TWI605270B - 用於包含數個光學通道之多孔光學器件相關於影像感測器之相對定位的裝置及方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關於用於包含數個光學通道之多孔徑光學器件相關於影像感測器之相對定位的裝置及方法。本發明進一步係有關於主動對準多孔徑光學器件與數位影像感測器之方法。
當製造高解析度微縮化相機模組時,整合物鏡的步驟包含執行主動對準處理,亦即主動對準物鏡(物件鏡頭)相關於影像感測器,同時觀察與評估生起的影像。此一步驟涉及移動物鏡相關於影像感測器,及根據影像鮮明度之預先界定的品質標準評估生起的影像(典型地,在影像中之不同位置測量影像反差及/或模組轉移功能[縮寫:MTRF])。定位為最佳化,例如,藉最大化測量的品質標準,及據此,物鏡相關於影像感測器固定(例如,利用膠黏)於此一位置。此點要求的一項先決要件為物鏡性質(例如,影像反差,MTF)依賴的品質標準將於製程中使用的位置位移改
變至足夠可度量程度,例如得自US 2013/0047396 A1或JP 20070269879。
考慮主動對準,若物鏡的參考相關於定位步驟略為變更,則習知最佳化演算法將失效。後者適用於例如,物鏡具有大的焦深(及特別,包含微鏡頭陣列的多孔徑物鏡),其中物鏡與影像感測器間之z距離的變更只導致影像鮮明度的些微變化,此點在實際情況下難以測量。
由於微縮化相機的習知物鏡環繞光學(z)軸之旋轉對稱性布局,大半情況下,工業自動化組裝機器用於光學器件相關於影像感測器的相對定位具有五個自由度(及因而有五軸)(3x沿x,y,z軸平移+2x環繞x及y軸傾斜[tx,ty],例如圖18中描繪)。如此,已建立的主動組裝製程及機器不適用於對準不包含環繞z軸之旋轉對稱性的物鏡。此等物鏡包括例如物鏡、包含方向選擇性過濾組件的物鏡,但也包括由微鏡頭陣列組成的多孔徑物鏡。
圖18顯示多孔成像光學器件12之一總成布局之一示意影像以形成影像感測器晶片16具有要求的自由度x、y、z(平移)、tx、ty、及tz(旋轉)。
兩項描述的限制組合應用至多孔成像物鏡,簡言之,多孔徑光學器件諸如所謂的電子簇集眼自WO 2011/045324 A2為已知。多孔配置包含一陣列之光學通道,其於x-y平面一維或二維延伸,各個光學通道拍攝整個物件場的一經界定部分。
各個個別光學通道之孔徑的中心位置相對於相
關聯的子影像之中心定位(於各種情況下,於x-y平面觀看),此處就重構準確度及/或總體影像之解析度能力而言扮演要角。孔徑的中心位置與相關聯的子影像之中心位置間之差(間距差)須沿於x,y的平移自由度調整,準確度在所使用的影像感測器之半個至一個像素間距間。
已經特別發展多孔徑光學器件之此種配置以便實現微縮化相機模組,特別有超薄結構型者(用在薄型裝置之目的,諸如智慧型電話、平板、膝上型電腦等)。
據此,其中採用微鏡頭,其具有極小焦距(例如,f=1.2毫米)且因而有大的焦深。針對具有波長W之折射率受限成像於影像空間(dz)中之焦深,根據公式dz=4*/*(F/#)^2,例如針對550奈米波長之光及F/#=2.4之f-值達成dz=12.7微米之值。
圖19示意例示有關多孔徑光學器件12與該影像感測器16之一影像平面BE對準的要求。多孔徑光學器件12包含數個光學通道排列成一維或二維陣列且包含一中心。在該中心外部的光學通道係經組配以接收斜向入射的主射線PR。瞭解在一外光學通道內部的中心場點的主射線光斜向入射,角度「α」,因z位置差(「△z」)之故,與焦點位置(=例如,組裝期間影像感測器的暫態位置)之交叉點進行在焦深內部的一橫向偏位(△d)。具有影像感測器p_px=2微米之一像素間距及給定相對應大的最大橫向偏位,在α=25度之入射角,根據幾何關係式tan(α)=△d/△z,「△z」值允許至多為△z=4.3微米。此值位在焦深範圍內,因此基於評估影
像反差的任何既有主動組裝技術,當應用於多孔成像光學器件時,無法使得物鏡相關於影像感測器對準有足夠準確度。如此,圖19顯示依據WO 2011/045324 A2貫穿多孔成像物鏡的示意剖面圖。圖中顯示針對光學通道平均視線之主射線。放大圖顯示在影像端範圍內,因焦深及主射線PR之入射角α之不同焦點位置△z故,導致一外光學通道之子影像中心的橫向偏位△d。
為了例示此點,後文將舉一個數值實例。
相機參數包含例如,1.2毫米之焦距(f),2微米之像素間距(ppx),具有水平59度、垂直46度(對角線0度)之一孔徑角之一視覺範圍。影像平面上的最大入射角(α)達25度。微鏡頭陣列之維度達(HxW):7.75毫米x4.65毫米。
如此導致相關聯的對準寬容度如下:於x-y平面之容許位移達2像素之最大值,亦即△x4微米及△y4微米。環繞x,y軸之容許扭轉(楔形誤差)達半個像素之最大
值,亦即及。在外通道中環繞z
軸之容許扭轉(楔形誤差)達一個像素之最大值,亦即
。在外通道中於z軸之位移(距離誤差)達一個
像素間距(△d)之最大值。
用於對準光學器件與影像感測器之已知方法已知例如作為主動對準,及試圖呈所拍攝的個別影像之品質(大半情況下,反差)之函數而調整個別鏡頭或整個總成相關於影像感測器。
用於主動相機物鏡對準之已知裝置主要係有關
於在一製造環境中且用於大量物項,組裝旋轉對稱性光學器件,所謂5D主動對準,相關於影像感測器。使用的此等裝置及組裝技術無法修改以匹配多孔徑物鏡之主動組裝的需要。舉例言之,組裝軸之準確度過低。舉例言之,[1]描述x、y、z平移可以±5微米之準確度調整,tx、ty、及/或tz扭轉可以±0.1度之準確度調整,其用於根據前文數值實例的多孔徑光學器件為不足。組裝製程之準確度不足係基於影像反差的評估,基於閉合系統環境,及因而基於無法存取以驅動定位系統及所使用的相機板的讀取。舉例言之,裝置之製造商將經常性地載明該測試圖樣而與哪個客戶(光學器件製造商)使用該裝置獨立無關。
採用被動及主動對準之一組合的一種組裝系統自US 2013/0047396為已知。該系統具有如前文描述之相同限制。
數個相機模組之主動相機光學器件組裝同時運用影像反差之評估之方法自JP 20070269879為已知。此種方法同樣也難以或甚至不可能調整適合多孔徑光學器件的要求。
另一種構想描述一主動物件固定座。作為主動對準與固定的替代之道,成像物鏡可安裝於固定座上,使其能在稍後時間點執行物鏡與影像感測器間之稍後定位,例如US 2011/0298968 A1中描述。藉主動功能諸如自動對焦或光學影像穩定化,使其能給影像感測器、評估單元、或感測器額外的回授。對此要求之設計涉及大量努力,因而成
本昂貴,限制了相機模組的微縮化。於微縮化多孔徑光學器件或極端微縮化多孔相機之領域中,由於成本理由故及就設計尺寸之縮小而言,利用此種微機械組件乃前所未知。
因此期望有一種構想使其能生產包含增高影像品質及較小製造寬容度之多孔相機裝置。
因此,本發明之一目的係提出一種用於定位多孔徑光學器件之裝置,其包含所製造的相機模組之高影像品質以及小的製造容差。
此項目的係藉申請專利範圍獨立項之主旨達成。
本發明之核心構想包含已經確認前述目的可予達成之方式在於基於由該影像感測器擷取之一參考物件可執行多孔徑光學器件相關於影像感測器之定位;基於一參考物件或該參考物件上之一參考圖樣於該影像感測器之影像區中成像,可以高精度執行多孔徑光學器件相關於影像感測器之對準。實際位置與位置例如影像感測器之整體或局部中心的比較許可根據位置之比較作調整。
依據一個實施例,一種用於多孔徑光學器件之相對定位之裝置包括一參考物件、一定位裝置、及一計算裝置。該參考物件係配置成該參考物件係藉該多孔徑光學器件而成像至該等光學通道中每個通道一個影像區上。該定位裝置係可控制以改變該多孔徑光學器件與該影像感測器間之一相對位置。該計算裝置係經組配以決定該參考物件於該參考物件的影像中之至少三個影像區的實際位置,及
基於該等實際位置與位置之一比較而控制該定位裝置。該等位置例如可以是在個別一個及/或在另一個影像區的中心位置或其它參考位置。另外或此外,該等位置例如可以是儲存用於比較的目標位置。基於三個影像區之比較,可達成就數個或甚至全部影像區而言總體裝置的高品質而小位置偏差,及因而高度製造寬容度。
又一實施例提出一種裝置,其中該計算裝置係經組配以控制一固定裝置,該固定裝置係經組配以硬化配置於該多孔徑光學器件與該影像感測器間之黏膠。如此使其能達成多孔徑光學器件與影像感測器間之經調整的相對位置之固定。
又一實施例提出一種裝置其中該影像感測器包含環繞該內影像區以徑向分布方式排列的至少一個內影像區及四個外影像區。該等四個外影像區係沿一滾動軸例如x軸及一俯仰軸例如y軸排列。該等外影像區係平行該滾動軸及平行該俯仰軸成對相對排列。該計算裝置係經組配以基於該等實際位置與該位置之該比較,而決定在該內影像區及在該等至少四個外影像區中之一圖樣的一圖樣偏差。如此使得測試影像在內影像區能取中(centering),及隨後調整於外影像區之個別影像,因而能夠優異地減少有關滾動軸、俯仰軸、及偏轉軸之位置偏差,同時探勘位置偏差的對稱性。
