通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法
通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学系统成像领域，尤其涉及一通过调整镜片或镜头实现补偿光学系统成像质量的方法。
【背景技术】
[0002]随着当代摄像模组的发展，模组生产是对芯片、镜头等主要部件的组装，镜头本身的品质及其与模组的配合是决定光学系统成像质量的主要因素，在当前的生产模式下，通过管控镜头品质，以及各主要部件的公差、模组组装公差，从而达到一定的成像质量，而镜头及模组通常是采用控制各部品公差即组装精度的方法进行生产，再进行产片检测来确保成像质量，此方式对部品及组装的要求非常高，且测试前无法预知产品的成像质量，对于高阶产品会有很大的良率损失，导致镜头或模组的制造成本非常高。
[0003]由于传统模组设计中，镜头本身品质以及经过若干个带有倾斜公差的元件及组装后，其在感光芯片上的成像面会相对于理想平面有一定的倾斜，在中心聚焦情况下，图像周边位置的清晰度会根据像面倾斜程度呈现衰减，造成周边视场成像清晰度不均匀现象。此夕卜，由于镜片制作存在公差，组装后光学系统成像会存在场曲(即中心焦点与周边焦点不在同一平面上的现象)，此时也会影响摄像模组的成像质量。
[0004]所以，在摄像模组生产领域，如何提高生产效率、节约成本、提高成像质量仍为当代模组的重要发展方向。另外，在摄像模组的生产过程中，目前已经开始对摄像模组的组装进行适当调节，以克服摄像模组组装过程中出现的偏心、像面倾斜、场曲、峰值等因素会造成摄像模组的成像质量下降的缺陷，进而提高产品的生产效率及成像质量，因此，如何利用光学方法在模组组装生产中快速的调整组装的光学系统元件来保证成像质量进而提升产品良率仍是当前摄像模组生产领域急需解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，建立在可调整镜片、镜片组或镜头的模组设计的基础上，在模组生产过程中，通过对成像质量的判定，定量的计算出镜片的调整量及调整方式，达到快速精确的调整来补偿摄像模组成像质量的效果。
[0006]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，能够通过判定成像质量的主要参数，例如像面倾斜、场曲、峰值，建立与镜片敏感度之间的关系函数，计算出被调整镜片的目标移动位置来调整镜片，能够有目标的来调整镜片，至少调整一次即可，效率快，精度高，品质好。
[0007]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，能够提高模组画像四角解像力均匀性，通过有方向性的实时的调整镜片或镜片组的偏心和倾斜，能够补偿其它部品及组装倾斜带来的像面倾斜及场曲造成的模组成像质量下降，保证模组成像品质。
[0008]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，模组厂无需采购完整的镜头组，只需单镜片采购，降低了镜头厂因镜片组装带来的人工成本及镜头性能良率损失，从而进一步降低模组生产成本。
[0009]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，因采用调整镜片或镜片组的模式补偿像面倾斜，对其他补品的公差及模组封装制程的要求可以放宽，从而提升部品及制程良率，也有利于降低成本。
[0010]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，根据系统的像面弯曲及镜片间隙设计上的敏感度，计算出镜片或镜片组所需的调整量来校正场曲，能够解决镜片或镜片组制作存在公差且组装后光学系统成像存在场曲影响成像质量的缺陷，降低了对镜片的来料品质要求，采购更加方便，也有利于降低成本。
[0011]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，因采取调整镜片或镜片组的模组补偿成像质量，省略了模组调焦步骤，简化了生产工艺，可以提升摄像模组的生产效率，从而满足高效生产发展的需求。
[0012]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，需要图像信息采集可输出所需的成像质量的像面倾斜、场曲及峰值信息，其标版不做限定，可以为平面标版，也可以为立体标版，任何能输出图像信息的标版都可以，实施更加简单、方便，可操作性强。
[0013]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，在模组组装生产中可直接通过组装镜片或镜片组工艺，材料不依附于传统来料生产，且组装生产中通过调整光学和机构偏差提升产品良率，能够达到高品质、快速生产模组的目的。
[0014]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，根据像面间相对倾斜的情况，计算出镜片或镜片组需要调整的偏心量和倾斜角度，最终减小此倾斜角度来校正像面倾斜，保证摄像模组的成像质量。
[0015]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，根据镜头敏感度建立函数，经过计算机批量计算求出最佳的调整量，快速、方便，能够有目标的校正待调整的镜片或镜片组，有利于提高摄像模组的生产效率和保证产品良率。
[0016]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，计算机自动出待调整的各镜片或镜片组的各自的调整量，计算结果精准，使得镜片或镜片组的调整更加精准，有利于保证摄像模组的成像质量。
[0017]为满足本发明的以上优势以及本发明的其他目的和优势，本发明提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，适于应用于包括可调镜片或镜片组的摄像模组，并且所述方法包括以下步骤:
[0018](A)根据被调整光学系统的成像信息判定补偿成像质量需要调整的参数；
[0019](B)建立补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系函数；以及
[0020](C)通过补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系判定被调整镜片的调整方式及调整量。
[0021]根据本发明一实施例，所述步骤(A)包括以下步骤:(A1)被调整光学系统对预设的标版采集成像信息；(A2)根据采集的成像信息对像面倾斜、场曲、峰值进行计算；以及(A3)在当前成像质量的前提下，和预设解像要求进行比较，判定被调整的光学系统需要调整的参数为像面倾斜、场曲和峰值中的一个或几个。
[0022]根据本发明一实施例，所述步骤(B)包括以下步骤:(BI)建立像面倾斜与被调整镜片因子之间的关系函数；(B2)建立场曲与被调整镜片因子之间的关系函数；(B3)建立峰值与被调整镜片因子之间的关系函数；以及(B4)建立成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数。
[0023]根据本发明一实施例，像面倾斜、场曲、峰值与被调整镜片因子之间的关系函数分别为:
[0024]T(d，t)=f{d(x，y)，t(x，y)}，d(x，y) =d(k*cos(9)，k*sin(9)；
[0025]C(h，g)=f{h(z)，g(z)};
[0026]P(d，h，r，t)=f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)};
[0027]其中，1~代表像面倾斜，C代表场曲，P代表峰值，d代表镜片偏心，t代表镜片倾斜，h代表镜片厚度，g代表镜片间距，r代表镜片表面精度，x、y为垂直光轴分解到像面的方向坐标，z为沿光轴的方向坐标，Θ为由x、y决定的二维平面内角度坐标，k为偏心绝对值。
