透镜和透镜模具的光学评价制造技术

一种确定关于包括弯曲部分和平面部分的物体的信息的方法，弯曲部分具有带顶点并限定所述物体的轴的第一弯曲表面，该方法包括：将测量光引导到物体；检测从弯曲部分的第一弯曲表面反射的测量光；检测从物体的至少一个其它表面反射的测量光；以及基于检测光确定关于弯曲部分的第一弯曲表面的顶点的信息。

Optical evaluation of lenses and lens molds

A method of determining a page including bending part and object plane part of the information of the axis of the first curved surface bending part with vertex and defining the object, the method comprises: measuring light guide to object detection; from the measuring light first curved surface reflective curved portions; detection from measuring light objects at least one other surface reflection; and based on the detection of light to determine the first curved surface on the bending part of the vertex information.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】透镜和透镜模具的光学评价相关申请的交叉引用本申请要求于2014年8月15日提交的题为“OPTICALEVALUATIONOFTHEDIMENSIONALANDOPTICALPROPERTIESOFLENSESHAVINGMECHANICALLOCATINGFEATURES”的临时申请No.62/037,966的优先权，以及于2014年8月19日提交的题为“OPTICALEVALUATIONOFFEATURELOCATIONSONLENSES”的临时申请No.62/039,398的优先权。两个临时申请的内容通过引用整体并入本文。
在某些方面，本公开涉及用于表征消费品中使用的模制透镜的几何形状和光学性质的方法和工具，以及用于其制造的金刚石车削模具。本公开还涉及包含这种模制透镜的光学组件的制造以及包含所述光学组件的消费品的制造。
技术介绍
用于智能手机和手机、平板电脑、便携式计算机、汽车和卡车的小型化相机的市场正在迅速扩大。对于现有技术相机的图像质量要求迫使制造商开发由许多非球面模制透镜组成的复杂的光学组件。图1示出由四个模制塑料透镜组成的示例性光学组件。特别地，在美国专利No.7,777,972中描述的该组件包括布置成在位于组件的像平面170的传感器上形成图像的四个透镜。透镜元件设置在第一透镜组中，该第一透镜组由具有正折射能力的第一透镜元件100组成，其具有非球面凸形物侧表面101和非球面凸形像面侧表面102。该组件还包括由第二透镜元件110、第三透镜元件120和第四透镜元件130组成的第二透镜组。第二透镜110元件具有负折射能力，且具有非球面凸形物侧表面111及非球面凹形像侧表面112。第三透镜元件120具有非球面凹形物侧表面121及非球面凸形像侧表面122。第四透镜元件130具有非球面凸形物侧表面131及非球面凹形像侧表面132。孔径光阑140定位在第一透镜元件100和成像物体之间。红外滤光片150设置于第四透镜元件130的像侧表面132与像平面170之间，红外滤光片150对成像光学透镜组件的焦距没有影响。传感器盖玻璃160被布置在红外滤光片150和像平面170之间，传感器盖玻璃160也对成像光学透镜组件的焦距没有影响。通常，弯曲的透镜表面围绕轴旋转对称，并且每个表面的轴标称上位于组件的公共轴-光轴上。透镜表面轴的公共共轴性对于整个组件的光学性能是重要的。同样重要的是每个透镜表面的曲率和每个透镜表面之间的间隔，即透镜厚度和相邻透镜之间的间隔。因此，每个单独的透镜通常包括多个共轴性和间隔基准，其被制造为具有足够严格的公差，以在除了如图1所示的弯曲功能光学表面之外当堆叠在一起时提供最终透镜组件的适当对准。这些基准通常由每个透镜的附加非光学有效(active)部分提供，其形成围绕有效透镜部分的边缘的环。当组装时，透镜的非光学部分堆叠在一起，根据整体透镜组件设计的需要将透镜部分相对于彼此对准和间隔开。由于收紧的制造公差预算，常规度量设备(例如，接触探针和计量器，触觉分析器，检查显微镜)在许多情况下不再能够实现所需的测量可再现性或准确性。另外，用于生产车间测量透镜的某些性质(例如折射率或双折射)的度量设备不是可商购的。因此，目前存在度量缺口。
技术实现思路
本专利技术的特征在于用于评估透明样品的尺寸和光学性质的方法和装置，透明样品特别包括透镜，透镜包括弯曲的有效表面区域，并且还包括例如用于将这些透镜机械地定位在组件中的标称平坦和平行的上表面区域和下表面区域。在实施例中，所述装置包括光学度量系统，用于测量样品的标称平行的上表面区域和下表面区域的相对位置，以及数据处理系统，用于使用从所述样品的标称平行的上表面和下表面区域的两个或更多个位置处的计算的光学和物理厚度导出的信息来评估样品的光学和尺寸性质。或者或另外，本专利技术的特征在于用于通过将3D表面形貌信息(例如，高度分布)与样品的上表面和下表面的2D图像(例如，强度分布)组合来评估透明样品(例如，透镜)的尺寸性质的方法和装置。形貌信息和两个图像可以从样品的同一侧获取。所述方法和装置可以用在生产环境中。通常，样品可以是包括弯曲(例如，具有屈光力)的上和下有效表面区域以及额外的上表面区域和下表面区域的透镜，所述额外的上表面区域和下表面区域不用于引导光，而是用于将这些透镜机械地定位在组件中。这些部分可以具有平面平行表面。弯曲部分可以被称为有效部分，而其它(例如，平面平行)部分被称为无效(inactive)部分。样品可以具有凸形或凹形，球形或非球形的有效部分的表面区域。无效部分的上表面和下表面可以是标称平坦的或圆锥形的，并且可以包括标称圆形的特征或边界，其可以与有效表面区域的顶点标称同心。样品可以是用于便携式电子设备相机组件中的透镜。通常，尺寸性质可以包括有效表面区域的顶点相对于附加表面区域的基准特征(例如，标称圆形基准特征)的位置。在一些实施例中，透镜顶点通过3D区域表面形貌图的评估找到，而基准特征位于部件的2D图像中。2D图像可以从与3D图相同的数据采集中提取，或者可以是单独步骤的一部分。尺寸性质可以包括样品的上部和下部顶点特征的相对高度。该测量可以依赖于从样品的标称平行的上和下表面区域的两个或更多个位置处的计算的光学和物理厚度导出的附加信息。在某些实施例中，该方法包括在通过样品观察特征以确定其横向位置时补偿透镜的折射性质。在一些实施例中，该装置包括部件固定装置，该部件固定装置包括辅助参考表面。该辅助参考表面可以是标称平坦的，并且可以位于待测试的光学部件下方的一定距离处，使得其将通过光学部件传播的光反射回通过部件并朝向度量装置检测器通道。在一些实施例中，所述装置包括部件固定装置，其具有辅助参考表面和用于至少部分透明样品的保持器；用于测量辅助参考表面以及样品的标称平行的上表面和下表面区域的位置的光学度量系统，以及数据处理系统，用于使用从所述样品的标称平行的上表面和下表面区域的两个或更多个位置处的计算的光学和物理厚度导出的信息来评估样品的光学和尺寸性质。在一些实施例中，完整的测量周期包括辅助参考表面的形貌的单独测量。在一些实施例中，该装置包括改变由光学度量系统(例如，偏振器和/或波片)采用的光的偏振状态的元件，以便评估和/或补偿样品的材料双折射性质。在一些实施例中，光学度量装置的视场延伸超出被测光学部件的横向范围。为了提高精度和降低对漂移的灵敏度，系统在参考表面未被光学部件覆盖的区域中执行参考表面相对于其内部基准的位置的附加测量。在一些实施例中，光学度量装置是相干扫描干涉仪。例如，光学度量装置可以是标称平行于被测光学部件的光轴扫描的相干扫描干涉仪。可以选择光源的相干性以增强(例如，最大化)在扫描通过部件期间遇到的针对每个透明界面收集的干涉信号的信噪比。在一些实施例中，相干扫描干涉仪根据关于部件厚度和光学性质的测量或标称信息自动调节光源相干性以增强(例如，最大化)信噪比。在一些实施例中，将样品在相对于仪器的多个方位取向上执行的测量结合，以产生具有减小的系统误差的最终结果。在一些实施方案中，共焦显微镜配置用于通过扫描检测样品的透明界面的位置。在某些实施例中，焦点感测或结构化照明度量装置用于通过扫描来检测样品的透明界面的位置。在某些实施例中，焦点感测或结构化照明度量装置用于通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定关于透明光学元件的信息的方法，所述透明光学元件包括透镜部分和平面平行部分，所述方法包括：使用光学仪器来获得关于所述透明光学元件的第一表面和所述透明光学元件的与所述第一表面相对的第二表面的高度信息；使用所述光学仪器获得所述第一表面的强度图和所述第二表面的强度图；和基于所述高度信息和所述强度图，确定关于所述第一表面和所述第二表面中的至少一个上的所述透明光学元件的一个或多个特征的尺寸信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.15 US 62/037,966;2014.08.19 US 62/039,3981.一种确定关于透明光学元件的信息的方法，所述透明光学元件包括透镜部分和平面平行部分，所述方法包括：使用光学仪器来获得关于所述透明光学元件的第一表面和所述透明光学元件的与所述第一表面相对的第二表面的高度信息；使用所述光学仪器获得所述第一表面的强度图和所述第二表面的强度图；和基于所述高度信息和所述强度图，确定关于所述第一表面和所述第二表面中的至少一个上的所述透明光学元件的一个或多个特征的尺寸信息。