用于测量光学成像系统的成像性质的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于测量光学成像系统的成像性质的装置和方法。本发明专利技术涉及用于测量光学成像系统（4）的成像性质的装置和方法，其中装置（2）被发展在于：包括具有分划板（10）的准直器（6）、图像传感器（14）以及处理单元（16），其中所述准直器（6）照明光学成像系统（4）以使得分划板（10）的测试图案（20）至少大致在特定距离处成像，其中测试图案（20）具有纵向方向（L），其中该纵向方向（L）包括与准直器（6）的光轴（A）的不等于90°的角度（α），并且其中处理单元（18）设置为在由所述图像传感器（14）检测的所述测试图案（20）的图像的彼此不同的多个区域（B1、B2）中执行多频MFT分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于测量光学成像系统的成像性质的装置和方法。
技术介绍
已知各种技术方法用于确定诸如照相机模块的光学成像系统的成像质量。如果测试个别成像透镜系统，则在第一步骤中必须识别成像平面，以便能够区分成像系统的质量缺陷与失焦。由GB 2 420 239 A已知用于对照相机模块的物镜（objective）调焦的方法。在US 2005/0212 951 A1中找到用于对成像透镜系统调焦的另一方法。由例如GB 2 460 654 A或JP 56 94 883A已知其中根据仅仅单个照相机图像来确定失焦程度的附加方法。在这些方法中，使用台阶状测试对象，其借助于待测试的透镜系统进行成像。一种用于确定光学成像系统的成像质量的已建立的并且有教益的方法是测量调制传递函数（MFT）。一个变体是多频MFT分析，其中针对大量空间频率确定MFT值。为了实现这个，使用傅立叶分析来研究诸如间隙或边缘的被照明的线性延伸结构的图像。
技术实现思路
本专利技术的目的在于呈现用于测量光学成像系统的成像性质的装置和方法，其中使得能够实现快速和有教益的测量。该目的以用于测量光学成像系统的成像性质的方法实现，所述光学成像系统被发展在于：包括了具有分划板的准直器、图像传感器以及处理单元，其中- 所述准直器和光学成像系统相对于彼此布置，以使得所述光学成像系统可以由所述准直器照明，所述准直器至少大致在特定距离处对所述分划板的测试图案成像，- 所述测试图案具有至少一个纵向方向，并且该纵向方向包括与所述准直器的光轴的角度，其不等于90°，并且- 所述图像传感器布置为至少大致在所述光学成像系统的焦平面中，并且- 所述处理单元设立为在由所述图像传感器检测的所述测试图案的图像的多个区域中执行多频MFT分析，所述多个区域彼此不同，特别地在所述纵向方向上相对于彼此偏移。依据本专利技术的特征，利用使得能够实现关于光学成像系统的成像质量的全面信息的装置进行多频MFT分析的优点是与其中期望信息仅由单个图像获得的“单镜拍摄”测量方法的快速性相关联的。本专利技术的重要特征在于，测试图案沿着相对于准直器的光轴的纵向方向按一角度布置。该成角度或倾斜意味着测试图案延伸所处的平面以及准直器的光轴包括不等于90°的角度。该倾斜引起测试对象，即分划板上的测试图案在物场中在光轴的方向上延伸。由于其倾斜布置，其部分位于物平面前方并且部分位于物平面后方，物平面通过光学成像系统清晰地成像在像平面中。因此，其沿着测试图案的纵向方向沿着不同位置或多或少清晰地成像在像平面中。较窄的范围（理想地点或线）以精确清晰度成像在像平面中。借助于在彼此不同并且在纵向方向上相对于彼此偏移的测试图案的区域中执行的MFT分析，获得与借助于焦点系列（series）可能的相同的关于透镜系统的成像质量的信息。在焦点系列中，多频MFT分析将不得不在每个个别的图像中执行。此外，将不得不取得许多图像。依据本专利技术的方面这被有利地避免，其显著地加速了光学成像系统的测试。利用根据本专利技术的装置，可能的是，根据单个照相机图像来确定焦点位置以及获得关于光学成像系统的成像质量的详细信息。因此，测量不仅是高度有教益的，而且可以在非常短的时间内执行。这对于例如在用于移动用户终端的照相机模块上执行的大量单元的各个测试尤其有利。测量光学成像系统的成像性质的装置在设计方面也容易实现。