*CN102032982A*
(10)申请公布号 CN 102032982 A(43)申请公布日 2011.04.27
(12)发明专利申请
(21)申请号 201010505581.6(22)申请日 2010.09.29(30)优先权数据
2009-224989 2009.09.29 JP(71)申请人瑞萨电子株式会社
地址日本神奈川县(72)发明人田中良治
(74)专利代理机构中原信达知识产权代理有限
责任公司 11219
代理人孙志湧 安翔(51)Int.Cl.
G01M 11/00(2006.01)G01B 11/00(2006.01)G02B 6/42(2006.01)
权利要求书 3 页 说明书 15 页 附图 9 页
(54)发明名称
透镜偏移测量设备、透镜偏移测量方法和光学模块制造方法(57)摘要
本发明涉及透镜偏移测量设备、透镜偏移测量方法和光学模块制造方法。一种透镜偏移测量设备在光辐射到具有透镜和用以保持该透镜的框体的附透镜构件上，从而产生来自该框体的反射光的状态下，基于通过使来自框体的反射光成像而获得的成像结果来计算该框体的预定部的位置；在光辐射到该附透镜构件上，从而产生通过借助透镜聚焦透射通过该透镜的光而形成的聚焦点的状态下，基于通过使透射通过透镜的光成像而获得的成像结果来计算该聚焦点的位置；以及计算该聚焦点的位置相对于该预定部的偏移量，作为透镜的偏移。CN 102032982 ACN 102032982 ACN 102032985 A
权 利 要 求 书
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1.一种透镜偏移测量设备，包括：
辐射单元，其将光辐射到附透镜构件上，所述附透镜构件具有透镜和用以保持所述透镜的框体，从而产生来自所述框体的反射光和通过借助所述透镜聚焦透射通过所述透镜的光而形成的聚焦点；
成像单元，其中所述附透镜构件位于所述成像单元的成像范围中；以及图像处理单元，其对通过所述成像单元获得的成像结果执行图像处理并计算所述透镜的偏移，
其中所述成像单元使来自所述框体的所述反射光和透射通过所述透镜的所述光成像，以及
作为所述图像处理，所述图像处理单元执行：第一过程，在所述第一过程中，基于所述反射光的成像结果来计算所述框体的预定部的位置，
第二过程，在所述第二过程中，基于透射通过所述透镜的所述光的成像结果来计算所述聚焦点的位置，以及
第三过程，在所述第三过程中，基于所述第一过程和所述第二过程的处理结果来计算所述聚焦点的所述位置相对于所述预定部的偏移量，作为所述透镜的所述偏移。
2.根据权利要求1所述的透镜偏移测量设备，其中，在所述第三过程中，还基于所述第一过程和所述第二过程的所述处理结果来计算所述聚焦点相对于所述预定部的偏移方向。
3.根据权利要求1所述的透镜偏移测量设备，其中所述辐射单元包括：第一辐射单元，其将第一光辐射到所述附透镜构件上，从而产生来自所述框体的所述反射光，以及
第二辐射单元，其将第二光辐射到所述附透镜构件上，从而产生所述聚焦点，
所述成像单元使从所述框体反射的所述第一光和透射通过所述透镜的所述第二光成像，
在所述第一过程中，基于所述第一光的成像结果来计算所述框体的所述预定部的所述位置，以及
在所述第二过程中，基于所述第二光的成像结果来计算通过所述透镜聚焦的所述第二光的聚焦点的位置。
4.根据权利要求3所述的透镜偏移测量设备，其中所述第一光和所述第二光的波长彼此不同，所述成像单元是使彩色图像成像的彩色成像单元，
在来自所述第一辐射单元的所述第一光和来自所述第二辐射单元的所述第二光分别辐射的状态下，通过所述成像单元执行成像，以及
所述图像处理单元从通过所述成像单元获得的成像结果中提取所述第一光的成像结果和所述第二光的成像结果。
5.根据权利要求3所述的透镜偏移测量设备，进一步包括：控制单元，其控制所述第一辐射单元、所述第二辐射单元、所述成像单元和所述图像处
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权 利 要 求 书
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理单元的操作，
其中所述控制单元执行第一控制和第二控制，以及通过所述第一控制，在所述第一光从所述第一辐射单元辐射而所述第二光从所述第二辐射单元的辐射停止的状态下，通过所述成像单元来执行用于使从所述框体反射的所述第一光成像的第一成像操作，并基于通过执行所述第一成像操作获得的成像结果，通过所述图像处理单元执行所述第一过程，以及
通过所述第二控制，在所述第二光从所述第二辐射单元辐射而所述第一光从所述第一辐射单元的辐射停止的状态下，通过所述成像单元来执行用于使透射通过所述透镜的所述第二光成像的第二成像操作，并基于通过执行所述第二成像操作获得的成像结果，通过所述图像处理单元执行所述第二过程。
6.根据权利要求3所述的透镜偏移测量设备，其中所述第二辐射单元包括：第二光源，其发射所述第二光，以及转换单元，其在所述第二光到达所述透镜之前将从所述第二光源发射的所述第二光转换成平行光。
7.根据权利要求3所述的透镜偏移测量设备，其中所述第一辐射单元包括：第一光源，其发射所述第一光，以及半反射镜，其将从所述第一光源发射的所述第一光反射到所述附透镜构件侧，并将从所述框体反射的所述第一光透射到所述成像单元侧，以及
所述透镜偏移测量设备进一步包括成像透镜，所述成像透镜使从所述框体反射的所述第一光和透射通过所述透镜的所述第二光在所述成像单元中成像。
8.根据权利要求3所述的透镜偏移测量设备，进一步包括：保持单元，其将所述附透镜构件保持在所述第二辐射单元与所述成像单元之间，其中所述保持单元由透过所述第二光的材料形成。9.一种透镜偏移测量方法，包括：
在光辐射到具有透镜和用以保持所述透镜的框体的附透镜构件上，从而产生来自所述框体的反射光的状态下，基于通过使来自所述框体的所述反射光成像而获得的成像结果来计算所述框体的预定部的位置；
在光辐射到所述附透镜构件上，从而产生通过借助所述透镜聚焦透射通过所述透镜的光而形成的聚焦点的状态下，基于通过使透射通过所述透镜的所述光成像而获得的成像结果来计算所述聚焦点的位置；以及
计算所述聚焦点的所述位置相对于所述预定部的偏移量，作为所述透镜的偏移。10.根据权利要求9所述的透镜偏移测量方法，
其中在所述计算所述聚焦点的所述位置的所述偏移量中，还计算所述聚焦点相对于所述预定部的偏移方向。
11.根据权利要求9所述的透镜偏移测量方法，进一步包括：将第一光辐射到所述附透镜构件上，从而产生来自所述框体的所述反射光，将第二光辐射到所述附透镜构件上，从而产生通过借助所述透镜聚焦透射通过所述透镜的所述第二
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光而形成的聚焦点，所述第二光具有与所述第一光的波长不同的波长，以及使从所述框体反射的所述第一光和透射通过所述透镜的所述第二光一次成像为彩色图像；以及
从通过所述一次成像获得的成像结果中提取所述第一光的成像结果和所述第二光的成像结果，
其中，在所述计算所述预定部的所述位置中，基于所述第一光的所述提取的成像结果来计算所述预定部的所述位置，以及
