DE102021128335A1

DE102021128335A1 - Vorrichtung zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors und Verfahren zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors

Info

Publication number: DE102021128335A1
Application number: DE102021128335.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Krey
Original assignee: Trioptics GmbH
Current assignee: Trioptics GmbH
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2023-05-04
Also published as: WO2023072889A1; TW202317961A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (200) zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors (120) eines Kameramoduls (115), wobei die Vorrichtung (200) folgende Merkmale aufweist:eine erste Optikeinrichtung (205) mit einem von einer ersten Lichtquelle (210) beleuchtbaren, entlang einer ersten optischen Achse (215) verfahrbaren ersten Optikelement (220),eine zweite Optikeinrichtung (235) mit einem von einer zweiten Lichtquelle (240) beleuchtbaren, entlang einer zweiten optischen Achse (245) verfahrbaren zweiten Optikelement (250), wobei die zweite Optikeinrichtung (235) beabstandet von der ersten Optikeinrichtung (205) angeordnet ist und die erste optische Achse einen Schnittpunkt (260) mit der zweiten optischen Achse (245) aufweist, wobei in einem Bereich des Schnittpunkts (260) das zu prüfende Kameramodul (115) anordenbar ist, undeine Auswerteeinrichtung (270), die ausgebildet ist, um ein Positionsinformation (275) einzulesen, die eine zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasste Position des ersten und des zweiten Optikelements (220,250) repräsentiert, und ein Bildsignal (285) einzulesen, das eine von dem Bildsensor (120) zu dem bestimmten Zeitpunkt erfasste Bildinformation repräsentiert, wobei die Auswerteeinrichtung (270) ausgebildet ist, um unter Verwendung des Bildsignals (285) und/oder des Positionssignals (275) jeder erfassten Position eine Bildinformation zuzuordnen, um den Justierzustand des Kameramoduls (115) zu bestimmen.

Description

Der vorliegende Ansatz bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors und ein Verfahren zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Ansätze zum aktiven Ausrichten von Kameramodulen bekannt. Dabei wird das aktive Ausrichten (Active Alignment) im Rahmen eines Produktionsprozesses umgesetzt. Nach Abschluss des Fertigungsprozesses ist es erforderlich, die Qualität der Ausrichtung des Kamerasystems zu überprüfen. Die Ausrichtung kann, beispielsweise durch Fertigungsschritte, wie das ungleichmäßige Aushärten des Klebers, mit welchem die Optik und der Sensor miteinander fixiert werden, negativ beeinflusst werden, aber auch durch mechanische Einwirkungen oder Temperatureffekte. In vielen Fällen werden fertiggestellte Kameramodule mit einfachen Testbild-Aufbauten geprüft und es wird festgestellt, ob sie die festgelegten Schärfekriterien erfüllen.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird mit dem vorliegenden Ansatz eine Vorrichtung zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors und ein Verfahren zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Mit der hier vorgestellten Vorrichtung und dem vorgestellten Verfahren kann vorteilhafterweise eine Überprüfung eines Justierzustandes des Bildsensors einer Kamera in Bezug auf die zughörige Optik verbessert werden. Dabei kann der Grad einer mechanischen Verkippung oder Sensorfehllage, die zu einem Schärfeabfall führen kann, quantitativ bestimmt werden.
Es wird eine Vorrichtung zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors eines Kameramoduls vorgestellt, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:

eine erste Optikeinrichtung mit einem von einer ersten Lichtquelle beleuchtbaren, entlang einer ersten optischen Achse verfahrbaren ersten Optikelement,
eine zweite Optikeinrichtung mit einem von einer zweiten Lichtquelle beleuchtbaren, entlang einer zweiten optischen Achse verfahrbaren zweiten Optikelement, wobei die zweite Optikeinrichtung (beispielsweise radial) beabstandet von der ersten Optikeinrichtung angeordnet ist und die erste optische Achse einen Schnittpunkt mit der zweiten optischen Achse aufweist, wobei in einem Bereich des Schnittpunkts das zu prüfende Kameramodul anordenbar ist, und
eine Auswerteeinrichtung, die ausgebildet ist, um eine Positionsinformation einzulesen, das eine zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasste Position des ersten und des zweiten Optikelements repräsentiert, und ein Bildsignal einzulesen, das eine von dem Bildsensor zu dem bestimmten Zeitpunkt erfasste Bildinformation repräsentiert, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, um unter Verwendung des Bildsignals und zusätzlich oder alternativ der Positionsinformation jeder erfassten Position eine Bildinformation zuzuordnen, um den Justierzustand des Kameramoduls zu bestimmen.

Beispielsweise kann die hier vorgestellte Vorrichtung eingesetzt werden, um den Bildsensor einer Kamera in Bezug auf die zughörige Optik beispielsweise am Ende des Herstellungsprozesses der Kamera zu überprüfen. Ein wichtiger Messparameter bei der Überprüfung der Kameraausrichtung im Anschluss an die Montage, kann der Grad an Verkippung zwischen einer Bildebene der Optik und einer Sensorebene sein, der sich auf die Schärfe- bzw. Kontrastverteilung im Bildfeld auswirkt. Dabei kann das zu prüfenden Kameramodul, das beispielsweise aus Optik und Sensor bestehen kann, mittels der Optikeinrichtungen zum Beispiel mit kollimiertem Licht beleuchtet werden. Die Beleuchtung kann sowohl an der axialen Position, parallel zur optischen Achse des Prüflings, als auch an einer oder mehreren außeraxialen Positionen erfolgen. Um vorteilhafterweise bei einem fertig montierten Kamerasystem eine quantitative Aussage über den Grad der mechanischen Sensorverkippung oder Defokussierung zu bekommen, sind mit der hier vorgestellten Vorrichtung fokussierbare Optikeinrichtungen verwendbar, die auch als Kollimatoren bezeichnet werden können. Für die rein axiale Fokussierung genügt bereits eine Optikeinrichtung. Möchte man die Verkippung der Bildebene in eine Richtung bestimmen, ist zusätzlich eine außeraxiale Optikeinrichtung erforderlich. Es ist mindestens eine weitere, außeraxiale Optikeinrichtung erforderlich, welche nicht entlang einer Linie mit der axialen Optikeinrichtung und der ersten außeraxialen Optikeinrichtung angeordnet sein darf, um die Verkippung der Bildebene des zu prüfenden, optischen Systems in zwei Richtungen zu bestimmen. Zur Erhöhung der Anzahl an Messpositionen sowie zu einer zusätzlichen Aussage über die Wölbung der Bildebene, können weitere, außeraxiale Optikeinrichtungen hinzugefügt werden. Die Bestimmung der räumlichen Lage der Bildebene des Prüflings, stellt eine vorteilhafte Anwendung der Erfindung dar. Zur verbesserten Lesbarkeit soll im weiteren Verlauf dieser Beschreibung von einer ersten und einer zweiten Optikeinrichtung gesprochen werden. Durch Verfahren bzw. Bewegen der Optikelemente innerhalb der Optikeinrichtungen kann ein Testobjekt in verschiedenen, scheinbaren Objektabständen abgebildet werden. Hierzu können zum Beispiel die Optikelemente als jeweils eine entlang der optischen Achse der betreffenden Optikeinrichtung verfahrbare Strichplatte (Reticle) ausgebildet sein, sodass es möglich ist, einen Fokussierungslauf durchzuführen.
