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CN113093399A - 透镜组装装置及透镜组装方法 - Google Patents

透镜组装装置及透镜组装方法 Download PDF

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CN113093399A
CN113093399A CN202010019358.4A CN202010019358A CN113093399A CN 113093399 A CN113093399 A CN 113093399A CN 202010019358 A CN202010019358 A CN 202010019358A CN 113093399 A CN113093399 A CN 113093399A
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CN
China
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lens
feedback control
light spot
control platform
controls
Prior art date
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Application number
CN202010019358.4A
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English (en)
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侯立信
王青波
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Sanying Super Precision Optoelectronics Jincheng Co ltd
Original Assignee
Sanying Super Precision Optoelectronics Jincheng Co ltd
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Publication date
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Abstract

一种具有较佳透镜品质的透镜组装装置，包括：准直仪，用于形成光斑；感应器，用于计算光斑的光点中心；定义准直仪在感应器上形成的初始光斑的中心点为P0，准直仪透过透镜形成的光斑的中心点为Pn，n为正整数且大于0；回馈控制平台，位于感应器与准直仪之间；透镜转移组件，用于将透镜放入镜筒内并带动透镜旋转；及处理器，与感应器、回馈控制平台及透镜转移组件电或信号连接；处理器接收感应器发送的中心点P0和Pn的位置信息，控制回馈控制平台在X方向及/和Y方向上移动，及/或控制回馈控制平台在Z方向上倾斜，及/或控制透镜转移组件旋转，直至中心点P0与中心点Pn之间的距离在可接受的偏差范围内。还涉及一种透镜组装方法。

Description

透镜组装装置及透镜组装方法
技术领域
本发明涉及一种透镜组装装置及透镜组装方法。
背景技术
随着便携式电子装置的发展，镜头模组的应用越来越广泛。镜头模组包括镜筒及自镜头模组的物侧向像侧依次排列在镜筒内的多个透镜。现行的多片透镜组合(如6pcs智慧手机镜头)的组装是一次组装六片后再一起检测组合镜头的品质，并由透镜品质逆推得出各片透镜可能的较佳组合旋转角度。另外，如此组装的镜头的透镜的品质无法达到最佳化。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种能够逐片检测且具有较佳透镜品质的透镜组装装置。
还有必要提供一种应用如上所述的透镜组装装置的透镜组装方法。
