CN107968907B - 一种透镜阵列与pd阵列贴装的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阵列贴装的装置及方法，属于光器件技术领域，具体是涉及一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置及方法。该装置及方法结合图像处理及红外技术，较简易的实现了硅透镜阵列或玻璃透镜阵列与PD阵列的对准。工艺操作简单直观，能有效提高该工艺良率及工时工效。

Description

一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种阵列贴装的装置及方法，属于光器件技术领域，具体是涉及一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置及方法。

背景技术

随着智能设备及云计算、物联网的出现，网络需求不断攀升，提高系统传输速率迫在眉睫，100G及更高速率传输系统得到应用。在高速传输方面，目前普遍采用多通道芯片集成的形式提高器件的传输速率。对于集成光接收器，PD阵列前需贴装透镜阵列，对外部光线进行汇聚。为保证整个光路有较好耦合效率，这种设计要求透镜阵列与PD阵列中心对准。

现有技术中还有一对准贴片及对准方法，其利用两次拍照的方法得到透镜阵列通光孔径的圆心与PD阵列光敏面圆心的位置，计算出两者的圆心的位置及位置斜率差，再调整透镜阵列位置，再次计算位置斜率差，再调整，直到满足圆心位置完全重合为止。这种方法对设备精度要求较高，往往需要经过多次调整才能将透镜中心与光敏面中心对准，而且对准过程不直观，实际使用效果较差；同时由于该发明使用一个观测可见光的CCD来获取透镜及PD中心，对于不透可见光的硅透镜贴装，该方式不能实现。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的上的技术问题，供了一种提供一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置及方法。该装置及方法结合图像处理及红外技术，较简易的实现了硅透镜阵列或玻璃透镜阵列与PD阵列的对准。工艺操作简单直观，能有效提高该工艺良率及工时工效。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置，其包括：

主视CCD，可接收红外光，并且用于聚焦透镜阵列与PD阵列并成像；

侧视CCD，数量为两个以上，CCD焦距及固定位置可调，用于从侧面观察透镜与PD贴装时在纵向上的相对位置；

滑轨平台，可滑动设置于底板的滑轨上，其上设置间距固定且位于所述主视CCD镜头拍摄区域内的透镜装载台和PD装载台，所述透镜装载台底面设置有红外光源。

优选的，上述的一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置，其所述透镜装载台底面设置高透玻璃板，所述高透玻璃板下方设置红外光源。

优选的，上述的一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置，其包括：所述PD装载台加工有外接负压以吸附元件的气孔。

优选的，上述的一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置，其所述主视CCD下放设置用于吸取透镜的吸取吸头。

优选的，上述的一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置，其包括：所述PD装载台上设置有限位槽，用于实现前后左右4个方向的微调。

优选的，上述的一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置，其所述透镜装载台可实现前后左右及旋转角度的微调。

优选的，上述的一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置，其该装置用于贴装硅透镜及硅透镜阵列。

一种利用上述任一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置进行贴装的方法，其包括：

步骤1，将PD阵列及透镜阵列分别放在透镜装载台，PD装载台上；

步骤2，移动滑轨平台至滑轨第一侧，将PD阵列移至主CCD视场内，调整CCD至PD光敏元图像最清晰，获取待贴装PD阵列第一PD及第四PD并标记；

步骤3，移动滑轨平台至第二侧，将透镜阵列移至主CCD视场内，主CCD接收透过透镜阵列的红外光，调整主CCD至透镜圆心的图像至最清晰，将透镜阵列第一透镜圆心及第四透镜圆心分别与对应PD的标记对准；

步骤4，调整吸头旋钮，下压吸头，通过固定在立柱上的侧视CCD观察吸头与透镜接触，开启吸头负压开关，吸取透镜，保持负压，向上抬起吸头；

步骤5，移动滑轨平台至第一侧，将PD阵列移至主CCD视场内，下压吸头，通过固定在立柱上的侧视CCD观察透镜与PD阵列立柱接触并确认透镜长边保持水平，通过固定在滑轨左侧的侧视ccd确认透镜短边保持水平，完成透镜贴装操作。