在所述计算所述聚焦点的所述位置中，基于所述第二光的所述提取的成像结果来计算所述聚焦点的所述位置。
12.根据权利要求9所述的透镜偏移测量方法，
其中所述使来自所述框体的所述反射光成像和所述使透射通过所述透镜的所述光成像在不同的定时执行。
13.一种光学模块制造方法，包括：
在光辐射到具有透镜和用以保持所述透镜的框体的附透镜构件上，从而产生来自所述框体的反射光的状态下，基于通过使来自所述框体的所述反射光成像而获得的成像结果来计算所述框体的预定部的位置；
在光辐射到所述附透镜构件上，从而产生通过借助所述透镜聚焦透射通过所述透镜的所述光而形成的聚焦点的状态下，基于通过使透射通过所述透镜的所述光成像而获得的成像结果来计算所述聚焦点的位置；
计算所述聚焦点的位置相对于所述预定部的偏移量和偏移方向，作为所述透镜的偏移；以及
将管座单元的管座结合到所述附透镜构件的所述框体，所述管座单元具有所述管座、设置在所述管座上的载台和设置在所述载台上的发光元件，
其中，在所述将所述管座单元的所述管座结合到所述框体中，对所述管座单元和所述附透镜构件的相对位置进行校正，从而对通过所述计算所述聚焦点的所述位置的所述偏移量和所述偏移方向而计算出的所述偏移量进行校正，并将所述管座和所述框体彼此结合。
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说 明 书
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透镜偏移测量设备、透镜偏移测量方法和光学模块制造方
法
[0001]
本申请基于日本专利申请No.2009-224989，该申请的内容通过参引合并于此。
技术领域
[0002]
本发明涉及一种透镜偏移测量设备、透镜偏移测量方法和光学模块制造方法。
背景技术
例如，在用于光学通信的光学半导体元件的CAN封装中，通常使用其中透镜气密
密封到中央部的盖(下文，称为透镜盖)来执行封装，以便实现与光纤的光学耦合或与用以连接光纤的插座的光学耦合。透镜盖通过电阻焊相对于圆盘状组块(管座：stem)气密密封，诸如激光二极管这样的芯片被安装在该圆盘状组块(管座)处。[0004] 当透镜盖被气密密封时，管座和透镜盖基于其外部位置定位并彼此焊接。在此情形中，如果透镜相对于盖是偏心的，则由于透镜相对于安装在管座的中心上的激光二极管的发光点的位置偏移，所以通过该透镜聚焦光的激光二极管的聚焦点的位置也可能从CAN封装的中心偏移。[0005] 这样，如果激光二极管的聚焦点的位置从CAN封装的中心偏移，则在下面的过程中，当将CAN封装结合到光纤或插座以构成光学模块(光学半导体器件)时，需要时间来调节光轴或光学模块的光学耦合效率降低。[0006] 为此，当对用于光学模块的光学半导体元件进行组装时，在密封CAN封装之前，需要预先测量透镜盖的透镜偏心量并排除偏心量超出标准的透镜盖，或当密封CAN封装时，根据所测量的偏心量来执行位置校正。因此，用于测量透镜盖的透镜偏心的技术变得重要。[0007] 在日本特开专利公布No.2005-221471中，描述了一种测量透镜的偏心量的透镜偏心测量设备。此透镜偏心测量设备具有透镜偏心测量夹具，当测量透镜的偏心时，该透镜偏心测量夹具保持透镜。该透镜偏心测量夹具包括安装台、保持构件和旋转机构，其中，其中将透镜保持在框体中的附透镜构件被安装在该安装台上，该保持构件与设置在安装台上的附透镜构件的框体的外边缘接触并对该附透镜构件进行定位，而该旋转机构旋转附透镜构件。
[0003]
通过日本特开专利公布No.2005-221471中公开的透镜偏心测量设备的测量执行
如下。首先，将附透镜构件安装在安装台上，在附透镜构件通过旋转机构旋转的同时，将测量光通过针孔辐射到附透镜构件的透镜上，并通过使来自透镜表面的返回光成像来获得多个图像数据。接下来，通过对该图像数据执行图像处理来计算透镜相对于附透镜构件的框体的偏心量。具体地，如果通过对多个图像数据执行图像处理检测到点光源(光通过针孔从所述点光源辐射到透镜上)的虚像的位置的迹线并且该虚像的位置不改变，则确定透镜不偏心。同时，如果虚像的位置改变并且形成圆形迹线，则确定透镜是偏心的并且将该迹线的半径计算为透镜相对于框体的偏心量。
[0008]
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说 明 书
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发明内容
然而，本发明人已认识如下。根据日本特开专利公布No.2005-221471中公开的技术，出现如下问题。[0010] 首先，由于通过旋转附透镜构件来测量透镜的偏心量，所以需要旋转附透镜构件的旋转机构，设备构造复杂，并且制造成本增加。
[0011] 多个图像数据在旋转附透镜构件的过程中获取并基于图像数据的处理结果来计算偏心量。为此，可能需要测量时间。
[0012] 由于将测量光辐射到透镜表面上并检测反射光(返回光)的位置，所以不能测量当透镜安装为相对于框体倾斜时出现的透镜的光轴的偏移。为此，不能精确地估计当光学模块组装时激光二极管的聚焦点由于透镜引起的位置偏移。[0013] 这样，使用具有简单构造的设备难以在短时间内计算由于透镜相对于框体的偏心导致的透镜的聚焦点的位置偏移量以及计算由于透镜相对于框体的倾斜导致的透镜的聚焦点的位置偏移量。
[0014] 在一个实施例中，提供一种透镜偏移测量设备，该透镜偏移测量设备包括：辐射单元，其将光辐射到附透镜构件上，该附透镜构件具有透镜和用以保持该透镜的框体，从而产生来自框体的反射光和通过借助透镜聚焦透射通过该透镜的光而形成的聚焦点；成像单元，其中，所述附透镜构件位于所述成像单元的成像范围中；以及图像处理单元，其对通过该成像单元获得的成像结果执行图像处理并计算透镜的偏移，其中成像单元使来自框体的反射光和透射通过透镜的光成像，而作为图像处理，图像处理单元执行第一过程、第二过程和第三过程，在该第一过程中，基于反射光的成像结果来计算框体的预定部的位置，在该第二过程中，基于透射通过透镜的光的成像结果来计算聚焦点的位置，而在该第三过程中，基于第一和第二过程的处理结果来计算聚焦点的位置相对于该预定部的偏移量，作为透镜的偏移。
[0015] 根据该透镜偏移测量设备，可基于来自附透镜构件的框体的反射光的成像结果计算框体的预定部的位置，可基于透射通过透镜的光的成像结果计算通过透镜形成的聚焦点的位置，并且可基于所计算的位置来计算聚焦点的位置相对于框体的预定部的偏移量。因此，可在不旋转附透镜构件的情况下计算由于透镜的偏移(透镜相对于框体的偏心或倾斜)导致的聚焦点的位置的偏移量。也就是说，旋转附透镜构件的旋转机构是不必要的，并且使用具有简单构造的设备，可计算由于透镜相对于框体的偏心或倾斜导致的聚焦点的位置的偏移量作为透镜的偏移。[0016] 此外，成像不需要在旋转附透镜构件的过程中多次执行，而是可仅在附透镜构件的位置固定的状态下执行一次成像。可替代地，一次成像可在附透镜构件的位置固定的状态下相对于来自框体的反射光和透射通过透镜的光的每一个执行。为此，可在短时间内测量聚焦点的位置的偏移量。