Dabei kann näherungsweise folgende Beziehung zwischen der Bewegung ΔZ_OE des Optikelements innerhalb der Optikeinrichtung und der z-Position des Messpunktes in der Bildebene des zu prüfenden Kamerasystems ΔZ_K berücksichtigt werden: $Δ z_{K} = f_{K}^{2} / f_{OE}^{2} \times Δ z_{OE}$
wobei f_k die Brennweite der Optik des zu prüfenden Kamerasystems und f_OE die Brennweite des Optikelements ist.
Es ist dabei wichtig, einen eindeutigen Bezug zwischen der z-Position, welche durch die Position der Strichplatte in der Optikeinrichtung festgelegt werden kann, und beispielsweise einem jeweiligen Wert des Bildkontrastes beispielsweise als Modulationsübertragungsfunktion (MTF-Wert) des projizierten Einzelbildes zu haben. Dieser Bezug kann vorteilhafterweise mit der hier vorgestellten Vorrichtung auf eine schnelle und hochgenaue Art und Weise sichergestellt werden. Die Vorrichtung ist dabei so ausgelegt, dass die vom Prüfling erfassten Bildinformationen, das heißt zum Beispiel der durch den MTF-Wert beschreibbare Vergleich zwischen dem Detailkontrast an Kanten eines Objektes und dem Detailkontrast einer bildlichen Darstellung desselben Objekts, verarbeitet werden. Hierfür umfasst die Vorrichtung die Auswerteeinrichtung, die ausgebildet ist, um unter Verwendung des Bildsignals und zusätzlich oder alternativ des Positionssignals jeder erfassten Positionsinformation der Optikelemente eine Bildinformation, beispielsweise einen MTF-Wert, zuzuordnen, um den Justierzustand des Kameramoduls zu bestimmen. Dadurch kann vorteilhafterweise eine Synchronisation der aufgenommenen Bildinformation zur Position der Optikelemente in den Optikeinrichtungen erreicht werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Bildfangschaltung umfassen, die ausgebildet sein kann, um den Bildsensor in Abhängigkeit von der Position der Optikelemente anzusteuern oder auszulesen, und die ausgebildet sein kann, um das Bildsignal bereitzustellen. Beispielsweise kann es sich bei der Bildfangschaltung, die auch als Framegrabber bezeichnet werden kann, um eine elektronische Schaltung zum Digitalisieren analoger Bildsignale oder auch zum Auslesen digitaler Bilddaten handeln. Dabei kann die Bildfangschaltung zusätzlich oder alternativ ausgebildet sein, um das Kameramodul an unterschiedlichste Systeme anzuschließen. Die Vorrichtung kann also beispielsweise so ausgelegt sein, dass die vom Bildsensor erfassten Bildinformationen mithilfe der Bildfangschaltung, verarbeitet werden können. Dabei kann die Bildfangschaltung zum Beispiel ausgebildet sein, um das Bildsignal über eine Schnittstelle an die Auswerteeinrichtung bereitzustellen. Zusätzlich oder alternativ kann die Bildfangschaltung zum Beispiel signalübertragungsfähig mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der Optikeinrichtungen verbunden oder verbindbar sein. Anders gesagt dient die Bildfangschaltung (Framegrabber) zur elektronischen Weiterverarbeitung bzw. Weitergabe der vom Sensor erfassten Bildinformationen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung eine Steuereinrichtung zum Steuern des ersten Optikelements und des zweiten Optikelements umfassen. Dabei kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, um die Positionsinformation bereitzustellen. Beispielsweise können sämtliche Optikeinrichtungen, genauer gesagt deren Motorsteuerungen bzw. deren Bewegungsantriebe, parallel mit der Steuereinheit elektronisch verbunden sein. Jede Optikeinrichtung kann ihrerseits zum Beispiel einen Positionsencoder aufweisen, mittels dem die exakte Position des jeweiligen Optikelements bestimmbar sein kann. Vorteilhafterweise kann ein Bewegen der einzelnen Optikelemente durch die Steuereinrichtung optimal auf die anderen Optikelemente abgestimmt werden. Zusätzlich kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, um die jeweiligen Positionen unter Verwendung der Positionsinformation bereitzustellen. Vorteilhafterweise kann dadurch eine Synchronisation von Position und Bildinformation optimiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung ausgebildet sein, um das erste und das zweite Optikelement zu dem bestimmten Zeitpunkt derart anzuordnen, dass sich die Zwischenbilder der Optikelemente in einer gleichen Ebene (Zwischenbildebene) befinden. Diese Zwischenbilder werden in die Bildebene des zu prüfenden, optischen Systems abgebildet. Beispielsweise kann das erste Optikelement der ersten Optikeinrichtung von einer ersten Startposition zu einer ersten Endposition verfahrbar sein. Entsprechend kann das zweite Optikelement der zweiten Optikeinrichtung von einer zweiten Startposition zu einer zweiten Endposition verfahrbar sein. Die Zwischenbilder der Optikelemente bewegen sich dabei von einer ersten, gemeinsamen, scheinbaren Objektebene in eine zweite, gemeinsame, scheinbare Objektebene. Dabei korreliert die erste, scheinbare Objektebene mit der ersten und zweiten Startposition und die zweite, scheinbare Objektebene mit der ersten und zweiten Endposition. Dabei können zwischen der ersten Objektebene und der zweiten Objektebene eine variable Anzahl von vordefinierten weiteren Objektebenen durchlaufbar sein. Dieser Zusammenhang gilt natürlich auch für sämtliche denkbaren Ebenen entlang der Trajektorie der Optikelemente. Dabei können die Geschwindigkeitsprofile des ersten Optikelements und des zweiten Optikelements so aufeinander abgestimmt werden, dass die Zwischenbilder sämtlicher Optikelemente immer zeitgleich in den vorab definierten Objektebenen angeordnet sein können. Damit kann vorteilhafterweise eine Trajektorie vorgegeben werden, entlang welcher die Optikelemente verfahren bzw. bewegt werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung eine dritte Optikeinrichtung mit einem von einer dritten Lichtquelle beleuchtbaren, entlang einer dritten optischen Achse verfahrbaren dritten Optikelement aufweisen. Dabei kann die dritte Optikeinrichtung (beispielsweise radial) beabstandet von der ersten und zweiten Optikeinrichtung angeordnet sein und die dritte optische Achse kann einen Schnittpunkt mit der ersten und zweiten optischen Achse aufweisen, wobei in einem Bereich des Schnittpunkts das zu prüfende Kameramodul anordenbar sein kann. Beispielsweise kann die Beleuchtung der Optikelemente sowohl an der axialen Position der ersten Optikeinrichtung, parallel zur optischen Achse des Prüflings, als auch an mehreren außeraxialen Positionen erfolgen. Idealerweise sind die drei Optikelemente nicht in einer Ebene angeordnet, so dass die im Kameramodul projizierten Bildpunkte eine Bildebene aufspannen, deren Winkellage bestimmt werden kann. Dabei kann an jeder z-Position der Optikelemente ein Kontrast(MTF-)wert für eine feste Raumfrequenz an jeder der drei Feldpositionen ermittelt werden. Das Ergebnis der Messung kann die Fokussierkurve sein, eine Darstellung des Bildkontrastes als Funktion der z-Position. Aus der Lage der Maxima der drei Kurven entlang der z-Richtung kann vorteilhafterweise auf den Grad an Verkippung der Bildebene zur Sensorebene geschlossen und auch eine Defokussierung kann optimal ermittelt werden. Bei noch nicht fest miteinander verbauten Kamerasystemen, kann nun mithilfe einer aktiven Ausrichtung zwischen Optik und Sensor eine Best-Focus-Position ermittelt werden.
