TWM562392U - 鏡頭檢測裝置 - Google Patents

Abstract

一種鏡頭檢測裝置用以檢測具有光學畸變的一待測鏡頭。鏡頭檢測裝置包含一光源、一影像感測模組、一校正用圖案、一光學檢測用圖案及一主機。主機用以接收對應該校正用圖案的該校正用影像以及對應該光學檢測用圖案的至少一感應器影像，並依據該校正用影像修正該至少一感應器影像，更依據修正後的該至少一感應器影像，求得該待測鏡頭的至少一光學特徵。該校正用影像具有為對應該待測鏡頭之光學畸變的影像，而且該校正用圖案包含具有規律的可辨識圖形。

Description

鏡頭檢測裝置

本創作係關於一種鏡頭檢測裝置，尤其關於一種便於檢測光學畸變，進而利用該測得的光學畸變，來修正光學解晰調變轉換函數的鏡頭檢測裝置。

光學解晰調變轉換函數(modulation transfer function,MTF)已為現今市面上評估一個光學元件或光學系統之光學品質的一個常用指標，舉例來說，藉由檢視一鏡頭在某一區域所具有的光學解晰調變函數於各空間頻率的反應(即為光學空間頻率反應SFR)，便可得知該鏡頭在該區域對於各空間頻率(線密度)的解析度。

請參閱圖1，圖1為說明了運用測試圖樣100進行SFR量測的流程圖。如圖1所示，測試圖樣100具有一黑白邊緣，而SFR的量測包含有下列步驟：首先，將經由待測影像模組取得測試圖樣100之影像；接著系統會對影像加以分析，並找出影像中的亮度分佈(如圖1所示的edge spread function)，並且 將其進行偏微分，即由邊緣分佈函數(Edge Spread Function)轉換為線分佈函數(line spread function)，最後再對線分佈函數進行快速傅利葉轉換(FFT)，以產生前述的光學解析空間頻率反應(即為圖1中光學解晰調變轉換函數對於空間頻率的圖形)。空間頻率之單位為：線對/公釐(lp/mm)。

圖2顯示習知用以檢測鏡頭之鏡頭檢測裝置的示意圖。請參照圖2，鏡頭檢測裝置110包含一光源113、一影像感測模組114、一主機115、一測試圖樣100及一鏡頭117。為檢測鏡頭117的不同特性，可以使用不同的測試圖樣100。進行檢測時，來自光源113的光線照射至測試圖樣100後，穿透過鏡頭117再照射至影像感測模組114。影像感測模組114包含位於不同位方或視角的影像感測器111及112，影像感測模組114擷取對應測試圖樣100的多個圖案影像並傳送至主機115，再利用主機115對該些被擷取到的圖案影像進行分析，求得例如解析度、光電轉換函數(OECF；Opto-electronic conversion function)、灰階度、調變轉換函數(modulation transfer function,MTF)、或光學空間頻率反應(spatial frequency responses)等等資訊。

然而，當鏡頭117有光學畸變(Optical Distortion)的問題時，軸上與離軸視場擷取到的影像投影倍率不同，在離軸視場擷取到的影像會發生變形。當因為軸上與離軸視場投影倍率的不同時，其所對應之空間頻率也不同因此導致離軸視場MTF的空間頻率分佈勢必會錯誤。為了克服前述光學畸變問題，於一實施例中，使用了兩種測試圖樣，一種為用以測量調變轉換函數(MTF)，另一種為用以測量光學畸變。圖3A顯示習知用以測量調變 轉換函數之測試圖樣的示意圖。圖3B顯示習知用以測量光學畸變之測試圖樣的示意圖。於習知技術的MTF檢測設備所實施的方法，如圖3B所示，在對應MTF測試像高的位置設計方型圖案用來先取得該待測鏡頭在該像高位置與中心的倍率差異或畸變，再將此資料存檔以作後續測試該鏡頭MTF修正補償參考。如圖3A所示，依據用以測量調變轉換函數之測試圖樣，取得線分佈函數(line spread function)，最後再對線分佈函數進行快速傅利葉轉換(FFT)，以產生前述的光學解析空間頻率反應，測得調變轉換函數。

上述的方法有很大缺點是，不同像高的測試標靶都需製作一組對應上述像高的倍率或畸變的偵測標靶，造成成本及管控等的缺點。

依據本創作一實施例，提供一種鏡頭檢測裝置，用以檢測具有光學畸變的一待測鏡頭。鏡頭檢測裝置包含一光源、一影像感測模組、一校正用圖案、一光學檢測用圖案及一主機。光源用以形成一光線該光線適於照射該待測鏡頭。校正用圖案用以使該光線穿透過該校正用圖案及該待測鏡頭，並照射至該影像感測模組，以擷取一校正用影像。光學檢測用圖案用以使該光線穿透過該光學檢測用圖案及該待測鏡頭，並照射至該影像感測模組，以擷取至少一感應器影像。主機用以接收該校正用影像以及該至少一感應器影像，並依據該校正用影像修正該至少一感應器影像，更依據修正後的該至少一感應器影像，求得該待測鏡頭的至少一光學特徵。該校正 用影像具有為對應該待測鏡頭之光學畸變的影像，而且該校正用圖案包含具有規律的可辨識圖形。

