TWI546569B

TWI546569B - 用以將鏡片與光學系統對準之方法及裝置

Info

Publication number: TWI546569B
Application number: TW099129864A
Authority: TW
Inventors: 沃斯基西里爾麥奇洛維西; 珍Ｐ露辛奇
Original assignee: 亞太光電股份有限公司
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2016-08-21
Also published as: TW201211586A

Description

用以將鏡片與光學系統對準之方法及裝置

本發明係有關於用以將鏡片與光學系統對準之方法及裝置。

發明背景

本發明關於製造多鏡片光學模組，諸如但不限制於被用於行動電話之照相機中的光學模組。

本發明特別關於一種用以將鏡片與光學系統對準的方法及裝置，該光學系統包含，例如一或一以上鏡片。本發明更特別關於一種用以實施鏡片與光學系統之一快速粗略預對準的方法及裝置。該粗略預對準允許隨後快速實施鏡片與光學系統的一精確對準。

作為前言，應注意名詞「焦距」、「超焦距」、「會聚點」、「光軸」、「弧矢」、「子午」、「MTF或調變轉換函數」、「光軸」、「空間頻率」、「光學中心」之定義可在Warren J.Smith.Modern Optical Engineering.McGraw-Hill中被找到。

第1圖繪示組成一可被用於一行動電話之照相機的光學模組10的主要元件之正視圖。一支座12包含一具有一軸16的圓柱形凹部14及一基座18。基座18包含一圍繞軸16的孔。若干各別包含一墊圈(20a、20b、20c、20d)接隨一鏡片(22a、22b、22c、22d)的鏡片組合件20a、22a；20b、22b；20c、22c；20d、22d(繪示四個)以一圓柱形筒24被保持在凹部14內，圓柱形筒24包含一圍繞軸16的孔。一感測器26最後被提供，以使其接收沿軸16穿過鏡片的光。感測器26可形成該模組之一部份或可分開被提供。

一光學模組諸如模組10之品質很大程度取決於組成模組的不同鏡片(22a、22b、22c、22d)之光軸的對準。

在用於行動電話的模組情況中，模組之焦距，即從鏡片組合件之光學中心到影像形成於其上的感測器之距離受限於電話之小尺寸，且必須大體在1mm到6mm範圍內。此一短焦距藉由使用一鏡片組合件被獲得，該鏡片組合件組合數個具有一高會聚點，範圍大約從100到1000的鏡片。

一特定鏡片之會聚點越高，此鏡片之光軸與模組餘部之光軸之對準越重要。因此對於要被使用於諸如包含5百萬像素以上，焦距在3到5mm範圍內的一的高解析度照相機中的模組而言，鏡片之對準必須以一微米或更小的精度被實施。

由多於3鏡片組成的高品質模組一般需要至少一以一1到5微米之精度實施的對準。實施此一對準極耗費時間。

允許一鏡片與一光學系統快速且極精確對準的方法及裝置是為一現存的需求。

發明概要

本發明之一實施例包含依下述將一鏡片與一光學系統預對準：以在光學系統上粗略對準的鏡片開始，繼以下述步驟：a/計算組合鏡片與光學系統在至少四粗略量測位置的一組合調變轉換函數(C-MTF)，b/向最低C-MTF位置移動一預定距離，c/轉到a/，除非預定條件被達到，其中C-MTF是分別記為SMTF及TMTF之弧矢及子午調變轉換函數之值的一線性組合，其形式為C-MTF=A.SMTF+B.TMTF；A與B是非零純量數字。

本發明之另一實施例包含依下述將一鏡片與一光學系統預對準：以在光學系統上粗略對準的鏡片開始；且修正鏡片之位置，直到在四粗略量測位置所計算之一包含一弧矢圖案與一子午圖案組合的圖案之調變轉換函數值在預定範圍內時。

本發明之又一實施例包含一用於將一鏡片與一光學系統對準的程序，該程序包含：提供一鏡片及一具有一光軸之光學系統，其中該鏡片易於與光學系統對準以在一影像平面形成一源物體的影像，該影像具有頂部、底部、左部及右部邊緣；粗略地將鏡片相對於光學系統定位；及在一垂直於光學系統之光軸的平面上，修正鏡片之位置，直到四組合調變轉換函數(C-MTF)之值在預定範圍內時為止，C-MTF在沿著與影像中心相交的二粗略定位軸接近該影像之諸邊緣的四粗略量測位置，各別針對一包含一弧矢圖案及一子午圖案之組合的組合圖案被計算。

依據本發明之一實施例，修正鏡片位置直到四C-MTFs值在預定範圍內包含重複以下步驟：計算C-MTFs；及在一垂直於光學系統之光軸的平面上，沿一平行於包含具有最低值C-MTF的粗略量測位置的影像之粗略定位軸之線，將鏡片向該粗略量測位置移動一預定步級；直到任一C-MTF在一預定C-MTF閾值之上，且最大C-MTF與最小C-MTF之差在一預定C-MTF差閾值之下時，或直到鏡片被移動一預定次數時。

依據本發明之一實施例，上述方法進一步包含：提供一在四粗略量測位置具有一弧矢圖案及一子午圖案之一組合的源物體。

依據本發明之一實施例，上述方法進一步包含：提供一在其四粗略量測位置具有一棋盤圖案的源物體，該棋盤圖案具有分別平行及垂直於該物體之上下軸的列與行。

依據本發明之一實施例，包含粗略量測位置之影像的二軸沿著影像對角線，且該四粗略量測位置位於影像之四角。

依據本發明之一實施例，粗略定位鏡片包含將源物體之中心與光學系統之光軸對準；且將鏡片相對於光學系統定位，以使形成於影像平面上的源物體中心之影像與影像平面和光學系統之光軸的交點位置重合。

本發明之另一實施例包含一用以將一鏡片與一光學系統對準之程序，該程序包括：依據上述方法將鏡片與光學系統預對準；沿一平行於一第一精確定位軸之線，在垂直於光學系統之光軸的平面上調整鏡片之位置，該第一精確定位軸穿過影像中心，且通過位於接近影像相對邊緣的第一及第二精確量測位置，直到組合之鏡片與光學系統在第一及第二精確量測位置被計算之第一及第二弧矢及子午調變轉換函數，係使第一與第二精確量測位置的弧矢調變轉換函數之差及第一與第二精確量測位置的子午調變轉換函數之差最小，各該調變轉換函數在一第一預定閾值之上時為止；且沿一平行於一第二精確定位軸之線，在垂直於光學系統之光軸的平面上調整鏡片之位置，該第二精確定位軸穿過影像中心，且通過位於接近影像相對邊緣的第三及第四精確量測位置，直到組合之鏡片與光學系統在第三及第四精確量測位置被計算之第三及第四弧矢及子午調變轉換函數，係使第三與第四精確量測位置的弧矢調變轉換函數之差及第三與第四精確量測位置的子午調變轉換函數之差最小，各該調變轉換函數在一第二預定閾值之上時為止。

