CN109495673B - 摄像模组及其组装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种摄像模组组装方法，包括：将第一子镜头和感光组件布置于第二子镜头的光轴，构成可成像的光学系；通过调整所述第一子镜头相对于所述第二子镜头的相对位置，使得所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值；通过调整所述感光组件的轴线相对于所述第二子镜头的中轴线的夹角，使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小达到第二阈值；以及连接所述第一子镜头、所述第二子镜头和感光组件。本发明还提供了相应的摄像模组。本发明能够提升摄像模组的解像力；能够使大批量生产的摄像模组的过程能力指数提升；能够降低光学成像镜头以及模组的整体成本；能够降低不良率，降低生产成本，提升成像品质。

Description

摄像模组及其组装方法
技术领域
本发明涉及光学技术领域，具体地说，本发明涉及摄像模组的解决方案。
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。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***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，提供了一种摄像模组组装方法，包括：
准备第一子镜头、第二子镜头和感光组件；其中所述第一子镜头包括第一镜筒和至少一个第一镜片，所述第二子镜头包括第二镜筒和至少一个第二镜片；所述感光组件包括感光元件；
将所述第一子镜头和所述感光组件布置于所述第二子镜头的光轴，构成包含所述至少一个第一镜片和所述至少一个第二镜片的可成像的光学系；
通过调整所述第一子镜头相对于所述第二子镜头的相对位置，使得所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值；
通过调整所述感光组件的轴线相对于所述第二子镜头的中轴线的夹角，使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小达到第二阈值；以及
连接所述第一子镜头和所述第二子镜头，使得所述第一子镜头和所述第二子镜头的相对位置保持不变；并且连接所述感光组件和所述第二子镜头，使得所述感光组件的轴线相对于所述第二子镜头的中轴线的夹角保持。
其中，在所述的使所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值的步骤中，调整所述的相对位置包括：
通过使所述第一子镜头相对于所述第二子镜头沿着调整平面移动，使所述光学系成像的实测解像力提升。
其中，在所述的使所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值的步骤中，所述沿着调整平面移动包括在所述调整平面上平移和/或转动。
其中，执行完所述的使所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值的步骤之后，再执行使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小达到第二阈值的步骤。
其中，在使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小达到第二阈值的步骤中，获取实测像面倾斜的方法包括：
设置对应于测试视场不同测试点的多个标靶；以及
基于所述感光组件输出的图像获取对应于每一个测试点的解像力离焦曲线。
其中，在使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小达到第二阈值的步骤中，所述达到第二阈值是使对应于测试视场的所述位于不同测试点上的解像力离焦曲线的峰值在所述光轴方向上的位置偏移降低达到所述第二阈值。
其中，在所述的使所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值的步骤包括：
通过使所述第一子镜头相对于所述第二子镜头沿着调整平面移动，使参考视场的所述光学系成像的实测解像力提升达到对应的阈值；
然后通过使所述第一子镜头的中轴线相对于所述第二子镜头的中轴线倾斜，使测试视场的所述光学系成像的实测解像力提升达到对应的阈值。
其中，在所述的使所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值的步骤中，获得所述光学系成像的实测解像力的方法包括：
设置对应于参考视场和测试视场不同测试点的多个标靶；以及
基于所述感光组件输出的图像获取对应于每一个测试点的解像力离焦曲线。
其中，在使参考视场的所述光学系成像的实测解像力提升达到对应的阈值的子步骤中，所述的达到对应的阈值是：使对应于参考视场的测试点的标靶成像的解像力离焦曲线的峰值提升达到对应的阈值。
其中，在使测试视场的所述光学系成像的实测解像力提升达到对应的阈值的子步骤中，所述的达到对应的阈值包括：使对应于该测试视场的不同测试点的多个标靶成像的解像力离焦曲线的峰值中的最小一个提升达到对应的阈值。
