CN114598860A - 测量镜头组件的离焦曲线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测量镜头组件的离焦曲线的方法，其包括：1)将镜头组件置于测试光路中，所述镜头组件包括光学镜头，所述测试光路具有标板和感光芯片，所述感光芯片用于接收所述光学镜头对所述标板的成像；2)改变所述测试光路中的所述光学镜头和所述感光芯片的轴向距离，分别得到每一处轴向距离下所对应的标板图像；以及3)当所述测试光路的所述标板的刀口角度与测量系统所搭载的SFR算法不适配时，基于仿射变换旋转所述刀口角度以与所述SFR算法适配，进而测得实测离焦曲线。本申请可以提升SFR算法的可扩展性和对不同类型标板的兼容性。

Description

测量镜头组件的离焦曲线的方法

相关申请

本申请是名称为“待组装镜头组件的可校准性预判方法及摄像模组组装方法”、于2020年12月7日提交的中国专利申请号为CN 202011417294.X的母案的分案申请。

技术领域

本发明涉及摄像模组技术领域，具体地说，本发明涉及测量镜头组件的离焦曲线的方法。

背景技术

随着移动电子设备的普及，被应用于移动电子设备的用于帮助使用者获取影像(例如视频或者图像)的摄像模组的相关技术得到了迅猛的发展和进步，并且在近年来，摄像模组在诸如医疗、安防、工业生产等诸多的领域都得到了广泛的应用。近年来，用户对摄像模组的成像质量要求越来越高，相应地，对高成像质量的摄像模组的需求也越高。另外，为满足多样的拍照需求，越来越多的电子终端配备了阵列式摄像模组。阵列式摄像模组包括至少两个摄像模组，有的甚至多达四五个。这导致摄像模组的质量和数量要求均出现暴增，对现有的生产能力提出了挑战。

摄像模组通常包括感光组件和镜头组件。感光组件包括一感光芯片，有时也称为图像传感器。图像传感器贴附在线路板上，线路板、图像传感器以及线路板上安装镜座及其他部件共同构成所述的感光组件。镜头组件通常包括一光学镜头。目前常见的摄像模组组装方法通常是分别预制镜头组件和感光组件，然后再将二者组装(例如贴附)在一起。在组装过程中，镜头组件与感光组件的相对位置，尤其是光学镜头的光轴与感光元件的相对位置，对摄像模组的成像质量具有决定性的影响，两者间需要相对于彼此精确定位。在低像素摄像模组中，可以采用机械对准方式来实现两者的组装和固定，但这种方式的定位精确性不高，可能对成像质量造成负面影响，因此往往难以用于摄像模组的高端产品系列。

为了实现光学组件与感光组件的精确定位，采用主动校准的方式来调整感光组件和镜头组件的相对位置并进行组装，将有助于提高摄像模组成品的成像质量。具体来说，可以以模组(即摄像模组)的光学组件或感光组件之一为基准，主动调整另一组件，使得感光芯片的法线与镜头组件的光轴平行，感光芯片的中心与镜头组件的光心重合，使得模组的四个边角和中心视场区域都能够达到最佳成像清晰度，从而最大程度的发挥模组的成像质量，提高成像水平。更具体地，一种组装方式是：待组装的感光组件可以被固定在合适位置，将感光芯片点亮，机械装置夹取镜头组件并在六个自由度上调节。另一种组装方式是：将镜头组件夹持固定，感光组件被设置在一能够多个自由度移动的调整平台上，通过跑离焦曲线，调节镜头组件相对于感光组件的相对位置，确保图像中心清晰以及画面四角解像力均匀，并在合适位置上将镜头组件固定(例如粘结)在感光组件上。基于主动校准方式的组装方式可以有效地提升产品的成像品质，然而，目前常规的主动校准方式通过持续的多个步骤完成单个模组的光学组件与感光组件的组装，生产耗时长，效率低，UPH难以提升，难以适应短时间大数量的模组生产任务。

具体来说，在主动校准过程中，往往需要通过移动镜头(例如通过马达移动镜头)或感光芯片来测量待组装镜头组件的离焦曲线，基于离焦曲线确定镜头组件的实际倾角(tilt)，然后再使用夹持镜头组件的夹爪调整镜头组件的倾角(例如将tilt调平)。然而夹爪的机械调整存在一定系统误差，因此在调整后还需要再次移动镜头或感光芯片来测量镜头组件的离焦曲线，从而基于实测的光学成像数据计算出镜头组件调整后的实际倾角，当该实际倾角仍然不达标时，就需要再次利用夹爪进行调整，再次跑离焦曲线，直至该待组装镜头组件的实际倾角处于预设的范围内(例如±0.01°以内)。由于跑离焦曲线需要多次移动镜头或感光芯片，对多个位置下的光学系统解像力进行测量，因此每次跑离焦曲线均耗时较大，导致生产效率下降。尤其是，某些待组装镜头组件由于本身的缺陷(例如其光学元件的制造公差过大、或者各个光学元件组立过程中的组装公差过大)，是无法通过主动校准来满足成像质量的。对于此类镜头组件(可将其称为NG镜头组件，无法满足预设的成像质量要求的镜头组件即NG镜头组件)，主动校准耗费大量时间，严重影响生产效率。

另一方面，为提升组装效率，感光组件往往会带胶进行主动校准，以便校准完成后立即与镜头组件粘合。然而，如果通过主动校准，最终发现当前的待组装镜头组件是NG镜头组件，则难以及时替换新的镜头组件与已涂胶的感光组件进行组装，导致可能是良品的感光组件也一起报废。废品率的增加将导致成本上升。

