用于将透镜与光学系统对准的方法和设备技术方案

本发明专利技术包括一种用于将透镜与光学系统预对准的过程，该过程包括：提供透镜和具有光轴的光学系统，其中透镜易于与光学系统对准，以在图像平面上形成源物体的图像，图像具有顶部边缘、底部边缘、左部边缘和右部边缘；粗略地关于光学系统定位透镜；以及在垂直于光学系统的光轴的平面中，校正透镜的位置直到四个组合调制传递函数(C-MTF)的值在预定的范围内，在四个粗略测量位置处计算C-MTF，该四个粗略测量位置位于沿穿越图像的中心的两个粗略定位轴、接近于图像的边缘，每个用于包括径向图案和切向图案的组合的组合图案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造多透镜光学模块，例如但不限于用于在移动电话的照相机中的光学模块。本专利技术具体涉及用于将透镜与光学系统对准的方法和设备，该光学系统例如包括一个或多个透镜。本专利技术更具体地涉及用于实现透镜与光学系统的快速粗预对准 (fast coarse pre-alignment)。粗预对准允许随后快速执行透镜与光学系统的精确对准 (precise alignment)。
技术介绍
^1 Warren J. Smith. Modern Optical Engineering. McGraw-Hi 11中找到术语“焦距”、“超焦距”、“会聚”、“光轴”、“径向”、“切向”、“MTF或调制传递函数”、“光轴”、“空间频率”、“光学中心”的定义。图1示出构成可以在移动电话的照相机中使用的光学模块10的主元件的正视图。 支撑件12包括具有轴16和基座18的圆柱形凹部14。基座18包括绕轴16的孔径。每个包括由透镜(22a，22b，22c，22d)跟着间隔环(20a，20b，20c，20d)的多个透镜组件20a，22a， 20b，22b，20c, 22c, 20d, 22d (图示出四个)利用包括绕轴16的孔径的圆柱形镜筒M保持在凹部14内。最终提供传感器沈，使得其接收沿轴16穿越透镜的光。传感器沈可以形成模块的一部分或可以单独地提供。例如模块10的光学模块的质量极大地取决于构成模块的不同透镜Oh，22b， 22c, 22d)的光轴的对准。在使用于移动电话中的模块的情形中，模块的焦距(其是从透镜组件的光学中心到在其上形成图像的传感器的距离)受到电话的小的尺寸的限制，并且必须通常范围从1 毫米到6毫米。这样的短焦距通过使用组合具有高会聚的若干个透镜的透镜组件来获得， 会聚范围近似从100到1000。给定透镜的会聚越高，则该透镜的光轴与模块的剩余透镜的光轴的对准越为重要。由此得出如下结论，对于将在例如包括高于5百万像素、具有3到5毫米范围内的焦距的高分辨率照相机中使用的模块来说，必须以一个或更少微米的精确度来完成透镜的对准。由多于3个透镜构成的高质量模块需要以1到5个微米的精确度完成至少一次对准。做出这样的对准是很耗时的。存在对于允许快速并且以很好的精确度将透镜与光学系统对准的方法和设备的需求。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例包括通过以下将透镜与光学系统预对准以粗略地将透镜在光学系统上对准开始，跟着是以下步骤a/在至少四个粗略测量位置处计算组合的透镜和光学系统的粗MTF，b/向最低粗MTF的位置移动预定的距离，c/转到a/直到达到预定的条件。本专利技术的另一实施例包括通过以下将透镜与光学系统预对准以粗略地将透镜在光学系统上对准开始；以及校正透镜的位置直到在四个粗略测量位置处针对包括径向图案和切向图案的图案计算的调制传递函数的值在预定的范围内。本专利技术的另一实施例包括用于将透镜与光学系统预对准的方法，该方法包括提供透镜和具有光轴的光学系统，其中透镜易于(apt to)与光学系统对准，以在图像平面上形成源物体的图像，图像具有顶部边缘、底部边缘、左部边缘和右部边缘；粗略地关于光学系统定位透镜；以及在垂直于光学系统的光轴的平面中，校正透镜的位置直到四个组合调制传递函数 (C-MTF)的值在预定的范围内，在四个粗略测量位置处计算C-MTF，该四个粗略测量位置位于沿穿越所述图像的中心的两个粗略定位轴、接近于所述图像的边缘，每个用于包括径向图案和切向图案的组合的组合图案。