CN109773474A - 光学组件的组装设备及组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学组件的组装设备，包括：摄取机构，适于摄取待组装的第一子镜头，并且适于在多个自由度上移动所摄取的第一子镜头；第一固定机构，适于固定待组装的第二子镜头，其中，所述摄取机构可相对于所述第一固定机构移动，使得所述第一子镜头和所述第二子镜头构成可成像的光学系；第二固定机构，适于固定感光组件；数据采集组件，适于与所述固定机构所固定的感光组件电连接并且采集所述感光组件输出的图像数据；以及物料连接组件，适于将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起。本发明还提供了相应的光学镜头和摄像模组制作方法。本发明可提升大批量生产的光学镜头或摄像模组的过程能力指数，降低整体成本，提升成像品质。

Description

光学组件的组装设备及组装方法

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体地说，本发明涉及一种光学组件的组装设备及组装方法。

背景技术

随着移动电子设备的普及，被应用于移动电子设备的用于帮助使用者获取影像(例如视频或者图像)的摄像模组的相关技术得到了迅猛的发展和进步，并且在近年来，摄像模组在诸如医疗、安防、工业生产等诸多的领域都得到了广泛的应用。

为了满足越来越广泛的市场需求，高像素，小尺寸，大光圈是现有摄像模组不可逆转的发展趋势。当前，市场对摄像模组的成像质量提出了越来越高的需求。影响既定光学设计的摄像模组解像力的因素包括光学成像镜头的品质和模组封装过程中的制造误差。

具体来说，在光学成像镜头的制造过程中，影响镜头解像力因素来自于各元件及其装配的误差、镜片间隔元件厚度的误差、各镜片的装配配合的误差以及镜片材料折射率的变化等。其中，各元件及其装配的误差包含各镜片单体的光学面厚度、镜片光学面矢高、光学面面型、曲率半径、镜片单面及面间偏心，镜片光学面倾斜等误差，这些误差的大小取决于模具精度与成型精度控制能力。镜片间隔元件厚度的误差取决于元件的加工精度。各镜片的装配配合的误差取决于被装配元件的尺寸公差以及镜头的装配精度。镜片材料折射率的变化所引入的误差则取决于材料的稳定性以及批次一致性。

上述各个元件影响解像力的误差存在累积恶化的现象，这个累计误差会随着透镜数量的增多而不断增大。现有解像力解决方案为对于对各相对敏感度高的元件的尺寸进行公差控制、镜片回转进行补偿提高解像力，但是由于高像素大光圈的镜头较敏感，要求公差严苛，如：部分敏感镜头1um镜片偏心会带来9′像面倾斜，导致镜片加工及组装难度越来越大，同时由于在组装过程中反馈周期长，造成镜头组装的过程能力指数(CPK)低、波动大，导致不良率高。且如上所述，因为影响镜头解像力的因素非常多，存在于多个元件中，每个因素的控制都存在制造精度的极限，如果只是单纯提升各个元件的精度，提升能力有限，提升成本高昂，而且不能满足市场日益提高的成像品质需求。

另一方面，在摄像模组的加工过程中，各个结构件的组装过程(例如感光芯片贴装、马达镜头锁附过程等)都可能导致感光芯片倾斜，多项倾斜叠加，可能导致成像模组的解析力不能达到既定规格，进而造成模组厂良品率低下。近些年来，模组厂通过在将成像镜头和感光模组组装时，通过主动校准工艺对感光芯片的倾斜进行补偿。然而这种工艺补偿能力有限。由于多种影响解像力的像差来源于光学系统(特别是光学成像镜头)本身的能力，当光学成像镜头本身的解像力不足时，现有的感光模组主动校准工艺是难以补偿的。

发明内容

本发明旨在提供一种能够克服现有技术的上述至少一个缺陷的解决方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种光学组件的组装设备，包括：摄取机构，适于摄取待组装的第一子镜头，并且适于在多个自由度上移动所摄取的第一子镜头；第一固定机构，适于固定待组装的第二子镜头，其中，所述摄取机构可相对于所述第一固定机构移动，使得所述第一子镜头和所述第二子镜头构成可成像的光学系；第二固定机构，适于固定感光组件；数据采集组件，适于与所述固定机构所固定的感光组件电连接并且采集所述感光组件输出的图像数据；以及物料连接组件，适于将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起。

其中，所述组装设备还包括:光源组件，适于为所述可成像的光学系提供光源和物方标靶。

其中，所述摄取机构适于通过接触所述第一子镜头的外表面来摄取所述第一子镜头。

其中，所述第二固定机构适于固定用于测试的感光组件。

其中，所述第二固定机构适于固定待组装的感光组件，所述物料连接组件还适于将所述第二子镜头和所述感光组件固定在一起。

其中，所述第二固定机构具有吸附孔，所述感光组件的底面适于布置在所述吸附孔上。

其中，所述摄取机构包括摄取装置和多自由度调整机构，所述摄取装置安装于所述多自由度调整机构。

其中，所述摄取装置包括夹具。所述夹具包括两个夹持臂，两个夹持臂可互相靠近或互相远离，从而夹住或松开被夹持物。

其中，所述夹具包括力反馈夹爪和实时管控所述力反馈夹爪压力的比例阀。

其中，所述力反馈夹爪为气爪或电爪。

其中，所述摄取装置包括吸附装置。

其中，所述摄取机构具有第一基准面，所述多自由度调整机构具有多个自由度，所述自由度包括x、y、z、r、v或w方向的自由度，其中所述x方向后y方向是位于所述第一基准面的直角坐标系的两个互相垂直的方向，所述z方向是垂直于所述第一基准面的方向，r方向是围绕平行于所述z方向的转轴旋转的旋转方向，v方向是在xoz平面上旋转的旋转方向，w方向是在yoz平面上旋转的旋转方向。