[0017] 由于通过透镜聚焦的光的聚焦点的位置基于透射通过透镜的光的成像结果计算，所以可计算由于透镜的倾斜导致的聚焦点的位置偏移。[0018] 也就是说，使用具有简单构造的设备，可在短时间内计算由于透镜相对于框体的偏心导致的透镜的聚焦点的位置偏移量和由于透镜相对于框体的倾斜导致的透镜的聚焦点的位置偏移量。
[0009]
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在另一实施例中，提供一种透镜偏移测量方法，该透镜偏移测量方法包括：在光辐射到具有透镜和用以保持该透镜的框体的附透镜构件上，从而产生来自框体的反射光的状态下，基于通过使来自框体的反射光成像而获得的成像结果来计算该框体的预定部的位置；在光辐射到附透镜构件上，从而产生通过借助透镜聚焦透射通过该透镜的光而形成的聚焦点的状态下，基于通过使透射通过透镜的光成像而获得的成像结果来计算该聚焦点的位置；以及计算该聚焦点的位置相对于该预定部的偏移量，作为该透镜的偏移。[0020] 在另一实施例中，提供一种光学模块制造方法，该光学模块制造方法包括：在光辐射到具有透镜和用以保持该透镜的框体的附透镜构件上，从而产生来自框体的反射光的状态下，基于通过使来自框体的反射光成像而获得的成像结果来计算该框体的预定部的位置；在光辐射到附透镜构件上，从而产生通过借助透镜聚焦透射通过该透镜的光而形成的聚焦点的状态下，基于通过使透射通过该透镜的光成像而获得的成像结果来计算该聚焦点的位置；计算该聚焦点的位置相对于该预定部的偏移量和偏移方向，作为该透镜的偏移；以及将管座单元的管座结合到附透镜构件的框体，该管座单元具有管座、设置在该管座上的载台和设置在该载台上的发光元件。在管座单元的管座与框体的结合中，对管座单元和附透镜构件的相对位置进行校正，从而对通过计算聚焦点的位置的偏移量和偏移方向而计算的偏移量进行校正，并将管座和框体彼此结合。[0021] 根据本发明，使用具有简单构造的透镜偏移测量设备，可在短时间内计算由于透镜相对于框体的偏心导致的透镜的聚焦点的位置偏移量和由于透镜相对于框体的倾斜导致的透镜的聚焦点的位置偏移量。附图说明
根据下文结合附图给出的特定优选实施例的描述，本发明的上述和其它目的、优
点和特征将变得更加明显，在附图中：
[0023] 图1是根据第一实施例的透镜偏移测量设备的示意性正横剖视图；
[0024] 图2是显示通过使落射照明光成像而获得的透镜盖(附透镜构件)的图像的图示；
[0025] 图3是显示通过使透射照明光成像而获得的透镜盖(附透镜构件)的图像的图示；
[0026] 图4A和图4B是透镜盖(附透镜构件)的示意性正横剖视图，显示了聚焦点由于透镜偏移引起的位置偏移。图4A显示了透镜偏心的情形，而图4B显示了透镜倾斜的情形；[0027] 图5是显示根据第一实施例的透镜偏移测量方法的操作流程的流程图；[0028] 图6是显示用于计算透镜盖(附透镜构件)的中心位置的图像处理的图示，其显示了在图像中布置三个或更多个窗口的状态；
[0029] 图7是显示图像的亮度在图6的窗口中的径向方向上的变化曲线的示例的图示；[0030] 图8是显示通过对图7的变化曲线执行一次微分而获得的曲线的图示；
[0031] 图9是显示通过根据第一实施例的光学模块制造方法制造的光学模块的示例的示意性横剖视图；
[0032] 图10是根据第二实施例的透镜偏移测量设备的示意性正横剖视图；[0033] 图11是显示根据第二实施例的透镜偏移测量方法的操作流程的流程图；以及
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图12是根据第一修改例的透镜偏移测量设备的示意性正横剖视图。
具体实施方式
[0035] 现在将在此处参照示例性实施例对本发明进行描述。本领域中的技术人员将认识的是，许多可替代实施例也能使用本发明的教义实现并且本发明不限于为说明性目的而示例的实施例。
[0036] 下文将参照附图对本发明的实施例进行说明。注意的是，任何相似的部件将在所有附图中被给予相同的参考数字或标记，并且将不对其进行重复说明。[0037] [第一实施例]
[0038] 图1是根据第一实施例的透镜偏移测量设备100的示意性正横剖视图。图5是显示根据第一实施例的透镜偏移测量方法的操作流程的流程图。图9是显示通过根据第一实施例的光学模块制造方法制造的光学模块150的示例的示意性横剖视图。[0039] 根据该实施例的透镜偏移测量设备100包括辐射单元(例如，构造为使用落射照明光源7来照射落射照明光以及使用透射照明光源1来照射透射照明光)，该辐射单元将光辐射到附透镜构件(例如，透镜盖20)上，该附透镜构件具有透镜21和用以保持透镜21的框体(例如，盖22)，从而产生来自框体的反射光和通过借助透镜21聚焦透射通过透镜21的光而形成的聚焦点30(见图4A和图4B)。透镜偏移测量设备100进一步包括成像单元(例如，彩色CCD相机8)以及图像处理单元(例如，彩色图像处理单元9)，所述附透镜构件位于该成像单元成像范围中，该图像处理单元通过对由成像单元获得的成像结果执行图像处理来计算透镜21的偏移。成像单元使来自框体的返回光和透射通过透镜21的光成像。在由图像处理单元执行的图像处理中，包括如下第一到第三过程。在第一过程中，基于反射光的成像结果来计算框体中的预定部(例如，盖22的板状部22a的中心)的位置。在第二过程中，基于透射通过透镜21的光的成像结果来计算聚焦点30的位置。在第三过程中，基于第一和第二过程的处理结果来计算聚焦点30的位置相对于该预定部的偏移量，作为透镜21的偏移。
[0040] 在根据该实施例的透镜偏移测量方法中，执行如下第一到第三过程。在第一过程中，在光辐射到具有透镜21和用以保持该透镜21的框体(例如，盖22)的附透镜构件(例如，透镜盖20)上，从而产生来自框体的反射光的状态中，基于通过使来自框体的反射光成像获得的成像结果来计算框体中的预定部(例如，盖22的板状部22a的中心)的位置。在第二过程中，在光辐射到附透镜构件上，从而产生聚焦点30的状态中，基于通过使透射通过透镜21的光成像获得的成像结果来计算聚焦点30的位置，该聚焦点30通过借助透镜21聚焦透射通过透镜21的光而形成。在第三过程中，计算聚焦点30的位置相对于该预定部的偏移量，作为透镜21的偏移。
[0041] 在根据该实施例的光学模块制造方法中，执行如下第一到第四过程。在第一过程中，在光辐射到具有透镜21和用以保持该透镜21的框体(例如，盖22)的附透镜构件(例如，透镜盖20)上，从而产生来自框体的反射光的状态中，基于通过使来自框体的反射光成像获得的成像结果来计算框体中的预定部(例如，盖22的板状部22a的中心)的位置。在第二过程中，在光辐射到附透镜构件上，从而产生聚焦点30的状态中，基于通过使透射通过透镜21的光成像获得的成像结果来计算聚焦点30的位置，该聚焦点30通过借助透镜21
