透鏡和透鏡模具的光學評價制造技術

一種確定關于包括彎曲部分和平面部分的物體的信息的方法，彎曲部分具有帶頂點并限定所述物體的軸的第一彎曲表面，該方法包括：將測量光引導到物體；檢測從彎曲部分的第一彎曲表面反射的測量光；檢測從物體的至少一個其它表面反射的測量光；以及基于檢測光確定關于彎曲部分的第一彎曲表面的頂點的信息。

Optical evaluation of lenses and lens molds

A method of determining a page including bending part and object plane part of the information of the axis of the first curved surface bending part with vertex and defining the object, the method comprises: measuring light guide to object detection; from the measuring light first curved surface reflective curved portions; detection from measuring light objects at least one other surface reflection; and based on the detection of light to determine the first curved surface on the bending part of the vertex information.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】透鏡和透鏡模具的光學評價相關申請的交叉引用本申請要求于2014年8月15日提交的題為“OPTICALEVALUATIONOFTHEDIMENSIONALANDOPTICALPROPERTIESOFLENSESHAVINGMECHANICALLOCATINGFEATURES”的臨時申請No.62/037,966的優先權，以及于2014年8月19日提交的題為“OPTICALEVALUATIONOFFEATURELOCATIONSONLENSES”的臨時申請No.62/039,398的優先權。兩個臨時申請的內容通過引用整體并入本文。
在某些方面，本公開涉及用于表征消費品中使用的模制透鏡的幾何形狀和光學性質的方法和工具，以及用于其制造的金剛石車削模具。本公開還涉及包含這種模制透鏡的光學組件的制造以及包含所述光學組件的消費品的制造。
技術介紹
用于智能手機和手機、平板電腦、便攜式計算機、汽車和卡車的小型化相機的市場正在迅速擴大。對于現有技術相機的圖像質量要求迫使制造商開發由許多非球面模制透鏡組成的復雜的光學組件。圖1示出由四個模制塑料透鏡組成的示例性光學組件。特別地，在美國專利No.7,777,972中描述的該組件包括布置成在位于組件的像平面170的傳感器上形成圖像的四個透鏡。透鏡元件設置在第一透鏡組中，該第一透鏡組由具有正折射能力的第一透鏡元件100組成，其具有非球面凸形物側表面101和非球面凸形像面側表面102。該組件還包括由第二透鏡元件110、第三透鏡元件120和第四透鏡元件130組成的第二透鏡組。第二透鏡110元件具有負折射能力，且具有非球面凸形物側表面111及非球面凹形像側表面112。第三透鏡元件120具有非球面凹形物側表面121及非球面凸形像側表面122。第四透鏡元件130具有非球面凸形物側表面131及非球面凹形像側表面132?？讖焦怅@140定位在第一透鏡元件100和成像物體之間。