TWI720343B - 攝像模組及其組裝方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供了一種攝像模組組裝方法，包括：將第一子鏡頭和感光組件佈置於第二子鏡頭的光軸，構成可成像的光學系統；藉由調整所述第一子鏡頭相對於所述第二子鏡頭的相對位置，使得所述光學系統成像的實測解析度提升達到第一門檻值；藉由調整所述感光組件的軸線相對於所述第二子鏡頭的中軸線的夾角，使藉由所述感光元件獲得的所述光學系統成像的實測像面傾斜減小達到第二門檻值；以及連接所述第一子鏡頭、所述第二子鏡頭和感光組件。本發明還提供了相應的攝像模組。本發明能夠提升攝像模組的解析度和生產製程能力指數，降低不良率。

Description

攝像模組及其組裝方法

本發明係有關於光學技術領域，具體地說，本發明係有關於攝像模組的解決方案。

本申請要求於2017年9月11日向中國國家知識產權局提交的第201710814255.5號中國專利申請的優先權和權益，該申請的全部內容藉由引用併入本文。

隨著行動電子設備的普及，被應用於行動電子設備的用於說明使用者獲取影像(例如視頻或者圖像)的攝像模組的相關技術得到了迅速的發展和進步，並且在近年來，攝像模組在諸如醫療、安全防護、工業生產等諸多的領域都得到了廣泛的應用。

為了滿足越來越廣泛的市場需求，高像素，小尺寸，大光圈是現有攝像模組不可逆轉的發展趨勢。市場對攝像模組的成像品質提出了越來越高的需求。影響既定光學設計的攝像模組解析度的因素包括光學成像鏡頭的品質和模組封裝過程中的製造誤差。

具體來說，在光學成像鏡頭的製造過程中，影響鏡頭解析度因素來自於各元件及其裝配的誤差、鏡片間隔元件厚度的誤差、各鏡片的裝配配合的誤差以及鏡片材料折射率的變化等。其中，各元件及其裝配的誤差包含各 鏡片單體的光學面厚度、鏡片光學面矢高、光學面面型、曲率半徑、鏡片單面及面間偏心，鏡片光學面傾斜等誤差，這些誤差的大小取決於模具精度與成型精度控制能力。鏡片間隔元件厚度的誤差取決於元件的加工精度。各鏡片的裝配配合的誤差取決於被裝配元件的尺寸容許誤差以及鏡頭的裝配精度。鏡片材料折射率的變化所引入的誤差則取決於材料的穩定性以及批次一致性。

上述各個元件影響解析度的誤差存在累積惡化的現象，這個累計誤差會隨著透鏡數量的增多而不斷增大。現有解析度解決方案為對於對各相對敏感度高的元件的尺寸進行容許誤差控制、鏡片回轉進行補償提高解析度，但是由於高像素大光圈的鏡頭較敏感，要求容許誤差嚴苛，如：對於部分敏感鏡頭而言，鏡片的1微米(μm)的偏心量會帶來9′的成像面的傾斜，導致鏡片加工及組裝難度越來越大，同時由於在組裝過程中回饋週期長，造成鏡頭組裝的製程能力指數(CPK)低、波動大，導致不良率高。且如上所述，因為影響鏡頭解析度的因素非常多，存在於多個元件中，每個因素的控制都存在製造精度的極限，如果只是單純提升各個元件的精度，提升能力有限，提升成本高昂，而且不能滿足市場日益提高的成像品質需求。

另一方面，在攝像模組的加工過程中，各個結構件的組裝過程(例如感光晶片黏著、馬達鏡頭鎖附過程等)都可能導致感光晶片傾斜，多項傾斜疊加，可能導致成像模組的解析力不能達到既定規格，進而造成模組廠良品率低下。近些年來，模組廠藉由在將成像鏡頭和感光模組組裝時，藉由主動校準技術對感光晶片的傾斜進行補償。然而這種技術補償能力有限。由於多種影響解析度的像差來源於光學系統本身的能力，當光學成像鏡頭本身的解析度不足時，現有的感光模組主動校準技術是難以補償的。

本發明旨在提供一種能夠克服現有技術的上述至少一個缺點的解決方案。

根據本發明的一個方面，提供了一種攝像模組組裝方法，包括：準備第一子鏡頭、第二子鏡頭和感光組件；其中所述第一子鏡頭包括第一鏡筒和至少一個第一鏡片，所述第二子鏡頭包括第二鏡筒和至少一個第二鏡片；所述感光組件包括感光元件；將所述第一子鏡頭和所述感光組件佈置於所述第二子鏡頭的光軸，構成包含所述至少一個第一鏡片和所述至少一個第二鏡片的可成像的光學系統；藉由調整所述第一子鏡頭相對於所述第二子鏡頭的相對位置，使得所述光學系統成像的實測解析度提升達到第一門檻值；藉由調整所述感光組件的軸線相對於所述第二子鏡頭的中軸線的夾角，使藉由所述感光元件獲得的所述光學系統成像的實測像面傾斜減小達到第二門檻值；以及連接所述第一子鏡頭和所述第二子鏡頭，使得所述第一子鏡頭和所述第二子鏡頭的相對位置保持不變；並且連接所述感光組件和所述第二子鏡頭，使得所述感光組件的軸線相對於所述第二子鏡頭的中軸線的夾角保持。

其中，在所述的使所述光學系統成像的實測解析度提升達到第一門檻值的步驟中，調整所述的相對位置包括： 藉由使所述第一子鏡頭相對於所述第二子鏡頭沿著調整平面移動，使所述光學系統成像的實測解析度提升。

其中，在所述的使所述光學系統成像的實測解析度提升達到第一門檻值的步驟中，所述沿著調整平面移動包括在所述調整平面上平移和/或轉動。

其中，執行完所述的使所述光學系統成像的實測解析度提升達到第一門檻值的步驟之後，再執行使藉由所述感光元件獲得的所述光學系統成像的實測像面傾斜減小達到第二門檻值的步驟。

其中，在使藉由所述感光元件獲得的所述光學系統成像的實測像面傾斜減小達到第二門檻值的步驟中，獲取實測像面傾斜的方法包括：設置對應於測試視場不同測試點的多個目標；以及基於所述感光組件輸出的圖像獲取對應於每一個測試點的解析度離焦曲線。

