镜头的MTF测量软件研究

硕士毕业论文.doc

随着CMOS技术的发展，CMOS图像传感器在手机相机模组上得到了广泛的应用。2005年全球手机出货量为7.95亿部，其中大约4.55亿部手机拥有照相功能，占57%。预测到2008年，85%的手机将拥有照相功能，照相手机的出货量达8亿部左右，手机相机模组市场的规模也从2005年的大约20亿美元上升到2008年的48亿美元，这是一个极有前景的市场。如此巨大的商机给各大手机相机模组厂家带来了巨大的机遇，同时也给各大厂家形成了挑战。由于小像素（200万以下）手机相机模组都是采用定焦的方式，而不是自动调焦（AF）的方式,因此，如何快速的，精确的在生产线上完成对焦以及定量的评价整个手机相机模组的成像质量成了各大厂家急需解决的问题。由于调制传递函数(MTF)能够客观的反映一个成像系统的频率响应特性，因此，人们一直把它作为评价连续成像系统质量的重要手段。虽然CMOS是一种离散的成像器件，但是人们仍希望用MTF来评价其成像质量。在一般传统的检测中，通常需要许多不同空间频率的标靶来成像、要有不同波长的光、甚至要更换不同的滤光片…等^[1]，操作耗时且无法应用于光学工厂大量、迅速的检测要求，所以提出了一种电脑自动化的MTF检测法。以均匀光源照射高对比度黑白条纹标靶，并利用手机照相模组自身的CMOS图像传感器获取图像，再对其图像进行分析，通过图像的输出曲线和图像的直方图两种方法来计算系统的MTF值，无需满足一些苛刻的条件才能计算。对于不同的镜头而言，MTF值越大表示镜头的分辨力越高；对于同一个镜头而言，镜头总是在聚焦的位置达到最大。因此又可以利用MTF的值来作为聚焦的判据。本论文通过软件实现了动态的计算手机相机模组的MTF值，通过MTF值来评价系统成像的质量和完成定焦的装配。目前本系统已经大量的应用在手机相机模组装配的生产线上，大大的提高了生产效率。

在论文的第一部分作者首先对CMOS的产生与发展、MTF基本理论与镜头MTF、CMOS MTF以及系统MTF的计算办法等问题进行了综述。

在论文的第二部分，作者以OV7660为例子，讲述了CMOS的组成结构以及分析了噪声，伪彩色现象，内部灰阶微分处理，曝光时间控制等对MTF测量带来的影响。

在论文的第三部分，作者叙述了MTF的两种计算方法，以及MTF值的影响因素。

在论文的第四部分，作者叙述了离焦量与MTF值的关系，如何通过MTF值实现自动对焦，搜索算法，影响对焦准确性的因数以及与其他自动对焦方法的比较。

在论文的第五部分和最后一部分，是软件的实现以及数据的分析。

概括起来，论文作者在文中完成了以下创新性工作：

1)   通过图像的直方图计算系统的MTF.

2)   通过MTF作为图像聚焦的判据。

3)   结合实际模组的特点，把整个图像区域分为9个区域，分别测试其MTF值，所谓的9点测试法。