專利名稱：光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置與方法。更特別的是，本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于一數(shù)字圖像形成系統(tǒng)的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置與方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字相機(jī)已由昂貴的專業(yè)設(shè)備變成為廣受大眾歡迎的消費(fèi)性產(chǎn)品。其原理是利用鏡頭將圖像投射到數(shù)字相機(jī)的感測(cè)器，例如電荷耦合組件(ChargeCoupled Device、簡(jiǎn)稱CCD)上。通過電荷耦合組件，將相機(jī)鏡頭所采取到的光訊號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像訊號(hào)，再通過電子線路的處理，把數(shù)字圖像訊號(hào)儲(chǔ)存在內(nèi)存中。
圖像感測(cè)器通常為一陣列的形式，由最早期的320×240、640×480、1280×960，直到現(xiàn)在市場(chǎng)上的主流2048×1536。因而，隨著感測(cè)器的不斷進(jìn)步，數(shù)字相機(jī)在市場(chǎng)上已逐漸占有一席的地，隨著數(shù)字相機(jī)與感測(cè)器組件相繼的開發(fā)成功，目前數(shù)字相機(jī)逐漸取代傳統(tǒng)相機(jī)而成為市場(chǎng)上的主流。
在數(shù)字圖像形成裝置(如數(shù)字相機(jī)或鏡頭組件)的組裝過程中，如何檢測(cè)出感測(cè)器陣列中心與鏡片的光軸對(duì)正校準(zhǔn)程度是個(gè)值得研究的問題。尤其在高品質(zhì)的數(shù)字圖像形成裝置中，還需要將感測(cè)器陣列本身的中心位置對(duì)準(zhǔn)鏡片的光軸(optical axis)，而鏡片光軸與該感測(cè)器陣列上的交點(diǎn)，即本文所稱的『光學(xué)中心』，通過校準(zhǔn)感測(cè)器陣列中心與鏡片的光軸以獲得圖像的最佳品質(zhì)。
一般公知的校準(zhǔn)方式是利用定位銷(position pin)，將感測(cè)器陣列固定于鏡筒(lens barrel)結(jié)構(gòu)中一像平面(image plane)的位置。然而在較高級(jí)的SLR(single lens reflex)相機(jī)系統(tǒng)中，由于相機(jī)的鏡頭能夠更換，因此需要更復(fù)雜的設(shè)計(jì)。例如在美國專利第5,483,284號(hào)中，通過四個(gè)角落上的定位銷，準(zhǔn)確地將感測(cè)器陣列設(shè)置在像平面的位置。然而，美國專利第5,483,284號(hào)并無揭示在垂直光軸的方向，調(diào)整感測(cè)器相對(duì)于鏡片光軸的位置。與此相對(duì)，美國專利第6,628,339號(hào)中則述及一種固定結(jié)構(gòu)，是利用一固定盤(mountingplate)，能夠在垂直以及平行光軸的方向，調(diào)整感測(cè)器相對(duì)于鏡片光軸的位置。
關(guān)于光軸的定義，可參見『http//www.photonics.com/directory/』，或是『http//www.usa.canon.com/eflenses/lens1001/glossary/index_a.html』。簡(jiǎn)單的說，在一反射式或一折射式光學(xué)組件中，『光軸』是通過組件的各表面曲率中心的軸線，而光軸也會(huì)通過該光學(xué)組件的焦點(diǎn)。由于光軸并非一實(shí)體，因此目前并沒有一種便利的方式，以判斷感測(cè)器本身的中心位置是否對(duì)準(zhǔn)光學(xué)中心。當(dāng)一光束以平行光軸的方向而入射一相機(jī)的鏡片，會(huì)聚焦在該鏡片的一焦點(diǎn)，而在該焦點(diǎn)位置上所檢測(cè)的光強(qiáng)度具有一最大值，因此可通過尋找具有最大值光強(qiáng)度的位置，以尋找該鏡片的焦點(diǎn)，并進(jìn)一步判斷感測(cè)器的中心是否對(duì)準(zhǔn)光學(xué)中心。然而，在實(shí)際應(yīng)用上，噪聲可能導(dǎo)致測(cè)得最大值光強(qiáng)度的位置，并不等同于焦點(diǎn)的位置，進(jìn)而在對(duì)準(zhǔn)的過程中造成偏差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的是提供一種光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置與方法，以監(jiān)測(cè)一感測(cè)器陣列上一光學(xué)中心。
本發(fā)明另一目的是提供一種光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置與方法，在一感測(cè)器陣列與一鏡片的對(duì)準(zhǔn)過程中，供判斷該感測(cè)器陣列上一光學(xué)中心與該感測(cè)器陣列本身的中心位置的偏差。
本發(fā)明又一目的是提供一種光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置與方法，在數(shù)字圖像形成裝置的制造過程中，判斷一感測(cè)器陣列上一光學(xué)中心與該感測(cè)器陣列本身的中心位置的偏差。
本發(fā)明的再一目的是提供一種鏡頭組件檢測(cè)方法，在該鏡頭組件中一感測(cè)器陣列與一鏡片組的對(duì)準(zhǔn)過程中，供檢測(cè)該感測(cè)器陣列上一光學(xué)中心與該感測(cè)器陣列本身的中心位置的偏差量，以確定該鏡頭組件的優(yōu)劣。
當(dāng)一平行于光軸的測(cè)試光入射一鏡片，對(duì)在該鏡片后任一與光軸垂直的平面而言，平面上的亮度分布是具有一對(duì)應(yīng)于該光軸的對(duì)稱性。因此，設(shè)置一與該光軸垂直的平面感測(cè)器陣列以接收該鏡片射出的光，當(dāng)該感測(cè)器陣列上所測(cè)得的光強(qiáng)度具有對(duì)稱性，則可根據(jù)特定感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置，判斷該光軸在該感測(cè)器陣列上的交點(diǎn)，意即本發(fā)明所稱的『光學(xué)中心』。與公知技術(shù)通過尋找鏡片的焦點(diǎn)的方式監(jiān)測(cè)光軸與光學(xué)中心的手段相比，本發(fā)明較簡(jiǎn)單快速且精準(zhǔn)，并可輕易判斷該光學(xué)中心與感測(cè)器陣列本身的中心之間的距離偏差。