又一實施例提出一種裝置,其中該計算裝置係經組配以聚焦在該內影像區自該參考物件擷取的一影像,其
表示放大距離達到一放大距離目標值,因而基於沿滾動軸及沿俯仰軸的一圖樣偏差,針對該內影像區決定實際位置之一橫向差,及控制該定位裝置使得就滾動軸及俯仰軸而言的橫向差達到一個別目標值,因而獲得影像使得其聚焦於且取中於該內影像區。該計算裝置係進一步經組配以針對該等四個外影像區之圖樣距離決定楔形誤差差值之一度量,及控制該定位裝置使得該等多孔徑光學器件係相對於滾動軸或俯仰軸傾斜,因而該楔形誤差差值達到一目標滾動值及/或一目標俯仰值。該計算裝置係進一步經組配以針對該等四個外影像區中之各者,分別地沿外影像區之一第一局部及一第二局部橫向方向決定該圖樣偏差之一旋轉差之一度量,及控制該定位裝置使得該定位裝置環繞該偏轉軸旋轉該等多孔徑光學器件,因而該旋轉差達到一目標旋轉值。該計算裝置係進一步經組配以針對該等外影像區中之各者,沿平行該滾動軸之一方向及沿平行該俯仰軸之一方向,決定該圖樣偏差之一放大差的一度量,及控制該定位裝置使得該定位裝置沿該偏轉軸位移該等多孔徑光學器件,因而該等放大差達到一目標值。
有關本實施例之優異之處在於根據該影像相對於內影像區的聚焦及取中,以環繞內影像區之六個自由度能達成多孔徑光學器件相關於影像感測器的對準,因而達成定位之高精度。
依據又一實施例,該計算裝置係經組配以在相關外影像區之一對準或任一對準之前,進行該影像相對於內
影像區的聚焦及取中,因而可減少該等外影像區相對於內影像區的楔形誤差、旋轉誤差、及/或放大誤差中之各者。
有關本實施例的優異之處在於進一步提高定位的精度水平。
又一實施例提出一種用於包含數個光學通道之多孔徑光學器件相關於影像感測器之相對定位的方法。
進一步優異實施例為申請專利範圍依附項之主旨。
10‧‧‧裝置
12‧‧‧多孔徑光學器件
14a-f‧‧‧光學通道
16‧‧‧影像感測器
18‧‧‧參考物件
20‧‧‧裝置
22a-f‧‧‧影像區
24‧‧‧定位裝置
26‧‧‧計算裝置
28‧‧‧固定裝置
32‧‧‧黏膠
33a-c‧‧‧參考區
35a-c‧‧‧標記
36‧‧‧印刷電路板
37、37e‧‧‧光學中心
38a-e‧‧‧記號
39‧‧‧虛假光遏止結構
44‧‧‧物件區、物件平面
800、900、1000、1100、1200、1300‧‧‧方法
810、850、910、950‧‧‧處理階段
812-828、852-868、912-932、952-968、1002-1022、1102-1122、1202-1216、1302‧‧‧步驟
將參考附圖解釋本發明之較佳實施例如下,附圖中:圖1顯示依據一實施例用於包含數個光學通道之多孔徑光學器件相關於影像感測器之相對定位的裝置之一示意方塊圖;圖2顯示依據一實施例一裝置之示意方塊圖,該裝置比起圖1之裝置升級,在於計算裝置係經組配以控制一固定裝置;圖3a顯示依據一實施例多孔徑光學器件之一示意橫剖面圖,該多孔徑光學器件相對於影像感測器具有沿負滾動方向的一位置誤差;圖3b顯示依據一個實施例圖3a之情況之示意頂視圖;圖4a顯示依據一實施例多孔徑光學器件之示意橫剖面圖,就俯仰軸而言該多孔徑光學器件具有相關於影像感測器一楔形誤差;
圖4b顯示依據一實施例圖4a之情況之示意頂視圖;圖5顯示依據一實施例,環繞中心影像區的偏轉軸或z軸相關於影像感測器扭轉達一角的多孔徑光學器件之一示意頂視圖;圖6a顯示依據一實施例多孔徑光學器件之示意橫剖面圖,該多孔徑光學器件具有沿偏轉軸相關於影像感測器過小的距離;圖6b顯示依據一實施例圖6a之情況之示意頂視圖;圖7a顯示依據一實施例一種情況之示意橫剖面圖,其中該多孔徑光學器件具有沿偏轉軸相關於影像感測器過大的距離;圖7b顯示依據一實施例圖7a之情況之示意頂視圖;圖8顯示依據一實施例,如針對圖3a及3b之描述,利用x平移及/或y平移用於校正多孔徑光學器件相關於影像感測器的一偏位值之方法之示意流程圖;圖9顯示依據一實施例,如參考圖4a及4b之描述,藉計算裝置可執行因而補償楔形誤差的一方法之示意流程圖;圖10顯示依據一實施例,用於補償內影像區環繞偏轉軸或z軸之一扭轉的方法之一示意流程圖;圖11顯示依據一實施例,如針對圖6a、6b、7a及7b之描述,藉沿z軸或偏轉軸平移多孔徑光學器件而對準該多孔徑光學器件之方法之一示意流程圖;圖12顯示依據一實施例,在圖8、圖9、圖10、或圖11中之任一者的方法中之一者之前進行處理因而使得該等方
法獲得穩健流程之示意流程圖;圖13顯示依據一實施例一種方法之示意流程圖,其中可以優異方式達成沿六個自由度的高定位準確度;圖14顯示依據一實施例之一示意圖,用於藉由影像區例示整體座標系與局部座標系間之關係;圖15顯示依據一實施例於物件平面藉多孔徑物鏡掃描之一示意代表圖,該多孔徑物鏡包括多孔徑光學器件及具有光學通道之二維配置的影像感測器;圖16顯示依據一實施例,包括多孔徑光學器件及影像感測器用於例示圖15之關係之示意橫剖面圖;圖17a顯示依據一實施例,相關於影像感測器調整的多孔徑光學器件之一示意橫剖面圖;圖17b顯示依據一實施例圖17a之情況之示意頂視圖;圖18顯示用以生成一影像感測器晶片之多孔成像光學器件之總成布局之一示意影像;及圖19顯示依據一實施例之一示意橫剖面圖,用於例示有關多孔徑光學器件與該影像感測器之一影像平面對準之要求。
利用附圖有關本發明之實施例在後文作詳細解說之前,須注意相同的或具有相同功能或相同作用的元件、物件及/或結構於各圖中提供以相同元件符號,故下列實施例中呈示之該等元件之描述可彼此互換及/或交互應用。
後文中,將述及多孔徑光學器件與具有數個影像區之一影像感測器相對於彼此的對準。相對對準基本上以六個自由度執行,描述沿三個空間方向x、y、及z之平移,以及環繞x、y、及z軸之旋轉。此外,後文解釋係有關於滾動軸、俯仰軸、及偏轉軸,為求簡明瞭解,於多孔徑光學器件相關於影像感測器之理想對準之情況下,其分別地平行或重合三度空間之一內影像區的x、y、及z軸。於本上下文中,x、y、及z座標係有關於在該影像感測器之一影像區內部的一個別局部座標系。滾動、俯仰、及/或偏轉座標或方向係有關於其中配置影像感測器及/或多孔徑光學器件的整體座標系。
影像感測器之內影像區的座標系及由滾動、俯仰、及偏轉軸決定的(整體)座標系可包含一相同原點,及結果,例如當該等多孔徑光學器件係環繞整體原點扭轉或移動時的一相同樞轉點。座標系被描述為笛卡兒座標系,也可使用其它座標系作為潛在基礎。可利用座標變換而互相轉換。即便使用其它座標系作為潛在基礎時,可進行或體現後述實施例而就優點而言並無任何限制。
圖1顯示用於包含數個光學通道14a-c之多孔徑光學器件12相關於影像感測器16之相對定位的裝置10之一示意方塊圖。裝置10包括一參考物件18,其係配置使得藉於光學通道14a-c中之該多孔徑光學器件12,參考物件18被成像至每個通道一影像區22a-c。
裝置10包括一定位裝置24,其可經控制以改變多孔徑光學器件12與影像感測器16間之相對位置。優異地,定位裝置係經組配以在相關於影像感測器16之三度空間,根據六個自由度移動多孔徑光學器件12。但如後文描述也可行,定位裝置24係經組配以於三度空間移動影像感測器16。再者,也可能定位裝置於三度空間沿少於六個自由度移動多孔徑光學器件12或影像感測器16。
裝置10進一步包括一計算裝置26,經組配以於參考物件18之影像中,決定該參考物件18於該至少三個影像區22a-c的實際位置,及根據實際位置與位置的比較而控制定位裝置24。該等位置可以是參考位置,參考物件18於經調整狀態成像至其上的位置,例如影像區22a-c(局部)之中心位置或影像感測器16(整體)之中心位置。
舉例言之,計算裝置26係經組配以接收與評估影像區22a-c中的個別影像。影像感測器可以是電荷耦合裝置(CCD)、互補金氧半導體(CMOS)、或任何其它數位影像感測器。
影像區22a-c可配置於影像感測器16或於其內使得其彼此隔開。另外,影像區22a-c也可以是連續像素矩陣的一部分,例如利用不同方式定址個別像素,該等影像區可彼此區別。舉例言之,影像區22a-c中之各者係經組配以擷取參考物件18的一部分。例如,於該個別部分中,測試圖樣或其部分可經配置使得個別部分之個別測試圖樣係成像在個別影像區22a-c;一旦經配置,該測試圖樣之位置可
使得針對該等影像區22a-c中之一者、數者或全部擷取測試圖樣。
多孔徑光學器件12、影像感測器16、及參考物件18之該等組件中之兩者經界定的對準,例如,參考物件18相關於影像感測器16及/或相關於多孔徑光學器件12的經界定的對準及/或定位,使得當多孔徑光學器件12相關於影像感測器16具有無誤差的位置或對準時,或排列在可接受的容差以內時,能夠評估自影像區22a-c中的參考物件18欲擷取的一目標影像。因此,多孔徑光學器件12與影像感測器16間的相對對準係基於實際位置與(目標)位置之比較而予執行。如此表示計算裝置係經組配以根據一影像區的實際位置相關於其它影像區的實際位置之比較而控制定位裝置。
