测量并校正镜头的倾角的系统和方法与流程

技术领域

本公开涉及一种测量并校正镜头的倾角的系统和方法。

背景技术：

近来，大多数移动通信终端中已包含数码相机功能。随着包含在移动通信终端中的数码相机功能的改进，已普遍使用包括高像素图像传感器的相机模块。

这样的相机模块具有用于使物体自动聚焦(AF)的自动聚焦功能，其中，通过控制诸如音圈电机(VCM)等的致动器来执行自动聚焦功能。

在这样的自动聚焦操作中，镜头可在镜头的可移动范围内从微距聚焦位置移动到无限远聚焦位置，并确定成像目标在每个镜头位置处的清晰度，以将镜头定位在清晰度最好的位置处。

通常，在移动通信终端中包含的相机模块中，通过手动执行聚焦然后固定镜头来设置镜头的初始位置，以在进行普通拍摄或视频拍摄时降低电流消耗。

这里，由于固定后的镜头位置变为在执行自动聚焦时使镜头移动的初始位置，所以可确定镜头的驱动距离、自动聚焦的准确度和分辨率。

因此，在相机模块中，已经需要一种方法来找到镜头进行自动聚焦的光学最佳位置并固定镜头的驱动距离以提高自动聚焦的准确度。

同时，在由于相机模块的装配过程中产生的各种因素而导致镜头的光轴未被设置为与图像传感器的成像表面垂直而是相对于成像表面以特定角度倾斜的情况下，对镜头的分辨率具有负面的影响。

因此，在相机模块的装配过程中需要有使镜头的光轴被设置为与图像传 感器的成像表面垂直的步骤。

技术实现要素：

本公开的一方面可提供一种测量并校正镜头的倾角的系统和方法，在该系统和方法中，可提高测量镜头的分辨率的准确性和测量镜头的倾角的准确性。

本公开的一方面还可提供一种测量并校正镜头的倾角的系统和方法，在该系统和方法中，可提高相机模块的生产率。

根据本公开的一方面，在测量并校正镜头的倾角的系统和方法中，利用测试图测量镜头的分辨率，并根据镜头的分辨率是否等于或大于预设值来选择是否校正镜头的倾斜度，从而可提高相机模块的生产率。

在测量并校正镜头的倾角的系统和方法中，使用按照预定间隔设置多个圆形检测标记的测试图，从而可提高测量镜头的分辨率的准确性。

在测量并校正镜头的倾角的系统和方法，可提高测量镜头的分辨率的准确性，从而可提高测量镜头的倾角和倾斜量的准确性。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的上述及其他方面、特征和其他优点将会被更清楚的理解，其中：

图1是根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的系统的框图；

图2是在根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的系统中使用的测试图的平面图；

图3A至图3C是示出在测试图中的设置的检测标记为矩形的情形的概念图；

图4是示出在根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的系统中使用的测试图中设置的检测标记投影在图像传感器上的形式的概念图；

图5是示出图4中的图像传感器被旋转的状态的视图；

图6是示出空间频率响应的峰值在捕捉的图像中根据捕捉的图像的区域而显示为彼此不同的曲线图；

图7是示出空间频率响应的峰值在捕捉的图像中显示为彼此相似的曲线 图；

图8是示出相机模块组装后的状态的透视图；

图9是示出在相机模块中的镜头相对于图像传感器倾斜的形式的概念图；

图10是示出在与镜头的光轴垂直的虚拟平面上划分的倾斜区域的概念图；

图11是示出在根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的系统中校正镜头倾斜度的方法的图表；

图12是示出根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。

然而，本公开可以以许多不同的形式实施，且不应当被理解为局限于在此阐述的实施例。更确切地，提供这些实施例是为了使本公开将是彻底的和完整的，并且将会把本公开的范围充分传达给本领域的技术人员。

在附图中，为清楚起见，可能会夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终用于指示相同或相似的部件。

首先将限定关于方向的术语。光轴方向指的是基于镜头10的竖直方向。

图1是根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的系统的框图。

参照图1，根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的系统可包括测量镜头10的分辨率的分辨率测量单元100、倾角测量单元200、倾斜度计算单元300、倾斜度校正单元400和模块固定单元500。