本發(fā)明的概念，依據(jù)鏡片的光軸的特性是成像面亮度最高的地方，而整個(gè)像平面其它位置的亮度會(huì)因?yàn)樾毕蛉肷涞脑颍S著遠(yuǎn)離光軸而變暗，因此可通過分析成像面(image plane)的亮度(luminance)等高線(contour)分布，計(jì)算出亮度等高線的幾何中心，以得到光學(xué)系統(tǒng)在成像面的光學(xué)中心位置。因而，本發(fā)明提出一種光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，供對(duì)應(yīng)一鏡片以計(jì)算一感測(cè)器陣列上一光學(xué)中心，該感測(cè)器陣列包括多個(gè)感測(cè)單元，每一該感測(cè)單元在該感測(cè)器陣列上具有一位置，該鏡片具有一光軸，該光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置包括一監(jiān)測(cè)組件與一處理單元。該監(jiān)測(cè)組件供設(shè)置該鏡片與該感測(cè)器陣列，其中，當(dāng)平行該光軸的一測(cè)試光入射該鏡片，則該感測(cè)器陣列通過檢測(cè)一接收自該鏡片測(cè)試光量，而使各感測(cè)單元得到一感測(cè)值。該處理單元經(jīng)由該監(jiān)測(cè)組件與該感測(cè)器陣列連接，從多個(gè)感測(cè)值中選取具有一特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置，計(jì)算該光學(xué)中心。
本發(fā)明還提出一種光學(xué)中心監(jiān)測(cè)方法，供對(duì)應(yīng)一鏡片以計(jì)算一感測(cè)器陣列上一光學(xué)中心，該感測(cè)器陣列包括多個(gè)感測(cè)單元，每一該感測(cè)單元在該感測(cè)器陣列上具有一位置，該鏡片具有一光軸，該方法包括(a)提供一測(cè)試光，以平行該光軸的方向而入射該鏡片；(b)該感測(cè)器陣列通過檢測(cè)一接收自該鏡片的測(cè)試光量，而使各感測(cè)單元得到一感測(cè)值；(c)從多個(gè)感測(cè)值中選取具有一特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置；以及(d)計(jì)算該感測(cè)器陣列上的光學(xué)中心。


附圖是為配合說明書解釋本發(fā)明。
圖1a為本發(fā)明的一實(shí)施例的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置示意圖；圖1b為本發(fā)明的另一實(shí)施例的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置示意圖；圖2a至圖2d為不同實(shí)施例中感測(cè)器陣列的示意圖；圖3a為本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)中心方法流程圖；圖3b為本發(fā)明另一實(shí)施例的光學(xué)中心方法流程圖；以及圖4a至圖4f為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字測(cè)試圖像。
附圖符號(hào)說明
100、150光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置101監(jiān)測(cè)組件151圖像拾取組件102、152鏡片104、150感測(cè)器陣列106、156處理單元TL測(cè)試光OA光軸具體實(shí)施方式
圖1a為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的光學(xué)中心(optical center)監(jiān)測(cè)裝置示意圖。光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置100供對(duì)應(yīng)一鏡片(lens)102以計(jì)算一感測(cè)器陣列104上一光學(xué)中心。光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置100包括一監(jiān)測(cè)組件101與一處理單元106。值得一提的是，鏡片102與感測(cè)器陣列104進(jìn)一步可作為一圖像拾取組件，供該光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置100對(duì)應(yīng)一目標(biāo)物，產(chǎn)生一數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。
在一實(shí)施例中，監(jiān)測(cè)組件101具有一基座(未圖示)，供設(shè)置鏡片102與感測(cè)器陣列104，并提供與感測(cè)器陣列104之間必要的電連接與訊號(hào)處理。該基座可具有一調(diào)整功能，供使用者選擇性地根據(jù)以下所述光學(xué)中心監(jiān)測(cè)的結(jié)果，進(jìn)行鏡片102與感測(cè)器陣列104的對(duì)準(zhǔn)。在完成對(duì)準(zhǔn)后，再以公知的封裝技術(shù)固定鏡片102與感測(cè)器陣列104的相對(duì)位置。值得一提的是，封裝后的鏡片102與感測(cè)器陣列104可與監(jiān)測(cè)組件101分離，而監(jiān)測(cè)組件101可用于下一組鏡片與感測(cè)器陣列的對(duì)準(zhǔn)。
