TWI417640B - 鏡頭校準系統 - Google Patents

Description

鏡頭校準系統

本發明是有關於一種鏡頭校準系統，特別是有關於一種依據標靶圖案的擷取對比值比對結果，以輔助調整鏡頭焦距之鏡頭校準系統。

理想的攝影鏡頭在成像時必須具備：

a.點必須成像為點。

b.正前方的面必須與光軸垂直成像成正的面。

c.被攝物與鏡頭所成的像必須相似。

d.影像的色彩必須真實的被呈現。

理論上只要忽略成像面上光軸以外的區域，即可產收標準成像，但是一般攝影時，為了有足夠的光量而使用大光圈，以及對焦也不會只限於近光軸區域，而是畫面的每一個角落，因此，拍攝時的物點因鏡頭球面的效應便不會結成理想的像點，而焦點的位置也因光波長短的不同而有差異，此種因光學限制所成的像與理想像之間的差異稱為像差。

目前，廠商為確保出廠的鏡頭符合光學規範，在出貨前會對鏡頭進行多種性能測試，業界較常用之鏡頭測試方式主要為正投影測試及逆投影測試兩大類。

請參閱第1A圖，其中，正投影測試係將一固定的測試圖案100放於待測鏡頭110之物端，透過位於像端之攝影機120擷取測試圖案100之影像，並藉由擷取出之影像進一步判斷待測鏡頭110之性能。

且請續參閱第1B圖，其中，逆投影測試方式則是將測試圖案製作為一遮罩(mask)140，利用平行光管(collimator)130照射遮罩圖案，並經由待測鏡頭110之像端投射至投射區150，再行觀察投射區150上所成像圖案品質，藉以分析待測鏡頭之性能。

現行鏡頭校準系統及其方法大略分為：

1、衍射式單點對焦機，其利用光的波動特性，依據衍射芯像的質量來判定鏡片組裝同軸度的設備，其缺點為對焦時，不能兼顧周邊光學傳遞函數(Modular Transfer Function,MTF)品質，另外，針對部分光學系無法對焦，因衍射芯像相對鏡片移動不敏感。

2、採用CMOS模組及影像處理元件來分析圖像，再由桿件傳動機構來進行對，其缺點為為了處理影像和自動對焦(Auto Focus,AF)功能所採用的CMOS模組、電腦、桿件傳動模組價格昂貴，且自動對焦之時間過長，且再者，經由電腦數據檢測，以人工方式進行鏡頭調整，其缺點在於調整為人工操作，故員工需要看到電腦螢幕介面顯示的數據，再依照數據調整鏡頭平台X/Y軸相應的移動距離，又具有需要龐大人工成本以及對焦耗時過長等問題。

經由上述可知，習知對焦方法或裝置均有對焦工時過長、人力成 本過高或降低成本過高之問題，故基於上述不足之處為考量，本發明之發明人思索並設計一種鏡頭校準系統，以期可針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。

有鑑於上述習知技術之問題，本發明之目的就是在提供一種鏡頭校準系統，以解決傳統鏡頭對焦機對焦工時過長、人力成本過高或生產成本過高之問題。

根據本發明之目的，提出一種鏡頭校準系統，其包含一顯示模組，其顯示一標靶圖案；一校準平台，該校準平台用以置放一待校準鏡頭，其中該待校準鏡頭包含第一至第四等四群組之複數個鏡片，其中第一群組及第二群組之鏡片鄰近於該顯示模組，而第三群組之鏡片則至少包含一可調整之調芯鏡片，該調芯鏡片係透過一校準機構驅控而可選擇性做橫向做動，再者，第四群組之鏡片設於第三群組之後方；及一圖像測試模組，其包含：一影像擷取單元，其透過該待校準鏡頭擷取該標靶圖案，以取得一成像圖案；一計算模組，針對該成像圖案進行一對比值參數計算；及一顯示屏幕，其顯示該計算模組所進行之對比值參數計算之結果。

其中，該對比值參數計算係對成像圖案上複數個對比點進行對比值之均勻度差異判定，而後於該顯示屏幕上顯示該調芯鏡片應調校之方向；其中該校準機構包含：一第一軸向移動單元，驅動該待校準鏡頭內之該調芯鏡片進行水平向偏移；以及一第二軸向移動單元，驅動該待校準鏡頭內之該調芯鏡片進行縱向偏移；其中，該成像圖案上複數個該對比點係為相互對稱。

