TWM563547U - 可變物距光學檢測裝置 - Google Patents

Abstract

一種可變物距光學檢測裝置用以檢測一待測光學裝置，其中，可變物距鏡頭影像模組的位移改變模組，連接於望遠鏡頭模組的該些鏡頭或影像感測器，用以調整該些鏡頭間的一鏡頭間距離、影像感測器與望遠鏡頭模組間的一像距、或該鏡頭間距離及該像距的組合。

Description

可變物距光學檢測裝置

一種可變物距光學檢測裝置，尤其關於一種可變物距光學檢測裝置，此裝置能夠調變出不同物距條件，以符合不同鏡頭或影像模組所需要的物距測試條件。

不同光學產品，因其應用的不同，其在檢測上也需要提供一類似的測試條件，其中包括物距。如何在一有限空間上提供可滿足短物距到長物距且又包括能模擬產生該待測物所需的一虛像及實像等架構實為重要，如一般市售的掃描器鏡頭，其所需物距只需幾十公分，而投影機則需幾米，部分監視器或望遠鏡則是幾十米或上百米，而一般照像相機則需同時滿足不同物距，以能夠擷取清楚的影像。另外，較為特別的光學產品如擴增實境(Augmented Reality，簡稱AR)或虛擬實境(Virtual Reality，縮寫VR)等類似產品，其在測試時則需提供一虛像且物距可能從幾十公分到無窮遠不等。

圖1顯示習知技術之可縮短物距的光學模擬裝置的示意圖。圖1為臺灣專利第I467144號所揭示的一可縮短物距的技術。請參閱圖1，可縮短物距的光學模擬裝置3，用以將一測試屏幕2的影像投射於置於光學模擬裝置3出瞳位置的待測鏡頭1，而能夠使用一較短的物距u，讓該待測鏡頭1擷取到一較大的虛擬屏幕2’。

依據圖1的習知技術，可針對遠物距，利用光學模擬裝置3的中繼鏡頭(Relay Lens)縮短實際距離，但類似架構對廣角或魚眼鏡頭或影像模組而言，中繼鏡頭的設計及製作上有相當的困難度。此外，臺灣專利第I282900號揭示另一種縮短光程之光學系統的技術，其加入一等效透鏡及透過調整鏡間距等模擬產生所需物距，相同的在廣角或魚眼鏡頭的測試時該等效透鏡的設計及製作一樣有相當難度。

圖2顯示習知用以檢測鏡頭之鏡頭檢測裝置的示意圖。圖2的技術為無限-有限距共軛系統。如圖2所示，鏡頭檢測裝置100包含一標靶110、一光源120、一待測鏡頭130、多個望遠鏡頭及影像模組140及一弧面軌道150。光源120的光線穿透標靶110，標靶110上刻有所需分析的圖案，隨後光線再經由待測鏡頭130投影至一望遠鏡頭及影像模組140。望遠鏡頭及影像模組140包含一望遠鏡頭141及一影像感測器142。望遠鏡頭141提供一無窮遠物距，影像感測器142則取得包含標靶110的圖案的影像，並利用電腦及軟體演算(未圖示)得知該影像品質。於圖2所示的鏡頭檢測裝置100，可安裝有多 組的望遠鏡頭及影像模組140，以便同時測得不同視角(field of view，FOV)之影像品質，且望遠鏡頭及影像模組140視需求也可以沿弧面軌道150的弧面移動即可測得另一不同視角的影像品質，此架構優點為對廣角鏡頭而言限制較少，但缺點即物距只在無窮遠。

依據本創作一實施例之目的在於，提供一種可變物距光學檢測裝置，其能夠調變出不同物距條件，以符合不同鏡頭或影像模組所需要的物距測試條件。

於一實施例中，可變物距光學檢測裝置用以檢測一待測光學裝置，包含一光源、一標靶、及至少一可變物距鏡頭影像模組。光源用以形成一光線，光線適於照射待測光學裝置。可變物距鏡頭影像模組，被配置成光線穿過標靶後再通過待測光學裝置，而被投影該至少一可變物距鏡頭影像模組。該至少一可變物距鏡頭影像模組包含一望遠鏡頭模組、一影像感測器及一位移改變模組。望遠鏡頭模組包含多個鏡頭。影像感測器，用以擷取光線通過標靶後的至少一影像。位移改變模組連接於望遠鏡頭模組的該些鏡頭或影像感測器，用以調整該些鏡頭間的一鏡頭間距離、影像感測器與望遠鏡頭模組間的一像距、或該鏡頭間距離及該像距的組合。