一种透镜组装装置，用于将多个透镜组装在一镜筒内；所述透镜组装装置包括：一准直仪，用于形成光斑；一感应器，用于通过加权平均算法计算得出形成在所述感应器上的光斑的光点中心；定义所述准直仪直接在所述感应器上形成的初始光斑的中心点为P0，所述准直仪透过所述透镜在所述感应器上形成的光斑的中心点为Pn，其中，n为正整数且大于0；一回馈控制平台，位于所述感应器与所述准直仪之间；一透镜转移组件，用于将所述透镜放入所述镜筒内并带动所述透镜旋转；及一处理器，分别与所述感应器、所述回馈控制平台及所述透镜转移组件电连接或信号连接；所述处理器接收所述感应器发送的中心点P0和Pn的位置信息，控制所述回馈控制平台在X方向及/和Y方向上移动，及/或控制所述回馈控制平台在Z方向上倾斜，及/或控制所述透镜转移组件旋转，直至中心点P0与中心点Pn重合或中心点P0与中心点Pn之间的距离在可接受的偏差范围内。
进一步地，所述感应器包括多个感光元件，所述感光元件呈阵列排布。
进一步地，所述感光感光元件形成的阵列呈球面状，所述感光元件形成的阵列所在的的球面以光线透过所述透镜后的焦点为圆心，以所述感应器到所述焦点的距离为半径。
进一步地，所述回馈控制平台包括一移动组件及至少三个倾斜调节元件，至少三个所述倾斜调节元件固定并均匀分布在所述移动组件上，所述镜筒固定在三个所述倾斜调节元件上。
进一步地，所述处理器分别与所述移动组件及至少三个所述倾斜调节元件电连接或信号连接。
进一步地，所述处理器根据中心点P0和Pn的位置信息，控制所述移动组件在X方向或Y方向上移动，及/或控制至少三个倾斜调节元件在Z方向上倾斜。
进一步地，所述倾斜调节元件由压电材料制成。
一种应用如上所述的透镜组装装置的透镜组装方法，包括：步骤S1：通过所述准直仪在所述感应器上生成一原始光斑，将所述感应器上产生的电流分级后利用加权平均计算得出初始光斑的中心点为P0，并将中心点P0的位置信息发送至所述处理器；步骤S2：通过所述透镜转移组件夹持一第一透镜并将所述第一透镜置于所述镜筒内；步骤S3：通过所述准直仪透过所述第一透镜在所述感应器上生成一第一光斑，将所述感应器上产生的电流分级后利用加权平均计算得出第一光斑的中心点P1，并将中心点P1的位置信息发送至所述处理器；步骤S4：所述处理器根据中心点P0和中心点P1之间的位置关系，控制所述回馈控制平台在X方向或Y方向上移动，及/或控制所述回馈控制平台在Z方向上倾斜，及/或控制所述透镜转移组件旋转，直至中心点P0与中心点P1重合或中心点P0与中心点P1之间的距离在可接受的偏差范围内；及重复上述步骤S2至步骤S4，将多个透镜组装到所述镜筒内。
进一步地，所述回馈控制平台包括一移动组件及至少三个倾斜调节元件，至少三个所述倾斜调节元件固定并均匀分布在所述移动组件上，所述镜筒固定在三个所述倾斜调节元件上。
进一步地，所述处理器分别与所述移动组件及至少三个所述倾斜调节元件电连接或信号连接；所述处理器根据中心点P0和P1的位置信息，控制所述移动组件在X方向或Y方向上移动，及/或控制至少三个倾斜调节元件在Z方向上倾斜。
本发明提供的透镜组装装置及透镜组装方法，在分片组装时，使用透镜效应测量光路径，并经主动移动、旋转、倾斜回馈控制，不仅能够轻易找到每片透镜的最佳角度组合，从而保障组合透镜较佳质量，还可以省去组合后分析与修正的时间成本并降低组合透镜品质的检测难度。
附图说明
图1为本发明一较佳实施方式提供的一种利用透镜组装装置组装第一透镜时的示意图。
图2为在图1的基础上，组装第二透镜的示意图。
图3为图1所示的感应器的放大示意图。
图4为将电流分级后利用加权平均(Weight Average)计算得到光点中心Po的示意图。
图5A为平行光线经第一透镜后在所述感应器上形成第一光斑的示意图。
图5B为第二透镜与第一透镜之间有偏心或第二透镜相对第一透镜倾斜时，平行光线经第一透镜和第二透镜后在所述感应器上形成第二光斑的示意图。
图5C为第二透镜与第一透镜经过主动回馈控制后，平行光线经第一透镜和第二透镜后在所述感应器上形成第二光斑的示意图。
主要元件符号说明
透镜组装装置 100
准直仪 10
光源 11
准直透镜 12
回馈控制平台 20
移动组件 21
倾斜调节元件 22
感应器 40
感光元件 41
光斑 30
初始光斑的中心点 P0
第一光斑的中心点 P1
第二光斑的中心点 P2
焦点 O
焦距 F
感应器到焦点的距离 L
光轴 OO’
处理器 60
透镜转移组件 50
镜筒 70
