TWI459032B - 鏡頭模組之組裝方法、組裝設備及檢測方法 - Google Patents

Description

鏡頭模組之組裝方法、組裝設備及檢測方法

本發明係有關於一種鏡頭模組的技術領域，尤指一種不需要啟動一影像感測晶片至能感測影像的狀態下，就能先行對一鏡片模組對焦的檢測及組裝技術。

如第五圖所示，現有鏡頭模組90包括一鏡片模組91、一影像感測晶片92及一電路板93。其中，該鏡片模組91包括一鏡片組94、一鏡筒95及一承座96。該鏡片組94固設在該鏡筒95內。該鏡筒95以螺合的方式設在該承座96上。該承座96係組設在該電路板93上。該影像感測晶片92是感測穿過該鏡片組94的影像，且將感測之影像訊號傳送至該電路板93，使影像感測晶片92所擷取之影像訊號轉換為數位訊號後，進行數位訊號處理。

現行的鏡頭模組之組裝順序是先將該影像感測晶片92以焊錫或打線的方式連接到的電路板93。其次，將該承座96組設在該電路板93上。接著使載有該鏡片組94的鏡筒95旋入該承座96的螺紋部上，並利用一台電腦97及治具(未顯示)進行調焦動作。調焦後再利用UV膠將該鏡筒95與該承座96黏結固定。其中，上述的調焦動作是利用該電路板93將該影像感測晶片92所擷取的影像訊號輸出至該電腦97的螢幕98，以判斷對焦是否正確。明確地說，當物體投射的光線透過該鏡片組94並進入該影像感測晶片92的一感測面99後，該影像感測晶片92擷取影像訊號後，透過螢幕98顯像，再藉由該螺紋部調整該鏡片組94對該影像感測晶片92的距離，使得物體能清晰地在螢幕98上顯現。此時，該感測面99恰位於該鏡片組94的焦點上，對焦動作完成。

上述之組裝方式使得該鏡片組94必須用可活動式的方式，例如螺合，固定在該承座96上，在組裝上即多了一道工序，且製造可供相對位移的螺合結構使成本增加。再者，上述的鏡片組94的對焦動作必須在該影像感測晶片92被啟動到可感測影像的狀態下才能進行。因此，該影像感測晶片92受限於必須先結合到電路板93上，才能再進一步對該鏡片模組91調焦，以完成組裝作業。

有鑒於先前技術之缺點，本發明提供一種鏡頭模組之組裝設備及方法，使得鏡頭模組之組裝得以應用在沒有螺合結構的鏡片模組且該影像感測晶片無需啟動的狀態下，即能先進行鏡片模組與影像感測晶片的調焦動作並結合固定。結合後的該鏡頭模組可視需要再組裝到所欲結合之電路板上。

該組裝設備包括一顯微鏡組、一轉接套筒、一刻度板、一轉接透鏡及一昇降平台。該刻度板位於該顯微鏡組下方的一聚焦位置，使得該刻度板得以清晰成像於該顯微鏡組。該轉接透鏡位於該刻度板下方的一特定位置，使得該刻度板恰位在該轉接透鏡上方的一成像位置。該轉接套筒套設於該顯微鏡組之物鏡上，供該刻度板及該轉接透鏡以共軸的方式定位，並供該鏡片模組以可拆離的方式定位於該轉接透鏡的下方。此外，該昇降平台設於該轉接套筒的下方，供承載該影像感測晶片，使得該影像感測晶片的一感測面朝上地面對該鏡片模組的一鏡片組。藉此，該昇降平台可相對於該顯微鏡組位移，使得該影像感測晶片的感測面移動至該鏡片模組的鏡片組的一近焦點位置，以使該感測面得以投影至該刻度板上，且清晰地成像於該顯微鏡組。

該鏡頭模組之組裝方法，包括下列步驟。首先，將一鏡片模組固定在一顯微鏡組的物鏡前端。其次，在該鏡片模組與該物鏡之間設置一轉接透鏡，並使該轉接透鏡之焦點恰位於該顯微鏡組的物鏡前的一聚焦位置上。接著將該影像感測晶片平行設於該鏡片模組前，並調整該影像感測晶片之位置，使得該影像感測晶片之一感測面透過該鏡片模組之鏡片組及該轉接透鏡而投影至該顯微鏡組的聚焦位置上，使得該感測面可清晰成像於該顯微鏡組。當該影像感測晶片之感測面恰投影至該顯微鏡組的聚焦位置時，將該影像感測晶片與該鏡片模組結合固定。最後，將結合之該影像感測晶片與該鏡片模組自該物鏡取下，以得到該鏡頭模組。