依據本發明之一實施例，在上述方法中：第一及第二精確量測位置位於影像頂部與底部中間，第一精確定位軸是影像的垂直軸，且第一與第二弧矢與子午調變轉換函數是頂部與底部弧矢與子午調變轉換函數；及第三及第四精確量測位置位於影像左部與右部中間，第二精確定位軸是影像的水平軸，且第三與第四弧矢與子午調變轉換函數是左部與右部弧矢與子午調變轉換函數。

依據本發明之一實施例，在上述方法中，沿一平行於影像的垂直軸之線調整鏡片位置包含：沿該線調整鏡片位置，直到：在影像之頂部中間被計算的，組合之鏡片與光學系統之一頂部弧矢調變轉換函數(TS-MTF)與一頂部子午調變轉換函數(TT-MTF)中任一者，及在影像之底部中間被計算的，組合之鏡片與光學系統之一底部弧矢調變轉換函數(BS-MTF)與一底部子午調變轉換函數(BT-MTF)中任一者，係在第一預定閾值之上；且一值GmV=α1((TS-MTF)-(BS-MTF))ⁿ¹+β1((TT-MTF)-(BTMTF))ⁿ²，達到一第三預定閾值之下的一極小值，α1、β1、n1、n2是預定加權因數；及該沿平行於影像之水平軸的線調整鏡片位置包含：沿該線調整鏡片位置，直到：在影像之左部中間被計算的，組合之鏡片與光學系統之一左部弧矢調變轉換函數(LS-MTF)與一左部子午調變轉換函數(LT-MTF)中任一者，及在影像之右部中間被計算的，組合之鏡片與光學系統之一右部弧矢調變轉換函數(RS-MTF)與一右部子午調變轉換函數(RT-MTF)中任一者，係在第二預定閾值之上；且一值GmH=α2((TS-MTF)-(BS-MTF))ⁿ³+β2((TT-MTF)-(BTMTF))ⁿ⁴達到一在一第四預定閾值之下的極小值，α2、β2、n3、n4是預定加權因數。

依據本發明之一實施例，在上述方法中：當GmV之變量從負變為正時，GmV達到一極小值；且當GmH之變量從負變為正時，GmH達到一極小值。

依據本發明之一實施例，在上述方法中，該沿一平行於影像垂直軸的線調整鏡片位置包含：重複以下步驟：計算頂部及底部、弧矢及子午調變轉換函數值及GmV值；及在沿一垂直線的一第一方向移動鏡片一預定步級；直到計算值具有相對第一及第三預定閾值的期望水平，且GmV達到一極小值時，或直到鏡片到達一預定向外位置為止；且如果鏡片到達該第一方向上之該預定向外位置，將該鏡片移回其在該垂直線上之原始位置，及重複以下步驟：計算頂部及底部、弧矢及子午調變轉換函數值及GmV值；及在沿該垂直線的一與該第一方向相對的方向上移動鏡片一預定步級；直到計算值具有相對第一及第三預定閾值的期望水平，且GmV達到一極小值時，或直到鏡片在該相對方向上到達一預定向外位置，此情況下鏡片被廢棄時為止。

依據本發明之一實施例，在上述方法中，該沿一平行於影像之水平軸的線調整鏡片位置包含：重複以下步驟：計算左部及右部、弧矢及子午調變轉換函數值及GmH值；及在沿一水平線的一第一方向移動鏡片一預定步級；直到計算值具有相對於第二及第四預定閾值的期望水平，且GmH達到一極小值時，或直到鏡片到達一預定向外位置時為止；且如果鏡片在該第一方向上到達該預定向外位置，將該鏡片移回其在該水平線上之原始位置，及重複以下步驟：計算左部及右部、弧矢及子午調變轉換函數值及GmH值；及在沿該水平線與該第一方向相對的方向上移動鏡片一預定步級；直到計算值具有相對於第二及第四預定閾值的期望水平，且GmH達到一極小值時，或直到鏡片在該相對方向上到達一預定向外位置，此情況下鏡片被廢棄時為止。

本發明之一實施例進一步包含提供一能夠感測源物體在影像平面上的影像的影像感測器。

本發明也包含一種被提供用以實施上述任一方法的裝置。

本發明也包含一欲被用在一用於將一鏡片與一光學系統對準的程序中的源物體，該源物體在沿二穿過該物體中心的軸位於接近該物體之邊緣的四粗略量測位置的每一量測位置具有一包含一弧矢圖案及一子午圖案之組合的圖案。

依據本發明之一實施例，該源物體進一步在沿穿過物體中心的第一及第二精確定位軸位於接近物體邊緣的四精確量測位置的每一量測位置包含一包括並列的一弧矢圖案及一子午圖案的圖案。

依據本發明之一實施例，該源物體具有一頂部、一底部、一左部及一右部；其中：該物體之頂部中間包含一並列的一弧矢圖案及一子午圖案；該物體之底部中間包含一並列的一弧矢圖案及一子午圖案；該物體之左部中間包含一並列的一弧矢圖案及一子午圖案；該物體之右部中間包含一並列的一弧矢圖案及一子午圖案；且其中該物體之左頂角、右頂角、左底角及右底角各包含一弧矢圖案及一子午圖案之一組合。

依據本發明之一實施例，該並列的一弧矢圖案及一子午圖案包含一組平行於該物體之第一精確定位軸的線，與一組平行於該物體之第二精確定位軸的線並列，每組線在物體之對應精確定位軸之一側。

依據本發明之一實施例，一弧矢圖案及一子午圖案之組合包括一棋盤圖案，該棋盤圖案具有分別平行及垂直於該物體之上下軸的列及行。

依據本發明之一實施例，該並列的一弧矢圖案及一子午圖案包含一組相對於該物體之第一精確定位軸的平行線傾斜幾度的線，與一組相對於於該物體之第二精確定位軸的平行線傾斜幾度的線並列，各組線在該物體之對應精確定位軸之一側。

依據本發明之一實施例，一弧矢圖案及一子午圖案之組合包括一棋盤圖案，該棋盤圖案具有分別相對於該物體之一上下軸的平行線及垂線傾斜幾度的列及行。

本發明之一實施例包含一用於將一鏡片與一光學系統預對準的程序，該程序包含：提供一鏡片及一具有一光軸之光學系統，其中該鏡片易於與光學系統對準以在一影像平面上形成一源物體之影像，該影像具有頂、底、左及右邊緣；將鏡片相對於光學系統粗略定位；及重複以下步驟：在沿穿過影像中心的二粗略定位軸位於接近影像邊緣的四粗略量測位置，計算組合之鏡片與光學系統的組合調變轉換函數(C-MTF)；在一垂直於光學系統之光軸的平面上，沿一平行於該包含具有最低值C-MTF之粗略量測位置的影像之粗略定位軸的線，以一預定步級將鏡片移向該粗略量測位置；直到任一C-MTF在一預定C-MTF閾值之上及最大C-MTF與最小C-MTF之差在一預定C-MTF差閾值之下，或直到鏡片被移動一預定次數時為止。