Die Verwendung von drei Optikelementen, die mit ihren optischen Achsen nicht in einer Ebene liegen, ist besonders vorteilhaft, um die Verkippung der Bildebene eines Kameramoduls zu ermitteln. Weitere Optikelemente können genutzt werden, um die Bestimmung zu präzisieren und um Aussagen zur Bildfeldwölbung des Prüflings zu erhalten.
Zudem wird ein Verfahren zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors eines Kameramoduls (beispielsweise unter Verwendung einer Variante einer hier vorgestellten Vorrichtung) vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

Bewegen eines von einer ersten Lichtquelle beleuchtbaren ersten Optikelements entlang einer ersten optischen Achse einer ersten Optikeinrichtung, wobei die erste optische Achse im Wesentlichen einer optischen Achse des zu prüfenden Kameramoduls entspricht, und Bewegen eines von einer zweiten Lichtquelle beleuchtbaren zweiten Optikelements entlang einer zweiten optischen Achse einer zweiten Optikeinrichtung, wobei die zweite Optikeinrichtung (beispielsweise radial) beabstandet von der ersten Optikeinrichtung angeordnet ist und die erste optische Achse einen Schnittpunkt mit der zweiten optischen Achse innerhalb einer Eintrittspupille des Kameramoduls aufweist,
Einlesen einer Positionsinformation, das eine zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasste Position des ersten und des zweiten und des dritten und/oder jedes weiteren Optikelements repräsentiert, und Einlesen eines Bildsignals, das eine von dem Bildsensor zu dem bestimmten Zeitpunkt erfasste Bildinformation repräsentiert, und
Zuordnen der Position zu der Bildinformation unter Verwendung des Bildsignals und zusätzlich oder alternativ der Positionsinformation, um den Justierzustand des Kameramoduls zu bestimmen.

Beispielsweise kann das Verfahren unter Verwendung einer Variante der zuvor vorgestellten Vorrichtung durchgeführt werden, um den Justierzustand des Bildsensors einer Kamera in Bezug auf die zughörige Optik zu überprüfen. Eine derartige Überprüfung kann beispielsweise am Ende des Herstellungsprozesses der Kamera sinnvoll sein. Nach Abschluss des Fertigungsprozesses ist es erforderlich, die Qualität der Ausrichtung des Kamerasystems zu überprüfen. Die Ausrichtung kann, beispielsweise durch Fertigungsschritte, wie das ungleichmäßige Aushärten des Klebstoffs, mit welchem die Optik und der Sensor miteinander fixiert werden, negativ beeinflusst werden, aber auch durch mechanische Einwirkungen oder Temperatureffekte. Um bei einem fertig montierten Kamerasystem eine quantitative Aussage über das Ausmaß der Sensorverkippung oder Defokussierung des Bildsensors zu bekommen, kann vorteilhafterweise das hier vorgestellte Verfahren durchgeführt werden. Das Ziel des hier beschriebenen Verfahrens besteht allgemein darin, dass jeder Position der Optikelemente das entsprechende Bildsignal mit hoher Genauigkeit, das heißt mit geringstmöglichem zeitlichem Versatz (Latenz) und zeitlicher Ungenauigkeit, direkt zugeordnet werden kann, beziehungsweise dass die Bildinformation und die dazugehörige Position der Optikelemente quasi gleichzeitig erfasst werden können. Dies ist notwendig, um die Position des höchsten Bildkontrastes mit größtmöglicher Genauigkeit (im µm Bereich) ermitteln zu können.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Ausgebens eines Positionstriggersignals aufweisen, um den Zeitpunkt zum Erfassen der Position des ersten und zusätzlich oder alternativ zweiten Optikelement zu bestimmen, wobei die Positionsinformation ansprechend auf das Positionstriggersignal bereitgestellt werden kann. Beispielsweise können die beleuchteten Optikelemente der Optikeinrichtungen kontinuierlich von einer Startposition hin zu einer Endposition verfahren werden. Gleichzeitig können mittels des Bildsensors zeitlich aufeinander folgende Bilder der Optikelemente durch den Prüfling aufgenommen werden. Die einzelnen Bildinformationen, die auch als Frames bezeichnet werden können, können zum Beispiel durch eine Bildfangschaltung beziehungsweise einen Framegrabber verarbeitet werden. Diese Bildfangschaltung kann beispielsweise das Positionstriggersignal ausgeben, sobald ein Bild vollständig aufgenommen wurde. Alternativ kann das Positionstriggersignal zu Beginn der Bildaufnahme ausgegeben werden. Gleichzeitig mit dem Positionstriggersignal kann das Bildsignal, das die Bildinformation repräsentiert, beispielsweise an eine Auswerteeinrichtung bereitgestellt werden. Das Positionstriggersignal kann zum Beispiel an eine Steuereinrichtung zum Steuern der Optikelemente ausgegeben werden. Ansprechend auf das Positionstriggersignal kann die zu diesem Zeitpunkt bestehende Position der Optikelemente unter Verwendung der Positionsinformation an die Auswerteeinrichtung bereitgestellt werden. Somit kann vorteilhafterweise die Bildinformation als Funktion der Position der Optikelemente ausgewertet werden. Anders ausgedrückt kann durch eine direkte Synchronisation zwischen Framegrabber und Steuerungseinrichtung der Messprozess dahin gehend verbessert werden, dass zum einen ein kontinuierlicher Fokussierungslauf mit hoher Geschwindigkeit gefahren werden kann und zum anderen, dass keine indirekte Verknüpfung zwischen Bildposition und Encoderposition über Zeitstempel erfolgt, die notwendigerweise einen zeitlich linearen Verfahrprozess voraussetzen würde. Eine positionsgesteuerte Triggerung der Bildaufnahme ermöglicht auch nichtlineare (beschleunigte) Bewegungsprofile.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Ausgebens eines Bildtriggersignals aufweisen, um den Zeitpunkt zum Erfassen der Bildinformation zu bestimmen, wobei das Bildsignal ansprechend auf das Bildtriggersignal bereitgestellt werden kann. Beispielsweise können die Optikelemente kontinuierlich von einer Startposition hin zu einer Endposition verfahren werden. Sobald ein Optikelement beziehungsweise ein Encoder der entsprechenden Optikeinrichtung eine vordefinierte Position erreicht hat, kann das Bildtriggersignal ausgegeben werden. Das Bildtriggersignal kann beispielsweise bei Erreichen von nicht äquidistanten Positionsmarken ausgegeben werden, beispielsweise an den Positionen 0 mm, 0.1 mm, 0.2 mm, 0.5 mm, 1.0 mm, 2.0 mm und 5.0 mm. An jeweils diesen oder anderen vordefinierten Positionen kann zum Beispiel das Bildtriggersignal an die Bildfangschaltung ausgegeben werden. Gleichzeitig kann das Positionssignal an die Auswerteeinrichtung bereitgestellt werden. Ansprechend auf das Bildtriggersignal kann die Bildfangschaltung den Start eines Bildaufnahmeprozesses ansteuern. Anschließend kann die jeweilige Bildinformation ausgelesen und unter Verwendung des Bildsignals an die Auswerteeinrichtung bereitgestellt werden. Mittels der Auswerteeinrichtung kann jede Bildinformation zu der vordefinierten Position der Optikelemente zugeordnet werden. Alternativ können beispielsweise die Bildinformationen zwischengespeichert werden und am Ende des Fokussierungslaufs übertragen und den Positionen zugeordnet werden. Auch durch