其中，在使藉由所述感光元件獲得的所述光學系統成像的實測像面傾斜減小達到第二門檻值的步驟中，所述達到第二門檻值是使對應於測試視場的所述位於不同測試點上的解析度離焦曲線的峰值在所述光軸方向上的位置偏移降低達到所述第二門檻值。

其中，在所述的使所述光學系統成像的實測解析度提升達到第一門檻值的步驟包括：藉由使所述第一子鏡頭相對於所述第二子鏡頭沿著調整平面移動，使參考視場的所述光學系統成像的實測解析度提升達到對應的門檻值；然後藉由使所述第一子鏡頭的中軸線相對於所述第二子鏡頭的中軸線傾斜，使測試視場的所述光學系統成像的實測解析度提升達到對應的門檻值。

其中，在所述的使所述光學系統成像的實測解析度提升達到第一門檻值的步驟中，獲得所述光學系統成像的實測解析度的方法包括：設置對應於參考視場和測試視場不同測試點的多個目標；以及基於所述感光組件輸出的圖像獲取對應於每一個測試點的解析度離焦曲線。

其中，在使參考視場的所述光學系統成像的實測解析度提升達到對應的門檻值的子步驟中，所述的達到對應的門檻值是：使對應於參考視場的測試點的目標成像的解析度離焦曲線的峰值提升達到對應的門檻值。

其中，在使測試視場的所述光學系統成像的實測解析度提升達到對應的門檻值的子步驟中，所述的達到對應的門檻值包括：使對應於該測試視場的不同測試點的多個目標成像的解析度離焦曲線的峰值中的最小一個提升達到對應的門檻值。

其中，所述的使所述光學系統成像的實測解析度提升達到第一門檻值的步驟還包括：藉由使所述第一子鏡頭相對於所述第二子鏡頭沿著所述光軸移動，使根據所述感光元件所輸出圖像獲得的所述光學系統成像的實測像面與目標面匹配。

其中，在所述的使所述光學系統成像的實測解析度提升達到第一門檻值的步驟中，使所述第一子鏡頭相對於所述第二子鏡頭沿著所述調整平面在第一範圍內移動；在所述的使藉由所述感光元件獲得的所述光學系統成像的實測像面傾斜減小達到第二門檻值的步驟中，如果實測像面傾斜無法達到所述第二門檻值，則進一步執行複調步驟，直至實測像面傾斜減小達到所述第二門檻值；其中，所述複調步驟包括： 藉由使所述第一子鏡頭相對於所述第二子鏡頭沿著所述調整平面在第二範圍內移動，其中所述第二範圍小於第一範圍；以及藉由調整所述感光組件的軸線相對於所述光軸的夾角，使藉由所述感光元件獲得的所述光學系統成像的實測像面傾斜減小。

其中，在所述連接步驟中，藉由黏結或焊接技術連接所述第一子鏡頭和所述第二子鏡頭。

其中，在所述連接步驟中，藉由黏結或焊接技術連接所述感光組件和所述第二子鏡頭。

其中，所述焊接技術包括雷射焊接或超音波焊接。

根據本發明的另一方面，還提供了一種攝像模組，包括：第一子鏡頭，其包括第一鏡筒和至少一個第一鏡片；第二子鏡頭，其包括第二鏡筒和至少一個第二鏡片；以及感光組件，其包括感光元件；其中，所述第一子鏡頭和所述感光組件佈置於所述第二子鏡頭的光軸，構成包含所述至少一個第一鏡片和所述至少一個第二鏡片的可成像的光學系統；所述第一子鏡頭與所述第二子鏡頭藉由第一連接介質固定在一起；所述第二子鏡頭與所述感光組件藉由第二連接介質固定在一起，所述第二連接介質適於使所述第二子鏡頭的中軸線相對於所述感光組件的軸線具有第二傾角。

其中，所述第一連接介質適於使所述第一連接介質適於使所述第一子鏡頭和所述第二子鏡頭不互相承靠。

其中，所述第一連接介質還適於使所述第一子鏡頭的中軸線相對於所述第二子鏡頭的中軸線具有第一傾角。

其中，所述第一連接介質還適於使所述第一子鏡頭的中軸線與所述第二子鏡頭的中軸線錯開。

其中，所述第一連接介質還適於使所述第一子鏡頭與第二子鏡頭之間具有結構間隙。

其中，所述第一連接介質為黏結介質或焊接介質，並且所述第二連接介質為黏結介質或焊接介質。

其中，所述第一子鏡頭的中軸線與所述第二子鏡頭的中軸線錯開0~15μm。

其中，所述第一子鏡頭的中軸線相對於所述第二子鏡頭的中軸線具有小於0.5度的傾角。

其中，所述第二子鏡頭的中軸線相對於所述感光組件的軸線具有小於1度的傾角。

其中，所述第一連接介質還適於使所述第一子鏡頭與所述第二子鏡頭的相對位置保持不變，所述相對位置使得所述光學系統成像的實測解析度提升達到第一門檻值；以及所述第二連接介質還適於使藉由所述感光元件獲得的所述光學系統成像的實測像面傾斜減小達到第二門檻值。

其中，所述第二子鏡頭還包括馬達，所述馬達包括馬達基座，所述感光組件藉由所述第二連接介質連接所述馬達基座；並且，所述實測解析度為馬達開啟狀態下的實測解析度，所述實測像面傾斜為馬達開啟狀態下的實測像面傾斜。

與現有技術相比，本發明具有下列至少一個技術效果：

1.本發明能夠提升攝像模組的解析度。

2.本發明能夠使大批量生產的攝像模組的製程能力指數(CPK)提升。

3.本發明能夠使得對光學成像鏡頭以及模組的各個元件精度及其裝配精度的要求變寬鬆，降低了光學成像鏡頭以及模組的整體成本。

4.本發明能夠在組裝過程中對攝像模組的各種像差進行即時調整，因而降低不良率，降低生產成本，提升成像品質。

5.本發明能夠藉由在組裝過程對第一、第二子鏡頭的相對位置進行多自由度的調整來提升解析度，對第一、第二子鏡頭的相對位置調整所產生的像面傾斜，則藉由調整感光組件與第二子鏡頭之間的相對傾斜的進行補償，從而更好地提升了成像品質。

