专利名称：光学透镜组检测方法
技术领域：
本发明涉及一种检测更为准确的光学透镜组检测方法。
请参阅
图1所示现有扫描器的元件配置示意图。稿件11放置于玻璃12上，光源13发出光线穿过玻璃12，经稿件11、反射镜14反射(实际上反射镜不只一片，而是由数片形成一个反射路径)，然后再经透镜组15成像在电荷耦合装置(CCD)16，最后由电荷耦合装置16输出相对应的信号，藉此来还原稿件内容。其中光源13、反射镜14、透镜组15、电荷耦合装置(CCD)16均设置于同一扫描模组内，因此上述元件可同步移动以保持固定的物距/像距。
上述透镜组15在工厂批量生产中，因为制造公差等问题，可能使透镜组中的各个透镜中心线没有对正，进而产生相差等问题，因此需藉由检测装置来做品质管制，淘汰不良的透镜组。
台湾第86220888号专利(申请中)即提供一种光学透镜组检测装置，请参阅图2，其包括光源31、光栅32、透镜组承座34、电荷耦合装置35以及电脑36，而透镜组15为待测。此装置的光源31可发出光线经光栅32反射，然后经透镜组15由电荷耦合装置35接收，再由电脑36计算透镜组的品质参数(调变转换函数MTF值以及放大率)。作检测时，先藉由上、下移动透镜组15来准确对焦，接着逐步旋转透镜组15以找出其中MTF最大值，然后固定透镜组15于相对应的角度(即为最佳角度)，并计算出其放大率，判断其是否在规格容许误差范围内，以决定透镜组的优劣。
上述检测方式先将透镜组15准确对焦后，再来找透镜组15的最佳旋转角度，而本发明的发明人发现，在旋转透镜组时，往往调变转换函数MTF值的变异不大，换言之，杂讯或其他测量误差将对判断MTF最大值有举足轻重的影响，使量得的MTF最大值所对应的旋转角度可能不是真正最佳的角度，检测结果因而不可靠。
本发明的目的在于提供一种光学透镜组检测方法，使检测结果更为准确。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种光学透镜组检测方法，它包括以下步骤a.光线经由光栅、待测透镜组而投射至影像撷取装置；b.移动所述透镜组，在所述影像撷取装置上大致成像；c.旋转所述透镜组，并以一既定的评价函数来找出所述透镜组最佳的旋转角，将所述透镜组旋转至所述最佳旋转角；d.逐步移动所述透镜组，同时计算对应的调变转换函数值，并利用分级方式找出调变转换函数值中的最高等级，而以所述最高等级所对应透镜组的位置为所述透镜组成像的最佳位置。
本发明另提供一种光学透镜组检测方法，它包括以下步骤a.使光线经由光栅、待测透镜组而投射至影像撷取装置，所述光栅区分为数个待测区域；b.进行粗调步骤，移动所述透镜组于一位置，使得所述待测区域在所述影像撷取装置上对应的数个调变转换函数值均大于一预定值，固定所述透镜组于所述位置；c.以一预定的角度区隔旋转所述透镜组，并计算对应于各预定的角度区隔的数个评价函数值，由所述评价函数值中找出所述透镜组最佳的旋转角度，将所述透镜组旋转至所述最佳旋转角度；d.进行细调步骤，以一预定位置区隔逐步移动所述透镜组，并计算出各预定位置区隔对应的各组调变转换函数值，选取各组调变转换函数值中的最小值，找出所述最小值中的最大值，所述最大值的对应位置即为所述透镜组的最佳位置。
本发明的优点在于，在旋转透镜组时，调变转换函数MTF值的变异将会加大，使杂讯或其他量测误差的影响减小，因而能得到可靠的检测结果。
以下结合附图，描述本发明的实施例，其中图1为现有扫描器的元件配置示意图；图2为反射式光学透镜组检测装置的示意图；图3为穿透式光学透镜组检测装置的示意图；图4A为依据本发明的较佳实施例中检测300dpi透镜组所用的检测图样；图4B为依据本发明的较佳实施例中检测600dpi透镜组所用的检测图样；
图5为本发明光学透镜组检测方法的流程图。
本发明可采用图2或者图3所示的硬体设备，其中待测透镜组15被安装在透镜组承座24、34上来移动或旋转。图2所示为反射式检测装置，光源21与透镜组15设置在光栅22的同一侧，光源21发出光线经光栅22反射，然后经透镜组15由电荷耦合装置25接收，再由电脑26计算透镜组的品质参数(调变转换函数MTF值以及放大率)；图3所示为穿透式检测装置，其中光源31与透镜组15分别设置在光栅32的二侧，光源31发出光线穿过光栅32，然后经透镜组15由电荷耦合装置35接收，再由电脑36计算透镜组的品质参数。