[0028]根据本发明一实施例，根据镜头敏感度建立像面倾斜、场曲、峰值与被调整镜片因子之间的函数。
[0029]根据本发明一实施例，采用离焦曲线或其他适于量化像面倾斜、场曲、峰值的计算方式对像面倾斜 、场曲、峰值进行计算。
[0030]根据本发明一实施例，在上述方法中，像面倾斜、场曲、峰值是影响成像质量的因素，成像质量适于表示为像面倾斜、场曲、峰值的函数:
[0031]F(T，C，P)=f{T(d，t)，C(h，g)，P(d，h，r，t)}。
[0032]根据本发明一实施例，在上述方法中，光学系统的成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数为:
[0033]f(t，C，P)=f”{f{d(k*cos(0)，k*sin(0))，t(x，y)}，{h(z)，g(z)}，f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}}。
[0034]根据本发明一实施例，在光学系统成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数中，r是镜片表面精度，不是通过镜片机构位置调整就可改变的，当峰值需要调整时，需要进行镜片偏心d、镜片厚度h和镜片倾斜t的计算及调整，无需调整所述镜片表面精度r。
[0035]根据本发明一实施例，在上述方法中，对被调整镜片目标移动位置x、y、z、0进行计算时，求解出使F (T，C，P)为最佳的方程解。
[0036]其中，在上述方法中，对图像采集过程中使用的标版为适于输出图像信息的标版，适于选择平面标版或立体标版。
[0037]其中，在上述方法中，收集图像信息的方式适于选择为移动标版或移动模组。
[0038]其中，在上述方法中，在上述方法中，光学系统成像质量包括光学传递函数、调制传递函数、空间频率响应、反差转换函数和TV line中的一个或几个表征成像系统解像力的评价方式。
[0039]根据本发明一实施例，在所述步骤(A)之前，还包括一步骤:对包括可调镜片或可调镜片组的摄像模组通电来采集摄像模组成像。
[0040]根据本发明一实施例，在上述方法中，所述摄像模组包括的可调镜片或可调镜片组预组装于摄像模组中，所述可调镜片或可调镜片组相对于摄像模组的空间位置适于被进行至少一个方向的被调整。
【附图说明】
[0041]图1是根据本发明的一个优选实施例的包括可调镜片的摄像模组的结构示意图。
[0042]图2A至图2C是根据本发明的上述优选实施例中的摄像模组由于像面倾斜引起的成像质量低的现象示意图。
[0043]图3A至图3C是根据本发明的上述优选实施例中的摄像模组由于存在场曲引起的成像质量低的现象示意图。
[0044]图4A至图4C是根据本发明的上述优选实施例中的摄像模组由于峰值引起的成像质量低的现象示意图。
[0045]图5A至图5C是根据本发明的上述优选实施例中的摄像模组通过对可调镜片进行调整后实现光学成像质量补偿的效果示意图。
[0046]图6是根据本发明的上述优选实施例的光学系统成像质量的补偿方法流程图。
[0047]图7是根据本发明的上述优选实施例的光学系统成像质量进行补偿过程中获取判定成像质量需调整的参数的方法流程图。
[0048]图8是根据本发明的上述优选实施例的摄像模组的光学系统成像质量进行补偿过程中建立成像质量调整参数与被调整镜片因子之间的关系函数的方法流程图。
【具体实施方式】
[0049]以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
[ΟΟδΟ] 参考图1可知，一摄像模组，包括多枚镜片10、一光学结构件20、一滤光片30、一感光芯片40以及一线路板50及其他相关部件，各所述镜片10均沿着所述光学结构件20的高度方向被组装于所述光学结构件20的内部，并位于所述感光芯片40的感光路径上，所述滤光片30也安装于所述光学结构件20的内部，位于所述镜片10的下方以及位于所述感光芯片40的上方且在其感光路径上，所述感光芯片40贴装于所述线路板50的上方，通过组装固定上述各元件形成所述摄像模组。在该镜片可调的摄像模组中，所述镜片10中至少有一枚镜片为可调镜片，所述可调镜片在所述光学结构件20内部的空间适于被调整，也就是说，所述可调镜片预组装于所述摄像模组，对所述可调镜片不做固定，进而能够调整所述可调镜片，调整后使得所述可调镜片的中心轴线与所述感光芯片40的中心轴线重合或者在偏差允许的范围内，以使所述摄像模组的成像满足解像要求，然后再将预组装的所述可调镜片进行固化，即在所述摄像模组的生产组装过程中，完成所述摄像模组的调整，提高其成像质量。
[0051]本发明就是利用调整镜片方式实现模组生产过程中对成像质量的调整方法。此夕卜，可调镜片还可以实施为可调镜片组或者分体式镜头的摄像模组中的可调光学镜头，均适于使用本发明的方法进行调整实现成像质量的补偿。
[0052]光学系统的成像质量主要表现形式最终可分解为三个因素，分别为:像面倾斜、场曲和峰值，任何一个因素出现问题都会造成成像质量下降，这三个因素造成成像质量下降的通常表现形式如图2A至图4C所示。其中图2A、图2B和图2C所示为摄像模组由于像面倾斜引起的成像质量低的现象示意图，由于理想的像面是平面，而实际像面相对理想的像面出现倾斜，导致产生的图像周边清晰度不均匀；图3A、图3B和图3C所示为摄像模组由于存在场曲引起的成像质量低的现象示意图；图4A、图4B和图4C所示为摄像模组由于峰值引起的成像质量低的现象示意图。
[0053]本发明是在上述可调镜片或镜片组或镜头的摄像模组设计的基础上，通过对成像质量的判定，以及成像质量主要参数一一像面倾斜、场曲、峰值与镜片敏感度的函数关系，可以计算出被调整镜片的调整量，达到高品质、快速、低成本生产摄像模组的目的，并且生产出的摄像模组具有较高的成像质量。
[0054]具体地，完成包括可调镜片的摄像模组的预组装后，对摄像模组进行通电，采集摄像模组成像，根据摄像模组成像使用软件计算出可调镜片的调整量，然后根据调整量对可调镜片进行调整，直至摄像模组成像满足解像要求，然后再将调整后的可调镜片封装固定，进而得以完成摄像模组的生产组装。
[0055]本发明提供的光学系统成像质量的补偿方法就是根据采集得到的摄像模组成像，通过光学方法对摄像模组成像进行分析，建立影响成像质量的因素与各所述可调镜片敏感度之间的函数关系，定量的计算出所述可调镜片(又称为被调整镜片)的调整量，以便于在后续的调整中，能够一次性的将所述可调镜片的组装位置调整到位，保证调整的精准度，并可以提高生产效率。图5A、图5B和图5C所示为根据本发明提供的光学系统成像质量的补偿方法对所述可调镜片进行调整后的摄像模组实现光学成像质量补偿的效果示意图。
[0056]参考图6所示的本发明提供的光学系统成像质量的补偿方法流程图。如图6所示，光学系统成像质量的补偿方法600包括以下步骤:
[0057]步骤(601):根据摄像模组成像信息判定补偿成像质量需要调整的参数；
[0058]步骤(602):建立补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系函数；以及
[0059]步骤(603):通过补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系判定被调整镜片的调整方式及调整量。
[0060]由于影响成像质量的因素可归结为像面倾斜、场曲和峰值，因此在所述步骤(601)中，通过成像信息的分析，判定待校准的摄像模组的成像质量的影响因素属于像面T、场曲C和峰值P的哪一个或者哪几个，进而判定待校准的摄像模组的成像质量需要调整的参数。