6.本發明能夠藉由調整感光組件與第二子鏡頭之間的相對傾斜來補償像面傾斜，使得第一、第二子鏡頭之間的相對位置調整可以不用兼顧或更少地考慮對像面傾斜的影響，從而降低了第一、第二子鏡頭的相對位置調整的技術難度，提高了組裝效率。

100:步驟

200:步驟

300:步驟

400:步驟

500:步驟

1000:第一子鏡頭

1100:第一鏡筒

1101:第一鏡筒內側面

1200:第一鏡片

1201:光學面

1202:結構面

2000:第二子鏡頭

2100:第二鏡筒

2101:第二鏡筒內側面

2110:內鏡筒

2120:外鏡筒

2200:第二鏡片

2201:光學面

2202:結構面

2310:馬達基座

2320:馬達支撐體

2330:簧片

3000:感光組件

3100:電路板

3200:感光元件

3300:濾色元件

3400:筒狀支撐體

4000:膠材

5000:膠材

D1:軸向偏離

D2:軸向偏離

P:調整平面

r:方向

x:方向

y:方向

z:方向

△v:傾角

△v2:傾角

△v3:夾角

△v4:傾角

△w:傾角

△x:偏移

在參考附圖中示出示例性實施例。本文中公開的實施例和附圖應被視作說明性的，而非限制性的。

圖1示出了本發明一個實施例的攝像模組組裝方法的流程圖；圖2示出了本發明一個實施例中第一子鏡頭、第二子鏡頭和感光組件及其初始佈置位置的示意圖；圖3示出了本發明一個實施例中的相對位置調節方式； 圖4示出了本發明另一個實施例中的旋轉調節；圖5示出了本發明又一個實施例中的增加了v、w方向調節的相對位置調節方式；圖6示出了本發明一個實施例中原始狀態下的MTF離焦曲線；圖7示出了本發明一個實施例中經步驟300調整後的MTF離焦曲線；圖8示出了本發明一個實施例中完成第一子鏡頭和第二子鏡頭之間相對位置調整後的第一子鏡頭、第二子鏡頭和感光組件及其位置關係；圖9示出了像面傾斜的原理示意圖；圖10示出了中心位置和周邊1和周邊1’位置的像的對比示意圖；圖11示出了本發明一個實施例中經步驟400調整後的MTF離焦曲線；圖12示出了本發明一個實施例中完成感光組件和第二子鏡頭之間相對傾斜的調整後的第一子鏡頭、第二子鏡頭和感光組件及其位置關係；圖13示出了本發明一個實施例中完成連接後所形成的攝像模組；圖14示出了一個實施例中的目標設置方式的示例；圖15示出了本發明一個實施例中經子步驟二調整後的第一子鏡頭和第二子鏡頭的相對位置關係；圖16示出了本發明一個實施例中在圖15的基礎上進一步調整感光組件的軸線相對於第二子鏡頭中軸線的夾角的示意圖；圖17示出了在圖16基礎上完成連接步驟後所形成的攝像模組； 圖18示出了本發明一個實施例中組裝後的帶有馬達且馬達未開啟狀態下的攝像模組；圖19示出了本發明一個實施例中組裝後的帶有馬達且馬達開啟狀態下的攝像模組。

為了更好地理解本申請，將參考附圖對本申請的各個方面做出更詳細的說明。應理解，這些詳細說明只是對本申請的示例性實施方式的描述，而非以任何方式限制本申請的範圍。在說明書全文中，相同的附圖標號指代相同的元件。表述“和/或”包括相關聯的所列項目中的一個或多個的任何和全部組合。

應注意，在本說明書中，第一、第二等的表述僅用於將一個特徵與另一個特徵區分開來，而不表示對特徵的任何限制。因此，在不背離本申請的教導的情況下，下文中討論的第一子鏡頭也可被稱作第二子鏡頭。

在附圖中，為了便於說明，已稍微誇大了物體的厚度、尺寸和形狀。附圖僅為示例而並非嚴格按比例繪製。

還應理解的是，用語“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，當在本說明書中使用時表示存在所陳述的特徵、整體、步驟、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一個或多個其它特徵、整體、步驟、操作、元件、部件和/或它們的組合。此外，當諸如“...中的至少一個”的表述出現在所列特徵的列表之後時，修飾整個所列特徵，而不是修飾列表中的單獨元件。此外，當描述本申請的實施方式時，使用“可以”表示“本 申請的一個或多個實施方式”。並且，用語“示例性的”旨在指代示例或舉例說明。

如在本文中使用的，用語“基本上”、“大約”以及類似的用語用作表近似的用語，而不用作表程度的用語，並且旨在說明將由本領域普通技術人員認識到的、測量值或計算值中的固有偏差。

除非另外限定，否則本文中使用的所有用語(包括技術用語和科學用語)均具有與本申請所屬領域普通技術人員的通常理解相同的含義。還應理解的是，用語(例如在常用詞典中定義的用語)應被解釋為具有與它們在相關技術的上下文中的含義一致的含義，並且將不被以理想化或過度正式意義解釋，除非本文中明確如此限定。

需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本申請。

圖1示出了本發明一個實施例的攝像模組組裝方法的流程圖。參考圖1，所述組裝方法包括下列步驟100~500：

步驟100：準備第一子鏡頭、第二子鏡頭和感光組件。圖2示出了本發明一個實施例中第一子鏡頭1000、第二子鏡頭2000和感光組件3000及其初始佈置位置的示意圖。參考圖2，第一子鏡頭1000包括第一鏡筒1100和至少一個第一鏡片1200。本實施例中，第一鏡片1200有兩個，但容易理解，在其它實施例中，第一鏡片1200也可以是其它數目，例如一個、三個或四個等。所述第二子鏡頭2000包括第二鏡筒2100和至少一個第二鏡片2200。本實施例中，第二鏡片2200有三個，但容易理解，在其它實施例中，第二鏡片2200也可以是其它數目，例如一個、兩個或四個等。本實施例中，第二子鏡頭2000的第二鏡筒2100包含嵌套在一起的內鏡筒2110和外鏡筒2120(外鏡筒2120有時也稱為鏡座)，所述內鏡筒2110和外鏡筒2120螺紋連接。需注意，螺紋連接並非所述內 鏡筒和外鏡筒之間的唯一連接方式。當然，容易理解，在其它實施例中，第二鏡筒2100也可以是一體式鏡筒。