於一實施例中，位移改變模組連接於望遠鏡頭模組的該些鏡頭，且包 含一軌道模組及一驅動裝置。軌道模組用以連接該些鏡頭。驅動裝置連接於軌道模組，用以驅動軌道模組使該些鏡頭至少其一產生位移，而改變該些鏡頭的鏡頭間距離。

於一實施例中，位移改變模組連接於望遠鏡頭模組及影像感測器，且包含一軌道模組及一驅動裝置。軌道模組用以連接望遠鏡頭模組及影像感測器。驅動裝置連接於軌道模組，用以驅動軌道模組，使望遠鏡頭模組與影像感測器產生位移，而改變望遠鏡頭模組與影像感測器間的距離。

於一實施例中，位移改變模組更用以使望遠鏡頭模組與影像感測器間的距離大於望遠鏡頭模組的一焦距，而且，影像感測器所擷取的該至少一影像包含一實像。

於一實施例中，位移改變模組更用以使望遠鏡頭模組與影像感測器間的距離小於望遠鏡頭模組的一焦距，而且，影像感測器所擷取的該至少一影像包含一虛像。

於一實施例中，該位移改變模組更經由該驅動裝置，產生不同且連續變化的多個物距，以產生連續變化之多個實像及虛像，且該影像感測器所擷取的該至少一影像包含不同的該些實像及虛像。

於一實施例中，可變物距光學檢測裝置，更包含一弧面軌道。而且， 該至少一可變物距鏡頭影像模組的個數為多數個，且分別設置在該弧面軌道的不同位置，該些可變物距鏡頭影像模組所調整的該些鏡頭間距離或該些像距相異，藉以分別設定不同的物距條件。

於一實施例中，可變物距光學檢測裝置用以檢測一待測光學裝置，其包含一光源、一標靶、一望遠鏡頭模組、一影像感測器及一位移改變模組。光源用以形成一光線，該光線適於照射待測光學裝置。望遠鏡頭模組包含多個鏡頭。影像感測器用以擷取該光線通過標靶後的至少一影像。位移改變模組連接於望遠鏡頭模組的該些鏡頭或標靶。標靶、望遠鏡頭模組及影像感測器，被配置成該光線穿過標靶後，再通過望遠鏡頭模組及待測光學裝置，而被投影至影像感測器。而且，位移改變模組用以調整該些鏡頭間的一鏡頭間距離、標靶與望遠鏡頭模組間的一標靶距離、或該鏡頭間距離及該標靶距離的組合。

依據本新型一實施例，可變物距光學檢測裝置設有至少一可變物距鏡頭影像模組，其能夠調整該些鏡頭間的一鏡頭間距離、該影像感測器與該望遠鏡頭模組間的一像距、或該鏡頭間距離及該像距的組合，因此能夠改變物距或像距，以產生相對於待測光學裝置而言不同物距的實像或虛像。於另一實施例，可變物距光學檢測裝置設有一望遠鏡頭模組、一影像感測器及一位移改變模組用以調整該些鏡頭間的一鏡頭間距離、標靶與望遠鏡頭模組間的一標靶距離、或該鏡頭間距離及該標靶距離的組合，因此能夠改變物距或像距，以產生相對於待測光學裝置而言不同物距的實像或虛像。

