CN100373127C

CN100373127C - 镜片偏芯测定方法及其系统

Info

Publication number: CN100373127C
Application number: CNB2005100513802A
Authority: CN
Inventors: 赵圣瑞
Original assignee: Asia Optical Co Inc
Current assignee: Asia Optical Co Inc
Priority date: 2005-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2025-03-08
Also published as: CN1831466A

Abstract

本发明提供一种镜片偏芯测定方法及其系统，包含：一、准备一具有一缺口的安装基座、一可安置于该缺口的镜片、一具有一拨动头的压电致动器、一控制单元、一显微镜单元、一电子拍摄单元、一中央处理单元、一角度感测单元，及一显示单元，该显微镜单元具有一第一、二标记，二、使该控制单元驱使该拨动头推动该镜片产生转动，三、使该电子拍摄单元将拍摄的该第一、二标记传送至该中央处理单元，以计算该第一、二标记间的相对距离，并使该角度感测单元将该镜片的转动角度传送至该中央处理单元，四、使该中央处理单元将该第一、二标记的影像、该第一、二标记间的相对距离与该镜片的转动角度传送至该显示单元显示。

Description

镜片偏芯测定方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种测定方法与测定系统，特别是涉及一种高精度的镜片偏芯测定方法及其系统。

背景技术

为了检测光学镜片在制造后的光轴偏芯误差，目前业者是以人工旋转镜片的方式配合一光学偏芯检测系统来进行检测。如图1、2所示，该光学偏芯检测系统包含一穿透式显微镜1，及一与该显微镜1电性连接的显示器2。该显微镜1具有一标示有一投影十字线102的投影镜片101，及一标示有一校正十字线104的校正镜片103(其它配合成像用的光学镜片与一般显微镜类似，所以在此不再详细说明)，当操作者将一待检测的镜片3摆置于该投影镜片101与该校正镜片103之间后，该投影十字线102即可透过该镜片3而成像显示。借此，当操作者用手去推动该镜片3的外周面，而驱使该镜片3旋转时，在操作者转动该镜片3的每一瞬间，该校正十字线104与透过该镜片3成像的该投影十字线102均可显示于该显示器2上，如此，操作者即可根据该显示器2显示的画面去估算该镜片3转动至多少转动角度时，该投影十字线102与该校正十字线104之间的光轴偏芯误差为一可接受的较佳值，而借以根据该转动角度去进行后续的组配安装。

虽然，操作者借由人工旋转镜片的方式配合该光学偏芯检测系统，可大约检测出该镜片3在多少转动角度时，具有较小的光轴偏芯误差，但是，在实际检测时，此种检测方式却具有以下的缺失：

一、如图2所示，该显示器2并无法记录该镜片3的起始角度，也无法记录该镜片3的转动角度，而只能显示出该镜片3转动时，该投影十字线102相对于该校正十字线104的瞬间动态轨迹，因此，操作者只能根据经验大约判断该镜片3的转动角度及该投影十字线102与该校正十字线104之间的光轴偏芯误差，而据以判定该镜片3在多少转动角度时具有较小的光轴偏芯误差，如此，不但不精准，且，由于不同操作者的眼力不尽相同，因此，只要换由不同的操作者操作，往往即会产生判定出不同的转动角度的问题，此外，当每一片镜片3在起始的摆放位置略有不同时，往往也会导致转动角度判定不同的问题，因此，同一批生产的镜片3往往会产生不同的判定结果，而无重复性。

二、操作者是用手去推动该镜片3的外周面，因此，操作者并无法精准地控制该镜片3每一次转动的角度变化量，且不同操作者转动的角度变化量也不会相同，如此，不但无法精准地找出到底该镜片3是在多少转动角度时具有最小的光轴偏芯误差，且不同操作者即会产生不同的判定结果。

三、当该镜片3尺寸过小时，即需先将该镜片3装设定位于一治具(图未示)上，然后，操作者再借由推动该治具来带动该镜片3旋转，而借以进行检测，然而，由于该治具在制造时即可能会产生间隙误差、几何形状误差，同时，该治具与该镜片3组配时也可能产生配合误差，如此一来，即可能导致该镜片3在被转动检测之前，其光轴即已产生偏斜的问题，因而会影响后续的转动角度的判定结果。

此外，也有业者是利用反射式或折式显微镜来进行检测，惟，其也是以人工旋转镜片的方式来进行检测，因此，也会产生上述的缺失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可精准地测定镜片在不同转动角度的光轴偏芯误差的镜片偏芯测定方法及其系统。