其中，所述的使所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值的步骤还包括：通过使所述第一子镜头相对于所述第二子镜头沿着所述光轴移动，使根据所述感光元件所输出图像获得的所述光学系成像的实测像面与目标面匹配。
其中，在所述的使所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值的步骤中，使所述第一子镜头相对于所述第二子镜头沿着所述调整平面在第一范围内移动；
在所述的使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小达到第二阈值的步骤中，如果实测像面倾斜无法达到所述第二阈值，则进一步执行复调步骤，直至实测像面倾斜减小达到所述第二阈值；
其中，所述复调步骤包括：
通过使所述第一子镜头相对于所述第二子镜头沿着所述调整平面在第二范围内移动，其中所述第二范围小于第一范围；以及
通过调整所述感光组件的轴线相对于所述光轴的夹角，使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小。
其中，在所述连接步骤中，通过粘结或焊接工艺连接所述第一子镜头和所述第二子镜头。
其中，在所述连接步骤中，通过粘结或焊接工艺连接所述感光组件和所述第二子镜头。
其中，所述焊接工艺包括激光焊或超声焊。
根据本发明的另一方面，还提供了一种摄像模组，包括：
第一子镜头，其包括第一镜筒和至少一个第一镜片；
第二子镜头，其包括第二镜筒和至少一个第二镜片；以及
感光组件，其包括感光元件；
其中，所述所述第一子镜头和所述感光组件布置于所述第二子镜头的光轴，构成包含所述至少一个第一镜片和所述至少一个第二镜片的可成像的光学系；
所述第一子镜头与所述第二子镜头通过第一连接介质固定在一起；
所述第二子镜头与所述感光组件通过第二连接介质固定在一起，所述第二连接介质适于使所述第二子镜头的中轴线相对于所述感光组件的轴线具有第二倾角。
其中，所述第一连接介质适于使所述第一连接介质适于使所述第一子镜头和所述第二子镜头不互相承靠。
其中，所述第一连接介质还适于使所述第一子镜头的中轴线相对于所述第二子镜头的中轴线具有第一倾角。
其中，所述第一连接介质还适于使所述第一子镜头的中轴线与所述第二子镜头的中轴线错开。
其中，所述第一连接介质还适于使所述第一子镜头与第二子镜头之间具有结构间隙。
其中，所述第一连接介质为粘结介质或焊接介质，并且所述第二连接介质为粘结介质或焊接介质。
其中，所述第一子镜头的中轴线与所述第二子镜头的中轴线错开0～15μm。
其中，所述第一子镜头的中轴线相对于所述第二子镜头的中轴线具有小于0.5度的倾角。
其中，所述第二子镜头的中轴线相对于所述感光组件的轴线具有小于1度的倾角。
其中，所述第一连接介质还适于使所述第一子镜头与所述第二子镜头的相对位置保持不变，所述相对位置使得所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值；以及
所述第二连接介质还适于使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小达到第二阈值。
其中，所述第二子镜头还包括马达，所述马达包括马达基座，所述感光组件通过所述第二连接介质连接所述马达基座；并且，所述实测解像力为马达开启状态下的实测解像力，所述实测像面倾斜为马达开启状态下的实测像面倾斜。
与现有技术相比，本发明具有下列至少一个技术效果：
1、本发明能够提升摄像模组的解像力。
2、本发明能够使大批量生产的摄像模组的过程能力指数(CPK)提升。
3、本发明能够使得对光学成像镜头以及模组的各个元件精度及其装配精度的要求变宽松，降低了光学成像镜头以及模组的整体成本。
4、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，因而降低不良率，降低生产成本，提升成像品质。
5、本发明能够通过在组装过程对第一、第二子镜头的相对位置进行多自由度的调整来提升解像力，对第一、第二子镜头的相对位置调整所产生的像面倾斜，则通过调整感光组件与第二子镜头之间的相对倾斜的进行补偿，从而更好地提升了成像品质。
6、本发明能够通过调整感光组件与第二子镜头之间的相对倾斜来补偿像面倾斜，使得第一、第二子镜头之间的相对位置调整可以可以不用兼顾或更少地考虑对像面倾斜的影响，从而降低了第一、第二子镜头的相对位置调整的工艺难度，提高了组装效率。
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摄像模组组装方法的流程图；
图2示出了本发明一个实施例中第一子镜头、第二子镜头和感光组件及其初始布置位置的示意图；
图3示出了本发明一个实施例中的相对位置调节方式；
图4示出了本发明另一个实施例中的旋转调节；
图5示出了本发明又一个实施例中的增加了v、w方向调节的相对位置调节方式；
图6示出了本发明一个实施例中原始状态下的MTF离焦曲线；
图7示出了本发明一个实施例中经步骤300调整后的MTF离焦曲线；
图8示出了本发明一个实施例中完成第一子镜头和第二子镜头之间相对位置调整后的第一子镜头、第二子镜头和感光组件及其位置关系；
图9示出了像面倾斜的原理示意图；
图10示出了中心位置和周边1和周边1’位置的像的对比示意图；
