镜头检测装置及方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103176349 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103176349 A *CN103176349A* (21)申请号 201210004192.4 (22)申请日 2012.01.09 100147623 2011.12.21 TW G03B 43/00(2006.01) G01M 11/02(2006.01) (71)申请人 九骅科技股份有限公司 地址 中国台湾新竹县 (72)发明人 谈智伟 邓雯文 (74)专利代理机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人 任默闻 (54) 发明名称 镜头检测装置及方法 (57) 摘要 本发明

2、揭示一种镜头检测方法及镜头检测装 置， 该方法包含以下步骤 ： 检测该待测镜头， 并求 得该待测镜头的一第一物距的一检测特征值 ； 提 供一校正数据 ； 依据一第一物距的一检测特征值 及该校正数据， 计算出一第二物距的一模拟特征 值。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103176349 A CN 103176349 A *CN103176349A* 1/2 页 2 1. 一种镜头检测方法， 适用一镜头检测装置用

3、以检测一待测镜头， 其特征在于， 所述的 镜头检测方法包含 ： 检测所述待测镜头， 并求得所述待测镜头的一第一物距的一检测特征值 ； 提供一校正数据 ； 依据所述检测特征值及所述校正数据， 计算出一第二物距的一模拟特征值。 2. 如权利要求 1 所述的镜头检测方法， 其特征在于， 所述校正数据包含相异物距间的 特征值的关系值。 3. 如权利要求 2 所述的镜头检测方法， 其特征在于， 所述的镜头检测方法更包含 ： 依据 所述检测特征值、 所述模拟特征值以及至少一等级条件， 决定所述待测镜头的等级。 4. 如权利要求 3 所述的镜头检测方法， 其特征在于， 所述的镜头检测方法更包含 ： 提供所述

4、至少一等级条件， 并设定所述至少一等级条件与所述待测镜头的等级的一对 应表， 其中所述决定所述待测镜头的等级的步骤更依据所述至少一等级条件与所述待测镜 头的等级的所述对应表， 决定所述待测镜头的等级。 5. 如权利要求 2 所述的镜头检测方法， 其特征在于， 所述提供一校正数据的步骤包含 ： 利用所述待测镜头的设计规格， 以光学模拟方式来求得所述校正数据。 6. 如权利要求 2 所述的镜头检测方法， 其特征在于， 所述提供一校正数据的步骤包含 ： 以多个相异的物距， 对一校正用镜头进行检测， 再利用所述检测结果求得所述校正数据。 7. 如权利要求 2 所述的镜头检测方法， 其特征在于， 所述第

5、一物距为有限物距， 所述第 二物距为无穷物距。 8. 如权利要求 2 所述的镜头检测方法， 其特征在于， 所述第一物距为无穷物距， 所述第 二物距为有限物距。 9.如权利要求2所述的镜头检测方法， 其特征在于， 所述检测特征值为一检测MTF值或 一检测 BFL 值， 所述模拟特征值为一模拟 MTF 值或一模拟 BFL 值。 10. 一种镜头检测装置， 用以检测一待测镜头， 其特征在于， 所述的镜头检测装置包 含 ： 一主机包含 ： 一存储单元， 用以存储一校正数据 ； 及 一处理单元 ； 以及 多个影像感测器， 耦接于所述主机， 并提供来自所述待测镜头的一第一物距的一影像 至所述主机的所述处理

6、单元， 其中所述处理单元执行以下步骤 ： 依据所述影像求得所述待测镜头的所述第一物距的一检测特征值 ； 读取所述校正数据 ； 及 依据所述检测特征值及所述校正数据， 计算出一第二物距的一模拟特征值。 11. 如权利要求 10 所述的镜头检测装置， 其特征在于， 所述校正数据包含相异物距间 的特征值的关系值。 12. 如权利要求 11 所述的镜头检测装置， 其特征在于， 所述校正数据为利用所述待测 镜头的设计规格， 以光学模拟方式来求得的数据。 权 利 要 求 书 CN 103176349 A 2 2/2 页 3 13. 如权利要求 11 所述的镜头检测装置， 其特征在于， 所述校正数据为是以多

7、个相异 的物距， 对一校正用镜头进行检测， 再利用所述检测结果而求得的数据。 14.如权利要求11所述的镜头检测装置， 其特征在于， 所述检测特征值为一检测MTF值 或一检测 BFL 值， 所述模拟特征值为一模拟 MTF 值或一模拟 BFL 值。 15. 如权利要求 11 所述的镜头检测装置， 其特征在于， 所述第一物距为有限物距， 所述 第二物距为无穷物距。 权 利 要 求 书 CN 103176349 A 3 1/6 页 4 镜头检测装置及方法 技术领域 0001 本发明是关于一种镜头检测装置及方法， 尤其关于一种能够检测多种物距的镜头 检测装置及方法。 背景技术 0002 目前， 镜头已

