CN114813051A - 基于逆投影mtf检测的镜头组装方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于逆投影MTF检测的镜头组装方法、装置及系统。该镜头组装方法包括：将经过光轴初步对准后的第一镜组和第二镜组放置于逆投影MTF检测装置中的预设位置；通过逆投影MTF检测装置检测得到第一镜组和第二镜组在预设位置处的调制传递函数曲线组，所述调制传递函数曲线组包括离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线；根据所述调制传递函数曲线组，定向调整所述第一镜组和/或所述第二镜组的姿态；和调整所述第一镜组相对于所述第二镜组在垂直于光轴的平面内的相对位置，以提高所述离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度。该镜头组装方法的优点是：能够快速准确找到各镜组间的最佳相对位姿，可有效提高产品组装良率。

Description

基于逆投影MTF检测的镜头组装方法、装置及系统

技术领域

本发明大致涉及镜头组装的技术领域，尤其是一种基于逆投影MTF检测的镜头组装方法、装置及系统。

背景技术

在对具有多个镜片的光学镜头进行组装时，各个镜片的光轴重合度越高，成品镜头的成像质量越高。

为保证成品镜头的成像质量，提高镜头的组装良率，目前有一种镜头组装方法，是通过在对两个镜组进行组装过程中不断调整两镜组之间的相对位姿，并使用逆投影MTF(调制传递函数，Modulation Transfer Function)检测装置检测两个镜组在各种相对位姿下的成像质量，从各个相对位姿中选取成像质量最佳的最佳相对位姿，并调整至该最佳相对位姿后对两个镜组进行固定。这种镜头组装方法需要从多个相对位姿下寻求最佳相对位姿，基本属于盲调盲测；而且由于两个镜组间的相对位姿有很多种，在寻求最佳相对位姿的过程中，需要耗费大量的时间去调整两个镜组的相对位姿并进行数据记录与比对，组装效率较低。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

本发明提供一种基于逆投影MTF检测的镜头组装方法、装置及系统，旨在解决目前镜头组装方法中组装效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种基于逆投影MTF检测的镜头组装方法，所述镜头包括第一镜组和第二镜组，所述镜头组装方法包括：

将经过光轴初步对准后的第一镜组和第二镜组放置于逆投影MTF检测装置中的预设位置；

通过逆投影MTF检测装置检测得到所述第一镜组和所述第二镜组在预设位置处的调制传递函数曲线组，所述调制传递函数曲线组包括离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线；

根据所述调制传递函数曲线组，定向调整所述第一镜组和/或所述第二镜组的姿态；和

调整所述第一镜组相对于所述第二镜组在垂直于光轴的平面内的相对位置，以提高所述离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度。

根据本发明的一个方面，其中所述调制传递函数曲线组包括在同一离轴视场下的至少三个位置处分别测得的离轴调制传递函数曲线组和一个中心视场下测得的在轴调制传递函数曲线。

根据本发明的一个方面，其中所述同一离轴视场下的至少三个位置为同一离轴视场下的至少三个等间隔位置。

根据本发明的一个方面，其中所述逆投影MTF检测装置包括设置在像面位置的刻线光罩和设置在物面位置的图像传感器，所述图像传感器设置为一个且位置可调或者设置为多个；

所述检测得到调制传递函数曲线组的步骤包括：

控制所述刻线光罩以预设的步距逐步向靠近或远离所述镜头的方向运动；所述刻线光罩每移动一个步距后，通过所述图像传感器测得在轴MTF值，并在所述至少三个位置处测得离轴MTF值；

根据所述刻线光罩与镜头之间的距离、以及所述在轴MTF值，生成在轴调制传递函数曲线；

根据所述刻线光罩与镜头之间的距离、以及在每个位置处的离轴MTF值，生成至少三条离轴调制传递函数曲线。

根据本发明的一个方面，其中所述定向调整第一镜组和/或所述第二镜组的姿态的步骤包括：

根据所述离轴调制传递函数曲线组，确定所述第一镜组相对于第二镜组的倾斜角度；

按照所述倾斜角度，反方向对所述第一镜组和/或所述第二镜组定量倾斜调平。

根据本发明的一个方面，其中所述确定第一镜组相对于第二镜组的倾斜角度的步骤包括：

将所述至少三个位置在垂直于光轴的平面内的投影的坐标作为空间坐标系中的X轴和Y轴的坐标值，将每个位置处所述离轴调制传递函数曲线的峰值对应的横坐标作为空间坐标系中的Z轴坐标值，获得与所述至少三个位置对应的至少三个空间点；

