用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)的成像性質(zhì)的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)的成像性質(zhì)的裝置和方法。本發(fā)明涉及用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)（4）的成像性質(zhì)的裝置和方法，其中裝置（2）被發(fā)展在于：包括具有分劃板（10）的準(zhǔn)直器（6）、圖像傳感器（14）以及處理單元（16），其中所述準(zhǔn)直器（6）照明光學(xué)成像系統(tǒng)（4）以使得分劃板（10）的測(cè)試圖案（20）至少大致在特定距離處成像，其中測(cè)試圖案（20）具有縱向方向（L），其中該縱向方向（L）包括與準(zhǔn)直器（6）的光軸（A）的不等于90°的角度（α），并且其中處理單元（18）設(shè)置為在由所述圖像傳感器（14）檢測(cè)的所述測(cè)試圖案（20）的圖像的彼此不同的多個(gè)區(qū)域（B1、B2）中執(zhí)行多頻MFT分析。
【專利說明】
用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)的成像性質(zhì)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)的成像性質(zhì)的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知各種技術(shù)方法用于確定諸如照相機(jī)模塊的光學(xué)成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量。如果測(cè)試個(gè)別成像透鏡系統(tǒng)，則在第一步驟中必須識(shí)別成像平面，以便能夠區(qū)分成像系統(tǒng)的質(zhì)量缺陷與失焦。由GB 2 420 239 A已知用于對(duì)照相機(jī)模塊的物鏡(objective)調(diào)焦的方法。在US 2005/0212 951 Al中找到用于對(duì)成像透鏡系統(tǒng)調(diào)焦的另一方法。由例如GB 2 460 654A或JP 56 94 883A已知其中根據(jù)僅僅單個(gè)照相機(jī)圖像來確定失焦程度的附加方法。在這些方法中，使用臺(tái)階狀測(cè)試對(duì)象，其借助于待測(cè)試的透鏡系統(tǒng)進(jìn)行成像。
[0003]—種用于確定光學(xué)成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量的已建立的并且有教益的方法是測(cè)量調(diào)制傳遞函數(shù)(MFT )。一個(gè)變體是多頻MFT分析，其中針對(duì)大量空間頻率確定MFT值。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)，使用傅立葉分析來研究諸如間隙或邊緣的被照明的線性延伸結(jié)構(gòu)的圖像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于呈現(xiàn)用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)的成像性質(zhì)的裝置和方法，其中使得能夠?qū)崿F(xiàn)快速和有教益的測(cè)量。
[0005]該目的以用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)的成像性質(zhì)的方法實(shí)現(xiàn)，所述光學(xué)成像系統(tǒng)被發(fā)展在于:包括了具有分劃板的準(zhǔn)直器、圖像傳感器以及處理單元，其中
-所述準(zhǔn)直器和光學(xué)成像系統(tǒng)相對(duì)于彼此布置，以使得所述光學(xué)成像系統(tǒng)可以由所述準(zhǔn)直器照明，所述準(zhǔn)直器至少大致在特定距離處對(duì)所述分劃板的測(cè)試圖案成像，
-所述測(cè)試圖案具有至少一個(gè)縱向方向，并且該縱向方向包括與所述準(zhǔn)直器的光軸的角度，其不等于90°，并且
-所述圖像傳感器布置為至少大致在所述光學(xué)成像系統(tǒng)的焦平面中，并且-所述處理單元設(shè)立為在由所述圖像傳感器檢測(cè)的所述測(cè)試圖案的圖像的多個(gè)區(qū)域中執(zhí)行多頻MFT分析，所述多個(gè)區(qū)域彼此不同，特別地在所述縱向方向上相對(duì)于彼此偏移。
[0006]依據(jù)本發(fā)明的特征，利用使得能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)于光學(xué)成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量的全面信息的裝置進(jìn)行多頻MFT分析的優(yōu)點(diǎn)是與其中期望信息僅由單個(gè)圖像獲得的“單鏡拍攝”測(cè)量方法的快速性相關(guān)聯(lián)的。本發(fā)明的重要特征在于，測(cè)試圖案沿著相對(duì)于準(zhǔn)直器的光軸的縱向方向按一角度布置。該成角度或傾斜意味著測(cè)試圖案延伸所處的平面以及準(zhǔn)直器的光軸包括不等于90°的角度。
[0007]該傾斜引起測(cè)試對(duì)象，即分劃板上的測(cè)試圖案在物場(chǎng)中在光軸的方向上延伸。由于其傾斜布置，其部分位于物平面前方并且部分位于物平面后方，物平面通過光學(xué)成像系統(tǒng)清晰地成像在像平面中。因此，其沿著測(cè)試圖案的縱向方向沿著不同位置或多或少清晰地成像在像平面中。較窄的范圍(理想地點(diǎn)或線)以精確清晰度成像在像平面中。
