TWM574226U - 一種光學檢測裝置 - Google Patents

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Abstract

光學檢測裝置用以檢測一待測光學裝置，其包含：一參考光學裝置、一軌道、至少一鏡頭影像模組、一標靶、一計算機和一光源。參考光學裝置具有至少一已知視角。而且，計算機儲存至少一參考值，且該至少一參考值為：參考光學裝置的來自標靶的測試圖樣的辨識特徵，在該至少一鏡頭影像模組所擷取的至少一參考影像中的參考位置記錄。

Description

一種光學檢測裝置
本創作係關於一種鏡頭檢測裝置，尤其關於一種適於大批量檢測視角或相對照度的鏡頭檢測裝置。
商用鏡頭因其不同應用，需有不同焦距(Focal length)和視角(FOV,Field of View)及延伸的相對照度等設計值，其涵蓋的範圍十分廣泛。因此，如何正確地檢測鏡頭的視角及相對照度便是品質控管重要的一環。
圖1顯示習知光學檢測裝置的示意圖。圖1顯示習知德國Trioptics公司HR檢測裝置100。如圖1所示，HR檢測裝置100用以測試一待測鏡頭140，且包含一光源110、一標靶120、一望遠鏡組130、一影像感測器150。標靶120上刻有需要分析的圖樣。光源110的光線穿透標靶120及望遠鏡組130，望遠鏡組130提供一無窮遠物距取像裝置，經過而後成像於影像感測器150上，再經由電腦及軟體演算計算取得標靶圖之影像品質，同時利用機械旋臂旋轉角度得知待測鏡頭140在指定的像高所對應的視角。
依據習知的HR檢測裝置100，在量測過程中，影像感測器150先取得對 應軸上(鏡心)的亮度ION AXIS，再移動軸臂轉至所指定的視角或像高，並取得當時所對應的離軸的亮度IOFF AXIS，IOFF AXIS/ION AXIS即為該視場所對應的周邊光量(或照度)。
此架構因只有一取像裝置，不會發生取像裝置干涉問題，且可連續針對不同像高作所對應的視角測試量測限制較少，但量測相對耗時，不具量產性。
依據本新型一實施例之目的在於提供一種適於大批量檢測視角或相對照度的鏡頭檢測裝置。另一實施例之目的在於提供一種適於具量產性、快速的視角檢測的鏡頭檢測裝置。
於一實施例中，光學檢測裝置用以檢測一待測光學裝置，其包含：一參考光學裝置、一軌道、至少一鏡頭影像模組、一標靶、一計算機和一光源。參考光學裝置具有至少一已知視角。至少一鏡頭影像模組設於該軌道上。標靶具有一測試圖樣，且該測試圖樣具有一辨識特徵。光源適於產生一光線，該光線照射具有該測試圖樣的標靶，通過待測光學裝置，再照射至該至少一鏡頭影像模組，藉以使該至少一鏡頭影像模組擷取來自該光線的至少一樣品影像。而且，計算機儲存至少一參考值，且該至少一參考值為：該參考光學裝置的該辨識特徵，在該至少一鏡頭影像模組所擷取的至 少一參考影像中的參考位置記錄。
於一實施例中，計算機更包含一測試軟體。而且，計算機用於辨識出在該至少一樣品影像中的該辨識特徵，並求得該辨識特徵於該至少一樣品影像的測試位置記錄，並且依據該測試軟體、該測試位置記錄及該至少一參考值，求得該待測光學裝置的一鏡頭視角。
於一實施例中，該至少一鏡頭影像模組包含：一望遠鏡頭及一影像感測器。望遠鏡頭提供一無窮遠物距。影像感測器用以擷取經過該測試圖樣及該望遠鏡頭的該至少一樣品影像。
於一實施例中，該至少一鏡頭影像模組包含一影像感測器。影像感測器用以擷取經過該測試圖樣的該至少一樣品影像。