仍然參考圖2，在一個實施例中，所述感光組件3000包括電路板3100、安裝在電路板3100上的感光元件3200、製作在電路板3100上且圍繞在所述感光元件3200周圍的筒狀支撐體3400，以及安裝在支撐體3400上的濾色元件3300。筒狀支撐體3400具有向內(指朝向感光元件3200的方向)延伸的可作為鏡架的延伸部，所述濾色元件3300安裝在所述延伸部上。所述筒狀支撐體3400還具有上表面，所述感光組件可藉由該上表面與攝像模組的其它組件(例如第二子鏡頭2000)連接在一起。當然，容易理解，在其它實施例中，感光組件3000也可以是其它結構，例如所述感光組件的電路板具有通孔，感光元件安裝在所述電路板的通孔中；又例如所述支撐部藉由模塑形成在感光元件周圍並向內延伸並接觸所述感光元件(例如支撐部覆蓋位於所述感光元件邊緣的至少一部分非感光區域)；再例如所述感光組件還可以省略所述濾色元件。

步驟200：將所述第一子鏡頭1000和所述感光組件3000佈置於所述第二子鏡頭2000的光軸，構成包含所述至少一個第一鏡片1200和所述至少一個第二鏡片2200的可成像的光學系統。本步驟中，將所述第一子鏡頭1000和所述感光組件3000佈置於所述第二子鏡頭2000的光軸是指對上述三者進行初步對準(例如機械對準)，形成一個可成像的光學系統。也就是說，只要包含所有第一鏡片1200和所有第二鏡片2200的光學系統可成像，即可視為完成了本步驟的佈置工作。需要說明，由於子鏡頭與感光組件的製作過程中存在各種製作容許誤差或者其它原因，完成佈置後，第一鏡筒1100、第二鏡筒2100、筒狀支撐體3400的中軸線並不一定與光軸重疊。

步驟300：藉由調整所述第一子鏡頭1000相對於所述第二子鏡頭2000的相對位置，使得所述光學系統成像的實測解析度最大化(使實測解析度 提升達到預設的門檻值，可視為實現了實測解析度最大化)。其中，第一子鏡頭1000和第二子鏡頭2000之間相對位置的調整可以包含多個自由度。

圖3示出了本發明一個實施例中的相對位置調節方式。在該調節方式中，所述第一子鏡頭1000可以相對於所述第二子鏡頭2000沿著x、y、z方向移動(即該實施例中的相對位置調整具有三個自由度)。其中z方向為沿著光軸的方向，x，y方向為垂直於光軸的方向。x、y方向均處於一個調整平面P內，在該調整平面P內平移均可分解為x、y方向的兩個分量。

圖4示出了本發明另一個實施例中的旋轉調節。在該實施例中，相對位置調整除了具有圖3的三個自由度外，還增加了旋轉自由度，即r方向的調節。本實施例中，r方向的調節是在所述調整平面P內的旋轉，即圍繞垂直於所述調整平面P的軸線的旋轉。

進一步地，圖5示出了本發明又一個實施例中的增加了v、w方向調節的相對位置調節方式。其中，v方向代表xoz平面的旋轉角，w方向代表yoz平面的旋轉角，v方向和w方向的旋轉角可合成一個向量角，這個向量角代表整體傾斜狀態。也就是說，藉由v方向和w方向調節，可以調節第一子鏡頭相對於第二子鏡頭的傾斜姿態(也就是所述第一子鏡頭的光軸相對於所述第二子鏡頭的光軸的傾斜)。

上述x、y、z、r、v、w六個自由度的調節均可能影響到所述光學系統的成像品質(例如影響到解析度的高低)。在本發明的其它實施例中，相對位置調節方式可以是僅調節上述六個自由度中的任一項，也可以其中任兩項或者更多項的組合。

進一步地，在一個實施例中，獲得所述光學系統成像的實測解析度的方法包括：

步驟一：設置對應於參考視場和/或測試視場的多個目標。例如，可以選擇中心視場作為參考視場，選擇一個或多個對應於感興趣區域的視場作為測試視場(例如80%視場)。

步驟二：沿著所述光軸移動(即在z方向上移動)所述感光組件，基於所述感光組件輸出的圖像獲取對應於每一個目標的解析度離焦曲線。根據所述解析度離焦曲線即可獲得對應視場的實測解析度。需要注意，在其它實施例中，也可以藉由佈置多層物目標的方式來獲得對應於測試視場的不同測試位置的解析度離焦曲線。此時，在獲取解析度離焦曲線時，也可以不沿著所述光軸移動所述感光組件，或者可以減少沿著所述光軸移動所述感光組件的次數。

上述實施例中，解析度可以用MTF(調製傳遞函數)代表。MTF值越高表示解析度越好。這樣，根據所述感光組件輸出的圖像獲取的MTF離焦曲線，即可即時地獲得所述光學系統成像的解析度。根據MTF離焦曲線的變化情況，即可判斷當前是否達到了解析度最大化的狀態，當達到解析度最大化狀態時，停止所述相對位置的調整。圖6示出了本發明一個實施例中原始狀態下的MTF離焦曲線，其中包含中心視場的MTF離焦曲線和對應於測試視場的兩個不同測試位置的兩個目標的弧矢方向和子午方向的MTF離焦曲線。圖7示出了本發明一個實施例中經步驟300調整後的MTF離焦曲線。可以看出，在調整後，兩個目標的弧矢方向和子午方向的MTF值均獲得明顯提升。MTF值並非解析度的唯一表徵方式，例如，在其它實施例中，解析度也可以用SFR(空間頻率響應)等其它表徵成像品質的指數代表。

在步驟300完成後，第一子鏡頭1000和第二子鏡頭2000之間通常會具有偏移。圖8示出了本發明一個實施例中完成第一子鏡頭1000和第二子鏡頭2000之間相對位置調整後的第一子鏡頭1000、第二子鏡頭2000和感光組件 3000及其位置關係。可以看出，第一子鏡頭1000的中軸線相對於第二子鏡頭2000的中軸線在x方向上偏移了△x。需要注意，圖8僅僅是示例性的。雖然圖8中未示出在y方向上偏移，但本領域技術人員容易理解，第一子鏡頭1000的中軸線相對於第二子鏡頭2000的中軸線在y方向上也可以具有△y的偏移。