根据所述至少三个空间点，拟合出初始平面；

将所述初始平面与垂直于光轴的平面间的夹角角度作为所述第一镜组相对于第二镜组的倾斜角度。

根据本发明的一个方面，其中所述定向调整第一镜组和/或所述第二镜组的姿态的步骤包括：

按照所述倾斜方向的反方向对所述第一镜组和/或所述第二镜组逐步定量倾斜调平；

所述第一镜组和/或所述第二镜组每定量调平一次后，通过所述逆投影MTF检测装置测得所述第一镜组和所述第二镜组的离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线，若离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度变高则继续往同方向定量倾斜调平，若所述重合度变低则改变倾斜调平的方向，直至所述重合度符合第一预设条件。

根据本发明的一个方面，其中所述调整第一镜组相对于所述第二镜组的相对位置的步骤包括：

在垂直于光轴的平面内，对所述第一镜组和/或所述第二镜组逐步平移，所述第一镜组和/或所述第二镜组每平移一次后，检测所述第一镜组和所述第二镜组的离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线，若所述离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度变高则往同方向继续移动，若所述重合度变低则往反方向移动，直到所述重合度符合第二预设条件；且所述第二预设条件优于第一预设条件的指标。

根据本发明的一个方面，镜头组装方法还包括对所述第一镜组和所述第二镜组进行固定；

所述对第一镜组和第二镜组进行固定的步骤包括：

同步移动所述第一镜组和所述第二镜组至点胶装置处；

通过所述点胶装置对所述第一镜组与所述第二镜组的安装面进行点胶；

通过固化装置对胶水进行固化。

根据本发明的一个方面，镜头组装方法还包括：将固定后的所述第一镜组与所述第二镜组移动至所述逆投影MTF检测装置中的预设位置处，通过所述逆投影MTF检测装置检测固定后的所述第一镜组与所述第二镜组的离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度，以确认固定后的所述第一镜组与所述第二镜组的成像质量是否合格。

根据本发明的一个方面，其中将经过光轴初步对准后的第一镜组和第二镜组放置于逆投影MTF检测装置中的预设位置的步骤包括：

使用两个夹持装置分别夹持所述第一镜组与所述第二镜组，其中，至少一个所述夹持装置为六轴夹持装置；

通过调整所述六轴夹持装置，对所述第一镜组和所述第二镜组进行光轴初步对准；

移动两个所述夹持装置，将经过光轴初步对准后的所述第一镜组和所述第二镜组同步移动至所述逆投影MTF检测装置中的预设位置处。

根据本发明的一个方面，其中两个所述夹持装置分别为六轴夹持装置与设置在基准平面上的夹持装置。

根据本发明的一个方面，还提供一种基于逆投影MTF检测的镜头组装装置，所述镜头组装装置包括：

至少一个处理器；和

与所述至少一个处理器连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述镜头组装方法的步骤。

根据本发明的一个方面，还提供一种基于逆投影MTF检测的镜头组装系统，包括：

第一夹持装置，其上用于夹持镜头的第一镜组；

第二夹持装置，其上用于夹持镜头的第二镜组；

待成像物，位于所述镜头的像侧上；

图像采集单元，位于所述镜头的物侧上，可采集所述待成像物通过所述镜头所成的像；和

控制器，所述控制器与所述图像采集单元通讯，并且配置成可根据所述图像采集单元所采集的图像，确定离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线；所述控制器配置成可执行如权利要求1-12中任意一项所述的镜头组装方法。

根据本发明的一个方面，所述第一夹持装置和第二夹持装置中的一个为六轴夹持装置，另一个为设置在基准平面上的夹持装置。

与现有技术相比，本发明的基于逆投影MTF检测的镜头组装方法、装置及系统至少具有以下有益效果之一：能够快速准确找到各镜组间的最佳相对位姿，可有效提高产品组装良率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例中镜头组装方法的流程图；

图2示出了根据本发明一个实施例中逆投影MTF检测装置和夹持装置的示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例中第一镜组和第二镜组在预设位置处的调制传递函数曲线组的示意图；

图4示出了根据本发明一个实施例中镜头各个视场划分平面示意图；

图5示出了根据本发明另一个实施例中镜头各个视场划分平面示意图。

图中：100、逆投影MTF检测装置；110、刻线光罩；120、穹顶；130、支架；141、在轴图像传感器；142、离轴图像传感器；210、第一镜组；220、第二镜组；310、第一夹持装置；320、第二夹持装置；330、基准平面。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了根据本发明一个实施例的基于逆投影MTF检测的镜头组装方法10的流程图。图2示出了根据本发明一个实施例的逆投影MTF检测装置和夹持装置的示意图。