於一實施例中，該至少一光學特徵為多個調變轉換函數(MTF)。該光學檢測用圖案包含多個形成在不同MTF測試位置的MTF測試圖案。該校正用圖案包含在一第一方向上延多個MTF測試位置的連線上佈置連續的多個網格。

於一實施例中，該些網格為規律的多個方格。於一實施例中，該些方格更延一第二方向上排列，且該第二方向垂直於該第一方向。較佳地，在該第二方向的一列上的方格的數量，為單數。

於一實施例中，該校正用圖案包含多個連續且規律的方格。

於一實施例中，該主機更用以儲存一具不同像高的位置的光學畸變數據，而且，該具不同像高的位置的光學畸變數據，是依據該校正用影像而取得。

依據本創作一實施例，同時且獨立地使用光學檢測用圖案及校正用圖案進行檢測。光學檢測用圖案能夠有較多的部分用來檢測調變轉換函數(MTF)，而可以提高取樣數，藉以提升MTF演算的穩定性。於一實施例中，校正用圖案包含在一第一方向上延多個MTF測試位置的連線上佈置連續的 多個網格。因此，不需要針對不同像高的光學檢測用圖案的標靶，製作一組對應上述像高的倍率或畸變的校正用圖案的標靶。

100‧‧‧測試圖樣

110‧‧‧鏡頭檢測裝置

111‧‧‧影像感測器

112‧‧‧影像感測器

113‧‧‧光源

114‧‧‧影像感測模組

115‧‧‧主機

117‧‧‧鏡頭

210‧‧‧鏡頭檢測裝置

211‧‧‧影像感測器

212‧‧‧影像感測器

213‧‧‧光源

214‧‧‧影像感測模組

215‧‧‧主機

217‧‧‧鏡頭

221‧‧‧光學檢測用圖案

222‧‧‧校正用圖案

311‧‧‧MTF測試圖案

321‧‧‧網格

322‧‧‧方格

圖1為說明了運用測試圖樣進行SFR量測的流程圖。

圖2顯示習知用以檢測鏡頭之鏡頭檢測裝置的示意圖。

圖3A顯示習知用以測量調變轉換函數之測試圖樣的示意圖。

圖3B顯示習知用以測量光學畸變之測試圖樣的示意圖。

圖4顯示本創作一實施例之用以檢測鏡頭之鏡頭檢測裝置的示意圖。

圖5A顯示本創作一實施例之光學檢測用圖案的示意圖。

圖5B顯示本創作一實施例之校正用圖案的示意圖。

圖6顯示本創作另一實施例之校正用圖案的示意圖。

圖4顯示本創作一實施例之用以檢測鏡頭之鏡頭檢測裝置的示意圖。鏡頭檢測裝置210包含一光源213、一影像感測模組214、一主機215、一光學檢測用圖案221、一校正用圖案222、及一待測鏡頭217。為檢測待測鏡頭217的不同特性，在不同時間點使用了光學檢測用圖案221及校正用圖案222。進行檢測時，來自光源213的光線照射至光學檢測用圖案221及校正用圖案222後，穿透過待測鏡頭217再照射至影像感測模組214。影像感測模組 214包含位於不同位方或視角的影像感測器211及212。影像感測模組214擷取對應光學檢測用圖案221及校正用圖案222的多個圖案影像，並傳送至主機215。

圖5A顯示本創作一實施例之光學檢測用圖案的示意圖。圖5B顯示本創作一實施例之校正用圖案的示意圖。如圖5A及5B所示，光學檢測用圖案221為用以測量調變轉換函數之測試圖樣。校正用圖案222為用以測量光學畸變之測試圖樣。校正用圖案222為用以測量光學畸變的圖樣，且包含多個具有規律且具一定大小比例的可辨識圖形。於本實施例中，校正用圖案222包含多個連續且規律的方格。較佳地，校正用圖案222形成為，延MTF測試位置的法線方向上佈滿連續分佈的網格。

