TWI782467B - 偏心量測裝置及其量測方法 - Google Patents

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大陸商業成科技（成都）有限公司
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Abstract

一種偏心量測裝置，利用一真空系統將一固定機構的抽氣通道內的空氣抽出，以使位在該抽氣通道上方的鏡組可被固定在該固定機構上。由於該偏心量測裝置在進行量測時，無需將該鏡組翻面，因此只需要量測一次該鏡組的光軸，所以該偏心量測裝置的量測速度較快，量測的精準度也較高。

Description

偏心量測裝置及其量測方法
本發明是有關一種偏心量測裝置其量測方法，特別是關於一種無需將鏡組翻面即可量測的偏心量測裝置其量測方法。
在由多個透鏡組成的鏡組中，多個透鏡的非球面軸是否精準對位，會影響成像的品質，因此需要偏心量測裝置來量測鏡組中多個透鏡的非球面軸，以計算鏡組的偏心狀態資訊，進而判斷多個透鏡的非球面軸是否精準對位。
圖1及圖2顯示傳統的偏心量測裝置10及其量測方法。偏心量測裝置10包括一機台102、固定機構104及距離感測器106。固定機構104是設置在機台102上，用以放置待量測的鏡組12。為了防止鏡組12在量測期間滑動或掉落，固定機構104具有凸出部1042來固定鏡組12。距離感測器106包括一本體1062及一感測單元1064，其中感測單元1064的偵測方向X1平行於本體1062。參照圖1，當鏡組12放置到固定機構104上後，偏心量測裝置10會先量測鏡組12的光軸Sm，其中鏡組12包含一前端透鏡122及一後端透鏡124。接著，距離感測器106移動到預設位置以對準鏡組12的前端透鏡122，並量測出前端透鏡122的頂點1222。在取得前端透鏡122的頂點1222後，固定機構104以一旋轉軸Sr為中心進行旋轉，而鏡組12會隨著固定機構104的旋轉而轉動。當鏡組12旋轉一圈後，距離感測器106 可以偵測到前端透鏡122的凸面表面，以取得前端透鏡122的第一非球面軸S1，進而計算出前端透鏡122的第一非球面軸S1與鏡組12的光軸Sm的差值。在前端透鏡122完成量測後，接著需要量測後端透鏡124。然而，由於固定機構104的凸出部1042的阻礙，距離感測器106無法直接從下方量測後端透鏡124，而且鏡組12與機台102也沒有足夠的空間可以容納距離感測器106，因此必須先將鏡組12翻面後才能量測後端透鏡124，如圖2所示。
在圖2中，當鏡組12翻面後，由於光軸Sm的方向會改變，因此偏心量測裝置10會再次量測鏡組12的光軸Sm。接著，距離感測器106會移動到預設位置以對準鏡組12的後端透鏡124，並量測出後端透鏡124的頂點1242。在取得後端透鏡124的頂點1242後，固定機構104再次進行旋轉以使鏡組12旋轉。當鏡組12旋轉一圈後，距離感測器106可以偵測到後端透鏡124的凹面表面，以取得後端透鏡124的第二非球面軸S2，進而計算出後端透鏡124的第二非球面軸S2與鏡組12的光軸Sm的差值。在取得第一非球面軸S1與光軸Sm的差值以及第二非球面軸S2與光軸Sm的差值後，將此二個差值進行換算，即可得到前端透鏡122的第一非球面軸S1與後端透鏡124的第二非球面軸S2的誤差值△1，以判斷對位精確性，如圖3所示。
傳統的偏心量測裝置10必需將鏡組12翻面才可以量測到後端透鏡124的第二非球面軸S2，因此鏡組12的光軸Sm需要量測二次，這導致量測時間較長。此外，前後二次量測到的光軸Sm可能會有誤差，也就是說，前後二次量測到的光軸Sm可能不同，這導致計算出的對位精確性也可能出現誤差。另一方面，翻面的操作目前仍難以自動化，因此傳統的偏心量測裝置10無法自動化量測，導致產能不足。
本發明的目的之一，在於提出一種無需將鏡組翻面即可量測的偏 心量測裝置其量測方法。
本發明的目的之一，在於提出一種減少量測時間的偏心量測裝置其量測方法。
根據本發明，一種偏心量測裝置，包括一機台、一固定機構、一真空系統及一量測模組。該固定機構設置在該機台上，用以放置及固定一鏡組。該固定機構包含一抽氣通道，該抽氣通道具有互相連通的一第一開口及一第二開口。該鏡組是放置在該第一開口。該真空系統連接該第二開口，用以在一固定程序時抽取該抽氣通道內的空氣，以使該鏡組被吸附在該固定機構上。該量測模組在該固定機構的一側，用以在一量測程序時計算該鏡組的一偏心狀態資訊。