依據本發明之一實施例，該計算組合之鏡片與光學系統的四組合調變轉換函數(C-MTF)包含，在影像之各該粗略量測位置，針對一包含一弧矢圖案及一子午圖案之組合的圖案計算一調變轉換函數。

圖式簡單說明

第1圖繪示組成一光學模組的主要元件之正視圖。

第2a圖及第2b圖繪示相對於一光學系統的弧矢及子午方向。

第3圖繪示一依據本發明之一供對準的光學模組之視野。

第4圖繪示隨著頂部鏡片沿Y軸相對於固定堆疊/光學系統移動，TS-MTF及BS-MTF值之改變，及產生的V△S值之改變。

第5圖繪示隨著頂部鏡片沿Y軸相對於固定堆疊/光學系統移動，V△S及V△T值之改變。

第6圖繪示一種依據本發明之一實施例定位一鏡片的完整程序。

第7圖繪示一種依據本發明之一實施例粗略定位一鏡片的程序。

第8圖繪示一種依據本發明之一實施例預定位一鏡片的程序。

第9圖繪示一種依據本發明之一實施例，沿Y軸精確定位一鏡片的程序。

第10圖繪示一種依據本發明之一實施例，沿X軸精確定位一鏡片的程序。

第11圖繪示依據本發明之一實施例的一源物體。

較佳實施例之詳細說明

因為修正一具有二以上鏡片的模組之每一鏡片之個別對心是不經濟的，本發明特別有關於設計成使得在鏡片堆疊頂部之鏡片聚集模組的大部份會聚點，且剩餘鏡片具有一低會聚點的模組，且該模組僅意欲修正像差而不顯著修改會聚點。

使用此等模組，具有最高會聚點的頂部鏡片僅需要一精確對準。

在下文中，在堆疊頂部之鏡片被稱作頂部鏡片，而其他鏡片被稱作固定堆疊。

本發明有關於執行頂部鏡片相對固定堆疊之光軸的一精確且快速對準的方法。堆疊之光軸實際上定義為堆疊中之一鏡片，例如底部鏡片的光軸。

頂部鏡片與形成固定堆疊之光學系統在模組(鏡片+光學系統)之光學品質最大時對準最佳。光學品質可由下列二優先方向上量測的MTF被賦予特徵(調變轉換函數，見(1))：弧矢(相當於對一直立的人類觀察者是垂直的)及子午(對同一觀察者是水平的)。

名詞弧矢及子午可簡單地相關於第2a圖及第2b圖定義如下：

在一具有一光學中心O的光學系統中，一點狀物體A具有一同樣是點狀的影像。該物體、影像及光軸在同一平面，即弧矢平面上。一與光軸相交，全部被包含在弧矢平面上的線狀物體具有一同樣在弧矢平面上的影像。弧矢方向由穿過點A及光學中心O的線被界定在影像平面上(垂直於光軸)。

子午平面是包含物體A且垂直於弧矢平面的平面。子午方向由垂直於弧矢方向且A經過A的線被界定在影像平面上。

MTF可進而被簡單描述如下，假定光學系統允許形成一物體之一影像。

MTF，或調變轉換函數是複數OTF，或光學轉換函數之模數，即在定義空間維度域中一點狀物體之影像亮度的函數之空間頻率域中的傅立葉變換。

一在空間域中的物體可被分解成小元素，各該小元素是其空間頻率成份之和，且影像之亮度是全部空間成份之影像之和，乘以TF之模數。

可藉由量測一僅具有此單一空間頻率的物體之影像亮度針對一特定頻率直接量測MTF。

此物體例如藉由一規則模式成形，規則模式之週期是頻率之倒數：模數是下列之比MTF=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)，Imax及Imin分別是觀察到的最大及最小亮度。模數，即MTF則是從零到一變化的純量數字。

量測亮度之標度是任意的，但是常規做法是採用從對應黑色的零到對應白色的1的線性標度，雖然使用一非線性標度將是可行的。

當空間頻率具有一正弦變化時，在影像一點上的MTF被嚴格定義。實施上，影像，且同樣地物體不可能是點狀的，且必須是具有被量測的有限維度。一般公認之一MTF的良好近似是當物體是一佔據光學系統視野(FOV)的一小部份，範圍從1%到5%之黑線及白線圖案時被完成。如果該圖案由平行線組成，一計算一弧矢MTF的物體/圖案不能被包含在一單一弧矢平面內。既然如此諸平行線之一被包含在弧矢平面，其他在子午方向上延伸。類似地，如果該圖案由平行線組成，一計算一子午MTF的物體/圖案不能被包含在一單一弧矢平面內。既然如此諸平行線之一被包含在子午平面，其他在弧矢方向延伸。

雖然一光學系統的完整特性化需要在影像空間之各點量測MTF，可以證明藉由在影像的一特定數目區域的MTF特性化系統(例如：中心、角及對稱軸與FOV邊緣之交點)是可接受的。每一區域針對一特定頻率藉由兩個MTF被特性化：在一平行於弧矢方向之線圖案上量測的MTF，及在一平行於子午方向之線圖案上量測的MTF。

此等MTF在下文中被稱為：S-MTF及T-MTF。

如同由光學系統(見(1))理論所描述，弧矢STF(S-STF)大體不同於子午MTF(T-MTF)，該差別測得光學系統之像散。此外，S-MTF及T-MTF成份依通過它們所被量測的光學系統所見的影像點位置而定：它們通常在由系統形成的影像中心最大，且當視野(見(1))增加時降低。光學品質通常以中心及視野末端中心，左部及右部、頂部及底部之MTF成份S及T為特徵，如第3圖所示。

第3圖非常概略地繪示一視野30，其具有一中心32、左端/邊緣的一中心34、右端/邊緣的一中心36、頂端/邊緣的一中心38及底端/邊緣的一中心40。

頂部(38)及底部(40)沿垂直方向對準，而左部(34)及右部(36)沿水平方向對準。

如果組成光學模組的全部鏡片被完全對準，模組之光學特性將相對於中心如下述地對稱：在38被計算的頂部S-MTF(TS-MTF)將等於在40被計算的底部S-MTF(BS-MTF)；在38被計算的頂部T-MTF(TT-MTF)將等於在40計算的底部T-MTF(BT-MTF)；及對於左部(在34被計算的MTFs)及右部(在36被計算的MTFs)也觀察到相同的對稱：LS-MTF=RS-MTF且LT-MTF=RTMTF。

