透镜以及光源模块组装系统的制作方法
【专利摘要】本发明揭露一种透镜以及光源模块组装系统。透镜包含透镜本体、多个支撑脚以及至少两辨识图案。透镜本体具有底面以及相对底面的出光面，且底面中心具有凹槽适于定位光源。多个支撑脚竖立于底面。至少两辨识图案位于底面且环设于凹槽周围。
【专利说明】透镜以及光源模块组装系统
【技术领域】
[0001 ] 本发明是有关于一种透镜以及光源模块组装系统。
【背景技术】
[0002]现有的发光二极管(Light Emitting D1de, LED)光源模块通常可将透镜结构结合于其中，用以增加出光范围。目前通常需透过表面黏着技术(Surface MountTechnology, SMT)制程，将透镜结构与LED光源模块中的光源结合，其中SMT制程可先对准透镜结构与LED光源后，再将透镜结构结合至LED光源上。
[0003]在目前光学元件越作越小的情况下，透镜结构与LED光源之间对位的精准度要求也越来越高。举例来说，在透镜结构对准至LED光源组装的过程中，若透镜结构偏移0.1毫米(_)，就会导致整个LED光源模块发光效果不佳。然而，透镜结构大部分为透明的聚酸甲酯(Polymethylmethacrylate, PMMA)材料所制成。因此，SMT制程中将难以判断透明的透镜结构的外形，而识别透镜结构的中心位置，造成透明的透镜结构组装至LED光源上时，两者无法对准而造成LED光源模块发光效果不如预期。
【发明内容】
[0004]本发明的一目的，是在提供一种透镜以及光源模块组装系统，以解决已知技术的问题。
[0005]根据本发明的一实施例，提供一种透镜，其包含透镜本体、多个支撑脚以及至少两辨识图案。透镜本体具有底面以及相对底面的出光面，且底面中心具有凹槽适于定位光源。多个支撑脚竖立于底面。至少两辨识图案位于底面且环设于凹槽周围。
[0006]根据本发明的一实施例，凹槽的槽口的中心点与各辨识图案的距离相等。
[0007]根据本发明的一实施例，当辨识图案的数目为二，则辨识图案可设置于凹槽的槽口的相对两侧。
[0008]根据本发明的一实施例，辨识图案的数目为三，则三个辨识图案的连线形成正三角形。
[0009]根据本发明的一实施例，凹槽的槽口为圆形。
[0010]根据本发明的一实施例，辨识图案为不透光图案。
[0011]根据本发明的一实施例，不透光图案是金属镀膜或油墨印刷的不透光点。
[0012]根据本发明的另一实施例，光源模块组装系统包含承载台、电路基板、光源、透镜料带、光学辨识模块以及驱动模块。电路基板置放于承载台，光源设置于电路基板的表面。透镜料带装设有上述的透镜。光学辨识模块用以辨识透镜的辨识图案位置。驱动模块驱动吸嘴自透镜料带吸附透镜至光学辨识模块进行辨识图案位置的辨识，光学辨识模块根据辨识图案位置输出凹槽的槽口的中心位置信号，驱动模块根据中心位置信号移动吸嘴位置使透镜的凹槽的槽口中心点对准光源的中心点，进而组装透镜于电路基板上并定位光源于凹槽下。
[0013]根据本发明的另一实施例，光学辨识模块还包含第一影像撷取单元以及影像处理单元。第一影像撷取单元设置于承载台上，并撷取透镜底面的影像。影像处理单元电性连接第一影像撷取单元，且影像处理单元根据影像辨识多个辨识图案的位置，进而根据辨识图案的位置计算凹槽的槽口的中心点，以输出中心位置信号。
[0014]根据本发明的另一实施例，电路基板具有辨识参考点，设置于电路基板的周围，以供光学辨识模块侦测电路基板的位置。
[0015]根据本发明的另一实施例，光学辨识模块还包含第二影像撷取单元，撷取辨识参考点与光源的影像，其中影像处理单元电性连接第二影像撷取单元，并根据辨识参考点与光源的影像，计算光源于电路基板上的相对位置。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为让本发明及其优点更明显易懂，所附附图的说明参考如下:
[0017]图1是绘示本发明的一实施例的透镜；
[0018]图2是绘示图1的透镜与光源定位关系图；
[0019]图3是绘示图1的透镜的底视图；
[0020]图4是绘示本发明的另一实施例的透镜；
[0021]图5是绘示本发明的再一实施例的光源模块组装系统的透镜辨识示意图；
[0022]图6是绘示本发明的再一实施例的光源模块组装系统的透镜组装示意图；