如图2所示，镜头包括第一镜组210和第二镜组220。第一镜组210和第二镜组220可以是一个镜片，也可以是由多个镜片组装而成的非完整镜头，在本实施例中并不做限制。其中，镜片可以是塑胶镜片或者玻璃镜片，在具体的实施方式中，第一镜组210和第二镜组220分别可以是玻璃镜组、塑胶镜组或玻塑混合镜组。

如图1所示，镜头组装方法10包括以下步骤，下面分别对其进行详细描述。

在步骤S11：将经过光轴初步对准后的第一镜组210和第二镜组220放置于逆投影MTF检测装置100中的预设位置。

组装过程中，第一镜组210和第二镜组220可以以不同的姿态和相对位置进行放置，例如可以使得镜片所在平面呈水平方向，二者一上一下放置；也可以是镜片所在平面呈竖直方向，一左一右放置；或者，也可以是倾斜放置，在具体的实施方式中，可以根据生产线上的镜头组装工位的设置需求而设置，在本实施例中并不做限制。以下为便于描述，以第一镜组210在上，第二镜组220在下为例进行说明。

为了提高组装效率，可以先将第一镜组210和第二镜组220进行光轴初步对准，以光轴初步对准的相对位姿放置于逆投影MTF检测装置100中的预设位置。

其中，光轴初步对准可以是将镜组的中心暂时的认定为镜组的光心，将第一镜组210放在上面，将第二镜组220放到下面，第一镜组210的中心和第二镜组220的中心的连线与第一镜组210和第二镜组220的安装基准面垂直，第一镜组210的中心和第二镜组220的中心之间保持镜头在设计时所设定的距离。图2的实施例中，是以镜头包括两个镜组为例进行说明，本领域技术人员容易理解，镜头也可以包括更多的镜组，同样可以适用本发明。

具体的，如图2所示，第一镜组210通过第一夹持装置310进行夹持，第二镜组220通过第二夹持装置320进行夹持，在具体实施方式中，可以通过自动调整第一和第二夹持装置来实现第一镜组210和第二镜组220的光轴初步对准，也可以通过手动操作两个夹持装置来实现光轴初步对准，在本实施例中并不做限制。在具体实施方式中，可以通过自动调整夹持装置的位置，来实现将经过光轴初步对准后的第一镜组210与第二镜组220同步放置于逆投影MTF检测装置100中的预设位置。

需要说明的是，第一夹持装置310和第二夹持装置320中至少有一个是六轴夹持装置。六轴夹持装置是可以通过调整六个自由度参数来调整所夹持物体在空间中的位姿的夹持装置，具体可以采用常规的六轴夹持装置来实现，在本实施例中并不做限制；其中，六个自由度分别是沿X、Y、Z三个直角坐标轴(图2中示出了X坐标轴和Z坐标轴，Y坐标轴的方向垂直于图面)方向的移动自由度参数和绕这三个坐标轴的转动自由度参数，通过调整六轴夹持装置的其中任意一个参数，即可改变所夹持物体在空间中的位姿。

在具体实施方式中，当第一夹持装置310和第二夹持装置320均是六轴夹持装置310时，每次可以通过对至少一个六轴夹持装置的至少一个自由度参数进行调整来调整第一镜组210与第二镜组220之间的相对位姿。当第一夹持装置310和第二夹持装置320中只有一个是六轴夹持装置时，可以每次通过对该六轴夹持装置的至少一个自由度参数进行调整来调整第一镜组210与第二镜组220之间的相对位姿；若另一夹持装置也具备对镜组的位姿进行调整的能力，则也可以通过该夹持装置调整第一镜组210与第二镜组220之间的相对位姿。在本实施例中，为提高调整效率，用于第一镜组210的第一夹持装置310采用六轴夹持装置；用于第二镜组220的第二夹持装置320设置在基准平面330上，所述基准平面可以通过调整三个自由度参数来调整设置在基准平面上的第二夹持装置所夹持物体在空间中的位置，其中，三个自由度参数分别是沿X、Y、Z三个直角坐标轴方向的移动自由度参数。在本实施例中，可以单独通过对第一夹持装置310(六轴夹持装置)的至少一个自由度参数进行调整来调整第一镜组210与第二镜组220之间的相对位姿；也可以单独通过对基准平面330的至少一个自由度参数进行调整来调整第一镜组210与第二镜组220之间的相对位姿；还可以通过同时对第一夹持装置310的至少一个自由度参数进行调整和对基准平面330的至少一个自由度参数进行调整来调整第一镜组210与第二镜组220之间的相对位姿。