比較基於經擷取影像之反差而予對準,如此允許高精度,原因在於反差係根據多孔徑光學器件12的焦深範圍,結果導致不精確的或甚至錯誤的結果。參考物件18與影像感測器16間之距離例如可小於2米,小於1米,或小於50厘米。原則上,依據影像感測器16、多孔徑光學器件12、及/或設想的放大倍率或解析度之體現,參考物件18與影像感測器16間之距離可取決於應用用途。
圖2顯示一裝置20之示意方塊圖,裝置20比起裝置10升級,在於計算裝置26係經組配以控制一固定裝置28。固定裝置28係經組配以硬化配置於多孔徑光學器件12與影像感測器16間之黏膠32。舉例言之,當多孔徑光學器
件12係相關於影像感測器16定位時,該多孔徑光學器件12可利用黏膠32而接觸影像感測器16。黏膠32例如可以是能於紫外(UV)光中硬化的黏著劑。固定裝置28可以是UV光源,例如其基於計算裝置26的驅策而發出UV光,因而硬化黏膠32。另外,黏膠32可以是熱固性黏著劑,可能用於固定裝置28組配為熱源時。原則上,固定裝置28也可經組配以建立影像感測器16與多孔徑光學器件12間之一不同的機械連結,例如夾緊的、螺栓的、鉚接的、及/或焊接的連結。
前文描述優異之處在於多孔徑光學器件12與影像感測器16間之設定相關位置可被固定而無任何進一步中間步驟,如此,可避免定位誤差的增加。另外,固定裝置28也可以是裝置20的部件。
參考物件18有一種圖樣係呈子圖樣及/或記號35a-c形式排列於參考區33a-c,使得於各種情況下,一個子圖樣35a-c係藉光學通道14a-c中之一者擷取且被成像至一個別影像區22a-c作為一記號。如此允許影像感測器16與參考物件18上的參考圖樣對準用於接續多孔徑光學器件調整之用,例如,可藉使用光學法則及零偏差多孔徑光學器件進行對準。
利用在參考物件上的測試圖樣使其能例如,基於影像區22a-c中之邊緣檢測,藉計算裝置26評估影像區22a-c。用於此項目的的演算法可以準確而穩健的方式採用。參考物件上的合宜記號可以是遵照幾何形狀排列的十字形、圓形、或H字形結構。原則上也可排列其它結構,但
較佳地,此等結構相對於點結構具有長的邊長。即便於前文解說中,記號之排列經常性地描述為x組態,但記號也可呈星形、圓形等組態,藉此,記號可能投影至影像感測器上的更多、更少、及/或其它影像區。前述實施例位置確定及定位偏差的評估之簡單調整,因而方便適用不同測試圖樣。
後文解說係有關於自計算裝置26傳遞至定位裝置24的驅動步驟,因而驅動後者,使得個別多孔徑光學器件相對於影像感測器以三度空間移動。後文描述的誤差補償步驟將循序描述,該等步驟優異地許可多孔徑光學器件相對於影像感測器以六個自由度準確對準。計算裝置26另可經組配以只執行所描述的誤差補償步驟中之一或多者,及/或以修改的順序執行誤差補償步驟。
圖3a顯示多孔徑光學器件12之一示意橫剖面圖,該多孔徑光學器件12相對於影像感測器16顯示沿負滾動方向的一位置誤差。圖3b顯示此種情況之一示意頂視圖。於圖3a中,影像感測器16係配置於一印刷電路板36且與其接觸,因而自影像感測器16拍攝的影像區22a-f之影像可藉在印刷電路板36的計算裝置獲得。
沿負滾動方向的一橫向位置誤差導致影像感測器16與多孔徑光學器件12間之相對位置差△R。光學裝置的微影像中心,亦即光學通道14a-f的中心37,已經進行例如沿負滾動方向的的線性位移達位置差△R。
參考物件包含一測試物件結構。為了達成此項目
的,例如呈一或多個十字「+」形式的標記在參考物件上排列成標記,例如標記35,其係利用在個別影像區22a-e的光學通道14a-f而擷取為記號38a-e。
由滾動軸、俯仰軸、及偏轉軸跨據的座標系之一座標原點可排列於內影像區22e的局部x/y/z座標系的原點。一計算裝置,例如計算裝置26,係經組配以相關於影像區22e聚焦記號38e。為了達成此項目的,計算裝置可經組配以驅動一定位裝置,例如定位裝置24,使得就影像區22e而言,改變了沿z軸多孔徑光學器件12相對於影像感測器16間之距離,使得記號38e聚焦在影像區22e。如此表示計算裝置係經組配以測定內影像區22e之實際位置(該記號38e被成像的位置)的一放大距離之度量,及控制定位裝置,使其沿z軸或偏轉軸移位多孔徑光學器件12,使得放大距離達到一放大距離目標值。舉例言之,計算裝置26可經組配以確定圖樣38e沿該內影像區22e之一軸或二軸x及/或y的延伸度,且與比較值作比較。若所拍攝的記號38e之圖樣為更大或更小,則多孔徑光學器件12與影像感測器16間之距離分別可增減。
計算裝置係經組配以例如接續其後,基於圖樣偏移,例如就x軸及y軸之座標原點而言,決定內影像區22e之記號38e的實際位置之橫向差異之度量值。如此表示計算裝置係經組配以決定沿x軸之橫向差異之度量值及沿y軸圖樣偏移之橫向差異之度量值。計算裝置係經組配以控制定位裝置,使得橫向值達到個別目標值。
簡言之,如此表示定位裝置沿(於整體座標系中,沿滾動軸及/或俯仰軸)偏移多孔徑光學器件12及影像感測器影像感測器16,直到達到橫向差之目標值為止。舉例言之,藉將記號38e投影至影像區22e之局部座標系的座標原點可達到一個或二個橫向差目標值。容差範圍例如可由可容許偏差界定,例如偏移一或二個像素,或藉可達成的測量準確度界定。可達成的度量準確度例如可基於二像素間距,使得記號38e相對於影像區22e的座標原點之投影偏差,該偏差係小於一像素距離且可能無法檢測,可被視為夠準確,因而達到個別橫向差目標值。
黏膠32係置於印刷電路板36與多孔徑光學器件12間,使得多孔徑光學器件12相關於影像感測器16的設置位置可經固定。
換言之,圖3a及3b顯示物件利用x平移之偏移值。因y平移所致之位置誤差可在相對應剖面圖產生相當的所得影像。
全部微影像中心(虛線圓的圓心)係於x維及/或y維,沿滾動軸,相對於個別影像區的中心線性位移達距離△R。對準可能單獨利用在中心光學通道14e的測試物件結構的(亦即記號38e的)已決定影像座標執行,其包含座標x0,0、y0,0、xi,j及/或yi,j,指示例如針對圖15的參考物件之位置之描述。
最初,測試物件結構的影像係聚焦在中心光學通道(沿z軸平移)。隨後,物件沿x軸及/或y軸位移直到該中心
測試物件之影像的幾何中心係位在影像矩陣的中心為止,亦即在整體座標系O的原點。針對測試物件結構的測量影像座標可符合如下相當條件:等於
r 0,0-O=0
with
具有其中ri,j描述例如,具有於整體影像座標系中之指數(i,j)的位元欄位之徑向座標。
rimax、rjmax、r-imax、及r-jmax係有關於分別地位在+i、-i、+j、及-j的外影像區之徑向座標,包含記號被成像之該等影像區的最大位置。
因由度量的影像座標差實際上可能無法達成「零」的結果,或將結果捨入至相對應於該總成之期望精度之量(放大距離目標值及/或橫向差目標值),或界定一相對應對照值其係高於從該法則所得的差值,故偏差位在容差範圍以內。此點也適用於後述精密對準步驟的狀況。
圖3a及3b以及多孔徑光學器件相關於影像感測器的對準,該項對準描述於本情境中,可被執行為在一個、數個、或任一個調整步驟之前的粗略對準,容後詳述。
圖4a顯示多孔徑光學器件12之示意橫剖面圖,該多孔徑光學器件12具有相關於影像感測器16就俯仰軸而言的一楔形誤差△tN,亦即就俯仰軸而言,多孔徑光學器件12
相關於影像感測器16傾斜達角度△tN。圖4b顯示圖4a之情況的示意頂視圖。參考物件上的測試圖樣相對於中心影像區22a為取中與聚焦,表示記號38e係投影在影像區22e上,使得就有關x軸及y軸達到距離目標值及橫向差目標值。楔形誤差導致記號38a-d於x及/或y方向具有偏差。
計算裝置係經組配以決定記號38a-d相對於中心,諸如影像區22a-d的幾何中心的移位。舉例言之,若多孔徑光學器件12的焦點位置相關於影像感測器16有誤差,則楔形誤差可由計算裝置藉下述事實決定,記號38a-e相對於影像區22a-f的中心之距離針對各對記號皆完全相同。一對記號例如當多孔徑光學器件12環繞滾動軸(環繞x軸-tx)旋轉時可經補償,計算裝置驅動定位裝置使得多孔徑光學器件12環繞滾動軸旋轉直到記號38a與38c、及38b與38d間之距離相對於影像區22a-d之個別中心為相同為止。
此外,由環繞俯仰軸(環繞y軸-ty)旋轉所造成的楔形誤差可予補償,在於計算裝置驅動定位裝置使得驅動多孔徑光學器件12環繞俯仰軸旋轉,直到記號38a與38c、及38b與38d間之距離相對於影像區22a-d之個別中心為相同為止。如此表示記號38a-d相對於影像區22a-d之中心的個別距離可包含實際位置相對於個別外影像區22a-d的圖樣距離之一楔形誤差之度量值,及計算裝置係經組配以決定該楔形誤差。藉由相對於滾動軸或俯仰軸傾斜多孔徑光學器件12,楔形誤差可改變,使得其達到目標滾動值或目標俯仰值,如前文描述可在容差範圍以內約為零值。在楔形
