TWM583937U - 檢測模組 - Google Patents

Abstract

一種檢測模組，適於檢測一光學元件。檢測模組包括一光源、一第一移動平台、一旋轉夾持平台以及一感測元件。光源適於沿一光軸提供一光束。第一移動平台搭載光源，且適於沿垂直於光軸的一方向上移動光源。旋轉夾持平台夾持光學元件且適於沿一旋轉軸轉動光學元件。旋轉軸平行於光軸。感測元件適於接收光束，其中旋轉夾持平台位於光源與感測元件之間。光束通過光學元件以傳遞至感測元件。

Description

檢測模組

本新型創作是有關於一種光學模組，且特別是有關於一種檢測模組。

光學鏡片組裝和鏡筒的精準度，將會造成光軸偏移而導致許多影像成像的問題，例如為中心以及角落的解析度降低、影像暗角的差異或增加光學系統組裝的難度。在多結構鏡片組成中，光軸偏移量更顯得其重要性。在目前，產品追求輕薄，因此，在鏡片結構中，也同時會使用反射式結構來縮小體積的設計。然而，反射式鏡片結構對光軸的精準度要求更高於傳統直筒式設計。因此，鏡片在設計階段的樣品驗證也相對重要。

一般來說，目前檢驗光軸偏移的設備中，有使用逆投影技術或是大型光軸檢驗設備進行檢測。但是此兩種檢驗儀器都只能檢測平行光，或是需要將鏡片分為兩部份來檢測。在設計鏡片階段的光軸偏移驗證，若可在組合成成品之前將有偏移的鏡片篩檢出即可及時修正鏡片的模具品。有鑑於此，如何在鏡頭驗證階段設計出一組治具，可以有效檢驗轉折光軸偏移且及時修正鏡片的設計，是本領域致力於研究的。

本新型創作提供一種檢測模組，可藉由單一裝置測得出光學元件的厚度、表面均勻度、光軸偏移量以及焦距等光學特性。

本新型創作的一實施例提供一種檢測模組，適於檢測一光學元件。檢測模組包括一光源、一第一移動平台、一旋轉夾持平台以及一感測元件。光源適於沿一光軸提供一光束。第一移動平台搭載光源，且適於沿垂直於光軸的一方向上移動光源。旋轉夾持平台夾持光學元件且適於沿一旋轉軸轉動光學元件。旋轉軸平行於光軸。感測元件適於接收光束，其中旋轉夾持平台位於光源與感測元件之間。光束通過光學元件以傳遞至感測元件。

在本新型創作的一實施例中，上述的第一移動平台為單向分厘卡或水平電動缸。

在本新型創作的一實施例中，上述的檢測模組還包括一光學准直元件，配置於光束的傳遞路徑上，位於感測元件與光源之間。

在本新型創作的一實施例中，上述的光學准直元件為聚焦透鏡、孔徑光欄或濾波片。

在本新型創作的一實施例中，上述的旋轉夾持平台包括一夾持機構以及一旋轉機構。旋轉機構適於旋轉夾持機構以帶動旋轉光學元件。

在本新型創作的一實施例中，上述的夾持機構具有一可動夾持部，且可動夾持部的尺寸隨光學元件的尺寸變化。

在本新型創作的一實施例中，上述的夾持機構具有多個角度定位點，且旋轉機構適於依據角度定位點停止旋轉夾持機構。

在本新型創作的一實施例中，上述的旋轉機構為軸承、旋轉分厘卡或步進馬達。

在本新型創作的一實施例中，上述的感測元件為互補式金屬氧化物半導體或微機電系統矩陣。

在本新型創作的一實施例中，上述的檢測模組還包括一第二移動平台，搭載感測元件。第二移動平台適於沿平行於光軸的一方向上移動感測元件。

在本新型創作的一實施例中，上述的檢測模組還包括一架體，連接於第一移動平台、旋轉夾持平台以及感測元件。

基於上述，在本新型創作的檢測模組中，可藉由第一移動平台在水平方向上移動光源，以及藉由旋轉夾持平台轉動光學元件，而測得出光學元件的厚度、表面均勻度以及光軸偏移量等光學特性。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本新型創作的一實施例中檢測模組的示意圖。請參考圖1。本新型創作提供一種檢測模組100，適於檢測一光學元件10。光學元件10為至少一光學透鏡12、14。例如是雙凹透鏡、雙凸透鏡、凹凸透鏡、凸凹透鏡、平凸透鏡、平凹透鏡等非平面鏡片或上述任意數量之各種組合。本新型創作對光學元件10的型態及其種類並不加以限制。具體而言，檢測模組100適於檢測出光學元件10的各樣光學特性，例如是厚度、表面均勻度、光軸偏移量或焦距等光學特性。