步驟400：藉由調整所述感光組件3000的軸線相對於所述第二子鏡頭2000的中軸線的夾角，使藉由所述感光元件獲得的所述光學系統成像的實測像面傾斜最小化(使實測像面傾斜減小達到預設的門檻值，可視為實現了實測像面傾斜最小化)。由於光學組件製作技術本身固有的容許誤差，再加上光學系統經過了步驟300的調整，導致光學系統的成像往往存在像面傾斜的情況。圖9示出了像面傾斜的原理示意圖。可以看出，圖9中垂直於光軸的物面經過透鏡成像後形成了傾斜的像面。其中，中心視場的入射光線經過透鏡後在中心焦點位置聚焦，軸外視場1入射光線經過透鏡後在周邊焦點1’位置聚焦，該位置與中心焦點位置之間具有軸向偏離D2，軸外視場1’入射光線經過透鏡後在周邊焦點1位置聚焦，該位置與中心焦點位置之間具有軸向偏離D1。這就導致當感光元件接收面垂直於光軸佈置時，周邊1和周邊1’位置均無法清晰成像。圖10示出了中心位置和周邊1和周邊1’位置的像的對比示意圖，可以看出周邊1和周邊1’位置的像均明顯模糊於中心位置的像。

本步驟中，藉由調整所述感光組件3000的軸線相對於所述第二子鏡頭2000的中軸線的夾角，來對上述像面傾斜進行補償，從而提升攝像模組成品的成像品質。在一個實施例中，獲取實測像面傾斜的方法包括：

步驟一：對於任一測試視場(例如80%視場)，設置對應於該測試視場的不同測試位置的多個目標。此處的不同測試位置是指位於同一測試視場的多個不同方向上的多個測試位置。

步驟二：基於所述感光組件輸出的圖像獲取對應於同一視場的每一個目標的解析度離焦曲線。當這些解析度離焦曲線在橫座標軸(代表離焦量的座標軸)上匯聚時，表示對應於該測試視場的像面傾斜已獲得補償，即在該測試視場上已實現所述的實測像面傾斜最小化。本步驟中，“匯聚”一詞可以理解為：對應於同一視場的多個目標的解析度離焦曲線的峰值在橫座標軸上的位置偏移(代表沿著光軸方向的位置偏移)小於預設的門檻值。

圖11示出了本發明一個實施例中經步驟400調整後的MTF離焦曲線。在步驟400完成後，感光組件3000的軸線相對於第二子鏡頭2000的中軸線往往具有一個傾斜角。圖12示出了本發明一個實施例中完成感光組件3000和第二子鏡頭2000之間相對傾斜的調整後的第一子鏡頭1000、第二子鏡頭2000和感光組件3000及其位置關係。可以看出，感光組件3000的軸線相對於第二子鏡頭2000的中軸線在v方向上具有傾角△v。需要注意，雖然圖12中未示出w方向上的傾斜，但本領域技術人員容易理解，在w方向上感光組件3000的軸線相對於第二子鏡頭2000的中軸線也可以具有傾斜角。

步驟500：連接所述第一子鏡頭1000和所述第二子鏡頭2000，使得所述第一子鏡頭1000和所述第二子鏡頭2000的相對位置保持不變；並且連接所述感光組件3000和所述第二子鏡頭2000，使得所述感光組件3000的軸線相對於所述第二子鏡頭2000的中軸線的夾角保持不變。圖13示出了本發明一個實施例中完成連接後所形成的攝像模組。

連接第一子鏡頭和第二子鏡頭的技術可以根據情況選擇。例如，在一個實施例中，藉由黏結技術連接第一子鏡頭和第二子鏡頭，如圖13所示，該實施例中，藉由膠材4000黏結第一子鏡頭1000和第二子鏡頭2000，藉由膠材5000黏結第二子鏡頭2000和感光組件3000。在另一個實施例中，藉由雷射焊接技術連接第一子鏡頭和第二子鏡頭。在又一個實施例中，藉由超音波焊接 技術連接第一子鏡頭和第二子鏡頭。除了上述技術以外，其它焊接技術也可供選擇。需注意，本發明中，“連接”一詞並不限於直接連接。例如，在一個實施例中，第一子鏡頭和第二子鏡頭可以藉由中介物(該中介物可以是剛性的中介物)連接，只要這種藉由中介物的連接能夠使第一子鏡頭和第二子鏡頭之間(感光組件和第二子鏡頭之間)的相對位置(包含相對距離及姿態)保持不變，那麼就在“連接”一詞的含義之內。

上述實施例的攝像模組組裝方法能夠提升攝像模組的解析度；能夠使大批量生產的攝像模組的製程能力指數(CPK)提升；能夠使得對光學成像鏡頭以及模組的各個元件精度及其裝配精度的要求變寬鬆，降低了光學成像鏡頭以及模組的整體成本；能夠在組裝過程中對攝像模組的各種像差進行即時調整，因而降低成像品質的波動性，降低不良率，降低生產成本，提升成像品質。

並且上述實施例中，能夠藉由在組裝過程對第一、第二子鏡頭的相對位置進行多自由度的調整來提升解析度，對第一、第二子鏡頭的相對位置調整所產生的像面傾斜，則藉由調整感光組件與第二子鏡頭之間的相對傾斜的進行整體補償，從而更好地提升了成像品質。由於在調整第一、第二子鏡頭的相對位置時，可以不用兼顧或更少地考慮該相對位置調整對像面傾斜的影響，組裝效率也可以得到有效地提升。

進一步地，在一個實施例中，在所述步驟400中，對於所選擇的測試視場，成對地設置目標。例如在第一方向上設置分別位於中心位置兩端的一對第一目標，在第二方向上設置分別位於中心位置兩端的一對第二目標。圖14示出了一個實施例中的目標設置方式的示例。如圖14所示，測試視場為80%視場，四個目標分別設置在標版的四角。左下和右上的兩個目標可作為第一方向上的一對第一目標，左上和右下的兩個目標可作為第二方向上的一對第二目 標。根據所述的一對第一目標的解析度離焦曲線的在橫座標軸方向上的偏移向量，可識別出所述光學系統成像的實測像面的在第一方向上的傾斜分量，根據所述的一對第二目標的解析度離焦曲線的在橫座標軸方向上的偏移向量，可識別出所述光學系統成像的實測像面的在第二方向上的傾斜分量，然後調整所述感光組件的姿態使得所述感光組件的軸線相對於所述第二子鏡頭的軸線的夾角改變，以補償所述在第一方向上的傾斜分量和所述在第二方向上的傾斜分量。