其中，所述组装设备还包括切换组件，适于将所述光源组件和所述物料连接组件移至或移出对应于所述第一固定机构的工作位置。

其中，所述物料连接组件包括点胶子组件和固化子组件。

其中，所述物料连接组件包括物料焊接组件。

其中，所述光源组件包括可变焦的光源组件。

其中，所述可变焦的光源组件包括平行光管。

其中，所述光源组件包括多个适于从不同方向对准所述第一子镜头的入光面的平行光管。

其中，所述光源组件包括定焦光源组件，所述第二固定机构还适于在所述光学系的光轴方向上移动。

其中，所述定焦光源组件包括标版。

其中，所述组装设备还包括位置测量组件，适于测量所述第一子镜头的初始位置以便所述摄取机构摄取所述第一子镜头。

其中，所述测量组件包括拍照组件，其适于布置于所述光学系的光轴并对所述第一子镜头拍照，以及根据所拍摄图像计算所述子镜头的中心位置。

其中，所述测量组件还包括测距组件，其适于测出所述第一子镜头所处于的沿着所述光学系的光轴方向上的高度。

其中，所述第二固定机构具有第二基准面，所述第二固定机构还包括倾斜角调整机构，其适于在v方向和w方向的自由度上调整所述第二固定机构，以使所述第二基准面与所述第一基准面匹配。

其中，所述测量组件还适于对所述第二固定机构的第二基准面进行测量，所述倾斜角调整机构适于根据所述测量组件的测量结果调整所述第二固定机构，以使所述第二基准面与所述第一基准面匹配。

其中，所述第一固定机构具有第三基准面，所述第一固定机构还包括倾斜角调整机构，其适于在v方向和w方向的自由度上调整所述第一固定机构，以使所述第三基准面与所述第一基准面匹配。

其中，所述第一固定机构还包括旋转调整机构，其适于在绕垂直于所述第三基准面的转轴旋转的方向上旋转所述第一固定机构。

其中，所述数据采集组件包括：转接板，固定于所述第二固定机构并与所述感光组件电连接；数据采集盒，适于采集和处理图像数据；以及连接带，其一端与所述转接板电连接，另一端与所述数据采集盒电连接。

其中，所述组装设备还包括隔震台，所述固定机构、摄取机构、光源组件以及物料连接组件均安装在所述隔震台上。

根据本发明的另一方面，还提供了一种基于上述光学组件的组装设备的光学镜头组装方法，包括：

将第二子镜头固定于第一固定机构；

摄取机构摄取第一子镜头并将第一子镜头布置于第二子镜头的光轴，形成可成像的光学系；

使第一子镜头和第二子镜头的相对位置改变，测量不同相对位置时光学系的成像品质，找出使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置，其中，所述光学系的成像品质基于数据采集组件所采集的图像数据得出，所述数据采集组件所采集的图像数据来自于固定于第二固定机构的感光组件；以及

保持所述的使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置，利用物料连接组件将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起。

其中，在所述的找出成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置的步骤之前，利用所述物料连接组件在所述第一子镜头和/或所述第二子镜头上点胶；

在所述的找出成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置的步骤之后，保持所述的使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置，利用物料连接组件将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起。

其中，在所述的找出成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置的步骤之后，将所述第一子镜头和所述第二子镜头分开，利用所述物料连接组件在所述第一子镜头和/或所述第二子镜头上点胶，然后重新将第一子镜头布置于第二子镜头的光轴，并保持所述的使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置，利用物料连接组件将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起。

其中，在所述的找出使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置的步骤中，采取措施来对抗固化过程胶材膨胀或收缩所导致的子镜头位置偏移，所述固化过程可以实施为曝光、加热、湿度变化、振动等固化手段。

其中，所述摄取机构具有力反馈夹爪；

在所述的找出使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置的步骤中，所述力反馈夹爪用第一压力夹持所述第一子镜头；在所述的利用物料连接组件将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起的步骤中，所述力反馈夹爪用第二压力夹持所述第一子镜头；并且所述第二压力大于所述第一压力。

根据本发明的又一方面，还提供了一种基于上述光学组件的组装设备的摄像模组组装方法，包括：

将第二子镜头固定于第一固定机构；将待组装的感光组件固定于第二固定机构；

摄取机构摄取第一子镜头并将第一子镜头布置于第二子镜头的光轴，形成可成像的光学系；

使所述第一子镜头、所述第二子镜头和所述待组装的感光组件的相对位置改变，测量不同相对位置时光学系的成像品质，找出使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置以及第二子镜头和待组装的感光组件的相对位置，其中，所述光学系的成像品质基于数据采集组件所采集的图像数据得出，所述数据采集组件所采集的图像数据来自于所述的待组装感光组件；以及

保持所述的使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置，利用物料连接组件将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起；保持所述的使成像品质达到阈值的第二子镜头和待组装的感光组件的相对位置，利用物料连接组件将所述第二子镜头和所述待组装的感光组件固定在一起。

其中，在所述的找出成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置以及第二子镜头和待组装的感光组件的相对位置的步骤之前，利用所述物料连接组件在所述第一子镜头和/或所述第二子镜头上点胶，以及在所述第二子镜头和/或所述待组装的感光组件上点胶；