如图2所示，逆投影MTF检测装置100包括刻线光罩110、半球形的穹顶120、滑动安装在穹顶120上的支架130以及安装在支架130上的图像传感器。其中，刻线光罩110表面设有图案，例如十字线；图像传感器可以采用CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)或者CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)，图像传感器与支架130一一对应，图像传感器与支架130的位置和数量可以根据实际需要进行配置。图2中示出了对应于镜头的中心视场的在轴图像传感器141，在轴图像传感器141用于测量被测镜头中心视场的MTF值；图2中还示出了对应于离轴视场的离轴图像传感器142，用于测量被测镜头离轴视场的MTF值。

逆投影MTF检测装置100的工作原理是通过颠倒镜头成像系统的物和像的位置，在被测镜头的像面设置刻线光罩110(或其他待成像物)，在被测镜头的物面位置设置图像传感器，以取得被测镜头的中心像场和/或周边像场在法向(S)和/或切向(T)的MTF值。其中，物方聚焦清晰的面称为物面，与之相对应的像方的面是像面。图2中，刻线光罩110所在的位置为镜头的像面，图像传感器所在的一方为物面。

逆投影MTF检测装置100在进行工作前，需要将基准平面330、刻线光罩110和在轴图像传感器141进行同轴设置，设置流程为：先将基准平面330放置在预设位置，并通过水平仪校准基准平面330，然后通过准直仪将刻线光罩110调整为与基准平面330垂直，再将在轴图像传感器141调整为与基准平面330垂直，并位于刻线光罩110的正上方。通过水平仪校准基准平面330，使得第二镜组320放置到基准平面330上并被第二夹持装置320固定后第二镜组220保持水平。

预设位置可以是预先设置的逆投影MTF检测装置100中合适进行检测的位置，例如，当逆投影MTF检测装置100包括多个图像传感器时，预设位置可以是各个图像传感器的光路汇聚点，将光轴初步对准后的第一镜组210和第二镜组220放在该预设位置具体可以是在光轴初步对准的相对位姿下，使得第一镜组210和第二镜组220组成的整体镜头的光学中心与各个图像传感器的光路汇聚点重合。当穹顶120为球面时，可以使得第一镜组210和第二镜组220组成的整体镜头的光学中心位于球面的中心处。

在步骤S12：通过逆投影MTF检测装置100检测得到第一镜组210与第二镜组220在预设位置处的调制传递函数曲线组。

需要说明的是:调制传递函数曲线的纵轴是MTF值，横轴可以是离焦偏移量，也可以是刻线光罩110与镜头(例如第二镜组220)之间的距离，也可以是法兰焦距，在本实施例中，调制传递函数曲线的横轴采用离焦偏移量。

关于调制传递函数曲线的获取，逆投影MTF检测装置100中可以配置多个图像传感器用于采集所述刻线光罩110的图像，并且逆投影MTF检测装置100可包括图像处理装置(未示出)，该图像处理装置与所述图像传感器通讯以获得各个传感器采集的图像，并根据采集的图像计算MTF值并获得多条调制传递函数曲线，具体的，可以通过控制刻线光罩110按照预设的步距逐步向靠近或者远离镜头的方向运动；刻线光罩110每移动一个步距后，通过多个图像传感器在各自位置采集图像，图像处理装置根据采集的图像信息测得MTF值；然后由同一图像传感器测得的MTF值拟合成一条调制传递函数曲线。当然，也可以在逆投影MTF检测装置100中配置一个位置可调的图像传感器来测出多条调制传递函数曲线，具体的，可以通过控制刻线光罩110按照预设的步距逐步向靠近或者远离镜头的方向运动；刻线光罩110每移动一个步距后，通过位置可调的图像传感器在不同位置处测得MTF值；然后由位置可调的图像传感器在同一位置处测得的MTF值拟合成一条调制传递函数曲线。为方便区分，由在轴图像传感器141测得的调制传递函数曲线称为在轴调制传递函数曲线，由离轴图像传感器142测得的调制传递函数曲线称为离轴调制传递函数曲线。

如图3所示，调制传递函数曲线组包括一个中心视场下测得的在轴调制传递函数曲线和在同一离轴视场下的至少三个位置处测得的离轴调制传递函数曲线(图中包括在同一离轴视场下的四个位置处测得的四条离轴调制传递函数曲线)。其中，离轴视场可以是生产或者组装所需关注的视场，比如0.3视场、0.5视场、0.8视场等；离轴调制传递函数曲线的数量可以根据实际需要进行选择，但至少是三条，调制传递函数曲线组中离轴调制传递函数曲线的数量越多，越有利于提高镜头组装的成品率；所述的至少三个位置可以是同一离轴视场下的至少三个等间隔位置，也可以是同一离轴视场下任意的三个位置，相对来说将所述至少三个位置设置为同一离轴视场下的至少三个等间隔位置更便于后续计算。