diesen Schritt kann vorteilhafterweise eine Auswertung der Bildinformation als Funktion der Optikelement-Encoderposition durchgeführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Speicherns der Bildinformation und zusätzlich oder alternativ der Position des ersten und zweiten Optikelements umfassen. In einer ersten Variante erfolgt das Speichern der jeweiligen Position des ersten und zweiten Optikelementes, nachdem diese zu einem vordefinierten Zeitpunkt als Reaktion auf ein Positionstriggersignal erfasst wurde. Näherungsweise zeitgleich zur Ausgabe des Positionstriggersignals wird in dieser Variante die Bildinformation ebenfalls gespeichert. In einer zweiten Variante erfolgt das Speichern der Bildinformation, nachdem diese zu einem definierten Zeitpunkt als Reaktion auf ein Bildtriggersignal erfasst wurde. Näherungsweise zeitgleich zur Ausgabe des Bildtriggersignals wird in dieser Variante die jeweilige Position des ersten und zweiten Optikelementes ebenfalls gespeichert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das erste Optikelement mit einer ersten Geschwindigkeit bewegt werden und das zweite und/oder jedes weitere Optikelement mit einer sich von der ersten Geschwindigkeit unterscheidenden zweiten Geschwindigkeit. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung zum Steuern der Optikelemente so ausgebildet sein, dass die Zwischenbilder der Optikelemente aller Optikeinrichtungen sich vorteilhafterweise zur gleichen Zeit in derselben Objektebene befinden. Dabei entspricht die erste optische Achse der ersten Optikeinrichtung im Wesentlichen einer optischen Achse des zu prüfenden Kameramoduls und die zweite und/oder weiteren Optikeinrichtung(en) sind/ist radial beabstandet von der ersten Optikeinrichtung angeordnet. Als Konsequenz bedeutet das, dass zum Beispiel das zweite Optikelement der zweiten Optikeinrichtung mit einer anderen Geschwindigkeit verfahren werden sollte als das erste Optikelement. Hierbei kann zum Beispiel die Verfahrgeschwindigkeit einer sogenannten Master-Optikeinrichtung, zum Beispiel die der optischen Achse des Kameramoduls entsprechende Optikeinrichtung, als Richtwert festgelegt werden, an welchen die Geschwindigkeiten der übrigen Optikeinrichtungen steuerungstechnisch entsprechend angepasst werden können. Dabei kann jede einzelne Optikeinrichtung einen eigenen Positionsencoder umfassen, der beispielsweise in einer sogenannten closed-loop-Regelung für die Positions- und Geschwindigkeitsregelung genutzt werden kann. Dabei können die Signale der einzelnen Optikeinrichtungen parallel an die Steuereinrichtung elektronisch übergeben werden. Da der Zusammenhang zwischen den Positionen der Optikelemente und scheinbarer Objektebenen (Zwischenbildebenen) nichtlinear ist, ist es weiterhin vorteilhaft, ein entsprechendes Geschwindigkeitsprofil zu fahren, um zu einer gleichmäßigen Messpunkteverteilung im Bildraum zu gelangen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die erste und die zweite Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt einen Wert von größer 0 m/s aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann der zeitliche Verlauf der ersten und zweiten und/oder weiteren Geschwindigkeiten mathematisch durch eine nichtlineare Funktion beschreibbar sein. Dabei kann vorteilhafterweise ein kontinuierlicher Fokussierungslauf mit hoher Geschwindigkeit gefahren werden, wobei auf eine indirekte Verknüpfung zwischen Bildinformation und Position der Optikelemente über Zeitstempel verzichtet werden kann, die notwendigerweise einen zeitlich linearen Verfahrprozess voraussetzen würde.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens eines Bewegungssignals aufweisen, wobei das Bewegungssignal eine Vorgabe der von den Optikelementen anzufahrenden Positionen repräsentieren kann, insbesondere wobei die Vorgabe als Positionstabelle hinterlegt sein kann. Beispielsweise können ein oder mehrere Sätze an Optikelementz-Positionen in der Steuereinheit hinterlegt werden. Die einzelnen z-Positionen können unterschiedlichen Objektebenen entsprechen, in die die Bilder der Optikelemente scheinbar für das Kameramodul projiziert werden. Diese scheinbaren Objektebenen werden auch als Zwischenbildebenen bezeichnet. Dabei können vorteilhafterweise die Geschwindigkeitsprofile des ersten Optikelements sowie des zweiten Optikelements so aufeinander abgestimmt werden, dass sämtliche Bilder der Optikelemente sich immer zeitgleich in den vorab definierten Objektebenen befinden. Dabei kann beispielsweise die Übergabe des Satzes an Positionen in Form einer Positionstabelle erfolgen und die Positionen können weiterhin äquidistant beziehungsweise nicht äquidistant sein. Damit kann vorteilhafterweise eine Trajektorie vorgegeben werden, entlang welcher die Optikelemente der Optikeinrichtungen verfahren werden.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Messung einer Verkippung zwischen einer Bildebene einer Optikeinheit und einer Sensorebene;
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung;
3A eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung in der Draufsicht;
3B eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung in der Seitenansicht;
4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung;
5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung;
6 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors eines Kameramoduls;
8 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors eines Kameramoduls; und

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Messung einer Verkippung zwischen einer Bildebene 100 einer Optikeinheit 105 und einer Sensorebene 110. Ein wichtiger Messparameter bei der Überprüfung einer Kameraausrichtung ist der Grad an Verkippung zwischen der Bildebene 100 der Optik beziehungsweise der Optikeinheit 105 und der Sensorebene 110. Bei der hier dargestellten Messung ist das zu prüfenden Kameramodul 115, bestehend aus Optikeinheit 105 und Bildsensor 120, mit kollimiertem Licht beleuchtbar. Der Sensor, beziehungsweise die Optik des Prüflings, sind relativ zueinander verfahrbar, wobei an jeder z-Position 125 ein MTF-Wert 130 für eine feste Raumfrequenz exemplarisch an jeder der drei Feldpositionen ermittelbar ist. Das Ergebnis der Messung, die Fokussierkurve 135 mit den Kontrastwerten als Funktion der z-Position, ist auf der linken, unteren Seite der Abbildung dargestellt. Aus der Lage der Maxima der drei Kurven entlang der z-Richtung ist auf den Grad an Verkippung der Bildebene 100 zur Sensorebene 110 schließbar und auch eine Defokussierung ermittelbar. Die Darstellung zeigt dies in zwei Dimensionen, sinngemäß kann diese Auswertung auch in drei Dimensionen stattfinden. Bei noch nicht fest miteinander verbauten Kamerasystemen ist mithilfe einer aktiven Ausrichtung zwischen Optik und Sensor eine beste Fokusposition ermittelbar. Nach Abschluss des Fertigungsprozesses ist es erforderlich, die Qualität der Ausrichtung des Kamerasystems zu überprüfen. Die Ausrichtung kann, beispielsweise durch Fertigungsschritte, wie das ungleichmäßige Aushärten des Klebstoffs, mit welchem die Optik und der Sensor miteinander fixiert werden, negativ beeinflusst werden, aber auch durch mechanische Einwirkungen oder Temperatureffekte. In vielen Fällen werden fertiggestellte Kameramodule mit einfachen Testbild-Aufbauten geprüft und es wird festgestellt, ob sie die festgelegten Schärfekriterien erfüllen. Diese Methode bietet jedoch keinen quantitativen Hinweis auf den Grad der mechanischen Verkippung oder Sensorfehllage, die zu einem beobachteten Schärfeabfall geführt hat. Eine systematische Optimierung des Fertigungsprozesses wird dadurch erschwert.