在所述的找出成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置以及第二子镜头和待组装的感光组件的相对位置的步骤之后，保持所述的使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置，利用物料连接组件对胶材进行固化使所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起，以及使所述第二子镜头和待组装的感光组件固定在一起。

其中，在所述的找出成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置以及第二子镜头和待组装的感光组件的相对位置的步骤之后，将所述第一子镜头和所述第二子镜头分开以及将所述第二子镜头与所述待组装的感光组件分开，利用所述物料连接组件在所述第一子镜头和/或所述第二子镜头上点胶以及在所述第二子镜头和/或待组装的感光组件上点胶，然后重新将第一子镜头布置于第二子镜头的光轴，并保持所述的使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置以及第二子镜头和待组装的感光组件的相对位置，利用物料连接组件对胶材进行固化使所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起，以及使所述第二子镜头和所述待组装的感光组件固定在一起。

其中，在所述的找出使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置的步骤中，采取措施来对抗固化过程胶材膨胀或收缩所导致的子镜头位置偏移，所述固化过程可以实施为曝光、加热、湿度变化、振动等固化手段。

其中，所述摄取机构具有力反馈夹爪；

在所述的找出使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置的步骤中，所述力反馈夹爪用第一压力夹持所述第一子镜头；在所述的利用物料连接组件将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起的步骤中，在对胶材进行固化时所述力反馈夹爪用第二压力夹持所述第一子镜头，并且所述第二压力大于所述第一压力。

与现有技术相比，本发明具有下列至少一个技术效果：

1、本发明的设备能够提升大批量生产的光学镜头或摄像模组的过程能力指数(CPK)。

2、本发明能够使得对物料(例如用于组装光学镜头或摄像模组的子镜头或感光组件)的各个元件的精度及其装配精度的要求变宽松，进而降低光学成像镜头以及摄像模组的整体成本。

3、本发明能够在组装过程中对摄像模组的各种像差进行实时调整，降低不良率，降低生产成本，提升成像品质。

4、本发明通过第一子镜头和第二子组件的多自由度的相对位置调整，实现模组整体的一次性像差调整，进而实现模组整体的成像质量的提升。

5、本发明通过反馈夹爪对施加至子镜头的压力进行实时控制，从而避免因子镜头镜片或镜筒的形变而造成光学成像镜头或摄像模组的成像品质下降。

6、本发明可以抑制胶材在固化过程中作用于物料的拉力，从而进一步提升光学成像镜头或摄像模组的成像品质。

附图说明

在参考附图中示出示例性实施例。本文中公开的实施例和附图应被视作说明性的，而非限制性的。

图1示出了本发明一个实施例的光学组件的组装设备的立体示意图；

图2示出了隐去光源组件和一些其它部件后的立体示意图；

图3示出了将第一子镜头、第二子镜头和感光组件布置于同一光轴形成可成像的光学系时，摄取机构、第一固定机构和第二固定机构的相对位置的立体示意图；

图4示出了图3中摄取机构、第一固定机构和第二固定机构的局部结构的立体示意图；

图5示出了图4所示出的摄取机构、第一固定机构和第二固定机构的侧视示意图；

图6示出了本发明一个实施例中的物料连接组件；

图7示出了本发明一个实施例中的具有夹具的第一固定机构；

图8示出了本发明一个实施例中的摄取机构；

图9～11示出了本发明一个实施例中的x、y、z、r、v、w自由度；

图12示出了拍照组件的一个示例；

图13示出了激光测距组件的一个示例；

图14示出了一个标版的示例；

图15示出了本发明一个实施例中光学镜头组装方法的流程；

图16示出了本发明一个实施例中摄像模组组装方法的流程。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一主体也可被称作第二主体。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

如在本文中使用的，用语“基本上”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明提供了一种光学组件的组装设备，该设备能够将两个或两个以上的待组装物料组装成可成像的光学组件，该光学组件可以是光学镜头，也可以是摄像模组。所述的待组装物料至少包括两个子镜头，在一些实施例中，待组装物料还包括感光组件。

图1示出了本发明一个实施例的光学组件的组装设备的立体示意图。参考图1，该组装设备包括光源组件100、第一组件集群200和第二组件集群300。进一步地，图2示出了隐去光源组件和一些其它部件后的立体示意图，该图中可更清楚地示出第一组件集群200和第二组件集群300。在组装光学镜头或摄像模组时，各待组装物料均被置于第二组件集群300，并构成可成像的光学系。然后，在光源组件100和第二组件集群300的协助下，以主动校准的方式完成光学镜头或摄像模组的组装。

图3示出了将第一子镜头、第二子镜头和感光组件布置于同一光轴形成可成像的光学系时，摄取机构、第一固定机构和第二固定机构的相对位置的立体示意图。进一步地，图4示出了图3中摄取机构、第一固定机构和第二固定机构的局部结构的立体示意图，图5示出了图4所示出的摄取机构、第一固定机构和第二固定机构的侧视示意图。参考图3～5，第二组件集群300包括摄取机构310、第一固定机构320和第二固定机构330。摄取机构310适于摄取待组装的第一子镜头，并且适于在多个自由度上移动所摄取的第一子镜头。第一固定机构320适于将待组装的第二子镜头固定于该第一固定机构320。第二固定机构330适于将感光组件固定于该第二固定机构330，这里的感光组件可以是仅用于测试的感光组件，也可以是作为待组装物料的感光组件。下文中还会用一系列实施例来进一步说明摄取机构310、第一固定机构320和第二固定机构330的各种实现方式。