请参阅图4A及图4B所示本发明所采用的检测图样(即前述光栅22、32)的例子，其中，图4A为检测300dpi透镜组所用的检测图样，图样的左边41、中间42及右边43皆为45°的倾斜条纹(以下分别用L45、C45、R45来表示)，且图样的每英寸宽度内含有100条线对(100lppi)；图4B为检测600dpi透镜组所用的检测图样，图样的每英寸宽度内含有150条线对(150lppi)，图样共分为六个区域，其中，图样的左边包含有区域44、45，区域44为90°的垂直条纹(以下用L90来表示)，而区域45为8°倾斜条纹(以下用L8来表示)，图样的中间包含有区域46、47，区域46为8°的倾斜条纹(以下用C8来表示)，而区域47为90°垂直条纹(以下用C90来表示)，图样的右边包含有区域48、49，区域48为8°的倾斜条纹(以下用R8来表示)，而区域49为90°垂直条纹(以下用R90来表示)。
参阅图5所示本发明光学透镜组检测方法的流程图，藉由此流程可决定透镜组是否为良品步骤100，程序开始。
步骤110，当调整程序开始，将透镜组15往上(或往下)移动一距离，刻意使得透镜组15远离成像位置。
步骤120，将透镜组15往下(往上)移回一小距离，并由电脑26、36计算透镜组15对应于图样(即光栅22、32)左边/中间/右边的成像的调变转换函数(MTF)值。
步骤130，电脑26、36判断左边/中间/右边三者的MTF数值是否皆达到第1级以上(请参阅表1、表2所示的分级表)，如果MTF值皆已达到第1级以上，则进行步骤140，而如果MTF值有任一未达第1级以上，则必须回到步骤120再继续进行粗调。表1300dpi透镜组相对于45°、100lppi的光栅的MTF分级标准
步骤140，透镜组15停止上下移动，开始旋转，在0°-180°的范围中，每次旋转一小角度，并由电脑26、36计算每个旋转角所对应的MTF数值，再代入底下第(1)、(2)式所示的评价函数，来找出其中最佳角度(评价函数愈小愈好，因此评价函数的最小值所对应的旋转角即为最佳角度)，然后将透镜组15旋转至此最佳角度。对300dpi而言，评价函数为[(MTFL45-MTFAVG)2+(MTFC45-MTFAVG)2+(MTFR45-MTFAVG)2]×2……(1)其中MTFAVG＝(MTFL45+MTFC45+MTFR45)/3对600dpi而言，评价函数为[(MTFL90-MTFAVG)2+(MTFL8-MTFAVG)2+(MTFC90-MTFAVG)2+(MTFC8-MTFAVG)2+(MTFR90-MTFAVG)2+(MTFR8-MTFAVG)2]……(2)其中MTFAVG＝(MTFL90+MTFL8+MTFC90+MTFC8+MTFR90+MTFR8)/6表2600dpi透镜组相对于8°/90°、150lppi的光栅的MTF分级标准
步骤150，再次将透镜组15向上(或向下)移动一距离，以远离成像位置。
步骤160，将透镜组15往下(往上)逐步移动小距离，并由电脑26、36计算透镜组15对应于图样(即光栅22、32)的左边/中间/右边的成像的MTF数值，再根据表1及表2所示的MTF分级，找出其中MTF值的最高等级。
步骤170，将此最高等级的MTF值与规格相比较，判断其是否在规格容许误差范围内，从而决定透镜组的优劣。
步骤180，程序完成。
现对以上流程再作进一步的说明。
步骤110至步骤130为粗调阶段，先将透镜组15移开成像位置(可朝向光栅22(32)、或者朝电荷耦合装置25(35)来移动，只要移开成像位置便可)，然后往反方向逐步移动小距离，当MTF值达到第1级以上时即停止移动，此时可视为完成粗调。
表1及表2所述的分级方法会因情况不同(如设计理念、制造方式)而有所差异，最典型的方法是将MTF值从20到85分为二十个等级，达到第1级以上即代表MTF值大于20。
步骤140中，透镜组15旋转的范围在0°～180°，因对称的特性，0°～180°与180°～360°的结果是互相对称的，故只需旋转180°，即可知道0°～360°的情况。