在一實施例中，該固定機構可以是圓柱狀、方柱狀或角柱狀。
在一實施例中，該偏心量測裝置更包括一定位機構設置在該固定機構上，其中該定位機構在一定位程序時校正該鏡組的位置。
在一實施例中，該定位機構包括多個定位片設置在該固定機構上。
在一實施例中，該定位機構包括一底座及多個定位片，其中該底座設置在該固定機構上，而該多個定位片設置在該底座上。
在一實施例中，該量測模組包括一距離感測器及一移動機構，其中該移動機構連接該機台及該距離感測器，用以移動該距離感測器的位置。
在一實施例中，該距離感測器包括一本體以及一感測單元，其中該感測單元連接該本體，且該感測單元的偵測方向與該本體的夾角為0°~90°。
根據本發明，一種偏心量測裝置的量測方法包括：A.將一鏡組放置在一固定機構的抽氣通道的第一開口，其中該鏡組包含一前端透鏡及一後端透鏡；B.從該抽氣通道的第二開口抽取空氣，以使該鏡組被吸附在該固定機構； C.量測該鏡組的光軸、該前端透鏡的第一非球面軸以及該後端透鏡的第二非球面軸；以及D.依據該第一非球面軸與該光軸的差值以及該第二非球面軸與該光軸的差值，計算出該鏡組的一偏心狀態資訊。
在一實施例中，該步驟B更包括：在抽取空氣之前，利用一定位機構校正該鏡組的位置；以及在該抽氣通道的空氣被抽取後，移除或移開該定位機構。
在一實施例中，該步驟C包括：量測該光軸；旋轉該鏡組以使一距離感測器偵測前端透鏡的表面，以取得該第一非球面軸；計算該第一非球面軸與該光軸的差值；在取得該第一非球面軸後，再次旋轉該鏡組以使該距離感測器偵測後端透鏡的表面，以取得該第二非球面軸；以及計算該第二非球面軸與該光軸的差值。
在一實施例中，該步驟C包括：量測該光軸；旋轉該鏡組以使一第一距離感測器及一第二距離感測器分別偵測前端透鏡的表面及該後端透鏡的表面，以取得該第一非球面軸及該第二非球面軸；以及計算該第一非球面軸與該光軸的差值以及計算該第二非球面軸與該光軸的差值。
本發明的偏心量測裝置及其量測方法在進行量測時，無需將該鏡組翻面，因此只需要量測一次該鏡組的光軸。相較於需要將鏡組翻面的偏心量測裝置，本發明的偏心量測裝置及其量測方法能夠提高量測的速度以及量測的精準度。
10:偏心量測裝置
102:機台
104:固定機構
1042:凸出部
106:距離感測器
1062:本體
1064:感測單元
12:鏡組
122:前端透鏡
1222:頂點
124:後端透鏡
1242:頂點
20:偏心量測裝置
201:機台
202:固定機構
2022:抽氣通道
203:真空系統
204:定位機構
2042:定位片
2044:定位片
205:O型環
206:保護墊
207:距離感測器
2072:本體
2074:感測單元
208:移動機構
209:量測模組
22:鏡組
222:前端透鏡
2222:頂點
224:後端透鏡
2242:頂點
30:偏心量測裝置
302:距離感測器
3022:本體
3024:感測單元
304:移動機構
306:量測模組
40:底座
42:定位片
44:定位片
S1:第一非球面軸
Sp1:第一非球面軸
S2:第二非球面軸
Sp2:第二非球面軸
Sm:光軸
Spm:光軸
Sr:旋轉軸
Spr:旋轉軸
X1:偵測方向
X2:偵測方向
X3:偵測方向
△1:誤差值
圖1及圖2顯示傳統的偏心量測裝置及其量測方法。
圖3顯示鏡組的光軸Sm、前端透鏡的第一非球面軸S1與後端透鏡的第二非球面軸S2。
圖4顯示本發明的偏心量測裝置的第一實施例。
圖5至圖9是用以說明本發明的偏心量測裝置的量測方法。
圖10顯示本發明的偏心量測裝置的第二實施例。
圖11顯示圖10的偏心量測裝置的同時量測前端透鏡及後端透鏡的實施例。
圖12顯示圖4中定位機構的另一實施例。
圖13顯示本發明的偏心量測裝置的第三實施例。
為了使本發明揭示內容更加詳與完備，以下針對本發明的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述。但這並非實施或運用本發明具體實施的唯一形式。