於一實施例中，光學檢測裝置用以檢測一待測光學裝置，其包含：一參考光學裝置、一軌道、至少一鏡頭影像模組、一標靶、一計算機和一光源。參考光學裝置具有一已知相對亮度RIG、以及一軸上及離軸的亮度IG0及IGN。至少一鏡頭影像模組設於該軌道上。標靶具有一測試圖樣，且該測試圖樣具有一辨識特徵。光源適於產生一光線，該光線照射具有該測試圖樣的標靶，通過待測光學裝置，再照射至該至少一鏡頭影像模組，藉以使該至少一鏡頭影像模組擷取來自該光線的至少一樣品影像。而且，計算機儲存有該參考光學裝置的該已知相對亮度RIG；以及該參考光學裝置的軸上 及離軸的該些亮度IG0及IGN。
於一實施例中，計算機更儲存有一測試軟體。計算機適於分析該些樣品影像，用以求得該待測光學裝置的軸上及離軸的亮度ISO及ISN，並且依據測試軟體、該參考光學裝置的該已知相對亮度RIG；以及該參考光學裝置的軸上及離軸的該些亮度IG0及IGN，求得該待測光學裝置的一視角的相對亮度RIS。
依據本新型一實施例，由於計算機儲存有參考樣品之辨識特徵在影像感測器的參考影像的位置記錄，作為一參考值，於一實施例中，計算機儲存有參考樣品的一已知相對亮度；以及參考樣品的軸上及離軸的亮度IG0及IGN。因此，光學檢測裝置能夠利用計算的方式求得各視角及各視角的相對照度，而適於大批量地檢測視角或相對照度，而且其具有能夠快速檢測、能夠有效地達到品質管控、降低成本等功能。
100‧‧‧光學檢測裝置
110‧‧‧光源
120‧‧‧標靶
130‧‧‧望遠鏡組
140‧‧‧待測鏡頭
150‧‧‧影像感測器
200‧‧‧光學檢測裝置
200a‧‧‧光學檢測裝置
210‧‧‧光源
220‧‧‧標靶
230‧‧‧鏡頭影像模組
231‧‧‧望遠鏡頭
232‧‧‧影像感測器
240‧‧‧待測光學裝置
250‧‧‧軌道
260‧‧‧承載模具
280‧‧‧計算機
圖1顯示習知光學檢測裝置的示意圖。
圖2顯示本新型一實施例之光學檢測裝置的示意圖。
圖3顯示本新型一實施例之光學檢測裝置的示意圖。
依據本新型一實施例之鏡頭檢測裝置，適於大批量檢測視角或相對照度，而且其具有能夠快速檢測、能夠有效地達到品質管控、降低成本等功能。以下，將更詳細地說明。
圖2顯示本新型一實施例之光學檢測裝置的示意圖。如圖2所示，光學檢測裝置200適於量測一待測光學裝置240的視角，為一種無限-有限距共軛系統，且可以為一圓頂型架構。光學檢測裝置200包含一圓頂形軌道250、一鏡頭影像模組230、一待測光學裝置240、一承載模具260、一標靶220、一光源210及一計算機280。承載模具260承載並固定待測光學裝置240。待測光學裝置240可以為一鏡頭、一相機或攝影機等光學裝置。光源210的光線穿透刻有測試圖樣的標靶220，經由待測光學裝置240照射至鏡頭影像模組230。鏡頭影像模組230包含一望遠鏡頭231及一影像感測器232。鏡頭影像模組230的望遠鏡頭231提供一無窮遠物距，鏡頭影像模組230的影像感測器232擷取得標靶220的測試圖樣的影像，並且傳輸至計算機280由軟體演算得知該影像品質。
於本實施例中，計算機280儲存有一參考光學裝置之辨識特徵在一影像中的位置記錄，作為一參考值。更具體而言，預先將一已知視角的參考光學裝置，置於承載模具260，並利用光學檢測裝置200進行檢測，而由鏡頭影像模組230的影像感測器232擷取一參考影像RI。計算機280儲存有一測試軟體。測試軟體辨識出標靶中心(其亦可以為一辨識特徵)，並且將 標靶中心於影像感測器232所擷取的參考影像RI的位置記錄，作為參考值，並將它儲存。
更具體而言，先使用一在相同(或不同)像高且已知其對應的視角的參考光學裝置進行測試，由影像感測器232取得標靶220上之測試圖樣的參考影像，由測試軟體分析參考影像，辨測出參考影像RI上的標靶220之不同像高位置的標靶中心(或辨識特徵)，並且計算出標靶中心(或辨識特徵)在參考影像RI上的位置後再加以儲存，作為參考值。