誤差補償之前,可進行如對圖3a及3b描述的粗略對準。
換言之,在環繞x軸之一扭轉tx及在環繞y軸之一扭轉ty期間,為了對準多孔徑光學器件12,如此表示於楔形誤差補償期間,最初測試物件結構之影像係聚焦於中心光學通道,亦即執行沿z軸的平移。接著,藉由沿x軸及/或y軸位移而取中在影像原點O=(0,0)。楔形誤差導致距個別影像原點在角落通道亦即外影像區22a-d的角落通道的測試物件結構影像之測量位置的不同徑向距離。此點可藉以x軸及/或y軸(滾動軸及/或俯仰軸)旋轉多孔徑物鏡至少部分校正,直到針對外影像區22a-d符合下述狀況為止:環繞x軸(tx)旋轉時:相當於r imax,jmax-r imax,-jmax=0以及相當於r -imax,jmax-r -imax,-jmax=0環繞y軸(ty)旋轉時:相當於r imax,jmax-r -imax,jmax=0以及相當於r imax,-jmax-r -imax,-jmax=0
針對四個外影像區,楔形誤差可就滾動軸而言(環繞滾動軸扭轉)及/或就俯仰軸而言(環繞俯仰軸扭轉)為軸向對稱。
如此,圖4a及4b顯示物件藉環繞y軸之一扭轉(y楔形誤差)-在環繞x軸之一扭轉的偏移值可在相對應相當橫向視圖產生相當所得影像。環繞正或負旋轉角的扭轉結果也可由類似前文解說加以決定及/或補償。
圖5顯示環繞中心影像區22e的偏轉軸或z軸,相關於影像感測器16扭轉達δ角的多孔徑光學器件12之一示
意頂視圖。計算裝置例如經組配以決定記號38a-d距個別影像區22a-d之距離。基於旋轉角δ,記號38a-d各自具有距個別中心之一距離。針對影像區22a及22b沿個別x方向之距離或多或少完全相同。同理,影像區22c及22d於x方向之距離為相同。於個別影像區之y方向,針對影像區22a及22c、及22b及22d的距離分別為粗略相同。就影像區22a及22b、及22c及22d而言x距離之度量,以及就影像區22a及22c、及22b及22d而言沿y方向之距離的度量可藉計算裝置測定,作為外影像區22a-d各自的圖樣偏差之一旋轉差的度量。
計算裝置係經組配以控制定位裝置,使得環繞偏轉軸旋轉多孔徑光學器件12及/或影像感測器16。旋轉差δ可利用環繞偏轉軸旋轉而予減少,直到達到在容差範圍以內之一目標旋轉值為止,例如為零。針對四個外影像區22a-d,相對於整體座標系的原點,旋轉誤差可為旋轉對稱性。
換言之,當環繞中心影像區t軸的一扭轉tz時,如此表示為了校正z扭轉,對準最初涉及將測試物件結構之影像聚焦於中心光學通道(沿z軸平移),接著藉沿x軸及/或y軸移位而將其取中於影像原點O=(0,0)。環繞z軸的扭轉導致在個別局部座標系中測試結構之影像38a-d的位移,該位移針對環繞中心影像區22e對稱性定位的光學通道14a-d而言位移量為相等,亦即:r'-imax,jmax=r'-imax,-jmax=r' imax,jmax=r' imax,-jmax具有於具有指數(i,j)及/或相關聯的影像區22a-e的個別外光學通道14a-e之徑向
局部座標。
圖6a顯示多孔徑光學器件12之示意橫剖面圖,比較沿偏轉軸的目標值Gtargent,多孔徑光學器件12包含相關於影像感測器16大小的距離G。於多孔徑光學器件12中,距離G可有關於面對多孔徑光學器件12的虛假光遏止結構39面對影像感測器16之一表面與影像感測器16面對該虛假光遏止結構39之一表面間之距離。另外,距離G也可以有關於影像感測器16面對該多孔徑光學器件12之一表面與多孔徑光學器件12之一不同參考平面,例如面對該物件區或影像感測器的一透鏡平面、或一不同參考平面之一表面間之距離。再者,距離G也可以有關於就影像感測器16而言的一不同參考平面,例如,有關於影像感測器16排列在印刷電路板32上的一表面。目標值Gtargent可以有關於多孔徑光學器件12的反向焦距,及/或有關於在該處可獲得投影入影像平面的影像之期望的或最佳的鮮明度之多孔徑光學器件12與影像感測器16間之距離G。目標值Gtargent可以稱作為距離目標值。另外或此外,目標值Gtargent可以有關於多孔徑光學器件12與影像感測器16間之距離的任何其它目標值。距離目標值Gtargent與距離G間之偏差,例如值可稱作距離差△G,例如表示為△G=G-Gtargent或△G=Gtargent-G。若距離之差具有異於零之值,則如此可能導致確定性的放大誤差,如此表示物件區可能成像為過大影像或過小影像。
圖6b顯示針對此種情況多孔徑光學器件12及影像感測器16之一示意頂視圖。比較正確設定的距離G,因此
例如距離差△G具有粗略零值,基於過小的距離G,包含記號38a-e的參考物件可以放大方式表示或成像,及結果具有非零(例如,小於0)的一距離差△G。如此導致於外影像區22a-d成像的記號,相對於中央內影像區22e的中心,包含沿整體滾動軸及俯仰軸之增加的徑向距離。就個別局部x/y座標系而言,在影像區22a內部,記號38a朝向負x值及正y值位移,記號38b朝向正x值及正y值位移,記號38c朝向負x值及負y值位移,及記號38d朝向正x值及負y值位移。分別地針對影像區22b及22d,及22a及22c,沿個別x方向的相對應位移或多或少相等;以及分別地針對影像區22a及22b,及22c及22d,沿個別y方向的相對應位移或多或少相等,因此此處就局部及/或整體座標原點也存在有對稱性。
參考圖6a,計算裝置係經組配以藉由例如,針對外影像區22a-d中之至少一者、數者、或各者,決定個別記號38a-d成像的徑向局部座標。偏離零值,表示個別記號38a-d係位在個別影像區22a-d的個別中心(x=0,y=0)外部,利用計算裝置可確定為圖樣偏差的距離差△G之度量。計算裝置係經組配以控制定位裝置,使其沿偏轉軸位移多孔徑光學器件12,使得影像區22a-d之距離差△G達到目標距離值Gtargent,例如該距離變更或改變歷經一段時間使得記號38a-d成像在影像區22a-d的中心。距離差之目標值例如位在距離差△G的容差範圍以內的零值附近,或位在容差範圍以內的目標值Gtargent。如同例如針對圖4a及4b之描述,一旦已經補償任何傾斜誤差,則就外影像區22a-d而言距離差△G
可相同。
圖7a顯示一種情況之示意橫剖面圖,其中多孔徑光學器件12相關於影像感測器16比起目標值Gtargent包含過大的距離G,亦即於各種情況下,記號38a-d於內影像區22d之方向位移。圖7b顯示圖7a之該情況的一示意頂視圖。該計算裝置係經組配以控制定位裝置移動多孔徑光學器件12及/或影像感測器16,使得距離G及結果所得的距離差△G之度量值縮小,故距離差△G達到(距離差)目標值。
換言之,目標焦距與實際焦距間之差係縮小儘可能地多。為了達成此項目的,可使用於影像區22a之放大倍率的決定。若因製造公差所致,未能準確地達到目標焦距,及因而未能準確地達到光學器件的反向焦距之目標值,在粗略對準之後,可測量影像區22e的放大倍率,藉由使用所實現的放大(或自其中衍生的焦距),據此,可調整精密對準的測試圖樣。反向焦距之確切數值可能可被忽略。
為了達成此項目的,沿z軸平移期間(校正距離誤差)的對準期間,測試物件結構之影像初始粗略地聚焦在中心光學通道(沿z軸平移),接著,藉由沿z軸及/或y軸位移而取中在影像原點O=(0,0)。在多孔徑光學器件相關於影像感測器的z距離過小之情況下,在陣列角落的測試結構之影像朝向較大(就放大倍率而言)整體影像座標位移。於距離過小之情況下,該位移被反轉,使得測試結構之影像朝向較小(就放大倍率而言)整體影像座標位移。據此,z距離變更歷經此種時間直到測試結構之影像位在個別通道的中心及/
或直到考慮容差範圍,滿足下述條件為止:
圖8顯示如針對圖3a及3b之描述,利用x平移及/或y平移用於校正多孔徑光學器件相關於影像感測器的一偏位值之方法800之示意流程圖。方法800包含兩個處理階段810及850。利用處理階段810,沿x軸或滾動軸的位置誤差可獲得補償。利用處理階段850,位置誤差可藉沿y方向或俯仰方向的平移獲得補償,一旦已經執行處理階段810或850,可能切換至個別其它處理階段,或可能結束處理800。處理800另可始於處理階段810或處理階段850,隨後例示例如描述利用處理階段810開始方法800。如此表示可循序地執行處理階段810及850,結果,可循序地執行沿x方向及沿y方向之位置校正,及結果,可循序地逐一達成目標滾動值及目標俯仰值。
該處理階段810之一步驟812涉及聚焦中心光學通道或參考物件相關於該中心光學通道的一小區。在步驟812之後的步驟814涉及例如利用計算裝置決定個別測試結構在個別影像中自P0,0的位置,亦即在內影像區成像的記號之位置。如此,該項決定係根據中心光學通道之整體座標P0,0,如針對圖15之描述。
