CN101957553B - 测量镜头的调制传递函数值的方法 - Google Patents
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Abstract
一种测量镜头的调制传递函数值的方法先通过移动图像传感器获得待测镜头对多个测试图案以连续像距成像的连续调制传递函数值，并根据高斯成像公式获得待测镜头的物距与该调制传递函数值的连续关系曲线。再将待测镜头绕自身光轴进行多次等角度旋转从而获得多个测试位置，每个测试位置时分别对与该测试位置相应的一个测试图案成像，并获得该成像的调制传递函数值；在连续关系曲线上获得与在该多个测试位置上获得的调制传递函数值对应的多个物距值，并根据所述多个物距值调整承载台以使承载台与所述测试板在多个测试图案处的间距值相等；使承载台相对于所述测试板沿待测镜头的光轴移动以测试待测镜头的准确调制传递函数值。
Description
技术领域
本发明涉及镜头检测技术领域，尤其涉及一种测量镜头的调制传递函数值的方法。
背景技术
数码相机、摄像机及手机摄像头等成像物体的影像质量主要取决于镜头的成像质量，而镜头的成像质量监控在于镜头的测试过程。调制传递函数值(Modulation Transfer Function，MTF)是一种分析镜头的解像力跟反差再现能力、综合评价镜头的锐度、反差及分辨率的一个重要参数。参见文献：A simplemethod for determining the modulation transfer function indigital radiography;Fujita，H.，Tsai，D-Y.，Itoh，T.，Department of Electronic&Computer Engineering，England，Gifu University;Medical imaging，IEEE transactions on;pages34～39，Volume11，Issue1，March.1992。
常用的测量镜头调制传递函数值的装置包括设有明暗相间的图案的测试板、承载台、驱动单元、图像传感器和处理器。测试板与图像传感器相对设置。承载台用于放置待测镜头。驱动单元连接于承载台，用于驱动待测镜头在测试板与图像传感器之间沿待测镜头的光轴上下移动，以使测试板的图案在图像传感器上形成图像。图像传感器用于感测经由待测镜头的成像的亮度最大值Imax和最小值Imin。所述处理器连接于所述图像传感器，用于接收待测镜头所成像的亮度最值，根据公式MTF=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)计算得到该成像的调制传递函数值，进而判断镜头是否合格。
然而，在测试过程中，承载台可能会相对于测试板或图像传感器倾斜，导致承载于其上的待测镜头的光轴也不与测试板或图像传感器垂直，从而使图像传感器感测到的亮度的最大值和最小值出现偏差，导致最终所得的待测镜头的调制传递函数值不准确。
因此，有必要提供一种可准确测量镜头的调制传递函数值的方法。
发明内容
一种测量镜头调制传递函数值的方法，包括步骤：提供测试板、图像传感器、承载台、处理器和待测镜头，所述测试板具有多个相对于测试板的中心对称的测试图案，所述图像传感器与所述测试板相对，用于感测测试图案经由待测镜头的成像，所述承载台用于承载待测镜头，其位于所述测试板与图像传感器之间，所述处理器连接于所述图像传感器，用于处理并获得图像传感器感测到的成像的调制传递函数值；使图像传感器相对于待测镜头沿待测镜头的光轴移动从而获得待测镜头对多个测试图案以连续像距成像的连续调制传递函数值，并根据高斯成像公式获得待测镜头的物距与该调制传递函数值的连续关系曲线；将待测镜头绕自身光轴进行多次等角度旋转从而获得多个测试位置，每个测试位置时分别对与该测试位置相应的一个测试图案成像，并获得该成像的调制传递函数值；在连续关系曲线上获得与在该多个测试位置上获得的多个调制传递函数值对应的多个物距值，并根据所述多个物距值调整承载台以使承载台与所述测试板在多个测试图案处的间距值相等；使承载台相对于所述测试板沿待测镜头的光轴移动以测试待测镜头的准确调制传递函数值。
本技术方案提供的测量镜头的调制传递函数值的方法在测试前校正承载台相对于测试板的倾斜。再通过移动待测镜头进行测试。该方法可避免承载台的倾斜带来的偏差，从而准确获得图案的图像亮度的最大值和最小值，进而提高待测镜头的调制传递函数值测量精度。
附图说明
图1是本技术方案第一实施例提供的调制传递函数值的测量装置的结构示意图。
图2是本技术方案第一实施例提供的调制传递函数值的测量装置中测试板的示意图。
图3是本技术方案第一实施例提供的调制传递函数值的测量方法第二步所得的待测镜头的物距与该调制传递函数值的连续关系曲线。