紅外濾光片150設置于第四透鏡元件130的像側表面132與像平面170之間，紅外濾光片150對成像光學透鏡組件的焦距沒有影響。傳感器蓋玻璃160被布置在紅外濾光片150和像平面170之間，傳感器蓋玻璃160也對成像光學透鏡組件的焦距沒有影響。通常，彎曲的透鏡表面圍繞軸旋轉對稱，并且每個表面的軸標稱上位于組件的公共軸-光軸上。透鏡表面軸的公共共軸性對于整個組件的光學性能是重要的。同樣重要的是每個透鏡表面的曲率和每個透鏡表面之間的間隔，即透鏡厚度和相鄰透鏡之間的間隔。因此，每個單獨的透鏡通常包括多個共軸性和間隔基準，其被制造為具有足夠嚴格的公差，以在除了如圖1所示的彎曲功能光學表面之外當堆疊在一起時提供最終透鏡組件的適當對準。這些基準通常由每個透鏡的附加非光學有效(active)部分提供，其形成圍繞有效透鏡部分的邊緣的環。當組裝時，透鏡的非光學部分堆疊在一起，根據整體透鏡組件設計的需要將透鏡部分相對于彼此對準和間隔開。由于收緊的制造公差預算，常規度量設備(例如，接觸探針和計量器，觸覺分析器，檢查顯微鏡)在許多情況下不再能夠實現所需的測量可再現性或準確性。另外，用于生產車間測量透鏡的某些性質(例如折射率或雙折射)的度量設備不是可商購的。因此，目前存在度量缺口。
技術實現思路
本專利技術的特征在于用于評估透明樣品的尺寸和光學性質的方法和裝置，透明樣品特別包括透鏡，透鏡包括彎曲的有效表面區域，并且還包括例如用于將這些透鏡機械地定位在組件中的標稱平坦和平行的上表面區域和下表面區域。在實施例中，所述裝置包括光學度量系統，用于測量樣品的標稱平行的上表面區域和下表面區域的相對位置，以及數據處理系統，用于使用從所述樣品的標稱平行的上表面和下表面區域的兩個或更多個位置處的計算的光學和物理厚度導出的信息來評估樣品的光學和尺寸性質?；蛘呋蛄硗?，本專利技術的特征在于用于通過將3D表面形貌信息(例如，高度分布)與樣品的上表面和下表面的2D圖像(例如，強度分布)組合來評估透明樣品(例如，透鏡)的尺寸性質的方法和裝置。形貌信息和兩個圖像可以從樣品的同一側獲取。所述方法和裝置可以用在生產環境中。通常，樣品可以是包括彎曲(例如，具有屈光力)的上和下有效表面區域以及額外的上表面區域和下表面區域的透鏡，所述額外的上表面區域和下表面區域不用于引導光，而是用于將這些透鏡機械地定位在組件中。這些部分可以具有平面平行表面。彎曲部分可以被稱為有效部分，而其它(例如，平面平行)部分被稱為無效(inactive)部分。樣品可以具有凸形或凹形，球形或非球形的有效部分的表面區域。無效部分的上表面和下表面可以是標稱平坦的或圓錐形的，并且可以包括標稱圓形的特征或邊界，其可以與有效表面區域的頂點標稱同心。樣品可以是用于便攜式電子設備相機組件中的透鏡。通常，尺寸性質可以包括有效表面區域的頂點相對于附加表面區域的基準特征(例如，標稱圓形基準特征)的位置。在一些實施例中，透鏡頂點通過3D區域表面形貌圖的評估找到，而基準特征位于部件的2D圖像中。2D圖像可以從與3D圖相同的數據采集中提取，或者可以是單獨步驟的一部分。尺寸性質可以包括樣品的上部和下部頂點特征的相對高度。該測量可以依賴于從樣品的標稱平行的上和下表面區域的兩個或更多個位置處的計算的光學和物理厚度導出的附加信息。在某些實施例中，該方法包括在通過樣品觀察特征以確定其橫向位置時補償透鏡的折射性質。在一些實施例中，該裝置包括部件固定裝置，該部件固定裝置包括輔助參考表面。該輔助參考表面可以是標稱平坦的，并且可以位于待測試的光學部件下方的一定距離處，使得其將通過光學部件傳播的光反射回通過部件并朝向度量裝置檢測器通道。在一些實施例中，所述裝置包括部件固定裝置，其具有輔助參考表面和用于至少部分透明樣品的保持器；用于測量輔助參考表面以及樣品的標稱平行的上表面和下表面區域的位置的光學度量系統，以及數據處理系統，用于使用從所述樣品的標稱平行的上表面和下表面區域的兩個或更多個位置處的計算的光學和物理厚度導出的信息來評估樣品的光學和尺寸性質。