本發明提供用於使用一組成固定堆疊/光學系統的鏡片未完全對準的模組。發明人已注意到頂部鏡片有一相對於堆疊的位置是MTF之差全域最小者，在該位置，頂部鏡片相對於模組之理論光軸去中心化提供固定堆疊之鏡片的去中心化之最佳補償。此全域極小值可個別針對垂直及水平方向由頂部與底部MTF之差及左部與右部MTF之差之總和的極小值界定。

換句話說，全域極小值將在如下函數之極小值被達到： GmV=((TS-MTF)-(BS-MTF))+((TT-MTF)-(BT-MTF))；及GmH=((LS-MTF)-(RS-MTF))+((LT-MTF)-(RT-MTF))

差值總和是S與T MTF的一線性組合，其中全部係數等於1。也可能採用一線性組合，其中係數依想要賦予成份之一的重要性而定。例如，如果想要有一弧矢成份必須優於線性成份的影像，全域極小值函數將具有如下形式：GmV=α((TS-MTF)-(BS-MTF))+β((TT-MTF)-(BT-MTF))

α及β是預定加權係數，α>β。

一類似修改可對GmH實施。

另一種賦給予成份之一較高價的方式包含使用一非線性表式，例如：GmV=((TS-MTF)-(BS-MTF))ⁿ¹+((TT-MTF)-(BT-MTF))ⁿ²

或也可以是二表式之一組合，如：GmV=α((TS-MTF)-(BS-MTF))ⁿ¹+β((TT-MTF)-(BT-MTF))ⁿ²

n1及n2是預定加權係數。

類似修改可對GmH實施。

在下文中，下列簡化表式被使用：(TS-MTF)-(BS-MTF)=V△S(TT-MTF)-(BT-MTF)=V△T(LS-MTF)-(RS-MTF)=H△S(LT-MTF)-(RT-MTF)=H△T使得GmV=V△S+V△T及GmH=H△S+H△T

光學模組被計算以產生一影像，其中心理想地位於光學中心，在模組光軸與影像平面交點。由於組成模組之鏡片的不完全對準，這兩個中心不一致，但是它們接近，這意味著轉換成數學說法，影像之中心是決定光學中心之解的一近似。影像之中心由第3圖中的參考32表示。

分別平行於通過O的垂直及水平方向之二軸是影像之Y及X軸，如第3圖所示。

第4圖繪示隨著頂部鏡片沿Y軸相對於固定堆疊/光學系統移動，TS-MTF及BS-MTF與產生的V△S值之改變。函數V△S從一接近零的值變化成一相對極大值，然後從相對極大值變化成相對極小值，接著變化成一相對極大值，且再次變化成一接近零的值，如第4圖所示。V△S以一類似方式變化(未示於第4圖中)，但沿一與V△S不同的曲線。

鏡片與固定堆疊對準的一位置相當於盡可能接近零(極小值)的[V△S+V△T]，這意味著V△S及V△T必須各別接近零；然而，最初及最終值不可能是一解，因為它們相當於全部的MTF值也接近零，如上所述，鏡片距光學中心越遠，MTF越低。此等最初及最終解必須被忽略以僅維持V△S最小的點，同時MTF在一特定閾值以上。此閾值依模組性能而定，但是例如可在針對理論上完全對準之模組鏡片所計算的MTF的30%範圍內選擇。

V△S之曲線也可呈現局部極小值，如第4圖所示，但是我們必須也排除此等解，因為我們找尋函數V△S達到一絕對極小值的點。一類似推理可針對V△T被實施。

大體上，V△S最小的點與V△T最小點不一致。本發明提供用來決定鏡片相對於固定堆疊之位置，其函數是：GmV=α1(V△S)ⁿ¹+β1(V△T)ⁿ²=α1((TS-MTF)-(BS-MTF))ⁿ¹+ß1((TT-MTF)-(BT-MTF))ⁿ²

最小。

當係數α1、β1、n1、n2等於1時，此點對應V△S及V△T之曲線與最低值之交點，且函數V△S+V△T之變化從負變為正，如第5圖所示。

第5圖繪示隨著頂部鏡片沿Y軸相對於固定堆疊/光學系統移動，V△S及V△T之改變。

當係數不等於1時，該點可藉由計算V△S及V△T之解的重心而被決定。

依據本發明，此在下文中將稱為點A的點是在Y軸上的點，提供S及T成份二者的頂部與底部MTF之最佳平衡。

本理論以使用商品名稱為ZEMAX或CODE V的市售程式所執行的模擬證實，該二程式由ZEMAX Development Corporation，3001 112^th Avenue NE，Suite 202，Bellevue，WA98004-8017及ORA 3280 East Foothill Boulevard Suite 300.Pasadena CA 91107-3103銷售，該理論顯示GmV及GmH極小值之研究的解是正交的，這意味著GmH之解位於一平行於水平方向的軸上，該軸通過提供GmV之解的點。

因此，使用類似於用以決定Y軸上對S及T成份二者提供頂部與底部MTF最佳平衡的點A之計算，決定在一平行於 X軸且穿過點A的線上，對S及T成份二者提供左部與右部MTF之最佳平衡的點B。

依據本發明，點B是S及T成份二者頂部及底部MTF與左部及右部MTF之差的全域極小值之解。

如下文詳述，一種依據本發明之方法允許藉由例如下述步驟決定頂部鏡片在固定堆疊上的最佳對準：

在頂部鏡片的一預對準位置，透過完整模組(頂部鏡片加固定堆疊)產生一物體的一影像。

在此影像上，計算MTF：TS-MTF、BS-MTF、TT-MTF、BT-MTF

如果定義點A之準則未被符合，在Y方向上移動頂部鏡片，直到此等準則被滿足為止。

鏡片之預對準位置以及定義點A之準則在下文中詳述。

接著，計算MTF：LS-MTF、RS-MTF、LT-MTF、RT-MTF，且在X軸方向移動頂部鏡片，直到點B被發現為止。

從一經濟觀點，在最短可能時間內來執行一諸如上述的對準是重要的。

用以決定最佳對準的準則需要計算影像各不同點上的MTF，且此外執行對準之時間將依下列而定：

時間T1，用作擷取以光學模組產生的用以對準的一物體之一影像。

時間T2，用作以適當形式將此影像儲存至一電腦，且計算本方法所需的八MTF：TS-MTF、BS-MTF、TT-MTF、 BT-MTF、LS-MTF、RS-MTF、LT-MTF、RT-MTF。

時間T3，用作從一鏡片位置移至另一鏡片位置。

在達到一適當位置前鏡片位置被檢查的數目N。

實施對準的總時間是N×(T1+T2+T3)。

T1、T2、T3依使用的裝備而定：感測器類型(具有平行輸出或串列輸出)，用以計算MTFs的處理器之計算速度，用以從一鏡片位置移至另一鏡片位置的馬達速度，而N取決於用以選擇一位置之方法。