图11示出了本发明一个实施例中经步骤400调整后的MTF离焦曲线；
图12示出了本发明一个实施例中完成感光组件和第二子镜头之间相对倾斜的调整后的第一子镜头、第二子镜头和感光组件及其位置关系；
图13示出了本发明一个实施例中完成连接后所形成的摄像模组；
图14示出了一个实施例中的标靶设置方式的示例；
图15示出了本发明一个实施例中经步骤320调整后的第一子镜头和第二子镜头的相对位置关系；
图16示出了本发明一个实施例中在图15的基础上进一步调整感光组件的轴线相对于第二子镜头中轴线的夹角的示意图；
图17示出了在图16基础上完成连接步骤后所形成的摄像模组；
图18示出了本发明一个实施例中组装后的带有马达且马达未开启状态下的摄像模组；
图19示出了本发明一个实施例中组装后的带有马达且马达开启状态下的摄像模组。
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。
图1示出了本发明一个实施例的摄像模组组装方法的流程图。参考图1，所述组装方法包括下列步骤100～500：
步骤100：准备第一子镜头、第二子镜头和感光组件。图2示出了本发明一个实施例中第一子镜头1000、第二子镜头2000和感光组件3000及其初始布置位置的示意图。参考图2，第一子镜头1000包括第一镜筒1100和至少一个第一镜片1200。本实施例中，第一镜片1200有两个，但容易理解，在其它实施例中，第一镜片1200也可以是其它数目，例如一个、三个或四个等。所述第二子镜头2000包括第二镜筒2100和至少一个第二镜片2200。本实施例中，第二镜片2200有三个，但容易理解，在其它实施例中，第二镜片2200也可以是其它数目，例如一个、两个或四个等。本实施例中，第二子镜头2000的第二镜筒2100包含嵌套在一起的内镜筒2110和外镜筒2120(外镜筒2120有时也称为镜座)，所述内镜筒2110和外镜筒2120螺纹连接。需注意，螺纹连接并非所述内镜筒和外镜筒之间的唯一连接方式。当然，容易理解，在其它实施例中，第二镜筒2100也可以是一体式镜筒。
仍然参考图2，在一个实施例中，所述感光组件3000包括线路板3100、安装在线路板3100上的感光元件3200、制作在线路板3100上且围绕在所述感光元件3200周围的筒状支撑体3400，以及安装在支撑体3400上的滤色元件3300。筒状支撑体3400具有向内(指朝向感光元件3200的方向)延伸的可作为镜架的延伸部，所述滤色元件3300安装在所述延伸部上。所述筒状支撑体3400还具有上表面，所述感光组件可通过该上表面与摄像模组的其它组件(例如第二子镜头2000)连接在一起。当然，容易理解，在其它实施例中，感光组件3000也可以是其它结构，例如所述感光组件的线路板具有通孔，感光元件安装在所述线路板的通孔中；又例如所述支撑部通过模塑形成在感光元件周围并向内延伸并接触所述感光元件(例如支撑部覆盖位于所述感光元件边缘的至少一部分非感光区域)；再例如所述感光组件还可以省略所述滤色元件。
步骤200：将所述第一子镜头1000和所述感光组件3000布置于所述第二子镜头2000的光轴，构成包含所述至少一个第一镜片1200和所述至少一个第二镜片2200的可成像的光学系。本步骤中，将所述第一子镜头1000和所述感光组件3000布置于所述第二子镜头2000的光轴是指对上述三者进行初步对准(例如机械对准)，形成一个可成像的光学系。也是就是说，只要包含所有第一镜片1200和所有第二镜片2200的光学系可成像，即可视为完成了本步骤的布置工作。需要说明，由于子镜头与感光组件的制作过程中存在各种制作公差或者其它原因，完成布置后，第一镜筒1100、第二镜筒2100、筒状支撑体3400的中轴线并不一定与光轴重叠。
步骤300：通过调整所述第一子镜头1000相对于所述第二子镜头2000的相对位置，使得所述光学系成像的实测解像力最大化(使实测解像力提升达到预设的阈值，可视为实现了实测解像力最大化)。其中，第一子镜头1000和第二子镜头2000之间相对位置的调整可以包含多个自由度。
图3示出了本发明一个实施例中的相对位置调节方式。在该调节方式中，所述第一子镜头1000可以相对于所述第二子镜头2000沿着x、y、z方向移动(即该实施例中的相对位置调整具有三个自由度)。其中z方向为沿着光轴的方向，x，y方向为垂直于光轴的方向。x、y方向均处于一个调整平面P内，在该调整平面P内平移均可分解为x、y方向的两个分量。
图4示出了本发明另一个实施例中的旋转调节。在该实施例中，相对位置调整除了具有图3的三个自由度外，还增加了旋转自由度，即r方向的调节。本实施例中，r方向的调节是在所述调整平面P内的旋转，即围绕垂直于所述调整平面P的轴线的旋转。
进一步地，图5示出了本发明又一个实施例中的增加了v、w方向调节的相对位置调节方式。其中，v方向代表xoz平面的旋转角，w方向代表yoz平面的旋转角，v方向和w方向的旋转角可合成一个矢量角，这个矢量角代表总的倾斜状态。也就是说，通过v方向和w方向调节，可以调节第一子镜头相对于第二子镜头的倾斜姿态(也就是所述第一子镜头的光轴相对于所述第二子镜头的光轴的倾斜)。
上述x、y、z、r、v、w六个自由度的调节均可能影响到所述光学系的成像品质(例如影响到解像力的高低)。在本发明的其它实施例中，相对位置调节方式可以是仅调节上述六个自由度中的任一项，也可以其中任两项或者更多项的组合。