檢測模組100包括一光源110、一第一移動平台120、一旋轉夾持平台130以及一感測元件140。具體而言，在本實施例中，光源110、第一移動平台120、旋轉夾持平台130以及感測元件140可由一架體170相互連接固定。光源110適於沿一光軸I提供一光束L，而感測元件140適於接收通過光學元件10的光束L。光束L通過光學元件10以傳遞至感測元件140。光源110使用雷射裝置，例如是綠光雷射或紅光雷射。而感測元件140為適用於雷射光源的互補式金屬氧化物半導體（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS）或微機電系統（Microelectromechanical Systems，MEMS）矩陣。因此，可進一步縮小光束L在感測端所形成的光斑以提升測量品質。

在本實施例中，檢測模組100還包括一光學准直元件150，配置於光束L的傳遞路徑上，位於感測元件140與光源110之間。舉例而言，在本實施例中，光學准直元件150例如為聚焦透鏡、孔徑光欄或濾波片，但本新型創作並不限於此。因此，可進一步使光束L集中而不擴散，進而提高測量品質，或者是在一些實施例中優化雷射光斑。

圖2為一實施例中未放置光學元件的感測元件的成像示意圖。圖3為一實施例中感測元件的成像示意圖。請參考圖1至圖3。在圖2的實施例中，可由圖1所繪示的檢測模組100且未放置任何待測光學元件進行。開啟光源110以發出光束L進行測量，並可在感測元件140上得出一原始點A，如圖2所繪示。在圖3的實施例中，可由圖1所繪示的檢測模組100且放置單一個光學元件10進行，開啟光源110以發出光束L進行測量，並可在感測元件140上得出一成像點B1，如圖3所繪示。

若將成像點B1的成像位置與上述原始點A的成像位置進行比較，可得出一水平偏移距離D1以及垂直偏移距離D2。而藉由上述水平偏移距離D1、垂直偏移距離D2以及光學元件10至感測元件140的距離，可測量得出光學元件10的偏移角度以及偏移方向，其中偏移角度以及偏移方向可分別由下列公式（1）、（2）定義： ─────────（1） ────────────（2） 其中： X表示成像點B1與原始點A的水平偏移距離； Y表示成像點B1與原始點A的垂直偏移距離； D表示光學元件10至感測元件140的距離。

因此，本實施例的檢測模組100可藉由比較感測元件140感測有無光學元件10的光點成像位置的方式測量出光學元件10的偏心程度。此外，亦可在一些實施例中，檢測單個透鏡或多個透鏡的光學路徑是否與設計一致。

圖4為另一實施例中感測元件的成像示意圖。請同時參考圖1及圖4。此外，檢測模組100還可測量光源110所發出的光束L擴散程度。舉例而言，在本實施例中，光源110使用一般雷射且發出光束L進行測量，可在感測元件140上得出一成像點B2，如圖4所繪示。在其他實施例中，光源110亦可使用單點雷射，本新型創作並不限於此。

若比較成像點B2與上述原始點A的光斑大小，則可測量得出光束L的擴散程度及其擴散角度，其中光束L擴散程度及其擴散角度可由下列公式（3）、（4）定義： ──────────（3） ────────────（4） 其中： r ₂表示成像點B2的光斑半徑； r ₁表示原始點A的光斑半徑； D表示光源110至感測元件140的距離。

因此，本實施例的檢測模組100可藉由比較原始情況與實際情況光斑大小差異的方式測量出光源110的擴散程度及其擴散角度。在其他實施例中，亦可以藉由比較感測元件140感測有無光學元件10所成像出光斑的光強度大小的方式測量出光學元件10的穿透率，但本新型創作並不限於此。

圖5為一實施例中使用光束檢測光學元件的側視示意圖。圖6為圖5的實施例的光強度分佈圖。請同時參考圖1、圖5及圖6。在本實施例中，第一移動平台120搭載光源110，且適於沿垂直於光軸I的一方向上移動光源110。第一移動平台120例如可依據手動移動方式或自動移動方式分別使用單向分厘卡或水平電動缸，本新型創作並不限於此。具體而言，第一移動平台120可在水平方向上移動光源110，以使光源110所提供的光束L在光學透鏡12上的交會點能水平移動。若將光源110所提供的光束L1的位置沿水平方向移動至光束L2的位置，可得出待測光學元件10在水平方向上的光強度分佈，如圖6所繪示的曲線200。因此，本實施例的檢測模組100可藉由第一移動平台120沿垂直於光軸I的一方向上移動光源110以測量出光學元件10在水平方向上的光強度分佈，進而可檢測出光學元件10的光學品質。

請繼續參考圖1。旋轉夾持平台130夾持光學元件10且位於光源110與感測元件140之間。旋轉夾持平台130適於沿一旋轉軸R轉動光學元件10，其中旋轉軸R平行於光軸I。具體而言，在本實施例中，旋轉夾持平台130包括一夾持機構132以及一旋轉機構134。旋轉機構134適於旋轉夾持機構132以帶動旋轉光學元件10。