[0061]此处提到的成像质量包括光学传递函数(Opt ical Transfer Funct1n，简称0TF)、调制传递函数(Modulat1n Transfer Funct1n，简称MTF)、空间频率响应(SpatialFrequency Response，简称SFR)、反差转换函数(Contrast Transfer Funct1n，简称CTF)和TV line等任何可以表征成像系统解像力的评价方式。
[0062]成像质量可以表征为像面倾斜、场曲、峰值的函数，因此，适于将成像质量定义为:
[0063]F(T，C，P)=f{T(d，t)，C(h，g)，P(d，h，r，t)}
[0064]其中，FR表成像质量，T代表像面倾斜，C代表场曲，P代表峰值。d代表镜片偏心，t代表镜片倾斜，h代表镜片厚度，g代表镜片间距，r代表镜片表面精度。
[0065]如图7所示，根据成像信息获取判定成像质量需要调整的参数的方法包括以下步骤:
[0066]步骤(6011):被调整光学系统对预设的标版采集成像信息；
[0067]步骤(6012):根据采集的成像信息对像面倾斜T、场曲C、峰值P进行计算；
[0068]步骤(6013):在当前成像质量的前提下，和预设解像要求进行比较，判定被调整的光学系统需要调整的参数为T、C、P中的哪一个或者哪几个。
[0069]其中在所述步骤(6011)中，图像信息采集可输出所需的像面倾斜T、场曲C和峰值P信息，本发明的所述摄像模组成像采集可基于摄像模组对MTF测试标版的拍摄，用MTF值来表征模组的成像质量，也可以基于其他测试标版进行图像采集，能表征成像质量即可。基于MTF标版进行图像采集并不视为对本发明的限制，本领域的技术人员可以想到使用其他标版进行图像采集。
[0070]此外，对图像采集过程中使用的标版不做限定，可以为平面标版，也可以为立体标版，任何能输出图像信息的标版均可以应用于本发明中。
[0071]值得一提的是，本发明对收集图像信息的方式不做限定，任何可以采集到所需信息的方式均可，可以为移动标版，也可以为移动模组。
[0072 ]在所述步骤(6012)和所述步骤(6013)中，本发明从采集到的图像对像面倾斜T、场曲C、峰值P进行计算，例如，在一较佳实施例中，采用离焦曲线的方式对T、C、P进行计算，然后将其分解到被调整镜片组上，确定被调整镜片需要调整的项目。
[0073]值得一提的是，本发明对T、C、P的计算方式不做要求，任何能把像面倾斜T、场曲C、峰值P这三个因素量化的方式都可以对其进行计算，包括但不限于采用离焦曲线的方式，按照本发明的光学设计及校准思路，本领域的技术人员可以想到其他的计算T、c、p的方式。因此，T、c、p的其他计算方法也可以应用于本发明中。
[0074]值得一提的是，在所述步骤(602)中，收集到所述的像面倾斜T、场曲C及峰值P的信息后，进行镜片偏心、倾斜、厚度及间隔各因素分解时，需先建立各参数与被调整镜片敏感度之间的函数，此项需参照摄像模组光学设计敏感度建立。
[0075]如图8所示，在所述步骤(602)中，建立成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系函数的方法包括以下步骤:
[0076]步骤(6021):建立像面倾斜与被调整镜片因子之间的关系函数；
[0077]步骤(6022):建立场曲与被调整镜片因子之间的关系函数；
[0078]步骤(6023):建立峰值与被调整镜片因子之间的关系函数；以及
[0079]步骤(6024):建立成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数。
[0080]在所述步骤(6021)中，从模组光学设计理论上看，像面倾斜T是镜片偏心d和镜片倾斜t的函数，像面倾斜T与被调整镜片因子之间的关系函数可表示为:
[0081 ] T(d，t)=f{d(x，y)，t(x，y)}，d(x，y) =d(k*cos(0)，k*sin(9))
[0082]其中，在此函数中，x、y为垂直光轴分解到像面的方向坐标，Θ为由x、y决定的二维平面内角度坐标，k为偏心绝对值。
[0083]此函数由镜头光学设计的敏感度决定，因此，可根据镜头敏感度建立像面倾斜函数。
[0084]在所述步骤(6022)中，场曲C是镜片厚度h和镜片间距g的函数，场曲C与被调整镜片因子之间的关系函数可表示为:
[0085]C(h，g)=f{h(z)，g(z)}
[0086]其中，在此函数中，z为沿光轴的方向坐标。
[0087]此函数由镜头光学设计的敏感度决定，因此，可根据镜头敏感度建立场曲函数。
[0088]在所述步骤(6023)中，峰值P是镜片偏心d、镜片厚度h、镜片表面精度r和镜片倾斜t的函数，峰值P与被调整镜片因子之间的关系函数可表示为:
[0089]P(d，h，r，t)=f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}
[0090]其中，在此函数中，x、y为垂直光轴分解到像面的方向坐标，z为沿光轴的方向坐标，r是镜片表面精度，r不是通过镜片机构位置调整就可改变的，也就是当峰值P需要调整时，需要进行镜片偏心d、镜片厚度h和镜片倾斜t的计算，计算后并对镜片偏心d、镜片厚度h和镜片倾斜t进行适当的调整，同时需要考虑镜片表面精度r对峰值的影响，但无需调整所述镜片表面精度r。
[0091]此函数同样通过镜头敏感度建立。
[0092]在所述步骤(6024)中，根据所述步骤(6021)至步骤(6023)，可建立成像质量与被调整镜片因子的关系函数。
[0093]成像质量可以表征为像面倾斜T、场曲C、峰值P的函数，将成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数表示为:
[0094]F(T，C，P)=f，{f{d(x，y)，t(x，y)}，{h(z)，g(z)}，f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，
y)}}；
[0095]进一步地换算为:
[0096]f(t，C，P)=f”{f{d(k*cos(0)，k*sin(0))，t(x，y)}，{h(z)，g(z)}，f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}}；
[0097]其中，在此函数中，FR表成像质量，T代表像面倾斜，C代表场曲，P代表峰值。d代表镜片偏心，t代表镜片倾斜，h代表镜片厚度，g代表镜片间距，r代表镜片表面精度，x、y为垂直光轴分解到像面的方向坐标，z为沿光轴的方向坐标，Θ为由X、7决定的二维平面内角度坐标，k为偏心绝对值。
[0098]在所述步骤(603)中，根据所述步骤(6024)中的成像质量与被调整镜片因子的关系函数来判定被调整镜片的调整方式和调整量，即根据F(T，C，P)与x、y、z、0之间的关系，通过对像面倾斜T、场曲C和/或峰值P的作为调整目标的确认，可以使用计算机自动计算，求解出使F(T，C，P)为最佳的方程解，即求解出被调整镜片目标移动位置x、y、z、0的值，也就是通过分析当成像质量为最佳时，使用软件计算出被调整镜片的目标移动位置x、y、z、9的值，按照计算出的被调整镜片的目标移动位置对被调整镜片进行有目标的移动，即定量的对被调整镜片的水平方向、垂直方向、倾斜方向和圆周方向进行调整，通过这种方式对被调整镜片有目标的校正，达到在摄像模组生产过程中能够快速补偿成像质量的目标，补偿其它部品及组装倾斜带来的像面倾斜、场曲及峰值造成的模组成像质量下降，对被调整镜片进行调整后，再固定调整后符合要求的所述被调整镜片，进而封装整个摄像模组，得到成像质量符合要求的摄像模组。
[0099]使用本发明提供的方法，能够在模组的 生产过程中，对模组成像质量进行补偿，使得生产出来的摄像模组符合预期解像要求，因此，本发明的方法省略了调焦步骤，得以提高摄像模组的生产效率和保证产品良率，且降低了生产成本。
[0100]本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
【主权项】