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聚焦透射通过透镜21的光而形成。在第三过程中，计算聚焦点30的位置相对于该预定部的偏移量和偏移方向，作为透镜21的偏移。在第四过程中，将管座单元153的管座161和附透镜构件(例如，透镜盖20)的框体(例如，透镜盖20)彼此结合，该管座单元153具有管座161、设置在该管座161上的载台162、和设置在该载台162上的发光元件(例如，激光二极管163)。在第四过程中，对管座单元153和附透镜构件的相对位置进行校正，使得通过第三过程计算的偏移量得到校正，并且管座161和框体彼此结合。[0042] 下文，将对第一实施例的构造进行详细描述。[0043] 首先，将对透镜偏移测量设备100的构造进行描述。[0044] 如图1中所示，根据第一实施例的透镜偏移测量设备100包括作为成像单元的彩色CCD(电荷耦合器件)相机8、彩色图像处理单元9和成像透镜单元10。[0045] 成像透镜单元10具有落射照明光源7、半反射镜(half mirror)6和成像透镜5，该落射照明光源7发射落射照明光(第一光)。
[0046] 透镜偏移测量设备100进一步包括安装台4、透射照明光源1、针孔板2和准直仪透镜(转换单元)3，其中，透镜盖(附透镜构件)20被安装在该安装台4上，该透射照明光源1发射透射照明光(第二光)，而针孔2a形成在该针孔板2上。[0047] 在此情形中，透镜盖20具有透镜21和盖22，该盖22作为用以保持该透镜21的框体。
[0048] 盖22具有板状部22a、壁状部22b和凸缘部22c，如图2中所示。板状部22a具有圆形外形，其基本是板形式的平坦部，用以将透镜21保持在中心处。壁状部22b以管状(例如，圆筒状)形成并且一端(图1的上端)与板状部22a的周边缘相连，使得其中心轴垂直于板状部22a。凸缘部22c是具有凸缘形状的部分，其形成为从壁状部22b的另一端(图1的下端)向外周侧突出。盖22由金属形成并且基本不使落射照明光和透射照明光通过该盖。
[0049] 透镜盖20被安装在安装台4上。安装台4例如由诸如透明树脂或玻璃这样的透明构件形成，并且透射来自透射照明光源1的透射照明光。此安装台4被布置在透射照明光源1、针孔板2、准直仪透镜3和彩色CCD相机8之间。透镜盖20被安装在安装台4上，使得凸缘部22c变为下部，而板状部22a和透镜21变为上部。
[0050] 针孔2a被布置在准直仪透镜3的焦点上。针孔2a致使从透射照明光源1发射的透射照明光的一部分通过该针孔，从而使透射照明光会聚。准直仪透镜3将通过针孔2a的透射照明光(其通过针孔2a会聚)转换成平行光并致使该平行光入射在透镜21上。也就是说，在透射照明光到达透镜21之前，准直仪透镜3将从透射照明光源1辐射的透射照明光转换成平行光。透射照明光源1、针孔2a和准直仪透镜3构成了第二辐射单元。在此情形中，通过准直仪透镜3转换成平行光的透射照明光在足够广阔的范围上辐射以入射在透镜21的底面的整个表面上。也就是说，如果透镜盖20被安装在安装台4上，使得透镜盖20在成像透镜单元10的视野内，则不管透镜盖20在安装台4上的布置如何，通过准直仪透镜3转换成平行光的透射照明光被辐射而入射在透镜21的底面的整个表面上。
[0052] 根据透镜盖20的理想结构，透镜21的光轴与管形壁状部22b的中心轴相匹配。透射照明光源1、针孔2a、准直仪透镜3、安装台4和透镜盖20被布置为使得通过准直仪透镜
[0051]
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3转换成平行光的透射照明光变为如下方向上的光，即，在该方向上，透射照明光的光轴几乎与具有该理想结构的透镜盖20的透镜21的光轴相匹配。也就是说，第二辐射单元(透射照明光源1、针孔2a和准直仪透镜3)从几乎实现透镜21的直视的方向辐射透射照明光。[0053] 然而，由于透镜盖20的制造误差，透镜21的中心位置可能从板状部22a的中心偏移或者透镜21可能相对于板状部22a倾斜。当透镜21被安装为相对于板状部22a倾斜时，透镜21的光轴从通过准直仪透镜3转换成平行光的透射照明光的光轴偏移。[0054] 例如，准直仪透镜3被布置在安装台4之下，针孔板2被布置在准直仪透镜3的下侧，透射照明光源1被布置在针孔板2的下侧，并且该透射照明光源1向上发射(辐射)透射照明光。在此情形中，当将透镜盖20组装为光学模块150(下文描述)时，透射照明光相对于透镜21的辐射方向与来自激光二极管163的光被辐射到透镜21上所沿的方向相同。[0055] 同时，半反射镜6将从落射照明光源7发射的落射照明光反射到透镜盖20的一侧。落射照明光的反射光通过成像透镜5被辐射到透镜盖20上。落射照明光源7、半反射镜6和成像透镜5构成第一辐射单元。[0056] 在此情形中，落射照明光的反射光在足够广阔的范围上辐射，使得反射光辐射到透镜盖20的整个表面上。也就是说，如果透镜盖20安装在安装台4上，使得透镜盖20在成像透镜单元10的视野内，则不管透镜盖20在安装台4上的布置如何，落射照明光的反射光都辐射到透镜盖20的整个表面上。
落射照明光源7、半反射镜6、成像透镜5、安装台4和透镜盖20被布置为使得来自
半反射镜6的落射照明光的反射光被辐射为几乎垂直于透镜盖20的板状部22a。也就是说，第一辐射单元(落射照明光源7、半反射镜6和成像透镜5)将落射照明光辐射到透镜盖20上，使得落射照明光被辐射为几乎垂直于板状部22a。[0058] 例如，落射照明光源7在水平方向(图1的向右方向)上发射(辐射)落射照明光，半反射镜6被布置在落射照明光源7的一侧(图1中的右侧)并向下反射落射照明光，成像透镜5被布置在半反射镜6之下，而安装台4被布置在成像透镜5之下。[0059] 在此实施例的情形中，成像透镜单元10构成同轴落射照明光学系统。也就是说，成像透镜单元10具有成像透镜5和半反射镜6，该半反射镜6被布置在成像透镜5与彩色CCD相机8之间。成像透镜单元10构造为使得来自落射照明光源7的落射照明光通过半反射镜6入射在成像透镜5上。[0060] 在此情形中，落射照明光相对于透镜盖20的辐射方向变为与透射照明光的辐射方向相反的方向。由此，来自板状部22a的落射照明光的反射(返回)光和透射通过透镜21的透射照明光可通过一个固定布置的彩色CCD相机8成像。
[0061] 彩色CCD相机8使通过成像透镜单元10投射的透镜盖20的彩色图像成像。在成像透镜单元10中，透镜放大率设定为使得彩色CCD相机8的透镜聚焦在透镜盖20的顶面(板状部22a的顶面)上。可通过彩色CCD相机8成像的图像的灰度级数可任意设定。例如，对于每种颜色(例如，对于红、蓝和绿的每种颜色)，灰度等级数可为256个灰度级、128个灰度级或64个灰度级。
[0057]
将通过彩色CCD相机8获得的成像结果的彩色图像输入到彩色图像处理单元9。
彩色图像处理单元9对通过彩色CCD相机8成像的彩色图像执行图像处理并计算透镜21相对于板状部22a的偏移(偏心或倾斜)。
[0062]
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在此情形中，入射在透镜21上的透射照明光通过透镜21聚焦并在透镜21上方形成聚焦点30(图4A和图4B)。
