机280储存有一测试软件。测试软件辨识出标靶中心(其亦可以为一辨识特征)，并且将标靶中心于影像感测器232所获取的参考影像RI的位置记录，作为参考值，并将它储存。于一实施例中，计算机280更储存有一计算软件，计算软件用于辨识出在样品影像中的辨识特征，并求得辨识特征于样品影像的测试位置记录，并且依据测试软件、测试位置记录及参考值，求得待测光学装置240的镜头视角。

更具体而言，先使用一在相同(或不同)像高且已知其对应的视角的参考光学装置进行测试，由影像感测器232取得标靶220上的测试图样的参考影像，由测试软件分析参考影像，辨测出参考影像RI上的标靶220的不同像高位置的标靶中心(或辨识特征)，并且计算出标靶中心(或辨识特征)在参考影像RI上的位置后再加以储存，作为参考值。

随后，光学检测装置200测试待测光学装置240时，取得样品影像。测试软件分析样品影像，辨测出样品影像SI上的标靶220的不同像高位置的标靶中心(或辨识特征)，并且计算出标靶中心(或辨识特征)在样品影像SI上的位置。由于视角的差异，使得标靶中心在影像感测器232所获取的影像的位置有所改变，因此只要比较标靶中心在样品影像SI上的位置；以及标靶中心在参考影像RI上的位置，即可求得该视角。

因视角所产生的位置的变异量，会满足以下关系：

其中

为半视角的变异量，ΔY为标靶中心在影像感测器232中的垂直方向坐标，EFL_Collimator为望远镜头231的准直仪的等效焦距。由上可得出待测光学装置240的视角：

其中

为参考光学装置的视角。于一实施例中，光学检测装置200可以包含有多个镜头影像模组230，分别设于轨道250的不同位置上，且标靶220有多组不同像高分布的测试图样，照射至前述该些镜头影像模组230分别取得多数的样品影像SI，并且计算出在样品影像SI的辨识特征的位置。在依据前述公式(1)及(2)一并地计算出各别的视角值。因此，光学检测装置200适用于大批量检测视角，能够减少检测时间进而减少光学检测装置200的制造成本。

图3显示本发明一实施例的光学检测装置的示意图。图3实施例类似于图2实施例，因此相同的元件使用相同的符号并且省略其相关说明。如图3所示，图3的实施例是另一变化型，可将镜头影像模组230中的望远镜头231移除，即为一圆顶形轨道250、一影像感测器232、一待测光学装置240、一承载模具260，一标靶220和一光源210。在本实施例的架构中，已知圆顶半径及一已知视角的参考光学装置，式(1)中的EFL_collimator以圆顶半径R取代，形成下述式(3)，随后即可再利用式(2)取得代测物视角。

上述各实施例，是以逆投架构为示例加以说明。然而，应了解的是光学光路为可逆，因此除上述架构(习惯称为逆投)也可使用正投架构(习惯称为正投)，亦即光源210、标靶220、影像感测器232等相对位置互换下亦成立。在此架构下，除镜头外也可以测试含影像感测器的光学模组如相机。EFL_collimator以圆顶半径R取代，亦可再利用式(2)取得代测物视角。

于一实施例中，亦可同时架构一组以上镜头影像模组230或影像感测器232等，即可同时监控测试待测光学模组不同视角分布。

此外，光学检测装置200或200a的前述结构，也适合于大批量地检测相对照度。更具体而言，可以利用图2实施例及图3实施例的光学检测装置200或200a分别测得参考影像RI，并且同时利用影像感测器232所获取的参考影像RI取得轴上及离轴等的亮度值。比照上述图2及3的实施例，以一已知相对亮度RI_G的参考样品进行测试，取得该参考样品在目前测试装置轴上及离轴的影像感测器232所感知的亮度I_G0及I_GN，亦即RI_G＝I_GN/I_GO。假设测试系统亮度反应为线性关系，则当相同条件下，另一待测样品(其可以为例如一镜头)其轴上及离轴的影像感测器232所感知的亮度分别为I_SO及I_SN，则此待测样品的该视场相对亮度即可定义为：

RI_S＝RI_G*A*[(I_SO/I_SN)/(I_GN/I_GO)]，其中A为影像感测器232的亮度反应相关系数。

如此，即可利用前述公式，大批量地检测各视角的相对照度。此外，如上所述，前述各实施例是以逆投架构为示例加以说明。然而，应了解的是光学光路为可逆，检测各视角的相对照度的计算也可使用正投架构，亦即光源210、标靶220、影像感测器232等相对位置互换下亦成立。因此，同理，本发明的光学检测装置200或200a可以采用逆投或正投影等的架构。