鏡片102具有一光軸(optical axis)OA，供接受一測(cè)試光TL的入射，該測(cè)試光TL平行于光軸OA。在一實(shí)施例中，監(jiān)測(cè)組件101進(jìn)一步結(jié)合一均勻平面發(fā)光體(未圖示)，以提供該平行測(cè)試光TL，例如日本壺坂電機(jī)株式會(huì)社(TSUBOSAKAELECTRIC CO.，LTD.)所生產(chǎn)的『light source box』，也可使用一積分球(Integrating Sphere)，或是可利用一般光源配合一漫射器(diffuser)。在測(cè)試光TL入射之前，需利用一照度計(jì)(light meter)或是其它的光學(xué)測(cè)量儀器進(jìn)行測(cè)量，以確定測(cè)試光TL的均勻性以及行進(jìn)方向。值得一提的是，鏡片102非限定為一聚焦(convergent)鏡片或是一發(fā)散(divergent)鏡片，也是非限定為一折射鏡片或一反射鏡片。此外，結(jié)合多個(gè)鏡片，以在光學(xué)上產(chǎn)生與鏡片102具有相同效果的設(shè)計(jì)，也在本發(fā)明所要涵蓋的范圍的內(nèi)。
感測(cè)器陣列104可為一CMOS感測(cè)器陣列、一CCD感測(cè)器陣列、或其它可供監(jiān)測(cè)光強(qiáng)度的感測(cè)器陣列。在一實(shí)施例中，監(jiān)測(cè)組件101還包括一數(shù)字訊號(hào)處理器(未圖標(biāo))，該數(shù)字訊號(hào)處理器用于控制感測(cè)器陣列104而使每一該感測(cè)單元得到該感測(cè)值。值得一提的是，本發(fā)明較佳實(shí)施例是使用OmniVision公司的OV9640，其中結(jié)合了一CMOS感測(cè)器陣列與一數(shù)字訊號(hào)處理器，可供輸出一感測(cè)值訊號(hào)，另外還可包括Cypress公司的CY7C68013通用串行總線控制器(USB controller)，可將該感測(cè)值訊號(hào)通過通用串行總線輸出。
圖2a至圖2d為不同實(shí)施例中感測(cè)器陣列104的示意圖，然而本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該知道，以蜂巢式或其它方式排列的感測(cè)器陣列，也在本發(fā)明所要涵蓋的范圍內(nèi)。感測(cè)器陣列104包括多個(gè)感測(cè)單元，每一該感測(cè)單元在感測(cè)器陣列104上具有一位置，感測(cè)器陣列104通過檢測(cè)一接收自鏡片102的測(cè)試光量，而使各感測(cè)單元得到一感測(cè)值。值得一提的是，感測(cè)器陣列104并不一定要設(shè)置在鏡片102的像平面(image plane)處，而感測(cè)器陣列104可設(shè)置在任何與該像平面平行的位置。
處理單元106經(jīng)由監(jiān)測(cè)組件101與感測(cè)器陣列104連接。在一實(shí)施例中，處理單元106為一計(jì)算機(jī)，經(jīng)由一通用串行總線與監(jiān)測(cè)組件101連接。處理單元106從多個(gè)感測(cè)值中選取具有一特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置，并計(jì)算感測(cè)器陣列104上一光學(xué)中心。處理單元106可包括一專用型處理器，或是一通用型處理器，并可通過軟件、硬件、或是軟件與硬件的組合而實(shí)施。
在以下結(jié)合圖2a、2b、2c與2d的說明中，感測(cè)器陣列104具有7X7個(gè)感測(cè)單元，將感測(cè)器陣列104劃分為49個(gè)(意即7×7)位置。附圖中加入坐標(biāo)以輔助說明。值得一提的是，正中央的位置(4，4)即為感測(cè)器陣列104本身的中心位置，因此可通過所計(jì)算出光學(xué)中心的位置與感測(cè)器陣列104正中央的位置的距離，判斷鏡片102與感測(cè)器陣列104是否完成對(duì)準(zhǔn)程序。
在圖2a所示的實(shí)施例中，標(biāo)示A的感測(cè)單元代表一具相同亮度的感測(cè)值(例如亮度值皆為100)，而標(biāo)示B的感測(cè)單元代表另一具相同亮度的感測(cè)值(例如亮度值皆為200)。所有感測(cè)單元A(或是感測(cè)單元B)所對(duì)應(yīng)的位置在感測(cè)器陣列104形成一封閉曲線。可根據(jù)所有感測(cè)單元A所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心(3，4)，作為光學(xué)中心；或是根據(jù)所有感測(cè)單元B所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心(3，4)，作為光學(xué)中心；甚至根據(jù)所有感測(cè)單元A所對(duì)應(yīng)的位置與所有感測(cè)單元B所對(duì)應(yīng)的位置共同的幾何中心(3，4)，作為光學(xué)中心。該光學(xué)中心的選擇應(yīng)視鏡片的特性(發(fā)散、匯聚)以及感測(cè)器陣列的性質(zhì)(亮度與感測(cè)值成正比、反比)而定，在另一實(shí)施例中，以鏡片具有會(huì)聚特性以及感測(cè)器陣列的感測(cè)值與亮度成正比為例，故應(yīng)選擇感測(cè)單元A的感測(cè)值為該多個(gè)感測(cè)值中的最大值，并以處理單元106計(jì)算所有感測(cè)單元A所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心(3，4)，作為光學(xué)中心。
而圖2b中，標(biāo)示A的感測(cè)單元代表具相同亮度的感測(cè)值，而標(biāo)示B的感測(cè)單元代表具另一相同亮度的感測(cè)值，所有感測(cè)單元A(或是感測(cè)單元B)所對(duì)應(yīng)的位置在感測(cè)器陣列104形成一軸對(duì)稱分布?？筛鶕?jù)所有感測(cè)單元A所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心(4，4)，作為光學(xué)中心；或是根據(jù)所有感測(cè)單元B所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心(4，4)，作為光學(xué)中心；甚至根據(jù)所有感測(cè)單元A所對(duì)應(yīng)的位置與所有感測(cè)單元B所對(duì)應(yīng)的位置共同的幾何中心(4，4)。在另一實(shí)施例中，以鏡片具發(fā)散特性以及感測(cè)器陣列的感測(cè)值與亮度成正比為例，故應(yīng)選擇感測(cè)單元B的感測(cè)值為該多個(gè)感測(cè)值中的最小值，并以處理單元106計(jì)算所有感測(cè)單元B所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心(4，4)，作為光學(xué)中心。