在一些實施例中，完整的測量周期包括輔助參考表面的形貌的單獨測量。在一些實施例中，該裝置包括改變由光學度量系統(例如，偏振器和/或波片)采用的光的偏振狀態的元件，以便評估和/或補償樣品的材料雙折射性質。在一些實施例中，光學度量裝置的視場延伸超出被測光學部件的橫向范圍。為了提高精度和降低對漂移的靈敏度，系統在參考表面未被光學部件覆蓋的區域中執行參考表面相對于其內部基準的位置的附加測量。在一些實施例中，光學度量裝置是相干掃描干涉儀。例如，光學度量裝置可以是標稱平行于被測光學部件的光軸掃描的相干掃描干涉儀?？梢赃x擇光源的相干性以增強(例如，最大化)在掃描通過部件期間遇到的針對每個透明界面收集的干涉信號的信噪比。在一些實施例中，相干掃描干涉儀根據關于部件厚度和光學性質的測量或標稱信息自動調節光源相干性以增強(例如，最大化)信噪比。在一些實施例中，將樣品在相對于儀器的多個方位取向上執行的測量結合，以產生具有減小的系統誤差的最終結果。在一些實施方案中，共焦顯微鏡配置用于通過掃描檢測樣品的透明界面的位置。在某些實施例中，焦點感測或結構化照明度量裝置用于通過掃描來檢測樣品的透明界面的位置。在某些實施例中，焦點感測或結構化照明度量裝置用于通本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種確定關于透明光學元件的信息的方法，所述透明光學元件包括透鏡部分和平面平行部分，所述方法包括：使用光學儀器來獲得關于所述透明光學元件的第一表面和所述透明光學元件的與所述第一表面相對的第二表面的高度信息；使用所述光學儀器獲得所述第一表面的強度圖和所述第二表面的強度圖；和基于所述高度信息和所述強度圖，確定關于所述第一表面和所述第二表面中的至少一個上的所述透明光學元件的一個或多個特征的尺寸信息。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.08.15 US 62/037,966;2014.08.19 US 62/039,3981.一種確定關于透明光學元件的信息的方法，所述透明光學元件包括透鏡部分和平面平行部分，所述方法包括：使用光學儀器來獲得關于所述透明光學元件的第一表面和所述透明光學元件的與所述第一表面相對的第二表面的高度信息；使用所述光學儀器獲得所述第一表面的強度圖和所述第二表面的強度圖；和基于所述高度信息和所述強度圖，確定關于所述第一表面和所述第二表面中的至少一個上的所述透明光學元件的一個或多個特征的尺寸信息。2.如權利要求1所述的方法，其中所述光學儀器是相干掃描干涉顯微鏡。3.如權利要求1所述的方法，其中關于所述第一表面和所述第二表面的高度信息分別包括所述第一表面和所述第二表面的表面輪廓。4.如權利要求1所述的方法，其中基于使用所述光學儀器的多元件檢測器收集的強度幀序列來確定所述強度圖。5.如權利要求4所述的方法，其中通過對所述強度幀序列的所述多元件檢測器的每個元件處的強度進行平均來確定所述強度圖。6.如權利要求4所述的方法，其中使用所述光學儀器來獲得所述強度圖包括在所述第一表面和所述第二表面相對于所述光學儀器的最佳聚焦的相應位置處確定所述多元件檢測器的每個元件的強度。7.如權利要求1所述的方法，其中所述尺寸信息包括所述第一表面或所述第二表面的頂點相對于所述第一表面或所述第二表面上的另一特征的位置。8.如權利要求1所述的方法，其中所述尺寸信息是所述頂點和所述另一特征之間的橫向距離，所述橫向距離是在標稱地平行于所述平面平行部分的平面中測量的距離。9.如權利要求8所述的方法，其中所述另一個特征是位于所述第一表面或所述第二表面的平面平行部分處的特征。