[0023]图7是绘示本发明的再一实施例的光源模块组装系统的电路方块图。
【具体实施方式】
[0024]以下将以附图揭露本发明的多个实施例，为明确说明起见，许多实述上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施例中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单的示意的方式绘示。
[0025]本发明的下述实施例是提供一种具辨识图案的透镜，使得光源模块组装系统可根据辨识图案识别透镜的中心位置，因此透镜在与光源组装的过程中，较不会有透镜位置与光源位置偏移的问题。以下将先介绍关于透镜的例示性实施例，接着再说明可组装透镜与光源的光源模块组装系统。
[0026]请参考图1至图3，其是分别绘示本发明的一实施例的透镜、图1的透镜与光源定位关系图以及图1的透镜的底面示图。如图所示，透镜10包含透镜本体100、多个支撑脚200、201与202以及三个辨识图案301、302与303。
[0027]如图2与图3所示，透镜10中的三个辨识图案301、302与303可用以辨识透镜本体100的中心位置，例如透过三角计算法等，使得透镜本体100的中心位置可用以与一光源99定位。本发明的辨识图案301、302与303的数量并不以三个为限，但至少需大于两个，方可准确的定位出透镜本体100的中心位置，其中只有两个辨识图案的实施例将于后面详述。此处将先介绍具有三个辨识图案的透镜及其所包含的各元件的结构配置。
[0028]如图1所示透镜本体100具有底面110以及相对底面110的出光面120。本实施例的出光面120为凸出的圆弧曲面，但不以此为限。在本发明的其他实施例中，出光面120可为凹面、平面或锯齿状。
[0029]如图2所示，底面110中心凹设有一凹槽115，凹槽115的槽口可为圆形(如图1所示)，凹槽115的槽底可为弧形。本实施例的凹槽115适于对准光源99设置，使光源99发出的光线经由凹槽115折射进入透镜本体100中。
[0030]在此要说明的是，在将透镜10与光源99组装的过程中，凹槽115适于定位于光源99上，且在产品实际设计上，凹槽115与光源99的相对位置较佳需控制在0.1毫米的偏差范围内。因此本实施例的透镜10需设置辨识图案301、302与303，使得透镜10与光源99组装的过程中，组装制程(如SMT制程)可精准的通过辨识图案301、302与303计算出透镜10中央的凹槽115位置，并将凹槽115对准光源99组装至例如图2所示的电路基板98上。
[0031]请继续参考图1与图2。如图所示，透镜10包含有多个支撑脚200、201与202。该些支撑脚200、201与202竖立于底面110上。当透镜10与光源99组装在一起时，支撑脚200,201与202可与光源99下方的电路基板98连结。此处的电路基板98可为灯板或印刷电路板，用以将电力传送至光源99，光源99则可为发光二极管，但不以此为限。
[0032]如图2所示，当支撑脚200、201与202连结在电路基板98时，透镜10的底面110与电路基板98之间可相距间隙S。本实施例的间隙S的高度略大于光源99的厚度。如此一来，因为凹槽115并未完全覆罩住光源99，所以光源99发射出来的光可具有较大的出光范围，但不以此为限。在本发明的其他实施例中，透镜10的底面110与电路基板98之间可不相隔有间隙S，即透镜10的底面110的凹槽115可完全罩住光源99。
[0033]以下将详细描述辨识图案301、302与303的设置。如图3所示，辨识图案301、302与303位于底面110上且大致为圆形并环设于凹槽115的周围，但不以此为限。更详细而言，在本实施例中，凹槽115槽口的中心点P与分别与辨识图案301、302与303之间的距离相等。此外，三个辨识图案301、302与303的假想连线可连成一正三角形，如图3所的虚线所示。
[0034]如此一来，利用三个辨识图案301、302与303的假想连线所连成的正三角形，就可使得光源模块的组装系统可根据三个辨识图案301、302与303的位置，计算出中心点P，再将中心点P与光源99对准，借此改善已知技术中透镜的中心无法与光源对准的问题。