[0064] 通过成像透镜单元10的半反射镜6和成像透镜5，彩色CCD相机8对包括聚焦点30的图像(见图3)成像。也就是说，成像透镜5使透射通过透镜21的透射照明光在彩色CCD相机8中成像。[0065] 同时，辐射到透镜盖20上的落射照明光在板状部22a的顶面上被反射。[0066] 通过成像透镜单元10的半反射镜6和成像透镜5，彩色CCD相机8对包括来自板状部22a的反射(返回)光的图像(见图2)成像。也就是说，成像透镜5使从板状部22a反射的落射照明光在彩色CCD相机8中成像。[0067] 在该实施例的情形中，从透射照明光源1辐射的透射照明光和从落射照明光源7辐射的落射照明光的波长彼此不同。来自透镜盖20的落射照明光的反射光和包括聚焦点30的透射照明光同时通过彩色CCD相机8成像。彩色CCD相机8将对应于成像结果的彩色图像输出到彩色图像处理单元9。彩色图像处理单元9对该彩色图像执行滤波器处理，从而提取出基于透射照明光的图像(下文，称为透射照明图像)和基于落射照明光的图像(下文，称为落射照明图像)。彩色图像处理单元9对该落射照明图像进行图像处理并计算盖22的预定部(例如，盖22的板状部22a的中心)的位置。同时，彩色图像处理单元9对该透射照明图像进行图像处理并计算通过透镜21聚焦的透射照明光的聚焦点30的位置。彩色图像处理单元9计算聚焦点30的位置相对于板状部22a的中心位置的偏移量和偏移方向。[0069] 接下来，将对操作进行描述。此外该操作描述对应于根据该实施例的透镜偏移测量方法的描述。
[0070] 在该实施例中，首先，透射照明光从透射照明光源1辐射，而落射照明光从落射照明光源7辐射。
[0071] 在此状态中，从透射照明光源1辐射的透射照明光通过针孔2a会聚并通过准直仪透镜3转换成平行光。促使透射照明光通过针孔2a的原因在于照明光源的光源直径通常大，并且仅通过准直仪透镜3难以获得具有高精度的平行光。让透射照明光通过布置在准直仪透镜3的焦点上的针孔2a，能将透射照明光转换成具有高精度的平行光。
[0072] 通过准直仪透镜3转换成平行光的透射照明光透过安装台4并从下侧辐射到透镜盖20上。透射照明光通过透镜盖20的壁状部22b的内侧，从下侧入射在透镜21上，通过透镜21聚焦，并在透镜21上方形成聚焦点30(见图4A和图4B)。[0073] 在此情形中，在高速和长传输距离下需要高耦合效率的高性能光学模块中，在光学半导体元件的封装中使用的透镜盖20的透镜21(例如，透镜21是由具有高折射率的材料制成的非球面透镜)的焦距通常短，例如至多小于1mm。为此，由透镜21形成的透射照明光的聚焦点30定位在透镜21上方至多小于1mm的距离内，而聚焦点30与盖22的顶面之间的高度差在成像透镜单元10的场深内。为此，如果彩色CCD相机8通过成像透镜单元10执行成像，则彩色CCD相机8能将透镜聚焦在聚焦点30上，同时将透镜聚焦在盖22的板状部22a的顶面上并且能执行成像。也就是说，在该实施例中，将其中透镜21的焦距短的透镜盖20(例如，透镜21是由具有高折射率的材料制成的非球面透镜)设定为测量目标。
[0068] [0074]
透镜盖20的透镜21被设计为在与激光二极管的波长对应的近红外区域中最优
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化。在此情形中，来自透射照明光源1的透射照明光的波长也优选为靠近近红外线的波长(在可见光区域的情形中，红色)。如果将透射照明光的波长(颜色)设定为红色，则优选将来自落射照明光源7的落射照明光的波长(颜色)设定为绿色或蓝色。[0075] 同时，从落射照明光源7辐射的落射照明光通过半反射镜6反射到透镜盖20的一侧(下侧)，并通过成像透镜5辐射到透镜盖20上。落射照明光在透镜盖20的顶面上被反射并通过成像透镜5和半反射镜6成像在彩色CCD相机8的成像表面上。也就是说，借助落射照明光，彩色CCD相机8通过成像透镜单元10对整个透镜盖20成像。[0076] 在光学半导体元件的标准封装中使用的盖22的外径大约为3到4mm。市场上普通的彩色CCD相机8的成像表面具有矩形形状，其中一边的长度大约为5到8mm。为此，将成像透镜单元10的光学放大率设定为大约1到2倍。[0077] 在该实施例的情形中，彩色CCD相机8获取如下的图像，即，其中，透射照明光源1和落射照明光源7的照明光通过一次成像合成为彩色图像。通过成像获得的图像输出到彩色图像处理单元9。在该实施例的情形中，通过彩色图像处理单元9中的滤波器处理来提取出仅基于来自透射照明光源1的透射照明光的图像和仅基于来自落射照明光源7的落射照明光的图像。
图2的方框A中的图像是利用落射照明光的颜色提取的图像。由于方框A中的图
像与透镜盖20的个体单元之间的对应关系被显示在图2的方框A的外部，所以显示了透镜盖20的剖面形状。
[0079] 由于成像透镜单元10聚焦在盖22的板状部22a的顶面上，所以能清楚地观察到板状部22a的顶面的圆形边缘(轮廓B)。同时，由于成像透镜单元10未聚焦在盖22的凸缘部22c的顶面上，所以其边缘(轮廓C)不清晰。由于透镜21的外形是曲面，所以落射照明光的反射光不从透镜21的大部分返回。为此，与透镜21对应的图像总体上看起来是暗的。由于透镜21的中央部几乎垂直于落射照明光的光轴，所以反射光从该中央部返回并且对应于该中央部的图像变为亮点。然而，当透镜21相对于盖22倾斜时，亮点从聚焦点30的位置偏移，该聚焦点30通过借助透镜21聚焦而形成。为此，基于亮点的位置测量透镜21的偏心不是优选的。
[0080] 在该实施例中，检测到盖22的板状部22a的顶面的清晰圆形边缘(轮廓B)的多个点的位置，并基于所检测的多个点的位置来计算透镜盖20的板状部22a的中心位置(将在下文进行详细描述)。
[0081] 图3显示了利用来自透射照明光源1的透射照明光的颜色提取的图像。盖22由金属形成并且不透过透射照明光。同时，已通过透镜21的透射照明光通过透镜21被聚焦并在透镜21上方形成聚焦点30(参照图4A和图4B)。与该聚焦点30对应的图像变为小亮点(图3的中央部的白色部分)。
[0082] 彩色图像处理单元9检测透射照明光的斑点位置(图3的中央部的白色部分)和上述透镜盖20的中心位置的位置偏差(偏移)，作为透镜盖20的透镜21的偏移。[0083] 图4A和图4B是透镜盖20的示意性正横剖视图，显示了由透镜21的偏移导致的聚焦点30的位置偏移。
[0078]
图4A显示了透镜21相对于盖22水平偏心的状态。如果平行透射照明光从透镜
盖20的下侧辐射，则该透射照明光通过透镜21聚焦并形成聚焦点30。聚焦点30的位置从
[0084]
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盖22的板状部22a的中心D偏移透镜21的偏心E1的量。在此情形中，透镜21的曲面变为水平的透镜顶点(图2中所示的透镜21的中心亮点的位置)和通过透镜21形成的聚焦点30的位置彼此匹配。
[0085] 图4B显示了透镜21相对于盖22倾斜的状态。通过透镜21聚焦的透射照明光的聚焦点30的位置从盖22的板状部22a的中心D水平偏移偏移量E2，该偏移量E2取决于透镜21的光轴的倾斜。在此情形中，透镜21的顶点和通过该透镜21形成的聚焦点30的位置彼此不匹配。
[0086] 根据该实施例的透镜偏移测量设备100测量聚焦点30的位置的偏移量和偏移方向，从而当通过透镜盖20来密封激光二极管163时，抑制激光二极管163的聚焦点的位置偏移。如果对此点进行考虑，则重要的是，能够测量由于透镜21的倾斜导致的聚焦点30的位置偏移以及由于透镜21的偏心导致的聚焦点30的位置偏移。按照根据该实施例的透镜偏移测量设备100，由于检测到通过借助透镜21聚焦透射照明光而形成的聚焦点30的位置，所以能容易地测量由于透镜21的倾斜导致的聚焦点30的位置偏移。[0087] 接下来，将参照图5的流程图对用于从所获图像计算透镜21的偏移的图像处理的流程进行描述。
[0088] 图5中所示的图像处理包括将在下文描述的步骤S1到S8的过程。在步骤S1中，透射照明光和落射照明光辐射的透镜盖20的彩色图像通过彩色CCD相机8成像，并将通过成像获得的透镜盖20的彩色图像从彩色CCD相机8输出到彩色图像处理单元9。通过彩色图像处理单元9来执行步骤S2到S8的过程。首先，在步骤S2中，对在步骤S1中成像的彩色图像进行定位。在步骤S3中，仅从步骤S2中定位的彩色图像中提取落射照明光的颜色。在步骤S4中，从在步骤S3中利用落射照明光的颜色提取的图像中检测盖22的板状部22a的顶面的边缘。在步骤S5中，计算由步骤S4中检测的边缘形成的圆形形状的中心位置(即，板状部22a的中心位置)。在步骤S6中，仅从步骤S2中定位的彩色图像中提取透射照明光的颜色。在步骤S7中，从在步骤S6中利用透射照明光的颜色提取的图像中检测通过透镜21聚焦的透射照明光的聚焦点30的位置。在步骤S8中，根据在步骤S5中获得的盖22的板状部22a的中心位置和在步骤S7中获得的聚焦点30的位置来计算透镜21的位置相对于板状部22a的中心位置的偏移量和偏移方向。[0089] 下文，将对通过彩色图像处理单元9执行的步骤S2到S8的过程进行详细描述。[0090] 在步骤S2中，对在步骤S1中成像的透镜盖20的图像进行定位。执行该定位以在某种程度上相对于透镜盖20的图像精确地布置窗口(用以执行图像处理的区域)，在下面的过程中，所述窗口布置在图像中。此定位使用诸如模式匹配这样的方法来执行。在模式匹配中，例如计算先前通过彩色图像处理单元9存储和保持的参考图像与通过成像获得的透镜盖20的图像的相关值，并计算两个图像的相似性。例如，当通过成像获得的透镜盖20的图像一点一点地连续移动时计算与每个位置处的与参考图像的相关值，并将通过成像获得的透镜盖20的图像被定位在两个图像彼此最匹配的位置处。[0092] 接下来，在步骤S3中，执行滤波器处理，用于从在先前步骤S2中定位的透镜盖20的图像中提取落射照明光的颜色的图像。通过此处理，得到在图2的方框A中显示的图像。[0093] 图6显示了用于计算透镜盖20的板状部22a的中心位置的图像处理，其显示了三个或更多个窗口(例如，八个窗口11a到11h)被布置在图像中的状态。
[0091]
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在步骤S4中，如图6中所示，窗口11a到11h相对于在先前步骤S3中获得的图像被布置在盖22的板状部22a的外周部中的三个或更多的位置(在该实施例中，8个位置)中。在窗口11a到11h的每一个中，将从透镜盖20的中心到外侧变得更亮的部分检测为板状部22a的边缘。
[0095] 图7中的曲线L1显示了图像亮度在板状部22a的径向方向上的变化曲线的示例。也就是说，曲线L1显示了在图6的窗口11a到11h的任一个中，从板状部22a的中心侧到外侧图像亮度的变化的示例。[0096] 在图2中，沿板状部22a的外周看起来暗的圆形形状的部分(轮廓B)对应于图7的曲线L1中变暗的部分41。板状部22a的边缘对应于图7的曲线L1中变得更亮的部分42。为了精确地检测与板状部22a的边缘相对应的部分42，对曲线L1执行微分，如将在下文描述的。
[0097] 图8中显示的曲线L2是通过在径向方向上对图7的曲线L1执行一次微分而获得的曲线。
[0098] 图8的曲线L2在与图7的曲线L1中亮度负变化(变暗)的部分43(图7)相对应的部分44中变为负的，而在与亮度正变化(变亮)的部分45(图7)相对应的部分46(图8)中变为正的。
[0099] 为了检测图7中变得更亮的部分42(板状部22a的边缘)，例如，在图8中，设定阈值F，确定在值等于或大于阈值F的区域中，微分值是否变为最大值或二次微分值是否变为零，并计算板状部22a的边缘位置G。
[0100] 通过确定图6中的窗口11a到11h的每一个的边缘位置G，能计算彼此不同的三个或更多个(例如，八个)边缘位置G。边缘位置G沿板状部22a的外周以圆形形状布置。[0101] 在步骤S5中，基于先前步骤S4中检测的三个或更多个(例如，八个)边缘位置G来计算盖22的板状部22a的中心位置。由于根据圆周上的边缘位置G计算圆的中心需要最少三个边缘位置G，所以步骤S4中设定的窗口的数量的最小值是三。当窗口的数量等于或大于四时，可使用最小二乘法来根据每个边缘位置G计算近似圆，并且可将其中心用作盖22的板状部22a的中心。在步骤S4中，如果增加用以检测边缘位置G的窗口的数量，则可预期通过平均效果来改进板状部22a的中心位置的测量精度。[0102] 同时，在步骤S6中，执行滤波器过程，用于从先前步骤S2中定位的透镜盖20的图像中提取透射照明光的颜色的图像。通过此处理，例如得到图3中所示的图像。在图3中所示的基于透射照明光的图像中，仅通过透镜21聚焦的透射照明光的聚焦点30(见图4A和图4B)发亮。为此，在步骤S6之后的步骤S7中，使用通常的模式匹配或重心计算能容易地检测聚焦点30的位置。也就是说，使用先前步骤S4中计算的多个边缘位置G能检测出聚焦点30相对于边缘位置G的位置。
[0104] 步骤S3到S5的过程以及步骤S6和S7的过程可在单独的定时执行或者可以时间顺序并行执行。
[0105] 在步骤S8中，基于先前步骤S5中计算的盖22的板状部22a的中心位置和先前步骤S7中计算的聚焦点30的位置，计算聚焦点30相对于中心位置的位置偏移量和位置偏移方向。
[0106] 步骤S2到S8的一系列图像处理可通过市场上普通的通用图像处理设备的功能完
[0103]
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美地实现。
[0107] 接下来，在描述根据该实施例的光学模块制造方法之前，将参照图9对光学模块150的构造进行描述。[0108] 如图9中所示，光学模块150具有CAN封装151和插座152。[0109] CAN封装151具有管座161、载台162、作为发光元件的激光二极管163和透镜盖20。在管座161的安装面161A上，组块165被形成为从安装面161A突出。载台162被固定在组块165的一侧。载台162是绝缘基板，激光二极管163被安装在该绝缘基板上。激光二极管163被固定在该载台162上。这样，当载台162和激光二极管163被安装在组块165上时，组块165的位置被设计为使得激光二极管163的发光点定位在安装面161A的中心处。激光二极管163在与管座161的安装面161A正交的方向上辐射激光164。管座161上的部件(载台162和激光二极管163)通过透镜盖20被气密密封。