下面的專有名詞僅用於描述特定的實施例而並非意圖限定本發明。如單數形式“一”、“一個”和“該”也意圖涵蓋複數形式，除非上下文清楚指明是其他情況。還應該理解，當在說明書中使用術語“包含”、“包括”時，指明了所述特徵、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一個或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在。
下面以剖面圖及立體圖描述本發明的實施例，這些剖面圖及立體圖是本發明理想化的實施例。因此，由於製造工藝和/或公差而導致的圖示的形不同是可以預見的。因此本發明的實施例不應解釋為限於這裡圖示的區域的特定形狀，而應包括例如製造而產生的形狀的偏差。圖中所示的區域本身僅是示意性的，它們的形狀並非用於限制本發明的範圍。
圖4顯示本發明的偏心量測裝置。在圖4中，偏心量測裝置20包括機台201、固定機構202、真空系統203、定位機構204、O型環205、保護墊206及量測模組209。固定機構202是設置在機台201上，固定機構202包括一抽氣通道2022，其中抽氣通道2022具有一第一開口(圖4中抽氣通道2022的上方開口)以 及一第二開口(圖4中抽氣通道2022的下方開口)。固定機構202是用以放置鏡組22。固定機構202可以是圓柱狀、方柱狀、角柱狀或其他形狀。為了避免鏡組22被固定機構202刮傷，固定機構202上設有保護墊206，保護墊206可以是但不限於橡膠。真空系統203設置在機台201的下方，真空系統203經機台201上的開口連接抽氣通道2022的第二開口。真空系統203在固定程序時從該第二開口抽取空氣，以使抽氣通道2022變為真空狀態，進而讓鏡組22被吸附且固定在固定機構202上。定位機構204是設置在固定機構202上，圍繞在鏡組22的周圍。O型環205設置在機台201與固定機構202之間，用以防止外部空氣經由機台201與固定機構202之間的縫隙進入處於真空狀態的抽氣通道2022，確保抽氣通道2022維持在真空狀態。定位機構204是用以校正鏡組22的位置。在完成鏡組22的定位程序後，定位機構204可以被移除或移開。在圖4的實施例中，定位機構204包括二個定位片2042及2044分別裝設在固定機構202的二側以定位鏡組22，但本發明不限於此，定位機構204也可以包括三個以上的定位片。量測模組209是位於固定機構202的一側，用以計算鏡組22的偏心狀態資訊，進而判斷鏡組22的多個透鏡的非球面軸是否精準對位。量測模組209包括一距離感測器207及一移動機構208。移動機構208的一端連接距離感測器207，另一端連接機台201。移動機構208是用以移動距離感測器207。距離感測器207包括一本體2072及一感測單元2074，感測單元2074設置在本體2072上。在圖4中，感測單元2074的偵測方向X2是垂直於本體2072，即感測單元2074的偵測方向X2與本體2072的夾角為90°，但本發明不限於此，在其他實施例中，偵測方向X2與本體2072的夾角可以是0°~90°。在圖4中，鏡組22只有二個鏡片，即前端透鏡222及後端透鏡224，但在其他實施例中，鏡組22也可以只有一個鏡片或由三個以上的鏡片組成，即在前端透鏡222及後端透鏡224之間可以加入一個以上的鏡片。
圖5至圖9是用以說明圖4的偏心量測裝置的量測方法。首先將鏡 組22放置到固定機構202上，並覆蓋固定機構202的抽氣通道的第一開口，如圖5所示。在圖5中，鏡組22的前端透鏡222朝下且接觸固定機構202，但在其他實施例中，也可以是鏡組22的後端透鏡224朝下且接觸固定機構202。為了避免鏡組22的位置不正確或出現偏移，在鏡組22放置到固定機構202後進行一定位程序。該定位程序包括將定位機構204裝設或移動至固定機構202周圍以校正鏡組22的位置，如圖6所示。參照圖7，在定位機構204對鏡組22定位後，進行一固定程序。在該固定程序，真空系統203抽取抽氣通道2022中的空氣，使得鏡組22被吸附且固定在固定機構202上，在鏡組22被吸附在固定機構202上後，移除定位機構204。接著進行一量測程序，偏心量測裝置20量測鏡組22的光軸Spm，並且量測模組209計算鏡組22的偏心狀態資訊。在量測程序時，如圖8所示，由於感測單元2074的偵測方向X2與本體2072的夾角為90°，因此距離感測器207可以伸入鏡組22下方的空間。