進一步地，在一個實施例中，所述步驟300包括下列子步驟：

子步驟一：藉由使所述第一子鏡頭相對於所述第二子鏡頭沿著調整平面移動，使所述光學系統成像的實測解析度提升達到對應的門檻值。前文中描述了x、y、z、r、v、w六個自由度的調整。其中，x、y方向上的平移以及r方向的轉動可視為本步驟中的沿著調整平面移動。本步驟中，設置對應於參考視場和測試視場的多個目標，然後基於所述感光組件輸出的圖像獲取對應於每一個目標的解析度離焦曲線。使所述第一子鏡頭相對於所述第二子鏡頭在x、y和r方向上移動，使對應於參考視場的目標成像的解析度離焦曲線的峰值提升達到對應的門檻值。參考視場通常選擇中心視場，但需注意，參考視場並不限於中心視場，在一些實施例中，也可以選擇其它視場作為參考視場。本步驟中，所述的達到對應的門檻值是：使對應於參考視場的目標成像的解析度離焦曲線的峰值提升達到對應的門檻值。仍然參考圖8，在本發明一個實施例中，經子步驟一調整後，第一子鏡頭的中軸線相對於第二子鏡頭的中軸線在x方向上偏移了△x。

子步驟二：藉由使所述第一子鏡頭的軸線相對於所述第二子鏡頭的軸線傾斜，使測試視場的所述光學系統成像的實測解析度提升達到對應的門檻值。其中，v、w方向上的轉動對應於本步驟中的傾斜調整。本步驟中所述的達到對應的門檻值包括：使對應於該測試視場的所述多個目標成像的解析度 離焦曲線的峰值中的最小的一個提升達到對應的門檻值。在其它實施例中，所述的達到對應的門檻值還可以包括：使對應於該測試視場的所述多個目標成像的解析度離焦曲線的峰值的均勻性提升達到對應的門檻值。所述的均勻性提升包括：使對應於該測試視場的所述多個目標成像的解析度離焦曲線的峰值的方差降低達到對應的門檻值。圖15示出了本發明一個實施例中經子步驟二調整後的第一子鏡頭和第二子鏡頭的相對位置關係。可以看出，圖15中，在第一子鏡頭的中軸線相對於第二子鏡頭的中軸線在x方向上偏移△x基礎上，第一子鏡頭的中軸線還相對於所述第二子鏡頭的中軸線傾斜了△v2。需要注意，雖然圖15中未示出w方向上的傾斜，但本領域技術人員容易理解，在w方向上第一子鏡頭的中軸線相對於所述第二子鏡頭的中軸線也可以具有傾斜角。

進一步地，圖16示出了本發明一個實施例中在圖15的基礎上進一步調整感光組件的軸線相對於第二子鏡頭中軸線的夾角的示意圖。可以看出，圖16中感光組件的軸線相對於第二子鏡頭中軸線具有的夾角△v3。圖17示出了在圖16基礎上完成連接步驟後所形成的攝像模組。該實施例可以提高攝像模組的組裝效率和成像品質。

進一步地，在一個實施例中，所述步驟300還可以包括：藉由使所述第一子鏡頭相對於所述第二子鏡頭在所述光軸方向上移動，使所述光學系統成像的實測像面與目標面匹配。前文中描述了x、y、z、r、v、w六個自由度的調整。其中，z方向上的移動可視為本步驟中的在所述光軸方向上的移動。

對於組裝完成的光學鏡頭，會有一個所期望的成像面，本文中將這個所期望的成像面稱為目標面。在一些情形下，目標面為平面。例如，如果光學鏡頭所對應的攝像模組的感光元件的感光面為平面，那麼為達到最佳成像品質，所述光學鏡頭所期望的成像面也是平面，也就是說，此時目標面為平面。在另一些情形下，所述目標面也可以是凸形或凹形的曲面，或者波浪形的 曲面。例如，如果光學鏡頭所對應的攝像模組的感光元件的感光面為凸形或凹形的曲面，那麼為達到最佳成像品質，目標面也應是凸形或凹形的曲面；如果光學鏡頭所對應的攝像模組的感光元件的感光面為波浪形的曲面，目標面也應是波浪形的曲面。

在一個實施例中，根據所述感光元件所輸出的圖像識別實測像面是否與目標面匹配。在使所述實測像面與目標面匹配的步驟中，使所述實測像面與目標面匹配包括：藉由所述感光元件所輸出的圖像獲得模組實測場曲，使所述模組實測場曲處於+/-5μm範圍內。該實施例可以進一步提高攝像模組的成像品質。

進一步地，在一個實施例中，可以藉由加入複調步驟來進一步提高攝像模組的成像品質。該實施例中，所述步驟300中，在第一範圍內使所述第一子鏡頭相對於所述第二子鏡頭在所述調整平面移動；所述步驟400中，如果實測像面傾斜無法降至預設區間內，則進一步執行複調步驟，直至實測像面傾斜降至預設區間內；其中，所述複調步驟包括：

步驟一：藉由使所述第一子鏡頭相對於所述第二子鏡頭沿著所述調整平面在第二範圍內移動。其中所述第二範圍小於第一範圍，也就是說，相對於步驟300，步驟一中在一個小範圍內在調整平面上對第一子鏡頭和第二子鏡頭的相對位置進行調整，一方面，由於調節範圍較小，藉由步驟300的調整所達到的實測解析度可基本保持，另一方面，可減小像面傾斜的程度，以便於像面傾斜在步驟二中獲得補償。

步驟二：藉由調整所述感光組件的軸線相對於所述第二子鏡頭的夾角，使藉由所述感光元件獲得的所述光學系統成像的實測像面傾斜減小達到對應的門檻值。

根據本發明的一個實施例，還提供了一種對應於前述攝像模組組裝方法的攝像模組。參考圖17，該攝像模組包括：第一子鏡頭1000，其包括第一鏡筒1100和至少一個第一鏡片1200；第二子鏡頭2000，其包括第二鏡筒2100和至少一個第二鏡片2200；以及感光組件3000，其包括感光元件3300。