如上所述，依据本发明一实施例的镜头检测装置，由于计算机280储存有参考样品的辨识特征在影像感测器232的参考影像RI的位置记录，作为一参考值，于一实施例中，计算机280储存有参考样品的一已知相对亮度；以及参考样品的轴上及离轴的亮度I_G0及I_GN。因此，光学检测装置200或200a能够利用计算的方式求得各视角及各视角的相对照度，而适用于大批量地检测视角或相对照度，而且其具有能够快速检测、能够有效地达到品质管控、降低成本等功能。

Claims (9)

1.一种光学检测装置，用以检测一待测光学装置，其特征在于，包含：

一参考光学装置，具有至少一已知视角，

一轨道；

至少一镜头影像模组，设于该轨道上；

一标靶，具有一测试图样，且该测试图样具有一辨识特征；

一计算机；以及

一光源，用于产生一光线，该光线照射具有该测试图样的该标靶，通过该待测光学装置，再照射至该至少一镜头影像模组，藉以使该至少一镜头影像模组获取来自该光线的至少一样品影像，

其中，

该计算机储存至少一参考值，且该至少一参考值为：该参考光学装置的该辨识特征，在该至少一镜头影像模组所获取的至少一参考影像中的参考位置记录。

2.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于，

该计算机更储存有一测试软件，

该计算机更储存有一计算软件，该计算软件用于辨识出在该至少一样品影像中的该辨识特征，并求得该辨识特征于该至少一样品影像的测试位置记录，并且依据该测试软件、该测试位置记录及该至少一参考值，求得该待测光学装置的一镜头视角。

3.根据权利要求2所述的光学检测装置，其特征在于，该至少一镜头影像模组包含：

一望远镜头，提供一无穷远物距；及

一影像感测器，用以获取经过该测试图样及该望远镜头的该至少一样品影像。

4.根据权利要求3所述的光学检测装置，其特征在于，该测试软件更包含下式(1)以及下式(2)：

其中，

为半视角的变异量，ΔY为该辨识特征在该至少一参考影像中的垂直方向坐标，EFL_Collimator为该望远镜头的等效焦距，

其中，

为该参考光学装置的该已知视角。

5.根据权利要求2所述的光学检测装置，其特征在于，该至少一镜头影像模组包含：

一影像感测器，用以获取经过该测试图样的该至少一样品影像。

6.根据权利要求5所述的光学检测装置，其特征在于，该测试软件包含下式(1)以及下式(2)：

其中，

为半视角的变异量，ΔY为该辨识特征在该至少一参考影像中的垂直方向坐标，R为该轨道的半径R，

其中，

为该参考光学装置的该已知视角。

7.一种光学检测装置，用以检测一待测光学装置，其特征在于，包含：

一参考光学装置，具有一已知相对亮度RI_G、以及一轴上及离轴的亮度I_G0及I_GN；

一轨道；

至少一镜头影像模组，设于该轨道上；

一标靶，具有一测试图样，且该测试图样具有一辨识特征；

一计算机；以及

一光源，用于产生一光线，该光线照射至具有该测试图样的该标靶，通过该待测光学装置，照射至该至少一镜头影像模组，藉以使该至少一镜头影像模组获取来自该光线的至少一样品影像，

其中，

该计算机储存有该参考光学装置的该已知相对亮度RI_G；以及该参考光学装置的轴上及离轴的该些亮度I_G0及I_GN。

8.根据权利要求7所述的光学检测装置，其特征在于，

该计算机更储存有一测试软件，

该计算机更储存有一计算软件，该计算软件用于分析该些样品影像，用以求得该待测光学装置的轴上及离轴的亮度I_SO及I_SN，并且依据测试软件、该参考光学装置的该已知相对亮度RI_G；以及该参考光学装置的轴上及离轴的该些亮度I_G0及I_GN，求得该待测光学装置的一视角的相对亮度RI_S。

9.根据权利要求8所述的光学检测装置，其特征在于，

该测试软件包含：RI_S＝RI_G*A*[(I_SO/I_SN)/(I_GN/I_GO)]的数学式，其中A为该至少一镜头影像模组的亮度反应相关系数。

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