其中，該第四群組之鏡片透過自動對焦裝置做驅控，而可執行自動對焦縱向位置之調校；其中，該第一群組及該第二群組之鏡片係固定式；其中，該計算模組更可進一步於計算各該對比點之對比值參數後，以自動調校之技術手段直接計算出水平軸向與垂直軸向上應調整之距離，並顯示於該顯示屏幕上。

而為了讓上述目的、技術特徵以及實際實施後之增益性更為明顯易懂，於下文中將係以較佳之實施範例輔佐對應相關之圖式來進行更詳細之說明。

100‧‧‧測試圖案

110‧‧‧待測鏡頭

120‧‧‧攝影機

130‧‧‧平行光管

140‧‧‧遮罩

150‧‧‧投射區

200‧‧‧鏡頭校準系統

210‧‧‧顯示模組

211‧‧‧標靶圖案

220‧‧‧校準平台

221‧‧‧待校準鏡頭

221A‧‧‧第一群組

221B‧‧‧第二群組

221C‧‧‧第三群組

221D‧‧‧第四群組

2211‧‧‧調芯鏡片

222‧‧‧校準機構

2221‧‧‧第一軸向移動單元

2222‧‧‧第二軸向移動單元

230‧‧‧圖像測試模組

231‧‧‧影像擷取單元

232‧‧‧計算模組

233‧‧‧顯示屏幕

80‧‧‧成像圖案

90‧‧‧對比點

第1A圖係為習知對焦裝置之第一對焦方式示意圖。

第1B圖係為習知對焦裝置之第二對焦方式示意圖。

第2圖係為本發明之鏡頭校準系統之實施例方塊圖。

第3圖係為本發明之鏡頭校準系統之實施例示意圖。

第4圖係為本發明之鏡頭校準系統之實施例示意圖。

為利貴審查員瞭解本發明之發明特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係侷限本發明於實際實施上的專利範圍，合先敘明。

請一併參閱第2至第3圖，其中第2圖係為本發明之鏡頭校準系統之實施例方塊圖。第3圖係為本發明之鏡頭校準系統之實施例示 意圖。第2圖中，鏡頭校準系統200包含一顯示模組210、一校準平台220及一圖像測試模組230。

顯示模組210顯示一標靶圖案211。校準平台220上則用以置一待校準鏡頭221，其中該待校準鏡頭221進一步區分為第一群組221A、第二群組221B、第三群組221C及第四群組221D等四群組之複數個鏡片2211，其中第一群組及第二群組之鏡片鄰近於該顯示模組210，為固定式，而第三群組之鏡片則至少包含一可調整(Shift)之調芯鏡片2211，該調芯鏡片2211係透過一校準機構222驅控而可選擇性做橫向做動，再者，第四群組之鏡片則透過自動對焦(AF)裝置做驅控，而可執行自動對焦縱向之調校。

圖像測試模組230則包含一影像擷取單元231、一計算模組232及一顯示屏幕233。考慮到光學因素，校準平台220係與顯示模組210平行設置，以保證標靶圖案211不偏移的射入待校準鏡頭221，進而提高校準之精確性。

請續參閱第4圖，影像擷取單元231透過待校準鏡頭221擷取標靶圖案211，藉以模擬相機而取得一成像圖案80。計算模組232則依此成像圖案80進行一對比(Contrast)值參數計算，透過成像上中心及周圍處之複數個相互對稱之對比點90之對比值計算後顯示於該顯示屏幕233，其所顯示出係為各該對比點之均勻度差異，故可令檢測的人員清楚地了解應將調芯鏡片2211朝哪個方向做調校。

此外，該計算模組232更可進一步於計算各該對比點之對比值參 數後，以自動調校之技術手段直接計算出X軸向與Y軸向上應調整之距離並顯示於該顯示屏幕233上，透過此模式，檢測人員可更進一步得知應將調芯鏡片2211做調校之距離。

而其中該校準機構222包含一第一軸向移動單元2221、一第二軸向移動單元2222，以供使用者驅控該校準機構222而達到調校該調芯鏡片2211之目的。第一軸向移動單元2221驅動待校準鏡頭221內之調芯鏡片2211進行水平向(X軸)偏移，第二軸向移動單元2222驅動待校準鏡頭內221之調芯鏡片2211進行垂直(Y軸)向偏移。

在本實施例中，顯示模組210可為一電腦螢幕、一LED顯示器、一背投影螢幕或一圖形變換裝置。影像擷取單元231可為CCD或CMOS之感光元件，此感光元件可為一線型或一面型規格。