[0008]借助于在彼此不同并且在縱向方向上相對(duì)于彼此偏移的測(cè)試圖案的區(qū)域中執(zhí)行的MFT分析，獲得與借助于焦點(diǎn)系列(series)可能的相同的關(guān)于透鏡系統(tǒng)的成像質(zhì)量的信息。在焦點(diǎn)系列中，多頻MFT分析將不得不在每個(gè)個(gè)別的圖像中執(zhí)行。此外，將不得不取得許多圖像。依據(jù)本發(fā)明的方面這被有利地避免，其顯著地加速了光學(xué)成像系統(tǒng)的測(cè)試。
[0009]利用根據(jù)本發(fā)明的裝置，可能的是，根據(jù)單個(gè)照相機(jī)圖像來確定焦點(diǎn)位置以及獲得關(guān)于光學(xué)成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量的詳細(xì)信息。因此，測(cè)量不僅是高度有教益的，而且可以在非常短的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行。這對(duì)于例如在用于移動(dòng)用戶終端的照相機(jī)模塊上執(zhí)行的大量單元的各個(gè)測(cè)試尤其有利。
[0010]測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)的成像性質(zhì)的裝置在設(shè)計(jì)方面也容易實(shí)現(xiàn)。特別是，可以使用容易生產(chǎn)的測(cè)試圖案，諸如間隙或邊緣。施加在平坦表面(即分劃板)上并且借助于準(zhǔn)直器投射的測(cè)試圖案由于分劃板相對(duì)于準(zhǔn)直器的光軸的傾斜或成角度而在圖像傳感器上具有清晰度的連續(xù)。
[0011]準(zhǔn)直器對(duì)測(cè)試圖案成像所處的特定距離特別地顯著大于準(zhǔn)直器。優(yōu)選地，特定距離是無限遠(yuǎn)。換言之，準(zhǔn)直器生成大致平行的光束。
[0012]多頻MFT分析如例如在M.Dahl、J.Heinisch、S.Krey , S.M.Baumer ν J.Lurquin, L.Chen的"Ultrafast MTF Test for High-Volume Product1n of CMOSImaging Cameras"，Proc.SPIE, Vol.5180 (2003)中描述的那樣執(zhí)行。此外，ISO 12233:2000和ISO 12233:2014中描述了多頻MFT分析。在引用文獻(xiàn)中公開的整個(gè)主題并入在描述中。
[0013]根據(jù)一個(gè)有利的實(shí)施例，裝置被發(fā)展以使得處理單元設(shè)置為根據(jù)MFT分析的數(shù)據(jù)來確定光學(xué)成像系統(tǒng)的焦平面和/或成像質(zhì)量。有利地，基于在測(cè)試圖案的不同區(qū)域中執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)MFT分析，創(chuàng)建了確定成像系統(tǒng)的焦平面以及光學(xué)性質(zhì)兩者的可能性。重要并且有利的是，基于僅僅單個(gè)圖像來執(zhí)行分析。特別地，MFT分析在多于兩個(gè)區(qū)域中執(zhí)行。區(qū)域可以彼此重疊或者是小心(discreet)的。此外，基于第一組區(qū)域的第一分析的結(jié)果，可以指定新的一組區(qū)域。例如，可以以迭代方法獲得中間值，其中該新組的區(qū)域比具有第一組的情況間隔得更近。
[0014]除了間隙、邊緣或線以外，不同幾何形狀的線性布置被考慮為具有縱向方向的測(cè)試圖案。例如，諸如矩形、正方形或三角形的這樣的形狀被提供作為沿著線布置的測(cè)試圖案。
[0015]優(yōu)選地，測(cè)試圖案包括在縱向方向上延伸的線性結(jié)構(gòu)。例如，測(cè)試圖案為線、間隙或邊緣。這些圖案例如通過蝕刻或印刷來產(chǎn)生在分劃板的平面中。與多水平測(cè)試對(duì)象比較，這樣的分劃板可以以低成本并且同時(shí)精確地、相當(dāng)容易地產(chǎn)生。
[0016]根據(jù)另一有利實(shí)施例，測(cè)試圖案包括至少大致平行的線的集合，其中這些線在縱向方向上布置為緊接于彼此并且均在取向?yàn)橹辽俅笾麓怪庇诳v向方向的線方向上延伸。
[0017]這樣的測(cè)試圖案還考慮為線性結(jié)構(gòu)，因?yàn)槠渚哂性诳v向方向上的延伸；在具體示例中，橫切于各個(gè)線的方向。
[0018]利用所引用的測(cè)試圖案，這些線中的多個(gè)或僅僅一個(gè)也以至少近似的清晰度成像。在縱向方向上位于該線的兩側(cè)的測(cè)試圖案的其他線在增加距離處以較小清晰度成像。
[0019]在本描述的上下文中，線應(yīng)理解為直線或邊緣。對(duì)線的各個(gè)圖像執(zhí)行的多頻MFT分析使得能夠?qū)崿F(xiàn)與焦點(diǎn)系列類似的分析，然而其中僅評(píng)價(jià)單個(gè)圖像。
[0020]特別優(yōu)選地，測(cè)試圖案的縱向方向的取向被取向?yàn)橹辽俅笾缕叫杏趫D像傳感器的像素方向。例如，圖像傳感器圍繞準(zhǔn)直器的光軸旋轉(zhuǎn)，直到其像素的取向(諸如線或行)被取向?yàn)橹辽俅笾缕叫杏跍y(cè)試圖案的圖像的縱向方向。
[0021]根據(jù)有利的發(fā)展，線方向被取向?yàn)橹辽俅笾缕叫杏跍y(cè)試圖案的傾斜軸，其中測(cè)試圖案在相對(duì)于準(zhǔn)直器的光軸傾斜的平面中延伸，使得至少大致平行的線的集合的縱向方向包括與準(zhǔn)直器的光軸的不等于90°的角度。在該上下文中，線也應(yīng)理解為直線或邊緣。