其中，所述第一子鏡頭1000和所述感光組件3000佈置於所述第二子鏡頭2000的光軸，構成包含所述至少一個第一鏡片1200和所述至少一個第二鏡片2200的可成像的光學系統；所述第一子鏡頭1000與所述第二子鏡頭2000藉由第一連接介質4000固定在一起使所述第一子鏡頭1000與所述第二子鏡頭2000的相對位置保持不變，所述相對位置使得所述光學系統成像的實測解析度提升達到第一門檻值；所述第二子鏡頭2000藉由第二連接介質5000與所述感光組件3000固定在一起使所述第二子鏡頭2000的中軸線與所述感光元件3000的軸線的夾角保持不變，使得藉由所述感光元件3300獲得的所述光學系統成像的實測像面傾斜減小達到第二門檻值。

在一個實施例中，第一連接介質可以是膠材或焊接片(例如金屬片)。第二連接介質可以是膠材或焊接片(例如金屬片)。連接第一子鏡頭和第二子鏡頭並使二者固定在一起的第一連接介質既不屬於第一子鏡頭的一部分，也不屬於第二子鏡頭的一部分。連接第二子鏡頭和感光組件並使二者固定在一起的第二連接介質既不屬於第二子鏡頭的一部分，也不屬於感光組件的一部分。

進一步地，在一個實施例中，連接介質適於使所述第一連接介質適於使所述第一子鏡頭和所述第二子鏡頭不互相承靠。所述第一子鏡頭和所述第二子鏡頭之間具有結構間隙，第一子鏡頭和第二子鏡頭均具有光學面和結構面。在鏡頭中，光學面是鏡片上有效光線所經過的面。鏡片上不屬於光學面的面為結構面。而位於鏡筒的面均為結構面。結構間隙是結構面之間的間隙。

進一步地，在一個實施例中，所述第一子鏡頭的中軸線與所述第二子鏡頭的中軸線錯開0~15μm。

進一步地，在一個實施例中，所述第一子鏡頭的中軸線相對於所述第二子鏡頭的中軸線具有小於0.5度的傾角。

進一步地，在一個實施例中，所述第二子鏡頭的中軸線相對於所述感光組件的軸線具有小於1度的傾角。

本文中多處涉及到第一子鏡頭的中軸線和第二子鏡頭的中軸線。參考圖17，為便於測量，第一子鏡頭的中軸線可以理解為第一子鏡頭1000中與第二子鏡頭2000最接近的光學面1201的中軸線；也可以理解為與第二子鏡頭2000最接近的第一鏡片1200的結構面1202所限定的中軸線；當第一子鏡頭1000的第一鏡片1200和第一鏡筒1100緊配時，第一子鏡頭1000的中軸線還可以理解為第一鏡筒內側面1101所限定的中軸線。

類似地，為便於測量，第二子鏡頭2000的中軸線可以理解為第二子鏡頭2000中與第一子鏡頭1000最接近的光學面2201的中軸線；也可以理解為與第一子鏡頭1000最接近的第二鏡片2200的結構面2202所限定的中軸線；當第二子鏡頭2000的第二鏡片2200和第二鏡筒2100緊配時，第二子鏡頭2000的中軸線還可以理解為第二鏡筒內側面2101所限定的中軸線。

類似地，為便於測量，感光組件3000的軸線可以理解該感光組件3000的筒狀支撐體3400的內側面的中軸線；也可以理解為該感光組件3000的入光面的法線；當感光組件3000具有濾色片時，感光組件3000的軸線還可以理解為濾色片3300的軸線。

本發明特別適合於鏡頭直徑小於10mm的用於智慧終端的小型化攝像模組。在一個實施例中，所述第一子鏡頭和所述第二子鏡頭的外側面均具有足夠的接觸面，以便機械臂(或其它攝取裝置)藉由該接觸面攝取(例如夾 持或吸附)所述第一子鏡頭和所述第二子鏡頭，從而實現第一子鏡頭和第二子鏡頭之間相對位置的精確調節。這種精確調節可以是六個自由度的調節。調節步距可達到微米量級及以下。

進一步地，在一個實施例中，所述第二子鏡頭2000還可以包括馬達，以便實現手機攝像模組的自動對焦。圖18示出了本發明一個實施例中組裝後的帶有馬達且馬達未開啟狀態下的攝像模組。圖19示出了本發明一個實施例中組裝後的帶有馬達且馬達開啟狀態下的攝像模組。該實施例中，馬達包括馬達基座2310和安裝在馬達基座2310上的馬達支撐體2320。所述馬達支撐體2320圍繞所述第二鏡筒2100，馬達的驅動機構(圖中未示出)安裝在該馬達支撐體2320上。馬達支撐體2320藉由簧片2330連接第二鏡筒2100。驅動機構通電時，第二子鏡筒沿著光軸移動，簧片2330發生形變(如圖19所示)。在步驟300和步驟400中，馬達、第二鏡筒2100和第二鏡筒2100中所安裝的第二鏡片2200作為一個整體的第二子鏡頭2000進行移動和調整。步驟500中，藉由將馬達基座2310與感光組件3000連接來實現所述第二子鏡頭2000與感光組件3000的連接。進一步地，在步驟300中，調整第一子鏡頭和第二子鏡頭的相對位置時，使馬達保持開啟狀態(例如馬達通電可視為馬達開啟)，這樣，所獲取實測解析度是馬達開啟狀態下的實測解析度。在步驟400中，調整感光組件相對於第二子鏡頭中軸線的傾角時，也使馬達保持開啟狀態，這樣，所獲取實測像面傾斜是馬達開啟狀態下的實測像面傾斜。馬達開啟後，簧片會發生相應的形變。然而，相對於馬達未開啟狀態，馬達開啟導致的簧片的形變可能導致第二子鏡筒的中軸相對於第一子鏡頭的中軸產生額外的傾斜(參考圖19中的傾角△v4)。本實施例的方案可使馬達開啟導致的第二鏡筒的額外傾斜在步驟300和步驟400的調整中被一併補償，從而進一步提升自動對焦攝像模組的成像品質。

以上描述僅為本申請的較佳實施方式以及對所運用技術原理的說明。本領域技術人員應當理解，本申請中所涉及的發明範圍，並不限於上述技術特徵的特定組合而成的技術方案，同時也應涵蓋在不脫離所述發明構思的情況下，由上述技術特徵或其等同特徵進行任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特徵與本申請中公開的(但不限於)具有類似功能的技術特徵進行互相替換而形成的技術方案。