再者，在测量离焦曲线时，解像力可以用SFR值表征。不同测试项、不同项目对测试标板的要求不同，所以针对不同的标板存在着不同的SFR算法。当使用SFR算法来计算解像力时，标识图案需要具有一定倾角(可结合参考图2)，行业内通常将其称为刀口角度。随着客户要求的不断变化，存在对不同标板刀口角度下的SFR值计算的需求，而传统的SFR算法对测试标板刀口角度一般在3-8度，超过这个范围，该SFR算法的计算精度将会受到影响。

因此，当前迫切需要一种能够兼容更多种类标板的基于SFR算法的离焦曲线测量方法。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种能够克服上述技术问题，能够兼容更多种类标板的基于SFR算法的离焦曲线测量的解决方案。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种测量镜头组件的离焦曲线的方法，其包括：1)将镜头组件置于测试光路中，所述镜头组件包括光学镜头，所述测试光路具有标板和感光芯片，所述感光芯片用于接收所述光学镜头对所述标板的成像；2)改变所述测试光路中的所述光学镜头和所述感光芯片的轴向距离，分别得到每一处轴向距离下所对应的标板图像；以及3)当所述测试光路的所述标板的刀口角度与测量系统所搭载的SFR算法不适配时，基于仿射变换旋转所述刀口角度以与所述SFR算法适配，进而测得实测离焦曲线。

其中，所述步骤3)包括：31)首先利用仿射变换，求取所述标板上的标识图案的旋转矩阵，所述旋转矩阵可将所述标板的原刀口角度旋转至目标刀口角度，所述目标刀口角度处于SFR算法所对应的角度范围内；32)然后基于所述旋转矩阵将所述测试光路所得到的原标板图像转换成具有所述目标刀口角度的标板图像；以及33)将SFR算法作用于所述的具有目标刀口角度的标板图像，获得SFR值，进而得到实测离焦曲线。

其中，所述标板具有位于中央视场和边缘视场上的多个所述的标识图案。

其中，所述步骤31)和32)中，每个所述标识图案单独进行旋转，使其具有所述的目标刀口角度。

其中，所述步骤32)还包括：对于单个所述的标识图案，先进行坐标系变换，将坐标原点o移动至所述标识图案的中心；然后将所述标识图案上的各个位置点基于新的坐标原点旋转角度θ，该旋转基于仿射变换实现；最后再将旋转后的单个所述的标识图案融合到新的标板图像中，进而得到所述的具有目标刀口角度的标板图像。

其中，所述步骤2)中，通过移动所述的感光芯片来改变所述光学镜头和所述感光芯片的轴向距离。

其中，所述镜头组件还包括马达，所述光学镜头安装于所述马达中；所述步骤2)中，通过所述马达移动所述光学镜头，来改变所述光学镜头和所述感光芯片的轴向距离。

其中，所述步骤1)和所述步骤2)中，所述感光芯片为标准感光芯片，通过所述标准感光芯片来感测所述测试光路的图像数据。

其中，所述步骤1)和所述步骤2)中，所述感光芯片为待组装感光组件中的感光芯片，所述镜头组件为待组装镜头组件，通过所述待组装感光组件中的感光芯片来感测所述测试光路的图像数据。

其中，所述步骤3)中，对所述标板图像中的每个所述的标志图案,分别测量其SFR值，进而得出每个所述的标志图案对应的所述实测离焦曲线。

与现有技术相比，本申请具有下列至少一个技术效果：

1.本申请可以快速准确地对待组装镜头组件的可校准性进行预判。

2.本申请的一些实施例中，可以基于预判结果放弃无法校准的NG镜头组件，从而避免因对NG镜头组件进行实际的主动校准(或其他方式的实际对焦矫正)而占用对焦组装环节宝贵的生产能力。因此，本申请可以提升感光组件与镜头组件的对焦组装效率。

3.本申请的一些实施例中，可以基于预判结果放弃无法校准的NG镜头组件，从而避免应使用NG镜头组件而造成的感光组件浪费，进而降低生产成本。

4.本申请的一些实施例中，可以基于仿射变换来模拟标板的刀口角度旋转，从而使得SFR算法可以适用于更多种类的具有不同刀口角度的标板，具有很强的可扩展性和兼容性。

5.本申请的一些实施例中，提供了一种快速且稳定的轴值模拟算法，通过提前对模组轴值进行模拟判断产品是否为OK品，OK品可以根据预判结果来调整倾角(即调整TILT)，NG品提前拦截，从而提升摄像模组的生产效率。其中，OK品可以理解为合格的半成品，NG品可以理解为不合格的半成品。

附图说明

图1示出了本申请一个实施例的待组装镜头组件的可校准性预判方法的流程图；

图2示出了本申请一个实施例中所采用的标板的示意图；

图3-5示出了本申请一些实施例中的实测离焦曲线、拟合后的离焦曲线以及二次拟合的离焦曲线；

图6示出了本申请一个实施例中的不同对焦类型和对焦方式下的离焦曲线；

图7示出了基于图6的离焦曲线所计算出的中心对焦下的模拟离焦曲线的峰值位置；

图8示出了基于图6的离焦曲线所计算出的中心对焦下并引入0.03°倾角干扰后的模拟离焦曲线；

图9示出了基于图6的离焦曲线所计算出的中心对焦下并引入5微米位置干扰的模拟离焦曲线；

图10示出了本申请一个实施例中插值前的离焦曲线；

图11示出了本申请一个实施例中插值后的离焦曲线；

图12示出了本申请一个实施例中的标板示例；

图13示出了本申请中对单个测试块进行旋转的原理示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一主体也可被称作第二主体。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