分辨率测量单元100可包括用于测量分辨率的测试图110和改变镜头10与图像传感器20之间的距离的模块调节单元120。

分辨率测量单元100可利用测试图110来测量镜头10的空间频率响应(SFR)，从而测量镜头10的分辨率。

这里，为了根据镜头10和图像传感器20之间的距离来测量分辨率，模块调节单元120可使镜头10在无限远至微距的范围内移动，分辨率测量单元100可利用测试图110测量镜头10在镜头的每个位置处的分辨率。

倾角测量单元200可根据测量的空间频率响应(SFR)来测量与镜头10的光轴垂直的虚拟平面和图像传感器20之间的倾角。

如下面描述的，虚拟平面可指容纳镜头10的壳体的平面。

倾斜度计算单元300可根据由倾角测量单元200测量的倾角来计算倾斜量。

倾斜度校正单元400可根据由倾斜度计算单元300计算的倾斜量来校正与镜头10的光轴垂直的虚拟平面与图像传感器20之间的倾斜量。

模块固定单元500可在已校正了倾斜量的状态下固定镜头10与图像传感器20之间的距离。

然而，在由分辨率测量单元100测量的镜头10的分辨率等于预设值或大于预设值的情况下，可固定镜头10和图像传感器20之间的距离，而无需执行校正倾斜量的过程。

也就是说，在根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的系统中，可根据由分辨率测量单元100测量的镜头10的分辨率确定是否校正镜头10的倾角。

这里，固定后的镜头10的位置可成为在执行自动聚焦时使镜头10移动的初始位置。

由于根据测量镜头10的分辨率来确定是否校正镜头10的倾角，所以对于每一个制造的相机模块，不一定校正其倾角，而是可选择性地校正，从而可提高相机模块的生产率。

接下来，将参照图2至图5描述在根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的系统中使用的测试图。

图2是在根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的系统中使用的测试图的平面图；图3A至图3C是示出在测试图中设置的检测标记具有矩形形状的示例的概念图；图4是示出在根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的系统中使用的测试图中设置的检测标记被投影到图像传感器上的形式的概念图；图5是示出图4中的图像传感器被旋转的状态的视图。

分辨率测量单元100可利用测试图110来测量镜头10的空间频率响应(SFR)，从而测量镜头10的分辨率。

在测试图110形成在图像传感器20上的图像具有大体上彼此相近的亮度 的情况下(在图像的对比度(contrast)低的情况下)，屏幕中的空间相关性(spatial correlation)处于较高的状态，SFR可具有较低值，而在测试图110形成在图像传感器20上的图像具有不同的亮度(图像的对比度高)的情况下，SFR可具有较高值。

如上所述，在改变镜头10和图像传感器20之间的距离时，分辨率测量单元100可使测试图110成像，从而评估每个图像的SFR。

在镜头被适当地聚焦的位置处，包含在测试图110中的不同亮度可被彼此清楚地区分，从而可显示高的SFR，在镜头未被适当地聚焦的位置处，包含在测试图110中的不同的亮度不会被彼此清楚地区分，从而可显示低的SFR。

因此，分辨率测量单元110可根据镜头10和图像传感器20之间的距离来测量镜头10的分辨率，从而找到镜头10和图像传感器20之间的适当的距离。

这里，为了提高镜头10的SFR的准确度，测试图110可设置有圆形检测标记M。

例如，测试图110可具有矩形形状，矩形形状的边缘内的表面的颜色可为白色。

另外，可在测试图110中设置黑色的圆形检测标记M。然而，本公开不限于此。即，矩形形状的边缘内的表面的颜色和检测标记M的颜色也可彼此对调。

可设置多个圆形检测标记M并使所述多个圆形检测标记M位于测试图110的矩形形状的边缘内，并按照预定间隔彼此分隔开。

同时，如图3A至图3C中所示，在检测标记N为除了圆形之外的其它形状(例如，矩形形状)的情况下，具有矩形形状的检测标记N可具有预定倾斜角θ1，以允许位于测试图110内的黑色和白色之间的边界线穿过多个像素。

这里，分辨率测量单元100可在假设检测标记N的预设倾斜角为θ1的情况下测量SFR。可执行使相机模块40(包括镜头10和图像传感器20)与测试图100彼此对准的过程以在每当测量SFR时得到预定结果。

然而，在相机模块40和测试图110彼此未对准的情况下，成像的检测标记N的倾斜角θ2或θ3可能会与预设倾斜角θ1不同(见图3B和图3C)。因此，SFR值可能存在误差。