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 200. Die Vorrichtung 200 ist ausgebildet, um einen Justierzustands eines Bildsensors 120 eines Kameramoduls 115 zu prüfen. Hierfür umfasst die Vorrichtung 200 eine erste Optikeinrichtung 205 mit einem von einer ersten Lichtquelle 210 beleuchtbaren, entlang einer ersten optischen Achse 215 verfahrbaren ersten Optikelement 220. Dabei entspricht die erste optische Achse 215 in der hier gezeigten Darstellung einer optischen Achse 225 des in der Abbildung unterhalb der ersten Optikeinrichtung 205 angeordneten Kameramoduls 115. Die Vorrichtung 200 umfasst weiterhin eine zweite Optikeinrichtung 235 mit einem von einer zweiten Lichtquelle 240 beleuchtbaren, entlang einer zweiten optischen Achse 245 verfahrbaren zweiten Optikelement 250. Dabei ist die zweite Optikeinrichtung 235 beispielsweise radial (hier speziell um einen Winkel verdreht gegenüber der ersten optischen Achse 225) beabstandet von der ersten Optikeinrichtung 205 angeordnet und die erste optische Achse 215 weist einen Schnittpunkt 260 mit der zweiten optischen Achse 245 auf, wobei das zu prüfende Kameramodul 115 in einem Bereich des Schnittpunkts 260 angeordnet ist. In der praktischen Ausführung können noch weitere Optikeinrichtungen sinngemäß hinzugefügt werden.
Zudem weist die Vorrichtung 200 eine Auswerteeinrichtung 270 auf, die ausgebildet ist, um ein Positionssignal 275 einzulesen. Das Positionssignal 275 repräsentiert eine zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasste Position des ersten und des zweiten Optikelements 220, 250 und ist in diesem Ausführungsbeispiel von einer Steuereinrichtung 280 zum Steuern der Optikelemente 220, 250 an die Auswerteeinrichtung 270 bereitstellbar. Die Auswerteeinrichtung 270 ist weiterhin ausgebildet, um ein Bildsignal 285 einzulesen, das eine von dem Bildsensor 120 zu dem bestimmten Zeitpunkt erfasste Bildinformation repräsentiert. Dabei ist die Auswerteeinrichtung 270 in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um unter Verwendung des Bildsignals 285 und des Positionssignals 275 jeder erfassten Position eine Bildinformation zuzuordnen, um den Justierzustand des Kameramoduls zu bestimmen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann auch nur das Positionssignal oder das Bildsignal verwendet werden.
3A zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 200 in der Draufsicht. Diese beinhaltet eine axiale Optikeinrichtung 205 sowie mehrere, außeraxiale Optikeinrichtungen 235,300, welche radial, unter verschiedenen Winkeln, von der axialen Optikeinrichtung 205 beabstandet sind. Die hier dargestellte Vorrichtung 200 entspricht oder ähnelt der in der vorangegangenen 2 beschriebenen Vorrichtung, mit dem Unterschied, dass die hier dargestellte Vorrichtung 200 neben der ersten Optikeinrichtung 205 und der zweiten Optikeinrichtung 235 eine dritte Optikeinrichtung 300 aufweist. Kongruent zu der ersten Optikeinrichtung 205 und der zweiten Optikeinrichtung 235 weist die dritte Optikeinrichtung 300 ein von einer dritten Lichtquelle 305 beleuchtbares, entlang einer dritten optischen Achse 310 verfahrbares drittes Optikelement 315 auf. Dabei ist die dritte Optikeinrichtung 300 radial beabstandet von der ersten und zweiten Optikeinrichtung 205, 235 angeordnet und die dritte optische Achse 310 weist einen Schnittpunkt 260 mit der ersten und zweiten optischen Achse 215, 245 auf, wobei in einem Bereich des Schnittpunkts 260 das zu prüfende Kameramodul 115 anordenbar ist. Im gleichen Sinne können auch noch weitere Optikeinrichtungen räumlich radial um die Eintrittsöffnung des zu prüfenden Kameramoduls angeordnet sein. Dieser Sachverhalt ist in der Draufsicht in 3A verdeutlicht.
3B zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer ersten Optikeinrichtung 205. Die hier dargestellte erste Optikeinrichtung 205 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen 2 und 3A beschriebenen ersten Optikeinrichtung und weist ein Gehäuse 330 auf, in dem die erste Lichtquelle 210 angeordnet ist. Die erste Lichtquelle 210 ist ausgebildet, um einen Lichtstrahl 335 auszugeben, der von einem Projektionsobjektiv 340 kollimierbar ist. Zwischen der ersten Lichtquelle 210 und dem Projektionsobjektiv 340 ist in diesem Ausführungsbeispiel das erste Optikelement 220 angeordnet, welches entlang der ersten optischen Achse 215 verfahrbar ist, wobei die erste optische Achse 215 der optischen Achse 225 des zu prüfenden Kameramoduls 115 entspricht. Dabei ist das erste Optikelement 220 lediglich beispielhaft mittels eines motorischen Antriebs und eines Positionsencoders 345 steuerbar. Entsprechend der Position des ersten Optikelements 220 ist der Lichtstrahl 335 derart abänderbar, das unterschiedliche scheinbare Objektabstände für den so beleuchteten Bildsensor 120 des Kameramoduls 115 einstellbar sind und beispielhaft verschiedene Kontrast(MTF-)werte für diese Objektabstände ausgewertet werden können. Mit anderen Worten erzeugt die Optik 340 ein virtuelles Zwischenbild des Optikelementes 220, welches seinerseits als Objekt von der Optik des zu prüfenden Systems 115 auf dessen Sensor 120 abgebildet wird.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 200. Die hier dargestellte Vorrichtung 200 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen 2 und 3 beschriebenen Vorrichtung, mit dem Unterschied, dass die Vorrichtung 200 in diesem Ausführungsbeispiel eine Bildfangschaltung 400 umfasst. Die Bildfangschaltung 400, die auch als Framegrabber bezeichnet werden kann, ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um den Bildsensor 120 in Abhängigkeit von der Position der Optikelemente 220, 250, 315 auszulesen und das Bildsignal 285 an die Auswerteeinrichtung 270 bereitzustellen. Lediglich beispielhaft ist die Bildfangschaltung 400 zusätzlich ausgebildet, um ein Positionstriggersignal 405 an die Steuereinrichtung 280 auszugeben. Dabei ist die Steuereinrichtung 280 in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um ansprechend auf das Positionstriggersignal 405 den Zeitpunkt zum Erfassen der Position der Optikelemente 220, 250, 315 zu bestimmen und die jeweilige Position mittels einer Speichereinheit 407, die auch als Optikelement-Positionsspeicher bezeichnet werden kann, zu speichern. Die Positionen der Optikelemente 220, 250, 315 sind dann unter Verwendung des Positionssignal 275 bereitstellbar.