图4是本技术方案第一实施例提供的调制传递函数值的测量方法第三步状态示意图。
图5是本技术方案第二实施例提供的调制传递函数值的测量装置中测试板的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及多个实施例对本技术方案的测量镜头的调制传递函数值的方法作进一步的详细说明。
本技术方案提供的测量镜头的调制传递函数值的方法可包括以下步骤：
第一步，提供镜头调制传递函数值测量装置10和待测镜头100。所述镜头调制传递函数值测量装置10包括测试板11、图像传感器12、承载台13、处理器14、第一驱动器15和第二驱动器16，如图1所示。
所述测试板11可为方形，其表面具有多个相对于测试板11的中心对称的测试图案，每一测试图案均可包括多个间隔排布的条纹。如图2所示，本技术方案实施例提供的测试板11为方形，其包括四个测试图案，自所述测试板11的右上角开始顺时针来看，分别为第一测试图案110、第二测试图案111、第三测试图案112和第四测试图案113。所述第一测试图案110、第二测试图案111、第三测试图案112和第四测试图案113各自包括三个间隔排布的暗条纹114。当然，所述暗条纹114的数量并不限于为三个。所述第一测试图案110、第二测试图案111、第三测试图案112和第四测试图案113分别靠近所述测试板11的一个顶角，且环绕所述测试板11的中心等角度分布。如此，每当所述测试板11绕其中心旋转90度后，每一测试图案均与旋转前与其相邻的一个测试图案重合，例如，将所述测试板11绕其中心顺时针旋转90度后，第一测试图案110与旋转前的第二测试图案111重合，第二测试图案111与旋转前的第三测试图案112重合。
所述图像传感器12与所述测试板11相对设置。所述图像传感器12用于感测每个测试图案经由待测镜头100所成像的亮度值。图像传感器12可为电荷耦合图像传感器或互补金属氧化物半导体图像传感器。
所述承载台13用于承载待测镜头100，其位于所述测试板11与图像传感器12之间。
所述处理器14连接于所述图像传感器12，用于接收所述图像传感器12感测到的所述测试板11的测试图案经待测镜头100所成像的亮度值并计算得到该成像的调制传递函数值。
所述第一驱动器15与所述图像传感器12机械连接，用于驱动所述图像传感器12相对于待测镜头100沿待测镜头100的光轴移动。所述第一驱动器15可为压电元件或电机，其具有第一输出轴150。所述第一输出轴150机械连接于所述图像传感器12。
所述第二驱动器16与所述承载台13机械连接，用于驱动承载台13相对于测试板11沿垂直于测试板11所在的平面方向移动。所述第二驱动器16也可为压电元件或电机，其具有第二输出轴160。所述第二输出轴160机械连接于所述承载台13。
待测镜头100的焦距为F，其承载于所述承载台13。
第二步，使图像传感器12相对于待测镜头100沿待测镜头100的光轴移动从而获得待测镜头100对多个测试图案以连续像距成像的连续调制传递函数值，并根据高斯成像公式获得待测镜头100的物距与该调制传递函数值的连续关系曲线。
具体地，通过第一驱动器15驱动所述图像传感器12相对于待测镜头100沿待测镜头100的光轴移动，所述图像传感器12感测与待测镜头100不同间距时（即待测镜头100不同像距V时）测试板11上的第一测试图案110、第二测试图案111、第三测试图案112和第四测试图案113经待测镜头100成像的亮度值。所述处理器14接收所述图像传感器12感测到的待测镜头100对多个测试图案以连续像距成像的连续调制传递函数值。待测镜头100的焦距为F，根据高斯成像公式1/U+1/V=1/F，将待测镜头100对多个测试图案以连续像距成像的连续调制传递函数值的关系曲线换算成待测镜头100的物距与该调制传递函数值的连续关系曲线。例如，得到如图3所示的曲线。
第三步，将待测镜头100绕自身光轴进行多次等角度旋转从而获得多个测试位置，每个测试位置时分别对与该测试位置相应的一个测试图案成像，并获得该成像的调制传递函数值。
待测镜头100的旋转角度与相邻两个测试图案旋转后重合的角度相同，从而每个测试位置时多个测试图案的分布均相同。可以理解，由于本实施例中，所述测试板11绕其中心旋转90度后，每一测试图案均与旋转前与其相邻的一个测试图案重合，从而待测镜头100每旋转90度到达一个测试位置，此时多个测试图案的分布与上一测试位置时多个测试图案的分布相同。