在定義前端透鏡222的頂點2222後，固定機構202以一旋轉軸Spr為中心進行旋轉，鏡組22會隨著固定機構202的旋轉而轉動。當鏡組22旋轉一圈後，距離感測器207可以偵測到前端透鏡222的凸面表面，以取得前端透鏡222的第一非球面軸Sp1，進而計算出前端透鏡222的第一非球面軸Sp1與鏡組22的光軸Spm的差值。參照圖9，在取得前端透鏡222的第一非球面軸Sp1後，固定機構202再次進行旋轉。當鏡組22旋轉一圈後，距離感測器207可以偵測到後端透鏡224的凹面表面，以取得後端透鏡224的第二非球面軸Sp2，進而計算出後端透鏡224的第二非球面軸Sp2與鏡組22的光軸Spm的差值。最後依據第一非球面軸Sp1與光軸Spm的差值以及第二非球面軸Sp2與光軸Spm的差值，計算出偏心狀態資訊以判斷第一非球面軸Sp1與第二非球面軸Sp2的對位準確性。偏心狀態資訊包括第一非球面軸Sp1與第二非球面軸Sp2的誤差值。
傳統的偏心量測裝置10，如圖1所示，需要量測二次光軸Sm，因此完成一次量測大約需要16分鐘。本發明的偏心量測裝置20，如圖4所示，只需 量測一次光軸Spm，因此完成一次量測大約只要12分鐘。換言之，相較於傳統的偏心量測裝置10，本發明的偏心量測裝置20大約可以減少了25%的量測時間。此外，傳統的偏心量測裝置10二次量測所取得的光軸Sm可能不同，導致計算時可能出現偏差，而本發明的偏心量測裝置20只需量測一次光軸Spm，因此不會得到不同的光軸Spm，故本發明的偏心量測裝置20的精準度較高。另一方面，本發明的偏心量測裝置20無需將鏡組22翻面，因此可以達成自動化量測。
圖10顯示本發明的偏心量測裝置的第二實施例。圖10的偏心量測裝置30與圖4的偏心量測裝置20相似，圖10的偏心量測裝置30同樣包括機台201、固定機構202、真空系統203、定位機構204、O型環205及保護墊206，但圖10的量測模組306除了距離感測器207及移動機構208之外，還包括另一個距離感測器302及另一個移動機構304。移動機構304的一端連接距離感測器302，另一端連接機台201。移動機構304是用以移動距離感測器302。距離感測器302包括一本體3022及一感測單元3024，感測單元3024設置在本體3022上。在圖10中，感測單元3024的偵測方向X3是垂直於本體3022，即感測單元3024的偵測方向X3與本體3022的夾角為90°，但本發明不限於此，在其他實施例中，偵測方向X3與本體3022的夾角可以是0°~90°。
圖10的偏心量測裝置的量測方法請參照圖5、圖6、圖7及圖11。首先將鏡組22放置到固定機構202上，並覆蓋固定機構202的抽氣通道2022的第一開口，如圖5所示。在圖5中，鏡組22的前端透鏡222朝下且接觸固定機構202，但在其他實施例中，也可以是鏡組22的後端透鏡224朝下且接觸固定機構202。為了避免鏡組22的位置不正確或出現偏移，在鏡組22放置到固定機構202後進行定位程序。該定位程序包括將定位機構204裝設或移動至固定機構202上以校正鏡組22的位置，如圖6所示。在定位機構204對鏡組22定位後進行固定程序，真空系統203開始抽取抽氣通道2022中的空氣，使得鏡組22被吸附且固定在固定機 構202上，如圖7所示。在鏡組22被吸附在固定機構202上後，移除定位機構204。在移除定位機構204後進行量測程序，偏心量測裝置20量測鏡組22的光軸Spm。如圖11所示。固定機構202以一旋轉軸Spr為中心進行旋轉，鏡組22會隨著固定機構202的旋轉而轉動。當鏡組22旋轉一圈後，距離感測器207可以偵測到前端透鏡222的凸面表面，以取得前端透鏡222的第一非球面軸Sp1，進而計算出前端透鏡222的第一非球面軸Sp1與鏡組22的光軸Spm的差值，同時距離感測器302可以偵測到後端透鏡224的凹面表面，以取得後端透鏡224的第二非球面軸Sp2，進而計算出後端透鏡224的第二非球面軸Sp2與鏡組22的光軸Spm的差值。最後依據第一非球面軸Sp1與光軸Spm的差值以及第二非球面軸Sp2與光軸Spm的差值，計算出鏡組22的偏心狀態資訊以判斷第一非球面軸Sp1與第二非球面軸Sp2的對位準確性。
相較於圖4的偏心量測裝置20，圖10的偏心量測裝置30可以同時量測鏡組22的前端透鏡222的第一非球面軸Sp1及後端透鏡224的第二非球面軸Sp2，因此能夠進一步減少量測時間。
在圖4及圖10中，定位機構204是為了校正鏡組22的位置，因此在鏡組22可以被準確放置到預設位置的情況下，圖4及圖10的定位機構204及圖6的定位程序是可以被省略的。
圖12顯示圖4中定位機構的另一實施例。圖12的定位機構包括一底座40及多個定位片42及44，底座40是設置在固定機構302上，多個可拆卸的定位片42及44是設置在底座40上。在使用圖12的定位機構的情況下，在完成鏡組22的定位後，無需移除整個定位機構，只需要移除多個定位片42及44即可。
在圖4中，真空系統203是設置在機台201的下方，但本發明不限於此。如圖13，真空系統203也可以設置在機台201的上方，而固定機構202可設置在真空系統203上，真空系統203直接連接抽氣通道2022的第二開口以抽取空 氣。
以上所述僅是本發明的實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
20．．．偏心量測裝置 201．．．機台 202．．．固定機構 2022．．．抽氣通道 203．．．真空系統 204．．．定位機構 2042．．．定位片 2044．．．定位片 205．．．O型環 206．．．保護墊 207．．．距離感測器 2072．．．本體 2074．．．感測單元 208．．．移動機構 209．．．量測模組 22．．．鏡組 222．．．前端透鏡 224．．．後端透鏡 X2．．．偵測方向

Claims (11)

  1. 一種偏心量測裝置，用於量測一鏡組，該偏心量測裝置包括： 一機台； 一固定機構，設置在該機台上，其中該固定機構包含一抽氣通道，且該抽氣通道具有互相連通的一第一開口及一第二開口； 一真空系統，連接該第二開口，在一固定程序時抽取該抽氣通道的空氣；以及 一量測模組，在該固定機構的一側，在一量測程序時計算該鏡組的一偏心狀態資訊。
  2. 如請求項1的偏心量測裝置，其中該固定機構為圓柱狀、方柱狀或角柱狀。
  3. 如請求項1的偏心量測裝置，更包括一定位機構設置在該固定機構上，其中該定位機構在一定位程序時校正該鏡組的位置。
  4. 如請求項3的偏心量測裝置，其中該定位機構包括多個定位片設置在該固定機構上。
  5. 如請求項3的偏心量測裝置，其中該定位機構包括： 一底座，設置在該固定機構上；以及 多個定位片，設置在該底座上。
  6. 如請求項1的偏心量測裝置，其中該量測模組包括： 一距離感測器；以及 一移動機構，連接該機台及該距離感測器，用以移動該距離感測器的位置。
  7. 如請求項6的偏心量測裝置，其中該距離感測器包括： 一本體；以及 一感測單元，連接該本體； 其中，該感測單元的偵測方向與該本體的夾角為0°~90°。
  8. 一種偏心量測裝置的量測方法，包括下列步驟： A.將一鏡組放置在一固定機構的抽氣通道的第一開口，其中該鏡組包含一前端透鏡及一後端透鏡； B.從該抽氣通道的第二開口抽取空氣，以使該鏡組被吸附在該固定機構； C.量測該鏡組的光軸、該前端透鏡的第一非球面軸以及該後端透鏡的第二非球面軸；以及 D.依據該第一非球面軸與該光軸的差值以及該第二非球面軸與該光軸的差值，計算出該鏡組的一偏心狀態資訊。
  9. 如請求項8的量測方法，其中該步驟B更包括： 在抽取空氣之前，利用一定位機構校正該鏡組的位置；以及 在該抽氣通道的空氣被抽取後，移除或移開該定位機構。
  10. 如請求項8的量測方法，其中該步驟C包括： 量測該光軸； 旋轉該鏡組以使一距離感測器偵測前端透鏡的表面，以取得該第一非球面軸； 計算該第一非球面軸與該光軸的差值； 在取得該第一非球面軸後，再次旋轉該鏡組以使該距離感測器偵測後端透鏡的表面，以取得該第二非球面軸；以及 計算該第二非球面軸與該光軸的差值。
  11. 如請求項8的量測方法，其中該步驟C包括： 量測該光軸； 旋轉該鏡組以使一第一距離感測器及一第二距離感測器分別偵測前端透鏡的表面及該後端透鏡的表面，以取得該第一非球面軸及該第二非球面軸；以及 計算該第一非球面軸與該光軸的差值以及計算該第二非球面軸與該光軸的差值。
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