步骤140中，透镜组15在0°～180°的范围内旋转，每次旋转一小角度，此小角度如果为5°，则180°/5°＝36，透镜组须旋转36次，共得到36组评价函数值，其中最小值所对应的角度即为最佳旋转角。小角度如果划分的愈细，则会得到愈多组评价函数值，结果测量的准确度也将愈高，只是也会耗费较多的时间作计算及评估。因此小角度如何划分，视各别情形而定，并无绝对标准。
步骤160中，现举300dpi透镜组之一例来说明将透镜组逐步移动小距离，共计移动至A、B、C、D、E、F、G七个不同成像位置，其所对应的左边/中间/右边的MTF数值及MTF分级(参阅表1)的结果如表3所示表3300dpi透镜组的MTF分级标准的使用范例
其中位置D最小的MTF值为73，根据表1，位置D将被分到第13级；位置E最小的MTF值为60，根据表1，位置D将被分到第6级。由于在A、B、C、D、E、F、G七个不同成像位置中，位置D的等级最高，因此位置D的品质参数(MTF值及放大率)即为所求。在此例中，左边/中间/右边的MTF数值皆视为同样重要，但在某些情况下，可再乘上权值，以调整左边/中间/右边三者的影响力。
由以上叙述可知，本发明先找出透镜组的最佳旋转角度(步骤140)；然后才将透镜组准确对焦(步骤160)，而在找出透镜组的最佳旋转角度之前，本发明仅让透镜组大致成像(步骤130)，换言之在找出透镜组的最佳旋转角度之前并未准确成像，因此在旋转透镜组时，调变转换函数MTF值的变异将会加大，使得杂讯或其他测量误差的影响减小，因而能得到可靠的检测结果。
权利要求
1.一种光学透镜组检测方法，其特征在于，它包括以下步骤a.光线经由光栅、待测透镜组而投射至影像撷取装置；b.移动所述透镜组，在所述影像撷取装置上大致成像；c.旋转所述透镜组，并以一既定的评价函数来找出所述透镜组最佳的旋转角，将所述透镜组旋转至所述最佳旋转角；d.逐步移动所述透镜组，同时计算对应的调变转换函数值，并利用分级方式找出调变转换函数值中的最高等级，而以所述最高等级所对应透镜组的位置为所述透镜组成像的最佳位置。
2.如权利要求1所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，在步骤d之后，更包括一计算所述透镜组对应于所述最佳旋转角及最佳位置的品质参数的步骤e。
3.如权利要求1所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，在步骤a中，所述光线经由所述光栅反射，而后经所述待测透镜组投射至所述影像撷取装置。
4.如权利要求1所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，在步骤a中，所述光线穿透所述光栅，而后经所述待测透镜组投射至所述影像撷取装置。
5.如权利要求1所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，所述光栅包括数个依序相接的区域，而在步骤b中，当所述透镜组相对于所述光栅的每一区域的成像的调变转换函数值皆大于一既定值时，即完成大致成像。
6.如权利要求5所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，所述光栅包括三个依序相接的区域。
7.如权利要求6所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，所述区域皆含100线对/英寸的条纹，且所述既定值为20。
8.如权利要求5所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，所述光栅包括依序相接的六个区域。
9.如权利要求8所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，所述区域皆含150线对/英寸的条纹，且所述既定值为20。
10.如权利要求1所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，在步骤c中，所述透镜组旋转的范围为0～180°。