具体的，如图4所示，本实施例中，逆投影MTF检测装置100配置成具有一个在轴图像传感器141和四个同一视场的离轴图像传感器142，其中，四个离轴图像传感器142布置在0.3视场下的四个等间隔位置处；由此，测得的调制传递函数曲线组包含在0.3视场下的四个等间隔位置处测得的离轴调制传递函数曲线。在其它实施例中，逆投影MTF检测装置100还可以配置成具有一个在轴图像传感器141和多个离轴图像传感器142，多个离轴图像传感器142可以布置在多个离轴视场下的不同位置，以在不同的离轴视场下的不同位置获取镜头的离轴调制传递函数曲线。例如在图5所示的实施例中，逆投影MTF检测装置100具有一个在轴图像传感器141和分别位于0.3视场的四个离轴图像传感器142以及分别位于0.5视场的四个离轴图像传感器142。

如图1所示，镜头组装方法还包括步骤S13：根据调制传递函数曲线组，定向调整第一镜组210和/或第二镜组220的姿态。

在轴调制传递函数曲线可以用于评价被测镜头成像中心的成像质量，离轴调制传递函数可以用于评价被测镜组周边像场各点的成像质量。在理想状态下，当第一镜组210的光轴与第二镜组220的光轴完全重合时，第一镜组210和第二镜组220的离轴调制传递函数曲线的峰值是相同的或者接近的，第一镜组210和第二镜组220的离轴调制传递函数曲线的峰值对应的横坐标值，与在轴调制传递函数曲线的峰值对应的横坐标值是相同的或者接近的，此时第一镜组210和第二镜组220的离轴调制传递函数曲线与在轴调制传递函数曲线的重合度也是最高的，镜头的成像效果和质量也最好。

第一镜组210的光轴与第二镜组220的光轴之间可能出现两种偏差分量，第一种偏差分量是二者之间的姿态偏差，即第一镜组210的光轴与第二镜组220的光轴相互不平行，而是成一定角度；第二种偏差分量是二者的光心不对准，即在垂直于光轴的平面内相互间隔开。这两种偏差分量都会使得离轴调制传递函数曲线与在轴调制传递函数曲线产生较大偏差(也即重合度较低)，从而影响镜头的成像效果。

在步骤S13中，可以根据在步骤S12获得的调制传递函数曲线组，定向地调整第一镜组210和/或第二镜组220的姿态，从而尽可能纠正二者之间的姿态偏差。例如可以根据调制传递函数曲线组，大致确认第一镜组210相对于第二镜组220的偏转方向，然后反向地调节第一镜组210和/或第二镜组220的姿态，以减小第一镜组210相对于第二镜组220的姿态偏差。

如图2所示，第二夹持装置320设置在基准平面330上，其固定第二镜组220。第一夹持装置310为六轴夹持装置，第二夹持装置320无法调节绕坐标轴的转动自由度，因此可以通过第一夹持装置310来调节第一镜组210的角度，使得第一镜组210与第二镜组220的光轴尽可能平行，以提高离轴调制传递函数曲线与在轴调制传递函数曲线的重合度。下文将描述根据本发明一个实施例的调节方法。

在步骤S14，调整第一镜组210相对于第二镜组220在垂直于光轴的平面内的相对位置，以提高离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度。

根据本发明的一个实施例，可以通过第一夹持装置310和/或第二夹持装置320来调节第一镜组210相对于第二镜组220在垂直于光轴的平面内的相对位置，在图2所示的方位中，使得第一镜组210的光轴与第二镜组220的光轴尽可能对准。

在本实施例中，通过测算镜头的离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度，来衡量镜头的成像质量。第一镜组210和第二镜组220在一个相对位姿下的离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度越高，则说明第一镜组210和第二镜组220在该相对位姿下的成像质量就越高。

判定镜头的离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度的方式有多种。例如：通过同一离轴视场下各条离轴调制传递函数曲线的峰值对应的横坐标值与在轴调制传递函数曲线的峰值对应的横坐标值相差的总距离来进行判定，相差总距离越小，重合度越高；或者通过计算离轴调制传递函数曲线的峰值对应的横坐标值与在轴调制传递函数曲线的峰值对应的横坐标值的离散性来进行判定，离散性越小，重合度越高。本实施例中仅是示例性的示出了判定离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度的方式，并不是以此为限制。