8、大量地被应用于各种移动装置， 例如手机、 移动装置或数位相机等。 于制造过程中会因工艺差异而改变镜头品质， 因此， 镜头于出厂前均需经过检测， 以确定制 造完成的镜头符合原设计的规范。 镜头检测装置举例而言， 至少包含以下种类， 有限距离的 逆投影光学镜头检测、 无穷远距离逆投影光学镜头检测、 无穷远距离正投影光学镜头检测、 及有限距离的正投影光学镜头检测。 0003 图 1A 显示现有用以检测镜头的镜头检测装置的示意图。镜头检测装置 100a 用以 检测有限距离下的镜头品质， 其检测方式为放置一感光元件 ( 例如影像感测器 ) 于待测光 学镜头或成像系统需检测的视场或需检测的角度， 并进行固

9、定距离量测， 以此可测量得到 有限距离的镜头光学品质。 请参见图1A， 镜头检测装置100a包含至少一影像感测器110、 一 待测镜头 120、 一检测图形投影模块 130。检测图形投影模块 130 包含一光源 131 及一测试 图案 132。光源 131 发出一光线穿透过测试图案 132 而形成图案化光型。此外为待测镜头 120的不同特性， 可以使用不同的测试图案132。 进行检测时， 来自光源131的光线照射至测 试图案132后， 产生图案化光型， 所述图案化光型穿透过镜头120再照射至影像感测器110。 影像感测器110撷取一影像并传送至主机150， 再利用主机150对该被撷取到的影像进

10、行分 析， 求得例如解析度、 光电转换函数(OECF ； Opto-electronic conversion function)、 灰阶 度、 光学调制函数 (modulation transfer function， MTF)、 或光学空间频率反应 (spatial frequency responses) 等等信息。 0004 图 1B 显示现有用以检测镜头的镜头检测装置的示意图。镜头检测装置 100a 用以 进行检测无穷距离下镜头品质， 检测方式为加装一望远镜140于影像感测器110前， 并将其 放置于光学镜头或成像系统需检测的视场或需检测的角度， 使检测影像模拟至无穷远成像 达到一量

11、测物距无穷远的目的。更具体而言， 请参见图 1B， 镜头检测装置 100b 更包含至少 一望远镜 140。光源 131 发出一光线穿透过测试图案 132 而形成图案化光型。此外为待测 镜头 120 的不同特性， 可以使用不同的测试图案 132。进行检测时， 来自光源 131 的光线照 射至测试图案132后， 产生图案化光型， 所述图案化光型被望远镜140模拟至具有无穷远成 像的图案化光型后， 再穿透过镜头120并照射至影像感测器110。 影像感测器110撷取一影 像并传送至主机150， 再利用主机150对该被撷取到的影像进行分析。 关于有限距离的正投 影光学镜头检测、 及无穷远距离正投影光学镜

12、头检测等的技术， 类似于有限距离的逆投影 光学镜头检测、 无穷远距离逆投影光学镜头检测， 大致上的相异点为影像感测器 110 及检 测图形投影模块 130 的位置相异， 所述技术皆为业界所已知， 以下将省略相关说明。 0005 当以手机进行视讯或自拍时， 手机的镜头与人物间的拍照距离通常不会超过手臂 伸长的长度， 其长度大约为 400 600mm 的距离， 但当利用手机拍摄风景， 此时镜头与景象 说 明 书 CN 103176349 A 4 2/6 页 5 的拍照距离超过 2 公尺或是更远， 因此最佳的情况是同时以有限距离及无限距离来检测镜 头， 来决定一镜头的品质。 0006 然而， 如上所

13、述目前检测镜头时， 是利用镜头检测装置 100a 或 100b， 仅以有限距 (finite object distance)或无穷远(infinite object distance)来进行光学检测， 并未 对多工作距离的需求作全方面考量。 发明内容 0007 本发明一实施例的目的在于提供一种具有检测多个物距的镜头检测装置及方法。 0008 依据本发明一实施例， 提供一种镜头检测方法， 其适用一镜头检测装置用以检测 一待测镜头。镜头检测方法包含以下步骤。检测该待测镜头， 并求得该待测镜头的一第一 物距的一检测特征值。提供一校正数据。依据该检测特征值及该校正数据， 计算出一第二 物距的一模拟特