1.一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，其特征在于，其适于应用于包括可调镜片或可调镜片组的摄像模组，并且所述方法包括以下步骤: (A)根据被调整光学系统的成像信息判定补偿成像质量需要调整的参数； (B)建立补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系函数；以及 (C)通过补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系判定被调整镜片的调整方式及调整量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(A)包括以下步骤:(Al)被调整光学系统对预设的标版采集成像信息；(A2)根据采集的成像信息对像面倾斜、场曲、峰值进行计算；以及(A3)在当前成像质量的前提下，和预设解像要求进行比较，判定被调整的光学系统需要调整的参数为像面倾斜、场曲和峰值中的一个或几个。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(B)包括以下步骤:(BI)建立像面倾斜与被调整镜片因子之间的关系函数；(B2)建立场曲与被调整镜片因子之间的关系函数；(B3)建立峰值与被调整镜片因子之间的关系函数；以及(B4)建立成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述步骤(B)包括以下步骤:(BI)建立像面倾斜与被调整镜片因子之间的关系函数；(B2)建立场曲与被调整镜片因子之间的关系函数；(B3)建立峰值与被调整镜片因子之间的关系函数；以及(B4)建立成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数。5.根据权利要求3所述的方法，其中在上述方法中，像面倾斜、场曲、峰值与被调整镜片因子之间的关系函数分别为: T(d，t)=f{d(x，y)，t(x，y)}，d(x，y)=d(k*cos(0)，k*sin(0); C(h，g)=f{h(z)，g(z)}; P(d，h，r，t)=f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}; 其中，T代表像面倾斜，C代表场曲，P代表峰值，d代表镜片偏心，t代表镜片倾斜，h代表镜片厚度，g代表镜片间距，r代表镜片表面精度，X、y为垂直光轴分解到像面的方向坐标，z为沿光轴的方向坐标，Θ为由X、y决定的二维平面内角度坐标，k为偏心绝对值。6.根据权利要求4所述的方法，其中在上述方法中，像面倾斜、场曲、峰值与被调整镜片因子之间的关系函数分别为: T(d，t)=f{d(x，y)，t(x，y)}，d(x，y)=d(k*cos(0)，k*sin(0); C(h，g)=f{h(z)，g(z)}; P(d，h，r，t)=f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}; 其中在，T代表像面倾斜，C代表场曲，P代表峰值，d代表镜片偏心，t代表镜片倾斜，h代表镜片厚度，g代表镜片间距，r代表镜片表面精度，X、y为垂直光轴分解到像面的方向坐标，z为沿光轴的方向坐标，Θ为由X、y决定的二维平面内角度坐标，k为偏心绝对值。7.根据权利要求6所述的方法，其中在上述方法中，根据镜头敏感度建立像面倾斜、场曲、峰值与被调整镜片因子之间的函数。8.根据权利要求6所述的方法，其中在上述方法中，采用离焦曲线或其他适于量化像面倾斜、场曲、峰值的计算方式对像面倾斜、场曲、峰值进行计算。9.根据权利要求1至8任一所述的方法，其中在上述方法中，像面倾斜、场曲、峰值是影响成像质量的因素，成像质量适于表示为像面倾斜、场曲、峰值的函数: F(T，C，P)=f{T(d，t)，C(h，g)，P(d，h，r，t)}; 其中，fR表成像质量，T代表像面倾斜，C代表场曲，P代表峰值，d代表镜片偏心，t代表镜片倾斜，h代表镜片厚度，g代表镜片间距，r代表镜片表面精度。10.根据权利要求9所述的方法，其中在上述方法中，光学系统的成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数为: F(T，C，P)=f”{f{d(k*cos(0)，k*sin(0))，t(x，y)}，{h(z)，g(z)}，f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}}； 其中，FR表成像质量，T代表像面倾斜，C代表场曲，P代表峰值，d代表镜片偏心，t代表镜片倾斜，h代表镜片厚度，g代表镜片间距，r代表镜片表面精度，x、y为垂直光轴分解到像面的方向坐标，z为沿光轴的方向坐标，Θ为由X、7决定的二维平面内角度坐标，k为偏心绝对值。11.根据权利要求10所述的方法，其中在光学系统成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数中，r是镜片表面精度，不是通过镜片机构位置调整就可改变的，当峰值需要调整时，需要进行镜片偏心d、镜片厚度h和镜片倾斜t的计算及调整，无需调整所述镜片表面精度r。12.根据权利要求10所述的方法，其中在上述方法中，对被调整镜片目标移动位置x、y、ζ、θ进行计算时，求解出使F(T，C，P)为最佳的方程解。13.根据权利要求11所述的方法，其中在上述方法中，对被调整镜片目标移动位置x、y、ζ、θ进行计算时，求解出使F(T，C，P)为最佳的方程解。14.根据权利要求2、4或6所述的方法，其中在上述方法中，对图像采集过程中使用的标版为适于输出图像信息的标版，适于选择平面标版或立体标版。15.根据权利要求14所述的方法，其中在上述方法中，收集图像信息的方式适于选择为移动标版或移动模组。16.根据权利要求1至8任一所述的方法，其中在上述方法中，光学系统成像质量包括光学传递函数、调制传递函数、空间频率响应、反差转换函数和TV line中的一个或几个表征成像系统解像力的评价方式。17.根据权利要求10所述的方法，其中在上述方法中，光学系统成像质量包括光学传递函数、调制传递函数、空间频率响应、反差转换函数和TV line中的一个或几个表征成像系统解像力的评价方式。18.根据权利要求10所述的方法，其中在所述步骤(A)之前，还包括一步骤:对包括可调镜片或可调镜片组的摄像模组通电来采集摄像模组成像。19.根据权利要求1至8任一所述的方法，其中在上述方法中，所述摄像模组包括的可调镜片或可调镜片组预组装于摄像模组中，所述可调镜片或可调镜片组相对于摄像模组的空间位置适于被进行至少一个方向的被调整。20.根据权利要求17所述的方法，其中在上述方法中，所述摄像模组包括的可调镜片或可调镜片组预组装于摄像模组中，所述可调镜片或可调镜片组相对于摄像模组的空间位置适于被进行至少一个方向的被调整。
【专利摘要】本发明公开一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，适于应用于可调镜片或镜片组的摄像模组，包括以下步骤：(A)根据被调整光学系统成像信息判定补偿成像质量需要调整的参数；(B)建立补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系函数；以及(C)通过补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系判定被调整镜片的调整方式及调整量，能够在摄像模组组装生产过程中通过光学方法准确的进行调整，调整精度高、效率快，可满足高质量、低成本、高效率的生产需求，提升了光学系统的成像质量。
【IPC分类】G02B27/64
【公开号】CN105487248
【申请号】CN201510942802
【发明人】王明珠, 刘春梅, 蒋恒, 郭楠, 陈飞帆, 赵波杰