2.如权利要求1所述的方法，其中所述光学仪器是相干扫描干涉显微镜。3.如权利要求1所述的方法，其中关于所述第一表面和所述第二表面的高度信息分别包括所述第一表面和所述第二表面的表面轮廓。4.如权利要求1所述的方法，其中基于使用所述光学仪器的多元件检测器收集的强度帧序列来确定所述强度图。5.如权利要求4所述的方法，其中通过对所述强度帧序列的所述多元件检测器的每个元件处的强度进行平均来确定所述强度图。6.如权利要求4所述的方法，其中使用所述光学仪器来获得所述强度图包括在所述第一表面和所述第二表面相对于所述光学仪器的最佳聚焦的相应位置处确定所述多元件检测器的每个元件的强度。7.如权利要求1所述的方法，其中所述尺寸信息包括所述第一表面或所述第二表面的顶点相对于所述第一表面或所述第二表面上的另一特征的位置。8.如权利要求1所述的方法，其中所述尺寸信息是所述顶点和所述另一特征之间的横向距离，所述横向距离是在标称地平行于所述平面平行部分的平面中测量的距离。9.如权利要求8所述的方法，其中所述另一个特征是位于所述第一表面或所述第二表面的平面平行部分处的特征。10.如权利要求9所述的方法，其中所述另一个特征是标称地中心在所述顶点上的环形特征。11.如权利要求9所述的方法，其中另一个特征是在所述平面平行部分的第一表面和/或第二表面中的台阶。12.如权利要求1所述的方法，其中所述光学仪器用于在所述第一表面面向所述光学仪器情况下执行所述透明光学物体的测量，以及在所述第二表面面向所述光学仪器情况下执行透明光学物体的测量。13.如权利要求12所述的方法，其中使用从在所述第一表面面向所述光学仪器的情况下透明光学物体的测量中获取的数据来确定所述第一表面的透镜部分的顶点的位置。14.如权利要求13所述的方法，其中使用从在所述第一表面面向所述光学仪器的情况下透明光学物体的测量中获取的数据来确定所述第一表面的透镜部分的顶点相对于所述第一表面的平面平行部分上的特征的位置的位置。15.如权利要求12所述的方法，其中使用从在所述第一表面面向所述光学仪器的情况下透明光学物体的测量中获取的数据来确定所述第一表面的平面平行部分上的特征的相对于所述第二表面的平面平行部分上的特征的位置的位置。16.如权利要求15所述的方法，其中使用从在所述第二表面面向所述光学仪器的情况下透明光学物体的测量中获取的数据来确定所述第二表面的透镜部分上的顶点相对于所述第一表面的顶点的位置的位置。17.如权利要求1所述的方法，其中确定所述尺寸信息包括考虑由于所述透明光学元件相对于所述光学仪器的倾斜而产生的折射效应。18.如权利要求17所述的方法，其中考虑了折射效应的所述尺寸信息是所述透明光学元件的与所述光学仪器相对的表面上的特征的位置。19.如权利要求1所述的方法，其中所述光学仪器用于执行相对于所述光学仪器的轴具有第一方位取向的所述透明光学物体的测量，以及执行相对于所述轴具有与所述第一方位取向不同的第二方位取向的所述透明光学物体的测量。20.如权利要求19所述的方法，其中确定所述尺寸信息包括从具有所述第一方位取向的所述透明光学元件的测量中获得的数据确定关于所述一个或多个特征的尺寸信息，以及从具有所述第二方位取向的所述透明光学元件的测量中获得的数据确定关于所述一个或多个特征的尺寸信息。21.如权利要求20所述的方法，其中确定所述尺寸信息包括基于为所述第一方位取向和第二方位取向获得的所述尺寸信息来减小所述尺寸信息中的误差。22.如权利要求1所述的方法，还包括基于所述尺寸信息确定所述透明光学元件是否满足规格要求。23.一种确定关于透明光学元件的信息的系统，包括：光学仪器，以及电子控制器，其与所述光学仪器通信并被编程以使所述系统执行前述权利要求中任一项所述的方法。24.一种确定关于包括弯曲部分和平面部分的物体的信息的方法，所述弯曲部分包括具有顶点并限定所述物体的轴的第一弯曲表面，所述方法包括：将测量光引导到所述物体；检测从所述弯曲部分的所述第一弯曲表面反射的测量光；检测从所述物体的至少一个其它表面反射的测量光；以及基于检测光确定关于所述弯曲部分的所述第一弯曲表面的顶点的信息。25.如权利要求24所述的方法，其中所述物体是透明光学元件。26.如权利要求25所述的方法，其中所述透明光学元件是透镜元件。27.如权利要求26所述的方法，其中所述透镜元件是模制透镜元件。28.如权利要求24所述的方法，其中所述物体是用于光学元件的模具的一部分。29.如权利要求24所述的方法，其中所述物体是用于透镜元件的一侧的模具。30.如权利要求24所述的方法，其中所述弯曲部分包括与所述第一弯曲表面相对的第二弯曲表面，所述第二弯曲表面具有顶点，并且关于所述第一弯曲表面的顶点的信息包括沿着所述光轴测量的所述透镜在所述第一表面的顶点和所述第二表面的顶点之...

【专利技术属性】
技术研发人员：MF法伊，X科隆纳德莱加，PJ德格鲁特，
申请(专利权)人：齐戈股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US