进一步地，在一个实施例中，获得所述光学系成像的实测解像力的方法包括：
步骤301：设置对应于参考视场和/或测试视场的多个标靶。例如，可以选择中心视场作为参考视场，选择一个或多个对应于感兴趣区域的视场作为测试视场(例如80％视场)。
步骤302：沿着所述光轴移动(即在z方向上移动)所述感光组件，基于所述感光组件输出的图像获取对应于每一个标靶的解像力离焦曲线。根据所述解像力离焦曲线即可获得对应视场的实测解像力。需要注意，在其它实施例中，也可以通过布置多层物方标靶的方式来获得对应于测试视场的不同测试位置的解像力离焦曲线。此时，在获取解像力离焦曲线时，也可以不沿着所述光轴移动所述感光组件，或者可以减少沿着所述光轴移动所述感光组件的次数。
上述实施例中，解像力可以用MTF(调制传递函数)代表。MTF值越高表示解像力越好。这样，根据所述感光组件输出的图像获取的MTF离焦曲线，即可实时地获得所述光学系成像的解像力。根据MTF离焦曲线的变化情况，即可判断当前是否达到了解像力最大化的状态，当达到解像力最大化状态时，停止所述相对位置的调整。图6示出了本发明一个实施例中原始状态下的MTF离焦曲线，其中包含中心视场的MTF离焦曲线和对应于测试视场的两个不同测试位置的两个标靶的弧矢方向和子午方向的MTF离焦曲线。图7示出了本发明一个实施例中经步骤300调整后的MTF离焦曲线。可以看出，在调整后，两个标靶的弧矢方向和子午方向的MTF值均获得明显提升。MTF值并非解像力的唯一表征方式，例如，在其它实施例中，解像力也可以用SFR(空间频率响应)等其它表征成像质量的指数代表。
在步骤300完成后，第一子镜头1000和第二子镜头2000之间通常会具有偏移。图8示出了本发明一个实施例中完成第一子镜头1000和第二子镜头2000之间相对位置调整后的第一子镜头1000、第二子镜头2000和感光组件3000及其位置关系。可以看出，第一子镜头1000的中轴线相对于第二子镜头2000的中轴线在x方向上偏移了△x。需要注意，图8仅仅是示例性的。虽然图8中未示出在y方向上偏移，但本领域技术人员容易理解，第一子镜头1000的中轴线相对于第二子镜头2000的中轴线在y方向上也可以具有△y的偏移。
步骤400：通过调整所述感光组件3000的轴线相对于所述第二子镜头2000的中轴线的夹角，使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜最小化(使实测像面倾斜减小达到预设的阈值，可视为实现了实测像面倾斜最小化)。由于光学组件制作工艺本身固有的公差，再加上光学系经过了步骤300的调整，导致光学系的成像往往存在像面倾斜的情况。图9示出了像面倾斜的原理示意图。可以看出，图9中垂直于光轴的物面经过透镜成像后形成了倾斜的像面。其中，中心视场的入射光线经过透镜后在中心焦点位置聚焦，轴外视场1入射光线经过透镜后在周边焦点1’位置聚焦，该位置与中心焦点位置之间具有轴向偏离D2，轴外视场1’入射光线经过透镜后在周边焦点1位置聚焦，该位置与中心焦点位置之间具有轴向偏离D1。这就导致当感光元件接收面垂直于光轴布置时，周边1和周边1’位置均无法清晰成像。图10示出了中心位置和周边1和周边1’位置的像的对比示意图，可以看出周边1和周边1’位置的像均明显模糊于中心位置的像。
本步骤中，通过调整所述感光组件3000的轴线相对于所述第二子镜头2000的中轴线的夹角，来对上述像面倾斜进行补偿，从而提升摄像模组成品的成像品质。在一个实施例中，获取实测像面倾斜的方法包括：
步骤401：对于任一测试视场(例如80％视场)，设置对应于该测试视场的不同测试位置的多个标靶。此处的不同测试位置是指位于同一测试视场的多个不同方向上的多个测试位置。
步骤402：基于所述感光组件输出的图像获取对应于同一视场的每一个标靶的解像力离焦曲线。当这些解像力离焦曲线在横坐标轴(代表离焦量的坐标轴)上汇聚时，表示对应于该测试视场的像面倾斜已获得补偿，即在该测试视场上已实现所述的实测像面倾斜最小化。本步骤中，“汇聚”一词可以理解为：对应于同一视场的多个标靶的解像力离焦曲线的峰值在横坐标轴上的位置偏移(代表沿着光轴方向的位置偏移)小于预设的阈值。
图11示出了本发明一个实施例中经步骤400调整后的MTF离焦曲线。在步骤400完成后，感光组件3000的轴线相对于第二子镜头2000的中轴线往往具有一个倾斜角。图12示出了本发明一个实施例中完成感光组件3000和第二子镜头2000之间相对倾斜的调整后的第一子镜头1000、第二子镜头2000和感光组件3000及其位置关系。可以看出，感光组件3000的轴线相对于第二子镜头2000的中轴线在v方向上具有倾角△v。需要注意，虽然图12中未示出w方向上的倾斜，但本领域技术人员容易理解，在w方向上感光组件3000的轴线相对于第二子镜头2000的中轴线也可以具有倾斜角。
步骤500：连接所述第一子镜头1000和所述第二子镜头2000，使得所述第一子镜头1000和所述第二子镜头2000的相对位置保持不变；并且连接所述感光组件3000和所述第二子镜头2000，使得所述感光组件3000的轴线相对于所述第二子镜头2000的中轴线的夹角保持不变。图13示出了本发明一个实施例中完成连接后所形成的摄像模组。