因此，本发明具有如下优点：

1、适应范围广，既可用于玻璃透镜阵列的贴装，又可用于硅透镜的贴装；

2、透镜与PD对准过程中，可直观调整对准位置，不用反复多次调整即可实现透镜与PD中心对准；

3、工艺过程简单，能有效提高透镜贴装工艺效率，特别适合批量生产。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2为图1的正视图；

图3现技术中的贴装示意图；

图4为本发明的贴装示意图；

图中：101滑轨，102第一侧CCD，103主CCD，104立柱，105第二侧CCD，106滑轨平台，107底板，201PD装载台，202压力传感器，203透镜吸头，204透镜装载台，401 PD阵列，402主CCD，403透镜阵列，404光学玻璃，405红外光源。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本发明提供了提供一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置及方法，结合图像处理及红外技术，较简易的实现了硅透镜阵列或玻璃透镜阵列与PD阵列的对准。工艺操作简单直观，能有效提高该工艺良率及工时工效。

对准贴片装置结构包括：底板，立柱，高精度滑轨，滑轨平台，主视CCD，侧视CCD，高精度微调架，透镜吸头，PD装载台，透镜装载台，红外光源。其中高精度滑轨固定在底板上，主视CCD及一个侧视CCD固定在立柱上，另一个侧CCD固定在滑轨左端。主视CCD及透镜吸头相对固定且在立柱上可上下移动，其中主视CCD可以接收可见光，也可以接收红外光。透镜装载台，PD装载台固定在滑轨平台上，相对位置固定，滑轨平台在滑轨上可以左右移动，当滑轨平台移至最右边时PD装载台位于主视CCD视场内，当滑轨平台移至最左边时透镜装载台位于主视CCD视场内。透镜平台底面为高透玻璃板，内部设有向上的红外光源。

本实施例中，侧CCD可以观察吸头吸取透镜时透镜是否水平，透镜与PD对准贴装时，吸头下压到透镜与PD阵列两边立柱接触时，可从两个侧面观察透镜是否保存水平。

本实施例中，主视CCD下的为吸取吸头，用来吸取透镜并贴装。PD装载台上的是在平台上加工下阵列小气孔，并外接真空泵，用负压吸附PD阵列，固定其位置。透镜阵列直接放在光学玻璃上，无需工装夹持或真空吸附定位。

下面结合图1来说明本发明对准贴装透镜阵列的操作步骤：

1、将待贴装PD阵列及透镜阵列分别放在对应装载台上，

2、移动滑轨上滑轨平台至最右边，调制PD装载台上微调旋钮，将PD阵列移至主CCD视场内，调整主CCD至PD光敏元图像最清晰，通过工控机上图像识别软件获取待贴装PD阵列第一PD及第四PD并在CCD成像软件上用十字线标记；

3、移动滑轨上滑轨平台至最左边，将透镜阵列移至主CCD视场内，主CCD接收透过硅透镜的红外光，调整CCD至透镜圆心图像最清晰，微调透镜装载台前后左右及旋转角度，将透镜阵列第一透镜圆心及第四透镜圆心分别与对应PD圆心对准；

4、下压吸头，通过压力传感器反馈示数和侧CCD确认吸头与透镜阵列接触，打开吸头负压开关，关闭透镜转载台上负压，完成吸取透镜并抬起吸头；

5、移动滑轨上滑轨平台至最右边，下压吸头，通过压力传感器示数和侧CCD确认透镜阵列与PD阵列两端支架接触；

6、关闭吸头负压，抬起吸头完成透镜贴装工艺。

现有技术中的一种透镜阵列和PD阵列高精度对准贴片装置及其对准方法，贴装示意图如图3所示，PD光敏面朝上，透镜球面朝下，装置采用高清CCD从上至下观测可见光图像，获取PD阵列圆心及透镜阵列圆心，由于需要将PD光敏元中心与透镜中心对准，对于不透可见光的硅透镜整列，该方式不能完成贴装。