在圖2a或2b所示的又一實(shí)施例中，當(dāng)感測(cè)單元A的亮度感測(cè)值大于所有感測(cè)單元的亮度感測(cè)值，則處理單元106計(jì)算所有感測(cè)單元A所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心，作為光學(xué)中心?；蚴窃诟袦y(cè)器陣列104的中，當(dāng)具有相同于感測(cè)單元B的亮度感測(cè)值的數(shù)量多于感測(cè)單元A及其它所有感測(cè)單元時(shí)，則處理單元106計(jì)算所有感測(cè)單元B所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心，作為該光學(xué)中心。值得一提的是，圖2a及圖2b中感測(cè)單元A所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心等同于與感測(cè)單元B所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心。然而本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該當(dāng)知道，實(shí)際應(yīng)用上，由于噪聲的緣故，如圖2c所示，感測(cè)單元A所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心(4，4)可不等同于與感測(cè)單元B所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心(3，4)，而該情況也在本發(fā)明所要涵蓋的范圍內(nèi)。
在一實(shí)施例中，處理單元106進(jìn)一步由該多個(gè)感測(cè)值中，選取多個(gè)有效感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置，其中每一該有效感測(cè)單元的感測(cè)值與該特定感測(cè)值的差小于或等于一固定值。處理單元106進(jìn)一步計(jì)算該多個(gè)有效感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置與具有該特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置共同的幾何中心，作為光學(xué)中心。此外，處理單元106還選擇性地根據(jù)該多個(gè)感測(cè)值中的最大值或最小值，以確定該固定值，例如當(dāng)鏡片102具有聚焦特性，則處理單元106根據(jù)該多個(gè)感測(cè)值中的最大值，以確定該固定值；而當(dāng)鏡片102具有發(fā)散特性，則處理單元106根據(jù)該多個(gè)感測(cè)值中的最小值，以確定該固定值。
以圖2d為例，選定感測(cè)單元A的感測(cè)值為一特定感測(cè)值。所有感測(cè)單元C的感測(cè)值與該特定感測(cè)值的差小于或等于一固定值。處理單元106進(jìn)一步計(jì)算所有感測(cè)單元A所對(duì)應(yīng)的位置與所有感測(cè)單元C所對(duì)應(yīng)的位置共同的幾何中心(4，4)，作為光學(xué)中心。舉例來說，該特定感測(cè)值為100，則處理單元106采用該特定感測(cè)值的十分的一，也就是10作為該固定值，則感測(cè)單元C的感測(cè)值范圍為90至110，因此計(jì)算感測(cè)值范圍為90至110的感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置共同的幾何中心，作為光學(xué)中心。在另一例中，當(dāng)感測(cè)單元A的感測(cè)值為該多個(gè)感測(cè)值中的最大值，例如為100，處理單元106將剩余的感測(cè)值由大到小排序，選取排序?yàn)榈谌母袦y(cè)值，例如為95，則將感測(cè)單元A的感測(cè)值與該排序?yàn)榈谌母袦y(cè)值的差作為該固定值(在該例中為5)，因此計(jì)算感測(cè)值范圍為95至100的感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置共同的幾何中心，作為光學(xué)中心。在又一例中，當(dāng)感測(cè)單元A的感測(cè)值為該多個(gè)感測(cè)值中的最小值，則處理單元106將10倍的最小值作為該固定值。
此外，處理單元106還產(chǎn)生一數(shù)字測(cè)試圖像，以對(duì)應(yīng)該多個(gè)感測(cè)單元在感測(cè)器陣列104上的位置與該多個(gè)感測(cè)值，以及在該數(shù)字測(cè)試圖像中對(duì)應(yīng)顯示光學(xué)中心。在該數(shù)字測(cè)試圖像中并對(duì)應(yīng)顯示感測(cè)器陣列104本身的中心位置，供使用者判斷兩者的偏差。
圖1b為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的光學(xué)中心(optical center)監(jiān)測(cè)裝置示意圖。光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置150，包括一圖像拾取組件(image pick up unit)151與一處理單元156。圖像拾取組件151供對(duì)應(yīng)目標(biāo)物產(chǎn)生數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。圖像拾取組件151包括一鏡片152與一感測(cè)器陣列154。鏡片151具有一光軸，供接受一測(cè)試光的入射，該測(cè)試光平行于該光軸。感測(cè)器陣列154包括多個(gè)感測(cè)單元，每一該感測(cè)單元在感測(cè)器陣列154上具有一位置，感測(cè)器陣列154通過接收自鏡片152的測(cè)試光量，使各感測(cè)單元得到一感測(cè)值。處理單元156與圖像拾取組件151連接，從多個(gè)感測(cè)值中選取具有一特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置，計(jì)算感測(cè)器陣列154上一光學(xué)中心。而圖2a至圖2d中對(duì)于光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置100的說明與敘述，也適用于光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置150。而關(guān)于鏡片102與感測(cè)器陣列104的說明與敘述，也適用于鏡片152與感測(cè)器陣列154。