连接第一子镜头和第二子镜头的工艺可以根据情况选择。例如，在一个实施例中，通过粘结工艺连接第一子镜头和第二子镜头，如图13所示，该实施例中，通过胶材4000粘结第一子镜头1000和第二子镜头2000，通过胶材5000粘结第二子镜头2000和感光组件3000。在另一个实施例中，通过激光焊接工艺连接第一子镜头和第二子镜头。在又一个实施例中，通过超声焊工艺连接第一子镜头和第二子镜头。除了上述工艺以外，其它焊接工艺也可供选择。需注意，本发明中，“连接”一词并不限于直接连接。例如，在一个实施例中，第一子镜头和第二子镜头可以通过中介物(该中介物可以是刚性的中介物)连接，只要这种通过中介物的连接能够使第一子镜头和第二子镜头之间(感光组件和第二子镜头之间)的相对位置(包含相对距离及姿态)保持不变，那么就在“连接”一词的含义之内。
上述实施例的摄像模组组装方法能够提升摄像模组的解像力；能够使大批量生产的摄像模组的过程能力指数(CPK)提升；能够使得对光学成像镜头以及模组的各个元件精度及其装配精度的要求变宽松，降低了光学成像镜头以及模组的整体成本；能够在组装过程中对摄像模组的各种像差进行实时调整，因而降低成像品质的波动性，降低不良率，降低生产成本，提升成像品质。
并且上述实施例中，能够通过在组装过程对第一、第二子镜头的相对位置进行多自由度的调整来提升解像力，对第一、第二子镜头的相对位置调整所产生的像面倾斜，则通过调整感光组件与第二子镜头之间的相对倾斜的进行整体补偿，从而更好地提升了成像品质。由于在调整第一、第二子镜头的相对位置时，可以不用兼顾或更少地考虑该相对位置调整对像面倾斜的影响，组装效率也可以得到有效地提升。
进一步地，在一个实施例中，在所述步骤400中，对于所选择的测试视场，成对地设置标靶。例如在第一方向上设置分别位于中心位置两端的一对第一标靶，在第二方向上设置分别位于中心位置两端的一对第二标靶。图14示出了一个实施例中的标靶设置方式的示例。如图14所示，测试视场为80％视场，四个标靶分别设置在标版的四角。左下和右上的两个标靶可作为第一方向上的一对第一标靶，左上和右下的两个标靶可作为第二方向上的一对第二标靶。根据所述的一对第一标靶的解像力离焦曲线的在横坐标轴方向上的偏移矢量，可识别出所述光学系成像的实测像面的在第一方向上的倾斜分量，根据所述的一对第二标靶的解像力离焦曲线的在横坐标轴方向上的偏移矢量，可识别出所述光学系成像的实测像面的在第二方向上的倾斜分量，然后调整所述感光组件的姿态使得所述感光组件的轴线相对于所述第二子镜头的轴线的夹角改变，以补偿所述在第一方向上的倾斜分量和所述在第二方向上的倾斜分量。
进一步地，在一个实施例中，所述步骤300包括下列子步骤：
步骤310：通过使所述第一子镜头相对于所述第二子镜头沿着调整平面移动，使所述光学系成像的实测解像力提升达到对应的阈值。前文中描述了x、y、z、r、v、w六个自由度的调整。其中，x、y方向上的平移以及r方向的转动可视为本步骤中的沿着调整平面移动。本步骤中，设置对应于参考视场和测试视场的多个标靶，然后基于所述感光组件输出的图像获取对应于每一个标靶的解像力离焦曲线。使所述第一子镜头相对于所述第二子镜头在x、y和r方向上移动，使对应于参考视场的标靶成像的解像力离焦曲线的峰值提升达到对应的阈值。参考视场通常选择中心视场，但需注意，参考视场并不限于中心视场，在一些实施例中，也可以选择其它视场作为参考视场。本步骤中，所述的达到对应的阈值是：使对应于参考视场的标靶成像的解像力离焦曲线的峰值提升达到对应的阈值。仍然参考图8，在本发明一个实施例中，经步骤310调整后，第一子镜头的中轴线相对于第二子镜头的中轴线在x方向上偏移了△x。
步骤320：通过使所述第一子镜头的轴线相对于所述第二子镜头的轴线倾斜，使测试视场的所述光学系成像的实测解像力提升达到对应的阈值。其中，v、w方向上的转动对应于本步骤中的倾斜调整。本步骤中所述的达到对应的阈值包括：使对应于该测试视场的所述多个标靶成像的解像力离焦曲线的峰值中的最小的一个提升达到对应的阈值。在其它实施例中，所述的达到对应的阈值还可以包括：使对应于该测试视场的所述多个标靶成像的解像力离焦曲线的峰值的均匀性提升达到对应的阈值。所述的均匀性提升包括：使对应于该测试视场的所述多个标靶成像的解像力离焦曲线的峰值的方差降低达到对应的阈值。图15示出了本发明一个实施例中经步骤320调整后的第一子镜头和第二子镜头的相对位置关系。可以看出，图15中，在第一子镜头的中轴线相对于第二子镜头的中轴线在x方向上偏移△x基础上，第一子镜头的中轴线还相对于所述第二子镜头的中轴线倾斜了△v2。需要注意，虽然图15中未示出w方向上的倾斜，但本领域技术人员容易理解，在w方向上第一子镜头的中轴线相对于所述第二子镜头的中轴线也可以具有倾斜角。
进一步地，图16示出了本发明一个实施例中在图15的基础上进一步调整感光组件的轴线相对于第二子镜头中轴线的夹角的示意图。可以看出，图16中感光组件的轴线相对于第二子镜头中轴线具有的夹角△v3。图17示出了在图16基础上完成连接步骤后所形成的摄像模组。该实施例可以提高摄像模组的组装效率和成像品质。
进一步地，在你一个实施例中，所述步骤300还可以包括：通过使所述第一子镜头相对于所述第二子镜头在所述光轴方向上移动，使所述光学系成像的实测像面与目标面匹配。前文中描述了x、y、z、r、v、w六个自由度的调整。其中，z方向上的移动可视为本步骤中的在所述光轴方向上的移动。