[0022]換言之，測(cè)試圖案布置為使得測(cè)試圖案的各個(gè)線在焦平面中延伸。因此，沿著個(gè)別線不存在清晰度的連續(xù)。然而，在各個(gè)線布置為緊接彼此，特別是平行于彼此的縱向方向上，不出現(xiàn)清晰度連續(xù)，使得對(duì)于每個(gè)個(gè)別線存在特定的失焦度。因此，有利地可能的是，在個(gè)別線上的任何位置處或者在測(cè)試圖案的整個(gè)個(gè)別線上執(zhí)行多頻MFT分析。根據(jù)更大數(shù)量的評(píng)價(jià)像素來增大分析的可靠性和魯棒性。
[0023]根據(jù)另一有利實(shí)施例，裝置被發(fā)展在于:測(cè)試圖案在第一縱向方向和第二縱向方向上延伸，其中第一和第二縱向方向包括與準(zhǔn)直器的光軸的不等于90°的至少大致相同的角度，并且其中特別地，第一縱向方向和第二縱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測(cè)試圖案，則這可以例如被實(shí)現(xiàn)在于:分劃板圍繞與光軸垂直延伸并且與其相交的傾斜軸傾斜，并且具有相對(duì)于測(cè)試圖案的縱向方向的至少大致45°的角度。在該示例中，各個(gè)線或圖像均形成根據(jù)前述描述的測(cè)試圖案。
[0024]根據(jù)該實(shí)施例，可以生成評(píng)價(jià)圖像場(chǎng)中兩個(gè)正交方向的可比較的失焦的可能性。此外，圖像傳感器有利地圍繞準(zhǔn)直器的光軸旋轉(zhuǎn)，使得其像素的取向至少大致分別沿著第一或第二測(cè)試圖案的縱向方向。有利地，可能的是，同時(shí)研究在兩個(gè)不同方向上的兩個(gè)不同的失焦系列。
[0025]根據(jù)附加的有利實(shí)施例，用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)的成像性質(zhì)的裝置被發(fā)展，以使得準(zhǔn)直器設(shè)置為用至少兩個(gè)測(cè)試圖案照明光學(xué)成像系統(tǒng)，其中第一測(cè)試圖案在第一平面上延伸，并且第二測(cè)試圖案在第二平面上延伸，其中第一平面和第二平面為準(zhǔn)直器的共軛平面，并且其中第一平面和第二平面在相對(duì)于準(zhǔn)直器的光軸的不同方向上傾斜，其中特別是，第一平面圍繞其相對(duì)于準(zhǔn)直器的光軸傾斜的第一傾斜軸以及第二平面圍繞其相對(duì)于準(zhǔn)直器的光軸傾斜的第二傾斜軸包括至少大致90°的角度，其中還特別地，第一平面和第二平面傾斜為使得第一測(cè)試圖案的縱向方向和第二測(cè)試圖案的另一縱向方向包括與準(zhǔn)直器的光軸的不等于90°的至少大致相同的角度。
[0026]換言之，裝置包括在布置在共軛平面中的不同方向上傾斜的兩個(gè)分劃板。兩個(gè)分劃板或測(cè)試圖案的傾斜角度分別地可以相等或至少大致相同。形成分劃板的束路徑由用作束組合器的分束器組合。因此，有利地，可能的是，研究單個(gè)圖像中的第一和第二失焦系列，其中通過調(diào)節(jié)該傾斜，相應(yīng)失焦的周邊可以個(gè)別地調(diào)節(jié)。
[0027]如果平行線的集合相對(duì)比地例如用作測(cè)試圖案，則如前述示例性實(shí)施例中的，大量像素可以用于單個(gè)測(cè)量，這改進(jìn)了 MFT分析的可靠性和精度。
[0028]根據(jù)另一有利實(shí)施例，裝置包括多個(gè)準(zhǔn)直器，其中準(zhǔn)直器布置為使得它們從不同方向照明光學(xué)成像系統(tǒng)。
[0029]如果待研究的光學(xué)成像系統(tǒng)的成像平面中的測(cè)試圖案僅覆蓋可能的圖像場(chǎng)的部分，則可能的是，利用多個(gè)準(zhǔn)直器來研究整個(gè)圖像場(chǎng)。這些在待測(cè)試的光學(xué)成像系統(tǒng)的前方以不同角對(duì)準(zhǔn)布置，并且優(yōu)選覆蓋其整個(gè)圖像場(chǎng)。由于在圖像場(chǎng)的許多區(qū)域中確定局部失焦，可以引出關(guān)于成像平面的傾斜或曲率場(chǎng)的結(jié)論。焦平面的曲率被指定“曲率場(chǎng)”。
[0030]還優(yōu)選的是，測(cè)試圖案的縱向方向與準(zhǔn)直器的光軸之間的角度大于0°并且小于90°，并且特別是，大于或等于3°并且小于或等于60°，并且還特別是，大于或等于5°并且小于或等于40°。前述角度范圍已證實(shí)在實(shí)踐中特別地有利。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的目的還通過用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)的成像性質(zhì)的方法來實(shí)現(xiàn)，其中該方法進(jìn)一步由以下步驟來發(fā)展:
-用準(zhǔn)直器照明光學(xué)成像系統(tǒng)，所述準(zhǔn)直器至少大致在特定距離處對(duì)測(cè)試圖案成像， 其中所述測(cè)試圖案具有至少一個(gè)縱向方向，
并且其中所述縱向方向包括與準(zhǔn)直器的光軸的不等于90°的角度，
-將圖像傳感器至少大致布置在光學(xué)成像系統(tǒng)的焦平面中，
-在由圖像傳感器檢測(cè)的測(cè)試圖案的圖像中的多個(gè)不同區(qū)域中執(zhí)行多頻MFT分析，所述多個(gè)不同區(qū)域不同于彼此，特別地在所述縱向方向上相對(duì)于彼此偏移。