如在本文中使用的，用语“基本上”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步地描述。

本申请涉及将镜头组件和感光组件组装成摄像模组的方法及可以用于摄像模组组装中的待组装镜头组件的可校准性预判方法。在一种情形下，镜头组件可以包括马达和光学镜头，所述光学镜头可以安装于马达的载体内，该载体可以相对于马达的壳体进行受控地移动，从而实现自动对焦、光学变焦或光学防抖等各项功能。感光组件通常包括感光芯片和线路板，也可以被称为线路板组件。镜头组件的马达底座可以贴附于所述线路板的表面，从而将镜头组件和感光组件组装成一个完整的摄像模组，该摄像模组可以具有自动对焦、光学变焦或光学防抖等各项功能。在另一种情形下，镜头组件可以不具有马达，即所述光学镜头单独构成所述镜头组件。该光学镜头的底面可以作为贴附面与线路板的表面粘结，从而组装成一个完整的定焦摄像模组。为便于描述，本文中，镜头组件的贴附面可以称为第二粘结面。有的实施例中，感光组件还可以进一步包括滤光组件，该滤光组件可以包括镜座和安装于镜座的滤光片。镜座可以是直接形成于线路板表面的模塑镜座，也可以预先成型再安装于线路板。镜座的底面可以安装于所述线路板的表面。镜座的顶面则作为与镜头组件粘结的贴附面(或称为第一粘结面)。即镜座的顶面与马达底座或者光学镜头底面粘结，构成完整的摄像模组。本文中，可校准性指通过位置和姿态的调整来使镜头组件的解像力达标的能力。如果判断通过位置和姿态的调整可以使镜头组件的解像力达标，则认为该待组装镜头组件是可校准的；如果判断无法通过位置和姿态的调整来使镜头组件的解像力达标，则认为该待组装镜头组件是不可校准的。

下面结合附图和具体实施例对本申请做进一步的描述。

图1示出了本申请一个实施例的待组装镜头组件的可校准性预判方法的流程图。参考图1，本实施例的可校准性预判方法包括下列步骤S1-S5。

步骤S1，将待组装镜头组件置于测试光路中，获取该待组装镜头组件的实测离焦曲线。所述测试光路具有作为拍摄对象的标板和标准感光芯片。标准感光芯片用于接收待组装镜头组件对标板(具体来说是对标板中的代表特定视场的多个标识图案)的成像数据，进而获得对应视场下的可表征成像品质的解像力数据。该解像力数据例如可以是SFR值。在其他实施例中，该解像力数据例如可以是MTF值或TV-Line值等其他可以表征解像力的参数。离焦曲线是指：改变测试光路中的光学镜头和感光芯片的轴向距离，分别测出每一处轴向距离下所对应的标板上各个标识图案的解像力数据，进而基于这些实测数据所绘制出的各个标识图案的曲线。换句话说，每个标识图案均可以测出与其对应的实测离焦曲线，实测离焦曲线中，横坐标可以表示所述的轴向距离，纵坐标可以表示解像力数据，例如SFR值。轴向距离是指光轴方向上的距离。本实施例中，所述镜头组件可以是马达镜头组件，即该镜头组件带有马达，该马达至少适于在光轴方向上移动光学镜头。这样，在测量离焦曲线时，可以通过马达来改变测试光路中的光学镜头和感光芯片的轴向距离。而在另一实施例中，也可以通过移动所述的标准感光芯片来来改变测试光路中的光学镜头和感光芯片的轴向距离，进而获得所述的实测离焦曲线。在又一实施例中，还可以同时通过马达和标准感光芯片的移动来改变测试光路中的光学镜头和感光芯片的轴向距离，进而获得所述的实测离焦曲线。

需注意，步骤S1中，任一条实测离焦曲线实际上是由多个离散点组成的，其中每个离散点代表一个轴向距离值及其所对应的实测解像力数据。图2示出了本申请一个实施例中所采用的标板的示意图。本实施例中各个标识图案至少表征边缘视场和中心视场这两个视场，其中边缘视场例如可以是0.8视场(当然边缘视场也可以是其他取值)。其中边缘视场可以用四个标识图案来表征，它们分别是左上、右上、左下、右下标识。在测试光路中，标板表面大致垂直于光学镜头的光轴。当使用SFR算法来计算解像力时，标识图案需要具有一定倾角(可参考图2)，行业内通常将其称为刀口角度。本实施例中，每个标识图案可以依据对焦类型获得不同的离焦曲线。本文中，对焦类型是指S方向对焦、T方向对焦或平均对焦(S方向和T方向的平均对焦)。其中S方向指弧矢方向(即镜片的半径方向)，T方向指子午方向(即镜片的切线方向)。S方向对焦指在跑离焦过程中测量S方向的解像力(例如SFR值)，T方向对焦指在跑离焦过程中测量T方向的解像力(例如SFR值)。平均对焦指在跑离焦过程中测量S方向和T方向的解像力并取二者的平均值。对于每种对焦类型，每个标识图案分别可测出一条实测离焦曲线。这样，基于边缘视场和中心视场的多个标识图案，可以获得多条实测离焦曲线，这些实测离焦曲线可以用于在后续步骤中通过数值计算的方式来模拟待测镜头组件的部分姿态和位置调整，从而不必对该待测镜头组件进行实际的姿态和位置调整，即可预判其可校准性。