进一步地，第一组件集群200包括物料连接组件210，该物料连接组件210适于将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起。图6示出了本发明一个实施例中的物料连接组件，该物料连接组件包括点胶子组件211和固化子组件212。利用点胶子组件211和固化子组件212可在第一子镜头和第二子镜头之间施加胶材并通过胶材将第一子镜头和第二子镜头固定在一起。当感光组件是作为待组装物料的感光组件时，物料连接组件还可以在第二子镜头和感光组件之间施加胶材并通过胶材将第二子镜头和感光组件固定在一起。

光源组件100适于为包含所述第一子镜头和所述第二子镜头的可成像的光学系提供光源和物方标靶。参考图1，一个实施例中，第一组件集群200和第二组件集群300分别安装在互相垂直的轨道上，以便调整第一组件集群200和第二组件集群300的相对位置。沿着轨道移动第二组件集群300，可使光源组件100布置于第二组件集群300的上方。当摄取机构310和第一固定机构320分别摄取或固定待组装物料(第一子镜头或第二子镜头)时，光源组件100布置于包含所述第一子镜头和所述第二子镜头的可成像的光学系的上方，为该光学系提供光源和物方标靶。

进一步地，在一个实施例中，所述组装设备还包括数据采集组件340，该数据采集组件340适于与第二固定机构330所固定的感光组件电连接并且采集所述感光组件输出的图像数据。根据该图像数据可分析光学系当前状态下的成像质量(例如包含第一子镜头和第二子镜头的可成像光学系当前状态下的解析力)，并根据成像质量对前述摄取机构310、第一固定机构320和第二固定机构330中的一项或多项的位置进行调整，进而调整第一子镜头和第二子镜头的相对位置或者调整第一子镜头、第二子镜头和感光组件的相对位置，使得所述光学系的成像质量达到设计指标。

仍然参考图3～5，在一个实施例中，摄取机构310、第一固定机构320和第二固定机构330可将第一子镜头、第二子镜头和感光组件布置于同一光轴，构成所述的可成像的光学系。摄取机构310包括夹具311，该夹具311适于通过接触所述第一子镜头的外表面来夹持和移动第一子镜头。第一固定机构320包括第一支架321和设置在第一支架321上的第一载物台322，该第一载物台322上具有适于安装第二子镜头的适配结构323，该适配结构323可以是螺纹结构，这样，镜筒上带有外螺纹的第二子镜头可以通过螺纹连接方式固定在第一载物台322上。第一支架321安装在具有通孔的第一底板324上。第二固定机构330包括第二载物台331，第二载物台331呈柱状并穿过所述第一底板324的通孔，使得第二载物台331的上表面靠近所述第一载物台322。第二载物台331具有吸附孔，感光组件的底面适于布置在所述吸附孔上，这样就可以通过真空吸附的方式将感光组件固定在第二固定机构330上。需要注意，上述实施例中的摄取机构310、第一固定机构320和第二固定机构330的组合方式并不是唯一的。例如，在另一实施例中，用于固定第二子镜头的第一载物台322的适配结构323可以由一夹具代替。图7示出了本发明一个实施例中的具有夹具的第一固定机构。该第一固定机构包括夹具325，可利用该夹具325将第二子镜头布置于第一载物台322上。

进一步地，图8示出了本发明一个实施例中的摄取机构。所述摄取机构310包括夹具311和多自由度调整机构312，所述夹具311安装于所述多自由度调整机构312。所述夹具包括两个夹持臂，两个夹持臂可互相靠近或互相远离，从而夹住或松开被夹持物。该夹具包括力反馈夹爪和实时管控所述力反馈夹爪压力的比例阀。通过比例阀和力反馈夹爪，可以使夹爪对子镜头的压力保持在预设的区间。这样能够避免子镜头内部的镜片因侧面压力过大而变形。力反馈夹爪有多种实现方式。例如，在一个实施例中，所述力反馈夹爪为气爪。在另一个实施例中，所述力反馈夹爪为电爪。

所述夹具可以被其它摄取装置代替。例如，在另一个实施例中，所述夹具可以被吸附装置代替。该吸附装置包括碗状吸嘴和与吸嘴连通的真空腔。碗状吸嘴接触子镜头的顶部，通过真空腔即可吸附该子镜头。吸附装置的顶面采用透明材料制作，使得光源组件100发出的入射光可通过所述顶面。

仍然参考图8，在一个实施例中，所述摄取机构310具有第一基准面，所述多自由度调整机构312具有多个自由度，所述自由度包括x、y、z、r、v或w方向的自由度。图9～11示出了本发明一个实施例中的x、y、z、r、v、w自由度。参考图9～11，x方向和y方向是位于所述第一基准面P的直角坐标系的两个互相垂直的方向，所述z方向是垂直于所述第一基准面P的方向，r方向是围绕平行于所述z方向的转轴旋转的旋转方向，v方向是在xoz平面上旋转的旋转方向，w方向是在yoz平面上旋转的旋转方向。

上述实施例的组装设备特别适合于制作具有高像素、小尺寸、大光圈等特性的摄像模组或光学镜头，所制作的摄像模组或光学镜头特别适用于智能手机等终端设备。

在一个实施例中，所述物料连接组件可以为物料焊接组件，例如激光焊接组件或超声波焊接组件。

在一个实施例中，所述光源组件100包括定焦光源组件，所述第二固定机构330的第二载物台331还适于在所述光学系的光轴方向上移动，以便测量光学系的解像力离焦曲线。所述定焦光源组件包括标版。图14示出了一个标版的示例。