10.如權利要求9所述的方法，其中所述另一個特征是標稱地中心在所述頂點上的環形特征。11.如權利要求9所述的方法，其中另一個特征是在所述平面平行部分的第一表面和/或第二表面中的臺階。12.如權利要求1所述的方法，其中所述光學儀器用于在所述第一表面面向所述光學儀器情況下執行所述透明光學物體的測量，以及在所述第二表面面向所述光學儀器情況下執行透明光學物體的測量。13.如權利要求12所述的方法，其中使用從在所述第一表面面向所述光學儀器的情況下透明光學物體的測量中獲取的數據來確定所述第一表面的透鏡部分的頂點的位置。14.如權利要求13所述的方法，其中使用從在所述第一表面面向所述光學儀器的情況下透明光學物體的測量中獲取的數據來確定所述第一表面的透鏡部分的頂點相對于所述第一表面的平面平行部分上的特征的位置的位置。15.如權利要求12所述的方法，其中使用從在所述第一表面面向所述光學儀器的情況下透明光學物體的測量中獲取的數據來確定所述第一表面的平面平行部分上的特征的相對于所述第二表面的平面平行部分上的特征的位置的位置。16.如權利要求15所述的方法，其中使用從在所述第二表面面向所述光學儀器的情況下透明光學物體的測量中獲取的數據來確定所述第二表面的透鏡部分上的頂點相對于所述第一表面的頂點的位置的位置。17.如權利要求1所述的方法，其中確定所述尺寸信息包括考慮由于所述透明光學元件相對于所述光學儀器的傾斜而產生的折射效應。18.如權利要求17所述的方法，其中考慮了折射效應的所述尺寸信息是所述透明光學元件的與所述光學儀器相對的表面上的特征的位置。19.如權利要求1所述的方法，其中所述光學儀器用于執行相對于所述光學儀器的軸具有第一方位取向的所述透明光學物體的測量，以及執行相對于所述軸具有與所述第一方位取向不同的第二方位取向的所述透明光學物體的測量。20.如權利要求19所述的方法，其中確定所述尺寸信息包括從具有所述第一方位取向的所述透明光學元件的測量中獲得的數據確定關于所述一個或多個特征的尺寸信息，以及從具有所述第二方位取向的所述透明光學元件的測量中獲得的數據確定關于所述一個或多個特征的尺寸信息。21.如權利要求20所述的方法，其中確定所述尺寸信息包括基于為所述第一方位取向和第二方位取向獲得的所述尺寸信息來減小所述尺寸信息中的誤差。22.如權利要求1所述的方法，還包括基于所述尺寸信息確定所述透明光學元件是否滿足規格要求。23.一種確定關于透明光學元件的信息的系統，包括：光學儀器，以及電子控制器，其與所述光學儀器通信并被編程以使所述系統執行前述權利要求中任一項所述的方法。24.一種確定關于包括彎曲部分和平面部分的物體的信息的方法，所述彎曲部分包括具有頂點并限定所述物體的軸的第一彎曲表面，所述方法包括：將測量光引導到所述物體；檢測從所述彎曲部分的所述第一彎曲表面反射的測量光；檢測從所述物體的至少一個其它表面反射的測量光；以及基于檢測光確定關于所述彎曲部分的所述第一彎曲表面的頂點的信息。25.如權利要求24所述的方法，其中所述物體是透明光學元件。26.如權利要求25所述的方法，其中所述透明光學元件是透鏡元件。27.如權利要求26所述的方法，其中所述透鏡元件是模制透鏡元件。28.如權利要求24所述的方法，其中所述物體是用于光學元件的模具的一部分。29.如權利要求24所述的方法，其中所述物體是用于透鏡元件的一側的模具。30.如權利要求24所述的方法，其中所述彎曲部分包括與所述第一彎曲表面相對的第二彎曲表面，所述第二彎曲表面具有頂點，并且關于所述第一彎曲表面的頂點的信息包括沿著所述光軸測量的所述透鏡在所述第一表面的頂點和所述第二表面的頂點之...

【專利技術屬性】
技術研發人員：MF法伊，X科隆納德萊加，PJ德格魯特，
申請(專利權)人：齊戈股份有限公司，
類型：發明
國別省市：美國,US