根据本专利技术的一个实施例，校正透镜的位置直到四个C-MTF的值在预定的范围内包括重复以下的步骤计算C-MTF ；以及在垂直于光学系统的光轴的平面内，沿平行于图像的粗略定位轴的线路将透镜以预定的步长向所述粗略测量位置移动，该图像的粗略定位轴包括具有最低值的C-MTF的粗略测量位置。直到任意的C-MTF高于预定的C-MTF阈值并且最大C-MTF和最小C-MTF之间的差低于预定的C-MTF差阈值，或直到透镜移动预定的次数。根据本专利技术的一个实施例，上述的方法进一步包括提供在四个粗略测量位置中具有径向图案和切向图案的组合的源物体。根据本专利技术的一个实施例，上述的方法进一步包括提供在其四个粗略测量位置中具有棋盘格图案(checkerboard pattern)的源物体，该棋盘格图案具有分别平行和垂直于物体的顶部到底部的轴的行和列。根据本专利技术的一个实施例，图像的包括粗略测量位置的两个轴跟随图像的对角线，并且其中四个粗略测量位置位于图像的四个边角处。根据本专利技术的一个实施例，粗略地定位透镜包括将源物体的中心与光学系统的光轴对准；以及关于光学系统定位透镜，使得形成在图像平面上的源物体的中心的图像与光学系统的光轴和所述图像平面的交叉点相一致。本专利技术的另一实施例包括用于将透镜与光学系统对准的方法，所述方法包括根据上述的方法将透镜与光学系统预对准；在垂直于所述光学系统的光轴的平面内沿平行于第一精确定位轴的线路调节所述透镜的位置，直到在第一和第二精确测量位置处计算的组合的透镜和光学系统的第一和第二径向和切向调制传递函数使得第一和第二精确测量位置的径向调制传递函数之间的差以及第一和第二精确测量位置的切向调制传递函数之间的差最小，所述第一精确定位轴穿越所述图像的中心并且通过位于接近于所述图像的相对边缘的第一精确测量位置和第二精确测量位置，每个所述调制传递函数高于第一预定阈值；以及在垂直于所述光学系统的光轴的平面内沿平行于第二精确定位轴的线路调节所述透镜的位置，直到在第三和第四精确测量位置处计算的组合的透镜和光学系统的第三和第四径向和切向调制传递函数使得第三和第四精确测量位置的径向调制传递函数之间的差以及第三和第四精确测量位置的切向调制传递函数之间的差最小，所述第二精确定位轴穿越所述图像的中心并且通过位于接近于所述图像的相对边缘的第三精确测量位置和第四精确测量位置，每个所述调制传递函数高于第二预定阈值。根据本专利技术的一个实施例，在上述的方法中第一和第二精确测量位置位于图像的顶部和底部的中间处，第一精确定位轴是图像的垂直轴并且第一和第二径向和切向调制传递函数是顶部和底部径向和切向调制传递函数；以及第三和第四精确测量位置位于图像的左部和右部的中间处，第二精确定位轴是图像的水平轴并且第三和第四径向和切向调制传递函数是左部和右部径向和切向调制传递函数。根据本专利技术的一个实施例，在上述的方法中，沿平行于图像的垂直轴的线路调节透镜的位置包括沿所述线路调节所述透镜的所述位置直到在所述图像的顶部的中间处计算的组合的透镜和光学系统的任意顶部径向调制传递函数(TS-MTF)和顶部切向调制传递函数(TT-MTF)，以及在所述图像的底部的中间处计算的组合的透镜和光学系统的任意底部径向调制传递函数(BS-MTF)和底部切向调制传递函数(BT-MTF)，高于第一预定阈值；以及值GmV= α 1 ((TS-MTF) - (BS-MTF))η1+ β !((打-！^卩丨-出！“-！^卩丨广达到低于第三预定阈值的最小值，其中α 1、β I、nl、n2是预定的加权因子；以及所述沿平行于所述图像的所述水平轴的线路调节所述透镜的位置包括沿所述线路调节所述透镜的位置直到在所述图像的左部的中间处计算的组合的透镜和光学系统的任意左部径向调制传递本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：西里尔让·M·沃尔斯基，让·P·鲁新志，
申请(专利权)人：乙太精密有限公司，
类型：发明
国别省市：