特别是，可以使用容易生产的测试图案，诸如间隙或边缘。施加在平坦表面（即分划板）上并且借助于准直器投射的测试图案由于分划板相对于准直器的光轴的倾斜或成角度而在图像传感器上具有清晰度的连续。准直器对测试图案成像所处的特定距离特别地显著大于准直器。优选地，特定距离是无限远。换言之，准直器生成大致平行的光束。多频MFT分析如例如在M. Dahl、J. Heinisch、S. Krey, S.M. Bäumer、J. Lurquin, L. Chen的 \Ultrafast MTF Test for High-Volume Production of CMOS Imaging Cameras\，Proc. SPIE, Vol. 5180 (2003)中描述的那样执行。此外，ISO 12233:2000 和ISO 12233:2014中描述了多频MFT分析。在引用文献中公开的整个主题并入在描述中。根据一个有利的实施例，装置被发展以使得处理单元设置为根据MFT分析的数据来确定光学成像系统的焦平面和/或成像质量。有利地，基于在测试图案的不同区域中执行的一个或多个MFT分析，创建了确定成像系统的焦平面以及光学性质两者的可能性。重要并且有利的是，基于仅仅单个图像来执行分析。特别地，MFT分析在多于两个区域中执行。区域可以彼此重叠或者是小心（discreet）的。此外，基于第一组区域的第一分析的结果，可以指定新的一组区域。例如，可以以迭代方法获得中间值，其中该新组的区域比具有第一组的情况间隔得更近。除了间隙、边缘或线以外，不同几何形状的线性布置被考虑为具有纵向方向的测试图案。例如，诸如矩形、正方形或三角形的这样的形状被提供作为沿着线布置的测试图案。优选地，测试图案包括在纵向方向上延伸的线性结构。例如，测试图案为线、间隙或边缘。这些图案例如通过蚀刻或印刷来产生在分划板的平面中。与多水平测试对象比较，这样的分划板可以以低成本并且同时精确地、相当容易地产生。根据另一有利实施例，测试图案包括至少大致平行的线的集合，其中这些线在纵向方向上布置为紧接于彼此并且均在取向为至少大致垂直于纵向方向的线方向上延伸。这样的测试图案还考虑为线性结构，因为其具有在纵向方向上的延伸；在具体示例中，横切于各个线的方向。利用所引用的测试图案，这些线中的多个或仅仅一个也以至少近似的清晰度成像。在纵向方向上位于该线的两侧的测试图案的其他线在增加距离处以较小清晰度成像。在本描述的上下文中，线应理解为直线或边缘。对线的各个图像执行的多频MFT分析使得能够实现与焦点系列类似的分析，然而其中仅评价单个图像。特别优选地，测试图案的纵向方向的取向被取向为至少大致平行于图像传感器的像素方向。例如，图像传感器围绕准直器的光轴旋转，直到其像素的取向（诸如线或行）被取向为至少大致平行于测试图案的图像的纵向方向。根据有利的发展，线方向被取向为至少大致平行于测试图案的倾斜轴，其中测试图案在相对于准直器的光轴倾斜的平面中延伸，使得至少大致平行的线的集合的纵向方向包括与准直器的光轴的不等于90°的角度。在该上下文中，线也应理解为直线或边缘。换言之，测试图案布置为使得测试图案的各个线在焦平面中延伸。因此，沿着个别线不存在清晰度的连续。然而，在各个线布置为紧接彼此，特别是平行于彼此的纵向方向上，不出现清晰度连续，使得对于每个个别线存在特定的失焦度。因此，有利地可能的是，在个别线上的任何位置处或者在测试图案的整个个别线上执行多频MFT分析。根据更大数量的评价像素来增大分析的可靠性和鲁棒性。根据另一有利实施例，装置被发展在于：测试图案在第一纵向方向和第二纵向方向上延伸，其中第一和第二纵向方向包括与准直器的光轴的不等于90°的至少大致相同的角度，并且其中特别地，第一纵向方向和第二纵向方向包括在共同平面中的至少大致90°的角度。如果例如十字形或矩形用作测试图案，则这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量光学成像系统（4）的成像性质的装置（2），其特征在于，包括具有分划板（10）的准直器（6）、图像传感器（14）以及处理单元（16），其中‑ 所述准直器（6）和光学成像系统（4）相对于彼此布置，以使得所述光学成像系统（4）可以由所述准直器（6）照明，所述准直器（6）至少大致在特定距离处对所述分划板（10）的测试图案（20）成像，‑ 所述测试图案（20）具有至少一个纵向方向（L、L1、L2），其中该纵向方向（L、L1、L2）包括与所述准直器（6）的光轴（A）的不等于90°的角度（α），并且‑ 所述图像传感器（14）布置为至少大致在所述光学成像系统（4）的锐度平面中，并且‑ 所述处理单元（18）设置为在由所述图像传感器（14）检测的所述测试图案（20）的图像的多个区域（B1、B2）中执行多频MFT分析，所述多个区域（B1、B2）彼此不同，特别地在所述纵向方向（L、L1、L2）上相对于彼此偏移。