步骤S2，对实测离焦曲线进行拟合，获取拟合后的离焦曲线的峰值位置。由于实测数据可能受到各种因素的干扰(例如环境因素、测量系统的公差以及镜头组件本身的制造公差和组装公差等各种因素的干扰)，有时实测离焦曲线会出现多峰、单侧、抖动等异常情况。因此，为提升待测镜头组件预判的准确度，可以对实测离焦曲线进行拟合，得到离焦曲线的函数解析式，进而分析其峰值位置和峰值，以便后续步骤使用。

具体来说，所述步骤S1中，在跑离焦的过程(即改变测试光路中的光学镜头和感光芯片的轴向距离的过程)中，由于光源环境、物距、马达动态TILT、设备震动等原因，我们获取的离焦曲线存在多峰、单边、抖动等现象，有时会严重影响对离焦曲线峰值位置的计算。针对上述问题，本步骤中采用针对性的曲线拟合技术，以精确的拟合出曲线真实的峰值位置，提升模组离焦对焦精度。

本实施例中，所述曲线拟合技术包括：a)首先寻找实测离焦曲线中的最大值和其对应的索引值。该索引值可以表征轴向距离(轴向即z轴方向，亦即光学镜头的高度方向),本实施例中，离焦曲线是以一定的步长来移动感光芯片获得感光芯片在一系列离散轴向位置处所采集图像的解像力值，其中索引值即指感光芯片每移动一步后的位置。此处极大值是指实测离焦曲线中每个波峰位置的值。b)然后利用N次多项式对曲线进行拟合，得到拟合后的离焦曲线。c)接着寻找拟合后离焦曲线的极大值点(即极大值和极大值索引)。d)再判断是否可以根据拟合后离焦曲线直接计算出峰值。其中，如果拟合后离焦曲线中的某个极大值与实测离焦曲线中的最大值之差小于实测离焦曲线中的最大值与预设的差异判断系数M之商(实测离焦曲线中的最大值与预设的差异判断系数M之商即实测离焦曲线中的最大值乘预设的阈值比例)，则直接判定该极大值为拟合后离焦曲线的最大值(即峰值)，该峰值所对应的轴向位置为峰值位置，然后执行步骤S3；如果在拟合后离焦曲线中未找到符合上述条件的峰值，则继续执行子步骤e)以继续寻找峰值和峰值位置。本步骤中，差异判断系数M是一个经验值，M过小会把波动误认为波峰；M过大则会漏掉多峰的波峰；这两种情况都可能会造成最终的峰值位置拟合不准。因此，一般地，M的取值范围为6～12。本实施例中，波动指在实际的测量光路及测量系统中，因测量公差而导致的实测数据的波动。而多峰是指镜头组件本身原因(例如因其本身的制造公差或组装公差)而导致的离焦曲线具有多个峰值的情况。所述步骤d)中，可以基于阈值(这个阈值可以是与实测最大值相关联，例如可以是实测离焦曲线中的最大值与预设的差异判断系数M之商)，来滤除测量公差所引入的波动，同时保留离焦曲线中的多峰。进一步地，子步骤e)如下。

e)当无法直接计算出峰值时，用K次多项式对曲线进行拟合，得到二次拟合后的离焦曲线，最后根据二次拟合后的离焦曲线得出峰值和峰值位置。其中K小于N。本实施例中，N例如可以是6-8，K例如可以是4-5。在峰值和峰值位置确定后，可以进一步地计算像散和场曲。N和K均为整数。特别地，二次拟合可以是基于实测离焦曲线的最大值位置邻域范围内的实测数据进行的K次多项式拟合。该邻域范围例如可以是实测数据的最大值位置加上前后各三个实测数据点，而离峰值位置较远的实测数据点可以舍去。基于实测最大值位置的邻域实测数据进行二次拟合，可以较好地还原峰值位置附近的曲线，从而使所得到的峰值位置和峰值更加准确。

图3-5示出了本申请一些实施例中的实测离焦曲线、拟合后的离焦曲线以及二次拟合的离焦曲线。其中图3示出了实测离焦曲线呈现单边形态的情形，图4示出了实测离焦曲线具有波动的情形，图5示出了实测离焦曲线呈现多峰形态的情形。在图3-5中，实测离焦曲线称为原始离焦曲线，拟合后的离焦曲线称为高阶拟合曲线，二次拟合的离焦曲线采用了峰值曲线拟合，即基于实测数据的峰值位置邻域范围进行K阶多项式拟合。

进一步地，在本申请的一个实施例中，所述子步骤d)中，当拟合后的离焦曲线中存在多峰现象时，还可以计算(例如基于重心法计算)全部有效峰值的平均值和平均位置，将该平均值和平均位置作为所述镜头组件的解像力曲线的峰值和峰值位置。即，将多个峰值位置转换成单个峰值位置，将多个峰值转换为单个峰值，以便于后续步骤中的数据处理。

进一步地，在本申请的一个实施例中，所述子步骤d)中，当拟合后的离焦曲线(高阶拟合后的离焦曲线)中有效峰值的数目不大于1时(实际上含两种情形，高阶拟合曲线的有效峰值点数目等于1或者等于0)，则进行峰值曲线拟合，根据拟合得到的峰值曲线得出峰值和峰值位置。本实施例与前文中的实施例的区别在于，所述子步骤d)中，当拟合后的离焦曲线不存在多峰现象时，即进一步执行步骤e)，进而基于峰值曲线得到最终的峰值位置和峰值。这里，如果拟合后离焦曲线中的某个极大值与实测离焦曲线中的最大值之差小于实测离焦曲线中的最大值与预设的差异判断系数M之商，该极大值点就是一个有效峰值点(或简称为有效峰值)。