对于组装完成的光学镜头，会有一个所期望的成像面，本文中将这个所期望的成像面称为目标面。在一些情形下，目标面为平面。例如，如果光学镜头所对应的摄像模组的感光元件的感光面为平面，那么为达到最佳成像品质，所述光学镜头所期望的成像面也是平面，也就是说，此时目标面为平面。在另一些情形下，所述目标面也可以是凸形或凹形的曲面，或者波浪形的曲面。例如，如果光学镜头所对应的摄像模组的感光元件的感光面为凸形或凹形的曲面，那么为达到最佳成像品质，目标面也应是凸形或凹形的曲面；如果光学镜头所对应的摄像模组的感光元件的感光面为波浪形的曲面，目标面也应是波浪形的曲面。
在一个实施例中，根据所述感光元件所输出的图像识别实测像面是否与目标面匹配。在使所述实测像面与目标面匹配的步骤中，使所述实测像面与目标面匹配包括：通过所述感光元件所输出的图像获得模组实测场曲，使所述模组实测场曲处于+/-5μm范围内。该实施例可以进一步提高摄像模组的成像品质。
进一步地，在一个实施例中，可以通过加入复调步骤来进一步提高摄像模组的成像品质。该实施例中，所述步骤300中，在第一范围内使所述第一子镜头相对于所述第二子镜头在所述调整平面移动；
所述步骤400中，如果实测像面倾斜无法降至预设区间内，则进一步执行复调步骤410，直至实测像面倾斜降至预设区间内；
其中，所述复调步骤410包括：
步骤411：通过使所述第一子镜头相对于所述第二子镜头沿着所述调整平面在第二范围内移动。其中所述第二范围小于第一范围，也就是说，相对于步骤300，步骤411中在一个小范围内在调整平面上对第一子镜头和第二子镜头的相对位置进行调整，一方面，由于调节范围较小，通过步骤300的调整所达到的实测解像力可基本保持，另一方面，可减小像面倾斜的程度，以便于像面倾斜在步骤412中获得补偿。
步骤412：通过调整所述感光组件的轴线相对于所述第二子镜头的夹角，使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小达到对应的阈值。
根据本发明的一个实施例，还提供了一种对应于前述摄像模组组装方法的摄像模组。参考图17，该摄像模组包括：第一子镜1000，其包括第一镜筒1100和至少一个第一镜片1200；第二子镜头2000，其包括第二镜筒2100和至少一个第二镜片2200；以及感光组件3000，其包括感光元件3300。
其中，所述所述第一子镜头1000和所述感光组件3000布置于所述第二子镜头2000的光轴，构成包含所述至少一个第一镜片1200和所述至少一个第二镜片2200的可成像的光学系；所述第一子镜头1000与所述第二子镜头2000通过第一连接介质4000固定在一起使所述第一子镜头1000与所述第二子镜头2000的相对位置保持不变，所述相对位置使得所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值；所述第二子镜头2000通过第二连接介质5000与所述感光组件3000固定在一起使所述第二子镜头2000的中轴线与所述感光元件3000的轴线的夹角保持不变，使得通过所述感光元件3300获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小达到第二阈值。
在一个实施例中，第一连接介质可以是胶材或焊接片(例如金属片)。第二连接介质可以是胶材或焊接片(例如金属片)。连接第一子镜头和第二子镜头并使二者固定在一起的第一连接介质既不属于第一子镜头的一部分，也不属于第二子镜头的一部分。连接第二子镜头和感光组件并使二者固定在一起的第二连接介质既不属于第二子镜头的一部分，也不属于感光组件的一部分。
进一步地，在一个实施例中，连接介质适于使所述第一连接介质适于使所述第一子镜头和所述第二子镜头不互相承靠。所述第一子镜头和所述第二子镜头之间具有结构间隙，第一子镜头和第二子镜头均具有光学面和结构面。在镜头中，光学面是镜片上有效光线所经过的面。镜片上不属于光学面的面为结构面。而位于镜筒的面均为结构面。结构间隙是结构面之间的间隙。
进一步地，在一个实施例中，所述第一子镜头的中轴线与所述第二子镜头的中轴线错开0～15μm。
进一步地，在一个实施例中，所述第一子镜头的中轴线相对于所述第二子镜头的中轴线具有小于0.5度的倾角。
进一步地，在一个实施例中，所述第二子镜头的中轴线相对于所述感光组件的轴线具有小于1度的倾角。
本文中多处涉及到第一子镜头的中轴线和第二子镜头的中轴线。参考图17，为便于测量，第一子镜头的中轴线可以理解为第一子镜头1000中与第二子镜头2000最接近的光学面1201的中轴线；也可以理解为与第二子镜头2000最接近的第一镜片1200的结构面1202所限定的中轴线；当第一子镜头1000的第一镜片1200和第一镜筒1100紧配时，第一子镜头1000的中轴线还可以理解为第一镜筒内侧面1101所限定的中轴线。
类似地，为便于测量，第二子镜头2000的中轴线可以理解为第二子镜头2000中与第一子镜头1000最接近的光学面2201的中轴线；也可以理解为与第一子镜头1000最接近的第二镜片2200的结构面2202所限定的中轴线；当第二子镜头2000的第二镜片2200和第二镜筒2100紧配时，第二子镜头2000的中轴线还可以理解为第二镜筒内侧面2101所限定的中轴线。
类似地，为便于测量，感光组件3000的轴线可以理解该感光组件3000的筒状支撑体3400的内侧面的中轴线；也可以理解为该感光组件3000的入光面的法线；当感光组件3000具有滤色片时，感光组件3000的轴线还可以理解为滤色片3300的轴线。