【申请人】宁波舜宇光电信息有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月16日
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学系统成像领域，尤其涉及一通过调整镜片或镜头实现补偿光学系统成像质量的方法。
【背景技术】
[0002]随着当代摄像模组的发展，模组生产是对芯片、镜头等主要部件的组装，镜头本身的品质及其与模组的配合是决定光学系统成像质量的主要因素，在当前的生产模式下，通过管控镜头品质，以及各主要部件的公差、模组组装公差，从而达到一定的成像质量，而镜头及模组通常是采用控制各部品公差即组装精度的方法进行生产，再进行产片检测来确保成像质量，此方式对部品及组装的要求非常高，且测试前无法预知产品的成像质量，对于高阶产品会有很大的良率损失，导致镜头或模组的制造成本非常高。
[0003]由于传统模组设计中，镜头本身品质以及经过若干个带有倾斜公差的元件及组装后，其在感光芯片上的成像面会相对于理想平面有一定的倾斜，在中心聚焦情况下，图像周边位置的清晰度会根据像面倾斜程度呈现衰减，造成周边视场成像清晰度不均匀现象。此夕卜，由于镜片制作存在公差，组装后光学系统成像会存在场曲(即中心焦点与周边焦点不在同一平面上的现象)，此时也会影响摄像模组的成像质量。
[0004]所以，在摄像模组生产领域，如何提高生产效率、节约成本、提高成像质量仍为当代模组的重要发展方向。另外，在摄像模组的生产过程中，目前已经开始对摄像模组的组装进行适当调节，以克服摄像模组组装过程中出现的偏心、像面倾斜、场曲、峰值等因素会造成摄像模组的成像质量下降的缺陷，进而提高产品的生产效率及成像质量，因此，如何利用光学方法在模组组装生产中快速的调整组装的光学系统元件来保证成像质量进而提升产品良率仍是当前摄像模组生产领域急需解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，建立在可调整镜片、镜片组或镜头的模组设计的基础上，在模组生产过程中，通过对成像质量的判定，定量的计算出镜片的调整量及调整方式，达到快速精确的调整来补偿摄像模组成像质量的效果。
[0006]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，能够通过判定成像质量的主要参数，例如像面倾斜、场曲、峰值，建立与镜片敏感度之间的关系函数，计算出被调整镜片的目标移动位置来调整镜片，能够有目标的来调整镜片，至少调整一次即可，效率快，精度高，品质好。
[0007]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，能够提高模组画像四角解像力均匀性，通过有方向性的实时的调整镜片或镜片组的偏心和倾斜，能够补偿其它部品及组装倾斜带来的像面倾斜及场曲造成的模组成像质量下降，保证模组成像品质。
[0008]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，模组厂无需采购完整的镜头组，只需单镜片采购，降低了镜头厂因镜片组装带来的人工成本及镜头性能良率损失，从而进一步降低模组生产成本。
[0009]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，因采用调整镜片或镜片组的模式补偿像面倾斜，对其他补品的公差及模组封装制程的要求可以放宽，从而提升部品及制程良率，也有利于降低成本。
[0010]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，根据系统的像面弯曲及镜片间隙设计上的敏感度，计算出镜片或镜片组所需的调整量来校正场曲，能够解决镜片或镜片组制作存在公差且组装后光学系统成像存在场曲影响成像质量的缺陷，降低了对镜片的来料品质要求，采购更加方便，也有利于降低成本。
[0011]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，因采取调整镜片或镜片组的模组补偿成像质量，省略了模组调焦步骤，简化了生产工艺，可以提升摄像模组的生产效率，从而满足高效生产发展的需求。
[0012]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，需要图像信息采集可输出所需的成像质量的像面倾斜、场曲及峰值信息，其标版不做限定，可以为平面标版，也可以为立体标版，任何能输出图像信息的标版都可以，实施更加简单、方便，可操作性强。
[0013]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，在模组组装生产中可直接通过组装镜片或镜片组工艺，材料不依附于传统来料生产，且组装生产中通过调整光学和机构偏差提升产品良率，能够达到高品质、快速生产模组的目的。
[0014]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，根据像面间相对倾斜的情况，计算出镜片或镜片组需要调整的偏心量和倾斜角度，最终减小此倾斜角度来校正像面倾斜，保证摄像模组的成像质量。
[0015]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，根据镜头敏感度建立函数，经过计算机批量计算求出最佳的调整量，快速、方便，能够有目标的校正待调整的镜片或镜片组，有利于提高摄像模组的生产效率和保证产品良率。
[0016]本发明的一个优势在于提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，计算机自动出待调整的各镜片或镜片组的各自的调整量，计算结果精准，使得镜片或镜片组的调整更加精准，有利于保证摄像模组的成像质量。
[0017]为满足本发明的以上优势以及本发明的其他目的和优势，本发明提供一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，适于应用于包括可调镜片或镜片组的摄像模组，并且所述方法包括以下步骤:
[0018](A)根据被调整光学系统的成像信息判定补偿成像质量需要调整的参数；
[0019](B)建立补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系函数；以及
[0020](C)通过补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系判定被调整镜片的调整方式及调整量。
[0021]根据本发明一实施例，所述步骤(A)包括以下步骤:(A1)被调整光学系统对预设的标版采集成像信息；(A2)根据采集的成像信息对像面倾斜、场曲、峰值进行计算；以及(A3)在当前成像质量的前提下，和预设解像要求进行比较，判定被调整的光学系统需要调整的参数为像面倾斜、场曲和峰值中的一个或几个。
[0022]根据本发明一实施例，所述步骤(B)包括以下步骤:(BI)建立像面倾斜与被调整镜片因子之间的关系函数；(B2)建立场曲与被调整镜片因子之间的关系函数；(B3)建立峰值与被调整镜片因子之间的关系函数；以及(B4)建立成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数。
[0023]根据本发明一实施例，像面倾斜、场曲、峰值与被调整镜片因子之间的关系函数分别为:
[0024]T(d，t)=f{d(x，y)，t(x，y)}，d(x，y) =d(k*cos(9)，k*sin(9)；
[0025]C(h，g)=f{h(z)，g(z)};
[0026]P(d，h，r，t)=f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)};
[0027]其中，1~代表像面倾斜，C代表场曲，P代表峰值，d代表镜片偏心，t代表镜片倾斜，h代表镜片厚度，g代表镜片间距，r代表镜片表面精度，x、y为垂直光轴分解到像面的方向坐标，z为沿光轴的方向坐标，Θ为由x、y决定的二维平面内角度坐标，k为偏心绝对值。