1‧‧‧待測鏡頭

2‧‧‧屏幕

3‧‧‧光學模擬裝置

100‧‧‧檢測裝置

110‧‧‧標靶

120‧‧‧光源

130‧‧‧待測鏡頭

140‧‧‧望遠鏡頭及影像模組

141‧‧‧鏡頭

142‧‧‧影像感測器

150‧‧‧弧面軌道

200‧‧‧可變物距光學檢測裝置

210‧‧‧標靶

220‧‧‧光源

230‧‧‧待測光學裝置

240‧‧‧可變物距鏡頭影像模組

240a‧‧‧可變物距鏡頭影像模組

241‧‧‧望遠鏡頭模組

242‧‧‧影像感測器

243‧‧‧位移改變模組

250‧‧‧弧面軌道

260‧‧‧電腦

411‧‧‧鏡頭

412‧‧‧鏡頭

431‧‧‧驅動裝置

432‧‧‧軌道模組

圖1顯示習知技術之可縮短物距的光學模擬裝置的示意圖。

圖2顯示習知用以檢測鏡頭之鏡頭檢測裝置的示意圖。

圖3顯示本創作一實施例之可變物距光學檢測裝置的示意圖。

圖4A顯示本創作一實施例之可變物距鏡頭影像模組的示意圖。

圖4B顯示本創作另一實施例之可變物距鏡頭影像模組的示意圖。

圖5A顯示本新型一實施例影像感測器接收一實像的示意圖。

圖5B顯示本新型一實施例影像感測器接收一虛像的示意圖。

圖6顯示本創作另一實施例之可變物距鏡頭影像模組的示意圖。

依據本創作一實施例，提供一種可變物距光學檢測裝置。圖3顯示本創作一實施例之可變物距光學檢測裝置的示意圖。如圖3所示，可變物距光學檢測裝置200，其適合對一例如鏡頭或影像模組等的光學裝置進行檢測。可變物距光學檢測裝置200包含一標靶210、一光源220、一待測光學裝置230、多個可變物距鏡頭影像模組240及一弧面軌道250。於本實施例中，可以更包含有一電腦260。待測光學裝置230可以為例如一待測鏡頭。標靶210上刻有所需分析的測試用圖案。光源220用以發射一光線，以適於照射待測光學裝置230。於本實施例中，光線穿過標靶210後再通過待測光學裝置230，而再投影至可變物距鏡頭影像模組240，隨後可變物距鏡頭影像模組 240取得包含標靶110的圖案的影像。最後，再利用電腦260及軟體演算(未圖示)測得該影像品質。

待測光學裝置230置於弧面軌道250的內側，在可變物距鏡頭影像模組240之設定條件相同的情況下，該些可變物距鏡頭影像模組240與待測光學裝置230間，皆具有相同的距離。而且，該些可變物距鏡頭影像模組240分別能夠沿弧面軌道250移動，而被置於弧面軌道250的不同位置，藉以擷取不同視角的影像。

相較於前述習知技術，其望遠鏡頭及影像模組140為固定物距。於本創作一實施例中，可變物距鏡頭影像模組240能夠調整望遠鏡頭模組241之多個鏡頭411及412間的鏡頭間距離；以及影像感測器242與望遠鏡頭模組241的像距的至少其中之一(如後述)。更具體而言，能夠調整該鏡頭間距離、該像距、或該鏡頭間距離及該像距的組合。因此，它能夠改變物距或像距，以產生相對於待測光學裝置而言不同物距的實像或虛像。

圖4A顯示本創作一實施例之可變物距鏡頭影像模組的示意圖。如圖4A所示，於一實施例中，可變物距鏡頭影像模組240包含一望遠鏡頭模組241、一影像感測器242及一位移改變模組243。望遠鏡頭模組241包含多個鏡頭411及412。位移改變模組243連接於望遠鏡頭模組241的該些鏡頭411及412，用以改變鏡頭411及412間的距離h。於本實施例中，位移改變模組243包含一驅動裝置431及一軌道模組432。驅動裝置431可以為一馬達或類似裝 置。軌道模組432的支持結構連接該些鏡頭411及412並加以固定，驅動裝置431連接於軌道模組432，透過驅動裝置431的驅動，使該些鏡頭411及412沿軌道模組432的軌道或軸上相對移動，藉以改變鏡頭411及412間的距離h。

圖4B顯示本創作一實施例之可變物距鏡頭影像模組的示意圖。如圖4B所示，於一實施例中，可變物距鏡頭影像模組240a包含一望遠鏡頭模組241、一影像感測器242及一位移改變模組243。望遠鏡頭模組241包含多個鏡頭411及412。位移改變模組243連接於望遠鏡頭模組241與影像感測器242，用以改變望遠鏡頭模組241與影像感測器242間的距離h。於本實施例中，位移改變模組243包含一驅動裝置431及一軌道模組432。驅動裝置431可以為一馬達或類似裝置。軌道模組432的支持結構連接望遠鏡頭模組241與影像感測器242並加以固定，驅動裝置431連接於軌道模組432，透過驅動裝置431的驅動，使望遠鏡頭模組241與影像感測器242沿軌道模組432的軌道或軸相對移動，藉以改變望遠鏡頭模組241與影像感測器242間的距離H。