此外，上述實(shí)施例所述的選擇光學(xué)中心的概念依據(jù)鏡片的光軸的特性是成像面亮度最高的地方，而整個(gè)像平面其它位置的亮度會(huì)因?yàn)樾毕蛉肷涞脑螂S著遠(yuǎn)離光軸而變暗，而通過分析成像面(image plane)的亮度(luminance)等高線(countour)分布，找出亮度等高線的幾何中心，以得到光學(xué)系統(tǒng)在成像面的光學(xué)中心位置，借此可得知鏡片的光軸對(duì)應(yīng)于感測(cè)器陣列的光學(xué)中心位置，如圖2a的光學(xué)中心為(3，4)，而最佳的感測(cè)器陣列幾何中心為(4，4)，可借此以校準(zhǔn)鏡片與感測(cè)器陣列的相對(duì)位置，使光學(xué)中心對(duì)準(zhǔn)感測(cè)器陣列本身的中心。
值得一提的是，光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置150可作為一數(shù)字圖像形成裝置，例如數(shù)字相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z錄像機(jī)、以及具有數(shù)字相機(jī)及/或數(shù)字?jǐn)z錄像機(jī)功能的可攜式電子裝置，例如具有照相功能的行動(dòng)電話，或是具有照相功能的個(gè)人數(shù)字助理等等，皆在本發(fā)明所要涵蓋的范圍。
本發(fā)明提出一種光學(xué)中心監(jiān)測(cè)方法，供對(duì)應(yīng)一鏡片以計(jì)算一感測(cè)器陣列上一光學(xué)中心，該感測(cè)器陣列包括多個(gè)感測(cè)單元，每一該感測(cè)單元在該感測(cè)器陣列上具有一位置，該鏡片具有一光軸。圖3a與圖3b是配合圖1a的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)方法流程圖。步驟301中，提供一測(cè)試光TL，以平行光軸OA的方向而入射鏡片102。該測(cè)試光TL可利用日本壺坂電機(jī)株式會(huì)社所生產(chǎn)的『light source box LSB-80』所產(chǎn)生。
在步驟303中，感測(cè)器陣列104接收鏡片102射出的光，每一感測(cè)單元得到一感測(cè)值，在一實(shí)施例中，感測(cè)器陣列104進(jìn)一步根據(jù)每一感測(cè)單元的感測(cè)值以形成一圖像。步驟305中，從多個(gè)感測(cè)值中選取具有一特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置，例如可將該多個(gè)感測(cè)值中的最大值或最小值作為該特定感測(cè)值。步驟307中，計(jì)算感測(cè)器陣列104上一光學(xué)中心，在一實(shí)施例中，步驟307是計(jì)算具有該特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心，作為光學(xué)中心。
在圖3b所示的另一實(shí)施例中，步驟317是選擇性地根據(jù)該多個(gè)感測(cè)值中的最大值或最小值，以確定一固定值，例如當(dāng)鏡片102具有聚焦特性，則根據(jù)該多個(gè)感測(cè)值中的最大值的十分的一作為該固定值；當(dāng)鏡片102具有發(fā)散特性，則根據(jù)該多個(gè)感測(cè)值中的最小值的兩倍，作為該固定值。步驟319是由該多個(gè)感測(cè)值中，還選取多個(gè)有效感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置，其中每一有效感測(cè)單元的感測(cè)值與該特定感測(cè)值的差小于或等于該固定值。步驟321中，計(jì)算該多個(gè)有效感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置與具有該特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心，作為光學(xué)中心。
此外，圖3a或圖3b所述的方法還可包括設(shè)定一預(yù)設(shè)偏差量，通過設(shè)定光學(xué)系統(tǒng)在光學(xué)中心與感測(cè)器陣列本身的中心之間可接受的距離偏差量，可借此檢測(cè)一監(jiān)測(cè)組件中鏡片與感測(cè)器陣列校準(zhǔn)的優(yōu)劣，如預(yù)設(shè)偏差量為X，實(shí)際偏差量為Y，則若X大于Y則為合格品，反的則為劣品，此時(shí)，處理單元可發(fā)出一警告訊號(hào)以驅(qū)動(dòng)一警示裝置，借此可方便有效的利用監(jiān)測(cè)組件進(jìn)行品質(zhì)檢測(cè)。
圖3a或圖3b所述的方法可還包括產(chǎn)生一數(shù)字測(cè)試圖像以對(duì)應(yīng)每一該感測(cè)單元在該感測(cè)器陣列上的位置，其中包括在該數(shù)字測(cè)試圖像中對(duì)應(yīng)顯示感測(cè)器本身中心的位置。圖4a至圖4f為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字測(cè)試圖像，對(duì)應(yīng)一感測(cè)器陣列上的感測(cè)單元的位置而具有352×288個(gè)像素(pixel)。在該數(shù)字測(cè)試圖像中，分別顯示感測(cè)值為90、100、110、120、130、140、150、與160等多組感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置。舉例來說，參見圖4a，感測(cè)值150為該多組感測(cè)值中的最大值，則選取感測(cè)值為150的感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置(步驟305)，計(jì)算幾何中心以作為光學(xué)中心(步驟307)。在圖4a所示的另一實(shí)施例中，還在該數(shù)字測(cè)試圖像中顯示光學(xué)中心，并顯示光學(xué)中心與感測(cè)器陣列本身的中心之間的偏差為3.1452個(gè)像素，以供使用者參考。