然而，如上所述，在本示例性实施例中，检测标记M为圆形形状，从而，即使不执行使相机模块40和测试图110彼此对准的步骤，成像的检测标记M也会保持圆形形状。

例如，如图5所示，即使在包括图像传感器20的相机模块40被旋转的状态下使测试图110成像，作为将要被成像的目标的检测标记M也具有圆形形状，从而成像的检测标记M的形状不会变化(对比图4和图5)。

因此，由于在测量镜头10的分辨率时，作为将要被成像的目标的检测标记M的形状即使在相机模块40相对于测试图110旋转的状态下也不改变，所以可降低SFR的测量误差，并且可提高测量的SFR的准确度。

另外，可提高测量的SFR的准确度来提高镜头10的倾角和倾斜量的测量的准确度。

接下来，将参照图6和图7描述倾角测量单元。

分辨率测量单元110可评估成像的测试图110上的外围区域和中部区域的SFR。

在镜头10的光轴被设置为与图像传感器20的成像表面垂直的理想情况下，捕获的图像的中部区域的SFR的峰值和捕获的图像的外围区域的SFR的峰值可出现在镜头的同一位置处(见图7)。

这可能意味着镜头10基于捕捉的图像的中部区域被适当地聚焦的位置和镜头10基于捕捉的图像的外围区域被适当地聚焦的位置彼此相同，这相应于镜头10的光轴被设置为与图像传感器20的成像表面垂直的理想情况。

然而，由于在装配相机模块40的过程中所产生的各种因素导致镜头10的光轴未被设置为与图像传感器20的成像表面垂直，而是相对于图像传感器20的成像表面倾斜预定角度。

在这种情况下，捕捉的图像的中部区域的SFR的峰值和捕捉的图像的外围区域的SFR的峰值会出现在镜头的不同位置处(见图6)。

这可能意味着镜头10基于中央区域被适当地聚焦的位置和镜头10基于外围区域被适当地聚焦的位置彼此不同。

这种情况会对分辨率具有负面影响。例如，捕捉的图像的外围区域的图像质量可能会劣化。

因此，可调节镜头10的位置，使得SFR的峰值在捕捉的图像的全部区域内显示为彼此相似。

这里，倾角测量单元200可测量镜头10的倾角，以调节镜头10的位置。

也就是说，倾角测量单元200可基于由分辨率测量单元100测量的SFR的峰值出现在的镜头中的位置来测量与镜头10的光轴垂直的虚拟平面和图像传感器20之间的倾角。

这里，虚拟平面可指容纳镜头10的壳体的平面。

例如，倾角测量单元200可根据在测量的SFR具有峰值的镜头的位置中镜头在成像的测试图110的水平方向上的最低位置和最高位置来测量镜头在水平方向上的倾角。

倾角测量单元200可通过经比较镜头在水平方向上的所述最低位置和最高位置而计算的镜头的高度差以及通过虚拟平面的水平长度来测量镜头在水平方向上的倾角。

另外，倾角测量单元200可根据在测量的SFR具有峰值的镜头的位置中镜头在成像的测试图110的竖直方向上的最低位置和最高位置来测量镜头在竖直方向上的倾角。

倾角测量单元200可通过经比较镜头在竖直方向上的所述最低位置和最高位置而计算的镜头的高度差以及通过虚拟平面的竖直长度来测量镜头在竖直方向上的倾角。

接下来，将参照图8至图11描述根据测量的倾角来计算倾斜量的过程和根据计算的倾斜量来校正镜头的倾斜度的过程。

图8是示出相机模块已组装的状态的透视图；图9是示出设置在相机模块中的镜头相对于图像传感器倾斜的形式的概念图。

图10是示出在与镜头的光轴垂直的虚拟平面上划分的倾斜区域的概念图；图11是示出在根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的系统中校正镜头倾斜度的方法的图表。

首先，参照图8和图9，示出了与镜头10的光轴垂直的虚拟平面P和图像传感器20未被设置为彼此平行的情况。

也就是说，镜头10的光轴未被设置为与图像传感器20的成像表面垂直，而是相对于成像表面倾斜预定角度。

虚拟平面P可指容纳镜头10的壳体30的平面。

由于镜头10处于被容纳在壳体30中的状态，因此在镜头10的光轴未被设置为与图像传感器20垂直的情况下，壳体30的平面可处于相对于图像传 感器20倾斜预定角度的状态。