在另一个实施例中，所述光源组件100为可变焦的光源组件，所述可变焦的光源组件包括平行光管。在一个例子中，所述光源组件100包括多个适于从不同方向对准所述第一子镜头的入光面的平行光管。利用平行光管，可测量光学系的解像力离焦曲线。

在一个实施例中，所述组装设备的第一组件集群200还包括位置测量组件，适于测量所述第一子镜头的初始位置以便所述夹具310摄取所述第一子镜头。所述测量组件包括拍照组件220，其适于布置于所述第一子镜头上方并对所述第一子镜头拍照，以及根据所拍摄图像计算所述子镜头的中心位置。图12示出了拍照组件的一个示例。所述测量组件还包括测距组件230，其适于测出所述第一子镜头所处于的沿着所述光学系的光轴方向上的高度。该测距组件可以是激光测距组件。图13示出了激光测距组件的一个示例。

在一个实施例中，拍照组件220、测距组件230和物料连接组件210均安装在第一组件集群200。所述组装设备还包括切换组件，适于将位于第一组件集群200的各个组件(例如物料连接组件210、拍照组件220、测距组件230)分别移至或移出对应于所述第一固定机构320(或者第二组件集群300)的工作位置。

在一个实施例中，所述第二固定机构330具有第二基准面，所述第二固定机构330还包括倾斜角调整机构，其适于在v方向和w方向的自由度上调整所述第二固定机构330，以使所述第二基准面与所述第一基准面匹配。所述测量组件还适于对所述第二固定机构330的第二基准面进行测量，所述倾斜角调整机构适于根据所述测量组件的测量结果调整所述第二固定机构330，以使所述第二基准面与所述第一基准面匹配。

在一个实施例中，所述第一固定机构320具有第三基准面，所述第一固定机构320还包括倾斜角调整机构，其适于在v方向和w方向的自由度上调整所述第一固定机构320，以使所述第三基准面与所述第一基准面匹配。

在一个实施例中，所述第一固定机构320还包括旋转调整机构，其适于在绕垂直于所述第三基准面的转轴旋转的方向上旋转所述第一固定机构320。

在一个实施例中，所述第二固定机构340包括转接板、数据采集盒和连接带。转接板固定于所述第二固定机构330并与所述感光组件电连接。数据采集盒适于采集和处理图像数据。连接带一端与所述转接板电连接，另一端与所述数据采集盒电连接。

在一个实施例中，所述组装设备还包括隔震台，所述第一固定机构320、第二固定机构330、摄取机构310、光源组件100以及物料连接组件等位于第一组件集群的各个组件均安装在所述隔震台上。

进一步地，根据本发明的一个实施例，还提供了一种基于上述组装设备的光学镜头组装方法。图15示出了该光学镜头组装方法的流程，该流程包括下列步骤。

步骤101：上料。将第一子镜头和第二子镜头放置在第一固定机构的第一载物台上。本实施例中，第二子镜头可固定在第一载物台上。第一子镜头和第二子镜头此时尚未连接为一个整体，在上料时将第一子镜头叠放在第二子镜头上即可。另外，测试用感光模组安装在第二固定机构的第二载物台上。

步骤102：对第一子镜头的位置进行测量。例如利用拍照组件和激光测距组件测出第一子镜头在x、y、z方向上的位置。

步骤103：夹取第一子镜头。根据所得到的第一子镜头的位置，利用摄取装置的夹具夹取第一子镜头。

步骤104：使摄取机构与第一固定机构的基准面匹配。在一个实施例中，利用激光测距组件对第二子镜头的上表面进行测高(例如测第二子镜头的镜头上表面各个位置的高度)。移动摄取机构，将第一子镜头布置于光学系的光轴上。然后用激光测距组件对第一子镜头的上表面进行测高(例如测第一子镜头的镜头上表面各个位置的高度)。这样就获得了第一子镜头和第二子镜头的初始姿态。当二者的初始姿态不匹配时，可以通过对摄取机构或第一固定机构中的一项或两项进行w、v方向的调节来进行匹配。在一个例子中，摄取机构和第一固定机构的基准面平行，则视为第一子镜头和第二子镜头的初始姿态匹配。

步骤105：用摄取机构移动第一子镜头，使第一子镜头和第二子镜头的相对位置改变并测量不同相对位置时光学系的成像品质。当成像品质满足要求时，记录此时摄取机构在各个自由度上的坐标。在一个实施例中，将光源组件布置于第一组件集群上方，为包含第一子镜头和第二子镜头的可成像光学系提供光源和标靶，测试用的感光组件输出所拍摄的图像数据。根据所拍摄的图像数据获得解像力离焦曲线，进而根据解像力离焦曲线判别当前位置下的光学系的成像品质是否满足要求(即进行性能确认)。当成像品质满足要求时，记录此时摄取机构的x、y、z、r、v和w自由度上的坐标。

步骤106：在第二子镜头的上表面施加胶材。在一个实施例中，先用摄取机构移开第一子镜头，然后将点胶组件移动至第二子镜头上方，然后在第二子镜头的镜筒上表面施加胶材。

步骤107：用摄取机构将第一子镜头移回第二子镜头上方并使第一子镜头保持在步骤105所记录的坐标位置上。

步骤108：对胶材进行固化。在一个实施例中，将固化组件移动至工作位置，然后对第一子镜头和第二子镜头之间的胶材进行固化。例如通过对胶材进行曝光使之固化。

步骤109：摄取机构放开第一子镜头。在胶材固化后，第一子镜头和第二子镜头已粘结在一起。此时可将第一子镜头放开。

步骤110：下料。此时光学镜头已组装完毕，将光学镜头从第一载物台取下，即可开始下一个光学镜头的组装。

上述实施例先通过主动校准得出成像品质满足要求的位置，然后再点胶。而在另一个实施例中，也可以先点胶，然后再主动校准。该实施例中，步骤106先于步骤105执行，并且步骤107取消。