透镜 80
第一透镜 81
第二透镜 82
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为能进一步阐述本发明达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图1至图5C及较佳实施方式，对本发明提供的透镜组装装置及应用所述透镜组装装置的透镜组装方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，作出如下详细说明。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1-3，本发明提供一种透镜组装装置100，所述透镜组装装置100用于将多个透镜80组装在一镜筒70内。
请参阅图1-2，所述透镜组装装置100包括一准直仪10、一回馈控制平台20、一感应器40、一透镜转移组件50及一处理器60。所述回馈控制平台20位于所述准直仪10及所述感应器40之间，所述镜筒70固定在所述回馈控制平台20上且位于所述准直仪10与所述回馈控制平台20之间，所述透镜转移组件50位于所述镜筒70一侧，所述处理器60分别与所述回馈控制平台20、所述感应器40及所述透镜转移组件50电连接或信号连接。
其中，所述准直仪10用于在所述感应器40上形成光斑30。
具体地，请参阅图1，所述准直仪10包括一光源11及一正对所述光源11的准直透镜12，所述光源11发出的光经所述准直透镜12形成平行光线。
其中，所述回馈控制平台20能够在X-Y方向上移动且能够在Z方向上选择性倾斜。
具体地，请参阅图1，所述回馈控制平台20包括一移动组件21及至少三个倾斜调节元件22，至少三个所述倾斜调节元件22固定并均匀分布在所述移动组件21上，所述移动组件21能够带动至少三个倾斜调节元件22在X方向或Y方向上移动，所述镜筒70固定在三个所述倾斜调节元件22上，至少三个所述倾斜调节元件22能够带动所述倾斜调节元件22上的所述镜筒70在Z方向上选择性倾斜。
在本实施方式中，所述移动组件21包括一X向滑轨(图未示)、一Y向滑轨(图未示)及一滑动连接在所述X向滑轨及Y向滑轨上的滑块(图未示)，三个所述倾斜调节元件22分别固定在所述滑块上。其中，所述滑块可以通过卡扣机械连接在所述X向滑轨及Y向滑轨上，也可以通过磁铁吸附在所述X向滑轨及Y向滑轨上。其中，所述滑块在所述X向滑轨及所述Y向滑轨上可以做非直线型或直线型滑动。
在本实施方式中，所述倾斜调节元件22由压电材料制成，当有电压流经所述倾斜调节元件22时，所述倾斜调节元件22根据流经的电压在指定位置处发生形变，从而带动所述倾斜调节元件22上的所述镜筒70在Z方向上选择性倾斜。
在其他实施方式中，所述倾斜调节元件22还可以为一能够伸缩的元件。当接收到所述处理器60的伸缩指令时，指定位置处的所述倾斜调节元件22伸出或缩回指定距离，从而带动所述倾斜调节元件22上的所述镜筒70在Z方向上选择性倾斜。
当然，在其他实施方式中，所述倾斜调节元件22的种类并不局限于上述所举的例子，只要能够使得所述镜筒70实现选择性倾斜即可。
请参阅图3-4，所述感应器40用于通过加权平均算法计算得出形成在所述感应器上的光斑的光点中心。
定义所述准直仪10直接在所述感应器40上形成的初始光斑的中心点为P0，透过所述透镜80在所述感应器40上形成的光斑的中心点为Pn，其中，n为正整数且大于1。
其中，所述感应器40包括多个感光元件41，所述多个感光元件41呈阵列排布。
其中，所述感应器40可以呈板状或球面状。
优选地，所述感光元件41形成的阵列呈球面状。具体地，当所述感光元件41形成的阵列呈球面状时，所述感光元件41形成的阵列所在的球面以光线透过所述透镜80后的焦点为圆心，以所述感应器40到所述焦点的距离为半径。如此，可以使得所述光斑为一正圆，从而能够提高所述光斑的中心点的计算准度。
其中，所述透镜转移组件50用于将所述透镜80放入所述镜筒70内并能够带动所述透镜80旋转。
在本实施方式中，所述透镜转移组件50为一吸嘴。
在其他实施方式中，所述透镜转移组件50还可以为一机械臂。
