【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光机装配，涉及一种三晶片摄像头图像传感器装调系统及装调方法，能够提高三晶片摄像头三个图像传感器装调过程中各图像传感器对应位置的调整精度和效率，同时本专利技术解决了图像传感器中心和系统主光轴对准问题，分光棱镜带来的倍率色差问题。
技术介绍
1、内窥镜摄像系统由内窥镜光学接口、摄像头和摄像系统组成，目前摄像头有单晶片摄像头和三晶片摄像头，常用的为单晶片摄像头。单晶片摄像头只有一片图像传感器，需要前置拜耳滤色镜，单个像素位置只能接收到一种色彩值，缺少的其余两种色彩值利用空间彩色插值法，通过周围像素色彩值推算得出，其实质为“伪彩色”相机。若要得到真实色彩，需要每个像素同时采集到红绿蓝(后面缩写为rgb)三个色彩值。可以通过分光棱镜将入射光分为rgb三束光，三个通道分别用图像传感器接收后转换为对应的色彩值，称为三晶片摄像头。
2、单晶片相机通过算法优化得到的色彩还原度有限，而三晶片相机是从光学成像层面优化色彩还原性。三晶片相机色彩还原性高，各颜色信号间的串扰小，比单晶片相机色彩鲜艳，更适合应用于医疗内窥镜系统，因为摄像系统的色彩还原性直接影响到医生对病灶的判断。
3、三晶片摄像头的装调要求三个图像传感器达到像素级的对准，装调可依靠机械工装，设计限位装置进行装调；也可对比图像传感器接收的图像实时调整图像传感器位置。机械工装装调方法对棱镜尺寸、零件尺寸等精度有极高的要求，通常一套工装只用于特定三晶片系统，造价较高适合产业化加工。而根据图像动态调整的方法更加灵活，适合不同尺寸棱镜、不同规格图像传感器、不同耦
4、成像系统像差是以主光轴对称的，图像传感器的感光面中心如果没有对准主光线，会使成像画面边缘位置的像差分布不均匀，从而无法在整个屏幕上准确无误地匹配多个图像传感器接收到的光学图像，这需要控制图像传感器中心和主光轴的精确对准。另外传统分色棱镜会有倍率色差问题，使多个图像传感器接收的光学图像无法从屏幕中心到外围精确匹配。此外，在调整图像传感器位置时，不同图像传感器间的相对旋转和俯仰角度差异造成的图像偏差难以通过后期算法矫正，是对准的难点。
5、为此，本专利技术提出了一种装调系统及装调方法，主要涉及图像传感器感光面中心和主光轴的对准方法，以及根据倍率色差的大小匹配对应的菲涅尔透镜来矫正倍率色差。以及通过对比不同图像传感器拍摄的标板图像进行对准，本专利技术针对三晶片的装配系统设计了合适的标板，不同参数调整参考不同的图样，易于判断图像传感器的不同状态，提高了装配效率。
技术实现思路
1、为了提高三晶片摄像头图像传感器装调的精度和效率，本专利技术提供一种三晶片摄像头图像传感器装调系统及装调方法。
2、本专利技术的装调系统和装调方法关键在于解决三个方面的问题：1、图像传感器和主光轴对准方法；2、倍率色差问题；3、装调时难以判断图像传感器的俯仰情况、图像传感器与光轴的垂直度情况。
3、根据本专利技术的一种具体实例，三晶片摄像头图像传感器装调系统包括：
4、导轨，导轨上自左向右依次为棱镜调节台，耦合镜头调节台，背光源调节台，自准直仪左调节台，自准直仪右调节台。调节台均为多个位移台组合而成，其中棱镜调节台和耦合镜头调节台包括导轨滑块，升降台，二维位移台；自准直仪左/右调节台包括导轨滑块，升降台；背光源调节台包括导轨滑块，二维位移台，支杆座，支杆。
5、棱镜调节台顶部安装了棱镜架，分光棱镜固定在棱镜架上；耦合镜头调节台顶部安装了耦合镜头架，耦合镜头固定在耦合镜头架上；背光源调节台支杆上安装了背光源，发光面粘合了标板；自准直仪左/右调节台顶部安装了自准直仪。
6、其中，分光棱镜，耦合镜头，自准直仪三者光轴重合，背光源发光面和光轴垂直且光轴穿过标板中心。
7、在分光棱镜的三个出光面方向分别安装了六维位移台，六维位移台顶部安装了图像传感器夹具，图像传感器固定在图像传感器夹具上由六维位移台移动到棱镜出光面处。
8、其中分光棱镜的出光面上还粘合着菲涅尔透镜，菲涅尔透镜的光轴和相应出光面的光轴重合。
9、系统还包括六维位移台控制器及控制软件，图像采集和分析软件；自准直仪控制器及控制软件。
10、系统的光轴为水平方向设置，光从平面光源或自准直仪发出，以此经过耦合镜头，分光棱镜，图像传感器。所述分光棱镜、耦合镜头、图像传感器三者的光轴重合。
11、进一步的，通过导轨滑块，升降台和二维位移台实现对分光棱镜和耦合镜头在x轴、y轴、z轴三个平动方向的三维调整。