本发明可以完成可透光的玻璃透镜的贴装，同时由于采用红外成像的技术，透镜装载台下装有红外光源，主视CCD可以获取透镜红外图像，贴装示意图如图4所示，对于不透可见光的硅透镜，该方式仍可完成贴装工艺，适应范围更广。

综合以上，本发明相对于目前方案，具有以下优点：

1、适应范围广，既可用于玻璃透镜阵列的贴装，又可用于硅透镜的贴装；

2、透镜与PD对准过程中，可直观调整对准位置，不用反复多次调整即可实现透镜与PD中心对准；

3、工艺过程简单，能有效提高透镜贴装工艺效率，特别适合批量生产。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置，其特征在于，包括：

主视CCD，可接收红外光，并且用于聚焦透镜阵列与PD阵列并成像；

侧视CCD，数量为两个以上，CCD焦距及固定位置可调，用于从侧面观察透镜与PD贴装时在纵向上的相对位置；

滑轨平台，可滑动设置于底板的滑轨上，其上设置间距固定且位于所述主视CCD镜头拍摄区域内的透镜装载台和PD装载台，所述透镜装载台底面设置有红外光源；

其中，对准贴片装置结构包括：底板，立柱，高精度滑轨，滑轨平台，主视CCD，侧视CCD，高精度微调架，透镜吸头，PD装载台，透镜装载台，红外光源；所述主视CCD下放设置用于吸取透镜的吸取吸头；其中高精度滑轨固定在底板上，主视CCD及一个侧视CCD固定在立柱上，另一个侧CCD固定在滑轨左端；主视CCD及透镜吸头相对固定且在立柱上可上下移动，透镜装载台，PD装载台固定在滑轨平台上，相对位置固定，滑轨平台在滑轨上可以左右移动，当滑轨平台移至最右边时PD装载台位于主视CCD视场内，当滑轨平台移至最左边时透镜装载台位于主视CCD视场内；透镜平台底面为高透玻璃板，内部设有向上的红外光源；侧CCD可以观察吸头吸取透镜时透镜是否水平，透镜与PD对准贴装时，吸头下压到透镜与PD阵列两边立柱接触时，可从两个侧面观察透镜是否保存水平。

2.根据权利要求1所述的一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置，其特征在于，所述透镜装载台底面设置高透玻璃板，所述高透玻璃板下方设置红外光源。

3.根据权利要求1所述的一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置，其特征在于，包括：所述PD装载台加工有外接负压以吸附元件的气孔。

4.根据权利要求1所述的一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置，其特征在于，包括：所述PD装载台上设置有限位槽，用于实现前后左右4个方向的微调。

5.根据权利要求1所述的一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置，其特征在于，所述透镜装载台可实现前后左右及旋转角度的微调。

6.根据权利要求1所述的一种透镜阵列与PD阵列贴装的装置，其特征在于，包括：透镜装载台下为高透光学玻璃，底面设置有红外光源。

7.利用权利要求1-6任一项所述的透镜阵列与PD阵列贴装的装置进行贴装的方法，其特征在于，包括：

步骤1，将PD阵列及透镜阵列分别放在透镜装载台，PD装载台上；

步骤2，移动滑轨平台至滑轨第一侧，将PD阵列移至主CCD视场内，调整CCD至PD光敏元图像最清晰，获取待贴装PD阵列第一PD及第四PD并标记；

步骤3，移动滑轨平台至第二侧，将透镜阵列移至主CCD视场内，主CCD接收透过透镜阵列的红外光，调整主CCD至透镜圆心的图像至最清晰，将透镜阵列第一透镜圆心及第四透镜圆心分别与对应PD的标记对准；

步骤4，调整吸头旋钮，下压吸头，通过固定在立柱上的侧视CCD观察吸头与透镜接触，开启吸头负压开关，吸取透镜，保持负压，向上抬起吸头；

步骤5，移动滑轨平台至第一侧，将PD阵列移至主CCD视场内，下压吸头，通过固定在立柱上的侧视CCD观察透镜与PD阵列立柱接触并确认透镜长边保持水平，通过固定在滑轨左侧的侧视CCD确认透镜短边保持水平，完成透镜贴装操作。

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