[0032]與已經(jīng)參考根據(jù)本發(fā)明特征的用于測(cè)量成像性質(zhì)的裝置引用的相同或相似的優(yōu)點(diǎn)適用于根據(jù)本發(fā)明的方法;因此，將放棄附加的陳述。
[0033]方法被發(fā)展在于，根據(jù)MFT分析的數(shù)據(jù)來確定光學(xué)成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量和/或焦平面。
[0034]此外，特別地，至少大致平行的線的集合形成測(cè)試圖案，其中這些線布置為在縱向方向上緊接于彼此并且均在取向?yàn)橹辽俅笾麓怪庇诳v向方向的線方向上延伸。在該上下文中，術(shù)語“線”還用于直線或邊緣。
[0035]有利地，平行線的評(píng)價(jià)使得圖像傳感器的多個(gè)像素能夠用于評(píng)價(jià)。在該方面，方法優(yōu)選配置為使得圖像傳感器被對(duì)準(zhǔn)為使得其像素結(jié)構(gòu)的取向(諸如其線或行)被取向?yàn)橹辽俅笾缕叫杏跍y(cè)試圖案的縱向方向。在該方面，例如，圖像傳感器在像平面中旋轉(zhuǎn)，直到存在對(duì)應(yīng)的對(duì)準(zhǔn)。
[0036]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，方法被發(fā)展在于，至少大致平行的線的集合以線方向取向?yàn)橹辽俅笾缕叫杏跍y(cè)試圖案的傾斜軸的這樣的方式成像，其中測(cè)試圖案在相對(duì)于準(zhǔn)直器的光軸傾斜的平面中延伸，使得該至少大致平行的線的集合的縱向方向包括與準(zhǔn)直器的光軸的不等于90°的角度。
[0037]此外，根據(jù)另一有利實(shí)施例，準(zhǔn)直器以第一縱向方向和第二縱向方向?qū)y(cè)試圖案成像，其中第一縱向方向和第二縱向方向包括與準(zhǔn)直器的光軸的不等于90°的至少大致相同的角度，并且其中特別地，第一縱向方向和第二縱向方向包括在共同平面中的至少大致90°的角度。有利地，分別地獲得關(guān)于兩個(gè)不同方向上光學(xué)成像系統(tǒng)的失焦或成像質(zhì)量的信息。
[0038]此外，根據(jù)本發(fā)明的方法還被發(fā)展在于，用至少兩個(gè)測(cè)試圖案照明光學(xué)成像系統(tǒng)，其中第一測(cè)試圖案在第一平面中延伸，而第二測(cè)試圖案在第二平面中延伸，其中第一平面和第二平面為準(zhǔn)直器的共軛平面，并且其中第一平面和第二平面在相對(duì)于準(zhǔn)直器的光軸的不同方向上傾斜，其中特別地，第一平面圍繞其相對(duì)于準(zhǔn)直器的光軸傾斜的第一傾斜軸以及第二平面圍繞其相對(duì)于準(zhǔn)直器的光軸傾斜的第二傾斜軸包括至少大致90°的角度，其中還特別地，第一平面和第二平面傾斜為使得第一測(cè)試圖案的第一縱向方向以及第二測(cè)試圖案的第二縱向方向包括與準(zhǔn)直器的光軸的不等于90°的至少大致相同的角度。
[0039]借助于這樣的方法，除了關(guān)于如可由多頻MTF分析導(dǎo)出的像平面的位置以及系統(tǒng)的光學(xué)成像性質(zhì)的結(jié)論以外，可以獲得關(guān)于像平面的傾斜或曲率場(chǎng)的信息。
[0040]由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的描述以及權(quán)利要求和所包括的附圖，本發(fā)明的進(jìn)一步特性將變得明顯。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)特性或若干特性的組合。
【附圖說明】
[0041]以下在不限制本發(fā)明的一般概念的情況下使用參考附圖的示例性實(shí)施例描述本發(fā)明，其中關(guān)于未在文本中更詳細(xì)地解釋的根據(jù)本發(fā)明的全部細(xì)節(jié)，我們確切地參考附圖。在附圖中:
圖1示出用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)的成像性質(zhì)的裝置的示意性簡(jiǎn)化縱向截面，
圖2a)和b)示出用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)的成像性質(zhì)的裝置的附加分劃板的示意性簡(jiǎn)化平面圖，
圖3示出在示意性簡(jiǎn)化縱向截面中的用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)的成像性質(zhì)的附加裝置，圖4a)和b)示出在這樣的裝置中使用的第一和第二分劃板的示意性簡(jiǎn)化平面圖，以及圖5示出在包括多個(gè)準(zhǔn)直器的示意性簡(jiǎn)化軸向截面中的用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)的成像性質(zhì)的附加裝置的示意性簡(jiǎn)化縱向截面。
[0042]在附圖中，相同或相似元件和/或部分提供有相同參考數(shù)字，以便防止項(xiàng)目需要被重新介紹。
【具體實(shí)施方式】
[0043]圖1示出用于測(cè)量示意性描繪的光學(xué)成像系統(tǒng)4的成像性質(zhì)的裝置2的示意性簡(jiǎn)化縱向截面，該光學(xué)成像系統(tǒng)4為例如透鏡、物鏡等。優(yōu)選地，裝置2用于測(cè)試電子用戶終端裝置的各個(gè)照相機(jī)模塊或照相機(jī)透鏡系統(tǒng)。