因此，倾角的测量和镜头10的倾斜度的校正可通过作为与镜头10的光轴垂直的虚拟平面30的壳体30的平面来执行。

这里，将参照图10限定与镜头10的光轴垂直的虚拟平面P的四个区域。

可基于与镜头10的光轴垂直的虚拟平面P的中心限定X轴和Y轴，可通过X轴和Y轴将虚拟平面P分为第一区域P1、第二区域P2、第三区域P3和第四区域P4。

另外，在各区域沿Z轴的正方向(这里，Z轴指的是与X轴和Y轴均垂直的方向)倾斜的情况下倾角可被定义为正(+)倾角，倾角在各区域沿Z轴的负方向倾斜的情况下可被定义为负(-)倾角。

虚拟平面P相对于图像传感器20的成像表面倾斜的状态可被分为总共八个状态。

例如，虚拟平面P相对于图像传感器20的成像表面倾斜的状态可被分为：与其它区域相比，第一区域P1沿Z轴的正方向倾斜的状态；与其它区域相比，第二区域P2沿Z轴的正方向倾斜的状态；与其它区域相比，第三区域P3沿Z轴的正方向倾斜的状态；与其它区域相比，第四区域P4沿Z轴的正方向倾斜的状态；与其它区域相比，第一区域P1和第二区域P2沿Z轴的正方向倾斜的状态；与其它区域相比，第三区域P3和第四区域P4沿Z轴的正方向倾斜的状态；与其它区域相比，第一区域P1和第四区域P4沿Z轴的正方向倾斜的状态；与其它区域相比，第二区域P2和第三区域P3沿Z轴的正方向倾斜的状态。

在本示例性实施例中，如图8和图9所示，将描述第三区域P3与其它区域相比沿Z轴的正方向倾斜的状态。

参照图8和图9，第三区域P3可倾斜使得X轴和Y轴均具有正(+)倾角。即，X轴可沿Z轴的正方向倾斜角θ_X，Y轴可沿Z轴的正方向倾斜角θ_Y。

在这种情况下，第一区域P1、第二区域P2和第四区域P4可在第三区域P3被固定的状态下沿Z轴的正方向运动，从而使得虚拟平面P被设置为与图像传感器20的成像平面平行。

为此，倾斜度计算单元300可根据测量的倾角来计算倾斜量。

例如，当虚拟平面P的水平长度为W且其竖直长度为L时，倾斜度计算单元300可根据测量的倾角θ_X和θ_Y、W以及L来计算镜头在水平方向上的 倾斜量、镜头在竖直方向上的倾斜量以及镜头在对角线方向上的倾斜量。

水平方向上的倾斜量(C_X)可通过W*tan(θ_X)来计算，竖直方向上的倾斜量(C_Y)可通过L*tan(θ_Y)来计算，对角线方向上的倾斜角度(C_D)可通过W*tan(θ_X)+L*tan(θ_Y)来计算。

接下来，将描述通过计算的倾斜量将虚拟平面P和图像传感器20的成像表面设置为彼此平行的过程。

如图8中所示，倾斜度校正单元400可包括可使虚拟平面P的每个区域运动或固定的四个调节销T1至T4。

例如，第一调节销T1可使第一区域P1运动或固定，第二调节销T2可使第二区域P2运动或固定。

另外，第三调节销T3可使第三区域P3运动或固定，第四调节销T4可使第四区域P4运动或固定。

如在上面描述的图8和图9的情况下，在第三区域P3与其它区域相比沿Z轴的正方向倾斜的状态下，可在利用第三调节销T3将第三区域P3固定的状态下使第一调节销T1、第二调节销T2和第四调节销T4移动，从而校正倾斜度。

例如，如图11中所示，第三调节销T3可用作固定端，第四调节销T4可用作X轴校正端，第二调节销T2可用作Y轴校正端，第一调节销T1可用作对角线调节销。

然而，本公开不限于此。即，可仅使第二调节销T2和第四调节销T4移动而不使作为对角线调节销的第一调节销T1移动，并且可仅使第一调节销T1移动而不使第二调节销T2和第四调节销T4移动。