在步驟814之後的步驟816涉及將沿滾動軸或局部x軸決定的位置,例如儲存於計算裝置之參考值儲存裝置作為起始值x0,0。
步驟818涉及於一平移步驟中,沿x軸相對於影像
感測器位移多孔徑光學器件。平移步驟的焦距例如可為定位裝置之馬達或致動器的焦距,或用於控制定位裝置之控制量的焦距。如對步驟814之描述,在步驟818之後的步驟822涉及決定測試結構在內影像區中距P0,0的位置。
在步驟822之後的一比較824中,計算裝置係經組配以例如藉由形成一差值而比較所決定的位置與整體座標系O的原點。若該差值具有在容差範圍以內異於零之值(決定為「否」),則計算裝置係經組配以於步驟826基於儲存於步驟816之起始值計算剩餘焦距,及用以切換至狀態818因而執行沿x軸的進一步平移步驟。若於決定824中,該差值具有在容差範圍以內之零值(決定為「是」),則多孔徑光學器件可謂沿x軸或滾動軸相關於影像感測器為對準,因而達到結束828,從該處可切換至處理階段850。如此表示步驟818可能重複一段時間使得達到目標滾動值為止。
處理階段850之一步驟852涉及相對於中心光學通道例如光學通道14e,聚焦所接收的影像,例如記號38e。接在步驟852之後的一步驟854涉及決定該影像中的測試結構之位置。所決定的沿俯仰軸或局部y軸之位置係儲存於步驟856作為起始值y0,0。
接在步驟854之後的一步驟858涉及沿y軸或俯仰軸的平移步驟,亦即沿y軸改變影像感測器與多孔徑光學器件間之相對位置。接在步驟858之後的一步驟862涉及再度決定於內影像區中的測試結構之位置。如針對決定824之描述,接在步驟862之後的一決定864涉及進行比較有關位y0,0
置是否重合整體座標系O的中心。若非屬此種情況,亦即若決定獲得答案為「否」,則步驟866涉及基於步驟856所儲存的位置及起始值而計算剩餘焦距。自步驟866,切換回步驟858且執行沿y軸的另一平移步驟。如此持續某段時間,直到決定864提供「是」的結果為止,使得沿y軸多孔徑光學器件相關於影像感測器可被視為對準,故於步驟868可切換至處理階段810或切換至步驟812。另外,若決定824或864的答案為「是」,則在決定824或864之後方法800可結束。如此表示計算裝置係經組配以根據一影像區之實際位置與相關該影像區之一目標位置例如座標原點間之比較而控制定位裝置。
換言之,圖8顯示用於取中目的的精密對準之摘要綜論。該處理可同等始於x維或y維。
圖9顯示如參考圖4a及4b之描述,藉計算裝置可執行因而補償楔形誤差的一方法900之示意流程圖。方法900包括一處理階段910及一處理階段950。利用處理階段910,有關於x軸亦即滾動軸的楔形誤差可被減少或被補償。利用處理階段950,有關於y軸亦即俯仰軸的楔形誤差可被減少或被補償。處理階段910及950可彼此獨立地執行,可能自處理階段910切換至處理階段950,或一旦處理階段950已經執行,自處理階段950切換至處理階段910。如此表示方法900可始於處理階段910或始於處理階段950。
舉例言之,後文中將以方法900始於處理階段910之方式描述方法900。一步驟912涉及聚焦相關於影像區22e
的中心光學通道,亦即光學通道14e。該步驟可以步驟812之相同方式進行。接在步驟912之後的一步驟914涉及利用於x-y平面的平移取中該中心光學通道。該步驟914可以步驟814之相同方式進行。
接在步驟914之後的一步驟916涉及決定距影像中的角落點之該測試位置,表示例如外參考記號,例如記號38a-d係就其個別外影像區及其中的位置決定。於一步驟918中,所決定的位置被儲存作為隨後定位之起始值。起始值rimax,jmax、rimax,-jmax、r-imax,jmax、及r-imax,-jmax可分別地藉著沿滾動軸(i)及俯仰軸(j)的最大(或負最大)方向,測試結構在該外影像區中之位置。
始於步驟916,一步驟922涉及控制定位裝置使得環繞滾動軸,以角度遞增而相關於影像感測器16旋轉多孔徑光學器件。如同步驟916之進行,接在步驟922之後的一步驟924涉及決定距影像中的角落點之該測試位置。接在步驟924之位置決定之後的一決定926中,進行比較以判定徑向距離或差值rimax,jmax-rimax,-jmax是否包含在容差範圍以內的一零值,或差值r-imax,jmax-r-imax,-jmax是否包含在容差範圍以內的一零值,表示作決定有關楔形誤差之差測量值是否達到一目標滾動值或一目標俯仰值。
若決定926的答覆為「否」,亦即若未達目標滾動值及目標俯仰值中之至少一者,則一步驟928涉及計算剩餘焦距,同時考慮儲存於步驟918之起始值。始於步驟928,處理返回步驟922,因而以角度增量執行環繞滾動軸的另一
次旋轉。但若決定926的答覆為「是」,亦即若達目標值兩者,則有關環繞滾動軸的旋轉之楔形誤差可視為已經被補償,及始於最終狀態932,該處理可切換至處理階段950,或可結束該方法。
如針對步驟912之描述,處理階段950之一步驟952涉及聚焦該中心光學通道。如針對步驟914之描述,接在步驟952之後的一步驟954涉及中心光學通道。如針對步驟916之描述,接在步驟954之後的一步驟956涉及決定距影像中的角落點之該等外測試結構的位置。如針對步驟918之描述,基於步驟946,起始值儲存於步驟958。接在步驟956之後的一步驟962涉及控制定位裝置,使得多孔徑光學器件相對於俯仰軸旋轉(傾斜)。如此表示本步驟也係藉類似處理階段910亦即步驟922之方式執行,差異在於旋轉係環繞俯仰軸執行。如同於步驟956中執行,接在步驟962之後的一步驟964涉及決定一位置,因而決定藉步驟962達成位置的改變。
決定966涉及確認楔形誤差是否已經達到目標俯仰值。此點例如可藉差值生成rimax,jmax-r-imax,jmax以及rimax,-jmax-r-imax,-jmax執行。值可就其是否採用容差範圍以內的數值0加以確認,如此表示差值生成rimax,jmax、r-imax,jmax、rimax,-jmax、及r-imax,-jmax的個別偏差幅值為相等。若該決定的回答為「否」,則一步驟968涉及計算剩餘焦距,同時考慮自步驟958的起點,及切換回步驟962,因而執行多孔徑光學器件環繞俯仰軸的另一次旋轉。若於決定966中(「是」
決定)楔形誤差已經達到目標俯仰值,則俯仰楔形誤差可被視為已經被補償,且可結束該方法,或可切換至處理階段910。
圖10顯示用於補償內影像區22e環繞偏轉軸或z軸之一扭轉的方法1000之一示意流程圖。如針對圖5之描述,該方法1000可採用以補償誤差情況。如針對步驟812、852、912、及952之描述,一步驟1002涉及聚焦該中心光學通道。如針對步驟814、854、914、及954之描述,一步驟1004涉及聚焦該內影像區。接在步驟1004之後的一步驟1006也涉及決定測試結構亦即記號38a-d距影像中的角落點的位置。該等位置被決定為位在個別影像區,例如在外影像區22a-d中之一者,且被儲存作為起始值(x,y)imax,jmax、(x,y)imax,-jmax、(x,y)-imax,jmax、及(x,y)-imax,-jmax(步驟1008)。
一步驟1012涉及控制定位裝置使得多孔徑光學器件相關偏轉軸或z軸,執行環繞內影像區的至少一個角度增量的旋轉。角度增量可以是例如移動該多孔徑光學器件的馬達或致動器之焦距,或可以是定位裝置之控制參數。
如針對步驟1006之描述,接在步驟1012之後的一步驟1014涉及另一個定位決定。接在定位決定1014之後的一決定1016涉及確認旋轉值是否已經達到一目標旋轉值,例如利用差值生成x-imax,jmax-ximax,jmax=0、x-imax,-jmax-ximax,-jmax=0、y-imax,jmax-y-imax,-jmax=0、及/或yimax,jmax-yimax,-jmax=0決定,0值也符合容差。若等式中之至少一者為不滿足,亦即決定1016獲得答案為「否」,則切換
至步驟1018,涉及計算剩餘焦距同時考慮儲存於步驟1008的起始值。始於步驟1018,切換回步驟1012且執行多孔徑光學器件的另一次旋轉。但若於決定1016中滿足全部等式,亦即若決定獲得「是」的結果,則可視為已經補償旋轉誤差,及方法1000可結束於步驟1022。始於步驟1022,可切換至例如,藉沿z軸或偏轉軸平移多孔徑光學器件而補償放大誤差。
圖11顯示如針對圖6a、6b、7a及7b之描述,藉沿z軸或偏轉軸平移多孔徑光學器件而對準該多孔徑光學器件之方法1100之一示意流程圖。
一步驟1102涉及聚焦中心光學通道。接在步驟1102之後的一步驟1104涉及利用於x/y之平移而取中,如針對例如步驟914之描述。