[0028]根据本发明一实施例，根据镜头敏感度建立像面倾斜、场曲、峰值与被调整镜片因子之间的函数。
[0029]根据本发明一实施例，采用离焦曲线或其他适于量化像面倾斜、场曲、峰值的计算方式对像面倾斜 、场曲、峰值进行计算。
[0030]根据本发明一实施例，在上述方法中，像面倾斜、场曲、峰值是影响成像质量的因素，成像质量适于表示为像面倾斜、场曲、峰值的函数:
[0031]F(T，C，P)=f{T(d，t)，C(h，g)，P(d，h，r，t)}。
[0032]根据本发明一实施例，在上述方法中，光学系统的成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数为:
[0033]f(t，C，P)=f”{f{d(k*cos(0)，k*sin(0))，t(x，y)}，{h(z)，g(z)}，f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}}。
[0034]根据本发明一实施例，在光学系统成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数中，r是镜片表面精度，不是通过镜片机构位置调整就可改变的，当峰值需要调整时，需要进行镜片偏心d、镜片厚度h和镜片倾斜t的计算及调整，无需调整所述镜片表面精度r。
[0035]根据本发明一实施例，在上述方法中，对被调整镜片目标移动位置x、y、z、0进行计算时，求解出使F (T，C，P)为最佳的方程解。
[0036]其中，在上述方法中，对图像采集过程中使用的标版为适于输出图像信息的标版，适于选择平面标版或立体标版。
[0037]其中，在上述方法中，收集图像信息的方式适于选择为移动标版或移动模组。
[0038]其中，在上述方法中，在上述方法中，光学系统成像质量包括光学传递函数、调制传递函数、空间频率响应、反差转换函数和TV line中的一个或几个表征成像系统解像力的评价方式。
[0039]根据本发明一实施例，在所述步骤(A)之前，还包括一步骤:对包括可调镜片或可调镜片组的摄像模组通电来采集摄像模组成像。
[0040]根据本发明一实施例，在上述方法中，所述摄像模组包括的可调镜片或可调镜片组预组装于摄像模组中，所述可调镜片或可调镜片组相对于摄像模组的空间位置适于被进行至少一个方向的被调整。
【附图说明】
[0041]图1是根据本发明的一个优选实施例的包括可调镜片的摄像模组的结构示意图。
[0042]图2A至图2C是根据本发明的上述优选实施例中的摄像模组由于像面倾斜引起的成像质量低的现象示意图。
[0043]图3A至图3C是根据本发明的上述优选实施例中的摄像模组由于存在场曲引起的成像质量低的现象示意图。
[0044]图4A至图4C是根据本发明的上述优选实施例中的摄像模组由于峰值引起的成像质量低的现象示意图。
[0045]图5A至图5C是根据本发明的上述优选实施例中的摄像模组通过对可调镜片进行调整后实现光学成像质量补偿的效果示意图。
[0046]图6是根据本发明的上述优选实施例的光学系统成像质量的补偿方法流程图。
[0047]图7是根据本发明的上述优选实施例的光学系统成像质量进行补偿过程中获取判定成像质量需调整的参数的方法流程图。
[0048]图8是根据本发明的上述优选实施例的摄像模组的光学系统成像质量进行补偿过程中建立成像质量调整参数与被调整镜片因子之间的关系函数的方法流程图。
【具体实施方式】
[0049]以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
[ΟΟδΟ] 参考图1可知，一摄像模组，包括多枚镜片10、一光学结构件20、一滤光片30、一感光芯片40以及一线路板50及其他相关部件，各所述镜片10均沿着所述光学结构件20的高度方向被组装于所述光学结构件20的内部，并位于所述感光芯片40的感光路径上，所述滤光片30也安装于所述光学结构件20的内部，位于所述镜片10的下方以及位于所述感光芯片40的上方且在其感光路径上，所述感光芯片40贴装于所述线路板50的上方，通过组装固定上述各元件形成所述摄像模组。在该镜片可调的摄像模组中，所述镜片10中至少有一枚镜片为可调镜片，所述可调镜片在所述光学结构件20内部的空间适于被调整，也就是说，所述可调镜片预组装于所述摄像模组，对所述可调镜片不做固定，进而能够调整所述可调镜片，调整后使得所述可调镜片的中心轴线与所述感光芯片40的中心轴线重合或者在偏差允许的范围内，以使所述摄像模组的成像满足解像要求，然后再将预组装的所述可调镜片进行固化，即在所述摄像模组的生产组装过程中，完成所述摄像模组的调整，提高其成像质量。
[0051]本发明就是利用调整镜片方式实现模组生产过程中对成像质量的调整方法。此夕卜，可调镜片还可以实施为可调镜片组或者分体式镜头的摄像模组中的可调光学镜头，均适于使用本发明的方法进行调整实现成像质量的补偿。
[0052]光学系统的成像质量主要表现形式最终可分解为三个因素，分别为:像面倾斜、场曲和峰值，任何一个因素出现问题都会造成成像质量下降，这三个因素造成成像质量下降的通常表现形式如图2A至图4C所示。其中图2A、图2B和图2C所示为摄像模组由于像面倾斜引起的成像质量低的现象示意图，由于理想的像面是平面，而实际像面相对理想的像面出现倾斜，导致产生的图像周边清晰度不均匀；图3A、图3B和图3C所示为摄像模组由于存在场曲引起的成像质量低的现象示意图；图4A、图4B和图4C所示为摄像模组由于峰值引起的成像质量低的现象示意图。
[0053]本发明是在上述可调镜片或镜片组或镜头的摄像模组设计的基础上，通过对成像质量的判定，以及成像质量主要参数一一像面倾斜、场曲、峰值与镜片敏感度的函数关系，可以计算出被调整镜片的调整量，达到高品质、快速、低成本生产摄像模组的目的，并且生产出的摄像模组具有较高的成像质量。
[0054]具体地，完成包括可调镜片的摄像模组的预组装后，对摄像模组进行通电，采集摄像模组成像，根据摄像模组成像使用软件计算出可调镜片的调整量，然后根据调整量对可调镜片进行调整，直至摄像模组成像满足解像要求，然后再将调整后的可调镜片封装固定，进而得以完成摄像模组的生产组装。
[0055]本发明提供的光学系统成像质量的补偿方法就是根据采集得到的摄像模组成像，通过光学方法对摄像模组成像进行分析，建立影响成像质量的因素与各所述可调镜片敏感度之间的函数关系，定量的计算出所述可调镜片(又称为被调整镜片)的调整量，以便于在后续的调整中，能够一次性的将所述可调镜片的组装位置调整到位，保证调整的精准度，并可以提高生产效率。图5A、图5B和图5C所示为根据本发明提供的光学系统成像质量的补偿方法对所述可调镜片进行调整后的摄像模组实现光学成像质量补偿的效果示意图。
[0056]参考图6所示的本发明提供的光学系统成像质量的补偿方法流程图。如图6所示，光学系统成像质量的补偿方法600包括以下步骤:
[0057]步骤(601):根据摄像模组成像信息判定补偿成像质量需要调整的参数；
[0058]步骤(602):建立补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系函数；以及
[0059]步骤(603):通过补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系判定被调整镜片的调整方式及调整量。
[0060]由于影响成像质量的因素可归结为像面倾斜、场曲和峰值，因此在所述步骤(601)中，通过成像信息的分析，判定待校准的摄像模组的成像质量的影响因素属于像面T、场曲C和峰值P的哪一个或者哪几个，进而判定待校准的摄像模组的成像质量需要调整的参数。