14、征值。较佳的情况是， 该校正数据包含相异物距间的特征值的关系值。 0009 于一实施例中， 镜头检测方法更包含依据该检测特征值、 该模拟特征值以及至少 一等级条件， 决定该待测镜头的等级。 较佳的情况是， 镜头检测方法更包含提供该至少一等 级条件， 并设定该至少一等级条件与该待测镜头的等级的一对应表。 并且， 该决定该待测镜 头的等级的步骤更依据该至少一等级条件与该待测镜头的等级的该对应表， 决定该待测镜 头的等级。 0010 于一实施例中， 该提供一校正数据的步骤包含 ： 利用该待测镜头的设计规格， 以光 学模拟方式来求得该校正数据。 0011 于一实施例中， 该提供一校正数据的步骤包含 ：

15、 以多个相异的物距， 对一校正用镜 头进行检测， 再利用所述检测结果求得该校正数据。 0012 于一实施例中， 该第一物距为有限物距， 该第二物距为无穷物距。于一实施例中， 该第一物距为无穷物距， 该第二物距为有限物距。 0013 于一实施例中， 该检测特征值为一检测MTF值或一检测BFL值， 该模拟特征值为一 模拟 MTF 值或一模拟 BFL 值。 0014 依据本发明一实施例， 提供一种镜头检测装置用以检测一待测镜头。镜头检测装 置包含一主机及多个影像感测器。多个影像感测器耦接于该主机， 并提供来自该待测镜头 的一第一物距的一影像至该主机的该处理单元。 主机包含一用以存储一校正数据的存储单

16、 元及一处理单元。且该处理单元执行以下步骤。依据该影像求得该待测镜头的该第一物距 的一检测特征值。读取该校正数据。依据该检测特征值及该校正数据， 计算出一第二物距 的一模拟特征值。 0015 于一实施例中， 该校正数据包含相异物距间的特征值的关系值。 0016 于一实施例中， 该校正数据为利用该待测镜头的设计规格， 以光学模拟方式来求 得的数据。 0017 于一实施例中， 该校正数据为是以多个相异的物距， 对一校正用镜头进行检测， 再 利用所述检测结果而求得的数据。 0018 如上所述， 依本发明一实施例， 在无穷远与有限距两种架构整合的情况下， 其无论 使用何种测量系统， 例如无穷远或是有限

17、距离量测， 都具有无穷远距离规格判定与有限距 离规格判定或是多种不同物距规格判定。 说 明 书 CN 103176349 A 5 3/6 页 6 0019 本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。 为让本发明的上述和其他目的、 特征和优点能更明显易懂， 下文特举实施例并配合所附图 式， 作详细说明如下。 附图说明 0020 图 1A 显示现有用以检测镜头的镜头检测装置的示意图。 0021 图 1B 显示现有用以检测镜头的镜头检测装置的示意图。 0022 图 2 显示依本发明一实施例镜头检测装置的功能方块图。 0023 图 3 显示依本发明一实施例镜头检测方法的流程

18、图。 0024 图 4 显示在视场中心 0F 的 MTF 与 BFL 的曲线图。 0025 附图标号 ： 0026 100a 镜头检测装置 0027 100b 镜头检测装置 0028 110 影像感测器 0029 120 镜头 0030 130 检测图形投影模块 0031 131 光源 0032 132 测试图案 0033 140 望远镜 0034 150 主机 0035 200 镜头检测装置 0036 210 多个影像感测器 0037 250 主机 0038 251 处理单元 0039 252 存储单元 0040 253 输入单元 具体实施方式 0041 图 2 显示依本发明一实施例镜头检测

19、装置的功能方块图。镜头检测装置 200 包含 多个影像感测器210及一主机250。 多个影像感测器210分别位于相异的视场， 例如分别位 于 0F 的视场 ( 其为视场的中心 )、 0.7F 的视场及 1.0F 的视场等。多个影像感测器 210 耦 接于主机250， 且用以取得相异视场的影像。 主机250的处理单元251取得所述影像后利用 所述影像分别求得各视场的光学特征值， 例如 MTF( 光学调制函数值 ) 值、 BFL( 后焦长度、 Back Focus Length) 值、 解析度、 光电转换函数、 灰阶度、 光学调制函数、 或光学空间频率反 应等。主机 250 包含一输入单元 253