100:步驟

200:步驟

300:步驟

400:步驟

500:步驟

Claims (15)

1. 一種攝像模組組裝方法，其特徵在於，包括：準備一第一子鏡頭、一第二子鏡頭和一感光組件；其中該第一子鏡頭包括一第一鏡筒和至少一個第一鏡片，該第二子鏡頭包括一第二鏡筒和至少一個第二鏡片；該感光組件包括一感光元件；將該第一子鏡頭和該感光組件佈置於該第二子鏡頭的一光軸，構成包含該至少一個第一鏡片和該至少一個第二鏡片的可成像的一光學系統；藉由調整該第一子鏡頭相對於該第二子鏡頭的一相對位置，使得該光學系統成像的實測解析度提升達到一第一門檻值；藉由調整該感光組件的軸線相對於該第二子鏡頭的中軸線的夾角，使藉由該感光元件獲得的該光學系統成像的實測像面傾斜減小達到一第二門檻值；以及連接該第一子鏡頭和該第二子鏡頭，使得該第一子鏡頭和該第二子鏡頭的該相對位置保持不變；並且連接該感光組件和該第二子鏡頭，使得該感光組件的軸線相對於該第二子鏡頭的中軸線的夾角保持。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的攝像模組組裝方法，其中，在所述的使該光學系統成像的實測解析度提升達到該第一門檻值的步驟中，調整該相對位置包括：藉由使該第一子鏡頭相對於該第二子鏡頭沿著調整平面移動，使該光學系統成像的實測解析度提升。
3. 根據申請專利範圍第2項所述的攝像模組組裝方法，其中，在所述的使該光學系統成像的實測解析度提升達到該第一門檻值的步驟中，所述沿著調整平面移動包括在所述調整平面上平移和/或轉動。
4. 根據申請專利範圍第1項所述的攝像模組組裝方法，其中，執行完所述的使該光學系統成像的實測解析度提升達到該第一門檻值的步驟之後，再執行使藉由該感光元件獲得的該光學系統成像的實測像面傾斜減小達到該第二門檻值的步驟。
5. 根據申請專利範圍第1項所述的攝像模組組裝方法，其中，在使藉由該感光元件獲得的該光學系統成像的實測像面傾斜減小達到該第二門檻值的步驟中，獲取實測像面傾斜的方法包括：設置對應於測試視場不同測試點的多個目標；以及基於該感光組件輸出的圖像獲取對應於每一個測試點的解析度離焦曲線。
6. 根據申請專利範圍第5項所述的攝像模組組裝方法，其中，在使藉由該感光元件獲得的該光學系統成像的實測像面傾斜減小達到該第二門檻值的步驟中，所述達到該第二門檻值是使對應於測試視場的所述位於不同測試點上的解析度離焦曲線的峰值在該光軸方向上的位置偏移降低達到該第二門檻值。
7. 根據申請專利範圍第1項所述的攝像模組組裝方法，其中，在所述的使該光學系統成像的實測解析度提升達到該第一門檻值的步驟包括：藉由使該第一子鏡頭相對於該第二子鏡頭沿著調整平面移動，使參考視場的該光學系統成像的實測解析度提升達到對應的門檻值；然後藉由使該第一子鏡頭的中軸線相對於該第二子鏡頭的中軸線傾斜，使測試視場的該光學系統成像的實測解析度提升達到對應的門檻值。
8. 根據申請專利範圍第7項所述的攝像模組組裝方法，其中，在所述的使該光學系統成像的實測解析度提升達到該第一門檻值的步驟中，獲得該光學系統成像的實測解析度的方法包括：設置對應於參考視場和測試視場不同測試點的多個目標；以及 基於該感光組件輸出的圖像獲取對應於每一個測試點的解析度離焦曲線。
9. 根據申請專利範圍第7項所述的攝像模組組裝方法，其中，在使參考視場的該光學系統成像的實測解析度提升達到對應的門檻值的子步驟中，所述的達到對應的門檻值是：使對應於參考視場的測試點的目標成像的解析度離焦曲線的峰值提升達到對應的門檻值。
10. 根據申請專利範圍第7項所述的攝像模組組裝方法，其中，在使測試視場的該光學系統成像的實測解析度提升達到對應的門檻值的子步驟中，所述的達到對應的門檻值包括：使對應於測試視場的不同測試點的多個目標成像的解析度離焦曲線的峰值中的最小一個提升達到對應的門檻值。
11. 根據申請專利範圍第1項所述的攝像模組組裝方法，其中，所述的使該光學系統成像的實測解析度提升達到該第一門檻值的步驟還包括：藉由使該第一子鏡頭相對於該第二子鏡頭沿著該光軸移動，使根據該感光元件所輸出圖像獲得的該光學系統成像的實測像面與目標面匹配。
12. 根據申請專利範圍第1項所述的攝像模組組裝方法，其中，在所述的使該光學系統成像的實測解析度提升達到該第一門檻值的步驟中，使該第一子鏡頭相對於該第二子鏡頭沿著調整平面在一第一範圍內移動；在所述的使藉由該感光元件獲得的該光學系統成像的實測像面傾斜減小達到該第二門檻值的步驟中，如果實測像面傾斜無法達到該第二門檻值，則進一步執行一複調步驟，直至實測像面傾斜減小達到該第二門檻值；其中，該複調步驟包括：藉由使該第一子鏡頭相對於該第二子鏡頭沿著該調整平面在一第二範圍內移動，其中該第二範圍小於該第一範圍；以及藉由調整該感光組件的軸線相對於該光軸的夾角，使藉由該感光元件獲得的該光學系統成像的實測像面傾斜減小。
13. 根據申請專利範圍第1項所述的攝像模組組裝方法，其中，在所述連接步驟中，藉由黏結或焊接技術連接該第一子鏡頭和該第二子鏡頭。
14. 根據申請專利範圍第1項所述的攝像模組組裝方法，其中，在所述連接步驟中，藉由黏結或焊接技術連接該感光組件和該第二子鏡頭。
15. 根據申請專利範圍第14項所述的攝像模組組裝方法，其中，所述焊接技術包括雷射焊接或超音波焊接。

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