[0061]此处提到的成像质量包括光学传递函数(Opt ical Transfer Funct1n，简称0TF)、调制传递函数(Modulat1n Transfer Funct1n，简称MTF)、空间频率响应(SpatialFrequency Response，简称SFR)、反差转换函数(Contrast Transfer Funct1n，简称CTF)和TV line等任何可以表征成像系统解像力的评价方式。
[0062]成像质量可以表征为像面倾斜、场曲、峰值的函数，因此，适于将成像质量定义为:
[0063]F(T，C，P)=f{T(d，t)，C(h，g)，P(d，h，r，t)}
[0064]其中，FR表成像质量，T代表像面倾斜，C代表场曲，P代表峰值。d代表镜片偏心，t代表镜片倾斜，h代表镜片厚度，g代表镜片间距，r代表镜片表面精度。
[0065]如图7所示，根据成像信息获取判定成像质量需要调整的参数的方法包括以下步骤:
[0066]步骤(6011):被调整光学系统对预设的标版采集成像信息；
[0067]步骤(6012):根据采集的成像信息对像面倾斜T、场曲C、峰值P进行计算；
[0068]步骤(6013):在当前成像质量的前提下，和预设解像要求进行比较，判定被调整的光学系统需要调整的参数为T、C、P中的哪一个或者哪几个。
[0069]其中在所述步骤(6011)中，图像信息采集可输出所需的像面倾斜T、场曲C和峰值P信息，本发明的所述摄像模组成像采集可基于摄像模组对MTF测试标版的拍摄，用MTF值来表征模组的成像质量，也可以基于其他测试标版进行图像采集，能表征成像质量即可。基于MTF标版进行图像采集并不视为对本发明的限制，本领域的技术人员可以想到使用其他标版进行图像采集。
[0070]此外，对图像采集过程中使用的标版不做限定，可以为平面标版，也可以为立体标版，任何能输出图像信息的标版均可以应用于本发明中。
[0071]值得一提的是，本发明对收集图像信息的方式不做限定，任何可以采集到所需信息的方式均可，可以为移动标版，也可以为移动模组。
[0072 ]在所述步骤(6012)和所述步骤(6013)中，本发明从采集到的图像对像面倾斜T、场曲C、峰值P进行计算，例如，在一较佳实施例中，采用离焦曲线的方式对T、C、P进行计算，然后将其分解到被调整镜片组上，确定被调整镜片需要调整的项目。
[0073]值得一提的是，本发明对T、C、P的计算方式不做要求，任何能把像面倾斜T、场曲C、峰值P这三个因素量化的方式都可以对其进行计算，包括但不限于采用离焦曲线的方式，按照本发明的光学设计及校准思路，本领域的技术人员可以想到其他的计算T、c、p的方式。因此，T、c、p的其他计算方法也可以应用于本发明中。
[0074]值得一提的是，在所述步骤(602)中，收集到所述的像面倾斜T、场曲C及峰值P的信息后，进行镜片偏心、倾斜、厚度及间隔各因素分解时，需先建立各参数与被调整镜片敏感度之间的函数，此项需参照摄像模组光学设计敏感度建立。
[0075]如图8所示，在所述步骤(602)中，建立成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系函数的方法包括以下步骤:
[0076]步骤(6021):建立像面倾斜与被调整镜片因子之间的关系函数；
[0077]步骤(6022):建立场曲与被调整镜片因子之间的关系函数；
[0078]步骤(6023):建立峰值与被调整镜片因子之间的关系函数；以及
[0079]步骤(6024):建立成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数。
[0080]在所述步骤(6021)中，从模组光学设计理论上看，像面倾斜T是镜片偏心d和镜片倾斜t的函数，像面倾斜T与被调整镜片因子之间的关系函数可表示为:
[0081 ] T(d，t)=f{d(x，y)，t(x，y)}，d(x，y) =d(k*cos(0)，k*sin(9))
[0082]其中，在此函数中，x、y为垂直光轴分解到像面的方向坐标，Θ为由x、y决定的二维平面内角度坐标，k为偏心绝对值。
[0083]此函数由镜头光学设计的敏感度决定，因此，可根据镜头敏感度建立像面倾斜函数。
[0084]在所述步骤(6022)中，场曲C是镜片厚度h和镜片间距g的函数，场曲C与被调整镜片因子之间的关系函数可表示为:
[0085]C(h，g)=f{h(z)，g(z)}
[0086]其中，在此函数中，z为沿光轴的方向坐标。
[0087]此函数由镜头光学设计的敏感度决定，因此，可根据镜头敏感度建立场曲函数。
[0088]在所述步骤(6023)中，峰值P是镜片偏心d、镜片厚度h、镜片表面精度r和镜片倾斜t的函数，峰值P与被调整镜片因子之间的关系函数可表示为:
[0089]P(d，h，r，t)=f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}
[0090]其中，在此函数中，x、y为垂直光轴分解到像面的方向坐标，z为沿光轴的方向坐标，r是镜片表面精度，r不是通过镜片机构位置调整就可改变的，也就是当峰值P需要调整时，需要进行镜片偏心d、镜片厚度h和镜片倾斜t的计算，计算后并对镜片偏心d、镜片厚度h和镜片倾斜t进行适当的调整，同时需要考虑镜片表面精度r对峰值的影响，但无需调整所述镜片表面精度r。
[0091]此函数同样通过镜头敏感度建立。
[0092]在所述步骤(6024)中，根据所述步骤(6021)至步骤(6023)，可建立成像质量与被调整镜片因子的关系函数。
[0093]成像质量可以表征为像面倾斜T、场曲C、峰值P的函数，将成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数表示为:
[0094]F(T，C，P)=f，{f{d(x，y)，t(x，y)}，{h(z)，g(z)}，f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，
y)}}；
[0095]进一步地换算为:
[0096]f(t，C，P)=f”{f{d(k*cos(0)，k*sin(0))，t(x，y)}，{h(z)，g(z)}，f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}}；
[0097]其中，在此函数中，FR表成像质量，T代表像面倾斜，C代表场曲，P代表峰值。d代表镜片偏心，t代表镜片倾斜，h代表镜片厚度，g代表镜片间距，r代表镜片表面精度，x、y为垂直光轴分解到像面的方向坐标，z为沿光轴的方向坐标，Θ为由X、7决定的二维平面内角度坐标，k为偏心绝对值。
[0098]在所述步骤(603)中，根据所述步骤(6024)中的成像质量与被调整镜片因子的关系函数来判定被调整镜片的调整方式和调整量，即根据F(T，C，P)与x、y、z、0之间的关系，通过对像面倾斜T、场曲C和/或峰值P的作为调整目标的确认，可以使用计算机自动计算，求解出使F(T，C，P)为最佳的方程解，即求解出被调整镜片目标移动位置x、y、z、0的值，也就是通过分析当成像质量为最佳时，使用软件计算出被调整镜片的目标移动位置x、y、z、9的值，按照计算出的被调整镜片的目标移动位置对被调整镜片进行有目标的移动，即定量的对被调整镜片的水平方向、垂直方向、倾斜方向和圆周方向进行调整，通过这种方式对被调整镜片有目标的校正，达到在摄像模组生产过程中能够快速补偿成像质量的目标，补偿其它部品及组装倾斜带来的像面倾斜、场曲及峰值造成的模组成像质量下降，对被调整镜片进行调整后，再固定调整后符合要求的所述被调整镜片，进而封装整个摄像模组，得到成像质量符合要求的摄像模组。
[0099]使用本发明提供的方法，能够在模组的 生产过程中，对模组成像质量进行补偿，使得生产出来的摄像模组符合预期解像要求，因此，本发明的方法省略了调焦步骤，得以提高摄像模组的生产效率和保证产品良率，且降低了生产成本。
[0100]本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
【主权项】