此外，根據相同原理，本發明更提供一種鏡頭模組之對焦檢測方法，用以檢測已組裝好的鏡頭模組的對焦系統是否正確。該檢測方法包括下列步驟。首先，提供一顯微鏡組，並在該顯微鏡組的物鏡前設置一轉接透鏡。其次，安排使該顯微鏡組的一聚焦位置與該轉接透鏡的一焦點位置重合，且在該重合處設置一刻度板以方便觀察。再將該鏡頭模組平行設置於該轉接透鏡前，觀測該鏡頭模組之該影像感測晶片之感測面是否清晰成像於該顯微鏡組。若可觀測到清晰的該感測面之影像，表示該鏡頭的模組的對焦系統準確。如此，該本發明之對焦檢測方法允許該影像感測晶片在未啟動感測功能的狀態下，即可受檢。

至於本發明的其它發明內容與更詳細的技術及功效說明，將揭露於隨後的說明。

第一至三圖顯示本發明之鏡頭模組之組裝設備及方法的一個較佳實施方式，其中指出該鏡頭模組之組裝設備100包括一顯微鏡組1、一刻度板2、一轉接透鏡4、一轉接套筒7及一昇降平台8。

該顯微鏡組1包括一物鏡10及一目鏡11。如第二圖所示，該刻度板2位於該顯微鏡組1的物鏡10下方的一聚焦位置，使得該刻度板2得以在適當光源的投射下清晰成像於該顯微鏡組1，使操作人員可透過目鏡11觀測。該顯微鏡組1可直接選自日本品牌Olympus/型號MX40的顯微鏡來實施本發明。該顯微鏡組1的光路徑上更設有一分光鏡(未顯示)，可將一橫向光源(例如雷射二極體，未顯示)的光垂直導入待測物的表面，以便成像後由該目鏡10來觀測。在其他的例子中，該顯微鏡組1可由一物鏡10及一影像擷取裝置(CCD)構成，並使其聚焦位置配置該刻度板2。如此，該刻度板2的影像可被輸出至一螢幕來觀測。

該轉接透鏡4位於該刻度板2下方的一特定位置，使得該刻度板2恰位在該轉接透鏡4上方的一預設成像位置。該轉接套筒7套設於該顯微鏡組1之物鏡10上。該轉接套筒7一方面供承載該刻度板2的一載座21及承載該轉接透鏡4的一治具41組設其上，使該刻度板2及該轉接透鏡4得以與該物鏡10共軸的方式定位。另一方面該轉接套筒7供該待調焦的一鏡片模組3以可拆離的方式定位於該轉接透鏡4下方。該鏡片模組3包括一鏡座32及固定在該鏡座32上的一鏡片組31。

該昇降平台8設於該轉接套筒7的下方，供帶動該影像感測晶片5的一感測面51至該鏡片模組3的鏡片組31的一近焦點位置(幾近焦點)，以使該感測面51得以投影至該刻度板2上，且清晰地成像於該顯微鏡組1。較佳地，該轉接透鏡4被安排與該鏡片模組3的鏡片組31彼此鏡像對稱，以得到較佳的成像品質。

此外，該鏡頭模組的組裝設備更包括一點膠設備(未顯示)，用以將調焦後的該影像感測晶片5與該鏡片模組3的鏡座32結合固定。

根據上述之組裝設備，該鏡頭模組的組裝方法主要是對該影像感測晶片5與該鏡片模組3做調焦動作後結合固定以形成該鏡頭模組，該組裝方法包括隨後述及的步驟。

參閱第三圖，首先，提供如第一圖所示的顯微鏡組1，並將待組裝之鏡片模組固定在該顯微鏡組1的物鏡前端(步驟a)。在本例中，該鏡片模組3之鏡片組31及鏡座32是一體成型且透光的，但不限於此。例如該鏡片組31及鏡座32可分別成形後再黏合。此外，該影像感測晶片5背面52是一平坦面，但不限於此。在其他例中，該影像感測晶片5的背面52可事先植上錫球，供組裝後直接焊至一電路板(未顯示)。