具体地，请参阅图4，本实施例中，先将待测镜头100置于承载台13上，假设此时待测镜头100位于第一测试位置，其指示标记与所述第一测试图案110对应，利用第一驱动器15带动所述图像传感器12相对于待测镜头100沿待测镜头100的光轴移动，所述处理器14通过计算所述图像传感器12感测到的测试板11上的第一测试图案110经待测镜头100成像的亮度的最值得到所述第一测试图案110对应的调制传递函数值为MTF1。本实施例中，将待测镜头100绕自身光轴进行旋转前，还要在待测镜头100上作标记以指示的待测镜头100旋转前后与承载台13之间的相对位置而判断待测镜头100旋转的角度。如，待测镜头100在第一测试位置时，所述标记指向第一测试图案110所在顶角。当然，所述标记不一定设置于待测镜头100，还可设置于承载台13，仅需所作的标记可指示待测镜头100相对于承载台13旋转的角度即可。
然后将待测镜头100从第一位置绕自身光轴顺时针旋转90度使其位于第二测试位置，此时待测镜头100的标记指向所述第二测试图案111所在顶角，以相同的方法测得此时所述第二测试图案111对应的调制传递函数值为MTF2。
再将待测镜头100从第二位置绕自身光轴顺时针旋转90度使其位于第三测试位置，此时待测镜头100上的标记指向所述第三测试图案112所在顶角，测得此时所述第三测试图案112对应的调制传递函数值为MTF3。
最后待测镜头100从第三位置绕自身光轴顺时针旋转90度使其位于第四测试位置，此时待测镜头100的标记指向所述第四测试图案113所在顶角，测得此时所述第四测试图案113对应的调制传递函数值为MTF4。
第四步，在连续关系曲线上获得与在该多个测试位置上获得的调制传递函数值对应的多个物距值，并根据所述多个物距值调整承载台13以使承载台13与所述测试板11在多个测试图案处的间距值相等。
具体地，在连续关系曲线上找出与第三步测得的第一测试图案110的调制传递函数值MTF1对应的第一物距U1、第二测试图案111的调制传递函数值MTF2对应的第二物距U2、第三测试图案112的调制传递函数值MTF3对应的第三物距U3和第四测试图案113的调制传递函数值MTF4对应的第四物距U4。所述第一物距U1即为所述测试板11在第一测试图案110处与承载台13之间沿垂直于测试板11所在的平面方向的距离。所述第二物距U2即为所述测试板11在第二测试图案111处与承载台13之间沿垂直于测试板11所在的平面方向的距离。所述第三物距U3即为所述测试板11在第三测试图案112处与承载台13之间沿垂直于测试板11所在的平面方向的距离。所述第四物距U4即为所述测试板11在第四测试图案113处与承载台13之间沿垂直于测试板11所在的平面方向的距离。根据第一物距U1、第二物距U2、第三物距U3和第四物距U4调整承载台13，如调整使得所述承载台13与测试板11分别在第一测试图案110、第二测试图案111、第三测试图案112和第四测试图案113处之间距大小均为U1，从而校正所述承载台13相对于测试板11的倾斜。
第五步，驱动承载台13相对于所述测试板11沿待测镜头100的光轴移动，测试待测镜头100的准确调制传递函数值。
具体的，通过第二驱动器16驱动承载台13相对于所述测试板11沿垂直于测试板11所在平面方向移动，设该移动过程中，图像传感器12感测到测试板11上的第一测试图案110、第二测试图案111、第三测试图案112和第四测试图案113经待测镜头100成像的最大亮度值为Imax，最小亮度值为Imin，则待测镜头100的MTF值=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)。
本技术方案提供的测量镜头的调制传递函数值的方法在测试前校正承载台相对于测试板的倾斜。再通过移动待测镜头进行测试。该方法可避免承载台的倾斜带来的偏差，从而准确获得图案的图像亮度的最大值和最小值，进而提高待测镜头的调制传递函数值测量精度。
请参阅图5，本技术方案第二实施例提供的调制传递函数值的测量方法与第一实施例的大致相同，其区别在于，本实施例中，所述测试板21仅包括两个测试图案，分别为第一测试图案210和第二测试图案211。所述第一测试图案210和第二测试图案211分别包括三个间隔排布的暗条纹214。所述第一测试图案210和第二测试图案211相对于所述测试板21的中心对称。本实施例中，分别靠近所述测试板21相对的两个侧边中的一个，且其上暗条纹214的延伸方向与其所靠近的侧边垂直。
由于测试图案的数量及分布方式不同，测试板21需旋转180度，其上的多个测试图案的形状及分布才可与上一位置重合。从而，在使本实施例的调制传递函数值的测量方法的第三步中，仅需测得待测镜头100旋转0度和180度对应的调制传递函数值。在第四步中，仅需在待测镜头100的物距U与第一调制传递函数值的关系曲线上找到与0度和180度对应的调制传递函数值相应的第一物距和第二物距，调整承载台时，使所述承载台与所述测试板在第一测试图案和第二测试图案处的间距值均为第一物距或第二物距。如此，也可实现校正所述承载台的倾斜。