步骤S3，确定镜头组件进行对焦矫正的对焦类型、对焦方式和补偿参数。其中对焦类型如步骤S1中所描述。对焦方式是指选择中心对焦还是边缘对焦。其中边缘对焦例如可以是左上、右上、左下、右下对焦，也可以基于四者的平均值进行对焦。中心对焦则依据中心视场的标识图案进行对焦。补偿参数是指对镜头组件进行姿态和位置调整的参数。姿态调整即倾角调整，也可以称为tilt调整。本步骤中，位置调整则主要指轴向位置的调整，即轴向位置的补偿。需注意，本步骤所确定的补偿参数是用于数值计算的模拟调整量，而不是对镜头组件及其测试光路进行实际调整。

图6示出了本申请一个实施例中的不同对焦类型和对焦方式下的离焦曲线。这些离焦曲线可以是基于对应的实测数据进行拟合后而得到的离焦曲线，为与下文中的进行了虚拟矫正后所得到的模拟离焦曲线区分开，图6中将该离焦曲线标注为模拟前的离焦曲线。结合参考图6，本步骤中，左上、右上、左下、右下标识的实测离焦曲线的峰值位置分别对应于左上、右上、左下、右下标识的最清晰的成像位置(指轴向位置，该轴向位置在图6中为横坐标Pos)，基于这四个位置即可得出清晰成像的像面倾斜角度(即像面tilt)，进而得出镜头组件的光轴倾角(光轴tilt)。本实施例中，将补偿目标设定为将像面tilt调平，即将光轴调整成竖直状态，那么补偿参数中的倾角调整量应与基于实测离焦曲线的峰值位置所得出的像面倾角一致，补偿参数中的倾角调整方向则与像面倾斜方向相反。

另一方面，步骤S1中待组装镜头组件的实测中，还可能因为各种因素(例如光源环境、物距、马达动态TILT、设备震动等原因)而存在移动的轴向偏离，即实测离焦曲线的峰值位置可能并未反映出该待组装镜头组件的最优对焦位置。因此本步骤中还可以将轴向位置补偿作为补偿参数之一。轴向位置补偿的补偿量和补偿方向可以由人工确定，也可以由设备基于人工智能(AI)进行识别和设定。

类似地，在本申请的另一实施例中，镜头组件的倾角补偿的补偿量和补偿方向也可以由人工确定，或者由设备基于人工智能(AI)进行识别和设定。

进一步地，上述各实施例中，可以在设备的控制中心提供人机交互界面，其中具有提示用户输入倾角补偿量和补偿方向的交互接口图形(例如输入框及其提示文本信息)，以及提示用户输入轴向位置补偿量和补偿方向的交互接口图形(例如输入框及其提示文本信息)，以便实现人工输入补偿参数。

步骤S4，在假定镜头组件本身的像散、场曲、峰值不变(需注意，这里峰值不变是指各条离焦曲线的解像力峰值不变，并非峰值位置不变)的前提下，根据所确定的对焦类型、对焦方式和补偿参数,基于各条实测离焦曲线计算模拟离焦曲线的峰值位置。其中，模拟离焦曲线是指：在所确定的对焦类型、对焦方式下，根据所确定的补偿参数对镜头组件的倾角和轴向位置进行调整后，基于所述待组装镜头组件的检测用成像系统所检测的离焦曲线。本步骤中，该模拟离焦曲线是一条虚拟的曲线。具体来说，假定对待组装镜头组件按照所确定的补偿参数进行倾角和轴向位置进行调整，然后跑离焦进行实测，应当可以获得对应的离焦曲线。但本步骤中并不实际跑离焦，而是通过数值计算的方式对镜头组件姿态和位置调整进行模拟(本文中有时会将这个基于数值计算的模拟过程称为虚拟矫正，以便与镜头组件的姿态和位置的实际调整过程区分开)。进一步地，通过数值计算，可以直接获得虚拟矫正后的模拟离焦曲线的峰值位置。这条模拟离焦曲线是对实际离焦曲线的模拟，其峰值位置也是对实际离焦曲线的峰值位置的模拟。该峰值位置所代表的是：在所设定的对焦类型和对焦方式下的最清晰的成像位置(需注意峰值位置是指轴向位置)，也就是虚拟矫正的对焦位置。

具体来说，计算场曲、像散的方法如下：

CFs＝(pLT_s+pRT_s+pLB_s+pRB_s)/4-pCT_s；

CF_t＝(pLT_t+pRT_t+pLB_t+pRB_t)/4-pCT_t；

CF＝(pLT+pRT+pLB+pRB)/4-pCT；

其中，CF表示场曲，pLT、pRT、pLB、pRB分别表示左上、右上、左下、右下标识图案对应的峰值位置，pCT表示中心视场所对应的峰值位置，下标s表示S方向对焦，下标t表示T方向对焦，无下标表示平均对焦。

XS_LT＝pLT_s-pLT_t；

XS_LB＝pLB_s-pLB_t；

XS_RT＝pRT_s-pRT_t；

XS_RB＝pRB_s-pRB_t；

其中，XS表示像散，XS_LT、XS_RT、XS_LB、XS_RB分别表示左上、右上、左下、右下标识图案的像散，pLT、pRT、pLB、pRB分别表示左上、右上、左下、右下标识图案对应的峰值位置，下标s表示S方向对焦，下标t表示T方向对焦。

进一步地，计算虚拟矫正后的对焦位置的方法如下：假定(pLT，pRT，pLB，pRB)为虚拟矫正后的左上、右上、左下、右下标识图案对应的峰值位置。所述虚拟矫正满是以下条件：