下面描述根据本发明一个优选实施例的执行步骤S13的具体方式。根据调制传递函数曲线组，可以确定第一镜组210相对于第二镜组220的倾斜角度。具体的，将上述的同一离轴视场上的四个离轴图像传感器142的位置在垂直于光轴的平面内的投影的坐标作为空间坐标系中的X轴和Y轴的坐标值；将每个离轴图像传感器142测出的离轴调制传递函数曲线的峰值对应的横坐标作为空间坐标系中的Z轴坐标值，获得与四个离轴图像传感器142的位置对应的四个空间点。根据四个空间点，拟合出初始平面，将初始平面与垂直于光轴的平面间的夹角角度作为第一镜组210相对于第二镜组220的倾斜角度。

根据第一镜组210相对于第二镜组220的倾斜角度，对第一镜组210和/或第二镜组220定量倾斜调平，以提高离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度。具体的，倾斜角度体现了第一镜组210相对于第二镜组220的倾斜方向和倾斜大小，按照第一镜组210相对于第二镜组220的倾斜方向的反方向对第一镜组210和/或第二镜组220按照一定角度逐步定量倾斜调平；在本实施例中，是通过逐步调整六轴夹持装置310的转动自由度参数来调整第一镜组210的姿态，以达到逐步定量倾斜调平的目的。

在逐步定量倾斜调平过程中，第一镜组210每定量调平一次后，通过逆投影检测装置测得第一镜组210和第二镜组220在该相对位姿下的离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线，判定离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度，若重合度变高则继续往同方向定量倾斜调平；若重合度变低则向原调平方向的反方向进行倾斜调平并缩小每次调平的角度，直至重合度符合第一预设条件，或者，若重合度变低则恢复第一镜组210和第二镜组220至重合度最高的相对位姿。

在步骤S14中，调整第一镜组210相对于第二镜组220在垂直于光轴的平面内的相对位置，以提高离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度。本实施例中是通过调整六轴夹持装置310的X、Y两个直角坐标轴方向的移动自由度参数来调整第一镜组210的位置，和/或通过调整基准平面330的X、Y两个直角坐标轴方向的移动参数来调整第二镜组220的位置,以实现调整第一镜组210相对于第二镜组220在垂直于光轴的平面内的相对位置。

具体的，定量调整六轴夹持装置310的X轴方向的移动自由度参数调整第一镜组210的位置，和/或定量调整基准平面330的X轴方向的移动自由度参数调整第二镜组220的位置，第一镜组210和/或第二镜组220每平移一次后，通过逆投影检测装置测得第一镜组210和第二镜组220在该相对位姿下的离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线，判定离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度，若重合度变高则继续往同方向移动第一镜组210和/或第二镜组220，若重合度变低则往反方向移动，寻找在X轴方向上的最高重合度。

定量调整六轴夹持装置310的Y轴方向的移动自由度参数调整第一镜组210的位置，和/或定量调整基准平面330的Y轴方向的移动自由度参数调整第二镜组220的位置，第一镜组210和/或第二镜组220每平移一次后，通过逆投影检测装置测得第一镜组210和第二镜组220在该相对位姿下的离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线，判定离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度，若重合度变高则继续往同方向移动第一镜组210和/或第二镜组220，若重合度变低则往反方向移动，寻找在Y轴方向上的最高重合度。

在寻找X轴方向上的最高重合度和Y轴方向上的最高重合度的过程中，如果重合度高于第二预设条件，则可以停止继续寻找更高重合度，认为得到第一镜组210与第二镜组220的最佳相对位姿；当然也可以在X轴方向和Y轴方向上均寻找到最高重合度后，认为得到第一镜组210与第二镜组220的最佳相对位姿。需要说明的是，所述第二预设条件优于第一预设条件的指标。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，镜头组装方法还包括S15：对第一镜组210和第二镜组220进行固定。

在本实施例中，通过点胶后光固化的方式来固定第一镜组210与第二镜组220。具体的，设置点胶装置和固化装置，在得到第一镜组210与第二镜组220的最佳相对位姿后，同步移动两个夹持装置，以将第一镜组210与第二镜组220同步移动至点胶装置处；通过点胶装置对第一镜组210与第二镜组220的安装面进行点胶，并通过固化装置对胶水进行固化。其中，可以通过自动移动两个夹持装置的位置，来实现将第一镜组210与第二镜组220同步移动至点胶装置处。胶水为光学胶水，通过胶水的粘贴作用，能够保证第一镜组210和第二镜组220牢固粘贴，相比于其他粘贴方式，光学胶水避免了在光线透过第一镜组210和第二镜组220造成对光线的吸收或者遮挡。固化装置可以包括紫外灯，紫外灯的照射方向朝向第一镜组210和第二镜组220的对接面，通过紫外灯可以提高第一镜组210和第二镜组220之间胶水的固化速度，尽快的完成组装，提高组装效率。