於是，使N極小化是重要的，且本發明藉由從鏡片之一預定位置開始上述程序來達成此一最小化。

發明人已注意到在模組之標稱設計中，被觀察物體的影像中心必須與模組光軸與影像平面之交點位置重合。

本發明規定最初移動頂部鏡片使得此等中心位置重合，藉此將鏡片粗略定位成接近其最佳對準位置。

發明人也注意到，因為鏡片之最佳對準位置對S及T在頂部與底部位置之間及左部與右部位置之間提供最佳可能的平衡，其也在影像之對角間平衡S MTF，對T MTF亦然。

影像之諸角將在下文中被稱作：左上角為UL，右上角為UR，左下角為LL，右下角為LR。

發明人已注意到如果在例如UR與LL的S成份之間有一良好平衡，那麼(S-UR)-(S-LL)的MTF之差最小；且如果對T成份亦然，則此等差之和也最小。

另外，發明人已注意到可藉由決定在MTF是弧矢與子午圖案之一組合的圖案上的MTF而加速在諸角的計算。

在該文獻(見(1))中可發現：一弧矢圖案是一沿弧矢方向到影像平面上的投影(或稍微傾斜幾度以避免文獻中所述的某些假影)之線的圖案，而一子午圖案是一在子午方向上(或稍微傾斜幾度以避免文獻中所述的某些假影)之線的圖案。

發明人已確定此弧矢及子午圖案可被組成一棋盤，且在此一棋盤上計算的MTF是弧矢及子午MTF之一組合。

由弧矢及子午圖案之一組合，諸如一棋盤計算的一MTF在下文中稱作一組合-MTF，或C-MTF。

依據本發明，預對準頂部鏡片包含：A/移動頂部鏡片，以使被觀察物體之影像中心與固定堆疊之光軸視覺上位置重合；B/計算諸角之組合MTF(C-MTF)，且計算一賦予諸角之間平衡特徵的一指標。此指標INX例如可以是：INX=(Max(C-MTF)-(Min(C-MTF))/(Max(C-MTF)+Min(C-MTF))

C/如果INX在一預定值以上，或如果任一計算的C-MTF在一預定閾值以下，決定哪一C-MTF具有最低值，且在具有最低值C-MTF的角之方向上沿穿過此角的對角線移動頂部鏡片一預定步級；及D/重複步驟B及C，直到INX在一預定值以下，且任一計算的C-MTF在一預定閾值以上為止。

INX及C-MTF的預定值及閾值基於為了完全對準鏡片與固定堆疊所獲得的模擬資料被選擇。

發明人已注意到由設計模擬資料所提供之一0.1值的INX及一50%標稱值的閾值藉帶來滿意的結果。

發明人也確定鏡片當藉由依據本發明調整其位置時被移動的預定步級/位移可被定義成最小鏡片位移，使得使用可利用於實施本發明的MTF量測裝置MTF改變一可量測量。

依據本發明，一旦INX在一預定值以下，且計算的C-MTF在一預定閾值以上的條件被符合，鏡片與固定堆疊被令人滿意地預對準。

依據本發明，如果在上文步驟B及C一預定數目的實施之後，INX仍在一預定值以上，或計算的C-MTF之一仍在一預定閾值以下，那麼鏡片或堆疊可能品質較差。

依據本發明之一實施例，步驟B及C可進而被重複，直到INX在一預定值以下或任一計算的C-MTF在一預定閾值以上的二條件中僅一者被達到為止。

依據本發明之一實施例，如果在上文步驟B及C一預定數目的實施之後，該一條件仍未達到，鏡片或堆疊都被廢棄。

一旦鏡片與固定堆疊被令人滿意地預對準，鏡片使用依據本發明之上述方法被移至點A及B。

本發明需要若干標準裝備，以透過該模組擷取並顯示一影像，以及移動頂部鏡片。然而，諸裝備必須被程式化以依據本發明實施諸新穎及發明的方法。

另外，本發明之一實施例提供一允許計算上文詳述的各種不同MTF的特定源物體。

依據本發明之一源物體之尺寸取決於其相對於模組放置的距離。該距離通常是模組的超焦距，但依模組的標稱性能所指定的距離而定可能是不同的。

一依據本發明之源物體包含例如在頂部、底部、左部及右部計算S及T成份所需的圖案，它們是寬度由欲以之進行分析之空間頻率所決定的數組線。

對於S而言，此圖案是一上文定義的S方向上的線之圖案(或稍微傾斜幾度以避免文獻中所述某些假影)，而對於T而言，是在T方向上的線之一圖案(或稍微傾斜幾度以避免文獻中所述某些假影)。

四角例如各別包括一棋盤，其是S及T之一組合圖案。棋盤之列及行無需具有與S及T圖案相同的空間頻率。使用一較低空間頻率是合宜的，因為頻率越低，MTF越高。然而，也因為頻率越低，量測精度越低，選擇用於棋盤的空間頻率是一折衷方法。

如第6圖、第7圖、第8圖、第9圖及第10圖所示，本發明之一實施例包含下述步驟：在一步驟60，具有一要與一固定堆疊對準之鏡片的模組第7圖所示被置放於(70)的一適當位置，使得：一源物體之一影像透過該模組被形成於一感測器上，能夠將源物體之影像轉換成一信號，該信號可被處理以計算在影像任一點的MTF。該模組藉由適當裝置在一正確焦距上被調整。若焦距由於頂部鏡片之位置被修改，則保持一正確焦點的適當裝置被提供。

該源物體包含允許分別計算如第3圖所示在頂部、底部、左部及右部位置的弧矢(S)及子午(T)成份的圖案。在第3圖中，諸位置被描繪在垂直及水平視野(VFOV及HFOV)的末端，且必須注意到此等位置，視模組之規格而定，可被界定在對角線視野(FOV)的任一值。例如，左部及右部位置可被界定在60%FOV，且在此情況中，中心與左部及右部圖案位置之間的距離將等於該影像對角線之60%。

該源物體也包含四圖案，分別在每一角上，這允許計算一組合MTF值，稱為C-MTF，其是MTF之S及T成份之一組合，例如但不限制於如下形式的一線性組合C-MTF=a.S+b.T，a與b是實數或複數。