条件1：(pLT+pRT)-(pLB+pRB)＝W*tanθ_y

条件2：(pLT+pLB)-(pRT+pRB)＝H*tanθ_x

条件3：(pLT+pRT+pLB+pRB)/4＝pCT+CF

条件4：对于四个角中与中心视场的解像力差异最小的那个角(即左上、右上、左下、右下四个角中的一角)，其峰值位置在虚拟矫正过程中保持不变。即这个角的峰值位置在虚拟矫正前和虚拟矫正后保持不变。其中，左上角与中心视场的解像力差异可以表示为abs(pLT-(pCT+CF))。其中，abs()表示取绝对值，其它三个角与中心视场的解像力差异也可以用类似的表达式表示，例如，右上角与中心视场的解像力差异可以表示为abs(pRT-(pCT+CF))，左下角与中心视场的解像力差异可以表示为abs(pLB-(pCT+CF))，右下角与中心视场的解像力差异可以表示为abs(pRB-(pCT+CF))。

其中，W和H分别为所述边缘视场的相邻的所述标识图案中心在x轴方向上的间距和在y轴方向上的间距，本文中，x轴和y轴分别是垂直于z轴的两个坐标轴，且x轴和y轴互相垂直。(θ_x，θ_y)为角度补偿值，即虚拟矫正(即虚拟的tilt调整)后的镜头组件的倾角。这里镜头组件的倾角是指镜头组件相对于感光芯片的感光面的倾角，当感光芯片为标准感光芯片时，可以将水平面视为所述感光面。θ_x和θ_y分别是镜头组件的倾角在xoz平面上的倾斜角度分量和yoz平面上的倾斜角度分量。pCT是原中心视场的峰值位置。本实施例中，假定在虚拟矫正过程中中心视场的峰值位置不变。CF为场曲，在虚拟矫正过程中，场曲也是不变的。在虚拟矫正过程中像散也保持不变。

利用计算机数值模拟技术，可以求解同时满足以上四个条件的虚拟矫正后的四角峰值位置(pLT，pRT，pLB，pRB)。

图7示出了基于图6的离焦曲线所计算出的中心对焦下的模拟离焦曲线的峰值位置。图8示出了基于图6的离焦曲线所计算出的中心对焦下并引入0.03°倾角干扰后的模拟离焦曲线。其中引入0.03°倾角干扰可以表征将镜头组件的倾角调整0.03°。

进一步地，在一个变形的实施例中，当虚拟矫正包含轴向位置的调整时，引入场曲补偿值(Δ_S，Δ_T)，场曲按如下方式修正：

CF_S＝CF_s+Δ_S；CF_T＝CF_t+Δ_T；CF＝CF+(Δ_S+Δ_T)/2

然后再将修正后的S方向场曲CF_S、修正后的T方向场曲CF_T和修正后的平均场曲CF的值代入基于前述四个条件所构建的方程组，求解虚拟矫正后的对焦位置，即求解虚拟矫正后的四角峰值位置(pLT，pRT，pLB，pRB)。在该变形的实施例中，场曲补偿值(Δ_S，Δ_T)可以根据先验知识获得。例如，当虚拟矫正包括对镜头组件的轴向位置调整时，软件系统可以显示人机交互界面，提示用户输入轴向位置的调整量和对应的场曲补偿值(Δ_S，Δ_T)。然后根据操作者输入的轴向位置的调整量和对应的场曲补偿值(Δ_S，Δ_T)，对基于前述四个条件所构建的方程组进行求解，获得虚拟矫正后的四角峰值位置(pLT，pRT，pLB，pRB)。

图9示出了基于图6的离焦曲线所计算出的中心对焦下并引入5微米位置干扰的模拟离焦曲线。其中5微米位置干扰可以表征将镜头组件或者感光芯片沿着z轴虚拟地移动了5微米。需要注意，在上述变形的实施例中，当虚拟矫正包含轴向位置的调整时，所引入的场曲补偿值仅用于计算，它并不意味着待测镜头组件本身的场曲发生了改变。镜头组件本身的场曲是由镜片形状、材料、面型、镜片间的组装公差等等镜头组件本身的物理因素所决定的，通常不会因为镜头组件的位置和姿态(即倾角)的调整而发生改变。类似地，镜头组件本身的像散、解像力峰值也不会因为镜头组件的位置和姿态的调整而发生改变。

步骤S5，基于步骤S4所计算的模拟离焦曲线的峰值位置(即虚拟矫正的对焦位置)，计算在所确定的补偿参数下的各个标识图案对应的各个视场轴上的清晰度(可简称为轴值)。轴值即虚拟矫正的对焦位置所对应的各个视场轴的解像力数值。各个标识图案的各个对焦类型的解像力数值可以根据步骤S1的实测离焦曲线获得。在获得各个视场轴的轴值后，可依据这些轴值判断所述待组装镜头组件的成像品质是否达标。

进一步地，在本申请的一个实施例中，可以先对步骤S1的各条实测离焦曲线进行插值处理，然后再根据步骤S4所得到的虚拟矫正的对焦点找到各条实测离焦曲线的对应的轴值。所述插值例如可以基于三次样条插值算法实现。由于步骤S1中，跑离焦过程所获得的实际上基于一定步长的一系列离散数据，而步骤S5中，各个视场轴所对应的轴向位置可能处于两个离散数据所对应的轴向位置之间，如果两个离散数据所对应的轴向位置间距较大(即跑离焦时的步长较大)，那么所得到的轴值的误差会增加。图10示出了本申请一个实施例中插值前的离焦曲线。其中标记了模拟后所得到的模拟离焦曲线的峰值位置。图11示出了本申请一个实施例中插值后的离焦曲线。其中也标记了模拟后所得到的模拟离焦曲线的峰值位置。结合参考图10和图11，本实施例中，可以通过插值处理，将较为疏散的离散数据集转换成较为密集的离散数据集，插值后相邻离散数据的轴向位置间距缩小，从而降低或消除轴值计算的误差。另一方面，由于可以使用插值算法来降低轴值计算的误差，当步骤S1中采用较大步长来完成离焦测试(即跑离焦)时，仍可以具有较小的轴值计算误差，从而保障待组装镜头组件的可校准性预判的准确度和稳定性。同时，由于步骤S1的离焦测试时间可以缩短，因此也有助于提升待组装镜头组件的可校准性预判的速度。