如上述，本創作的一實施例，設置了位移改變模組243，其使用驅動裝置431作為驅動力，以產生鏡頭群組間的位移(圖4A實施例)或像距的位移(圖4B實施例)等，藉以使該些元件符合學理上的物像距公式，而使前述不同的鏡頭群組位移或像距變化，即可產生相對應的物距及虛像或實像，亦即相對於待測光學裝置而言即為不同物距的實像或虛像。

圖5A顯示本新型一實施例影像感測器接收一實像的示意圖。於一實施 例中，如圖5A所示，透過位移改變模組243的控制，使望遠鏡頭模組241與影像感測器242間的距離(像距)大於望遠鏡頭模組241的焦距時，影像感測器242接收一實像，但相對於待測光學裝置230則需投影特定物距之虛像。圖5B顯示本新型一實施例影像感測器接收一虛像的示意圖。於一實施例中，如圖5B所示，透過位移改變模組243的控制，使望遠鏡頭模組241與影像感測器距離242間的距離(像距)小於望遠鏡頭模組241的焦距時，影像感測器242接收一虛像，但相對於待測光學裝置230而言則需投影特定物距之實像。如上述，可以通過位移改變模組243的控制，來設定不同的物距條件，而能夠達到依據產品特性設定不同條件來進行所需要的測試。

於一實施例中，位移改變模組243用經由驅動裝置431，產生不同且連續變化的物距，以產生連續變化之實像及虛像，並使影像感測器242擷取不同的實像及虛像。

於一實施例中，如圖3所示，該些可變物距鏡頭影像模組240a，分別設置在弧面軌道250的不同位置，更經由其自身的位移改變模組243的控制，產生不同的位移或物距，藉以能夠擷取不同的視角而且不同物距的影像。如此，本實施例的可變物距光學檢測裝置200，能夠依據測試需求，在不同視角，設定不同的物距條件，而更能夠適合進行各種不同產品或不同測試條件的光學測試。

在測試過程中，不同待測光學裝置230可能會被要求使用特定的光源 或光譜進行，此時，會因不同光譜而產生色差導致物像距關係不同，然而習知技術的望遠鏡頭及影像模組140為固定物距，因此無法適當地或精確地進行所需要的測試。於一實施例中，光源220能夠產生所需的光源或光譜，而且更透過程式控制位移改變模組243的驅動裝置431改變位移或物距，進行色差的補償或修正，藉以克服因不同光譜而產生色差導致物像距關係不同的問題。

由於光學光路為可逆，因此本創作不限定逆投影的結構或是正投影的結構。雖然，已利用圖4A及4B說明逆投影的結構，但本創作亦可以使用於正投影結構。圖6顯示本創作另一實施例之可變物距鏡頭影像模組的示意圖。圖6實施例，近似於圖4A的實施例，因此相同的元件使用相同的符號，並省略其相關說明，以下僅說明其至少一相異處。如圖6所示，光源220及標靶210的位置以及影像感測器242的位置，兩相對位置互換，即正投影結構。更具體而言，光源220的光線，分別經過標靶210及望遠鏡頭模組241後，再進入待測光學裝置230，最後再利用影像感測器242擷取影像。在此架構下，除鏡頭外也可以測試含有影像感測器之模組例如相機。

依據本新型一實施例，可變物距光學檢測裝置200設有至少一可變物距鏡頭影像模組240，其能夠調整或控制望遠鏡頭模組241之多個鏡頭411及412間的距離；以及影像感測器242與望遠鏡頭模組241的像距的至少其中之一，因此能夠改變物距或像距，以產生相對於待測光學裝置230而言不同物距的實像或虛像。於一實施例中，位移改變模組243能夠產生不同且連續變 化的物距，以產生連續變化之實像及虛像，並使影像感測器242擷取不同的實像及虛像。

Claims (10)