在具有實數的一線性組合的情況中，此等圖案具有一棋盤之外觀。

該源物體較佳地也包含允許準確決定其中心位置的附加圖案。源物體之中心與堆疊之光軸對準(72)。

頂部鏡片應是由適當裝置支托，該裝置允許以必要精度，例如0.5微米相對於固定堆疊逐步移動鏡片。該移動由適當裝置依靠執行於源物體影像上的MTF計算結果被控制。

於是該方法之完整描述的前提是以在程序開始時，頂部鏡片相對於固定堆疊之位置是隨機的：

移動(76)頂部鏡片，直到在形成於影像平面/感測器上的影像上看到的源物體之中心與堆疊之光軸和影像平面交點視覺上位置重合。

鏡片進而如下被預定位(62)，如第8圖所示：

a)計算(80)諸角上的組合C-MTF。

b)決定哪一MTF最低，且在改進MTF的方向上(朝向具有最低C-MTF之角)沿穿過最低C-MTF角的對角線逐步移動(80)頂部鏡片。在每一步級(該系統之一模擬提供一步級之尺寸，該尺寸對應於頂部鏡片必須被移動以獲得C-MTF的一可量測改變的距離；能以可用裝置量測)，計算所有角之C-MTF，且計算特徵化四角間之平衡的一指標。

此指標INX例如可以是：INX=(Max(C-MTF)-(Min(C-MTF))/(Max(C-MTF)+Min(C-MTF))

當INX是在一我們認為可接受的值，例如10%之下時，且當各C-MTF在一被認為可接受的值，例如設計模擬資料提供的標稱值的50%之上時(頂部鏡片被完全對準)，停止(80)。

這實質上沿平行於二對角線之方向移動頂部鏡片，直到所需條件被符合。如果(86)在一特定數目，例如20的步級之後二條件不能同時被符合，那麼C-MTF的極小值之第二條件被放棄(88)，(或另一選擇)，且如果在一進一步數目的步級之後第一條件不能被符合，則對準被認為是不可能的。

頂部鏡片之中心於是在一稱為C的點。鏡片之位置進而沿Y軸如下述被調整(64)，如第9圖所示：

從此點C，計算(90)頂部及底部位置的MTF之S與T成份。

在Y方向上逐步移動頂部鏡片，在每一步級，計算函數：GmV=((TS-MTF)-(BS-MTF))+((TT-MTF)-(BT-MTF))，注意係如上文所述

GmV=V△S+V△T，或計算使用上文所述之加權係數的此一函數之一變體。

逐步移動頂部鏡片，如果需要首先在向頂部的方向移動(92)，如果例如視野的一頂部極限被達到，則向底部(94)方向移動，直到GmV的一絕對極小值被達到。絕對極小值之特徵在於：各該四成份表式(TS-MTF)、(BS-MTF)、(TT-MTF)、(BT-MTF)具有一在一預定極限以上的值，例如設計決定的同一MTF成份標稱值的30%，且各該V△S及V△T表式具有一在一預定極限以下的值，例如(TS-MTF)、(BS-MTF)、(TT-MTF)、(BT-MTF)表式之最大值的10%。

因為許多點可滿足此方程式，被選擇的點是也滿足上述條件的點，且在該點，函數V△S+V△T之值最低，使得函數V△S+V△T達到一極小值，其特徵是此函數變化從負變為正。

頂部鏡片之中心於是在一稱為A的點。鏡片位置進而沿X軸如下述被調整(66)，如第10圖所示：從A計算(100)左部與右部位置的MTF之S及T成份。

在X方向逐步移動頂部鏡片。在每一步級，計算(10)函數： GmH=((LS-MTF)-(RS-MTF))+((LT-MTF)-(RT-MTF))，注意 GmH=H△S+H△T

或計算使用上述加權係數的此一函數之一變體。

逐步移動頂部鏡片，如果需要首先在向左部的方向移動，如果例如視野的一左部極限被達到，則向右部方向移動，直到GmH的一絕對極小值被達到。絕對極小值之特徵在於：各該四成份表式(LS-MTF)、(RS-MTF)、(LT-MTF)、(RT-MTF)具有一在一預定極限以上的值，例如由設計決定的同一MTF成份標稱值的30%，且各該H△S及H△T表式具有一在一預定極限以下的值，例如(LS-MTF)、(RS-MTF)、(LT-MTF)、(RT-MTF)表式之最大值的10%。

因為許多點可滿足此方程式，被選擇的點是也滿足上述條件的點，且在該點，函數H△S+H△T之值最低，使得函數H△S+H△T達到一極小值，其特徵是此函數變化從負變為正。

頂部鏡片之中心於是在一稱為B的點，其是依據本發明頂部鏡片在固定堆疊上的最佳對心。

鏡片之位置進而例如使用一密封劑或任一其他機械裝置被固定(68)。

第11圖繪示依據本發明的源物體之一實施例。

一源物體110在沿二穿過物體中心的軸(所示範例中的對角線)位於接近物體邊緣的四粗略量測位置的每一量測位置(所示範例物體之諸角)包括一圖案112，其包含一弧矢圖案及一子午圖案之一組合。

源物體進一步在沿穿過物體中心的第一及第二精確定位軸(在所示範例中的X及Y軸)位於接近物體邊緣的各該四精確量測(在所示範例邊緣中間)位置包含一並列的一弧矢圖案及一子午圖案。

在所示範例中，該並列的一弧矢圖案及一子午圖案包含一組平行於物體之第一精確定位軸之線，與一組平行於物體之第二精確定位軸之線並列(或接近)，各組線在物件之對應精確定位軸的一側上。因此影像邊緣之「中間」一詞在本文意指大體在影像之中間邊緣附近的一區域，且大到足以包含該並列的一弧矢圖案及一子午圖案。

類似地，影像之「角」一詞意指一大體在影像角附近的一區域，且大到足以包含該一弧矢圖案及一子午圖案的組合。

如第11圖所示，諸組線之線可相對於第一及第二精確定位軸之水平線傾斜幾度。當影像要藉由平行於諸線的感測元件被擷取時，線之此一傾斜有利地避免量測誤差。

在所示範例中，該一弧矢圖案及一子午圖案的組合包括一棋盤圖案，其具有分別平行及垂直於物體之Y軸的列及行。該棋盤之諸列及行也可相對於影像之X及Y軸傾斜幾度。

＊＊＊

本發明已就數個關連的實施例被描述，但是具有通常知識之讀者將毫無困難地在不違背本發明之下修改所述實施例。

例如，本發明已描述有關使用組合一影像之諸角的弧矢及子午圖案的圖案預對準鏡片，接著使用並列影像之頂部、底部、左部及右部的弧矢及子午圖案的圖案的鏡片精確對準鏡片。

然而，本發明概括而言有關藉由下述將一鏡片與一光學系統預對準：以鏡片在光學系統上被粗略地對準開始，繼以下列步驟：a/計算組合鏡片與光學系統在至少四粗略量測位置的一粗略調變轉換函數MTF，b/向最低粗略MTF位置移動一預定距離，c/轉到a/，除非預定條件被達到)。

本發明概括而言也有關藉由下述將一鏡片與一光學系統預對準：以鏡片在光學系統上被粗略對準開始，修正鏡片之位置，直到針對一包含一弧矢圖案與一子午圖案組合的圖案在四粗略量測位置計算的調變轉換函數值在預定範圍內。

同樣，本發明已描述有關使用在影像諸角，沿影像對角線計算之粗略MTFs的一預對準，繼而使用沿影像X及Y軸計算之精確MTFs的一精確對準。然而，本發明也關於使用沿其他穿過影像中心之線對稱配置的其他位置計算的粗略MTFs。本發明也關於使用沿穿過影像中心的其他線對稱配置的其他位置計算的精確MTFs。

本發明已描述有關沿影像之X及Y軸的棋盤，但是該棋盤也可沿其他方向，諸如例如影像之對角線。

第1圖繪示光學模組之一範例，其頂部鏡片可依據本發明被對準，但是本發明適用於將任一模組之任一鏡片相關該鏡片要被對準的模組之一光學系統對準。此光學系統可具有或不具有一或一以上鏡片，及/或可包含或不包含一感測器。本發明已描述有關一模組之一頂部鏡片的對準，但如果適合也可被用以對準一模組的另一鏡片。

10‧‧‧光學模組

12‧‧‧支座

14‧‧‧圓柱形凹部

16‧‧‧軸

18‧‧‧基座

20A~20D‧‧‧墊圈

22A~22D‧‧‧鏡片

24‧‧‧圓柱形筒

26‧‧‧感測器

30‧‧‧視野

32‧‧‧中心

34‧‧‧左端/邊緣中心

36‧‧‧右端/邊緣中心

38‧‧‧頂端/邊緣中心

40‧‧‧底端/邊緣中心

60~104‧‧‧步驟

110‧‧‧源物體

112‧‧‧圖案

A‧‧‧點

A’‧‧‧點A之影像

MTF‧‧‧調變轉換函數

C-MTF‧‧‧組合MTF

TS-MTF‧‧‧頂部弧矢MTF

BS-MTF‧‧‧底部弧矢MTF

TT-MTF‧‧‧頂部子午MTF

BT-MTF‧‧‧底部子午MTF

LS-MTF‧‧‧左部弧矢MTF

RS-MTF‧‧‧右部弧矢MTF

LT-MTF‧‧‧左部子午MTF

RT-MTF‧‧‧右部子午MTF

第1圖繪示組成一光學模組的主要元件之正視圖。

第2a圖及第2b圖繪示相對於一光學系統的弧矢及子午方向。

第3圖繪示一依據本發明之一供對準的光學模組之視野。

第8圖繪示一種依據本發明之一實施例預定位一鏡片的程序。

第11圖繪示依據本發明之一實施例的一源物體。

80~88‧‧‧步驟

Claims

一種用於將一鏡片與一光學系統預對準之方法，該方法包含：提供一鏡片及一具有一光軸之光學系統，其中該鏡片易於與該光學系統對準，以在一影像平面形成一源物體之一影像，該影像具有頂部、底部、左部及右部邊緣；將該鏡片相對於該光學系統粗略定位；在一垂直於該光學系統之該光軸的平面上，修正該鏡片之位置，直到四組合調變轉換函數(C-MTF)之值在預定範圍內，該C-MTF在沿穿過該圖像之中心沿二粗略定位軸位於接近該圖像之諸邊緣的四粗略量測位置，各別針對包含一弧矢圖案及一子午圖案之組合的一組合圖案被計算；沿一平行於一第一精確定位軸之線，在垂直於光學系統之光軸的平面上調整鏡片之位置，該第一精確定位軸穿過該影像之中心，且通過位於接近該影像之相對邊緣的第一及第二精確量測位置，直到該組合之鏡片與光學系統在該第一及第二精確量測位置被計算的第一及第二弧矢及子午調變轉換函數，係使該第一與第二精確量測位置的弧矢調變轉換函數之差及該第一與第二精確量測位置的子午調變轉換函數之差為最小，各該調變轉換函數在一第一預定閾值之上時為止；且沿一平行於一第二精確定位軸之線，在垂直於該光學系統之光軸的平面上調整鏡片之位置，該第二精確定位軸穿過該影像之中心，且通過位於接近該影像之相對邊緣的第三及第四精確量測位置，直到該組合之鏡片與光學系統在該第三及第四精確量測位置被計算的第三及第四弧矢及子午調變轉換函數，係使該第三與第四精確量測位置的弧矢調變轉換函數之差及該第三與第四精確量測位置的子午調變轉換函數之差為最小，各該調變轉換函數在一第二預定閾值之上時為止。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中修正該鏡片之位置，直到該四C-MTFs之值在預定範圍內包含重複以下步驟：計算該等C-MTFs；及在一垂直於該光學系統之該光軸的平面上，沿一平行於包含具有最低值C-MTF的粗略量測位置的該影像之粗略定位軸之線，向該粗略量測位置移動該鏡片一預定步級；直到任一該C-MTF在一預定C-MTF閾值之上，且極大C-MTF與極小C-MTF之差在一預定C-MTF差閾值之下時，或直到該鏡片被移動一預定次數時。
如申請專利範圍第2項所述之方法，進一步包含：提供一源物體，其在四粗略量測位置具有一弧矢圖案及一子午圖案之一組合。
如申請專利範圍第3項所述之方法，進一步包含：提供一源物體，在其四粗略量測位置具有一棋盤圖案，該棋盤圖案具有分別平行及垂直於該物體之上下軸的列及行。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該影像之該二軸包含沿該影像之該等對角線之粗略量測位置，且其中該四粗略量測位於該影像之該四角。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中粗略定位該鏡片包含將該源物體之中心與該光學系統之光軸對準；且相對該光學系統定位該鏡片，使得形成於影像平面上的該源物體中心之影像與該影像平面和該光學系統之光軸的交點位置重合。
如申請專利範圍第1項至第6項其中任一項所述之方法，其中：該第一及第二精確量測位置是位於該影像之頂部與底部中間，該第一精確定位軸是該影像的垂直軸，且該第一與第二弧矢與子午調變轉換函數是頂部與底部弧矢與子午調變轉換函數；及該第三及第四精確量測位置是位於該影像之左部與右部中間，該第二精確定位軸是該影像的水平軸，且該第三與第四弧矢與子午調變轉換函數是左部與右部弧矢與子午調變轉換函數。
如申請專利範圍第7項所述之方法，其中：沿一平行於該影像的垂直軸調整該鏡片之位置，包含：沿該線調整該鏡片位置，直到：該組合之鏡片與光學系統在該影像之頂部中間被計算之一頂部弧矢調變轉換函數(TS-MTF)與一頂部子午調變轉換函數(TT-MTF)中任一者，及該組合之鏡片與光學系統在該影像之底部中間被計算之一底部弧矢調變轉換函數(BS-MTF)與一底部子午調變轉換函數(BT-MTF)中任一者在該第一預定閾值之上；且GmV=α1((TS-MTF)-(BS-MTF))ⁿ¹+β1((TT-MTF)-(BTMTF))ⁿ²的值達到在一第三預定閾值之下的一極小值，其中，α1、β1、n1、n2是預定加權因數；及該沿一平行於該影像之水平軸的線調整該鏡片之位置包含：沿該線調整該鏡片之位置，直到：該組合鏡片與光學系統在該影像之左部中間被計算之一左部弧矢調變轉換函數(LS-MTF)與一左部子午調變轉換函數(LT-MTF)中任一者，及該組合鏡片與光學系統在該影像之右部中間被計算之一右部弧矢調變轉換函數(RS-MTF)與一右部子午調變轉換函數(RT-MTF)中任一者在該第二預定閾值之上；且GmH=α2((TS-MTF)-(BS-MTF))ⁿ³+β2((TT-MTF)-(BTMTF))ⁿ⁴的值達到在一第四預定閾值之下的一極小值，其中，α2、β2、n3、n4是預定加權因數。
如申請專利範圍第8項所述之方法，其中：當GmV之變量從負變為正時，GmV達到一極小值；且當GmH之變量從負變為正時，GmH達到一極小值。
如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該沿一平行於該影像之垂直軸的線調整該鏡片之位置包含：重複以下步驟：計算該頂部及底部、弧矢及子午調變轉換函數值及該GmV值；及在沿一垂直線的一第一方向移動該鏡片一預定步級；直到該等計算值具有相對該第一及第三預定閾值的期望水平，且GmV達到一極小值時，或直到該鏡片到達一預定向外位置時為止；且如果該鏡片在該第一方向上到達該預定向外位置，將該鏡片在該垂直線上移回其原始位置，及重複以下步驟：計算該頂部及底部、弧矢及子午調變轉換函數值及該GmV值；及在沿該垂直線與該第一方向相對的一方向上移動該鏡片一預定步級；直到該等計算值具有相對於該第一及第三預定閾值的期望水平，且GmV達到一極小值時，或直到該鏡片在該相對方向上到達一預定向外位置，此情況下該鏡片被廢棄為止。
如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該沿一平行於該影像之水平軸的線調整該鏡片之位置包含：重複以下步驟：計算該左部及右部、弧矢及子午調變轉換函數值及該GmH值；及在沿一水平線的一第一方向移動該鏡片一預定步級；直到該等計算值具有相蓻於該第二及第四預定閾值的期望水平，且GmH達到一極小值時，或直到該鏡片到達一預定向外位置時為止；且如果該鏡片到達該第一方向上之該預定向外位置，將該鏡片移回其在該水平線上之原始位置，及重複以下步驟：計算該左部及右部、弧矢及子午調變轉換函數值及該GmH值；及在沿該水平線的一與該第一方向相對的方向上移動該鏡片一預定步級；直到該等計算值具有相對該第二及第四預定閾值的期望水平，且GmH達到一極小值時，或直到該鏡片在該相對方向上到達一預定向外位置，此情況下該鏡片被廢棄為止。
如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含提供一能夠感測該源物體在該影像平面上的影像的影像感測器。
如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含：提供一源物體，該源物體在沿二穿過該源物體中心之軸位於接近該源物體之邊緣的四粗略量測位置之每一位置具有一包含一弧矢圖案及一子午圖案之組合的圖案。
如申請專利範圍第13項所述之方法，該源物體進一步在沿穿過該源物體之中心的第一及第二精確定位軸位於接近該源物體之邊緣的各該四精確量測位置各別包含一圖案，該圖案包含一並列的一弧矢圖案及一子午圖案。
如申請專利範圍第14項所述之方法，該源物體具有一頂部、一底部、一左部及一右部；其中：該源物體之頂部的中間包含一並列的一弧矢圖案及一子午圖案；該源物體之底部的中間包含一並列的一弧矢圖案及一子午圖案；該源物體之左部的中間包含一並列的一弧矢圖案及一子午圖案；該源物體之右部的中間包含一並列的一弧矢圖案及一子午圖案；且其中該源物體之左頂角、右頂角、左底角及右底角各包含一弧矢圖案及一子午圖案之一組合。
如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該並列的一弧矢圖案及一子午圖案包含一組平行於該源物體之該第一精確定位軸的線，與一組平行於該源物體之該第二精確定位軸的線並列，每組線在該源物體之對應精確定位軸之一側。
如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該一弧矢圖案及一子午圖案之組合包括一棋盤圖案，該棋盤圖案具有分別平行及垂直於該物體之上下軸的列及行。
如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該並列的一弧矢圖案及一子午圖案包含一組相對於該源物體之第一精確定位軸的平行線傾斜幾度的線，與一組相對於該源物體之第二精確定位軸的平行線傾斜幾度的線並列，各組線在該源物體之對應精確定位軸之一側。
如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該一弧矢圖案及一子午圖案之組合包括一棋盤圖案，該棋盤圖案具有相對於該源物體之一上下軸的平行線與垂線分別傾斜幾度的列及行。
一種被提供用於實施依據申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之方法的裝置，包含：一可驅動該鏡片相對於該光學系統移動的驅動單元、一感測該源物體透過該鏡片及該光學系統形成在該影像平面上的影像的影像感測器，及一電連接該驅動單元及該影像感測單元的處理單元，該處理單元可控制該驅動單元，且可將該影像進行影像處理，並計算出相對應的該等調變轉換函數值。
一種用以將一鏡片與一光學系統對準之方法，該方法包含：沿一平行於一第一精確定位軸之線，在垂直於光學系統之光軸的平面上調整鏡片之位置，該第一精確定位軸穿過該影像之中心，且通過位於接近該影像之相對邊緣的第一及第二精確量測位置，直到該組合之鏡片與光學系統在該第一及第二精確量測位置被計算的第一及第二弧矢及子午調變轉換函數，係使該第一與第二精確量測位置的弧矢調變轉換函數之差及該第一與第二精確量測位置的子午調變轉換函數之差為最小，各該調變轉換函數在一第一預定閾值之上時為止；且沿一平行於一第二精確定位軸之線，在垂直於該光學系統之光軸的平面上調整鏡片之位置，該第二精確定位軸穿過該影像之中心，且通過位於接近該影像之相對邊緣的第三及第四精確量測位置，直到該組合之鏡片與光學系統在該第三及第四精確量測位置被計算的第三及第四弧矢及子午調變轉換函數，係使該第三與第四精確量測位置的弧矢調變轉換函數之差及該第三與第四精確量測位置的子午調變轉換函數之差為最小，各該調變轉換函數在一第二預定閾值之上時為止。