【技术特征摘要】
2015.03.31 EP 15161923.61.一种用于测量光学成像系统（4）的成像性质的装置（2），其特征在于，包括具有分划板（10）的准直器（6）、图像传感器（14）以及处理单元（16），其中- 所述准直器（6）和光学成像系统（4）相对于彼此布置，以使得所述光学成像系统（4）可以由所述准直器（6）照明，所述准直器（6）至少大致在特定距离处对所述分划板（10）的测试图案（20）成像，- 所述测试图案（20）具有至少一个纵向方向（L、L1、L2），其中该纵向方向（L、L1、L2）包括与所述准直器（6）的光轴（A）的不等于90°的角度（α），并且- 所述图像传感器（14）布置为至少大致在所述光学成像系统（4）的锐度平面中，并且- 所述处理单元（18）设置为在由所述图像传感器（14）检测的所述测试图案（20）的图像的多个区域（B1、B2）中执行多频MFT分析，所述多个区域（B1、B2）彼此不同，特别地在所述纵向方向（L、L1、L2）上相对于彼此偏移。2.根据权利要求1所述的装置（2），其特征在于，所述处理单元（16）还设置为根据所述MFT分析的数据来确定所述光学成像系统（4）的焦平面和/或成像质量。3.根据权利要求1或2所述的装置（2），其特征在于，所述测试图案（20）至少包括在所述纵向方向（L1、L2）的其中之一上延伸的线性结构。4.根据权利要求1所述的装置（2），其特征在于，所述测试图案（20）包括至少大致平行的线（26）的集合，其中这些线（26）布置为在所述纵向方向（L）上紧接于彼此并且均在取向为至少大致垂直于所述纵向方向（L）的线方向（LX）上延伸。5.根据权利要求4所述的装置（2），其特征在于，所述线方向（26）被取向为至少大致平行于所述测试图案（20a、20b）的倾斜轴（22a、22b），其中所述测试图案（20a、20b）在相对于所述准直器（6）的所述光轴（A）倾斜的平面中延伸，使得所述至少大致平行的线（26）的集合的所述纵向方向（L、La）包括与所述准直器（6）的所述光轴（A）的不等于90°的角度（α）。6.根据权利要求1所述的装置（2），其特征在于，所述测试图案（20）在第一纵向方向（L1）和第二纵向方向（L2）上延伸，其中所述第一和第二纵向方向（L1、L2）包括与所述准直器（6）的所述光轴（A）的不等于90°的至少大致相同的角度（α），并且其中特别地，所述第一纵向方向（L1）和第二纵向方向（L2）包括在共同平面中的至少大致90°的角度（α）。7.根据权利要求1所述的装置（2），其特征在于，所述准直器（6）设置为用至少两个测试图案（20a、20b）照明所述光学成像系统（4），其中第一测试图案（20a）在第一平面中延伸，而第二测试图案（20b）在第二平面中延伸，其中所述第一平面和第二平面为所述准直器的共轭平面，并且其中所述第一平面和第二平面在相对于所述准直器（6）的所述光轴（A）的不同方向上倾斜，其中特别地，所述第一平面围绕其相对于所述准直器（6）的所述光轴（A）倾斜的第一倾斜轴（22a）以及所述第二平面围绕其相对于所述准直器（6）的所述光轴倾斜的第二倾斜轴（22a）包括至少大致90°的角度（α），其中还特别地，所述第一平面和第二平面倾斜为使得所述第一测试图案（20a）的纵向方向（L）以及所述第二测试图案（20b）的另一纵向方向（La）包括与所述准直器（6）的所述光轴（A）的不等于90°的至少大致相...

【专利技术属性】
技术研发人员：A鲁普雷赫特，
申请(专利权)人：全欧光学检测仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE