光学模块及其对准、组装方法技术

一种光学模块及其对准、组装方法，该光学模块包含壳座单元、固定在该壳座单元内的感光单元，及聚焦光源在该感光单元的透镜单元。该壳座单元具有形成在一侧的开口。该透镜单元是相对该感光单元架置在该壳座上且显露在该开口内。借此，组装时，该透镜单元是由该开口穿置入该壳座单元，对准时，只须撷取该透镜单元的中心位置重合于该感光单元至物件位置再扣除修正光程后的中心位置，就可以完成光学对准，而能大幅提升组装时的精确性与方便性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光学模块，特别是指一种可感测图像的光学模块 及其对准、组装方法。
技术介绍
参阅图1，以一般光学式图像输入装置如扫描器的光学模块l为例，主要包含壳座单元11、感光单元12、透镜单元13及发光单元 14。该壳座单元11具有相互对合的一个外壳111与一个基座112，及 形成在该外壳111的凹槽113。该感光单元12具有沿直线排列在该基 座112上的多个感光元件121，该感光元件121是一种CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像感淑'J扫描器(Image Sensor Scanner)。该透镜单元13是相对该感光单元12嵌置在该外壳 111的凹槽113内。该发光单元14是相对玻璃平台2设置在该外壳 111，并具有多个发光二极管141。当前述发光二极管141相对该玻璃平台2上的物件发射光源时， 光源会由该物件位置折射且沿该Z轴方向透过该透镜单元13而聚焦 成像于前述感光元件121，此时，前述感光元件121会感测到光源信 号，而撷取该物件位置上的图像。由于前述感光元件121聚焦位置的精确度是决定前述光学式输 入装置分辨率的首要关键，因此，该感光单元12与该透镜单元13所 需要的对准精度要求较高，而目前主要是将该外壳111、该基座112 与该感光单元12预先组合为一体，然后，依据估算的理论值，将该 透镜单元13安装在形成有预定深度的凹槽113内，以设定该透镜单 元13与该感光单元12的相对位置。最后，以封胶将该透镜单元13 固定于该基座112，即完成对准与组装。但是依成本考虑，该光学模块1的透镜单元13目前多以人工直 接放置于该凹槽113内进行组装，忽略该透镜单元13本身光轴长度 的误差，约+/-400微米，且该透镜单元13与该感光单元12间的相对 位置，主要由该凹槽113的深度以及透镜光轴长度来决定，因此，过 大的误差常常有过度聚焦或聚焦不足等对准精度不佳的情形，致使该 光学模块1的分辨率无法提升。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以提升对准精度而有效提高光学 分辨率的。本专利技术的特征在于该光学模块包含感光单元、壳座单元及透镜 单元。该感光单元具有可感测光源的至少一个感光元件。该壳座单元 是设置有该感光单元并具有形成在一侧且沿长度方向延伸的开口。该 透镜单元是相对该感光单元架置在该壳座上且显露在该开口内。借 此，透过该开口且沿该光轴方向将该光点至物件位置再扣除修正光程 后的中心划分有第一中心线，使该第一中心线重合于通过该透镜单元 中心的第二中心线。本专利技术的光学模块的对准方法，包含下列步骤步骤l:沿光轴 方向撷取该感光单元的至少一个感光元件，及以预设的一个物件位 置，计算出该感光元件到该物件位置的实际总光程距离。步骤2:以 该实际总光程距离扣除修正光程后，获得修正总光程距离。步骤3: 以该修正总光程距离的一半，划分出垂直该光轴的第一中心线。歩骤 4:沿该光轴方向撷取该透镜单元的至少第一端点与至少第二端点， 计算出透镜长度。步骤5:以该透镜长度的一半，划分出垂直该光轴 的第二中心线。步骤6:组装该透镜单元与该壳座，且使该第二中心线重合于该第一中心线。本专利技术的光学模块的组装方法，包含下列步骤步骤l:将该感 光单元安装在该壳座单元内；步骤2:沿垂直该光轴的方向将该透镜单元由该壳座单元的开口穿置入该壳座单元内；步骤3:使该透镜单 元的第二中心线重合于该第一中心线，并获得定位。本专利技术的功效是能通过侧向组装的方式，及重合该第一、第二中 心线的对准方法，提升对准精度，及组装、对准效率。附图说明图1是说明美国专利US6169564号案的剖视图；图2是说明本专利技术的光学模块的优选实施例的立体分解图；图3是该优选实施例的组合剖视图；图4是该优选实施例中的总光程距离的示意图；图5-l、图5-2是MTF特性关系图；图6-l、图6-2是MTF特性关系图；图7-l、图7-2是该优选实施例的MTF特性关系图；图8是该优选实施例的对准、组装流程图；图9是该优选实施例的第一组装立体图；图IO是该优选实施例的前述组装立体图的剖视图；图11是该优选实施例的第二组装立体图；以及图12是该优选实施例的组合立体图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术进行详细说明。 参阅图2、图3，本专利技术的光学模块的优选实施例是应用在光输 入装置的光学系统，而相对一片玻璃9投射光源。该玻璃9具有可承 置一个物件的顶面91。该光学模块包含壳座单元3、感光单元4及 透镜单元5。该壳座单元3是沿X轴方向延伸，并具有大概呈U形的一个外 壳31、架置卡合在该外壳31上的一个基座32、贯穿该外壳31与该 基座32的两个端部的两个定位件33以及一片盖板34。该外壳31具 有形成在一侧且沿该X轴方向延伸的开口 311。该基座32具有相互 对合且界定出插槽321的一个第一对合件322与一个第二对合件323， 该第二对合件323是由该外壳31的开口 311可卸离地与该第一对合 件322卡合。前述定位件33是抵靠在固定该玻璃9的构件上。该盖板34是可卸离地封闭该外壳31的开口 311。该感光单元4是固设在该外壳31内，并具有沿该X轴排列且可 朝Z轴(即光轴)方向接收光线的多个感光元件41。前述感光元件41 在本实施例分别是CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 图像感测元件(Image Sensor)。该透镜单元5是插置在该基座32的第一、第二对合件322、 323 间的插槽321内，参阅图4，并具有沿该X轴排列的多个柱状透镜 51。前述柱状透镜51具有渐变折射率且可聚焦光线，可以使光源由 物件位置入射的光程(物距)Lo相当于聚焦后折射至该感光元件41的 光程(像距)L。。而光线沿Z轴方向通过前述柱状透镜51的距离为透 镜长度Z。，借此，可知前述感光元件41沿该Z轴方向的理想总光程 距离TC=2Lq+Z0。参阅图3、图4，但是由于光源会因为入射介质折射率的不同， 而造成成像位置的差异，因此，前述感光元件41沿该Z轴方向的实 际总光程距离TC'必须考虑该玻璃9的折射率所造成成像位置的修 正，该修正光程AR可以由公式h(l-l/n)所获得，其中h为玻璃厚度， n为玻璃折射率，或由简易的实际量测所获得，也就是说，实际总光 程距离1^，=1^:+ AR。值得一提的是，在业界中，该光学模块投射品质中最重要的性能 指针称为调制传递函数(ModulationTransferFunction， MTF)，为 业界公认作为光学元件解像力的指针，MTF(M)指数愈高，代表成像 品质愈好。因此，参阅图5-l、图5-2 图7-l、图7-2的MTF特性图 (撷取自SLA制造商NSG: NIPPON SHEET GLASS),可以发现，只 要物距(物件位置)改变(如图5-1、图5-2)或该透镜单元5与该感光单 元4的相对位置改变(如图6-l、图6-2)，则MTF(n/。)指数就会急剧下 降，也就是说，现有技术中的透镜单元，只要稍有偏移，就会影响 MTF(。/。)指数。但是，参阅图7-l、图7-2，若能使1/2 Z0在1/2TC的 位置，则即使TC的距离变化在数百微米的范围内，MTF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学模块的对准方法，该光学模块包含壳座单元、固定在该壳座单元内的感光单元，及使光源聚焦在该感光单元的透镜单元，该对准方法包含下列步骤：步骤１：沿光轴方向撷取该感光单元的至少一个感光元件，及以预设的一物件位置，计算出该感光元件到该物件位置的实际总光程距离；步骤２：以该实际总光程距离扣除修正光程后，获得修正总光程距离；步骤３：以该修正总光程距离的一半，划分出垂直该光轴的第一中心线；步骤４：沿该光轴方向撷取该透镜单元的至少第一端点与至少第二端点，计算出透镜长度；步骤５：以该透镜长度的一半，划分出垂直该光轴的第二中心线；及步骤６：组装该透镜单元与该壳座，且使该第二中心线重合于该第一中心线。

【技术特征摘要】
1. 一种光学模块的对准方法，该光学模块包含壳座单元、固定在该壳座单元内的感光单元，及使光源聚焦在该感光单元的透镜单元，该对准方法包含下列步骤步骤1沿光轴方向撷取该感光单元的至少一个感光元件，及以预设的一物件位置，计算出该感光元件到该物件位置的实际总光程距离；步骤2以该实际总光程距离扣除修正光程后，获得修正总光程距离；步骤3以该修正总光程距离的一半，划分出垂直该光轴的第一中心线；步骤4沿该光轴方向撷取该透镜单元的至少第一端点与至少第二端点，计算出透镜长度；步骤5以该透镜长度的一半，划分出垂直该光轴的第二中心线；及步骤6组装该透镜单元与该壳座，且使该第二中心线重合于该第一中心线。2、 如权利要求1所述的光学模块的对准方法，其特征在于，该 步骤1是以形成在该壳座单元且与该物件位置具有预设物件距离的 至少一物件位置参考点，获知该物件位置参考点至该物件位置的距 离。3、 如权利要求2所述的光学模块的对准方法，其特征在于，该 物件位置参考点共有两点，是沿该第一中心线形成在该壳座的两个端 部。4、 如权利要求2所述的光学模块的对准方法，其特征在于，该 步骤1与该步骤4是以至少一感光耦合元件撷取该感光元件、该物件位置与该透镜单元的第一、第二端点的图像。5、 如权利要求1所述的光学模块的对准方法，其特征在于，该 修正光程是依据光源折射率所造成的成像位置而获得。6、 如权利要求1所述的光学模块的对准方法，其特征在于，该 透镜单元的第一端点与第二端点分别共有两点，是沿该第二中心线形 成在该透镜单元的两端。7、 一种光学模块，其特征在于其包含-感光单元，具有感测光源的至少一个感光元件；壳座单元，是设置有该感光单元，并具有形成在一侧且沿长度方向延伸的开口；及透镜单元，是相对该感光单元架置在该壳座上且显露...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴明哲，
申请(专利权)人：环隆电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]