[0035]本实施例的辨识图案301、302与303可为不透光图案，例如由金属镀膜或油膜印刷而在透镜本体100的底面110形成的不透光点。利用不透光的图案或不透光点的好处在于，目前实务上的组装制程，如SMT制程可直接利用其内部的光学辨识系统截取到透镜10中不透光的部分。亦即，SMT制程中的光学辨识系统可直接截取到本实施例中辨识图案301、302与303，再据以计算出辨识图案301、302与303所形成的正三角形的中心点位置，借此达到精确对准凹槽115与光源99的功效。
[0036]上述实施例是以三个辨识图案301、302与303为例，但不以此为限。以下将举例介绍只有两个辨识图案的实施例，请参考图4。为使便于理解，图4将直接绘示透镜的底面视图，其中图4与前述实施例中相同的标号代表相同或相似的元件，在此便不赘述。
[0037]如图所示，透镜20的底面110的具有两个辨识图案304、305，此两个辨识图案304、305可为不透光点。且此两个辨识图案304、305较佳需设置于凹槽115槽口的相对两侧的位置上，并与凹槽115的中心位置的距离相等。如此一来，当SMT制程中的光学辨识系统截取到辨识图案304、305时，即可直接计算出辨识图案304、305所连成的虚拟连线(如虚线所示)的中心点位置处，此中心点位置即相当于凹槽115槽口的中心点P。因此，本实施例即使只具有两个辨识图案304、305，也可计算出透镜10的凹槽115中心位置，并将透镜10的凹槽115中心位置对准光源99，达到精确对准凹槽115中心点P与光源99的功效。
[0038]通过将透镜10、20的底面110设置不透光的辨识图案，本发明所揭露的实施例可在组装透镜与光源的过程中，精确的对准透镜中心与光源的位置。为使更于理解上述实施例中透镜10、20的应用，以下将举例介绍一种光源模块组装系统，其可撷取辨识图案的位置，并据以计算出透镜的中心点P，以达到精确对准透镜中心与光源的功效。
[0039]请一并参考图5至图7，其中图5与图6分别绘示本发明的再一实施例的光源模块组装系统的透镜辨识示意图以及透镜组装示意图，图7则为本发明的再一实施例的光源模块组装系统的电路方块图。
[0040]如图所示，光源模块组装系统40包含承载台400、电路基板410、光源420、透镜料带430、光学辨识模块450、驱动模块460以及吸嘴470，其中透镜料带430上装设有前述实施例中的透镜10，且光学辨识模块450可用以辨识透镜10的辨识图案301、302、303的位置，但不以此为限。本实施例的透镜料带430也可装设有前述实施例中的透镜20，且光学辨识模块450可辨识透镜20的辨识图案304、305的位置。为方便叙述，以下将以透镜10为例说明。
[0041]电路基板410直放于承载台400上。此外，电路基板410上可具有辨识参考点411、412、413、414，此些辨识参考点411、412、413、414设置于电路基板410的周围，如图中的电路基板410的四个角落的位置处，使得光学辨识模块450可撷取辨识参考点411、412、413、414的影像并据以侦测出电路基板410的位置。
[0042]本实施例的光学辨识模块450可还包含第一影像撷取单元452、第二影像撷取单元454以及影像处理单元456，其中影像处理单元456分别电性连接第一影像撷取单元452以及第二影像撷取单元454。第一影像撷取单元452设置于承载台400上，用以撷取透镜10底面110的影像，第二影像撷取单元454架设于吸嘴470旁，可伴随着吸嘴470 —同移动并撷取电路基板410的辨识参考点411、412、413、414以及光源420的影像，其中本实施例的光源420可为发光二极管，且因为发光二极管并非透明的构件，所以可由第二影像撷取单元454撷取到发光二极管的影像。
[0043]影像处理单元456用以根据第一影像撷取单元452或第二影像撷取单元454撷取到的辨识图案301,302,303以及辨识参考点411、412、413、414与光源420，计算出透镜10的中心位置以及电路基板410上光源420的位置。在本实施例中，影像处理单元456可为光源模块组装系统40内建的具运算功能的电脑处理器，但不以此为限。在本发明的其他实施例中，影像处理单元456可为一台与光源模块组装系统40连线的电脑装置。