顯示模組210可置放於校準平台220前方。進一步說明，顯示模組210於該校準平台220前方顯示標靶圖案，經過校準平台220上之待校準鏡頭221，再由校準平台220後端之圖像測試模組230接收以產生成像圖案80，再對成像圖案80上之複數個對比點90進行對比度參數計算，以令檢測者可根據計算結果驅動校準機構222，進而校準待校準鏡頭221之調芯鏡片2211做調校動作。

綜上所述，本發明之鏡頭校準系統採用自動化計算對比度來輔助判定，並透過自動對焦模組進行鏡頭調整之動作，可解決傳統鏡頭對焦機對焦工時過長、人力成本過高或生產成本過高之問題，確切達到精確、縮短工時及減少人力成本之功效，為現有技術所 不能及者，故可見其增益性所在。

以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

綜觀上述，可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

200‧‧‧鏡頭校準系統

210‧‧‧顯示模組

211‧‧‧標靶圖案

220‧‧‧校準平台

221‧‧‧待校準鏡頭

2211‧‧‧調芯鏡片

222‧‧‧校準機構

2221‧‧‧第一軸向移動單元

2222‧‧‧第二軸向移動單元

230‧‧‧圖像測試模組

231‧‧‧影像擷取單元

232‧‧‧計算模組

233‧‧‧顯示屏幕

Claims (13)

1. 一種鏡頭校準系統，其包含：一顯示模組，其顯示一標靶圖案；一校準平台，該校準平台用以置放一待校準鏡頭，其中該待校準鏡頭包含第一至第四等四群組之複數個鏡片，其中第一群組及第二群組之鏡片鄰近於該顯示模組，而第三群組之鏡片則至少包含一可調整之調芯鏡片，該調芯鏡片係透過一校準機構驅控而可選擇性做橫向做動，再者，第四群組之鏡片設於第三群組之後方；及一圖像測試模組，其包含：一影像擷取單元，其透過該待校準鏡頭擷取該標靶圖案，以取得一成像圖案；一計算模組，針對該成像圖案進行一對比值參數計算；及一顯示屏幕，其顯示該計算模組所進行之對比值參數計算之結果。
2. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭校準系統，其中該對比值參數計算係對成像圖案上複數個對比點進行對比值之均勻度差異判定，而後於該顯示屏幕上顯示該調芯鏡片應調校之方向。
3. 如申請專利範圍第1項所述之鏡頭校準系統，其中該校準機構包含：一第一軸向移動單元，驅動該待校準鏡頭內之該調芯鏡片進行水平向偏移；以及 一第二軸向移動單元，驅動該待校準鏡頭內之該調芯鏡片進行縱向偏移。
4. 如申請專利範圍第2項所述之鏡頭校準系統，其中該校準機構包含：一第一軸向移動單元，驅動該待校準鏡頭內之該調芯鏡片進行水平向偏移；以及一第二軸向移動單元，驅動該待校準鏡頭內之該調芯鏡片進行縱向偏移。
5. 如申請專利範圍第4項所述之鏡頭校準系統，其中該成像圖案上複數個該對比點係為相互對稱。
6. 如申請專利範圍第3項所述之鏡頭校準系統，其中該第四群組之鏡片透過自動對焦裝置做驅控，而可執行自動對焦縱向位置之調校。
7. 如申請專利範圍第5項所述之鏡頭校準系統，其中該第四群組之鏡片透過自動對焦裝置做驅控，而可執行自動對焦縱向位置之調校。
8. 如申請專利範圍第3項所述之鏡頭校準系統，其中該第一群組及該第二群組之鏡片係固定式。
9. 如申請專利範圍第5項所述之鏡頭校準系統，其中該第一群組及該第二群組之鏡片係固定式。
10. 如申請專利範圍第3項所述之鏡頭校準系統，其中該計算模組更可進一步於計算各該對比點之對比值參數後，以自動調校之技術手段直接計算出水平軸向與垂直軸向上應調整之距離，並顯示於該顯示屏幕上。
11. 如申請專利範圍第5項所述之鏡頭校準系統，其中該計算模組更可進一步於計算各該對比點之對比值參數後，以自動調校之技術手段直接計算出水平軸向與垂直軸向上應調整之距離，並顯示於該顯示屏幕上。
12. 如申請專利範圍第3項所述之鏡頭校準系統，其中該顯示模組為一電腦螢幕、一LED顯示器、一背投影螢幕或一圖形變換裝置，且該影像擷取單元為CCD或CMOS之感光元件。
13. 如申請專利範圍第5項所述之鏡頭校準系統，其中該顯示模組為一電腦螢幕、一LED顯示器、一背投影螢幕或一圖形變換裝置，且該影像擷取單元為CCD或CMOS之感光元件。