20、、 一存储单元 252 及一处理单元 251。输入单元 253 用 以输入至少一等级条件、 校正数据或待测镜头 120 的光学规格等所需要的数据。存储单元 252 存储至少一等级条件、 校正数据或待测镜头 120 的光学规格等数据。处理单元 25 1 用 以求得待测镜头 120 的各种检测光学特征值、 设计光学特征值及模拟光学特征值， 例如检 测 MTF 值、 设计 MTF 值以及模拟 MTF 值等。 说 明 书 CN 103176349 A 6 4/6 页 7 0042 图 3 显示依本发明一实施例镜头检测方法的流程图。如图 3 所示， 依本发明一实 施例的镜头检测方法包含以下步骤。 004

21、3 步骤 S02 ： 提供至少一等级条件。于一实施例中， 还可以设定前述至少一等级条件 与待测镜头120的等级的对应表(将于后述)。 更具体而言， 各检测规格的条件可以设成如 下表一。 0044 表一 0045 0046 上表中， 一共包含有九个条件， 其中 “0F MTF 0.7” 是指视场为 0F( 亦即视场中 心 ) 的 MTF 值大于 0.7。 “0.7F MTF 0.6” 是指视场为 0.7F 的 MTF 值大于 0.6。 “1.0F MTF 0.6” 是指视场为 1F 的 MTF 值大于 0.6。其他各栏的用语可依上述内容类推。应了解的 是， 条件的种类及数量不是本发明所限定者，

22、可以依需求增加或减少条件的种类及数量。 0047 步骤 S04 ： 检测一待测镜头 120， 并求得该待测镜头 120 之于一第一物距下的一检 测特征值， 例如检测 MTF 值或检测 BFL 值。 0048 步骤 S06 ： 提供一校正数据， 其中该校正数据包含相异物距间的光学特征值的关 系值。于一实施例中， 可以利用待测镜头 120 的原始设计规格， 以光学模拟方式来求得该校 正数据。于另一实施例中， 亦可以从所制得的多个镜头中选择一镜头， 作为校正用镜头， 同 时对该校正用镜头进行各种物距、 各种视场等的检测， 再将所述检测结果整理成校正数据， 此时校正数据可以预先存储于中存储单元 252

23、。 0049 步骤 S08 ： 依据检测特征值及校正数据， 以内插或外插等方式， 计算出第二物距下 的一模拟特征值， 例如模拟 MTF 值或模拟 BFL 值， 且第一物距相异于第二物距。较佳的情况 是， 第一物距为有限物距而第二物距为无限物距 ； 或者第一物距为无限物距而第二物距为 有限物距。此外， 当待测镜头 120 为手机、 移动装置等的镜头时， 由于使用者最常使用待测 镜头 120 来拍摄近距离的影像， 因此更佳的情况是第一物距为有限物距。此外， 步骤 S08 是 利用处理单元 251 来执行的， 且可以使用一处理器并配合目前已知或者将来发展的光学软 件， 例如光学测试软件、 光学模拟软

24、件或统计归纳分析整理软件等， 来实现处理单元 251。 0050 步骤 S10 ： 依据检测特征值、 模拟特征值以及前述至少一等级条件， 决定待测镜头 说 明 书 CN 103176349 A 7 5/6 页 8 120 的等级。 0051 于现有技术中， 若要同时得知待测镜头 120 的有限距或无穷远的光学特性时， 需 要分别利用镜头检测装置 100a 或 100b 进行二次以上的检测程序。相对于此， 依本发明一 实施例， 仅需以第一物距来实际地检测待测镜头 120， 再以模拟的方式来求得第二物距的待 测镜头 120 的光学特征值， 即可得知待测镜头 120 在有限物距及无限物距的光学特性。

25、 0052 以下以MTF值及BFL值为示例， 更具体的说明本发明一实施例的镜头检测方法。 图 4 显示在视场中心 0F 的 MTF 与 BFL 的曲线图。其中曲线 Cin 为无限物距 (infinite) 的校 正用曲线， 曲线 C100 有限物距 100mm 的校正用曲线。本发明不限定曲线 Cin 及曲线 C100 的取得方式， 一实施例中， 可以利用待测镜头 120 的原始光学规格及光学模拟软件来求得 曲线 Cin 及曲线 C100， 如此可以节省检测校正用镜头时所需花费的时间。较佳的情况是更 推导出多个相异视场及多个相异物距下的多个 MTF 与 BFL 的曲线。待测镜头 120 的光学规

26、 格是设计者依据产品的光学需求所设计而得， 利用所述光学规格可以计算或模拟出理想状 态下待测镜头 120 的光学特征值， 例如 MTF 值与 BFL 值。于另一实施例中， 亦可以分别利用 镜头检测装置 100a 及 100b 对一校正用镜头进行检测， 并利用检测结果来求得曲线 Cin 及 曲线 C100， 如此能够考量到工艺的差异性， 并取得较精准的实际检测值。 0053 并利用曲线 Cin 及曲线 C100 求与两曲线的峰值间的相关性。于图 4 仅显示在视 场 0F 时的物距无穷远及物距 100mm 的 MTF 及 BFL 的曲线。于本实施例中， 如图 4 所示， 是 求得曲线 Cin 及曲