11.如权利要求1所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，所述光栅包括n个依序相接的区域，而在步骤c中，所述评价函数为N×Σi=1n(MTFi-MTFAVG)2]]>其中N为正整数MTFi为所述透镜组相对于所述光栅的第i个区域成像的调变转换函数MTFAVG=(Σi=1nMTFi)÷n]]>而所述评价函数值最小值所对应的角度即为所述最佳旋转角。
12.如权利要求11所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，n＝3且N＝2。
13.如权利要求11所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，n＝6且N＝1。
14.如权利要求2所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，在步骤e中的品质参数为所述透镜组对应于所述最佳旋转角及最佳位置的调变转换函数值。
15.一种光学透镜组检测方法，其特征在于，它包括以下步骤a.使光线经由光栅、待测透镜组而投射至影像撷取装置，所述光栅区分为数个待测区域；b.进行粗调步骤，移动所述透镜组于一位置，使得所述待测区域在所述影像撷取装置上对应的数个调变转换函数值均大于一预定值，固定所述透镜组于所述位置；c.以一预定的角度区隔旋转所述透镜组，并计算对应于各预定的角度区隔的数个评价函数值，由所述评价函数值中找出所述透镜组最佳的旋转角度，将所述透镜组旋转至所述最佳旋转角度；d.进行细调步骤，以一预定位置区隔逐步移动所述透镜组，并计算出各预定位置区隔对应的各组调变转换函数值，选取各组调变转换函数值中的最小值，找出所述最小值中的最大值，所述最大值的对应位置即为所述透镜组的最佳位置。
16.如权利要求15所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，在步骤d之后，更包括一计算所述透镜组对应于所述最佳旋转角度及最佳位置的品质参数的步骤e。
17.如权利要求15所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，在步骤a中，所述光线经由所述光栅反射，而后经所述待测透镜组投射至所述影像撷取装置。
18.如权利要求15所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，在步骤a中，所述光线穿透所述光栅，而后经所述待测透镜组投射至所述影像撷取装置。
19.如权利要求15所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，在步骤a中，所述待测区域为n个，而在步骤c中，所述评价函数为N×Σi=1n(MTFi-MTFAVG)2]]>其中N为正整数MTFi为所述透镜组相对于所述光栅的第i个区域成像的调变转换函数MTFAVG=(Σi=1nMTFi)÷n]]>而所述评价函数值最小值所对应的角度即为所述最佳旋转角度。
20.如权利要求19所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，n＝3且N＝2。
21.如权利要求19所述的光学透镜组检测方法，其特征在于，n＝6且N＝1。
全文摘要
一种光学透镜组检测方法,将光线经光栅、待测透镜组投射至影像撷取装置,检测时移动透镜组,在影像撷取装置上大致成像,然后旋转透镜组,并以一既定的评价函数找出透镜组的最佳旋转角,将透镜组旋转至最佳旋转角,再逐步移动透镜组并计算对应的调变转换函数值,直到找到其中调变转换函数值的最高等级,即为透镜组成像的最佳位置,计算透镜组对应于最佳旋转角及最佳位置的品质参数,然后判断其是否在规格容许误差范围内。
文档编号G02B27/62GK1247324SQ9811920
公开日2000年3月15日 申请日期1998年9月8日 优先权日1998年9月8日
发明者蓝子轩, 胡永平 申请人:明碁电脑股份有限公司