[0044]第一影像撷取单元452与第二影像撷取单元454可为采用电荷耦合元件(Charge-Coupled Device, CCD)或互补式金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor, CMOS)的影像感测器。此外，光源模块组装系统可还包含显示屏幕(未绘示)，显示屏幕可显示影像处理单元456的辨识结果(即显示所计算出的透镜10的中心位置)，以供使用者确定光源模块组装系统是否正常运作。
[0045]此外，光学辨识模块450的影像处理单元456可电性连接驱动模块460，使驱动模块460根据影像处理单元456所计算出来的结果，驱动光源模块组装系统40的吸嘴470吸附透镜10，并驱动吸嘴470将透镜10的中心对准光源420设置，其中本实施例的驱动模块460可为一种置放装置，例如打件机或是机械手臂等。
[0046]为使更于理解，以下将更详尽介绍透镜10与光源420的组装过程。如图所示，电路基板410的表面421已预先设置有多个光源420，其中该些光源420可为发光二极管光源，且电路基板410的周围设置有辨识参考点411、412、413、414。
[0047]本实施例中的光学辨识模块450中的第二影像撷取单元454设置在吸嘴470的一侦U。首先，光学辨识模块450的影像处理单元456可预先储存包含承载台400位置的虚拟座标系统，因此承载台400上任一点的位置可在此虚拟座标系统中表示出来。当然，承载台400上任一点的位置的确定方式并不一定局限于预先建立座标系统的方式,本领域技术人员可以因应实际需求而改变确定承载台400上位置的方法。
[0048]接着，驱动模块460会先驱动吸嘴470在承载台400上移动，使得架设在吸嘴470旁的第二影像撷取单元454可以在四个不同的位置上分别撷取到承载台400上的电路基板410的辨识参考点411、412、413、414的影像。如此一来，根据不同的位置所分别撷取到的辨识参考点411、412、413、414的影像，电路基板410在承载台400上的位置，即可通过影像处理单元456中所预先储存的虚拟座标系统中而被确定出来。
[0049]接着，驱动模块460可继续驱动吸嘴470在电路基板410所占据的座标范围内移动，并且通过吸嘴470旁的第二影像撷取单元454撷取到电路基板410上的各个光源420的影像。亦即，以本实施例的光源420为发光二极管为例，光源420的影像指的就是发光二极管的外形轮廓影像。如此一来，影像处理单元456可根据辨识参考点411、412、413、414与光源420的影像，计算出光源420于电路基板410上的相对位置。须说明的是，本实施例虽将第二影像撷取单元454架设在吸嘴470的一侧，但本发明并不以此为在限。在其他实施例中，第二影像撷取单元454可独立地由驱动模块460驱动而移动。
[0050]到此为止，影像处理单元456已在虚拟座标系统中建立出电路基板410的位置以及电路基板410上的各个光源420的相对位置。接着，如图5所示，驱动模块460可驱动吸嘴470自透镜料带430上吸附透镜10并移动至设置于承载台400上的第一影像撷取单元452上方，使第一影像撷取单元452撷取透镜10底面110的辨识图案301、302以及303，其中因为吸嘴470吸附着透镜10，所以第一影像撷取单元452也会撷取到吸嘴470的影像。
[0051]此时，影像处理单元456即可根据所撷取到的透镜10底面110的影像而辨识出辨识图案301、302以及303的位置。事实上，由于透镜10为透明的，所以此处所指的透镜10底面110的影像可以直接理解为撷取到各个辨识图案301、302以及303的影像。
[0052]由于本实施例中各个辨识图案301、302以及303的连线可连成正三角形，所以影像处理单元456可根据此些辨识图案301、302以及303的位置推算出底面110凹槽115槽口的中心点，并且由于第一影像撷取单元452会撷取到辨识图案301、302以及303以及吸嘴470的影像，所以影像处理单元456也可通过第一影像撷取单元452得知吸嘴470与透镜10的凹槽115槽口的中心的相对位置关系，并据以输出中心位置信号。