27、线 C100 的峰值在横轴 (BFL 值 ) 间的差值 Db ； 以及在纵轴 (MTF 值 ) 间 的差值。在其他视场例如 0.7F 及 1.0F 及其他物距例如 400mm 的 MTF 及 BFL 的曲线， 亦可 以参照上述方式及图4， 来求得各自对应的差值。 最后， 再将所述相关性存储于表二中， 形成 一包含相异物距间的光学特征值的差值的校正表， 用以为作校正数据。 0054 表二 0055 0056 于一实施例中亦可以利用数学演算法， 将表二中的数据转换成校正函数， 用以作 为校正数据。校正表或校正函数可以预先存储于存储单元 252。 0057 再请参照图 4， 于步骤 S04 中， 利

28、用镜头检测装置 100b， 测得待测镜头 120 的视场 0F 及物距无穷远时的曲线 Lin， 求得待测镜头 120 的视场 0F 及物距无穷远时的 MTF 值及 BFL 值。于步骤 S08 中， 再依据表二的校正表及待测镜头 120 的视场 0F 及物距无穷远时的 MTF 值及 BFL 值， 以内插或外插等方式， 计算出视场 0F 及物距 100 的模拟 MTF 值及模拟 BFL 值， 亦即曲线 L100 的峰值。如此， 即可仅实际地检测一种物距的光学特征值， 同时得到多种 说 明 书 CN 103176349 A 8 6/6 页 9 物距的光学特征值， 减少检测所需的时间。 0058 于步

29、骤 S10 中， 还可以依据产品的不同， 设定前述至少一等级条件与待测镜头 120 的等级的对应表。特别是以多个物距的 MTF 值来决定待测镜头 120 的等级的情况下， 可以 使用表一中条件19中的二个以上的条件， 以及所述条件的联集或交集， 当作判定待测镜 头 120 的等级的标准。例如当检测 MTF 值及模拟 MTF 值皆符合条件 1 9 时， 将待测镜头 120 的等级设为 A。当检测 MTF 值及模拟 MTF 值皆符合条件 1 9 中的 6 个时， 将待测镜头 120 的等级设为 B。以此类推， 即可制得等级条件与待测镜头 120 的等级的对应表。 0059 于一实施例， 还可以用来

30、决定待测镜头120的应用产品， 例如若检测MTF值及模拟 MTF 值皆符合条件 1 3 时， 代表该待测镜头 120 适合用于照摄远距离的相片。若检测 MTF 值及模拟 MTF 值皆符合条件 7 9 时， 代表该待测镜头 120 适合用于照摄近距离的相片， 例 如可以适用于手机或移动装置等产品。 0060 综上所述， 依据本发明一实施例的镜头检测装置， 无论量测结构为正投影或者逆 投影， 可以在有限距测量机台 10a 测量完有限距结果后， 利用本发明一实施例的检测方法， 根据实际检测的光学特征值 ( 检测特征值 ) 或模拟出的理想的光学特征值， 以内插或外插 法， 计算出不同物距的模拟的光学特

31、征值 ( 模拟特征值 )。再依据检测特征值、 模拟特征值 以及前述至少一等级条件， 对待测镜头 120 进行分类。 0061 依据本发明一实施例， 能够整合有限距离检测及无限距离检测的两种架构， 形成 具有复数功能的测量架构。于一实施例中， 更附加一判定模式的功能 ( 步骤 S10)。 0062 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上， 然其并非用以限定本发明， 任何熟习此技 艺者， 在不脱离本发明的精神和范围内， 当可作些许的更动与润饰， 因此本发明的保护范围 当以的权利要求所界定的为准。另外， 本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所 揭露的全部目的或优点或特点。 此外， 摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用， 并 非用来限制本发明的权利范围。 说 明 书 CN 103176349 A 9 1/5 页 10 图 1A 说 明 书 附 图 CN 103176349 A 10 2/5 页 11 图 1B 说 明 书 附 图 CN 103176349 A 11 3/5 页 12 图 2 说 明 书 附 图 CN 103176349 A 12 4/5 页 13 图 3 说 明 书 附 图 CN 103176349 A 13 5/5 页 14 图 4 说 明 书 附 图 CN 103176349 A 14