例如，当第四调节销T4在如图9所示的虚拟平面P上移动X轴倾斜量(W*tan(θ_X))并且第二调节销T2在如图9所示的虚拟平面P上移动Y轴倾斜量(L*tan(θ_Y))时，第一区域P1的倾斜量可自然地被校正而无需使第一调节销T1移动。

另外，当第一调节销T1移动X轴倾斜量(W*tan(θ_X))和Y轴倾斜量(L*tan(θ_Y))时，第二区域P2和第四区域P4的倾斜度可被自然地校正而无需使第二调节销T2和第四调节销T4移动。

图12是示出根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的方法的流程图。

将参照图12描述根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的方法。

首先，包括容纳有镜头10的壳体30和图像传感器20的相机模块40可被放置在根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的系统中(S10)。

在放置相机模块40时，可将调节销T1至T4分别设置在壳体30的拐角处(S20)。

当完成多个调节销T1至T4的布置后，可捕捉测试图110，并可利用测试图110的图像来测量镜头10的分辨率(S30)。

然而，本公开不限于此。例如，可在将调节销T1至T4分别设置在壳体30的拐角处的同时通过使测试图110成像来测量镜头10的分辨率。

可通过利用测试图110的图像测量SFR来测量镜头10的分辨率。

当测量了镜头10的分辨率后，可将测量的分辨率和预设值进行比较(S40)。

在测量的分辨率等于预设值或大于预设值的情况下，可固定镜头10和图像传感器20之间的距离而无需校正镜头10的倾角。

这里，固定的镜头10的位置可成为在执行自动聚焦时使镜头10移动的初始位置。

在测量的分辨率小于预设值的情况下，可在执行校正镜头10的倾角的过程之后再固定镜头10和图像传感器20之间的距离。

具体地讲，在测量的分辨率小于预设值的情况下，可利用测量的分辨率来测量镜头10的倾斜角(S50)。

可通过将在测量的SFR具有峰值的镜头的位置之中的镜头在成像的测试图110的水平方向上的最低位置与最高位置进行比较来执行镜头10在水平方向上的倾角θ_X的测量。

另外，可通过将在测量的SFR具有峰值的镜头的位置之中的镜头在成像的测试图110的竖直方向上的最低位置与最高位置进行比较来执行镜头10在竖直方向的倾斜角θ_Y的测量。

接下来，可根据测量的倾角来计算镜头10的倾斜量(S60)。

可基于与镜头10的光轴垂直的虚拟平面P来计算镜头10的倾斜量。

例如，当虚拟平面P的水平长度为W且竖直长度为L时，可根据测量的 倾角θ_X和θ_Y、W以及L来计算镜头在水平方向上的倾斜量、镜头在竖直方向上的倾斜量以及镜头在对角线方向上的倾斜量。

可通过W*tan(θ_X)计算水平方向上的倾斜量(C_X)，可通过L*tan(θ_Y)计算竖直方向上的倾斜量(C_Y)，可通过W*tan(θ_X)+L*tan(θ_Y)计算对角线方向上的倾斜量(C_D)。

接下来，可根据计算的倾斜量来校正镜头10的倾角(S70)。

这里，由于镜头10被容纳在壳体30中，因此即使不直接移动镜头10，通过使壳体30运动也可获得使镜头10移动的效果。

例如，当通过多个调节销T1至T4使壳体30运动时，由于容纳在壳体30中的镜头10也运动，所以可通过使壳体30运动来校正镜头10的倾斜量。

接下来，在校正了镜头10的倾角之后，可再次使测试图110成像来测量镜头10的分辨率(S80)。

在校正了镜头10的倾角之后测量的镜头10的分辨率可再次与预设值进行比较(S90)。

当校正了镜头10的倾角之后测量的镜头10的分辨率小于预设值时，可再次校正镜头10的倾角。

当校正了镜头10的倾角之后测量的镜头10的分辨率等于预设值或大于预设值时，可固定镜头10和图像传感器20之间的距离(S100)。

如上所阐述的，利用根据本公开的示例性实施例的测量并校正镜头的倾角的系统和方法，可提高测量镜头的分辨率的准确性和测量镜头的倾角的准确性。

另外，可提高相机模块的生产率。

虽然在上面已经显示和描述了示例性实施例，但是对于本领域的技术人员来说将明显的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以作出修改和变型。