在一个优选实施例中，所述摄取机构具有力反馈夹爪。在步骤105中，所述力反馈夹爪用第一压力夹持所述第一子镜头；在步骤108中，在对胶材进行固化时所述力反馈夹爪用第二压力夹持所述第一子镜头，并且所述第二压力大于所述第一压力。由于固化过程胶材收缩会导致第一子镜头受到向下(朝向第二子镜头的方向)的拉力，力反馈夹爪对第一子镜头施加更大的压力，有助于抑制或抵消上述向下的拉力，从而使所组装的光学镜头保留优异的成像品质。

本发明的其它实施例中，还可以采用其它的措施来对抗固化过程胶材收缩所导致的子镜头位置偏移。例如，在一个实施例中，可采用位置反馈夹爪，通过实时感应镜头的位置变化，进行夹爪位置的调整，从而防止固化过程胶材收缩所导致的子镜头位置偏移。再例如，在另一个实施例中，根据胶材的固化膨胀收缩比率提前预估整个固化过程所导致的子镜头位置偏移量，在固化过程开始前，在步骤105所记录的坐标位置的基础上叠加所预估的位置偏移量。这样，在固化过程中，胶水材料自身固化过程中的膨胀、收缩特性使得子镜头达到预定的位置，即达到步骤105所记录的坐标位置处。

进一步地，根据本发明的一个实施例，还提供了一种基于上述组装设备的摄像模组组装方法。图16示出了该摄像模组组装方法的流程，该流程包括下列步骤。

步骤201：上料。将第一子镜头和第二子镜头放置在第一固定机构的第一载物台上。将待组装的感光模组安装在第二固定机构的第二载物台上。其中，第二子镜头可固定在第一载物台上。第一子镜头和第二子镜头此时尚未连接，本实施例中，在上料时将第一子镜头叠放在第二子镜头上即可。

步骤202：对第一子镜头的位置进行测量。例如利用拍照组件和激光测距组件测出第一子镜头在x、y、z方向上的位置。

步骤203：夹取第一子镜头。根据所得到的第一子镜头的位置，利用摄取装置的夹具夹取第一子镜头。

步骤204：使摄取机构与第一固定机构的基准面匹配。在一个实施例中，利用激光测距组件对第二子镜头的上表面进行测高(例如测第二子镜头的镜头上表面各个位置的高度)。移动摄取机构，将第一子镜头布置于光学系的光轴上。然后用激光测距组件对第一子镜头的上表面进行测高(例如测第一子镜头的镜头上表面各个位置的高度)。这样就获得了第一子镜头和第二子镜头的初始姿态。当二者的初始姿态不匹配时，可以通过对摄取机构或第一固定机构中的一项或两项进行w、v方向的调节来进行匹配。在一个例子中，摄取机构和第一固定机构的基准面平行，则视为第一子镜头和第二子镜头的初始姿态匹配。进一步地，还可以通过w、v方向的调节来对感光组件的初始姿态进行匹配。

步骤205：用摄取机构移动第一子镜头，用第一固定机构移动第二子镜头，用第二固定机构移动感光组件，使第一子镜头和第二子镜头的相对位置、第二子镜头与感光组件的相对位置改变，并测量不同相对位置时光学系的成像品质。当成像品质满足要求时，记录此时摄取机构、第一固定机构和第二固定机构在各个自由度上的坐标。在一个实施例中，将光源组件布置于第一组件集群上方，为包含第一子镜头和第二子镜头的可成像光学系提供光源和标靶，测试用的感光组件输出所拍摄的图像数据。根据所拍摄的图像数据获得解像力离焦曲线，进而根据解像力离焦曲线判别当前位置下的光学系的成像品质是否满足要求(即进行性能确认)。当成像品质满足要求时，记录此时摄取机构、第一固定机构和第二固定机构的x、y、z、r、v和w自由度上的坐标。

步骤206：在第二子镜头和感光组件的上表面施加胶材。在一个实施例中，先用摄取机构移开第一子镜头，然后将点胶组件移动至第二子镜头上方，然后在第二子镜头的镜筒上表面施加胶材。移开第二子镜头，然后在感光组件的环形支撑部的上表面施加胶材。

步骤207：将第二子镜头移回感光组件的上方并使第二子镜头保持在步骤205所记录的坐标位置上。用摄取机构将第一子镜头移回第二子镜头上方并使第一子镜头保持在步骤205所记录的坐标位置上。

步骤208：对胶材进行固化。在一个实施例中，将固化组件移动至工作位置，然后对第一子镜头和第二子镜头之间的胶材进行固化使之固化。对第二子镜头和感光组件之间的胶材进行固化，例如通过对胶材进行曝光使之固化。

步骤209：摄取机构放开第一子镜头。在胶材固化后，第一子镜头、第二子镜头和感光组件已粘结在一起，组成摄像模组。此时可将第一子镜头放开。

步骤210：下料。此时摄像模组已组装完毕，将摄像模组取下，即可开始下一个摄像模组的组装。

上述实施例先通过主动校准得出成像品质满足要求的位置，然后再点胶。而在另一个实施例中，也可以先点胶，然后再主动校准。该实施例中，步骤206先于步骤205执行，并且步骤207取消。