[0044]裝置2包括準(zhǔn)直器6，其光源8借助于準(zhǔn)直器透鏡12在至少大致預(yù)定義距離處對(duì)分劃板上的測(cè)試圖案成像。特別地，準(zhǔn)直器6配置為使得其將分劃板10上的測(cè)試圖案的圖片成像至無窮遠(yuǎn)的距離中。
[0045]用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)4的成像性質(zhì)的裝置2還包括圖像傳感器14，特別是平面圖像傳感器，諸如CCD或CMOS傳感器。圖像傳感器14布置為至少大致在待測(cè)試的光學(xué)成像系統(tǒng)4的焦平面中。在照相機(jī)模塊的個(gè)別測(cè)試中，光學(xué)成像系統(tǒng)4和圖像傳感器14為待測(cè)試的照相機(jī)模塊的部件。
[0046]由待測(cè)試的光學(xué)成像系統(tǒng)4生成的分劃板10上的測(cè)試圖案的圖像被成像在圖像傳感器14上。換言之，諸如照相機(jī)模塊的待測(cè)試的光學(xué)成像系統(tǒng)借助于準(zhǔn)直器6通過分劃板10上的測(cè)試圖案來照明，而照相機(jī)不必被拆卸或不必在非完全組裝狀態(tài)下測(cè)試。
[0047]裝置2還包括處理單元16，諸如計(jì)算機(jī)、工作站等。其經(jīng)由合適的數(shù)據(jù)鏈路18耦合至圖像傳感器14。處理單元16配置為讀出和控制圖像傳感器14。其還配置為執(zhí)行多頻MTF分析。
[0048]圖2a)示出諸如例如在圖1中描繪的裝置2中使用的分劃板10的示意性簡(jiǎn)化平面圖。分劃板10包括例如為十字形間隙的測(cè)試圖案。測(cè)試圖案20在第一縱向方向LI以及第二縱向方向L2上延伸。換言之，測(cè)試圖案2為在至少一個(gè)縱向方向L上延伸的線性結(jié)構(gòu)。在所描繪的示例性實(shí)施例中，線性結(jié)構(gòu)在兩個(gè)縱向方向L(即第一和第二縱向方向L1、L2)上延伸。還提供僅在一個(gè)縱向方向L上延伸的測(cè)試圖案，諸如單個(gè)間隙或單個(gè)邊緣。此外，提供其中諸如矩形或正方形的不同幾何形狀布置為沿著縱向方向L或沿著兩個(gè)縱向方向L1、L2彼此鄰近的測(cè)試圖案20。
[0049]分劃板10上的測(cè)試圖案20相對(duì)于準(zhǔn)直器6的光軸A傾斜不等于90°的角度α(圖1)。更準(zhǔn)確而言，分劃板10傾斜以使得測(cè)試圖案的縱向方向L1、L2包括與準(zhǔn)直器6的光軸A的不等于90°的角度α。測(cè)試圖案20的縱向方向L1、L2與準(zhǔn)直器的光軸A之間的角度α總是理解為在相交點(diǎn)處的較小角度，如例如圖1中描繪的。
[0050]為了實(shí)現(xiàn)測(cè)試圖案2相對(duì)于光軸A的傾斜，分劃板10(圖2)圍繞傾斜軸22傾斜出光軸A垂直落在分劃板10上所處的位置。因此，測(cè)試圖案20的部分位于該虛擬的垂直平面后方，而間隙的其他區(qū)域在該虛擬平面的前方延伸。在所描繪的示例性實(shí)施例中，例如，在右下方描繪的間隙的一半例如延伸至該平面的背后，而在左上方所描繪的間隙的一半延伸至該平面的前方。結(jié)果，就圖像傳感器14位于光學(xué)成像系統(tǒng)4的焦點(diǎn)中來說，測(cè)試圖案20的中心部分被清晰地成像，其中在該位置處的測(cè)試圖案20的區(qū)域中傾斜軸20的兩側(cè)上的相反方向上發(fā)生增加失焦。不依賴于圖像傳感器14是否直接位于光學(xué)成像系統(tǒng)4的焦平面中，測(cè)試圖案20的不必必須對(duì)應(yīng)于其中心的部分被清晰地成像在圖像傳感器14上。這發(fā)生，因?yàn)閳D像傳感器14至少大致位于光學(xué)成像系統(tǒng)4的焦平面中。
[0051]處理單元設(shè)置為在測(cè)試圖案20的彼此不同并且特別是在縱向方向上相對(duì)于彼此偏移的多個(gè)區(qū)域B1、Β2中執(zhí)行多頻MTF分析。第一區(qū)域BI和第二區(qū)域Β2被描繪為圖2a)中的示例。作為示例，第一和第二區(qū)域B1、B2還在第一縱向方向LI上相對(duì)于彼此偏移。如果測(cè)試圖案20的中心區(qū)域被清晰地成像在圖像傳感器14上，則在基本上清晰地成像的所描繪的間隙處的第二區(qū)域B2中執(zhí)行MTF分析。在第一區(qū)域BI中，借助于多頻MTF分析研究在第一縱向方向LI上延伸的間隙的顯著失焦或分別非清晰部分。基于來自MTF分析的數(shù)據(jù)，因此可能的是，確定光學(xué)成像系統(tǒng)4的焦平面以及成像質(zhì)量。
[0052]所研究的區(qū)域B1、B2僅作為示例被描繪在圖2a)中的分劃板10上。由光學(xué)成像系統(tǒng)4生成的測(cè)試圖案20的圖像當(dāng)然使用由圖像傳感器14記錄的數(shù)據(jù)來評(píng)價(jià)。
[0053]圖2b)以示意性簡(jiǎn)化平面圖示出另一分劃板10。在中心，這包括正方形截面，在其邊緣處，出現(xiàn)兩個(gè)相對(duì)的平行線性結(jié)構(gòu)，其分別在第一或第二縱向方向L1、L2上取向。在這些邊緣處，更精確地在相對(duì)于彼此偏移的區(qū)域B1、B2中，執(zhí)行多頻MTF分析以便確定光學(xué)成像系統(tǒng)4的焦平面和/或成像質(zhì)量，如以上解釋的。分劃板10圍繞傾斜軸22傾斜出而在與準(zhǔn)直器6的光軸A垂直之外，以沿著正方形的邊緣在圖像傳感器14上產(chǎn)生正方形的圖像的清晰度或失焦連續(xù)。