接著，在該鏡片模組3與該物鏡10之間設置一轉接透鏡4，並使該轉接透鏡4之焦點恰位於該顯微鏡組1的物鏡10前的一聚焦位置上(步驟b)。具體的做法是先於該顯微鏡組1的物鏡10前端套設一轉接套筒7。隨後將一個承載有一刻度板2(chart)的載座21(chart holder)設置在該轉接套筒7上，使該刻度板2位於該顯微鏡組1下方的該聚焦位置，使得該刻度板2的刻度得以清晰成像於該顯微鏡組1。隨後在該刻度板2下方設置該轉接透鏡4，並調整該轉接透鏡4的位置，使該轉接透鏡4之焦點(focal point)恰位於該刻度板2的位置，同時也是該顯微鏡組1的聚焦位置。待該轉接透鏡4定位後，在該轉接透鏡4之下方以可拆離的方式將該鏡片模組3以固定於該轉接套筒7上。

接著將該影像感測晶片5放置於一昇降平台8上使之平行設於該鏡片模組3前(步驟c)，使得該影像感測晶片之感測面51平行面對該鏡片模組3之鏡片組31。該昇降平台8係可相對於該顯微鏡組1活動。隨後利用該昇降平台8帶動該影像感測晶片5來調整該影像感測晶片5之位置，使得該影像感測晶片5之一感測面51透過該鏡片模組3之鏡片組31及該轉接透鏡4而投影至該顯微鏡組1的聚焦位置上，使得該感測面51可清晰成像於該顯微鏡組(步驟d)。就光學系統的角度而言，該昇降平台8帶動該影像感測晶片5，使該影像感測晶片5之感測面51移動到該鏡片模組之鏡片組之一近焦點位置。在該近焦點位置使得該影像感測晶片5之感測面51會透過該鏡片模組3之鏡片組31及該轉接透鏡4而投影至該刻度板2上，使得該感測面51得以清晰地成像於該顯微鏡組1中從目鏡11觀測到。或者，在其他的例子中被該影像擷取裝置(CCD)擷取影像至電腦螢幕。換句話說，一旦能清楚觀測到該感測面51時表示該影像感測晶片5之感測面51已被移動到該鏡片模3之鏡片組31之該近焦點位置，且被投影至該刻度板2。

當該影像感測晶片之感測面恰投影至該顯微鏡組的聚焦位置而完成對焦作業之後，續利用UV膠將該影像感測晶片5與該鏡片模組結合固定(步驟e)。最後，再將結合之該影像感測晶片5與該鏡片模組3一同自該物鏡10取下，以得到該鏡頭模組(步驟f)。

較佳地，如第二圖所示，該轉接透鏡4的尺寸規格相同於該鏡片模組32，但方向相反，因此彼此鏡像對稱。如此，該影像感測晶片5之感測面51的投影較接近原來的感測面51，提供較佳的成像品質。

參閱第四圖，根據相同原理，本發明更提供一種鏡頭模組之對焦檢測方法，該檢測方法包括下列步驟。首先，提供一顯微鏡組1，並在該顯微鏡組1的物鏡10前設置一轉接透鏡4(步驟s1)。其次，安排使該顯微鏡組1的一聚焦位置與該轉接透鏡4的一焦點位置重合(步驟s2)，且在該重合處設置一刻度板2以方便觀察。再將組裝有鏡片模組3與該影像感測晶片5的鏡頭模組平行設置於該轉接透鏡4前(步驟s3)，觀測該鏡頭模組之該影像感測晶片5之感測面51是否能清晰成像於該顯微鏡組1(步驟s4)。若透過該顯微鏡組可觀測到在該刻度尺2上有清晰的該感測面51之影像，表示該鏡頭模組的對焦系統準確。

在上述的鏡頭模組的組裝設備、組裝方法及對焦檢測方法中，由於透過該顯微鏡組1及該轉接透鏡4並該刻度板2的輔助下，使得調整後的該影像感測晶片5的感測面51落至該鏡片模組3的鏡片組31的近焦點位置(幾近焦點)。反過來說，當物體的光線進入該鏡片組31後則會聚焦到該影像感測晶片5的感測面51上，因此本發明確實能透過顯微系統的方式來完成調焦動作或檢測對焦是否準確。

相對於先前技術，本發明首創將顯微系統運用於鏡頭模組的組裝製程，此一運用具體克服過去只能先組設該影像感測晶片5到電路板上後，再組設該鏡片模組3的限制。另一方面，本發明之對焦檢測方法允許該影像感測晶片在未啟動感測功能的狀態下，即可檢測該鏡頭模組之對焦系統，大大提升檢測效率。此外，在本發明所述的組裝中是可以使用一體成型的該鏡片模組來進行調焦作業的，無須設計如先前技術中所言之螺紋結構，如此可大大降低製造成本。

無論如何，任何人都可以從上述例子的說明獲得足夠教導，並據而了解本發明內容確實不同於先前技術，且具有產業上之利用性，及足具進步性。是本發明確已符合專利要件，爰依法提出申請。