进一步地，本申请的一个实施例中，所述解像力用SFR值表征。然而，不同测试项、不同项目对测试标板的要求不同，所以针对不同的标板存在着不同的SFR算法。随着客户要求的不断变化，存在对不同标板刀口角度下的SFR值计算的需求，而传统的SFR算法对测试标板刀口角度一般在3-8度，超过这个范围，该SFR算法的计算精度将会受到影响。针对上述问题，本实施例提出了一种基于角度旋转的SFR算法，该算法在传统SFR算法的基础上引入了角度旋转步骤，在不改变测试块清晰度的情况下，将测试块的刀口角度旋转至3-8度的范围内，然后利用传统SFR算法进行SFR计算，从而获取任意刀口角度下的SFR值。图12示出了本申请一个实施例中的标板示例。具体来说，标板中的标识图案通常大致呈矩形块状，因此可以称为测试块。并且这些测试块的边与标板的边存在一定倾角，这个倾角通常称为标板的刀口角度。本实施例中，所述标板的四角位置的测试块的刀口角度不在3-8度的范围内，假设组装设备所搭载的软件系统采用的是传统SFR算法，且其对应的刀口角度为3-8度，那么此类标板的测试图片(也可以简称为标板图片)就无法直接用传统SFR算法进行SFR计算。为解决这一问题，本实施例中，所述步骤S1可以包括：首先利用仿射变换，求取测试块旋转矩阵，该旋转矩阵可以将测试光路的标板的测试块的原刀口角度旋转至目标刀口角度，其中，该目标刀口角度处于SFR算法所对应的角度范围内；然后基于该旋转矩阵将原标板图像转换成具有目标刀口角度的标板图像(本步骤中，可以利用三次多项式插值，对旋转坐标进行插值处理，获取旋转后的图像坐标)；最后再将SFR算法作用于具有目标刀口角度的标板图像，获得SFR值。通常地，标板是一透明的硬质塑料纸，塑料纸上印有特殊的图案，在标板纸上方具有一灯箱，向下照射所述标板，然后成像系统(可以由待组装镜头组件和测试用标准感光芯片组成)在标板纸下方，自下而上拍摄所述标板纸。本实施例中，标板实际上是不动的，在成像系统拍摄到所述标板纸后，通过算法来调整所拍摄到的图像信息，使得原标板纸上的测试块的原刀口角度旋转至与SFR算法适配的目标刀口角度。因此，本实施例可以适应不同标板刀口角度，提高SFR算法的兼容性，同时提高精准性。需注意，本实施例中，对于测试光路中所拍摄的标板图像，其中每个测试块可以单独进行旋转，使其具有目标刀口角度(例如3-8度以内的刀口角度)。旋转矩阵可以基于仿射变换的原理得到。图13示出了本申请中对单个测试块进行旋转的原理示意图。参考图13，对于单个测试块，可以先进行坐标系变换，将坐标原点o移动至该测试块的中心。然后将测试块上的各个位置点基于新的坐标原点旋转角度θ，该旋转可以基于仿射变换实现，即每个位置点的原坐标映射为仿射变换后的新坐标。最后再将旋转后的单个测试块融合到新的标板图像中。这里新的标板图像就是各个测试块各自旋转后使之刀口角度符合SFR算法要求的新的标板图像。在旋转过程中，各个位置点变化仅仅是位置坐标，该位置点的图像数据的值(例如表征亮度的值，表征色彩的值等图像数据的各类数值)是不变的。

进一步地，上述实施例中，中心视场用一个位于中心的标识图案(即测试块)表征，边缘视场用分别位于左上、右上、左下、右下的四个标识图案表征。但需要注意，在本申请的一些变形的实施例中，边缘视场也可以用更多数目的标识图案表征，例如边缘视场可以用均匀分布在视场环上的八个标识图案表征。另外，在本申请的另一些变形的实施例中，边缘视场也可以用分别位于上、下、左、右的四个标识图案表征。在本申请的再一些变形的实施例中，标板上可以设置更多的视场，例如可以同时设置中心视场、0.6视场和0.8视场。

进一步地，在本申请的一些实施例中，所述待组装镜头组件的可校准性预判方法也可以直接应用于主动校准过程中。本实施例中，所述步骤S1中，测试光路中的标准感光芯片被待组装感光组件中的感光芯片代替，也就是说，本实施例中跑离焦过程中所测得的解像力数据是实际待组装感光组件所输出的图像解像力数据。本实施例中，步骤S2-步骤S5可以与前文的实施例一致，此处不再赘述。

进一步地，根据本申请的一个实施例，还提供了一种基于上述可校准性预判方法及摄像模组组装方法，该组装方法包括：

步骤A，基于前述的待组装镜头组件的可校准性预判方法，对当前待组装镜头组件是否具有可校准性进行预判，如果无可校准性，则放弃该待组装镜头组件，如果有可校准性，执行步骤B。