由於校正用圖案222形成為：延MTF測試位置的法線方向上佈滿連續分佈的網格。因此，要測量不同像高的位置的光學畸變時，不需要額外設置新的標靶，僅需利用校正用圖案222，取得不同像高的位置的光學畸變數據後，將其儲存在主機215的儲存裝置內。隨後，再利用光學檢測用圖案221取得多個圖案影像並傳送至主機115。主機115依據前述不同像高的位置的光學畸變數據，修正該些圖案影像，再利用修正後的該些圖案影像，求得調變轉換函數。

更具體而言，如圖5A所示，光學檢測用圖案221包含多個形成在不同MTF測試位置的MTF測試圖案311。該些MTF測試圖案311的一部分，形成 在其法線方向N的不同位置上，以下稱該些位置為MTF測試位置。如圖5B所示，校正用圖案222包含多個網格321。網格321可以為一方格322。該些方格322的一部分，在MTF測試圖案311的法線方向N且延多個MTF測試位置的連線上，連續地佈置排列。於本實施例中，該些方格322更沿著一列方向P上排列，且列方向P垂直於法線方向N。較佳地，列方向P的一列上的方格322的數量為單數，藉以使列方向P的一列上的所有方格322，能夠以中間的方格322互相地對稱。於本實施例中，列方向P的一列上的方格322的數量為3個。

圖6顯示本創作另一實施例之校正用圖案的示意圖。如圖6所示，校正用圖案222a其連續分佈的網格，除了在水平線及垂直線連續地排列之外，還在相對於水平線呈30度及60度的線上連續地排列。如此，可以修正及測得更多不同視度且不同像高的位置的調變轉換函數。於一實施例中，更使在XY軸上的網格321或方格322焦會於中心，而其他偏離軸(例如前述30度及60度的線)的網格321或方格322沒有焦會於中心。因為校正用圖案222a的中心無畸變，可以作為倍率標準，亦即可以作為其他離軸位置(例如前述30度及60度的線上的網格)的參考標準。

綜上所述，於一實施例中，同時且獨立地使用光學檢測用圖案221及校正用圖案222進行檢測。光學檢測用圖案221能夠有較多的部分用來檢測調變轉換函數(MTF)，而可以提高取樣數，藉以提升MTF演算的穩定性。校正用圖案222包含多個具有規律且具一定大小比例的可辨識圖形。較佳 地，校正用圖案222形成為，延MTF測試位置的法線方向上佈滿連續分佈的網格。因此，不需要針對不同像高的光學檢測用圖案221的標靶，製作一組對應上述像高的倍率或畸變的校正用圖案222的標靶。

Claims (8)

1. 一種鏡頭檢測裝置，用以檢測具有光學畸變的一待測鏡頭，包含一光源，用以形成一光線，該光線適於照射該待測鏡頭；一影像感測模組；一校正用圖案，用以使該光線穿透過該校正用圖案及該待測鏡頭，並照射至該影像感測模組，以擷取一校正用影像；一光學檢測用圖案，用以使該光線穿透過該光學檢測用圖案及該待測鏡頭，並照射至該影像感測模組，以擷取至少一感應器影像；以及一主機，用以接收該校正用影像以及該至少一感應器影像，並依據該校正用影像修正該至少一感應器影像，更依據修正後的該至少一感應器影像，求得該待測鏡頭的至少一光學特徵，其中，該校正用影像具有為對應該待測鏡頭之光學畸變的影像，而且該校正用圖案包含具有規律的可辨識圖形。
2. 如請求項1所述的鏡頭檢測裝置，其中，該至少一光學特徵為多個調變轉換函數(MTF)，該光學檢測用圖案包含多個形成在不同MTF測試位置的MTF測試圖案，而該校正用圖案包含在一第一方向上延多個MTF測試位置的連線上佈置連續的多個網格。
3. 如請求項2所述的鏡頭檢測裝置，其中，該些網格為規律的多個方格。
4. 如請求項3所述的鏡頭檢測裝置，其中，該些方格更延一第二方向上排 列，且該第二方向垂直於該第一方向。
5. 如請求項4所述的鏡頭檢測裝置，其中，在該第二方向的一列上的方格的數量，為單數。
6. 如請求項2所述的鏡頭檢測裝置，其中，該校正用圖案更包含一X軸、一Y軸及至少一偏離軸，該Y軸垂直於該X軸，而該至少一偏離軸偏離該X軸一預定角度，該些網格分別在沿該X軸、該Y軸及該至少一偏離軸上連續地排列，而且，該X軸及該Y軸上的該些網格焦會於中心，而該至少一偏離軸的該些網格沒有焦會於中心。
7. 如請求項1所述的鏡頭檢測裝置，其中，該校正用圖案包含多個連續且規律的方格。
8. 如請求項1所述的鏡頭檢測裝置，其中，該主機更用以儲存一具不同像高的位置的光學畸變數據，而且，該具不同像高的位置的光學畸變數據，是依據該校正用影像而取得。