Mit anderen Worten ist die Vorrichtung 200 in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um die vom Prüfling erfassten Bildinformationen mithilfe der Bildfangschaltung 400 zu verarbeiten, wobei die Bildfangschaltung 400 lediglich beispielhaft mit der Steuereinrichtung 280 signalübertragungsfähig verbunden ist. Dabei sind in diesem Ausführungsbeispiel sämtliche Optikeinrichtungen 205, 235, 300, genauer gesagt deren Motorsteuerungen, parallel mit der Steuereinrichtung 280 elektronisch verbunden. Die Steuereinrichtung 280 ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um die Positionen der Optikelemente 220, 250, 315 zu dem lediglich beispielhaft durch das Positionstriggersignal 405 bestimmten Zeitpunkt, bei dem es sich um den Beginn oder das Ende einer Bildaufnahme handeln kann, zu speichern. Dabei werden die Optikelemente 220, 250, 315 kontinuierlich von einer Startposition 410 zur einer Endposition 415 verfahren. Mit jeder Position der Optikelemente korreliert auch eine Position des entsprechenden Zwischenbildes. Dabei sind die Optikelemente so entlang ihrer respektiven, optischen Achsen angeordnet, dass alle Zwischenbilder in einer gemeinsamen, scheinbaren Objektebene liegen. Somit bewegen sich die Zwischenbilder ebenfalls von einer Startposition 410 hin zu einer Endposition 415. Zur Übersichtlichkeit der hier dargestellten Abbildung sind ausschließlich die erste Objektebene 410, die einer Startposition der Zwischenbilder der Optikelemente 220, 250, 315 entspricht, und die zweite Objektebene 415, die einer Endposition der Zwischenbilder der Optikelemente 220, 250, 315 entspricht, abgebildet. In anderen Ausführungsbeispielen können die Zwischenbilder der Optikelemente entlang einer variablen Mehrzahl von Objektebenen verfahrbar sein. Hierfür sind in diesem Ausführungsbeispiel mehrere Sätze an Positionen der Optikelemente in der Steuereinrichtung hinterlegt. Die einzelnen Positionen entsprechen unterschiedlichen Objektebenen 410, 415, in welchen die Zwischenbilder der Optikelemente 220, 250, 315, die auch als Reticle bezeichnet werden können, anordenbar sind. Durch die radiale Beabstandung der Optikeinrichtungen 205, 235, 300 zueinander ist ein Abstand I₂ zwischen der Startposition und der Endposition des zweiten Optikelements 250 größer als ein Abstand I₁ zwischen der Startposition und der Endposition des ersten Optikelements 220. Um diese auszugleichen sind die Geschwindigkeitsprofile der ersten Optikeinrichtung 205, der zweiten Optikeinrichtung 235 und der dritten Optikeinrichtung 300 und auch von weiteren Optikeinrichtungen so aufeinander abstimmbar, dass sämtliche Zwischenbilder aller Optikelemente 220, 250, 315 immer zeitgleich in den vorab definierten Objektebenen 410, 415 anordenbar sind. Die Steuerung der Optikeinrichtungen 205, 235, 300 ist also so ausgelegt, dass die Zwischenbilder der Optikelemente aller Optikeinrichtungen 205, 235, 300 sich zur gleichen Zeit in derselben Objektebene 410, 415 befinden, was als Konsequenz hat, dass die Optikelemente der außeraxialen Optikeinrichtungen 235, 300 mit einer anderen Geschwindigkeit verfahren werden als das Optikelemente der axialen Optikeinrichtung 205. Hierbei ist lediglich beispielhaft die Verfahrgeschwindigkeit eines der ersten Optikeinrichtungen 205 als Richtwert festgelegt, an welchen die Geschwindigkeiten der übrigen Optikeinrichtungen 235, 300 steuerungstechnisch entsprechend angepasst sind. Dabei umfasst jede einzelne der Optikeinrichtungen 205, 235, 300 beispielhaft einen eigenen Positionsencoder, der in einer geschlossenen (closed-loop) Regelung für die Positions- und Geschwindigkeitsregelung nutzbar ist. Dabei sind die Signale der einzelnen Optikeinrichtungen 205, 235, 300, das heißt das Signal der axialen Optikeinrichtung 205 sowie die Signale der verschiedenen außeraxialen Optikeinrichtungen 235, 300, parallel an die Steuereinrichtung 280 elektronisch übergebbar. Da der Zusammenhang zwischen Optikelement-Position und scheinbarer Objektebene nichtlinear ist, ist ein entsprechendes Geschwindigkeitsprofil fahrbar, um zu einer gleichmäßigen Messpunkteverteilung im Objektraum zu gelangen. Lediglich beispielhaft ist daher die Steuereinrichtung 280 ausgebildet, um ein erstes Bewegungssignal 420, ein zweites Bewegungssignal 422 und ein drittes Bewegungssignal 425 an die Optikeinrichtungen 205, 235, 300 bereitzustellen, wobei die Bewegungssignale 420, 422, 425 eine Vorgabe für die von den Optikelementen 220, 250, 315 anfahrbaren Positionen repräsentiert. Hierzu ist lediglich beispielhaft eine Vorgabe für die von den Optikelementen 220, 250, 315 anfahrbaren Positionen als Positionstabelle 430 in der Steuereinrichtung 280 hinterlegt.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 200. Die hier dargestellte Vorrichtung 200 entspricht oder ähnelt der in den vorangegangenen 2, 3 und 4, 5 beschriebenen Vorrichtung, mit dem Unterschied, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Steuereinrichtung 280 ausgebildet ist, um ein Bildtriggersignal 500 auszugeben. Lediglich beispielhaft ist das Bildtriggersignal 500 an die Bildfangschaltung 400 bereitstellbar, um den Zeitpunkt zum Erfassen der Bildinformation zu bestimmen. Entsprechend ist das Bildtriggersignal 500 in diesem Ausführungsbeispiel auslösbar, sobald die Optikelemente 220, 250, 315 eine vordefinierte Position erreicht haben. Die vordefinierten, anzufahrenden Positionen können dabei in einer Positionstabelle 430 hinterlegt sein. Die Bildfangschaltung 400 ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um ansprechend auf das Bildtriggersignal 500 den Bildsensor 120 anzusteuern und einen Bildaufnahmeprozess zu starten. Nach dem Erfassen der Bildinformationen ist das Bildsignal 285 bereitstellbar. Dabei ist das Bildsignal 285 in diesem Ausführungsbeispiel nur mittelbar an die Auswerteeinrichtung 270 bereitstellbar, da dieser lediglich beispielhaft eine Bildausgabeeinrichtung 505 vorgeschaltet ist. Gleichermaßen ist das Positionssignal 275 in diesem Ausführungsbeispiel nur mittelbar unter Verwendung einer Positionsausgabeeinrichtung 510 von der Steuereinrichtung 280 an die Auswerteeinrichtung 270 bereitstellbar.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 600 zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors eines Kameramoduls. Das hier dargestellte Verfahren 600 ist unter Verwendung einer Vorrichtung, wie sie in den vorangegangenen 2, 3, 4 und 5, 6 beschrieben wurde, durchführbar. Das Verfahren 600 umfasst einen Schritt 605 des Bewegens eines von einer ersten Lichtquelle beleuchtbaren ersten Optikelements entlang einer ersten optischen Achse einer ersten Optikeinrichtung. Dabei entspricht die erste optische Achse im Wesentlichen einer optischen Achse des zu prüfenden Kameramoduls. Im Schritt 605 des Bewegens wird zudem ein von einer zweiten Lichtquelle beleuchtbares zweites Optikelement entlang einer zweiten optischen Achse einer zweiten Optikeinrichtung bewegt. Dabei ist die zweite Optikeinrichtung radial beabstandet von der ersten Optikeinrichtung angeordnet und die erste optische Achse weist einen Schnittpunkt mit der zweiten optischen Achse innerhalb des Kameramoduls auf. Dabei wird lediglich beispielhaft das erste Optikelement mit einer ersten Geschwindigkeit bewegt und das zweite Optikelement mit einer sich von der ersten Geschwindigkeit unterscheidenden zweiten Geschwindigkeit. In diesem Ausführungsbeispiel weisen dabei sowohl die erste als auch die zweite Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt einen Wert von größer 0 m/s auf und der zeitliche Verlauf der ersten und zweiten Geschwindigkeit ist lediglich beispielhaft mathematisch durch eine nichtlineare Funktion beschreibbar. Weitere Optikeinrichtungen können diesem Schema hinzugefügt werden.
