[發明專利]用于將透鏡與光學系統對準的方法和設備

有效

• 申請號: 200980160713.1
• 申請日: 2009-08-11
• 公開（公告）號: CN102483511A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 西里爾讓·M·沃爾斯基;讓·P·魯新志
• 申請（專利權）人: 乙太精密有限公司
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 袁媛

技術領域

本發明涉及制造多透鏡光學模塊，例如但不限于用于在移動電話的照相機中的光學模塊。

本發明具體涉及用于將透鏡與光學系統對準的方法和設備，該光學系統例如包括一個或多個透鏡。本發明更具體地涉及用于實現透鏡與光學系統的快速粗預對準(fast?coarse?pre-alignment)。粗預對準允許隨后快速執行透鏡與光學系統的精確對準(precise?alignment)。

背景技術

作為序文，應該注意的是可以在Warren?J.Smith.Modern?Optical?Engineering.McGraw-Hill中找到術語“焦距”、“超焦距”、“會聚”、“光軸”、“徑向”、“切向”、“MTF或調制傳遞函數”、“光軸”、“空間頻率”、“光學中心”的定義。

圖1示出構成可以在移動電話的照相機中使用的光學模塊10的主元件的正視圖。支撐件12包括具有軸16和基座18的圓柱形凹部14。基座18包括繞軸16的孔徑。每個包括由透鏡(22a，22b，22c，22d)跟著間隔環(20a，20b，20c，20d)的多個透鏡組件20a，22a，20b，22b，20c，22c，20d，22d(圖示出四個)利用包括繞軸16的孔徑的圓柱形鏡筒24保持在凹部14內。最終提供傳感器26，使得其接收沿軸16穿越透鏡的光。傳感器26可以形成模塊的一部分或可以單獨地提供。

例如模塊10的光學模塊的質量極大地取決于構成模塊的不同透鏡(22a，22b，22c，22d)的光軸的對準。

在使用于移動電話中的模塊的情形中，模塊的焦距(其是從透鏡組件的光學中心到在其上形成圖像的傳感器的距離)受到電話的小的尺寸的限制，并且必須通常范圍從1毫米到6毫米。這樣的短焦距通過使用組合具有高會聚的若干個透鏡的透鏡組件來獲得，會聚范圍近似從100到1000。

給定透鏡的會聚越高，則該透鏡的光軸與模塊的剩余透鏡的光軸的對準越為重要。由此得出如下結論，對于將在例如包括高于5百萬像素、具有3到5毫米范圍內的焦距的高分辨率照相機中使用的模塊來說，必須以一個或更少微米的精確度來完成透鏡的對準。

由多于3個透鏡構成的高質量模塊需要以1到5個微米的精確度完成至少一次對準。做出這樣的對準是很耗時的。

存在對于允許快速并且以很好的精確度將透鏡與光學系統對準的方法和設備的需求。

發明內容

本發明的一個實施例包括通過以下將透鏡與光學系統預對準：以粗略地將透鏡在光學系統上對準開始，跟著是以下步驟：a/在至少四個粗略測量位置處計算組合的透鏡和光學系統的粗MTF，b/向最低粗MTF的位置移動預定的距離，c/轉到a/直到達到預定的條件。

本發明的另一實施例包括通過以下將透鏡與光學系統預對準：以粗略地將透鏡在光學系統上對準開始；以及校正透鏡的位置直到在四個粗略測量位置處針對包括徑向圖案和切向圖案的圖案計算的調制傳遞函數的值在預定的范圍內。

本發明的另一實施例包括用于將透鏡與光學系統預對準的方法，該方法包括：

提供透鏡和具有光軸的光學系統，其中透鏡易于(apt?to)與光學系統對準，以在圖像平面上形成源物體的圖像，圖像具有頂部邊緣、底部邊緣、左部邊緣和右部邊緣；

粗略地關于光學系統定位透鏡；以及

在垂直于光學系統的光軸的平面中，校正透鏡的位置直到四個組合調制傳遞函數(C-MTF)的值在預定的范圍內，在四個粗略測量位置處計算C-MTF，該四個粗略測量位置位于沿穿越所述圖像的中心的兩個粗略定位軸、接近于所述圖像的邊緣，每個用于包括徑向圖案和切向圖案的組合的組合圖案。

根據本發明的一個實施例，校正透鏡的位置直到四個C-MTF的值在預定的范圍內包括重復以下的步驟：

計算C-MTF；以及

在垂直于光學系統的光軸的平面內，沿平行于圖像的粗略定位軸的線路將透鏡以預定的步長向所述粗略測量位置移動，該圖像的粗略定位軸包括具有最低值的C-MTF的粗略測量位置。

直到任意的C-MTF高于預定的C-MTF閾值并且最大C-MTF和最小C-MTF之間的差低于預定的C-MTF差閾值，或直到透鏡移動預定的次數。

根據本發明的一個實施例，上述的方法進一步包括：

提供在四個粗略測量位置中具有徑向圖案和切向圖案的組合的源物體。

根據本發明的一個實施例，上述的方法進一步包括：