本发明特别适合于镜头直径小于10mm的用于智能终端的小型化摄像模组。在一个实施例中，所述第一子镜头和所述第二子镜头的外侧面均具有足够的接触面，以便机械臂(或其它摄取装置)通过该接触面摄取(例如夹持或吸附)所述第一子镜头和所述第二子镜头，从而实现第一子镜头和第二子镜头之间相对位置的精确调节。这种精确调节可以是六个自由度的调节。调节步长可达到微米量级及以下。
进一步地，在一个实施例中，所述第二子镜头2000还可以包括马达，以便实现手机摄像模组的自动对焦。图18示出了本发明一个实施例中组装后的带有马达且马达未开启状态下的摄像模组。图19示出了本发明一个实施例中组装后的带有马达且马达开启状态下的摄像模组。该实施例中，马达包括马达基座2310和安装在马达基座2310上的马达支撑体2320。所述马达支撑体2320围绕所述第二镜筒2100，马达的驱动机构(图中未示出)安装在该马达支撑体2320上。马达支撑体2320通过簧片2330连接第二镜筒2100。驱动机构通电时，第二子镜筒沿着光轴移动，簧片2330发生形变(如图19所示)。在步骤300和步骤400中，马达、第二镜筒2100和第二镜筒2100中所安装的第二镜片2200作为一个整体的第二子镜头2000进行移动和调整。步骤500中，通过将马达基座2310与感光组件3000连接来实现所述第二子镜头2000与感光组件3000的连接。进一步地，在步骤300中，调整第一子镜头和第二子镜头的相对位置时，使马达保持开启状态(例如马达通电可视为马达开启)，这样，所获取实测解像力是马达开启状态下的实测解像力。在步骤400中，调整感光组件相对于第二子镜头中轴线的倾角时，也使马达保持开启状态，这样，所获取实测像面倾斜是马达开启状态下的实测像面倾斜。马达开启后，簧片会发生相应的形变。然而，相对于马达未开启状态，马达开启导致的簧片的形变可能导致第二子镜筒的中轴相对于第一子镜头的中轴产生额外的倾斜(参考图19中的倾角△v4)。本实施例的方案可使马达开启导致的第二镜筒的额外倾斜在步骤300和步骤400的调整中被一并补偿，从而进一步提升自动对焦摄像模组的成像品质。
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 (25)

1.一种摄像模组组装方法，其特征在于，包括：
准备第一子镜头、第二子镜头和感光组件；其中所述第一子镜头包括第一镜筒和至少一个第一镜片，所述第二子镜头包括第二镜筒和至少一个第二镜片；所述感光组件包括感光元件；
将所述第一子镜头和所述感光组件布置于所述第二子镜头的光轴，构成包含所述至少一个第一镜片和所述至少一个第二镜片的可成像的光学系；
通过调整所述第一子镜头相对于所述第二子镜头的相对位置，使得所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值；
通过调整所述感光组件的轴线相对于所述第二子镜头的中轴线的夹角，使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小达到第二阈值；以及
连接所述第一子镜头和所述第二子镜头，使得所述第一子镜头和所述第二子镜头的相对位置保持不变；并且连接所述感光组件和所述第二子镜头，使得所述感光组件的轴线相对于所述第二子镜头的中轴线的夹角保持。
2.根据权利要求1所述的摄像模组组装方法，其特征在于，在所述的使所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值的步骤中，调整所述的相对位置包括：
通过使所述第一子镜头相对于所述第二子镜头沿着调整平面移动，使所述光学系成像的实测解像力提升。
3.根据权利要求2所述的摄像模组组装方法，其特征在于，在所述的使所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值的步骤中，所述沿着调整平面移动包括在所述调整平面上平移和/或转动。
4.根据权利要求1所述的摄像模组组装方法，其特征在于，执行完所述的使所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值的步骤之后，再执行使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小达到第二阈值的步骤。
5.根据权利要求1所述的摄像模组组装方法，其特征在于，在使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小达到第二阈值的步骤中，获取实测像面倾斜的方法包括：
设置对应于测试视场不同测试点的多个标靶；以及
基于所述感光组件输出的图像获取对应于每一个测试点的解像力离焦曲线。
6.根据权利要求5所述的摄像模组组装方法，其特征在于，在使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小达到第二阈值的步骤中，所述达到第二阈值是使对应于测试视场的所述位于不同测试点上的解像力离焦曲线的峰值在所述光轴方向上的位置偏移降低达到所述第二阈值。
7.根据权利要求1所述的摄像模组组装方法，其特征在于，在所述的使所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值的步骤包括：