隨後，光學檢測裝置200測試待測光學裝置240時，取得樣品影像。測試軟體分析樣品影像，辨測出樣品影像SI上的標靶220之不同像高位置的標靶中心(或辨識特徵)，並且計算出標靶中心(或辨識特徵)在樣品影像SI上的位置。由於視角的差異，使得標靶中心在影像感測器232所擷取之影像的位置有所改變，因此只要比較標靶中心在樣品影像SI上的位置；以及標靶中心在參考影像RI上的位置，即可求得該視角。
因視角所產生之位置的變異量，會滿足以下關係： 其中為半視角的變異量，△Y為標靶中心在影像感測器232中的垂直方向坐標，EFL Collimator 為望遠鏡頭231的準直儀的等效焦距。由上可得出待測光學裝置240的視角： 其中為參考光學裝置的視角。於一實施例中，光學檢測裝置200可以包含有多個鏡頭影像模組230，分別設於軌道250的不同位置上，且標靶220有多組不同像高分佈的測試圖樣，照射至前述該些鏡頭影像模組230分別取得多數的樣品影像SI，並且計算出在樣品影像SI之辨識特徵的位置。在依據前述公式(1)及(2)一併地計算出各別的視角值。因此，光學檢測裝置200適於大批量檢測視角，能夠減少檢測時間進而減少光學檢測裝置200的製造成本。
圖3顯示本新型一實施例之光學檢測裝置的示意圖。圖3實施例類似於圖2實施例，因此相同的元件使用相同的符號並且省略其相關說明。如圖3所示，圖3的實施例是另一變化型，可將鏡頭影像模組230中的望遠鏡頭231移除，即為一圓頂形軌道250、一影像感測器232、一待測光學裝置240、一承載模具260，一標靶220和一光源210。在本實施例的架構中，已知圓頂半徑及一已知視角的參考光學裝置，式(1)中的EFLcollimator以圓頂半徑R取代，形成下述式(3)，隨後即可再利用式(2)取得代測物視角。
上述各實施例，是以逆投架構為示例加以說明。然而，應了解的是光學光路為可逆，因此除上述架構(習稱逆投)也可使用正投架構(習稱正 投)，亦即光源210、標靶220、影像感測器232等相對位置互換下亦成立。在此架構下，除鏡頭外也可以測試含影像感測器之光學模組如相機。EFLcollimator以圓頂半徑R取代，亦可再利用式(2)取得代測物視角。
於一實施例中，亦可同時架構一組以上鏡頭影像模組230或影像感測器232等，即可同時監控測試待測光學模組不同視角分佈。
此外，光學檢測裝置200或200a的前述結構，也適合於大批量地檢測相對照度。更具體而言，可以利用圖2實施例及圖3實施例的光學檢測裝置200或200a分別測得參考影像RI，並且同時利用影像感測器232所擷取之參考影像RI取得軸上及離軸等的亮度值。比照上述圖2及3的實施例，以一已知相對亮度RIG之參考樣品進行測試，取得該參考樣品在目前測試裝置軸上及離軸的影像感測器232所感知的亮度IG0及IGN，亦即RIG=IGN/IGO。假設測試系統亮度反應為線性關係，則當相同條件下，另一待測樣品(其可以為例如一鏡頭)其軸上及離軸的影像感測器232所感知的亮度分別為ISO及ISN，則此待測樣品的該視場相對亮度即可定義為：RIS-RIG *A*[(ISO/ISN)/(IGN/IGO)]，其中A為影像感測器232的亮度反應相關係數。
如此，即可利用前述公式，大批量地檢測各視角的相對照度。此外，如上所述，前述各實施例是以逆投架構為示例加以說明。然而，應了解的是光學光路為可逆，檢測各視角的相對照度的計算也可使用正投架構，亦 即光源210、標靶220、影像感測器232等相對位置互換下亦成立。因此，同理，本新型的光學檢測裝置200或200a可以採用逆投或正投影等的架構。