其中，所述处理器60用于接收所述感应器40发送的中心点P0和Pn的位置信息，控制所述移动组件21在X方向或Y方向上移动，及/或控制至少三个倾斜调节元件22在Z方向上选择性倾斜，及/或控制所述透镜转移组件50旋转，以调节所述透镜80与所述镜筒71之间的位置关系，直至中心点P0与中心点Pn重合或中心点P0与中心点Pn之间的距离在可接受的偏差范围内。
其中，所述准直仪10、所述透镜80及所述感应器40之间满足：：D＝d*L/F，L>>F；其中，F为从所述准直仪10出射的平行光线穿过所述透镜80后的焦距，L为所述感应器40到所述平行光线穿过所述透镜80后的焦点的距离，d为相邻两个所述透镜80之间的偏心或倾斜度，D为所述感应器40上形成的光斑的中心点到光轴OO’之间的距离。
具体地，请参阅图5A，图5B及图5C，以平行光经过第一透镜81、第二透镜82为例，说明本案的透镜组装装置100的应用原理。其中，定义平行光经过所述第一透镜81及/或第二透镜82后的焦点为O，焦距为F，所述第一透镜81与所述第二透镜82之间的偏心或倾斜度为d，所述光轴为OO’，平行光经过所述第一透镜81及/或第二透镜82后在所述感应器40上形成的光斑的中心点为P1和P2，所述中心点P1和P2到所述光轴OO’的距离为D，则，D＝d*L/F，L>>F。如此，则可以通过透镜效应(平行光经过透镜，光垂直入射所述透镜，光斑中心点在光轴上)将所述偏心或倾斜度放大至一合适的倍数，通过所述回馈控制平台20及所述透镜转移组件50的主动回馈控制，可以控制光轴与中心点之间的距离，从而能够轻易找到每片透镜的最佳角度组合，从而保障组合透镜较佳质量。
具体地，请参阅图5A，当平行光垂直入射所述第一透镜81，在所述感应器40上形成的光斑的中心点P1在光轴OO’上。
具体地，请参阅图5B，所述第一透镜81与所述第二透镜82偏心或所述第二透镜82相对于所述第一透镜81倾斜，当平行光垂直入射所述第一透镜81及所述第二透镜82上时，在所述感应器40上形成的光斑的中心点P2在光轴OO’的上方。此时，中心点P2与中心点P1之间的距离为D。当L>>F时，所述偏心或倾斜度d可以放大至一合适的倍数。在本实施方式中，所述偏心或倾斜度d可以放大至100倍。
具体地，请参阅图5C，控制所述回馈控制平台在X方向及/和Y方向上移动，及/或控制所述回馈控制平台在Z方向上选择性倾斜，及/或控制所述透镜转移组件旋转，可以使得中心点P2与中心点P1重合或使得中心点P2与中心点P1之间的距离无限接近至一可接受的偏差范围内，如此，可以轻易找到每片透镜的最佳角度组合，从而保障组合透镜较佳质量。
本发明还提供一种应用所述透镜组装装置100的透镜组装方法，包括如下步骤：
步骤S1：通过所述准直仪10在所述感应器40上形成一原始光斑，将所述感应器40上产生的电流分级后利用加权平均算法计算得出初始光斑的中心点P0，并将中心点P0的位置信息发送至所述处理器60。
步骤S2：通过所述透镜转移组件50夹持一第一透镜81并将所述第一透镜81置于所述镜筒70内。
步骤S3：通过所述准直仪10透过所述第一透镜81在所述感应器40上形成一第一光斑，将所述感应器40上产生的电流分级后利用加权平均算法计算得出第一光斑的中心点P1，并将中心点P1的位置信息发送至所述处理器60。
步骤S4：所述处理器60根据中心点P0和中心点P1之间的位置关系控制所述回馈控制平台20在X方向或Y方向上移动，及/或控制所述回馈控制平台20在Z方向上选择性倾斜，及/或控制所述透镜转移组件50带动所述第一透镜81旋转，直至中心点P0与中心点P1重合或中心点P0与中心点P1之间的距离在可接受的偏差范围内。
步骤S5：在步骤S4的基础上重复上述步骤S2至步骤S4，将一第二透镜82组装在所述镜筒70内且位于所述第一透镜81上方。此时，所述处理器60控制所述回馈控制平台20及所述透镜转移组件50调节的是所述第二透镜82与所述第一透镜81之间的位置关系，也即，所述处理器60控制所述回馈控制平台20及所述透镜转移组件50调节的是中心点P0与中心点P2之间的位置关系。
步骤S6，在步骤S5的基础上重复上述步骤S2至步骤S4，将第n个透镜组装进所述镜筒70内。此时，所述处理器60控制所述回馈控制平台20及所述透镜转移组件50调节的是直至中心点P0与中心点Pn之间的位置关系。
具体地，在步骤S4中，所述处理器60根据中心点P0和P1的位置信息，控制所述移动组件21在X方向或Y方向上移动，及/或控制至少三个倾斜调节元件22在Z方向上选择性倾斜。