通过使所述第一子镜头相对于所述第二子镜头沿着调整平面移动，使参考视场的所述光学系成像的实测解像力提升达到对应的阈值；
然后通过使所述第一子镜头的中轴线相对于所述第二子镜头的中轴线倾斜，使测试视场的所述光学系成像的实测解像力提升达到对应的阈值。
8.根据权利要求7所述的摄像模组组装方法，其特征在于，在所述的使所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值的步骤中，获得所述光学系成像的实测解像力的方法包括：
设置对应于参考视场和测试视场不同测试点的多个标靶；以及
基于所述感光组件输出的图像获取对应于每一个测试点的解像力离焦曲线。
9.根据权利要求7所述的摄像模组组装方法，其特征在于，在使参考视场的所述光学系成像的实测解像力提升达到对应的阈值的子步骤中，所述的达到对应的阈值是：使对应于参考视场的测试点的标靶成像的解像力离焦曲线的峰值提升达到对应的阈值。
10.根据权利要求7所述的摄像模组组装方法，其特征在于，在使测试视场的所述光学系成像的实测解像力提升达到对应的阈值的子步骤中，所述的达到对应的阈值包括：使对应于该测试视场的不同测试点的多个标靶成像的解像力离焦曲线的峰值中的最小一个提升达到对应的阈值。
11.根据权利要求1所述的摄像模组组装方法，其特征在于，所述的使所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值的步骤还包括：通过使所述第一子镜头相对于所述第二子镜头沿着所述光轴移动，使根据所述感光元件所输出图像获得的所述光学系成像的实测像面与目标面匹配。
12.根据权利要求1所述的摄像模组组装方法，其特征在于，在所述的使所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值的步骤中，使所述第一子镜头相对于所述第二子镜头沿着所述调整平面在第一范围内移动；
在所述的使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小达到第二阈值的步骤中，如果实测像面倾斜无法达到所述第二阈值，则进一步执行复调步骤，直至实测像面倾斜减小达到所述第二阈值；
其中，所述复调步骤包括：
通过使所述第一子镜头相对于所述第二子镜头沿着所述调整平面在第二范围内移动，其中所述第二范围小于第一范围；以及
通过调整所述感光组件的轴线相对于所述光轴的夹角，使通过所述感光元件获得的所述光学系成像的实测像面倾斜减小。
13.根据权利要求1所述的摄像模组组装方法，其特征在于，在所述连接步骤中，通过粘结或焊接工艺连接所述第一子镜头和所述第二子镜头。
14.根据权利要求1所述的摄像模组组装方法，其特征在于，在所述连接步骤中，通过粘结或焊接工艺连接所述感光组件和所述第二子镜头。
15.根据权利要求14所述的摄像模组组装方法，其特征在于，所述焊接工艺包括激光焊或超声焊。
16.一种摄像模组，其特征在于，包括：
第一子镜头，其包括第一镜筒和至少一个第一镜片；
第二子镜头，其包括第二镜筒和至少一个第二镜片；以及
感光组件，其包括感光元件；
其中，所述第一子镜头和所述感光组件布置于所述第二子镜头的光轴，构成包含所述至少一个第一镜片和所述至少一个第二镜片的可成像的光学系；
所述第一子镜头与所述第二子镜头通过第一连接介质固定在一起，使所述第一子镜头与所述第二子镜头的相对位置保持不变，所述相对位置使得所述光学系成像的实测解像力提升达到第一阈值；
所述第二子镜头与所述感光组件通过第二连接介质固定在一起，所述第二连接介质适于使所述第二子镜头的中轴线相对于所述感光组件的轴线具有第二倾角，所述第二倾角保持不变，使得所述感光组件获得所述光学系成像的实测像面倾斜减小达到第二阈值。
17.根据权利要求16所述的摄像模组，其特征在于，所述第一连接介质适于使所述第一连接介质适于使所述第一子镜头和所述第二子镜头不互相承靠。
18.根据权利要求16所述的摄像模组，其特征在于，所述第一连接介质还适于使所述第一子镜头的中轴线相对于所述第二子镜头的中轴线具有第一倾角。
19.根据权利要求16所述的摄像模组，其特征在于，所述第一连接介质还适于使所述第一子镜头的中轴线与所述第二子镜头的中轴线错开。
20.根据权利要求16所述的摄像模组，其特征在于，所述第一连接介质还适于使所述第一子镜头与第二子镜头之间具有结构间隙。
21.根据权利要求16所述的摄像模组，其特征在于，所述第一连接介质为粘结介质或焊接介质，并且所述第二连接介质为粘结介质或焊接介质。
22.根据权利要求16所述的摄像模组，其特征在于，所述第一子镜头的中轴线与所述第二子镜头的中轴线错开0～15μm。
23.根据权利要求16所述的摄像模组，其特征在于，所述第一子镜头的中轴线相对于所述第二子镜头的中轴线具有小于0.5度的倾角。
24.根据权利要求16所述的摄像模组，其特征在于，所述第二子镜头的中轴线相对于所述感光组件的轴线具有小于1度的倾角。
25.根据权利要求16所述的摄像模组，其特征在于，所述第二子镜头还包括马达，所述马达包括马达基座，所述感光组件通过所述第二连接介质连接所述马达基座；并且，所述实测解像力为马达开启状态下的实测解像力，所述实测像面倾斜为马达开启状态下的实测像面倾斜。
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