如上所述，依據本新型一實施例之鏡頭檢測裝置，由於計算機280儲存有參考樣品之辨識特徵在影像感測器232的參考影像RI的位置記錄，作為一參考值，於一實施例中，計算機280儲存有參考樣品的一已知相對亮度；以及參考樣品的軸上及離軸的亮度IG0及IGN。因此，光學檢測裝置200或200a能夠利用計算的方式求得各視角及各視角的相對照度，而適於大批量地檢測視角或相對照度，而且其具有能夠快速檢測、能夠有效地達到品質管控、降低成本等功能。

Claims (9)

  1. 一種光學檢測裝置，用以檢測一待測光學裝置，其包含：一參考光學裝置，具有至少一已知視角，一軌道；至少一鏡頭影像模組，設於該軌道上；一標靶，具有一測試圖樣，且該測試圖樣具有一辨識特徵；一計算機；以及一光源，適於產生一光線，該光線照射具有該測試圖樣的該標靶，通過該待測光學裝置，再照射至該至少一鏡頭影像模組，藉以使該至少一鏡頭影像模組擷取來自該光線的至少一樣品影像，其中，該計算機儲存至少一參考值，且該至少一參考值為：該參考光學裝置的該辨識特徵，在該至少一鏡頭影像模組所擷取的至少一參考影像中的參考位置記錄。
  2. 根據請求項1所述的光學檢測裝置，其中，該計算機更包含一測試軟體，該計算機用於辨識出在該至少一樣品影像中的該辨識特徵，並求得該辨識特徵於該至少一樣品影像的測試位置記錄，並且依據該測試軟體、該測試位置記錄及該至少一參考值，求得該待測光學裝置的一鏡頭視角。
  3. 根據請求項2所述的光學檢測裝置，其中，該至少一鏡頭影像模組包含：一望遠鏡頭，提供一無窮遠物距；及一影像感測器，用以擷取經過該測試圖樣及該望遠鏡頭的該至少一樣品 影像。
  4. 根據請求項3所述的光學檢測裝置，其中，該測試軟體更包含下式(1)以及下式(2)： 其中，為半視角的變異量，△Y為該辨識特徵在該至少一參考影像中的垂直方向坐標，EFL Collimator 為該望遠鏡頭的等效焦距， 其中，為該參考光學裝置的該已知視角。
  5. 根據請求項2所述的光學檢測裝置，其中，該至少一鏡頭影像模組包含：一影像感測器，用以擷取經過該測試圖樣的該至少一樣品影像。
  6. 根據請求項5所述的光學檢測裝置，其中，該測試軟體包含下式(1)以及下式(2)： 其中，為半視角的變異量，△Y為該辨識特徵在該至少一參考影像中的垂直方向坐標，R為該軌道的半徑R， 其中，為該參考光學裝置的該已知視角。
  7. 一種光學檢測裝置，用以檢測一待測光學裝置，其包含： 一參考光學裝置，具有一已知相對亮度RIG、以及一軸上及離軸的亮度IG0及IGN；一軌道；至少一鏡頭影像模組，設於該軌道上；一標靶，具有一測試圖樣，且該測試圖樣具有一辨識特徵；一計算機；以及一光源，適於產生一光線，該光線照射至具有該測試圖樣的該標靶，通過該待測光學裝置，照射至該至少一鏡頭影像模組，藉以使該至少一鏡頭影像模組擷取來自該光線的至少一樣品影像，其中，該計算機儲存有該參考光學裝置的該已知相對亮度RIG；以及該參考光學裝置的軸上及離軸的該些亮度IG0及IGN。
  8. 根據請求項7所述的光學檢測裝置，其中，該計算機更儲存有一測試軟體，該計算機適於分析該些樣品影像，用以求得該待測光學裝置的軸上及離軸的亮度ISO及ISN，並且依據測試軟體、該參考光學裝置的該已知相對亮度RIG；以及該參考光學裝置的軸上及離軸的該些亮度IG0及IGN，求得該待測光學裝置的一視角的相對亮度RIS。
  9. 根據請求項8所述的光學檢測裝置，其中，該測試軟體包含：RIS=RIG *A*[(ISO/ISN)/(IGN/IGO)]的數學式，其中A為該至少一鏡頭影像模組的亮度反應相關係數。
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