接在步驟1104之後的一步驟1106涉及從該影像中的角落點而決定測試結構之位置,可能進行位置之決定同時使用外影像區22a-d的個別局部座標系。決定的位置於步驟1108儲存作為起始值r’imax,jmax、r’imax,-jmax、r’-imax,jmax、及r’-imax,-jmax。一步驟1112涉及始於步驟1106,執行沿z軸或偏轉軸的平移,亦即驅動定位裝置使得多孔徑光學器件沿偏轉軸位移。
如針對步驟1106之描述,接在步驟1112之後的一步驟1114涉及執行另一位置決定。一決定1116涉及確認於步驟1114中決定的位置是否相對應於個別局部座標原點,例如呈等式r’-imax,imax=r’-imax,-imax=r’imax,-imax=r’imax,imax=0之形
式。如此表示進行驗證確認距離值是否到達距離差之目標值。此處距離差之測量值例如係利用個別測試圖樣之投影處經檢測得的位置與該局部座標原點間之差(距離)獲得。若決定1116獲得結果「否」,則步驟1118將涉及計算剩餘焦距同時考慮於步驟1108儲存的起始值。始於步驟1118,例如切換回步驟1112,因而執行多孔徑光學器件相關於影像感測器的位置之另一次改變。若決定1116獲得結果「是」,則放大誤差亦即沿偏轉軸的差△G可視為已被補償,可結束方法1100。舉例言之,方法1100之最終步驟1122可涉及物件的初始固定。
圖11可描述為沿z軸平移之精密對準的綜論摘要。
圖12顯示例如在方法800、900、1000、或1100之前進行方法1200因而使得該等方法獲得穩健流程之示意流程圖。一步驟1202涉及多孔徑物鏡亦即多孔徑光學器件相關於影像感測器之粗略對準。如此可包括例如,影像感測器相對於測試圖樣的對準,故測試記號38投影至影像感測器的相對應影像區22。此外,多孔徑光學器件可經配置使得記號持續投影在影像區上。此點可補充以接在步驟1202之後的一步驟1204,在於藉執行於x/y平面或滾動/俯仰平面的對準而多孔徑光學器件相關於影像感測器對準,直到該等測試記號成像於影像區為止。一步驟1206涉及聚焦該中心光學通道。
接在步驟1206之後的一步驟1208涉及決定於中
心光學通道或針對內影像區的放大。此點例如可藉測量測試物件亦即參考物件的影像大小(實際大小)執行。因顯示多孔徑光學器件之光學性質以及參考物件與影像區間之距離,此點可基於光學法則進行。接在步驟1208之後的一決定1212涉及確認所決定的放大是否匹配該測試圖樣所選取的設計。若決定1212的答覆為「是」,則方法切換至步驟1214,例如利用方法800、900、1000、及/或1100中之一或多者而執行多孔徑光學器件相關於影像感測器的精密對準。
若決定1212獲得的結果為「否」,則一步驟1216涉及調整測試圖樣,及隨後,方法切換至步驟1214。如此,可能決定測試圖樣是否適合個別影像感測器及/或多孔徑光學器件。測試圖樣的調整例如包括例如,改變圖樣之一或多個位置及/或形狀,使得測試圖樣可投影入影像區內。
換言之,主動地對準多孔徑光學器件相關於影像感測器之處理係利用於影像矩陣中之影像的相對位置及絕對位置之評估進行,該等影像係藉個別光學通道拍攝物件結構獲得。
為了實際體現,光學器件模組初步與影像感測器粗略對準,及於中心光學通道設定聚焦影像。於次一步驟中,於中心光學通道的放大係根據已知公式,藉測量測試物件B的影像大小決定(影像中的物件維度:B=沿測量得之物件緣的像素數目*像素間距)。其中之數量G為物件大小,亦即測試物件於物件平面之已知延伸度。該數量G為根
據物件距離為預先決定,而多孔徑光學器件的參數從光學器件之組成(例如,光學通道之視覺範圍的大小)為已知。計算得的放大根據下式導致中心光學通道的焦距(f),其實際上係由製造過程形成:
於本方程式中,相機至主體距離欲插入負號。
但中心通道的真正焦距(f)也可事先利用其它方法決定(例如,自動準直方法、光學掃描、或無接觸式輪廓度量等),或可為已知。當真正焦距偏離光學器件的組成的目標焦距時,於多孔徑光學器件聚焦期間,進行物件平面內部平均視線之幾何分布的定標。如此,於此種情況下,屬於主動對準的先決條件之物件結構定位須經調整(參考圖7)。該等光學通道之平均視線與物件平面之新交叉點可藉將焦距改變成自光學器件設計(例如,射線追蹤(Raytracing)模擬軟體)的焦距實際值而予決定。
換言之,圖12顯示精密對準處理之準備流程之摘要綜論。利用方法1200,該參考物件之排列使得參考物件藉多孔徑光學器件成像至該等光學通道中每個通道一個影像區。
圖13顯示方法1300之示意流程圖,其中以優異方式減少或補償沿六個自由度的定位不準確度。第一步驟涉及執行方法1200用於多孔徑光學器件相關於影像感測器的粗略對準。在方法1200之後進行方法800,因而進行利用x-y
平面的平移而予取中。方法800之後,藉由執行處理階段910而進行沿滾動軸的楔形誤差補償。在處理階段910之後,進行處理階段950用於補償相關於俯仰軸的楔形誤差。處理階段910及950也可以不同順序進行,且聯合組成方法900。在方法900之後,進行方法1000用於補償z扭轉(或偏轉扭轉)。在方法1000之後,進行校正距離誤差之方法1100。在方法1100之後,物件可經固定1302。換言之,在總體精密對準處理之後,於已對準位置,例如利用殼體與印刷電路板間之黏著劑連結接合,多孔徑物鏡可經固定。
另外,方法1300可以個別部分方法之經修改順序進行。另外或此外,也可能只進行方法800、900、1000、1100、及/或1200中之一或多者
換言之,於總成處理之始,先前經組裝的多孔徑物鏡可能以整合於一氣密殼體之方式存在,與該殼體分開,存在有已經接觸印刷電路板且可被讀取的影像感測器(參考圖3之範例表示型態)。為了用於主動對準處理,影像感測器係定位成影像場之中心(=像素矩陣之幾何中心)與物件平面(=測試圖樣平面)之中心的連線係垂直於影像平面,及因而相對應於影像感測器上的法線。藉固定影像感測器或影像感測器整合其上的印刷電路板可達成此項目的,至少普通良好地近似。為了執行主動對準處理,可能存在有總成裝置的下列要求。總成裝置優異地包括一固定裝置,以相關於測試圖樣為對準的方式,印刷電路板上的影像感測器包括一讀取介面;固定多孔徑物鏡的裝置(例如,夾
具、機械、氣動、利用真空等);以六個自由度改變物件相對於影像感測器的相對位置之裝置(於x、y、及z方向平移以及環繞x、y、及z軸扭轉),針對三旋轉自由度,可能設定分享樞轉點接近多孔徑物鏡的中心;距多孔徑物鏡適當距離(=物件距離)的圖樣投影之測試圖樣或畫面,係以充分均勻方式照明;一影像讀取及影像評估裝置,包含一介面用以驅動致動器/馬達改變物件相關於影像感測器(例如,包含評估與控制軟體的PC)的相對定位;及利用多孔徑光學器件用於測試圖樣的成像結構之影像分段、物件辨識、及位置決定之演算法。
圖14顯示一示意圖,用於藉由影像區22a例示整體座標系Σ與局部座標系Σ’間之關係。如圖描述,例如針對圖3a及3b,整體座標系Σ包含滾動軸、俯仰軸、及偏轉軸之交叉點,分享交叉點可能也是藉定位裝置相對於多孔徑光學器件起始的以六個自由度移動的分享交叉點。多孔徑光學器件之光學通道14e係相對於影像區22e配置,光學通道14e包含光學中心37e。
影像區22a-c各自包含一局部座標系Σ’,包含x軸、y軸、及z軸,其分享交叉點全部皆排列於影像區22a-c的幾何中心。局部座標系Σ’可以是笛卡兒座標系,例如其中x軸、y軸、及z軸成直角相對於彼此交叉於中心。投影至影像區22a內的記號38之位置可由局部座標y’i,j及/或x’i,j及藉整體座標yi,j或xi,j兩者指示。指數i、j可以是例如指示沿滾動軸及/或俯仰軸的影像區22a-d之編碼。
換言之,圖14以頂視圖顯示描述多孔相機模組之影像平面中之座標的草圖。於影像平面之整體座標系Σ具有其原點在影像場之幾何中心,而局部座標系Σ’具有其原點在個別光學通道之影像場的幾何中心。圖中顯示一種情況,其中四個相鄰光學通道的影像圓(包含中心記號的虛線圓)係以非最佳方式對準在該影像感測器上與各個通道相關聯的影像場(方形)。左上光學通道顯示的十字表示位在影像平面內部相對應的預先界定位置之一物件結構的影像,如由相關聯的光學通道產生。
圖15顯示於物件平面44藉多孔徑物鏡掃描之一示意代表圖,該多孔徑物鏡包括多孔徑光學器件12及包含光學通道之二維配置的影像感測器16。點Pi,j標記,於無誤差之情況下,個別光學通道(i,j)之個別平均視線與物件平面之交叉點。
物件平面經描繪例如使得於i方向以7個光學通道及於j方向以5個光學通道掃描,表示imax=3,-imax=-3,jmax=2,-jmax=-2。記號38可排列於位置P-3,2、P3,2、P-3,-2、及P3,-2。記號38可排列於位置P0,0。另外,記號也可排列於物件區44之不同位置及/或參考物件上的不同位置、記號間具有所描述之最大距離為優異。