Weiterhin umfasst das Verfahren 600 einen Schritt 610 des Einlesens. In diesem Schritt 610 wird eine Positionsinformation eingelesen, die eine zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasste Position des ersten und des zweiten Optikelements repräsentiert. Zusätzlich wird im Schritt 610 des Einlesens ein Bildsignal eingelesen, das eine von dem Bildsensor zu dem bestimmten Zeitpunkt erfasste Bildinformation repräsentiert. Auf den Schritt 610 des Einlesens folgt ein Schritt 615 des Zuordnens der Positionen zu der Bildinformation unter Verwendung des Bildsignals und des Positionsinformationen, um den Justierzustand des Kameramoduls zu bestimmen.
Das Ziel des hier beschriebenen Verfahrens 600 besteht darin, dass jeder Position das entsprechende Bildsignal mit hoher Genauigkeit, das heißt mit geringstmöglichem zeitlichem Versatz (Latenz) und zeitlicher Ungenauigkeit, direkt zugeordnet wird, beziehungsweise dass die Bildinformation und die dazugehörigen Positionen der Optikeinrichtungen quasi gleichzeitig erfasst werden. Dies ist notwendig, um die Position des höchsten Bildkontrastes mit größtmöglicher Genauigkeit (im µm Bereich) zu ermitteln. Mit dem Verfahren 600 der direkten Synchronisation zwischen Framegrabber und Optikeinrichtung-Steuerung ist zum einen ein kontinuierlicher Fokussierlauf mit hoher Geschwindigkeit fahrbar und zum anderen erfolgt keine indirekte Verknüpfung zwischen Bild und Encoderposition über Zeitstempel, die notwendigerweise einen zeitlich linearen Verfahrprozess voraussetzen würde.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 600 zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors eines Kameramoduls. Das hier vorgestellte Verfahren 600 entspricht oder ähnelt dem in der vorangegangenen 7 beschriebenen Verfahren, mit dem Unterschied, dass es zusätzliche Schritte aufweist. So folgt in diesem Ausführungsbeispiel auf den Schritt 605 des Bewegens ein Schritt 700 des Ausgebens eines Positionstriggersignals. Das Positionstriggersignal wird lediglich beispielhaft ausgegeben, um den Zeitpunkt zum Erfassen der Positionen des ersten und zweiten Optikelements (und beispielsweise) weiteren Optikelementen zu bestimmen. Zudem umfasst das Verfahren 600 in diesem Ausführungsbeispiel einen Schritt 705 des Speicherns der Bildinformation und der Positionen des ersten und zweiten Optikelements sowie aller weiteren Optikelemente. Erst anschließend werden in diesem Ausführungsbeispiel die Positionsinformationen ansprechend auf das Positionstriggersignal bereitgestellt, gemeinsam mit dem Bildsignal eingelesen und je eine Position wird je einer Bildinformation zugeordnet. Anders ausgedrückt werden in diesem Ausführungsbeispiel des Verfahrens 600 Optikelemente in fokussierbaren Kollimatoren von einer Startposition hin zu einer Endposition kontinuierlich, das heißt nicht schrittweise, verfahren. Währenddessen erfolgt eine Aufnahme von zeitlich aufeinander folgenden Bildern der Reticle durch den Prüfling und lediglich beispielhaft eine Verarbeitung der einzelnen Bildinformationen (Frames) durch einen Framegrabber. Der Framegrabber löst ein Triggersignals aus, sobald ein Bild vollständig aufgenommen wurde. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Signal auch zu Beginn der Bildaufnahme ausgegeben werden. Es folgt ein Speichern der Bildinformation und ein Speichern der Optikelement-Encoderpositionsinformationen als Reaktion auf das Triggersignal. Anschließend erfolgt eine Auswertung der Bildinformation, zum Beispiel der Kontrastwerte, als Funktion der Optikelement-Encoderposition.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 600 zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors eines Kameramoduls. Das hier vorgestellte Verfahren 600 entspricht oder ähnelt dem in den vorangegangenen 7 und 8 beschriebenen Verfahren, mit dem Unterschied, dass es alternative und zusätzliche Schritte aufweist. Lediglich beispielhaft umfasst das Verfahren 600 einen Schritt 800 des Bereitstellens eines Bewegungssignals. Dabei repräsentiert das Bewegungssignal eine Vorgabe für von den Optikelementen im Schritt 605 des Bewegens anzufahrenden Positionen. In diesem Ausführungsbeispiel ist diese Vorgabe als Positionstabelle mit nicht äquidistanten Positionsmarken hinterlegt. In einem Schritt 805 wird dann lediglich beispielhaft bei Erreichen der Positionen 0 mm, 0.1 mm, 0.2 mm, 0.5 mm, 1.0 mm, 2.0 mm und 5.0 mm jeweils ein Bildtriggersignal ausgelöst, um den Zeitpunkt zum Erfassen der Bildinformation zu bestimmen, wobei das Bildsignal ansprechend auf das Bildtriggersignal bereitgestellt wird. Mit anderen Worten erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel ein kontinuierliches Verfahren der Optikelemente in den fokussierbaren Kollimatoren von einer Startposition hin zu einer Endposition. Dabei wird ein Triggersignal ausgelöst, sobald der Encoder eine vordefinierte Position erreicht hat. Diese Triggersignale werden lediglich beispielhaft an den Framegrabber weitergegeben, der daraufhin den Bildaufnahmeprozesses startet. Anschließend folgt ein Auslesen und Speichern der Bildinformation, zugeordnet zu der anfangs vordefinierten Position. In einem anderen Ausführungsbeispiel können die Bildinformationen zwischengespeichert werden und am Ende des Fokussierlaufs übertragen und den Positionen zugeordnet werden. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Auswertung der Bildinformation, zum Beispiel der Kontrastwerte, als Funktion der Optikelement-Encoderposition.

Claims

Vorrichtung (200) zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors (120) eines Kameramoduls (115), wobei die Vorrichtung (200) folgende Merkmale aufweist: eine erste Optikeinrichtung (205) mit einem von einer ersten Lichtquelle (210) beleuchtbaren, entlang einer ersten optischen Achse (215) verfahrbaren ersten Optikelement (220); eine zweite Optikeinrichtung (235) mit einem von einer zweiten Lichtquelle (240) beleuchtbaren, entlang einer zweiten optischen Achse (245) verfahrbaren zweiten Optikelement (250), wobei die zweite Optikeinrichtung (235) beabstandet von der ersten Optikeinrichtung (205) angeordnet ist und die erste optische Achse (215) einen Schnittpunkt (260) mit der zweiten optischen Achse (245) aufweist, wobei in einem Bereich des Schnittpunkts (260) das zu prüfende Kameramodul (115) anordenbar ist; und eine Auswerteeinrichtung (270), die ausgebildet ist, um eine Positionsinformation (275) einzulesen, die eine zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasste Position des ersten und des zweiten Optikelements (220, 250) repräsentiert, und ein Bildsignal (285) einzulesen, das eine von dem Bildsensor (120) zu dem bestimmten Zeitpunkt erfasste Bildinformation repräsentiert, wobei die Auswerteeinrichtung (270) ausgebildet ist, um unter Verwendung des Bildsignals (285) und/oder der Positionsinformation (275) jeder erfassten Position eine Bildinformation zuzuordnen, um den Justierzustand des Kameramoduls (115) zu bestimmen.
Vorrichtung (200) gemäß Anspruch 1, mit einer Bildfangschaltung (400), die ausgebildet ist, um den Bildsensor (120) in Abhängigkeit von der Position der Optikelemente (220, 250) anzusteuern oder auszulesen, und die ausgebildet ist, um das Bildsignal (285) bereitzustellen.
Vorrichtung (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Steuereinrichtung (280) zum Steuern des ersten Optikelements (220) und des zweiten Optikelements (250), wobei die Steuereinrichtung (280) ausgebildet ist, um die Positionsinformationen (275) der Optikeinrichtungen (205, 235) bereitzustellen.
Vorrichtung (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Vorrichtung (200) ausgebildet ist, um das erste (220) und das zweite (250) Optikelement zu dem bestimmten Zeitpunkt derart anzuordnen, dass sich die Zwischenbilder der Optikelemente (220, 250) in einer gleichen Objektebene (410, 415) befinden.
Vorrichtung (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer dritten Optikeinrichtung (300) mit einem von einer dritten Lichtquelle (305) beleuchtbaren, entlang einer dritten optischen Achse (310) verfahrbaren dritten Optikelement (315), wobei die dritte Optikeinrichtung (300) beabstandet von der ersten und zweiten Optikeinrichtung (205, 235) angeordnet ist und die dritte optische Achse (310) einen Schnittpunkt (260) mit der ersten und zweiten optischen Achse (245) aufweist, wobei in einem Bereich des Schnittpunkts (260) das zu prüfende Kameramodul (115) anordenbar ist.
Verfahren (600) zum Prüfen eines Justierzustands eines Bildsensors (120) eines Kameramoduls (115), wobei das Verfahren (600) folgende Schritte (605, 610, 615) umfasst: Bewegen (605) eines von einer ersten Lichtquelle (210) beleuchtbaren ersten Optikelements (220) entlang einer ersten optischen Achse (215) einer ersten Optikeinrichtung (205), wobei die erste optische Achse (215) im Wesentlichen einer optischen Achse (225) des zu prüfenden Kameramoduls (115) entspricht, und Bewegen eines von einer zweiten Lichtquelle (240) beleuchtbaren zweiten Optikelements (250) entlang einer zweiten optischen Achse (245) einer zweiten Optikeinrichtung (235), wobei die zweite Optikeinrichtung (235) beabstandet von der ersten Optikeinrichtung (205) angeordnet ist und die erste optische Achse (215) einen Schnittpunkt (260) mit der zweiten optischen Achse (245) innerhalb des Kameramoduls (115) aufweist; Einlesen (610) einer Positionsinformation (275), das eine zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasste Position des ersten Optikelements (220) und des zweiten Optikelements (250) repräsentiert, und Einlesen eines Bildsignals (285), das eine von dem Bildsensor (120) zu dem bestimmten Zeitpunkt erfasste Bildinformation repräsentiert; und Zuordnen (615) der Position zu der Bildinformation unter Verwendung des Bildsignals (285) und/oder der Positionsinformation (275), um den Justierzustand des Kameramoduls (115) zu bestimmen.
Verfahren (600) gemäß Anspruch 6, mit einem Schritt (700) des Ausgebens eines Positionstriggersignals (405), um den Zeitpunkt zum Erfassen der Position des ersten und/oder zweiten Optikelements (220, 250) zu bestimmen, wobei die Positionsinformation (275) ansprechend auf das Positionstriggersignal (405) bereitgestellt wird.
Verfahren (600) gemäß Anspruch 6 oder 7, mit einem Schritt (805) des Ausgebens eines Bildtriggersignals (500), um den Zeitpunkt zum Erfassen der Bildinformation zu bestimmen, wobei das Bildsignal (285) ansprechend auf das Bildtriggersignal (500) bereitgestellt wird.
Verfahren (600) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, mit einem Schritt (705) des Speicherns der Bildinformation und/oder der Position des ersten und zweiten Optikelements (220, 250), wobei der Schritt (705) des Speicherns vor dem Schritt (610) des Einlesens durchgeführt wird.
Verfahren (600) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das erste Optikelement (220) mit einer ersten Geschwindigkeit bewegt wird und das zweite Optikelement (250) mit einer sich von der ersten Geschwindigkeit unterscheidenden zweiten Geschwindigkeit.
Verfahren (600) gemäß Anspruch 10, wobei die erste und die zweite Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt einen Wert von größer 0 m/s aufweisen und/oder wobei der zeitliche Verlauf der ersten und zweiten Geschwindigkeiten mathematisch durch eine nichtlineare Funktion beschreibbar ist.
Verfahren (600) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11, mit einem Schritt (800) des Bereitstellens eines Bewegungssignals (420), wobei das Bewegungssignal (420) eine Vorgabe für von den Optikelementen (220, 250) anzufahrenden Positionen repräsentiert, insbesondere wobei die Vorgabe als Positionstabelle (430) hinterlegt ist.
Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, die Schritte (605, 610, 615) des Verfahrens (600) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 6 bis 12 auszuführen und/oder anzusteuern.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 13 gespeichert ist.