步骤B，将通过可校准性预判的待组装镜头组件与感光组件进行组装，得到完整的摄像模组。组装过程可以基于主动校准实现，其中可以利用待组装镜头组件预判过程中所得到的数据，对待组装镜头组件的姿态和位置进行预调整，其调整量和调整方向可以与前文步骤3中的补偿参数一致。需注意，此处的预调整是对待组装镜头组件的姿态和位置进行实际的物理调整，并未虚拟计算。在预调整后，可以继续执行主动校准，并最终确定具有最佳成像品质的待组装镜头组件和感光组件的相对位置，进而基于主动校准所确定的相对位置将镜头组件和感光组件组装(例如通过粘结或焊接组装)，得到完整的摄像模组。

即本实施例中，可以通过高精准度的轴值模拟的方式，实现在模组实际检测和生产前，就排除了模组中的不良模组，避免不良模组占用模组生产时间和生产物料，极大的提高了模组的生产效率，同时降低模组生产成本，其中NG模组要是参与生产的话，一方面浪费生产资料，另一方面，经过加工(比如点胶)工艺处理后的模组，其内部部件回收困难或者难以回收，浪费了原本可以利用的部件。

另外，需注意在本申请的一些实施方案中，当实测离焦曲线具有高测量精度时，步骤S2可以被省略，即可以直接通过实测离焦曲线来获取峰值位置和对应的峰值。该峰值和峰值位置将被用于后续步骤中的计算，该计算用于模拟镜头组件进行姿态调整(即倾角调整)，以及计算出姿态调整后的模拟离焦曲线。在一些实施方案中，还可以进一步地模拟镜头组件进行轴向位置的调整，并计算出轴向位置调整后或者倾角和轴向位置均调整后的模拟离焦曲线。其计算依据可以包括：各个标识图案的原始实测离焦曲线、各个标识图案的拟合后的离焦曲线的峰值位置。该峰值位置表征了对应的标识图案的成像最清晰的位置，基于该位置和补偿参数可以搜索镜头组件虚拟矫正后的各标识图案的成像最清晰的位置，即虚拟矫正后的模拟离焦曲线的峰值位置。这样，不实际移动镜头组件，即可通过模拟计算预估出假定依据所述的补偿参数对镜头组件进行姿态(或者姿态和轴向位置)矫正时的离焦曲线，从而帮助预判镜头组件的可校准性。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种测量镜头组件的离焦曲线的方法，其特征在于，包括：

1)将镜头组件置于测试光路中，所述镜头组件包括光学镜头，所述测试光路具有标板和感光芯片，所述感光芯片用于接收所述光学镜头对所述标板的成像；

2)改变所述测试光路中的所述光学镜头和所述感光芯片的轴向距离，分别得到每一处轴向距离下所对应的标板图像；以及

3)当所述测试光路的所述标板的刀口角度与测量系统所搭载的SFR算法不适配时，基于仿射变换旋转所述刀口角度以与所述SFR算法适配，进而测得实测离焦曲线。

2.根据权利要求1所述的测量镜头组件的离焦曲线的方法，其特征在于，所述步骤3)包括：

31)首先利用仿射变换，求取所述标板上的标识图案的旋转矩阵，所述旋转矩阵可将所述标板的原刀口角度旋转至目标刀口角度，所述目标刀口角度处于SFR算法所对应的角度范围内；

32)然后基于所述旋转矩阵将所述测试光路所得到的原标板图像转换成具有所述目标刀口角度的标板图像；以及

33)将SFR算法作用于所述的具有目标刀口角度的标板图像，获得SFR值，进而得到实测离焦曲线。

3.根据权利要求2所述的测量镜头组件的离焦曲线的方法，其特征在于，所述标板具有位于中央视场和边缘视场上的多个所述的标识图案。

4.根据权利要求3所述的测量镜头组件的离焦曲线的方法，其特征在于，所述步骤31)和32)中，每个所述标识图案单独进行旋转，使其具有所述的目标刀口角度。

5.根据权利要求4所述的测量镜头组件的离焦曲线的方法，其特征在于，所述步骤32)还包括：对于单个所述的标识图案，先进行坐标系变换，将坐标原点o移动至所述标识图案的中心；然后将所述标识图案上的各个位置点基于新的坐标原点旋转角度θ，该旋转基于仿射变换实现；最后再将旋转后的单个所述的标识图案融合到新的标板图像中，进而得到所述的具有目标刀口角度的标板图像。

6.根据权利要求1所述的测量镜头组件的离焦曲线的方法，其特征在于，所述步骤2)中，通过移动所述的感光芯片来改变所述光学镜头和所述感光芯片的轴向距离。

7.根据权利要求1所述的测量镜头组件的离焦曲线的方法，其特征在于，所述镜头组件还包括马达，所述光学镜头安装于所述马达中；

所述步骤2)中，通过所述马达移动所述光学镜头，来改变所述光学镜头和所述感光芯片的轴向距离。

8.根据权利要求1所述的测量镜头组件的离焦曲线的方法，其特征在于，所述步骤1)和所述步骤2)中，所述感光芯片为标准感光芯片，通过所述标准感光芯片来感测所述测试光路的图像数据。

9.根据权利要求1所述的测量镜头组件的离焦曲线的方法，其特征在于，所述步骤1)和所述步骤2)中，所述感光芯片为待组装感光组件中的感光芯片，所述镜头组件为待组装镜头组件，通过所述待组装感光组件中的感光芯片来感测所述测试光路的图像数据。

10.根据权利要求3所述的测量镜头组件的离焦曲线的方法，其特征在于，所述步骤3)中，对所述标板图像中的每个所述的标志图案,分别测量其SFR值，进而得出每个所述的标志图案对应的所述实测离焦曲线。

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