[0054]圖3示出根據(jù)另一示例性實(shí)施例的用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)4的成像性質(zhì)的另一裝置2。進(jìn)而包括光源8和準(zhǔn)直器透鏡12的準(zhǔn)直器6設(shè)置為用兩個(gè)測(cè)試圖案20a、20b照明光學(xué)成像系統(tǒng)4。為該目的，分別包括第一測(cè)試圖案20a或第二測(cè)試圖案20b的第一分劃板1a和第二分劃板1b是可用的。第一測(cè)試圖案20a在第一平面中延伸，而第二測(cè)試圖案20b在第二平面中延伸，其中第一平面和第二平面為準(zhǔn)直器6的共軛平面。
[0055]第一平面和第二平面在相對(duì)于準(zhǔn)直器6的光軸A的不同方向上傾斜。第一傾斜軸22a垂直于類似于圖1中描繪的裝置2的紙面延伸，而第二傾斜軸22b(被描繪為點(diǎn))一一第二分劃板1b圍繞其相對(duì)于準(zhǔn)直器6的光軸A傾斜一一處于紙面中。準(zhǔn)直器6包括分束器24，其充當(dāng)其中第一分劃板1a和第二分劃板1b的束路徑被組合的束組合器。光軸A在分束器處朝向第二分劃板1b扭折。第二分劃板1b圍繞處于所描繪的紙面中的傾斜軸22b相對(duì)于準(zhǔn)直器6的光軸A的該部分傾斜。
[0056]第一傾斜軸22a和第二傾斜軸22b至少大致包括90°的相同角度。此外，第一分劃板1a的第一平面以及第二分劃板1b的第二平面傾斜以使得第一測(cè)試圖案20a的縱向方向L以及第二測(cè)試圖案20b的另一縱向方向La包括與準(zhǔn)直器6的光軸A的不等于90°的至少大致相同角度。根據(jù)另外的示例性實(shí)施例，第一和第二平面以相對(duì)于光軸A的不等于90°的不同角度傾斜。
[0057]因此，在不同方向上取向的兩個(gè)測(cè)試圖案(即第一測(cè)試圖案20a和第二測(cè)試圖案20b)被描繪在裝置2的圖像傳感器14上，其由處理單元16讀取。兩個(gè)測(cè)試圖案20a、20b具有清晰度的連續(xù)，其在不同方向上，優(yōu)選在相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)90°的方向上取向。
[0058]作為示例，圖4a)和4b)示出第一分劃板1a和第二分劃板10b)，它們優(yōu)選用于圖3中描繪的裝置2中并且相對(duì)于準(zhǔn)直器6的光軸A以分別圍繞第一傾斜軸22a或第二傾斜軸22b的傾斜布置。
[0059]例如，，至少大致平行的線26的集合被提供作為測(cè)試圖案20，為了清楚其中僅僅一個(gè)被提供有參考標(biāo)記。測(cè)試圖案20的線26在縱向方向L上布置，并且均在線方向LX上延伸，該線方向LX被取向?yàn)橹辽俅笾麓怪庇诳v向方向L。這樣的線結(jié)構(gòu)可以特別用作如圖1所示的裝置2中的測(cè)試圖案20。
[0060]在本描述的上下文中，線也理解為直線或邊緣。根據(jù)所描繪的示例性實(shí)施例，第一和第二分劃板10a、1b為圖3中示出的裝置2的第一和第二分劃板10a、10b。分劃板1a的第一測(cè)試圖案20a在縱向方向L上延伸。第二分劃板1b的第二測(cè)試圖案20b在另一縱向方向La上延伸，另一縱向方向La在相對(duì)于縱向方向L的傾斜方向旋轉(zhuǎn)90°的方向上相對(duì)于光軸A傾斜。
[0061]線方向26被取向?yàn)榉謩e至少大致平行于第一或第二測(cè)試圖案20a、20b的各自傾斜軸22a、22b。測(cè)試圖案20a、20b均在相對(duì)于準(zhǔn)直器6的光軸A傾斜的平面中延伸，以使得至少大致平行的線26的集合的縱向方向L或另一縱向方向La分別包括與準(zhǔn)直器6的光軸A的不等于90°的角度。如已經(jīng)提及的，傾斜的角度可以相同或不同。
[0062]圖5示出包括多個(gè)準(zhǔn)直器6a、6b、6c的用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)4的光學(xué)成像性質(zhì)的裝置2。每個(gè)個(gè)別準(zhǔn)直器6a、6b、6c例如設(shè)計(jì)為結(jié)合圖1或結(jié)合圖3所描述的。因此，將不陳述準(zhǔn)直器6a、6b、6c的附加細(xì)節(jié)。利用圖5中所示的裝置2，對(duì)于準(zhǔn)直器6a、6b、6c而言重要的是從不同方向照明光學(xué)成像系統(tǒng)4。因此，可能的是，分析光學(xué)成像系統(tǒng)4的整個(gè)成像系統(tǒng)。借助于在圖像場(chǎng)的不同區(qū)域中執(zhí)行的多頻MTF分析，例如可能的是識(shí)別曲率場(chǎng)。除了圖像傳感器14以外，所描繪的裝置2還包括處理單元16，其經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路18耦合至圖像傳感器14，并且如在前述示例性實(shí)施例的上下文中所解釋的那樣配置。
[0063]使用全部以上描述的裝置2，測(cè)試圖案20的縱向方向L與準(zhǔn)直器6的光軸A之間的角度α特別地大于0°并且小于90°。優(yōu)選地，該角度大于或等于3°并且小于或等于60°，并且還特別地，大于或等于5°并且小于或等于40°。此外，測(cè)試圖案20、20a、20b的縱向方向L、L1、L2被取向?yàn)橹辽俅笾略趫D像傳感器14的像素方向上。所成像的測(cè)試圖案20、20a、20b的縱向方向L、L1、L2因此例如在圖像傳感器14的線或列方向上延伸。其對(duì)應(yīng)地旋轉(zhuǎn)以在垂直于準(zhǔn)直器6的光軸A的平面中對(duì)準(zhǔn)。
[0064]諸如可以利用如圖1至圖5中描述的裝置2的其中之一執(zhí)行的測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)4的成像性質(zhì)的方法包括例如至少以下步驟:
由準(zhǔn)直器6照明光學(xué)成像系統(tǒng)4，準(zhǔn)直器6在特定距離處對(duì)測(cè)試圖案20成像。該測(cè)試圖案20具有至少一個(gè)縱向方向L，其中該縱向方向L包括與準(zhǔn)直器6的光軸A的不等于90°的角度α。隨后，將圖像傳感器14至少大致布置在待測(cè)試的光學(xué)成像系統(tǒng)4的焦平面中。然后，在用圖像傳感器14檢測(cè)到的測(cè)試圖案20的圖像中的多個(gè)不同區(qū)域Β1、Β2中執(zhí)行多頻MFT分析，所述多個(gè)不同區(qū)域Β1、Β2特別地在縱向方向上相對(duì)于彼此偏移。通過使用MTF分析的數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出光學(xué)成像系統(tǒng)4的成像質(zhì)量和/或焦平面。
[0065]全部命名的特征(包括單獨(dú)從附圖提取的那些特征以及與其它特征結(jié)合而公開的各個(gè)特征)對(duì)于本發(fā)明而言被單獨(dú)以及組合地認(rèn)為是必要的。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可以通過各個(gè)特性或若干特性的組合來實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，被指定有“特別地”或“優(yōu)選地”的特征是可選的特征。
[0066]參考數(shù)字列表 2裝置
4成像系統(tǒng) 6a、6b、6c、6 準(zhǔn)直器 8a第一光源 8b第二光源 8光源
1a第一分劃板 1b第二分劃板 10分劃板 12準(zhǔn)直器透鏡 14圖像傳感器 16處理單元 18數(shù)據(jù)連接 20a第一測(cè)試圖案 20b第二測(cè)試圖案 20測(cè)試圖案 22a第一傾斜軸 22b第二傾斜軸 22傾斜軸 24分束器 26線 L縱向方向 La附加縱向方向L1第一縱向方向 L2第二縱向方向 Lx線方向 A光軸B1第一區(qū)域 B2第二區(qū)域 a角度
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)(4)的成像性質(zhì)的裝置(2)，其特征在于，包括具有分劃板(10)的準(zhǔn)直器(6)、圖像傳感器(14)以及處理單元(16)，其中 -所述準(zhǔn)直器(6)和光學(xué)成像系統(tǒng)(4)相對(duì)于彼此布置，以使得所述光學(xué)成像系統(tǒng)(4)可以由所述準(zhǔn)直器(6)照明，所述準(zhǔn)直器(6)至少大致在特定距離處對(duì)所述分劃板(10)的測(cè)試圖案(20)成像， -所述測(cè)試圖案(20)具有至少一個(gè)縱向方向(1^、1^1、1^)，其中該縱向方向(1^、1^1、1^)包括與所述準(zhǔn)直器(6)的光軸(A)的不等于90°的角度(α)，并且 -所述圖像傳感器(14)布置為至少大致在所述光學(xué)成像系統(tǒng)(4)的銳度平面中，并且 -所述處理單元(18)設(shè)置為在由所述圖像傳感器(14)檢測(cè)的所述測(cè)試圖案(20)的圖像的多個(gè)區(qū)域(Β1、Β2)中執(zhí)行多頻MFT分析，所述多個(gè)區(qū)域(Β1、Β2)彼此不同，特別地在所述縱向方向(L、L1、L2 )上相對(duì)于彼此偏移。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(2)，其特征在于，所述處理單元(16)還設(shè)置為根據(jù)所述MFT分析的數(shù)據(jù)來確定所述光學(xué)成像系統(tǒng)(4)的焦平面和/或成像質(zhì)量。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置(2)，其特征在于，所述測(cè)試圖案(20)至少包括在所述縱向方向(L1、L2)的其中之一上延伸的線性結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(2)，其特征在于，所述測(cè)試圖案(20)包括至少大致平行的線(26)的集合，其中這些線(26)布置為在所述縱向方向(L)上緊接于彼此并且均在取向?yàn)橹辽俅笾麓怪庇谒隹v向方向(L)的線方向(LX)上延伸。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置(2)，其特征在于，所述線方向(26)被取向?yàn)橹辽俅笾缕叫杏谒鰷y(cè)試圖案(20a、20b)的傾斜軸(22&、2213)，其中所述測(cè)試圖案(20&、2013)在相對(duì)于所述準(zhǔn)直器(6)的所述光軸(A)傾斜的平面中延伸，使得所述至少大致平行的線(26)的集合的所述縱向方向(L、La)包括與所述準(zhǔn)直器(6)的所述光軸(A)的不等于90°的角度(α)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(2)，其特征在于，所述測(cè)試圖案(20)在第一縱向方向(LI)和第二縱向方向(L2)上延伸，其中所述第一和第二縱向方向(L1、L2)包括與所述準(zhǔn)直器(6)的所述光軸(A)的不等于90°的至少大致相同的角度(α)，并且其中特別地，所述第一縱向方向(LI)和第二縱向方向(L2)包括在共同平面中的至少大致90°的角度(α)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(2)，其特征在于，所述準(zhǔn)直器(6)設(shè)置為用至少兩個(gè)測(cè)試圖案(20a、20b)照明所述光學(xué)成像系統(tǒng