100．．．組裝設備

1．．．顯微鏡組

10．．．物鏡

11．．．目鏡

2．．．刻度板

21．．．載座

3．．．鏡片模組

31．．．鏡片組

32．．．鏡座

4．．．轉接透鏡

41．．．治具

5．．．影像感測晶片

51．．．感測面

52．．．背面

7．．．轉接套筒

8．．．昇降平台

第一圖係本發明的鏡頭模組之組裝設備的一較佳實施例的示意圖。

第二圖係該第一圖的組裝設備的部份斷面放大示意圖。

第三圖係本發明的鏡頭模組之組裝方法的一較佳實施例的流程圖。

第四圖係本發明的鏡頭模組之對焦檢測方法的一較佳實施例的流程圖。

第五圖顯示一習知鏡頭模組及一電腦系統，用以說明傳統的鏡頭模組組裝時的對焦方式。

100．．．組裝設備

1．．．顯微鏡組

10．．．物鏡

11．．．目鏡

2．．．刻度板

4．．．轉接透鏡

7．．．轉接套筒

8．．．昇降平台

Claims (20)

1. 一種鏡頭模組之組裝設備，用以組裝一鏡頭模組(lens module)，該鏡頭模組包括一鏡片模組及一影像感測晶片，該組裝設備包括：一顯微鏡組，包括一物鏡；一刻度板，位於該顯微鏡組下方的一聚焦位置，使得該刻度板得以清晰成像於該顯微鏡組；一轉接透鏡，位於該刻度板下方的一特定位置，使得該刻度板恰位在該轉接透鏡上方的一預設成像位置；一轉接套筒，設於該顯微鏡組之物鏡上，供該刻度板及該轉接透鏡以共軸的方式定位，並供該鏡片模組以可拆離的方式定位於該轉接透鏡的下方；以及一昇降平台，設於該轉接套筒的下方，供帶動該影像感測晶片的一感測面至該鏡片模組的鏡片組的一近焦點位置，以使該感測面得以投影至該刻度板上，且清晰地成像於該顯微鏡組。
2. 如專利範圍第1項所述之鏡頭模組的組裝設備，其中該轉接透鏡係與該鏡片模組的鏡片組彼此鏡像對稱。
3. 如專利範圍第1項所述之鏡頭模組的組裝設備，其中該顯微鏡組更包括一影像擷取裝置，設在該顯微鏡組之一目鏡位置上，用以擷取投影至該刻度板上的影像。
4. 如專利範圍第1項所述之鏡頭模組的組裝設備更包括一點膠設備，用以將調整至該近焦點位置的該影像感測晶片與該鏡片模組的一鏡座結合固定。
5. 一種鏡頭模組之組裝方法，其包括下列步驟：a)提供一鏡片模組及一影像感測晶片，該鏡片模組包括一鏡座及固定在該鏡座上的一鏡片組；b)將該影像感測晶片平行設於該鏡片模組前，使得該影像感測晶片之一感測面係面對該鏡片模組之鏡片組的一面；c)平行設置一轉接透鏡於該鏡片模組之鏡片組的另一面；d)調整該影像感測晶片之感測面與該鏡片模組之鏡片組之間的距離，使得該感測面得以透過該鏡片組及該轉接透鏡而投影至該轉接透鏡之一預設成像位置；以及e)當該影像感測晶片之感測面恰投影至該轉接透鏡之預設成像位置時，將該影像感測晶片與該鏡片模組結合固定。
6. 如專利範圍第5項所述之鏡頭模組的組裝方法，其中該d步驟中更包括提供一顯微鏡組，使該顯微鏡組的一聚焦位置鎖定在該轉接透鏡之預設成像位置，用以觀測該影像感測晶片之感測面是否落在該預設成像位置。
7. 如專利範圍第6項所述之鏡頭模組的組裝方法，其中該d步驟中更包括設置一刻度板於該聚焦位置，以輔助觀測該影像感測晶片之感測面是否落在該預設成像位置。
8. 如專利範圍第6項所述之鏡頭模組的組裝方法，其中該d步驟中的顯微鏡組包括一影像擷取裝置，用以擷取該感測面的影像至一螢幕。
9. 如專利範圍第5項所述之鏡頭模組的組裝方法，其中該d步驟中並安排該轉接透鏡係與該鏡片模組的鏡片組彼此鏡像對稱。
10. 如專利範圍第5項所述之鏡頭模組的組裝方法，其中該e步驟中是利用點UV膠的方式將該影像感測晶片與該鏡片模組結合固定。