[0110] 插座152具有管状固定部171和光学连接器插入部172。光学连接器插入部172以圆柱形接头形状形成。例如，SMF(单模光纤)插芯173插入和固定在光学连接器插入部172的内部中。如果光学连接器180插入光学连接器插入部172中并且光学连接器180的前端抵触在图9中的SMF插芯173的右端面，则光学连接器180可定位在光学连接器插入部172中。在定位状态中，光学连接器180中的光纤181和SMF插芯173中的SMF(单模光纤)174同轴定位。
接下来，将对根据该实施例的光学模块制造方法进行描述。
[0112] 首先，准备上述的透镜盖20。接下来，使用上述的透镜偏移测量方法计算聚焦点30的位置相对于中心位置的偏移量和偏移方向，作为透镜21相对于透镜盖20的盖22的板状部22a的中心位置的偏移。
[0113] 当将透镜盖20安装在管座161的限定位置处时，偏移量和偏移方向与通过借助透镜21聚焦来自激光二极管163的辐射光而形成的聚焦点(图中未示出)从板状部22a的中心位置偏移的偏移量和偏移方向匹配或相关。[0114] 同时，通过将载台162固定在管座161上以及将激光二极管163安装在载台162上来预先对管座单元153进行构造。[0115] 接下来，对管座单元153和透镜盖20的相对位置进行校正(从上述的限定位置校正)，从而对通过该透镜偏移测量方法计算的偏移量进行校正，并且管座161上的部件(载台162和激光二极管163)通过透镜盖20气密密封。也就是说，在透镜盖20相对于管座单元153的位置被从该限定位置，在与计算偏移方向相反的方向上，校正与计算偏移量相同的量(距离)的状态中，管座单元153和透镜盖20彼此结合。具体地，管座161和盖22的凸缘部22c通过电阻焊结合。从而，对具有管座单元153和透镜盖20的CAN封装151进行构造。
[0116] 接下来，将光学连接器180插入插座152的光学连接器插入部172中，并将光学连接器180中的光纤181与激光二极管163对准。在此情形中，由于通过借助透镜21聚焦来自激光二极管163的辐射光而形成的聚焦点30的位置被预先进行了校正，所以该对准能容易地执行，并且能充分地获得激光二极管163和插座152(插座152的SMF插芯173)的光学耦合效率。
[0111] [0117]
接下来，将插座152和CAN封装151相互固定在对准位置处。利用粘合剂通过粘
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合将CAN封装151固定到插座152的管状固定部171的内圆周。[0118] 这样，能制造光学模块150。[0119] 根据上述的第一实施例，板状部22a中的中心位置可基于从透镜盖20的板状部22a反射的落射照明光的成像结果进行计算，通过透镜21引起的透射照明光的聚焦点30的位置可基于透射通过透镜21的透射照明光的成像结果进行计算，而聚焦点30的位置相对于板状部22a的中心的偏移量和偏移方向可基于所计算的位置来计算。[0120] 因此，可在不旋转透镜盖20的情况下计算由于透镜21的偏移(透镜21相对于透镜盖20的偏心或倾斜)导致的聚焦点30的位置的偏移量和偏移方向。也就是说，旋转透镜盖20的旋转机构是不必要的，并且可使用具有简单构造的设备来计算由于透镜21相对于盖22的偏心或倾斜导致的聚焦点30的位置的偏移量和偏移方向。[0121] 代替根据透镜被旋转时透镜中心的迹线来测量透镜偏心，对透镜盖20的图像进行处理并根据盖22的板状部22a的中心位置和聚焦点30的位置来测量透镜21的偏移。因此，实现了高速测量并且能容易地计算偏移方向以及偏移量。[0122] 也就是说，成像不需要在旋转透镜盖20的过程中多次执行，而是可在透镜盖20的位置固定的状态下仅执行一次成像。为此，能在短时间内测量聚焦点30的位置的偏移量和偏移方向。由于通过透镜21聚焦的透射照明光的聚焦点30的位置基于透射通过透镜21的透射照明光的成像结果计算，所以由于透镜21的倾斜导致的聚焦点30的位置偏移也可计算。
具体地，由于对通过借助透镜21聚焦对应于平行光的透射照明光而形成的聚焦
点30的位置进行计算，所以即使当透镜21相对于盖22倾斜时，也能精确地测量由于透镜21的光轴的倾斜导致的聚焦点30的偏移量。
[0124] 在根据该实施例的透镜偏移测量设备100中，一个目的是，当将透镜盖20被组装为光学模块150时，减小通过从光学模块150中的激光二极管163发射的激光164引起的聚焦点的位置偏移。为此，精确地测量由于透镜21的倾斜导致的聚焦点30的位置的偏移量是重要的，并且精确地测量聚焦点30的位置的偏移量是重要的。在将以高光学耦合效率为目标的非球面透镜被用作透镜21的透镜盖20的情形中，因为由于激光二极管163的发光点从透镜21的光轴的偏移导致的光学耦合效率的降低是显著的，所以需要对透镜21的位置进行严格地控制。在该实施例中，由于能精确地测量聚焦点30的位置偏移量，所以当CAN封装151通过透镜盖20气密密封时，透镜21的位置校正能精确地执行。因此，即使当透镜21是非球面透镜时也能实现充分的光学耦合效率。[0125] 这样，使用具有简单构造的透镜偏移测量设备100可在短时间内计算由于透镜21相对于盖22的偏心导致的透镜21的聚焦点30的位置的偏移量和由于透镜21相对于盖22的倾斜导致的聚焦点30的位置的偏移量。[0126] 如上所述，透射照明光通过针孔2a和准直仪透镜3被转换成平行光并在足够广阔的范围上辐射。此外，如上所述，落射照明光也在足够广阔的范围上辐射。为此，如果透镜盖20布置在成像透镜单元10的视野中，则所测量的偏移量不受位置影响。因此，不需要将透镜盖20精确地定位在预定位置处的定位机构。
[0123]
透射照明光和落射照明光的波长设定为彼此不同，在辐射透射照明光和落射照明
光的状态中，透镜盖20的彩色图像通过彩色CCD相机8成像，并使用彩色图像处理单元9来
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从彩色图像中提取基于透射照明光的图像和基于落射照明光的图像。通过对所提取的图像执行图像处理，计算聚焦点30的位置和板状部22a中的中心位置。因此，由于透射照明光和落射照明光不需要进行转换，所以不需要用于转换的控制装置，并且透镜偏移测量设备100能以低成本构造。由于可仅执行一次成像，所以能减少成像时间。[0128] [第二实施例]
图10是根据第二实施例的透镜偏移测量设备200的示意性正横剖视图。图11是
显示根据该第二实施例的透镜偏移测量方法的操作流程的流程图。[0130] 在第一实施例中，已对如下情形的示例进行了描述，即，落射照明光和透射照明光的波长设定为彼此不同，从通过一次成像获得的彩色图像提取落射照明光的颜色的图像和透射照明光的颜色的图像，并分别执行图像处理。同时，在第二实施例中，将对在不同定时执行基于落射照明光的成像和基于透射照明光的成像的情形的示例进行描述。[0131] 在该实施例的情形中，来自落射照明光源7的落射照明光和来自透射照明光源1的透射照明光的波长不需要彼此不同。落射照明光和透射照明光的波长可彼此相等或彼此不同。