)(4)，其中第一測(cè)試圖案(20a)在第一平面中延伸，而第二測(cè)試圖案(20b)在第二平面中延伸，其中所述第一平面和第二平面為所述準(zhǔn)直器的共軛平面，并且其中所述第一平面和第二平面在相對(duì)于所述準(zhǔn)直器(6)的所述光軸(A)的不同方向上傾斜，其中特別地，所述第一平面圍繞其相對(duì)于所述準(zhǔn)直器(6)的所述光軸(A)傾斜的第一傾斜軸(22a)以及所述第二平面圍繞其相對(duì)于所述準(zhǔn)直器(6)的所述光軸傾斜的第二傾斜軸(22a)包括至少大致90°的角度(α)，其中還特別地，所述第一平面和第二平面傾斜為使得所述第一測(cè)試圖案(20a)的縱向方向(L)以及所述第二測(cè)試圖案(20b)的另一縱向方向(La)包括與所述準(zhǔn)直器(6)的所述光軸(A)的不等于90°的至少大致相同的角度(α)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(2)，其特征在于，包括多個(gè)準(zhǔn)直器(6a、6b、6c)，其中所述準(zhǔn)直器(6a、6b、6c)布置為使得它們從不同方向照明所述光學(xué)成像系統(tǒng)(4)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(2)，其特征在于，所述測(cè)試圖案(20)的所述縱向方向(L)與所述準(zhǔn)直器(6)的所述光軸(A)之間的所述角度(α)大于0°并且小于90°，并且特別地，大于或等于3°并且小于或等于60°，并且還特別地，大于或等于5°并且小于或等于40°。10.—種測(cè)量光學(xué)成像系統(tǒng)(4)的成像性質(zhì)的方法，其特征在于以下步驟: -用準(zhǔn)直器(6)照明所述光學(xué)成像系統(tǒng)(4)，所述準(zhǔn)直器(6)至少大致在特定距離處對(duì)測(cè)試圖案(20)成像， 其中所述測(cè)試圖案(20)具有至少一個(gè)縱向方向(L)， 并且其中所述縱向方向(L)包括與所述準(zhǔn)直器(6)的光軸(A)的不等于90°的角度(α)， -將圖像傳感器(14)至少大致布置在所述光學(xué)成像系統(tǒng)(4)的焦平面中， -在用所述圖像傳感器(14)檢測(cè)的所述測(cè)試圖案(20)的圖像中的多個(gè)不同區(qū)域(B1、Β2)中執(zhí)行多頻MFT分析，所述多個(gè)不同區(qū)域(Β1、Β2)特別地在所述縱向方向(L)上相對(duì)于彼此偏移。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述MTF分析的數(shù)據(jù)來確定所述光學(xué)成像系統(tǒng)(4)的成像質(zhì)量和/或焦平面。12.根據(jù)權(quán)利要求10至11中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述測(cè)試圖案(20)包括至少大致平行的線(26)的集合，其中這些線(26)布置為在所述縱向方向(L)上緊接于彼此并且均在取向?yàn)橹辽俅笾麓怪庇谒隹v向方向(L)的線方向(LX)上延伸。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述至少大致平行的線(26)的集合以所述線方向(LX)取向?yàn)橹辽俅笾缕叫杏谒鰷y(cè)試圖案(20)的傾斜軸(22)的這樣的方式成像，其中所述測(cè)試圖案(20)在相對(duì)于所述準(zhǔn)直器(6)的所述光軸(A)傾斜的平面中延伸，使得所述至少大致平行的線(26)的集合的所述縱向方向(L)包括與所述準(zhǔn)直器(6)的所述光軸(A)的不等于90°的角度(α)。14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述準(zhǔn)直器(6)以第一縱向方向(LI)和第二縱向方向(L2)對(duì)測(cè)試圖案(20)成像，其中所述第一縱向方向(LI)和第二縱向方向(L2)均包括與所述準(zhǔn)直器(6)的所述光軸(A)的不等于90°的至少大致相同的角度(α)，并且其中特別地，所述第一縱向方向(LI)和第二縱向方向(L2)包括在共同平面中的至少大致90°的角度(α)。15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，用至少兩個(gè)測(cè)試圖案(20a、20b)照明所述光學(xué)成像系統(tǒng)(4)，其中第一測(cè)試圖案(20a)在第一平面中延伸，而第二測(cè)試圖案(20b)在第二平面中延伸，其中所述第一平面和第二平面為所述準(zhǔn)直器(6)的共軛平面，并且其中所述第一平面和第二平面在相對(duì)于所述準(zhǔn)直器(6)的所述光軸(A)的不同方向上傾斜，其中特別地，所述第一平面圍繞其相對(duì)于所述準(zhǔn)直器(6)的所述光軸(A)傾斜的第一傾斜軸(22a)以及所述第二平面圍繞其相對(duì)于所述準(zhǔn)直器(6)的所述光軸傾斜的第二傾斜軸(22a)包括至少大致90°的角度(α)，其中還特別地，所述第一平面和第二平面傾斜為使得所述第一測(cè)試圖案(20a)的第一縱向方向(LI)以及所述第二測(cè)試圖案(20b)的第二縱向方向(L2)包括與所述準(zhǔn)直器(6)的所述光軸(A)的不等于90°的至少大致相同的角度(α)。
【文檔編號(hào)】G03B43/00GK106028024SQ201610196132
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】A.魯普雷赫特
【申請(qǐng)人】全歐光學(xué)檢測(cè)儀器有限公司