換言之,多孔徑物鏡之二維排列係由於x方向有(2*imax+1)通道及於y方向有(2*jmax+1)通道的一光學通道陣列組成。也可參考圖15及隨後之圖16,多孔徑物鏡之各個光學通道於物件空間具有不同的視角(也從WO
2011/045324 A2為已知),及/或各種光學通道成像物鏡平面之不同區。如此表示各個光學通道(=個別光軸)之平均視線的軸線與物件平面之交叉點獲得預先界定的分布(從設計為已知)(隨後之圖16)。舉例言之,具有等距的格柵用於期望成像無扭曲的情況。
特定特件結構(例如,十字形、圓形、方形等)置於數個(例如,3個或5個)與測試圖樣平面中之物件平面的交叉點之選取位置(例如,於點P0,0、P-imax,jmax、P-imax,-jmax、Pimax,-jmax、Pimax,jmax)。此處物件結構之中心的選擇包括物件平面中心(例如,P0,0),相對於滾動軸優異地鏡像對稱定位點或區中之至少一對(例如,P-imax,jmax與P-imax,-jmax或Pimax,-jmax與Pimax,jmax)及/或相對於俯仰軸優異地鏡像對稱定位點或區中之至少一對(例如,P-imax,jmax與Pimax,-jmax或P-imax,-jmax與Pimax,-jmax)。
隨後描述個別主動對準步驟之準確度可與兩個選取點在物件平面之個別距離成正比。
於本上下文中,對準的最高可能準確度係藉相關聯點儘可能大的距離達成。位置Pij間之角偏移可由角指示,例如角指示位置P0,0與P0,1間之偏移。另外,例如,角指示位置P0,0與P0,-2間之偏移及/或個別光學通道之視角差。
圖16顯示包括多孔徑光學器件12及影像感測器16用於例示圖15之關係之示意橫剖面圖。角具有y=-2,...,2包含相關於排列平行所擷取的物件空間之一平
面,相對於垂直平面46之法線的一夾角。
角αi,j描述在影像區22a-e影像感測器16之一個別表面法線間的夾角。
換言之,圖16顯示一多孔成像系統之簡化剖面圖。於此一實施例中,多孔徑物鏡(堆疊形成,有微透鏡在前側及後側)係經整合,使得其在影像側邊上係連結至一板用以防止在主動對準處理過程中在固定殼體(灰色,橫向)中的光串擾(黑色晶片),在該殼體上定位接觸式數位影像感測器(褐色)。個別光學通道(i,j)之平均視線係標示以角。個別光學通道之平均視線係由光學器件的組成載明,且因個別相關聯的透鏡系統之光學性質(焦距、材料之折射率等)故,入射角在個別微影像中心αi,j。
前述主動對準處理之流程描述係利用圖15表示,而不喪失其通用性,用於多孔徑物鏡之一例,包含7x5光學通道及一十字作為物件結構在該陣列四角(P-3,d、P-3,-2、P3,-2、P3,2)的光學通道之平均視線之交叉點及中心光學通道(P0,0)。圖17a及17b顯示多孔徑物鏡在隨後主動對準之後相關於影像感測器的目標位置。
圖17a顯示相關於影像感測器16經對準亦即經調整的多孔徑光學器件12之示意橫剖面圖。圖17b顯示圖17a之此種情況的示意頂視圖。就六個自由度而言,記號38a-e相對於個別影像區22a-e對準。記號38a-d投影在影像區22a-e上的位置偏差相關於個別局部座標中心為最小。換言之,圖17a及17b顯示在成功的主動對準後之一目標位置。
微影像(虛線圓)之光柵圖係疊合影的像素場的光柵圖。(方形)亦即在各個光學通道中,相關聯的影像圓之中心係正位在相對應微影像場的幾何中心。所選物件結構之影像係對稱性位在相對應微影像場的幾何中心。左:側視圖;右:頂視圖。
前述實施例能夠獲得比較已確立的對準成像光學器件之方法及機器之應用更高的準確度,特別用於小型設計裝置的多孔徑光學器件。實施例許可個別精密對準處理自動化進行的可能性,以便於製程中達成快速循環時間。此外,可獲得安裝相機模組的產率增高,及因而測試及剔除成本減低,原因在於可以高品質達成快速對準故。
如此表示主動對準之實施例可經組配以特別針對具有分段視覺範圍的多孔徑物鏡架構,因而使其能獲得前述優點。由於其超平坦設計及潛在低成本生產及組裝技術,多孔成像系統係經切割出用於消費性電子產品(例如,膝上型電腦、遊戲機、或玩具),及特別係用在可攜式裝置,諸如行動電話、平板、PDA等(PDA=個人數位助理器)。進一步應用領域為感測器技術,例如應用於相機型感測器、製造技術之成像感測器。再者,利用於自動技術,例如用於汽車內部之光學安全感,用於駕駛輔助系統諸如倒車攝影機或用於車道檢測為可行。實施例也可採用於安全性及監控領域,例如用於建物、博物館或物件及/或其內部有廣大視覺範圍之隱密周遭環境攝影機。此外,實施例可採用於機器人領域,例如作為導航光學感測器,用於光學控制
夾具及/或組件拾取裝置。前述實施例之又一應用領域可應用於醫療技術領域,例如使用成像診斷方法諸如用於內視鏡檢查。但前述實施例之應用並不限於該應用領域。
即便前述實施例描述包含少數光學通道,例如5x7的多孔徑光學器件及/或影像感測器,但該等實施例也可應用至包含例如,多於5個,多於50個,或多於500個光學通道的其它多孔徑光學器件及/或影像感測器。
即便前述實施例之描述係相關於一影像區的局部或整體中心,使得一計算裝置執行圖樣成像入影像區的位置之比較,但也可關聯任何其它點執行決定位移或扭轉的一相對參考點。
即便已經連結前述實施例描述影像區22a-e之二維配置,但也可能影像區22a-e係沿單一定向線結構排列。如此表示兩個指數i或j中之一者係經組配為單一定向,可基於三個參考區或影像區執行位置決定。
即便已經描述裝置情境中之某些面向,但須瞭解該等面向也表示相對應方法之描述,因此也須瞭解一裝置之一方塊或一結構組件作為相對應方法步驟或一方法步驟的特性件。藉類似方式,已經於一情境內或作為方法步驟描述的面向也表示一相對應裝置之一相對應方塊或細節或特性件之一描述。
一般而言,本發明之實施例可體現為具有一程式碼的一電腦程式產品,當該電腦程式產品在電腦上跑時,該程式碼有效用以執行此處描述之方法中之任一者。例
如,該程式碼也可儲存於機器可讀取載體上。
其它實施例包括用以執行此處描述之方法中之任一者的電腦程式,該電腦程式係儲存於一機器可讀取載體上。
換言之,如此,本發明方法之一實施例為一電腦程式,其具有一程式碼,當該電腦程式在電腦上跑時用以執行此處描述之方法中之任一者。本發明方法之又一實施例為一資料載體(或數位儲存媒體或電腦可讀取媒體),於其上紀錄用以執行此處描述之方法中之任一者的電腦程式。
又一實施例包括經組配以或適用以執行此處描述之方法中之任一者的處理裝置,例如電腦或可規劃邏輯裝置。
又一實施例包括於其上安裝用以執行此處描述之方法中之任一者的電腦程式之一電腦。
於若干實施例中,一可規劃邏輯裝置(例如,可現場程式規劃閘陣列,FPGA)可用以執行此處描述之方法之功能的部分或全部。於若干實施例中,一可現場程式規劃閘陣列可與一微處理器協作以執行此處描述之方法中之任一者。概略言之,於若干實施例中,該等方法係藉任何硬體裝置執行。該硬體裝置可以是任何通用硬體,諸如電腦處理器(CPU),或可為該方法之特定硬體,諸如ASIC。
前文描述之實施例只表示本發明原理之例示。須瞭解熟諳技藝人士將瞭解此處描述之配置及細節的修改及變化。此乃為何本發明意圖僅受後文申請專利範圍各項之
範圍所限,而非由此處已經利用詳細說明部分及實施例之討論而呈示的特定細節所限。
參考文獻
[1] www.aeiboston.com/platform_cmat.htm, May 2014
10‧‧‧裝置
12‧‧‧多孔徑光學器件
14a-c‧‧‧光學通道
16‧‧‧影像感測器
18‧‧‧參考物件
22a-c‧‧‧影像區
24‧‧‧定位裝置
26‧‧‧計算裝置
Claims (16)
- 一種用於包含數個光學通道之多孔徑光學器件相對於影像感測器之相對定位的裝置,其包含:一參考物件,其配置成使得該參考物件於該等光學通道中藉該多孔徑光學器件而成像至每個通道一影像區;一定位裝置,其可被控制來改變該多孔徑光學器件與該影像感測器間之一相對位置;一計算裝置,其組配來決定該參考物件於該參考物件的影像中之至少三個影像區內的實際位置,及基於該等實際位置與多個位置之一比較來控制該定位裝置;其中該參考物件包含含有一參考標記的至少三個參考區,使得一個參考標記分別成像至該等至少三個參考區中之一者上,該計算裝置係組配來基於該等參考記號在該影像區中之一位置來決定該實際位置。
- 如請求項1之裝置,其中該計算裝置係組配來基於一影像區之該實際位置相對於在其它影像區中之實際位置之一比較來控制該定位裝置。
- 如請求項1之裝置,其中該計算裝置係組配來基於一影像區之該實際位置與相對於該影像區之一目標位置之一比較來控制該定位裝置。
- 如請求項1之裝置,其中該計算裝置係組配來控制一固定裝置,該固定裝置係組配來硬化配置於該多孔徑光學 器件與該影像感測器間或該多孔徑光學器件與配置有該影像感測器的一印刷電路板間之一黏膠。