[0132] 在该实施例的情形中，代替彩色CCD相机8(参照图1)，透镜偏移测量设备200包括CCD相机90。CCD相机90不需要使彩色图像成像并且可使单色图像成像。可通过CCD相机90成像的图像的灰度级的数目是任意的，并且例如可以是256个灰度级、128个灰度级或64个灰度级。
[0133] 在该实施例的情形中，代替彩色图像处理单元9，透镜偏移测量设备200具有图像处理单元91。图像处理单元91不需要处理彩色图像并且可处理单色图像。[0134] 此外根据该实施例的透镜偏移测量设备200包括控制单元93、照明控制单元92和升降机构94。
[0135] 控制单元93控制图像处理单元91、照明控制单元92和升降机构94的操作。[0136] 照明控制单元92在控制单元93的控制下单独地接通/切断透射照明光源1和落射照明光源7。
[0137] 在此情形中，CCD相机90和成像透镜单元10彼此整体设置。例如，升降机构94相对于安装台4相对地升降CCD相机90和成像透镜单元10。升降机构94可构造为改变CCD相机90、成像透镜单元10和安装台4在垂直方向上的距离。例如，升降机构94可构造为升降安装台4或构造为分别升降CCD相机90、成像透镜单元10和安装台4。
[0129]
在该实施例的情形中，透镜盖20的图像由CCD相机90通过成像透镜单元10成像。CCD相机90将成像结果的图像输出到图像处理单元91。图像处理单元91对从CCD相机90输入的图像执行图像处理。
[0139] 在上述的第一实施例中，将其中透镜21的焦距短的透镜盖20(例如，透镜21是由具有高折射率的材料制成的非球面透镜)设定为测量目标。同时，在第二实施例中，可将其中透镜21的焦距长的透镜盖20(例如，透镜21是由具有普通折射率的材料制成的便宜球透镜)设定为测量目标。也就是说，在其中透镜21的焦距长的透镜盖20的情形中，聚焦点30与盖22的顶面之间的高度差可在成像透镜单元10的场深之外。然而，如果使用升降机构94将成像透镜单元10和CCD相机90提升到透镜聚焦在聚焦点30上的位置，则聚焦点30能清晰地成像。
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下文，将参照图11对该实施例的操作进行描述。该操作描述还对应于根据该实施例的透镜偏移测量方法的描述。[0141] 首先，控制单元93将控制信号传输到照明控制单元92，该控制信号指示切断透射照明光源1和接通落射照明光源7。接收该控制信号的照明控制单元92切断透射照明光源1并接通落射照明光源7。因此，从落射照明光源7发出的落射照明光通过半反射镜6和成像透镜5辐射到透镜盖20上。在此阶段中，将成像透镜单元10和CCD相机90的垂直位置控制为使得成像透镜单元10的CCD相机90的透镜聚焦在透镜盖20的顶面(板状部22a的顶面)上。
[0142] 在此状态中，控制单元93将第一触发信号传输到图像处理单元91。接收该第一触发信号的图像处理单元91获取通过CCD相机90成像的图像。也就是说，当CCD相机90是数字输出式时，图像处理单元91将成像指令传输到CCD相机90，而接收该成像指令的CCD相机90使透镜盖20的图像成像，生成图像数据并将所生成的图像数据输出到图像处理单元91。同时，当CCD相机90是模拟输出式时，图像处理单元91将从CCD相机90输入的模拟视频信号转换成图像数据，并获得该图像数据(步骤S11)。[0143] 接下来，图像处理单元91执行步骤S12到S14的过程。[0144] 首先，在步骤S12中，与第一实施例中的步骤S2(图5)的过程相似，对先前步骤S11中成像的透镜盖20的图像进行定位。[0145] 接下来，在步骤S13中，与第一实施例中的步骤S4(图5)的过程相似，对盖22的板状部22a的边缘位置进行检测。[0146] 接下来，在步骤S14中，与第一实施例中的步骤S5(图5)的过程相似，对盖22的板状部22a的中心位置进行计算。[0147] 接下来，控制单元93将指令传输到升降机构94。接下来，升降机构94将成像透镜单元10和CCD相机90提升到透镜聚焦在聚焦点30上的位置(步骤S15)。[0148] 接下来，控制单元93将控制信号传输到照明控制单元92，该控制信号指示接通透射照明光源1和切断落射照明光源7。接收该控制信号的照明控制单元92接通透射照明光源1并切断落射照明光源7。因此，从透射照明光源1发出的透射照明光通过针孔2a和准直仪透镜3入射在透镜21上，并且该透射照明光通过透镜21聚焦，并且聚焦点30形成在透镜21上方。
[0149] 在此状态中，控制单元93将第二触发信号传输到图像处理单元91。接收该第二触发信号的图像处理单元91获取通过CCD相机90成像的图像(步骤S16)。
接下来，图像处理单元91执行步骤S17和S18的过程。
[0151] 首先，在步骤S17中，与第一实施例中的步骤S7(图5)的过程相似，对聚焦点30的位置进行计算。[0152] 接下来，在步骤S18中，与第一实施例中的步骤S8(图5)的过程相似，计算聚焦点30的位置相对于盖22的板状部22a的中心位置的偏移量和偏移方向。[0153] 接下来，在步骤S19中，控制单元93将指令传输到升降机构94。接下来，该升降机构促使成像透镜单元10和CCD相机90下降到透镜聚焦在盖22的顶面上的位置(步骤S15)。
[0154] 在该实施例中，与第一实施例相似，可将其中透镜21的焦距短的透镜盖20(例如，
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透镜21是由具有高折射率的材料制成的非球面透镜)设定为测量目标。当将此透镜盖20设定为测量目标时，在上述过程之中，可不执行步骤S15和S19的过程。如果仅将此透镜盖20设定为测量目标，则可构造不具有升降机构94的透镜偏移测量设备200。[0155] 由于根据该实施例的光学模块制造方法与第一实施例的相同，所以将不进行重复描述。
根据上述的第二实施例，可获得与第一实施例相同的效果。此外，照明控制单元92
被用于以时间顺序切换来自透射照明光源1的透射照明光的辐射和来自落射照明光源7的落射照明光的辐射，并且根据各自的图像数据来计算盖22的板状部22a的中心位置和聚焦点30的位置。因此，代替彩色式，CCD相机90和图像处理单元91可使用单色式，并且CCD相机90和图像处理单元91可以低成本制造。
[0157] 图12是根据第一修改例的透镜偏移测量设备300的示意性正横剖视图。在上述实施例中，成像透镜单元10具有成像透镜5和半反射镜6，该半反射镜6布置在成像透镜5与成像单元(彩色CCD相机8或CCD相机90)之间的光路的中间，但本发明不限于此示例。例如，如图12中所示，可使用伪同轴落射照明，其中，半反射镜6布置在成像透镜5与透镜盖20之间的光路的中间。[0158] 明显的是，本发明不限于上述实施例，而是可在不偏离本发明的范围和精神的情况下进行修改和变化。
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