1. 一種可變物距光學檢測裝置，用以檢測一待測光學裝置，包含一光源，用以形成一光線，該光線適於照射該待測光學裝置；一標靶；至少一可變物距鏡頭影像模組，被配置成該光線穿過該標靶後再通過該待測光學裝置，而被投影至該可變物距鏡頭影像模組，其中，該至少一可變物距鏡頭影像模組包含：一望遠鏡頭模組，其包含多個鏡頭；一影像感測器，用以擷取該光線通過該標靶後的至少一影像；及一位移改變模組，連接於該望遠鏡頭模組的該些鏡頭，或該影像感測器，用以調整該些鏡頭間的一鏡頭間距離、該影像感測器與該望遠鏡頭模組間的一像距、或該鏡頭間距離及該像距的組合。
2. 如請求項1所述的可變物距光學檢測裝置，其中，該位移改變模組連接於該望遠鏡頭模組的該些鏡頭，且包含：一軌道模組，用以連接該些鏡頭；及一驅動裝置，連接於該軌道模組，用以驅動該軌道模組使該些鏡頭至少其一產生位移，而改變該些鏡頭的該鏡頭間距離。
3. 如請求項1所述的可變物距光學檢測裝置，其中，該位移改變模組連接於該望遠鏡頭模組及該影像感測器，且包含：一軌道模組，用以連接該望遠鏡頭模組及該影像感測器；及一驅動裝置，連接於該軌道模組，用以驅動該軌道模組使該望遠鏡頭 模組與該影像感測器產生位移，而改變該望遠鏡頭模組與該影像感測器間的距離。
4. 如請求項1至3中任一項所述的可變物距光學檢測裝置，其中，該位移改變模組，更用以使該望遠鏡頭模組與該影像感測器間的該距離大於該望遠鏡頭模組的一焦距，而且該影像感測器所擷取的該至少一影像包含一實像。
5. 如請求項1至3中任一項所述的可變物距光學檢測裝置，其中，該位移改變模組，更用以使該望遠鏡頭模組與該影像感測器間的該距離小於該望遠鏡頭模組的一焦距，而且該影像感測器所擷取的該至少一影像包含一虛像。
6. 如請求項2至3中任一項所述的可變物距光學檢測裝置，其中，該位移改變模組更經由該驅動裝置，產生不同且連續變化的多個物距，以產生連續變化之多個實像及虛像，且該影像感測器所擷取的該至少一影像包含不同的該些實像及虛像。
7. 如請求項1至3中任一項所述的可變物距光學檢測裝置，更包含：一弧面軌道，其中，該至少一可變物距鏡頭影像模組的個數為多數個，且分別設置在該弧面軌道的不同位置，而且該些可變物距鏡頭影像模組所調整的該些鏡頭間距離或該些像距相異，藉以分別設定不同的物距條件。
8. 一種可變物距光學檢測裝置，用以檢測一待測光學裝置，包含一光源，用以形成一光線，該光線適於照射該待測光學裝置； 一標靶；一望遠鏡頭模組，其包含多個鏡頭；一影像感測器，用以擷取該光線通過該標靶後的至少一影像；及一位移改變模組，連接於該望遠鏡頭模組的該些鏡頭或該標靶，該標靶、該望遠鏡頭模組及該影像感測器，被配置成該光線穿過該標靶後，再通過該望遠鏡頭模組及該待測光學裝置，而被投影至該影像感測器，其中，該位移改變模組，用以調整該些鏡頭間的一鏡頭間距離、該標靶與該望遠鏡頭模組間的一標靶距離、或該鏡頭間距離及該標靶距離的組合。
9. 如請求項8所述的可變物距光學檢測裝置，其中，該位移改變模組連接於該望遠鏡頭模組的該些鏡頭，且包含：一軌道模組，用以連接該些鏡頭；及一驅動裝置，連接於該軌道模組，用以驅動該軌道模組使該些鏡頭至少其一產生位移，而改變該些鏡頭的該鏡頭間距離。
10. 如請求項8所述的可變物距光學檢測裝置，其中，該位移改變模組連接於該望遠鏡頭模組及該標靶，且包含：一軌道模組，用以連接該望遠鏡頭模組及該標靶；及一驅動裝置，連接於該軌道模組，用以驅動該軌道模組使該望遠鏡頭模組與該標靶產生位移，而改變該望遠鏡頭模組與該標靶間的距離。