本发明提供的透镜组装装置及透镜组装方法，在分片组装时，使用透镜效应测量光路径，并经主动移动、旋转、倾斜回馈控制，不仅能够轻易找到每片透镜的最佳角度组合，从而保障组合透镜较佳质量，还可以省去组合后分析与修正的时间成本并降低组合透镜品质的检测难度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明任何形式上的限制，虽然本发明已是较佳实施方式揭露如上，并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种透镜组装装置，用于将多个透镜组装在一镜筒内；其特征在于，所述透镜组装装置包括：
一准直仪，用于形成光斑；
一感应器，用于通过加权平均算法计算得出形成在所述感应器上的光斑的光点中心；定义所述准直仪直接在所述感应器上形成的初始光斑的中心点为P0，透过所述透镜在所述感应器上形成的光斑的中心点为Pn，其中，n为正整数且大于0；
一回馈控制平台，位于所述感应器与所述准直仪之间；
一透镜转移组件，用于将所述透镜放入所述镜筒内并带动所述透镜旋转；及
一处理器，分别与所述感应器、所述回馈控制平台及所述透镜转移组件电连接或信号连接；所述处理器接收所述感应器发送的中心点P0和Pn的位置信息，控制所述回馈控制平台在X方向或Y方向上移动，及/或控制所述回馈控制平台在Z方向上倾斜，及/或控制所述透镜转移组件旋转，直至中心点P0与中心点Pn重合或中心点P0与中心点Pn之间的距离在可接受的偏差范围内。
2.如权利要求1所述的透镜组装装置，其特征在于，所述感应器包括多个感光元件，所述感光元件呈阵列排布。
3.如权利要求2所述的透镜组装装置，其特征在于，所述感光元件呈球面状，所述感光元件形成的阵列所在的球面以光线透过所述透镜后的焦点为圆心，以所述感应器到所述焦点的距离为半径。
4.如权利要求1所述的透镜组装装置，其特征在于，所述回馈控制平台包括一移动组件及至少三个倾斜调节元件，至少三个所述倾斜调节元件固定并均匀分布在所述移动组件上，所述镜筒固定在三个所述倾斜调节元件上。
5.如权利要求4所述的透镜组装装置，其特征在于，所述处理器分别与所述移动组件及至少三个所述倾斜调节元件电连接或信号连接。
6.如权利要求5所述的透镜组装装置，其特征在于，所述处理器根据中心点P0和Pn的位置信息，控制所述移动组件在X方向或Y方向上移动，及/或控制至少三个倾斜调节元件在Z方向上倾斜。
7.如权利要求4所述的透镜组装装置，其特征在于，所述倾斜调节元件由压电材料制成。
8.一种应用如权利要求1-3任一项所述的透镜组装装置的透镜组装方法，包括：
步骤S1：通过所述准直仪在所述感应器上生成一原始光斑，将所述感应器上产生的电流分级后利用加权平均计算得出初始光斑的中心点为P0，并将中心点P0的位置信息发送至所述处理器；
步骤S2：通过所述透镜转移组件夹持一第一透镜并将所述第一透镜置于所述镜筒内；
步骤S3：通过所述准直仪透过所述第一透镜在所述感应器上生成一第一光斑，将所述感应器上产生的电流分级后利用加权平均计算得出第一光斑的中心点P1，并将中心点P1的位置信息发送至所述处理器；
步骤S4：所述处理器根据中心点P0和中心点P1之间的位置关系，控制所述回馈控制平台在X方向或Y方向上移动，及/或控制所述回馈控制平台在Z方向上倾斜，及/或控制所述透镜转移组件旋转，直至中心点P0与中心点P1重合或中心点P0与中心点P1之间的距离在可接受的偏差范围内；及
重复上述步骤S2至步骤S4，将多个透镜组装到所述镜筒内。
9.如权利要求8所述的透镜组装方法，其特征在于，所述回馈控制平台包括一移动组件及至少三个倾斜调节元件，至少三个所述倾斜调节元件固定并均匀分布在所述移动组件上，所述镜筒固定在三个所述倾斜调节元件上。
10.如权利要求9所述的透镜组装方法，其特征在于，所述处理器分别与所述移动组件及至少三个所述倾斜调节元件电连接或信号连接；所述处理器根据中心点P0和P1的位置信息，控制所述移动组件在X方向或Y方向上移动，及/或控制至少三个倾斜调节元件在Z方向上倾斜。
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