在一个优选实施例中，所述摄取机构具有力反馈夹爪。在步骤205中，所述力反馈夹爪用第一压力夹持所述第一子镜头；在步骤208中，在对胶材进行固化时所述力反馈夹爪用第二压力夹持所述第一子镜头，并且所述第二压力大于所述第一压力。由于固化过程胶材收缩会导致第一子镜头受到向下(朝向第二子镜头的方向)的拉力，力反馈夹爪对第一子镜头施加更大的压力，有助于抑制或抵消上述向下的拉力，从而使所组装的摄像模组保留优异的成像品质。

本发明的其它实施例中，还可以采用其它的措施来对抗固化过程胶材膨胀或收缩所导致的子镜头位置偏移。例如，在一个实施例中，可采用位置反馈夹爪，通过实时拍摄镜头的位置变化，进行夹爪位置的调整，从而防止固化过程胶材收缩所导致的子镜头位置偏移。再例如，在另一个实施例中，根据胶材的膨胀收缩比率提前预估整个固化过程所导致的子镜头位置偏移量，在固化过程开始前，在步骤105所记录的坐标位置的基础上叠加所预估的位置偏移量。这样，在固化过程中，胶水材料自身膨胀、收缩特性使得子镜头达到预定的位置，即达到步骤105所记录的坐标位置处。

以上描述仅为本申请的较佳实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (37)

1.一种光学组件的组装设备，其特征在于，包括：

摄取机构，适于摄取待组装的第一子镜头，并且适于在多个自由度上移动所摄取的第一子镜头；

第一固定机构，适于固定待组装的第二子镜头，其中，所述摄取机构可相对于所述第一固定机构移动，使得所述第一子镜头和所述第二子镜头构成可成像的光学系；

第二固定机构，适于固定感光组件；

数据采集组件，适于与所述固定机构所固定的感光组件电连接并且采集所述感光组件输出的图像数据；以及

物料连接组件，适于将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起。

2.根据权利要求1所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述组装设备还包括:

光源组件，适于为所述可成像的光学系提供光源和物方标靶。

3.根据权利要求1所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述第二固定机构适于固定用于测试的感光组件。

4.根据权利要求1所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述第二固定机构适于固定待组装的感光组件，所述物料连接组件还适于将所述第二子镜头和所述感光组件固定在一起。

5.根据权利要求4所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述摄取机构适于通过接触所述第一子镜头的外表面来摄取所述第一子镜头；所述第二固定机构具有吸附孔，所述感光组件的底面适于布置在所述吸附孔上。

6.根据权利要求1所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述摄取机构包括摄取装置和多自由度调整机构，所述摄取装置安装于所述多自由度调整机构。

7.根据权利要求6所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述摄取装置包括夹具。

8.根据权利要求7所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述夹具包括力反馈夹爪和实时控制所述力反馈夹爪压力的比例阀。

9.根据权利要求8所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述摄取装置包括吸附装置。

10.根据权利要求1所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述摄取机构具有第一基准面，所述多自由度调整机构具有多个自由度，所述自由度包括x、y、z、r、v或w方向的自由度，其中所述x方向后y方向是位于所述第一基准面的直角坐标系的两个互相垂直的方向，所述z方向是垂直于所述第一基准面的方向，r方向是围绕平行于所述z方向的转轴旋转的旋转方向，v方向是在xoz平面上旋转的旋转方向，w方向是在yoz平面上旋转的旋转方向。

11.根据权利要求1所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述组装设备还包括切换组件，适于将所述光源组件和所述物料连接组件移至或移出对应于所述第一固定机构的工作位置。

12.根据权利要求1所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述物料连接组件包括点胶子组件和固化子组件。

13.根据权利要求1所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述物料连接组件包括物料焊接组件。

14.根据权利要求1所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述光源组件包括可变焦的光源组件。

15.根据权利要求14所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述可变焦的光源组件包括平行光管。

16.根据权利要求14所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述光源组件包括多个适于从不同方向对准所述第一子镜头的入光面的平行光管。

17.根据权利要求1所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述光源组件包括定焦光源组件，所述第二固定机构还适于在所述光学系的光轴方向上移动。

18.根据权利要求17所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述定焦光源组件包括标版。

19.根据权利要求10所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述组装设备还包括位置测量组件，适于测量所述第一子镜头的初始位置以便所述摄取机构摄取所述第一子镜头。

20.根据权利要求19所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述测量组件包括拍照组件，其适于布置于所述光学系的光轴并对所述第一子镜头拍照，以及根据所拍摄图像计算所述子镜头的径向位置，所述径向位置是所述子镜头在垂直于所述光学系的光轴的平面上的位置。

21.根据权利要求1所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述测量组件还包括测距组件，其适于测出所述第一子镜头所处于的沿着所述光学系的光轴方向上的高度。

22.根据权利要求10所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述第二固定机构具有第二基准面，所述第二固定机构还包括倾斜角调整机构，其适于在v方向和w方向的自由度上调整所述第二固定机构，以使所述第二基准面与所述第一基准面匹配。

23.根据权利要求22所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述测量组件还适于对所述第二固定机构的第二基准面进行测量，所述倾斜角调整机构适于根据所述测量组件的测量结果调整所述第二固定机构，以使所述第二基准面与所述第一基准面匹配。

24.根据权利要求10所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述第一固定机构具有第三基准面，所述第一固定机构还包括倾斜角调整机构，其适于在v方向和w方向的自由度上调整所述第一固定机构，以使所述第三基准面与所述第一基准面匹配。