12、进一步的，通过导轨滑块，升降台和二维位移台实现对自准直仪在x轴、y轴、z轴三个平动方向的三维调整。
13、进一步的，通过六维位移台对图像传感器在x轴、y轴、z轴三个平动方向和θx，θy，θz三个转动方向上的六维调整。
14、进一步的，通过导轨滑块，二维位移台和支杆实现对平面光源在θz方向和x轴、y轴、z轴三个平动方向上的四维调整。
15、本专利技术提供了一种用于三晶片摄像头图像传感器装调的标板，用于对准的标板为透射式标板，其上有用于判断图像分辨率，图像畸变，系统放大率，旋转角度的图形，标板是底色为纯黑色的矩形，矩形的大小根据光学系统的放大率和传感器靶面的大小决定，保证矩形经过光学系统的缩放后充满整个传感器视场。在若干不同视场处设置了矩形框，用于判断成像的畸变情况。在十字对称轴方向设置了带有刻度的直线，用于衡量不同传感器图像的放大倍率，中心的十字线还可以用于检查图像的旋转偏差。在至少两个不同视场的四个顶点沿水平和垂直方向上设置有黑白条纹带，测量子午和弧矢两个方向的分辨率，黑白条纹带的间距按照系统分辨率的上限设置最小线对距离。黑白条纹带的端点处有十字标志用于软件定位黑白条纹带，软件根据黑白条纹图像检测出分辨率值。所述软件可采用imatest master图像测试软件。
16、本专利技术提供了一种校正不同波长光的倍率色差的方法，rgb三色光的成像放大率不同，计算出红、蓝色光的图像相对于绿光图像的放大倍率，在棱镜出光面放置相应放大率的菲涅尔透镜使rgb图像大小一致。蓝光图像大小比绿光图像小，则放置倍率大于1的菲涅尔透镜，红光图像大小比绿光图像大，则放置相应倍率小于1的菲涅尔透镜。具体可在光学产品设计软件如zemax中输入实际波长、视场、光束尺寸，计算同一视场不同波场的光束在理想像面上的成像大小，根据成像大小确定具体的放大倍率。
17、本专利技术还提供了一种三晶片摄像头图像传感器装调方法，包括以下步骤：
18、步骤一、光路准直：将自准直仪安装在导轨上，调整自准直仪调节台使自准直仪出射的平行光为水平；
19、步骤二、基准图像传感器和光轴垂直度调整：将图像传感器安装在图像传感本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三晶片摄像头图像传感器装调系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的三晶片摄像头图像传感器装调系统，其特征在于，以导轨方向为Y轴，高度方向为Z轴，所述的分光棱镜调节台、耦合镜头调节台、自准直仪的调节台均可在X轴、Y轴、Z轴三个平动方向移动调整，所述的背光源调节台可在X轴、Y轴、Z轴三个平动方向移动以及θz旋转调整，所述的六维位移台可在X轴、Y轴、Z轴三个平动方向移动以及控制其上夹具可θx、θy、θz旋转调整。
3.根据权利要求1所述的三晶片摄像头图像传感器装调系统，其特征在于，所述的标板为透射式标板，其上有用于判断图像分辨率、图像畸变、系统放大率、旋转角度的图形。
4.根据权利要求3所述的三晶片摄像头图像传感器装调系统，其特征在于，所述标板是底色为纯黑色的矩形，矩形的大小根据光学系统的放大率和传感器靶面的大小决定，保证矩形经过光学系统的缩放后充满整个传感器视场；
5.一种三晶片摄像头图像传感器装调方法，其特征在于，基于如权利要求1-4任一项所述的三晶片摄像头图像传感器装调系统实现，包括以下步骤：
6.根据
...【技术特征摘要】
1.一种三晶片摄像头图像传感器装调系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的三晶片摄像头图像传感器装调系统，其特征在于，以导轨方向为y轴，高度方向为z轴，所述的分光棱镜调节台、耦合镜头调节台、自准直仪的调节台均可在x轴、y轴、z轴三个平动方向移动调整，所述的背光源调节台可在x轴、y轴、z轴三个平动方向移动以及θz旋转调整，所述的六维位移台可在x轴、y轴、z轴三个平动方向移动以及控制其上夹具可θx、θy、θz旋转调整。
3.根据权利要求1所述的三晶片摄像头图像传感器装调系统，其特征在于，所述的标板为透射式标板，其上有用于判断图像分辨率、图像畸变、系统放大率...
【专利技术属性】
技术研发人员：王立强，游勤光，华丹，
申请(专利权)人：懋煜北京医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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