TWI396932B - 調製傳遞函數值之測量方法 - Google Patents

Description

調製傳遞函數值之測量方法

本發明涉及鏡頭檢測技術領域，尤其涉及鏡頭之調製傳遞函數值之測量方法。

數位相機、攝像機及手機攝像頭等成像物體之影像品質主要取決於鏡頭之成像品質，而鏡頭之成像品質監控在於鏡頭之測試過程。調製傳遞函數值(Modulation Transfer Function,MTF)係分析鏡頭之解像力跟反差再現能力、綜合評價鏡頭之銳度、反差及解析度之一重要參數。參見文獻：A simple method for determining the modulation transfer function indigital radiography; Fujita, H., Tsai, D-Y., Itoh, T., Department of Electronic & Computer Engineering, England, Gifu University; Medical imaging, IEEE transactions on; pages 34~39, Volume 11, Issue 1, March. 1992。於光學產業，調製傳遞函數值介於0%至100%之間，通常調製傳遞函數值愈高之鏡頭，代表愈能解析待測影像更細微之變化。

請參見圖1，習知調製傳遞函數值之測量裝置10通常包括一圖像感測器11及一測試板12。測試板12具有間隔排佈之明暗條紋13。採用測量裝置10測量待測鏡頭14之調製傳遞函數值時，通常先調節圖像感測器11與待測鏡頭14之相互位置，使圖像感測器11位於最佳取像位置處，然後將測試板12之間隔排佈之明暗條紋13經待測鏡頭14成像於圖像感測器11。最後，由圖像感測器11感測之條紋亮度值計算出待測鏡頭14之調製傳遞函數值。待測鏡頭14之調製傳遞函數值可由下述公式算得：MTF=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)。其中，Imax為圖像感測器11所感測之最亮條紋之亮度值，Imin為圖像感測器11所感測之最暗條紋之亮度值。

圖像感測器11形成之明暗條紋13經待測鏡頭14成像後之圖像主要由像素構成。圖像感測器11必須控制之一重要參數係每像素於明暗條紋13經待測鏡頭14成像後之曝光時間，以補償光照條件之變化。當待測鏡頭之調製傳遞函數值特別大或曝光時間太長時，圖像感測器11感測之經待測鏡頭14成像後之明暗條紋13之圖像之亮度值會大於該條紋之實際亮度，造成圖像感測器11獲取之條紋亮度過於飽和。當待測鏡頭之調製傳遞函數值特別小，或者待測鏡頭14之鏡片鍍有濾光薄膜層引起待測鏡頭14之鏡片之調製傳遞函數值較小，或曝光時間太短會導致圖像感測器11無法感應該條紋之亮度值。上述情形均會導致測試所得之待測鏡頭14之調製傳遞函數值誤差較大，造成錯誤之測量結果，進而將合格待測鏡頭判斷為不合 格品。

有鑑於此，提供一調製傳遞函數值之測量方法以提高測量精度，進而提高鏡頭檢測精度及確保鏡頭品質實為必要。

該調製傳遞函數值之測量方法包括以下步驟：提供一測試板及與測試板相對之圖像感測器，該測試板具有複數明暗相間之測試圖案，該圖像感測器用於感測每測試圖案經由待測鏡頭成像後之圖像之亮度值，將待測鏡頭置於測試板與圖像感測器之間；調節圖像感測器之成像亮度至所有測試圖案經由待測鏡頭成像後之平均亮度值，驅動圖像感測器沿待測鏡頭之成像光軸運動，至該圖像感測器對全部測試圖案取得最佳成像效果；驅動圖像感測器平行於測試板之測試圖案之排佈方向運動，連續記錄圖像感測器感測之測試圖案經由待測鏡頭之亮度值，得出最大亮度值及最小亮度值，根據該最大亮度值及最小亮度值計算待測鏡頭之調製傳遞函數值。

本技術方案之調製傳遞函數值之測量方法藉由於測試待測鏡頭之調製傳遞函數值前調節圖像感測器之曝光時間從而調節圖像感測器之成像亮度，從而避免了習知測試方法測試調製傳遞函數值特別大或特別小之待測鏡頭或鍍有濾光薄膜層之鏡片時，圖像感測器讀取之經由待測鏡頭成像後之明暗條紋之亮度值太大或亮度值太小導致測試所得之調製傳遞函數值誤差較大之缺陷。因此，本技術方案之調製傳遞函數值之測量方法能有效提高鏡頭檢測準確度，進而確保鏡頭品質。

10‧‧‧測量裝置

11，21，21’，31‧‧‧圖像感測器

12，22，32‧‧‧測試板

13‧‧‧明暗條紋

14，24，34‧‧‧待測鏡頭

23，33‧‧‧測試圖案

35‧‧‧擴散片

231‧‧‧暗條紋

232‧‧‧明條紋

圖1係習知鏡頭調製傳遞函數值之測量方法示意圖。

圖2係本技術方案之實施例提供之調製傳遞函數值之測量方法涉及之一調節圖像感測器之成像亮度方法之示意圖。

圖3係本技術方案之實施例提供之調製傳遞函數值之測量方法涉及之另一調節圖像感測器之成像亮度方法之示意圖。

以下將結合附圖對本技術方案之調製傳遞函數值之測量方法進行具體說明。

請參閱圖2，本技術方案實施例提供之調製傳遞函數值之測量方法所採用之測量裝置包括測試板22及圖像感測器21。

測試板22具有複數明暗相間之測試圖案23。測試圖案23可為本領域常見圖案，如為一包括複數間隔排佈之明暗條紋之條紋陣列，或為包括第一條紋陣列及第二條紋陣列之圖案。當測試圖案23為後者時，第一條紋陣列及第二條紋陣列均包括複數間隔排佈之明暗條紋，且第二條紋陣列之複數間隔排佈之明暗條紋排佈方向與第一條紋陣列之複數間隔排佈之明暗條紋排佈方向相交。本實施例中，該測試圖案23係一第一條紋陣列。該第一條紋陣列包括複數間隔排佈之暗條紋231及明條紋232。

圖像感測器21用於感測測試板22之測試圖案23經由待測鏡頭後於該圖像感測器21之成像亮度。圖像感測器21可為電荷耦 合圖像感測器或互補金屬氧化物半導體圖像感測器。圖像感測器21可於其驅動裝置(圖未示)之驅動下沿待測鏡頭成像光軸方向移動或平行於測試板22之測試圖案23中之暗條紋231及明條紋232之排佈方向運動。

本實施例提供之調製傳遞函數值之測量方法包括以下步驟：第一步，將待測鏡頭置於圖像感測器及測試板之間。

該將待測鏡頭置於圖像感測器及測試板之間係指圖像感測器位於待測鏡頭之成像光軸線，且圖像感測器及測試板分別位於待測鏡頭之二側。

第二步，調節圖像感測器之成像亮度至所有測試圖案經由待測鏡頭成像後之平均亮度值，驅動圖像感測器沿待測鏡頭之成像光軸線運動，至圖像感測器對全部測試圖案取得最佳成像效果。

該調節圖像感測器之成像亮度至所有測試圖案經由待測鏡頭成像後之平均亮度值可藉由先記錄圖像感測器所感測之測試圖案經由待測鏡頭之平均亮度值，然後根據該平均亮度值調節圖像感測器之曝光時間，從而使圖像感測器之成像亮度等於測試板之全部測試圖案經由待測鏡頭成像後之平均亮度值來達成。

該記錄圖像感測器感測之測試圖案經由待測鏡頭之平均亮度值可按以下二種方式進行： 第一種，如圖2所示，首先，驅動圖像感測器21沿待測鏡頭24之光軸線運動，至圖像感測器21不能識別測試圖案23之暗條紋231與明條紋232之分界線。本實施例中，當圖像感測器21位於平面M處時，圖像感測器21完全無法辨別測試板22之暗條紋231與明條紋232之分界線。此時，圖像感測器21感測之經由待測鏡頭24成像後之測試圖案23之亮度係測試板22所有測試圖案23之平均亮度值。而圖像感測器21對所有測試圖案23經由待測鏡頭24成像後之圖案成像而形成之圖像之亮度表示該圖像之曝光程度。由於圖像感測器21感測之圖像亮度為平均亮度值，因此，此時圖像感測器21形成之圖像之曝光程度對應為最佳曝光程度，對應地，圖像感測器21之曝光時間為最佳值。其次，根據該平均亮度值調節圖像感測器21之曝光時間，使圖像感測器21之成像亮度為該平均亮度值。最後，驅動圖像感測器21沿待測鏡頭24之成像光軸線運動，至圖像感測器21對全部測試圖案23取得最佳成像效果，即圖像感測器21’位於平面N處時，即可開始測量待測鏡頭24之調製傳遞函數值。

第二種，如圖3所示，首先，驅動圖像感測器31沿待測鏡頭34之成像光軸線運動，至圖像感測器31對測試圖案33取得最佳成像效果；其次，提供一擴散片35，該擴散片35利用光擴散作用而混合測試板32之所有測試圖案33之亮度，並將擴散片35置於測試板32與待測鏡頭34之間，以藉由擴散片35對測試板32之全部測試圖案33之光擴散作用，使得圖像感測器31 感測全部測試圖案33經擴散片35擴散後並經待測鏡頭34成像後之亮度平均值；最後，根據該平均亮度值調節圖像感測器31之曝光時間，使圖像感測器31之成像亮度為該平均亮度值。

第三步，驅動圖像感測器平行於測試板之測試圖案排佈方向運動，連續記錄圖像感測器感測之所有測試圖案經由待測鏡頭之亮度值，得出最大亮度值及最小亮度值，根據該最大亮度值及最小亮度值計算待測鏡頭之調製傳遞函數值。

該最大亮度值及最小亮度值依下述方式確定出：比較圖像感測器連續記錄之每三測試圖案經由待測鏡頭之亮度值，若中間位置之測試圖案之亮度值大於其前後位置之測試圖案之亮度值，則該中間位置之測試圖案之亮度值為圖像感測器所感測之最大亮度值；若中間位置之測試圖案亮度值小於其前後位置之測試圖案之亮度值，則該中間位置之測試圖案之亮度值為圖像感測器所感測之最小亮度值。

設此時圖像感測器所感測之測試圖案之最大亮度值為Imax，最小亮度值為Imin，則待測鏡頭之MTF值=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)。

本實施例之調製傳遞函數值之測試方法藉由先調節圖像感測器之成像亮度為測試板之全部測試圖案之平均亮度值，從而避免了習知測試方法測試調製傳遞函數值特別大或特別小之待測鏡頭或鍍有濾光薄膜層之鏡片時，圖像感測器讀取之經 由待測鏡頭成像後之明暗條紋之亮度值太大或太小導致測試所得之調製傳遞函數值誤差較大之缺陷。因此，本技術方案之調製傳遞函數值之測量方法能提高鏡頭檢測準確度，進而確保鏡頭品質。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

21，21’‧‧‧圖像感測器

22‧‧‧測試板

23‧‧‧測試圖案

232‧‧‧明條紋

231‧‧‧暗條紋

24‧‧‧待測鏡頭

Claims (6)

1. 一種調製傳遞函數值之測量方法，用於測量待測鏡頭之調製傳遞函數值，其包括以下步驟：提供一測試板及與測試板相對之圖像感測器，該測試板具有複數明暗相間之測試圖案，該圖像感測器用於感測測試圖案經由待測鏡頭成像後之圖像之亮度值，將待測鏡頭置於測試板與圖像感測器之間；調節圖像感測器之成像亮度至所有測試圖案經由待測鏡頭成像後之平均亮度值，驅動圖像感測器沿待測鏡頭之成像光軸運動，至該圖像感測器對全部測試圖案取得最佳成像效果；驅動圖像感測器平行於測試板之測試圖案之排佈方向運動，連續記錄圖像感測器感測之測試圖案經由待測鏡頭之亮度值，比較圖像感測器連續記錄之每三測試圖案經由待測鏡頭後之亮度值，若中間位置測試圖案之亮度值大於其前後位置之測試圖案之亮度值，則該中間位置之測試圖案之亮度值為圖像感測器所感測之最大亮度值；若中間位置之測試圖案之亮度值小於其前後位置之測試圖案之亮度值，則該中間位置之測試圖案之亮度值為圖像感測器所感測之最小亮度值，根據該最大亮度值及最小亮度值計算待測鏡頭之調製傳遞函數值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之調製傳遞函數值之測量方法，其中，該調節圖像感測器之成像亮度至所有測試圖案經由待 測鏡頭成像後之平均亮度值包括以下步驟：記錄該圖像感測器感測之全部測試圖案經由待測鏡頭成像後之平均亮度值；根據該平均亮度值調整圖像感測器之曝光時間，使圖像感測器之成像亮度為該平均亮度值。
3. 如申請專利範圍第2項所述之調製傳遞函數值之測量方法，其中，該記錄該圖像感測器感測之全部測試圖案經由待測鏡頭成像後之平均亮度值包括驅動圖像感測器沿待測鏡頭成像光軸運動，至該圖像感測器不能識別該明暗相間之測試圖案之間之分界線之步驟。
4. 如申請專利範圍第2項所述之調製傳遞函數值之測量方法，其中，該記錄該圖像感測器感測之測試圖案經由待測鏡頭成像後之平均亮度值包括提供一擴散片，並將該擴散片置於測試板與待測鏡頭之間以獲取全部測試圖案之亮度經擴散片擴散後且經由待測鏡頭後之平均亮度之步驟。
5. 如申請專利範圍第1項所述之調製傳遞函數值之測量方法，其中，該測試圖案包括第一條紋陣列，該第一條紋陣列包括複數間隔排佈之明暗條紋。
6. 如申請專利範圍第5項所述之調製傳遞函數值之測量方法，其中，該測試圖案還包括第二條紋陣列，該第二條紋陣列包括複數間隔排佈之明暗條紋，該第二條紋陣列之複數間隔排佈之明暗條紋排佈方向與該第一條紋陣列之複數間隔排佈之明暗條紋排佈方向相交。