本发明镜片偏芯测定方法，包含：一、准备一具有一缺口的安装基座、一可安置于该缺口的镜片、一具有一朝向该缺口的拨动头的压电致动器、一与该压电致动器电性连接的控制单元、一朝向该镜片的显微镜单元、一可与该显微镜单元连结的电子拍摄单元、一与该电子拍摄单元电性连接的中央处理单元、一与该中央处理单元电性连接的角度感测单元，及一与该中央处理单元电性连接的显示单元，该显微镜单元具有一可经由该镜片成像的第一标记，及一可与该第一标记进行比对的第二标记，该电子拍摄单元可拍摄该第一、二标记的影像，该角度感测单元可感测该镜片的转动角度。二、使该控制单元驱使该压电致动器的拨动头推动该镜片的一外周面，而使该镜片相对该缺口转动。三、使该电子拍摄单元将所拍摄的该第一、二标记的影像传送至该中央处理单元，以计算该第一、二标记之间的相对距离，并使该角度感测单元将该镜片的转动角度传送至该中央处理单元。四、使该中央处理单元将该第一、二标记的影像、该第一、二标记之间的相对距离与该镜片的转动角度传送至该显示单元显示。

本发明镜片偏芯测定系统，包含一机台、一安装基座、一压电致动器、一控制单元、一显微镜单元、一电子拍摄单元、一角度感测单元，及一中央处理单元。该安装基座是装设于该机台上，并具有一可供一镜片安置的缺口。该压电致动器是装设于该机台上，并具有一朝向该缺口的拨动头。该控制单元是与该压电致动器电性连接，该控制单元可驱使该压电致动器的拨动头推动该镜片的一外周面，而使该镜片相对该缺口转动。该显微镜单元是朝向该镜片，并具有一可经由该镜片成像的第一标记，及一可与该第一标记进行比对的第二标记。该电子拍摄单元是与该显微镜单元连结，并可拍摄该第一、二标记的影像。该角度感测单元是可感测该镜片转动时的转动角度。该中央处理单元是分别与该电子拍摄单元、该角度感测单元电性连接，该电子拍摄单元可将所拍摄的该第一、二标记的影像传送至该中央处理单元，该中央处理单元可计算该第一、二标记之间的相对距离，而，该角度感测单元可将该镜片的转动角度传送至该中央处理单元。

本发明的镜片偏芯测定方法及其系统，不但可精准地测定出镜片具有最小光轴偏芯误差的转动角度，且具有检测重复性高及可信度佳的优点，所以确实能达到发明的目的。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

图1是现有一种光学偏芯检测系统的系统配置示意图；

图2是该检测系统瞬间显示的检测画面；

图3是本发明镜片偏芯测定方法一较佳实施例所采用的一检测系统与一镜片的系统配置示意图；

图4是该检测系统局部俯视示意图；

图5是该检测系统局部侧视剖视示意图；

图6是该检测系统所拍摄的该镜片的画面；

图7是一类似图3的视图，说明该检测系统的一压电致动器推动该镜片，而使该镜片产生转动；

图8是该检测系统显示的检测结果画面，说明该镜片的光轴位置变化轨迹。

具体实施方式

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的明白。

参阅图3、4、5，为本发明镜片偏芯测定方法的较佳实施例所采用的一检测系统100，及所欲检测的一镜片200。

该检测系统100包含一机台10、一装设于该机台10上并具有一缺口21的安装基座20、一装设于该机台10上的X轴向调整装置30、一装设于该X轴向调整装置30上的Y轴向调整装置40、一装设于该Y轴向调整装置40上且具有一朝向该缺口21的拨动头51的压电致动器50、一与该压电致动器50电性连接的控制单元60、一朝向该镜片200的显微镜单元70、一与该显微镜单元70连结的电子拍摄单元80、一与该电子拍摄单元80电性连接的中央处理单元(CPU)90、一与该中央处理单元90电性连接的角度感测单元110、一与该中央处理单元90电性连接的显示单元120，及一与该中央处理单元90电性连接的记录单元130。

在本实施例中，该压电致动器50是一种以色列Nanomotion公司所生产的产品型号为HR1-1-S-3的产品，该控制单元60也为同公司所生产的产品型号为AB1-2-HR11S3的产品，当该压电致动器50以交流电激磁时，该拨动头51的最小步进单位可为10nm，而其速度可为15-30mm/sec，而，当该压电致动器50以直流电激磁时，该拨动头51的最小步进单位可为2～6nm，其相关技术可参阅Nanomotion公司所申请的美国专利U.S.5453653，所以在此不再详细说明，此外，借由调整该X、Y轴向调整装置30、40，可微调该拨动头51相对该镜片200的位置，而使该拨动头51可接触到该镜片200的一外周面210。

该显微镜单元70具有一可经由该镜片200成像的第一标记71(见图8)，及一可与该第一标记71进行比对的第二标记72(见图8)，在本实施例中，该显微镜单元70可为穿透式、反射式或折射式显微镜，当该显微镜单元70为穿透式显微镜时，该第一、二标记71、72与该镜片200的相对位置关系即类似于现有的穿透式显微镜1(见图1)。

该电子拍摄单元80可拍摄该第一、二标记71、72的影像，在本实施例中，该电子拍摄单元80是一CCD数字相机。

该角度感测单元110可感测该镜片200的转动角度，在本实施例中，该角度感测单元110是一光栅组件。

参阅图3，利用上述的检测系统100对该镜片200进行检测，本发明镜片偏芯测定方法的较佳实施例是包含以下步骤：

步骤一：如图3、4所示，准备该检测系统100与该镜片200，并将镜片200摆置于该安装基座20的缺口21内。

步骤二：如图3、6所示，使该电子拍摄单元80将所拍摄的该镜片200的影像传送至该中央处理单元90。该中央处理单元90利用影像处理技术可判定该镜片200的外周面210的一切口部220的所在位置，该切口部220在业界一般称为D-cut，即被切断的浇口位置，在本实施例中，该切口部220是作为该镜片200转动角度的起始参考点。

步骤三：如图7所示，使该控制单元60驱使该压电致动器50的拨动头51推动该镜片200的外周面210，而使该镜片200相对该缺口21转动，在本实施例中，该镜片200转动的步进角度为0.25度。

步骤四：如图7、8所示，使该电子拍摄单元80将该镜片200每转动0.25度所拍摄到的该第一、二标记71、72的影像传送至该中央处理单元90，并计算该该镜片200每转动0.25度时该第一、二标记71、72之间的相对距离，同时，使该角度感测单元110将该镜片200相对该切口220的累计转动角度传送至该中央处理单元90。

步骤五：如图7、8所示，使该中央处理单元90将该镜片200每转动0.25度时该第一、二标记71、72的影像与该第一、二标记71、72之间的相对距离(即该镜片200的光轴偏芯误差)，及该镜片相对该切口220的累计转动角度传送至该显示单元120显示，同时，并使该中央处理单元90将该镜片200每转动0.25度时该第一、二标记71、72的影像与该第一、二标记71、72之间的相对距离，及该镜片相对该切口220的累计转动角度传送至该记录单元130储存。在本实施例中，由于该镜片200每转动0.25度时该显示单元120均会显示出该第一标记71相对于该第二标记72的位置，因此，该第一标记71的位置变化即会在该显示单元120上形成一连续的轨迹300，其中，该轨迹300的主要部份是呈不规则锯齿状，并具有一小范围的平滑段310，该轨迹300的锯齿状部份反应了该镜片200的偏芯程度是随着转动角度而改变，该平滑段310所代表的即是该切口部220的幅角范围，由于该切口部220是作为该镜片200转动角度的起始参考点，且是该拨动头51不接触的区域，因此，在该切口部220的幅角范围内，该第一标记71实质上并未量测，而以衔接于该轨迹300的锯齿状部份之间的平滑状线条(即该平滑段310)表示。

借此，当操作者利用该检测系统100完成该镜片200的光轴偏芯误差量测后，操作者观看该显示单元120上所显示的该轨迹300，即可明确地看出该镜片200在相对该切口220的累计转动角度为几度时，该第一、二标记71、72之间的光轴偏芯误差为最小，而，操作者借由点选该中央处理单元90内建的操作窗口，更可精准地得知该镜片200在相对该切口220的累计转动角度为几度时，该第一、二标记71、72之间的光轴偏芯误差为最小，及该第一、二标记71、72之间的光轴偏芯误差的大小为多少，进而得到该镜片200对应最小光轴偏芯误差的最佳转动角度，如此，当该镜片200与其它镜片进行后续的组配时(例如数字相机或照相手机的变焦镜头)，该镜片200即可以利用相对该切口220的最佳转动角度去进行组装，而使组装成品产生最佳的光学成像品质。

经由以上的说明，可再将本发明的优点归纳如下：

一、本发明利用该检测系统100可以该切口部220作为该镜片200转动角度的起始参考点，且可记录该镜片200相对该切口220的累计转动角度，并可在该显示单元120上显示该第一标记71相对于该第二标记72的位置变化的连续轨迹300，因此，操作者借由观看该显示单元120上所显示的该轨迹300，即可明确地看出该镜片200在相对该切口220的累计转动角度为几度时，该第一、二标记71、72之间的光轴偏芯误差为最小，同时，操作者借由该显示单元120上的操作窗口，更可精准地得知该镜片200在相对该切口220的累计转动角度为几度时，该第一、二标记71、72之间的光轴偏芯误差为最小，及该第一、二标记71、72之间的光轴偏芯误差的大小为多少，进而得到该镜片200对应最小光轴偏芯误差的最佳转动角度，因此，不论任操作者操作该检测系统100，本发明均可精准地测定出该镜片200在多少转动角度时，具有最小的光轴偏芯误差，而具有重复性高、可信度佳的优点。