11. 一種鏡頭模組之組裝方法，該鏡頭模組包括一鏡片模組及一影像感測晶片，該鏡片模組包括一鏡座及固定在該鏡座上的一鏡片組，該組裝方法包括下列步驟：a)將該鏡片模組固定在一顯微鏡組的物鏡前端；b)在該鏡片模組與該物鏡之間設置一轉接透鏡，並使該轉接透鏡之焦點(focal point)恰位於該顯微鏡組的物鏡前的一聚焦位置上；c)將該影像感測晶片平行設於該鏡片模組前；d)調整該影像感測晶片之位置，使得該影像感測晶片之一感測面透過該鏡片模組之鏡片組及該轉接透鏡而投影至該顯微鏡組的聚焦位置上，使得該感測面可清晰成像於該顯微鏡組；e)當該影像感測晶片之感測面恰投影至該顯微鏡組的聚焦位置而清晰成像時，將該影像感測晶片與該鏡片模組結合固定；以及f)將結合之該影像感測晶片與該鏡片模組自該物鏡取下，以得到該鏡頭模組。
12. 如專利範圍第11項所述之鏡頭模組的組裝方法，其中該b步驟中的轉接透鏡係與該鏡片模組彼此鏡像對稱。
13. 如專利範圍第11項所述之鏡頭模組的組裝方法，其中該d步驟中的顯微鏡組包括一影像擷取裝置，其固定在該顯微鏡組的一目鏡位置上，用以觀測該感測面是否投影至該顯微鏡組的聚焦位置上。
14. 如專利範圍第11項所述之鏡頭模組的組裝方法，其中該e步驟中是利用點UV膠的方式將該影像感測晶片與該鏡片模組結合固定。
15. 一種鏡頭模組之組裝方法，該鏡頭模組包括一鏡片模組及一影像感測晶片，該鏡片模組包括一鏡座及固定在該鏡座上的一鏡片組，該組裝方法包括下列步驟：a)提供一顯微鏡組，該顯微鏡組包括一物鏡；b)套設一轉接套筒於該顯微鏡組的物鏡上；c)設置一刻度板(chart)於該轉接套筒上，且位於該顯微鏡組下方的一聚焦位置，使得該刻度板的刻度得以清晰成像於該顯微鏡組；d)在該刻度板下方設置一轉接透鏡，並調整該轉接透鏡的位置，使該轉接透鏡之焦點(focal point)恰位於該刻度板的位置；e)將該鏡片模組以可拆離的方式固定於該轉接套筒上，且位於該轉接透鏡之下方；f)利用一昇降平台帶動該影像感測晶片，使該影像感測晶片之一感測面移動到該鏡片模組之鏡片組之一近焦點位置，藉此該感測面透過該鏡片模組之鏡片組及該轉接透鏡而投影至該刻度板上，使得該感測面得以清晰地成像於該顯微鏡組中；g)當該影像感測晶片恰投影至該刻度板時，將該影像感測晶片與該鏡片模組結合固定；及h)將結合之該影像感測晶片與該鏡片模組一同自該轉接套筒上取下，以得到該鏡頭模組。
16. 如專利範圍第15項所述之鏡頭模組的組裝方法，其中該b步驟中的轉接透鏡係與該鏡片模組彼此鏡像對稱。
17. 如專利範圍第15項所述之鏡頭模組的組裝方法，其中該a步驟中的顯微鏡組包括一影像擷取裝置，其固定在該顯微鏡組的一目鏡位置上，用以觀測該感測面是否投影至該顯微鏡組的聚焦位置上。
18. 如專利範圍第15項所述之鏡頭模組的組裝方法，其中該g步驟中是利用點UV膠的方式將該影像感測晶片與該鏡片模組結合固定。
19. 一種鏡頭模組之對焦檢測方法，該鏡頭模組包括一鏡片模組及一影像感測晶片，該鏡片模組包括一鏡座及固定在該鏡座上的一鏡片組，該檢測方法包括下列步驟：a)提供一顯微鏡組，並在該顯微鏡組的物鏡前設置一轉接透鏡；b)安排使該顯微鏡組的一聚焦位置與該轉接透鏡的一焦點位置重合；c)將待測之鏡頭模組平行設置於該轉接透鏡前；以及d)觀測該鏡頭模組之該影像感測晶片之感測面是否清晰成像於該顯微鏡組。
20. 如專利範圍第19項所述之鏡頭模組的對焦檢測方法，其中該b步驟中更包括設置一刻度板於該聚焦/焦點的重合位置。