- 如請求項1之裝置,其中至少四個外影像區及一個內影像區係沿一滾動軸及一俯仰軸排列,該等外影像區係平行該滾動軸排列成相對兩對及平行該俯仰軸排列成相對兩對,該滾動軸及該俯仰軸係排列成彼此垂直且係垂直於排列成平行該影像感測器之一表面法線的一偏轉軸,且該內影像區包含該滾動軸、俯仰軸、及偏轉軸之一交叉點,及其中該計算裝置係組配來基於該等實際位置與該位置之該比較,來決定在該內影像區及在該等至少四個外影像區中之一圖樣的一圖樣偏差。
- 如請求項5之裝置,其中該計算裝置係組配來基於該圖樣偏差,決定針對該內影像區之該實際位置之圖樣距離中之一距離之一度量,該計算裝置係組配來控制該定位裝置使得該定位裝置沿該偏轉軸位移該多孔徑光學器件,而使該距離達到一目標距離值。
- 如請求項5之裝置,其中該計算裝置係組配來基於沿該滾動軸的該圖樣偏差,決定針對該內影像區之該實際位置的一第一橫向差之一度量,因而根據沿該俯仰軸之該圖樣偏差決定針對該內影像區的一第二橫向差之一度量,及控制該定位裝置使得該第一橫向差達到一第一橫向差目標值及該第二橫向差達到一第二橫向差目標值。
- 如請求項5之裝置,其中該計算裝置係組配來針對該等四個外影像區各者決定該實際位置的圖樣距離之楔形 誤差差值之一度量,及控制該定位裝置使得該等多孔徑光學器件相對於滾動軸或俯仰軸傾斜,而使該楔形誤差差值達到一目標滾動值或一目標俯仰值。
- 如請求項5之裝置,其中該計算裝置係組配來控制該定位裝置使得目標滾動值及目標俯仰值逐一循序地達到。
- 一種用於包含數個光學通道之多孔徑光學器件相對於影像感測器之相對定位的裝置,其包含:一參考物件,其配置成使得該參考物件於該等光學通道中藉該多孔徑光學器件而成像至每個通道一影像區;一定位裝置,其可被控制來改變該多孔徑光學器件與該影像感測器間之一相對位置;一計算裝置,其組配來決定該參考物件於該參考物件的影像中之至少三個影像區內的實際位置,及基於該等實際位置與多個位置之一比較來控制該定位裝置;其中至少四個外影像區及一個內影像區係沿一滾動軸及一俯仰軸排列,該等外影像區係平行該滾動軸排列成相對兩對及平行該俯仰軸排列成相對兩對,該滾動軸及該俯仰軸係排列成彼此垂直且係垂直於排列成平行該影像感測器之一表面法線的一偏轉軸,且該內影像區包含該滾動軸、俯仰軸、及偏轉軸之一交叉點,及其中該計算裝置係組配來基於該等實際位置與該位置之該比較,來決定在該內影像區及在該等至少四個外影像區中之一圖樣的一圖樣偏差;其中該計算裝置係組配來 針對該等外影像區中之各者,分別地沿一第一個局部橫向方向及一第二個局部橫向方向決定該圖樣偏差之一旋轉差之一度量,及控制該定位裝置使得該定位裝置環繞該偏轉軸旋轉該等多孔徑光學器件,而使該旋轉差達到一目標旋轉值。
- 如請求項5之裝置,其中該計算裝置係組配來針對該等外影像區中之各者,沿平行該滾動軸之一局部方向及沿平行該俯仰軸之一局部方向,決定該圖樣偏差之一距離差的一度量,及控制該定位裝置使得該定位裝置沿該偏轉軸位移該等多孔徑光學器件,而使該等距離差達到一目標值。
- 一種用於包含數個光學通道之多孔徑光學器件相對於影像感測器之相對定位的裝置,其包含:一參考物件,其配置成使得該參考物件於該等光學通道中藉該多孔徑光學器件而成像至每個通道一影像區;一定位裝置,其可被控制來改變該多孔徑光學器件與該影像感測器間之一相對位置;一計算裝置,其組配來決定該參考物件於該參考物件的影像中之至少三個影像區內的實際位置,及基於該等實際位置與多個位置之一比較來控制該定位裝置;其中該計算裝置係組配來:基於圖樣偏差,決定針對一內影像區的該實際位置之圖樣距離中之一距離的一度量,該計算裝置係組配來 控制該定位裝置使得該定位裝置沿該偏轉軸位移該多孔徑光學器件,而使該距離達到一目標距離值;基於沿一滾動軸之該圖樣偏差,決定針對一內影像區的該實際位置的一第一橫向差之一度量,因而根據沿一俯仰軸之該圖樣偏差,決定針對該內影像區的一第二橫向差之一度量,及控制該定位裝置使得該第一橫向差達到一第一橫向差目標值及該第二橫向差達到一第二橫向差目標值;針對平行該滾動軸排列成相對兩對及平行該俯仰軸排列成相對兩對的四個外影像區,決定該實際位置之圖樣距離之楔形誤差差值之一度量,及控制該定位裝置使得該等多孔徑光學器件相對於該滾動軸或該俯仰軸傾斜,使該等楔形誤差差值達到一目標滾動值或一目標俯仰值;針對該等四個外影像區,分別地沿一第一個局部橫向方向及一第二個局部橫向方向決定該圖樣偏差之一旋轉差之一度量,及控制該定位裝置使得該定位裝置環繞偏轉軸旋轉該等多孔徑光學器件,而使該等旋轉差達到一目標旋轉值;及針對該等外影像區中之各者,沿平行該滾動軸之一局部方向及沿平行該俯仰軸之一局部方向,決定該圖樣偏差之一距離差的一度量,及控制該定位裝置使得該定位裝置沿該偏轉軸位移該等多孔徑光學器件,而使該等距離差達到一目標值。
- 如請求項12之裝置,其中在該計算裝置係組配來於其控制該定位裝置使得該等楔形誤差差值達到該目標滾動值或該目標俯仰值之前,在該等旋轉差達到該目標旋轉值之前,或在該等距離差達到該目標值之前,該計算裝置於各種情況下控制該定位裝置使得該距離達到一目標距離值,該第一橫向差達到一第一橫向差目標值,及該第二橫向差達到一第二橫向差目標值。
- 一種用於包含數個光學通道之多孔徑光學器件相對於影像感測器之相對定位的方法,其包含:把包含含有一參考標記的至少三個參考區之一參考物件配置成使得一個參考標記係成像至該等至少三個參考區中之一者上,使得該參考物件於該等光學通道中藉該多孔徑光學器件而成像至每個通道一影像區;提供可被控制來改變該多孔徑光學器件與該影像感測器間之一相對位置的一定位裝置;決定該參考物件於該參考物件的影像中之至少三個影像區內的實際位置;比較該等實際位置與多個位置;及基於該比較來控制一定位裝置;基於在該影像區中之該等參考記號之一位置來決定該實際位置。
- 一種用於包含數個光學通道之多孔徑光學器件相對於影像感測器之相對定位的方法,其包含:把一參考物件配置成使得該參考物件於該等光學 通道中藉該多孔徑光學器件而成像至每個通道一影像區;提供可被控制來改變該多孔徑光學器件與該影像感測器間之一相對位置的一定位裝置;決定該參考物件於該參考物件的影像中之至少三個影像區內的實際位置;比較該等實際位置與多個位置;及基於該比較來控制一定位裝置;其中有至少四個外影像區及一個內影像區沿一滾動軸及一俯仰軸排列,該等外影像區係平行該滾動軸排列成相對兩對及平行該俯仰軸排列成相對兩對,該滾動軸及該俯仰軸係排列成彼此垂直且係垂直於排列成平行該影像感測器之一表面法線的一偏轉軸,且該內影像區包含該滾動軸、俯仰軸、及偏轉軸之一交叉點,及其中該方法進一步包含:基於該等實際位置與該位置之該比較,來決定在該內影像區及在該等至少四個外影像區中之一圖樣的一圖樣偏差;及針對該等外影像區中之各者,分別地沿一第一個局部橫向方向及一第二個局部橫向方向決定該圖樣偏差之一旋轉差之一度量,及控制該定位裝置使得該定位裝置環繞該偏轉軸旋轉該等多孔徑光學器件,而使該旋轉差達到一目標旋轉值。
- 一種用於包含數個光學通道之多孔徑光學器件相對於 影像感測器之相對定位的方法,其包含:把一參考物件配置成使得該參考物件於該等光學通道中藉該多孔徑光學器件而成像至每個通道一影像區;提供可被控制來改變該多孔徑光學器件與該影像感測器間之一相對位置的一定位裝置;決定該參考物件於該參考物件的影像中之至少三個影像區內的實際位置;比較該等實際位置與多個位置;及基於該比較來控制一定位裝置;基於圖樣偏差,決定針對一內影像區之該實際位置之圖樣距離中之一距離之一度量,有一計算裝置組配來控制該定位裝置使得該定位裝置沿偏轉軸位移該多孔徑光學器件,而使該距離達到一目標距離值;基於沿一滾動軸的該圖樣偏差,決定針對該內影像區之該實際位置的一第一橫向差之一度量,而根據沿一俯仰軸之該圖樣偏差決定針對該內影像區的一第二橫向差之一度量,及控制該定位裝置使得該第一橫向差達到一第一橫向差目標值及該第二橫向差達到一第二橫向差目標值;針對平行該滾動軸排列成相對兩對及平行該俯仰軸排列成相對兩對的四個外影像區,決定該實際位置之圖樣距離之楔形誤差差值之一度量,及控制該定位裝置使得該等多孔徑光學器件係相對於該滾動軸或該俯仰 軸傾斜,故使該等楔形誤差差值達到一目標滾動值或一目標俯仰值;針對該等四個外影像區,分別地沿一第一個局部橫向方向及一第二個局部橫向方向決定該圖樣偏差之一旋轉差之一度量,及控制該定位裝置使得該定位裝置環繞偏轉軸旋轉該等多孔徑光學器件,而使該等旋轉差達到一目標旋轉值;及針對該等外影像區中之各者,沿平行該滾動軸之一局部方向及沿平行該俯仰軸之一局部方向,決定該圖樣偏差之一距離差的一度量,及控制該定位裝置使得該定位裝置沿該偏轉軸位移該等多孔徑光學器件,而使該等距離差達到一目標值。
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