以圖4b為例，由于感測(cè)值為130的感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置形成一封閉曲線，且所對(duì)應(yīng)的位置的數(shù)量多于感測(cè)值為140或150的感測(cè)單元，則選取感測(cè)值為130的感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置(步驟305)，計(jì)算幾何中心以作為光學(xué)中心(步驟307)。在圖4b所示的另一實(shí)施例中，還在該數(shù)字測(cè)試圖像中顯示光學(xué)中心，并顯示光學(xué)中心與感測(cè)器陣列本身的中心之間的偏差為15.9203個(gè)像素。
以圖4c為例，感測(cè)值為150的感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置由于噪聲的關(guān)系，其軸對(duì)稱性較差，因此選取感測(cè)值為160的感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置與感測(cè)值為140的感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置(步驟305)，計(jì)算幾何中心以作為光學(xué)中心(步驟307)。在圖4c所示的另一實(shí)施例中，還在該數(shù)字測(cè)試圖像中顯示光學(xué)中心，并顯示光學(xué)中心與感測(cè)器陣列本身的中心之間的偏差為39.224個(gè)像素。
以圖4d為例，是選取感測(cè)值為150的感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置與感測(cè)值為140的感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置(步驟305)，計(jì)算幾何中心以作為光學(xué)中心(步驟307)。在圖4d所示的另一實(shí)施例中，還在該數(shù)字測(cè)試圖像中顯示光學(xué)中心，并顯示光學(xué)中心與感測(cè)器陣列本身的中心之間的偏差為28.9492個(gè)像素。
以圖4e為例，是選取感測(cè)值為150的感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置、感測(cè)值為140的感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置、以及感測(cè)值為130的感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置(步驟305)，計(jì)算幾何中心以作為光學(xué)中心(步驟307)。在圖4e所示的另一實(shí)施例中，還在該數(shù)字測(cè)試圖像中顯示光學(xué)中心，并顯示光學(xué)中心與感測(cè)器陣列本身的中心之間的偏差為13.4406個(gè)像素。
圖4f為例，若感測(cè)值150為該多個(gè)感測(cè)值中的最大值，則設(shè)定該固定值為20(步驟317)，而選取所有感測(cè)值介于130至150的感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置(步驟319)，計(jì)算幾何中心以作為光學(xué)中心(步驟321)。在圖4f所示的另一實(shí)施例中，還在該數(shù)字測(cè)試圖像中顯示光學(xué)中心，并顯示光學(xué)中心與感測(cè)器陣列本身的中心之間的偏差為42.842個(gè)像素。
本發(fā)明還提出一種計(jì)算機(jī)可讀取媒體，具有通過一計(jì)算機(jī)執(zhí)行的一區(qū)段碼，用以執(zhí)行如圖3a或圖3b所示的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)方法。借此圖3a或圖3b所述的步驟，可通過計(jì)算機(jī)程序指令而實(shí)施。該計(jì)算機(jī)可讀取媒體可為任何適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)可讀取媒體，包括內(nèi)存、硬盤、光儲(chǔ)存裝置、磁儲(chǔ)存裝置等等。
上述說明并非對(duì)本發(fā)明范疇的限制，且上述說明以及各種改變與均等性的安排皆于本發(fā)明權(quán)利要求書范圍所要保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，供對(duì)應(yīng)一鏡片以計(jì)算一感測(cè)器陣列上一光學(xué)中心，該感測(cè)器陣列包括多個(gè)感測(cè)單元，每一該感測(cè)單元在該感測(cè)器陣列上具有一位置，該鏡片具有一光軸，該光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置包括一監(jiān)測(cè)組件，該監(jiān)測(cè)組件供設(shè)置該鏡片與該感測(cè)器陣列，其中，當(dāng)平行該光軸的一測(cè)試光入射該鏡片，則該感測(cè)器陣列通過接收自該鏡片的測(cè)試光量，使每一該感測(cè)單元得到一感測(cè)值；以及一處理單元，該處理單元經(jīng)由該監(jiān)測(cè)組件與該感測(cè)器陣列連接，從多個(gè)感測(cè)值中選取具有一特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置，計(jì)算該光學(xué)中心。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該監(jiān)測(cè)組件還包括一數(shù)字訊號(hào)處理器，該數(shù)字訊號(hào)處理器用于控制該感測(cè)器陣列而使每一該感測(cè)單元得到該感測(cè)值。