[0053]此时，影像处理单元456传送中心位置信号给驱动模块460。此中心位置信号包含吸嘴470与凹槽115的槽口中心点的相对位置资讯。因此，如图6所示，当驱动模块460驱动吸嘴470根据中心位置信号在电路基板410上移动吸嘴470位置时，可将凹槽115的槽口中心点对准光源420中心点，进而组装透镜10于电路基板410上并定位光源420于凹槽115 下。
[0054]如此一来，通过辨识图案计算出透镜凹槽的槽口中心位置，并预先确定电路基板上的各个光源所在位置，因此可以准确的将透镜凹槽的槽口中心对准各个光源的中心。此夕卜，本实施例利用三个以上的辨识图案，可避免透镜在与光源对准的过程中过多的旋转。更详细而言，若透镜并非为圆对称的透镜，则透镜的旋转可能会造成透镜凹槽的槽口中心虽有对准光源，但仍会因为透镜旋转的关系而导致整个光源模块的出光模式与设计者预先设计的不一致，因此需设计三个以上的光学点减少透镜于对准过程中的旋转。
[0055]综上所述，本发明所揭露的实施例利用透镜底面设置不透光的辨识图案，使得光源模块组装系统在组装透镜至光源上时，可预先通过辨识图案确立透镜的凹槽槽口的中心位置，并准确的将透镜的凹槽槽口的中心位置对准光源的中心，借以改善透明的透镜在组装至光源的过程中，因为无法对准光源中心而导致的元件偏移问题。
[0056]虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。
【权利要求】
1.一种透镜，其特征在于，包含: 一透镜本体，具有一底面以及相对该底面的一出光面，该底面中心具有一凹槽适于定位一光源； 多个支撑脚，竖立于该底面；以及 至少两辨识图案，位于该底面且环设于该凹槽周围。
2.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，该凹槽的槽口的中心点与各该辨识图案的距离相等。
3.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，当所述辨识图案的数目为二，是设置于该凹槽的槽口的相对两侧。
4.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，当所述辨识图案的数目为三，该三个辨识图案的连线是形成一正三角形。
5.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，该凹槽的槽口为圆形。
6.根据权利要求1所述的透镜，其特征在于，所述辨识图案为不透光图案。
7.根据权利要求6所述的透镜，其特征在于，所述不透光图案是金属镀膜或油墨印刷的不透光点。
8.一种光源模块组装系统，其特征在于，包含: 一承载台； 一电路基板，置放于该承载台； 一光源，设置于该电路基板的表面；一透镜料带，该透镜料带装设有如权利要求1至7中任一项权利要求所述的一透镜；一光学辨识模块，用以辨识该透镜的所述辨识图案位置；以及一驱动模块，驱动一吸嘴自该透镜料带吸附该透镜至该光学辨识模块进行所述辨识图案位置辨识，该光学辨识模块根据所述辨识图案位置输出该凹槽的槽口的一中心位置信号，该驱动模块根据该中心位置信号移动该吸嘴的位置，使该透镜的该凹槽的槽口的中心点对准该光源的中心点，进而组装该透镜于该电路基板上并定位该光源于该凹槽下。
9.根据权利要求8所述的光源模块组装系统，其特征在于，该光学辨识模块还包含: 一第一影像撷取单元，设置于该承载台上，并撷取该透镜的该底面的一影像；以及 一影像处理单元，电性连接该第一影像撷取单元，该影像处理单元根据该影像辨识所述辨识图案位置，进而根据所述辨识图案位置计算该凹槽的槽口的中心点，以输出该中心位置信号。
10.根据权利要求9所述的光源模块组装系统，其特征在于，该电路基板具有一辨识参考点，设置于该电路基板的周围，以供该光学辨识模块侦测该电路基板的位置。
11.根据权利要求10所述的光源模块组装系统，其特征在于，该光学辨识模块还包含: 一第二影像撷取单元，撷取该辨识参考点与该光源的影像； 其中，该影像处理单元电性连接该第二影像撷取单元，并根据该辨识参考点与该光源的影像，计算该光源于该电路基板上的相对位置。
【文档编号】F21Y101/02GK104515065SQ201310495485
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月8日
【发明者】吴佳骏, 洪昌佑 申请人:隆达电子股份有限公司