二、本发明是利用该压电致动50器的拨动头51推动该镜片200的外周面210，而使该镜片200以0.25度作为单位步进角度，并于该镜片200每转动0.25度时即进行一次量测，因此，本发明可精准地控制该镜片200每一次转动的角度变化量，并可精准地找出该镜片3在多少转动角度时具有最小的光轴偏芯误差。

三、不论该镜片200的尺寸大小为何，本发明均可利用尺寸微小的拨动头51去推动该镜片200，因此，本发明可完全改善现有小尺寸的镜片3与该治具进行组配所产生的配合误差问题，而可使不同尺寸大小的镜片200在量测时，均可具有良好的光轴垂直性。

Claims

1.一种镜片偏芯测定方法，其特征在于：

该镜片偏芯测定方法包含以下步驟：

一、准备一具有一缺口的安装基座、一可安置于该缺口的镜片、一具有一朝向该缺口的拨动头的压电致动器、一与该压电致动器电性连接的控制单元、一朝向该镜片的显微镜单元、一可与该显微镜单元连结的电子拍摄单元、一与该电子拍摄单元电性连接的中央处理单元、一与该中央处理单元电性连接的角度感测单元，及一与该中央处理单元电性连接的显示单元，该显微镜单元具有一可经由该镜片成像的第一标记，及一可与该第一标记进行比对的第二标记，该电子拍摄单元可拍摄该第一、二标记的影像，该角度感测单元可感测该镜片的转动角度；

二、使该控制单元驱使该压电致动器的拨动头推动该镜片的一外周面，而使该镜片相对该缺口转动；

三、使该电子拍摄单元将所拍摄的该第一、二标记的影像传送至该中央处理单元，以计算该第一、二标记之间的相对距离，并使该角度感测单元将该镜片的转动角度传送至该中央处理单元；及

四、使该中央处理单元将该第一、二标记的影像、该第一、二标记之间的相对距离与该镜片的转动角度传送至该显示单元显示。

2.如权利要求1所述的镜片偏芯测定方法，其特征在于：

在步骤一中，更准备一与该中央处理单元电性连接的记录单元，而，在步骤四中，并使该中央处理单元将该第一、二标记的影像、该第一、二标记之间的相对距离与该镜片的转动角度传送至该记录单元储存。

3.如权利要求1所述的镜片偏芯测定方法，其特征在于：

在步骤一、二之间，使该电子拍摄单元将所拍摄的该镜片的影像传送至该中央处理单元，以判定该镜片的外周面的一切口部的所在位置。

4.如权利要求1所述的镜片偏芯测定方法，其特征在于：

在步骤一中，该电子拍摄单元是一CCD数字相机。

5.一种镜片偏芯测定系统，其特征在于：

该镜片偏芯测定系统包含：

一机台；

一安装基座，是装设于该机台上，并具有一可供一镜片安置的缺口；

一压电致动器，是装设于该机台上，并具有一朝向该缺口的拨动头；

一控制单元，是与该压电致动器电性连接，该控制单元可驱使该压电致动器的拨动头推动该镜片的一外周面，而使该镜片相对该缺口转动；

一显微镜单元，是朝向该镜片，并具有一可经由该镜片成像的第一标记，及一可与该第一标记进行比对的第二标记；

一电子拍摄单元，是与该显微镜单元连结，并可拍摄该第一、二标记的影像；

一角度感测单元，是可感测该镜片转动时的转动角度；及

一中央处理单元，是分别与该电子拍摄单元、该角度感测单元电性连接，该电子拍摄单元可将所拍摄的该第一、二标记的影像传送至该中央处理单元，该中央处理单元可计算该第一、二标记之间的相对距离，而，该角度感测单元可将该镜片的转动角度传送至该中央处理单元。

6.如权利要求5所述的镜片偏芯测定系统，其特征在于：

该镜片偏芯测定系统更包含一与该中央处理单元电性连接的显示单元，该中央处理单元可将该第一、二标记的影像、该第一、二标记之间的相对距离与该镜片的转动角度传送至该显示单元显示。

7.如权利要求5所述的镜片偏芯测定系统，其特征在于：

该镜片偏芯测定系统更包含一与该中央处理单元电性连接的记录单元，该中央处理单元可将该第一、二标记的影像、该第一、二标记之间的相对距离与该镜片的转动角度传送至该记录单元储存。

8.如权利要求5所述的镜片偏芯测定系统，其特征在于：

该电子拍摄单元是一CCD数字相机。