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該感測(cè)值是為一亮度值。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)組件，該處理單元還提供一預(yù)設(shè)偏差量設(shè)定功能，以設(shè)定該光學(xué)中心與該感測(cè)器陣列本身的中心之間的一預(yù)設(shè)偏差量。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)組件，其特征在于該處理單元還提供一警告訊號(hào)，其中當(dāng)該光學(xué)中心與該感測(cè)器陣列本身的中心之間的偏差量大于該預(yù)設(shè)偏差量時(shí)，則發(fā)出該警告訊號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該處理單元還產(chǎn)生一數(shù)字測(cè)試圖像以對(duì)應(yīng)該多個(gè)感測(cè)單元在該感測(cè)器陣列上的位置與該多個(gè)感測(cè)值，以及在該數(shù)字測(cè)試圖像中對(duì)應(yīng)顯示該光學(xué)中心。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該處理單元計(jì)算具有該特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心，作為該光學(xué)中心。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該特定感測(cè)值為該多個(gè)感測(cè)值中的最大值或最小值。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該處理單元進(jìn)一步由該多個(gè)感測(cè)值中選取多個(gè)有效感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置，其中每一該有效感測(cè)單元的感測(cè)值與該特定感測(cè)值的差小于或等于一固定值，該處理單元進(jìn)一步計(jì)算該多個(gè)有效感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置與具有該特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心，作為該光學(xué)中心。
10.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該處理單元還選擇性地根據(jù)該多個(gè)感測(cè)值中的最大值或最小值，確定該固定值。
11.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該特定感測(cè)值為該多個(gè)感測(cè)值中的最大值或最小值。
12.一種光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，包括一圖像拾取組件，該圖像拾取組件供對(duì)應(yīng)一目標(biāo)物產(chǎn)生一數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，該圖像拾取組件包括一鏡片，該鏡片具有一光軸，供接受一測(cè)試光的入射，該測(cè)試光平行于該光軸；以及一感測(cè)器陣列，該感測(cè)器陣列包括多個(gè)感測(cè)單元，每一該感測(cè)單元在該感測(cè)器陣列上具有一位置，該感測(cè)器陣列通過接收自該鏡片的測(cè)試光量，使每一該感測(cè)單元得到一感測(cè)值；以及一處理單元，該處理單元與該圖像拾取組件連接，從多個(gè)感測(cè)值中選取具有一特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置，計(jì)算該感測(cè)器陣列上一光學(xué)中心。
13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該感測(cè)值為一亮度值。
14.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該監(jiān)測(cè)組件還包括一數(shù)字訊號(hào)處理器，該數(shù)字訊號(hào)處理器用于控制該感測(cè)器陣列而使每一該感測(cè)單元得到該感測(cè)值。
15.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該處理單元還產(chǎn)生一數(shù)字測(cè)試圖像以對(duì)應(yīng)該多個(gè)感測(cè)單元在該感測(cè)器陣列上的位置與該多個(gè)感測(cè)值，以及在該數(shù)字測(cè)試圖像中對(duì)應(yīng)顯示該光學(xué)中心。
16.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該處理單元計(jì)算具有該特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心，作為該光學(xué)中心。
17.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該特定感測(cè)值為該多個(gè)感測(cè)值中的最大值或最小值。
18.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該處理單元進(jìn)一步由該多個(gè)感測(cè)值中選取多個(gè)有效感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置，每一該有效感測(cè)單元的感測(cè)值與該特定感測(cè)值的差小于或等于一固定值，該處理單元進(jìn)一步計(jì)算該多個(gè)有效感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置與具有該特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心，作為該光學(xué)中心。