当然，所述测试板上的测试图案的数量并不限于为两个或四个，还可以为三个、五个或更多个，仅需将测试板旋转后，经由待测镜头的成像的多个测试图案的位置与上一测试位置的成像相同。可以理解的是，所述测试图案越多，可使待测镜头旋转至更多的位置从而得到更多的物距，对于承载台的倾斜可以校正的越精确。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本技术方案的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本技术方案权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种测量镜头调制传递函数值的方法，包括步骤：
提供测试板、图像传感器、承载台、处理器和待测镜头，所述测试板具有多个相对于测试板的中心对称的测试图案，所述图像传感器与所述测试板相对，用于感测测试图案经由待测镜头的成像，所述承载台用于承载待测镜头，其位于所述测试板与图像传感器之间，所述处理器连接于所述图像传感器，用于处理并获得图像传感器感测到的成像的调制传递函数值；
使图像传感器相对于待测镜头沿待测镜头的光轴移动从而获得待测镜头对多个测试图案以连续像距成像的连续调制传递函数值，并根据高斯成像公式获得待测镜头的物距与该调制传递函数值的连续关系曲线；
将待测镜头绕自身光轴进行多次等角度旋转从而获得多个测试位置，每个测试位置时分别对与该测试位置相应的一个测试图案成像，并获得该成像的调制传递函数值；
在连续关系曲线上获得与在该多个测试位置上获得的多个调制传递函数值对应的多个物距值，并根据所述多个物距值调整承载台以使承载台与所述测试板在多个测试图案处的间距值相等；
使承载台相对于所述测试板沿待测镜头的光轴移动以测试待测镜头的准确调制传递函数值。
2.如权利要求1所述的测量镜头调制传递函数值的方法，其特征在于，所述测试板具有四个测试图案，所述待测镜头绕自身光轴的旋转角度为90度。
3.如权利要求1所述的测量镜头调制传递函数值的方法，其特征在于，所述测试板具有两个测试图案，所述待测镜头绕自身光轴的旋转角度为180度。
4.如权利要求1所述的测量镜头调制传递函数值的方法，其特征在于，每一测试图案均包括多个间隔排布的暗条纹。
5.如权利要求1所述的测量镜头调制传递函数值的方法，其特征在于，使用与所述图像传感器机械连接的第一驱动器驱动所述图像传感器相对于待测镜头沿待测镜头的光轴移动，使用与所述承载台机械连接的第二驱动器驱动承载台相对于测试板沿待测镜头的光轴移动。
6.如权利要求1所述的测量镜头调制传递函数值的方法，其特征在于，将待测镜头绕自身光轴进行多次等角度旋转之前，对所述待测镜头或承载台作标记以指示待测镜头旋转前后与承载台之间的相对位置而判断待测镜头旋转的角度。
7.一种测量镜头调制传递函数值的方法，包括步骤：
提供测试板、图像传感器、承载台、处理器和待测镜头，所述测试板具有相对于测试板的中心对称的第一测试图案和第二测试图案，所述图像传感器与所述测试板相对，用于感测每个测试图案经由待测镜头的成像，所述承载台用于承载待测镜头，其位于所述测试板与图像传感器之间，所述处理器连接于所述图像传感器，用于处理并获得图像传感器感测到的成像的调制传递函数值；
使图像传感器相对于待测镜头沿待测镜头的光轴移动从而获得待测镜头对多个测试图案以连续像距成像的连续调制传递函数值，并根据高斯成像公式获得待测镜头的物距与该调制传递函数值的连续关系曲线；
将待测镜头绕自身光轴进行两次等角度旋转从而获得第一测试位置和第二测试位置，分别获得第一测试位置时对所述第一测试图案成像对应的调制传递函数值和第二测试位置时对第二测试图案成像对应的调制传递函数值；
在连续关系曲线上获得与在该第一测试位置和第二测试位置上获得的两个调制传递函数值对应的第一物距和第二物距，并根据所述第一物距和第二物距调整承载台以使承载台与所述测试板在第一测试图案和第二测试图案处的间距值相等；
使承载台相对于所述测试板沿待测镜头的光轴移动以测试待测镜头的准确调制传递函数值。
8.如权利要求7所述的测量镜头调制传递函数值的方法，其特征在于，调整承载台时，使承载台与所述测试板在第一测试图案和第二测试图案处的间距值均为第一物距或第二物距。
9.如权利要求7所述的测量镜头调制传递函数值的方法，其特征在于，使用与所述图像传感器机械连接的第一驱动器驱动所述图像传感器相对于待测镜头沿待测镜头的光轴移动，使用与所述承载台机械连接的第二驱动器驱动承载台相对于测试板沿待测镜头的光轴移动。
10.如权利要求7所述的测量镜头调制传递函数值的方法，其特征在于，将待测镜头绕自身光轴进行多次等角度旋转之前，对所述待测镜头或承载台作标记以指示待测镜头旋转前后与承载台之间的相对位置而判断待测镜头旋转的角度。
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