根据本发明的一个优选实施例，如图1所示，镜头组装方法还包括S16：对固定后的镜头进行检查。

考虑到在固化过程中第一镜组210和第二镜组220的相对位姿有偏移、点胶失误等原因造成镜头成像质量不符合预期的情况，在本实施例中，在对第一镜组210和第二镜组220固定后，通过同步移动两个夹持装置，将固定后的第一镜组210与第二镜组220移动至逆投影MTF检测装置100中的预设位置处，通过逆投影MTF检测装置100检测固定后的第一镜组210与第二镜组220的离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度，以确认固定后的第一镜组210与第二镜组220的成像质量是否符合预期。例如，计算出的重合度小于第二预设条件，则认为固化后的第一镜组210与第二镜组220不合格，可以进行返工或者其它处理；反之，若计算出的重合度高于第二预设条件，则认为固化后的第一镜组210与第二镜组220合格。

相较于不断改变两个镜组的相对位姿，并对镜头在每一相对位姿下的成像质量进行测量，以获取最佳相对位姿的镜头组装方法，本发明实施例提出的镜头组装方法，通过定向定量的调整第一镜组210和/或第二镜组220的姿态，调整第一镜组210相对于第二镜组220在垂直于光轴的平面内的相对位置，来提高镜头的离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度，进而能够快速准确找到各镜组间的最佳相对位姿，可有效提高产品组装良率。

本发明的实施例还提供了一种基于逆投影MTF检测的镜头组装装置。镜头组装装置包括至少一个处理器以及与至少一个处理器连接的存储器。其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令；指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述镜头组装方法的步骤。

本发明的实施例还提供了一种基于逆投影MTF检测的镜头组装系统，如图2所示，镜头组装系统包括第一夹持装置310、第二夹持装置320、基准平面330、待成像物110、图像采集单元140、142和控制器。其中，第一夹持装置310用于夹持第一镜组210，第二夹持装置320用于夹持第二镜组220，第一夹持装置310和第二夹持装置320分别可以根据实际情况选用六轴夹持装置310或为设置在基准平面330上的夹持装置；待成像物110位于镜头的像侧上，可以选用刻线光罩110；图像采集单元位于镜头的物侧上，可以根据实际情况选择为多个图像传感器或者一个位置可以移动的图像传感器；控制器与图像采集单元通讯连接，控制器配置成根据图像采集单元所采集的图像，确定离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线，而且控制器可以执行上述的镜头组装方法。

根据本发明的一个方面，所述第一夹持装置和第二夹持装置中的一个为六轴夹持装置，另一个为设置在基准平面上的夹持装置。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种基于逆投影MTF检测的镜头组装方法，所述镜头包括第一镜组和第二镜组，所述镜头组装方法包括：

将经过光轴初步对准后的第一镜组和第二镜组放置于逆投影MTF检测装置中的预设位置；

通过逆投影MTF检测装置检测得到所述第一镜组和所述第二镜组在预设位置处的调制传递函数曲线组，所述调制传递函数曲线组包括离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线；

根据所述调制传递函数曲线组，定向调整所述第一镜组和/或所述第二镜组的姿态；和

调整所述第一镜组相对于所述第二镜组在垂直于光轴的平面内的相对位置，以提高所述离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度。

2.根据权利要求1所述的镜头组装方法，其中所述调制传递函数曲线组包括在同一离轴视场下的至少三个位置处分别测得的离轴调制传递函数曲线组和一个中心视场下测得的在轴调制传递函数曲线。

3.根据权利要求2所述的镜头组装方法，其中所述同一离轴视场下的至少三个位置为同一离轴视场下的至少三个等间隔位置。

4.根据权利要求2或3所述的镜头组装方法，其中所述逆投影MTF检测装置包括设置在像面位置的刻线光罩和设置在物面位置的图像传感器，所述图像传感器设置为一个且位置可调或者设置为多个；

所述检测得到调制传递函数曲线组的步骤包括：

控制所述刻线光罩以预设的步距逐步向靠近或远离所述镜头的方向运动；所述刻线光罩每移动一个步距后，通过所述图像传感器测得在轴MTF值，并在所述至少三个位置处测得离轴MTF值；