1.一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，其特征在于，其适于应用于包括可调镜片或可调镜片组的摄像模组，并且所述方法包括以下步骤: (A)根据被调整光学系统的成像信息判定补偿成像质量需要调整的参数； (B)建立补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系函数；以及 (C)通过补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系判定被调整镜片的调整方式及调整量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(A)包括以下步骤:(Al)被调整光学系统对预设的标版采集成像信息；(A2)根据采集的成像信息对像面倾斜、场曲、峰值进行计算；以及(A3)在当前成像质量的前提下，和预设解像要求进行比较，判定被调整的光学系统需要调整的参数为像面倾斜、场曲和峰值中的一个或几个。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(B)包括以下步骤:(BI)建立像面倾斜与被调整镜片因子之间的关系函数；(B2)建立场曲与被调整镜片因子之间的关系函数；(B3)建立峰值与被调整镜片因子之间的关系函数；以及(B4)建立成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述步骤(B)包括以下步骤:(BI)建立像面倾斜与被调整镜片因子之间的关系函数；(B2)建立场曲与被调整镜片因子之间的关系函数；(B3)建立峰值与被调整镜片因子之间的关系函数；以及(B4)建立成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数。5.根据权利要求3所述的方法，其中在上述方法中，像面倾斜、场曲、峰值与被调整镜片因子之间的关系函数分别为: T(d，t)=f{d(x，y)，t(x，y)}，d(x，y)=d(k*cos(0)，k*sin(0); C(h，g)=f{h(z)，g(z)}; P(d，h，r，t)=f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}; 其中，T代表像面倾斜，C代表场曲，P代表峰值，d代表镜片偏心，t代表镜片倾斜，h代表镜片厚度，g代表镜片间距，r代表镜片表面精度，X、y为垂直光轴分解到像面的方向坐标，z为沿光轴的方向坐标，Θ为由X、y决定的二维平面内角度坐标，k为偏心绝对值。6.根据权利要求4所述的方法，其中在上述方法中，像面倾斜、场曲、峰值与被调整镜片因子之间的关系函数分别为: T(d，t)=f{d(x，y)，t(x，y)}，d(x，y)=d(k*cos(0)，k*sin(0); C(h，g)=f{h(z)，g(z)}; P(d，h，r，t)=f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}; 其中在，T代表像面倾斜，C代表场曲，P代表峰值，d代表镜片偏心，t代表镜片倾斜，h代表镜片厚度，g代表镜片间距，r代表镜片表面精度，X、y为垂直光轴分解到像面的方向坐标，z为沿光轴的方向坐标，Θ为由X、y决定的二维平面内角度坐标，k为偏心绝对值。7.根据权利要求6所述的方法，其中在上述方法中，根据镜头敏感度建立像面倾斜、场曲、峰值与被调整镜片因子之间的函数。8.根据权利要求6所述的方法，其中在上述方法中，采用离焦曲线或其他适于量化像面倾斜、场曲、峰值的计算方式对像面倾斜、场曲、峰值进行计算。9.根据权利要求1至8任一所述的方法，其中在上述方法中，像面倾斜、场曲、峰值是影响成像质量的因素，成像质量适于表示为像面倾斜、场曲、峰值的函数: F(T，C，P)=f{T(d，t)，C(h，g)，P(d，h，r，t)}; 其中，fR表成像质量，T代表像面倾斜，C代表场曲，P代表峰值，d代表镜片偏心，t代表镜片倾斜，h代表镜片厚度，g代表镜片间距，r代表镜片表面精度。10.根据权利要求9所述的方法，其中在上述方法中，光学系统的成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数为: F(T，C，P)=f”{f{d(k*cos(0)，k*sin(0))，t(x，y)}，{h(z)，g(z)}，f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}}； 其中，FR表成像质量，T代表像面倾斜，C代表场曲，P代表峰值，d代表镜片偏心，t代表镜片倾斜，h代表镜片厚度，g代表镜片间距，r代表镜片表面精度，x、y为垂直光轴分解到像面的方向坐标，z为沿光轴的方向坐标，Θ为由X、7决定的二维平面内角度坐标，k为偏心绝对值。11.根据权利要求10所述的方法，其中在光学系统成像质量与被调整镜片因子之间的关系函数中，r是镜片表面精度，不是通过镜片机构位置调整就可改变的，当峰值需要调整时，需要进行镜片偏心d、镜片厚度h和镜片倾斜t的计算及调整，无需调整所述镜片表面精度r。12.根据权利要求10所述的方法，其中在上述方法中，对被调整镜片目标移动位置x、y、ζ、θ进行计算时，求解出使F(T，C，P)为最佳的方程解。13.根据权利要求11所述的方法，其中在上述方法中，对被调整镜片目标移动位置x、y、ζ、θ进行计算时，求解出使F(T，C，P)为最佳的方程解。14.根据权利要求2、4或6所述的方法，其中在上述方法中，对图像采集过程中使用的标版为适于输出图像信息的标版，适于选择平面标版或立体标版。15.根据权利要求14所述的方法，其中在上述方法中，收集图像信息的方式适于选择为移动标版或移动模组。16.根据权利要求1至8任一所述的方法，其中在上述方法中，光学系统成像质量包括光学传递函数、调制传递函数、空间频率响应、反差转换函数和TV line中的一个或几个表征成像系统解像力的评价方式。17.根据权利要求10所述的方法，其中在上述方法中，光学系统成像质量包括光学传递函数、调制传递函数、空间频率响应、反差转换函数和TV line中的一个或几个表征成像系统解像力的评价方式。18.根据权利要求10所述的方法，其中在所述步骤(A)之前，还包括一步骤:对包括可调镜片或可调镜片组的摄像模组通电来采集摄像模组成像。19.根据权利要求1至8任一所述的方法，其中在上述方法中，所述摄像模组包括的可调镜片或可调镜片组预组装于摄像模组中，所述可调镜片或可调镜片组相对于摄像模组的空间位置适于被进行至少一个方向的被调整。20.根据权利要求17所述的方法，其中在上述方法中，所述摄像模组包括的可调镜片或可调镜片组预组装于摄像模组中，所述可调镜片或可调镜片组相对于摄像模组的空间位置适于被进行至少一个方向的被调整。
【专利摘要】本发明公开一通过调整镜片实现光学系统成像质量的补偿方法，适于应用于可调镜片或镜片组的摄像模组，包括以下步骤：(A)根据被调整光学系统成像信息判定补偿成像质量需要调整的参数；(B)建立补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系函数；以及(C)通过补偿成像质量需要调整的参数与被调整镜片因子之间的关系判定被调整镜片的调整方式及调整量，能够在摄像模组组装生产过程中通过光学方法准确的进行调整，调整精度高、效率快，可满足高质量、低成本、高效率的生产需求，提升了光学系统的成像质量。
【IPC分类】G02B27/64
【公开号】CN105487248
【申请号】CN201510942802
【发明人】王明珠, 刘春梅, 蒋恒, 郭楠, 陈飞帆, 赵波杰
【申请人】宁波舜宇光电信息有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月16日
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