19.如權(quán)利要求18所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該處理單元還選擇性地根據(jù)該多個(gè)感測(cè)值中的最大值或最小值，確定該固定值。
20.如權(quán)利要求18所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該特定感測(cè)值為該多個(gè)感測(cè)值中的最大值或最小值。
21.一種光學(xué)中心監(jiān)測(cè)方法，供對(duì)應(yīng)一鏡片以計(jì)算一感測(cè)器陣列上一光學(xué)中心，該感測(cè)器陣列包括多個(gè)感測(cè)單元，每一該感測(cè)單元在該感測(cè)器陣列上具有一位置，該鏡片具有一光軸，該方法包括(a)提供一測(cè)試光，以平行該光軸的方向而入射該鏡片；(b)該感測(cè)器陣列通過接收自該鏡片的測(cè)試光量，使每一該感測(cè)單元得到一感測(cè)值；(c)從多個(gè)感測(cè)值中選取具有一特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置；以及(d)計(jì)算該感測(cè)器陣列上該光學(xué)中心。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于還包括(e)產(chǎn)生一數(shù)字測(cè)試圖像以對(duì)應(yīng)每一該感測(cè)單元在該感測(cè)器陣列上的位置；以及(f)在該數(shù)字測(cè)試圖像中對(duì)應(yīng)顯示該光學(xué)中心。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于還包括(g)設(shè)定一預(yù)設(shè)偏差量；以及(h)比較該預(yù)設(shè)偏差量以及該光學(xué)中心與該感測(cè)器陣列本身的中心之間的偏差量。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于該偏差量是對(duì)應(yīng)該光學(xué)中心與該感測(cè)器陣列本身的中心之間的距離偏差。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于步驟(b)中該感測(cè)值為一亮度值。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于步驟(c)中具有該特定感測(cè)值的該多個(gè)感測(cè)單元為皆具有一特定亮度值的多個(gè)感測(cè)單元。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于步驟(c)還包括標(biāo)示一等高線，以顯示具有該特定亮度值的該多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置分布。
28.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于步驟(d)包括計(jì)算具有該特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心，作為該光學(xué)中心。
29.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于該特定感測(cè)值為該多個(gè)感測(cè)值中的最大值或最小值。
30.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于步驟(d)還包括(i)從該多個(gè)感測(cè)值中選取多個(gè)有效感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置，其中每一該有效感測(cè)單元的感測(cè)值與該特定感測(cè)值的差小于或等于一固定值；以及(j)計(jì)算該多個(gè)有效感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置與具有該特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置的幾何中心，作為該光學(xué)中心。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于步驟(i)還包括選擇性地根據(jù)該多個(gè)感測(cè)值中的最大值或最小值，以確定該固定值。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于該特定感測(cè)值為該多個(gè)感測(cè)值中的最大值或最小值。
33.一種具有通過一計(jì)算機(jī)執(zhí)行的一區(qū)段碼的計(jì)算機(jī)可讀取媒體，用以執(zhí)行如權(quán)利要求21至32項(xiàng)中之一所述的光學(xué)中心監(jiān)測(cè)方法。
全文摘要
一種光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置及方法，供對(duì)應(yīng)一鏡片以計(jì)算一感測(cè)器陣列上一光學(xué)中心。該感測(cè)器陣列包括多個(gè)感測(cè)單元。該光學(xué)中心監(jiān)測(cè)裝置包括一監(jiān)測(cè)組件與一處理單元。該監(jiān)測(cè)組件供設(shè)置該鏡片與該感測(cè)器陣列。當(dāng)一測(cè)試光入射該鏡片，則該感測(cè)器陣列通過檢測(cè)一接收自該鏡片的測(cè)試光量，使各感測(cè)單元分別得到一感測(cè)值。該處理單元?jiǎng)t經(jīng)由該監(jiān)測(cè)組件與該感測(cè)器陣列連接，從多個(gè)感測(cè)值中選取具有一特定感測(cè)值的多個(gè)感測(cè)單元所對(duì)應(yīng)的位置，計(jì)算該光學(xué)中心。
文檔編號(hào)H04N5/225GK1725097SQ200410071700
公開日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2004年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月21日
發(fā)明者林毅軒, 劉德偉 申請(qǐng)人:亞洲光學(xué)股份有限公司