根据所述刻线光罩与镜头之间的距离、以及所述在轴MTF值，生成在轴调制传递函数曲线；

根据所述刻线光罩与镜头之间的距离、以及在每个位置处的离轴MTF值，生成至少三条离轴调制传递函数曲线。

5.根据权利要求4所述的镜头组装方法，其中所述定向调整第一镜组和/或所述第二镜组的姿态的步骤包括：

根据所述离轴调制传递函数曲线组，确定所述第一镜组相对于第二镜组的倾斜角度；

按照所述倾斜角度，反方向对所述第一镜组和/或所述第二镜组定量倾斜调平。

6.根据权利要求5所述的镜头组装方法，其中所述确定第一镜组相对于第二镜组的倾斜角度的步骤包括：

将所述至少三个位置在垂直于光轴的平面内的投影的坐标作为空间坐标系中的X轴和Y轴的坐标值，将每个位置处所述离轴调制传递函数曲线的峰值对应的横坐标作为空间坐标系中的Z轴坐标值，获得与所述至少三个位置对应的至少三个空间点；

根据所述至少三个空间点，拟合出初始平面；

将所述初始平面与垂直于光轴的平面间的夹角角度作为所述第一镜组相对于第二镜组的倾斜角度。

7.根据权利要求5所述的镜头组装方法，其中所述定向调整第一镜组和/或所述第二镜组的姿态的步骤包括：

按照所述倾斜方向的反方向对所述第一镜组和/或所述第二镜组逐步定量倾斜调平，直至所述重合度符合第一预设条件。

8.根据权利要求1所述的镜头组装方法，其中所述调整第一镜组相对于所述第二镜组的相对位置的步骤包括：

在垂直于光轴的平面内，对所述第一镜组和/或所述第二镜组逐步平移，所述第一镜组和/或所述第二镜组每平移一次后，检测所述第一镜组和所述第二镜组的离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线，若所述离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度变高则往同方向继续移动，若所述重合度变低则往反方向移动，直到所述重合度符合第二预设条件；且所述第二预设条件优于第一预设条件的指标。

9.根据权利要求1所述的镜头组装方法，还包括对所述第一镜组和所述第二镜组进行固定；

所述对第一镜组和第二镜组进行固定的步骤包括：

同步移动所述第一镜组和所述第二镜组至点胶装置处；

通过所述点胶装置对所述第一镜组与所述第二镜组的安装面进行点胶；

通过固化装置对胶水进行固化。

10.根据权利要求9所述的镜头组装方法，还包括：

将固定后的所述第一镜组与所述第二镜组移动至所述逆投影MTF检测装置中的预设位置处，通过所述逆投影MTF检测装置检测固定后的所述第一镜组与所述第二镜组的离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线的重合度，以确认固定后的所述第一镜组与所述第二镜组的成像质量是否合格。

11.根据权利要求1所述的镜头组装方法，其中将经过光轴初步对准后的第一镜组和第二镜组放置于逆投影MTF检测装置中的预设位置的步骤包括：

使用两个夹持装置分别夹持所述第一镜组与所述第二镜组，其中，至少一个所述夹持装置为六轴夹持装置；

通过调整所述六轴夹持装置，对所述第一镜组和所述第二镜组进行光轴初步对准；

移动两个所述夹持装置，将经过光轴初步对准后的所述第一镜组和所述第二镜组同步移动至所述逆投影MTF检测装置中的预设位置处。

12.根据权利要求11所述的镜头组装方法，其中两个所述夹持装置分别为六轴夹持装置与设置在基准平面上的夹持装置。

13.一种基于逆投影MTF检测的镜头组装装置，所述镜头组装装置包括：

至少一个处理器；和

与所述至少一个处理器连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-12中任意一项所述的镜头组装方法的步骤。

14.一种基于逆投影MTF检测的镜头组装系统，包括：

第一夹持装置，其上用于夹持镜头的第一镜组；

第二夹持装置，其上用于夹持镜头的第二镜组；

待成像物，位于所述镜头的像侧上；

图像采集单元，位于所述镜头的物侧上，可采集所述待成像物通过所述镜头所成的像；和

控制器，所述控制器与所述图像采集单元通讯，并且配置成可根据所述图像采集单元所采集的图像，确定离轴调制传递函数曲线和在轴调制传递函数曲线；所述控制器配置成可执行如权利要求1-12中任意一项所述的镜头组装方法。

15.根据权利要求14所述的镜头组装系统，其中所述第一夹持装置和第二夹持装置中的一个为六轴夹持装置，另一个为设置在基准平面上的夹持装置。

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