25.根据权利要求10所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述第一固定机构还包括旋转调整机构，其适于在绕垂直于所述第三基准面的转轴旋转的方向上旋转所述第一固定机构。

26.根据权利要求10所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述数据采集组件包括：

转接板，固定于所述第二固定机构并与所述感光组件电连接；

数据采集盒，适于采集和处理图像数据；以及

连接带，其一端与所述转接板电连接，另一端与所述数据采集盒电连接。

27.根据权利要求1所述的光学组件的组装设备，其特征在于，所述组装设备还包括隔震台，所述固定机构、摄取机构、光源组件以及物料连接组件均安装在所述隔震台上。

28.一种基于权利要求1所述的光学组件组装设备的光学镜头组装方法，其特征在于，包括下列步骤：

将第二子镜头固定于第一固定机构；

摄取机构摄取第一子镜头并将第一子镜头布置于第二子镜头的光轴，形成可成像的光学系；

使第一子镜头和第二子镜头的相对位置改变，测量不同相对位置时光学系的成像品质，找出使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置，其中，所述光学系的成像品质基于数据采集组件所采集的图像数据得出，所述数据采集组件所采集的图像数据来自于固定于第二固定机构的感光组件；以及

保持所述的使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置，利用物料连接组件将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起。

29.根据权利要求28所述的光学镜头组装方法，其特征在于，在所述的找出成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置的步骤之前，利用所述物料连接组件在所述第一子镜头和/或所述第二子镜头上点胶；

在所述的找出成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置的步骤之后，保持所述的使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置，利用物料连接组件将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起。

30.根据权利要求28所述的光学镜头组装方法，其特征在于，在所述的找出成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置的步骤之后，将所述第一子镜头和所述第二子镜头分开，利用所述物料连接组件在所述第一子镜头和/或所述第二子镜头上点胶，然后重新将第一子镜头布置于第二子镜头的光轴，并保持所述的使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置，利用物料连接组件将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起。

31.根据权利要求29或30所述的光学镜头组装方法，其特征在于，在所述的找出使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置的步骤中，采取措施来对抗固化过程胶材膨胀或收缩所导致的子镜头位置偏移。

32.根据权利要求31所述的光学镜头组装方法，其特征在于，所述摄取机构具有力反馈夹爪；

在所述的找出使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置的步骤中，所述力反馈夹爪用第一压力夹持所述第一子镜头；在所述的利用物料连接组件将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起的步骤中，所述力反馈夹爪用第二压力夹持所述第一子镜头；并且所述第二压力大于所述第一压力。

33.一种基于权利要求1所述的光学组件组装设备的摄像模组组装方法，其特征在于，包括下列步骤：

将第二子镜头固定于第一固定机构；将待组装的感光组件固定于第二固定机构；

摄取机构摄取第一子镜头并将第一子镜头布置于第二子镜头的光轴，形成可成像的光学系；

使所述第一子镜头、所述第二子镜头和所述待组装的感光组件的相对位置改变，测量不同相对位置时光学系的成像品质，找出使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置以及第二子镜头和待组装的感光组件的相对位置，其中，所述光学系的成像品质基于数据采集组件所采集的图像数据得出，所述数据采集组件所采集的图像数据来自于所述的待组装感光组件；以及

保持所述的使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置，利用物料连接组件将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起；保持所述的使成像品质达到阈值的第二子镜头和待组装的感光组件的相对位置，利用物料连接组件将所述第二子镜头和所述待组装的感光组件固定在一起。

34.根据权利要求33所述的光学镜头组装方法，其特征在于，在所述的找出成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置以及第二子镜头和待组装的感光组件的相对位置的步骤之前，利用所述物料连接组件在所述第一子镜头和/或所述第二子镜头上点胶，以及在所述第二子镜头和/或所述待组装的感光组件上点胶；

在所述的找出成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置以及第二子镜头和待组装的感光组件的相对位置的步骤之后，保持所述的使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置，利用物料连接组件对胶材进行固化使所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起，以及使所述第二子镜头和待组装的感光组件固定在一起。

35.根据权利要求33所述的光学镜头组装方法，其特征在于，在所述的找出成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置以及第二子镜头和待组装的感光组件的相对位置的步骤之后，将所述第一子镜头和所述第二子镜头分开以及将所述第二子镜头与所述待组装的感光组件分开，利用所述物料连接组件在所述第一子镜头和/或所述第二子镜头上点胶以及在所述第二子镜头和/或待组装的感光组件上点胶，然后重新将第一子镜头布置于第二子镜头的光轴，并保持所述的使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置以及第二子镜头和待组装的感光组件的相对位置，利用物料连接组件对胶材进行固化使所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起，以及使所述第二子镜头和所述待组装的感光组件固定在一起。

36.根据权利要求34或35所述的光学镜头组装方法，其特征在于，在所述的找出使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置的步骤中，采取措施来对抗固化过程胶材膨胀或收缩所导致的子镜头位置偏移。

37.根据权利要求36所述的光学镜头组装方法，其特征在于，所述摄取机构具有力反馈夹爪；

在所述的找出使成像品质达到阈值的第一子镜头和第二子镜头的相对位置的步骤中，所述力反馈夹爪用第一压力夹持所述第一子镜头；在所述的利用物料连接组件将所述第一子镜头和所述第二子镜头固定在一起的步骤中，在对胶材进行固化时所述力反馈夹爪用第二压力夹持所述第一子镜头，并且所述第二压力大于所述第一压力。