夾持機構132可依據手動夾持方式或自動夾持方式使用對應的夾持治具。詳細而言，在本實施例中，夾持機構132具有一可動夾持部，且可動夾持部的尺寸隨光學元件10的尺寸變化。因此，可適應於各種不同尺寸的光學元件10。此外，在本實施例中，夾持機構132可具有多個角度定位點，且旋轉機構134適於依據這些角度定位點停止旋轉夾持機構132。因此，光學元件10可藉由夾持機構132的這些角度定位點固定於這些特定角度的位置上，以使光束L於此特定角度位置通過光學元件10。在一些實施例中，亦可以使用軸承、旋轉分厘卡或步進馬達等可轉動裝置作為旋轉機構134，本新型創作並不限於此。

圖7A及圖7B分別為一實施例中使用光束檢測光學元件的側視及上視示意圖。圖8為圖7A及圖7B的實施例的光強度分佈圖。在本實施例中，可先藉由第一移動平台120在水平方向上移動光源110至一位置，使得光束L不通過光學元件10的中心點。再藉由旋轉夾持平台130轉動光學元件10，以使光束L在個角度通過光學元件10，如圖7A及圖7B所繪示。將光束L成像至感測元件140的光強度資訊可隨角度表示為一光強度分佈圖，如圖8所繪示的曲線210。如此一來，可藉由旋轉夾持平台130轉動光學元件10以感測光學元件10在特定半徑上的表面均勻度及光學品質。

圖9為另一實施例的立體光強度分佈圖。請參考圖1及圖9。在本實施例中，可進一步使用第一移動平台120以及旋轉夾持平台130的相互搭配，測量光學元件10中不同半徑的光強度，以進一步形成為光學元件10整體表面的光強度分佈，如圖9所繪示的曲面300。

圖10為一實施例中的多個光學元件的焦距分佈圖。請同時參考圖1及圖10。在本實施例中，檢測模組100還包括一第二移動平台160，搭載感測元件140。第二移動平台160適於沿平行於光軸I的一方向上移動感測元件140。第二移動平台160類似於第一移動平台120，例如可依據手動移動方式或自動移動方式分別使用單向分厘卡或水平電動缸，本新型創作並不限於此。具體而言，第二移動平台160可在垂直方向上移動感測元件140，以調整光束L由光學透鏡12至感測元件140的路徑長度。若對一批相同於光學透鏡12之規格的光學元件10進行檢測，可藉由第二移動平台160調整光束L通過上述每一不同的光學元件10在感測元件140上所形成的光斑皆為同等大小，進而可測得出每一不同的光學元件10的焦距，如圖10所繪示的曲線220。值得一提的是，在本實施例中，還可進一步預設光學元件10的可允許焦距值，如圖10所繪示的臨界值C1、C2。因此，可進一步藉由每一不同光學元件10的大批檢測已篩檢未達標準的樣品。如此一來，檢測模組100可達到大量檢測光學元件品質以檢驗樣品良率的效果。

綜上所述，在本新型創作的檢測模組中，可藉由第一移動平台在水平方向上移動光源，以及藉由旋轉夾持平台轉動光學元件，測得出光學元件的厚度、表面均勻度以及光軸偏移量等光學特性，而不需額外的裝置。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧光學元件 12、14‧‧‧光學透鏡 100‧‧‧檢測模組 110‧‧‧光源 120‧‧‧第一移動平台 130‧‧‧旋轉夾持平台 132‧‧‧夾持機構 134‧‧‧旋轉機構 140‧‧‧感測元件 150‧‧‧光學准直元件 160‧‧‧第二移動平台 170‧‧‧架體 200、210、220‧‧‧曲線 300‧‧‧曲面 A‧‧‧原始點 B1、B2‧‧‧成像點 C1、C2‧‧‧臨界值 D1‧‧‧水平偏移距離 D2‧‧‧垂直偏移距離 I‧‧‧光軸 L、L1、L2‧‧‧光束 R‧‧‧旋轉軸

圖1為本新型創作的一實施例中檢測模組的示意圖。 圖2為一實施例中未放置光學元件的感測元件的成像示意圖。 圖3為一實施例中感測元件的成像示意圖。 圖4為另一實施例中感測元件的成像示意圖。 圖5為一實施例中使用光束檢測光學元件的側視示意圖。 圖6為圖5的實施例的光強度分佈圖。 圖7A及圖7B分別為一實施例中使用光束檢測光學元件的側視及上視示意圖。 圖8為圖7A及圖7B的實施例的光強度分佈圖。 圖9為另一實施例的立體光強度分佈圖。 圖10為一實施例中的檢測多個光學元件的焦距分佈圖。

Claims (11)

1. 一種檢測模組，適於檢測一光學元件，該檢測模組包括：
   一光源，適於沿一光軸提供一光束；
   一第一移動平台，搭載該光源，且適於沿垂直於該光軸的一方向上移動該光源；
   一旋轉夾持平台，夾持該光學元件且適於沿一旋轉軸轉動該光學元件，該旋轉軸平行於該光軸；以及
   一感測元件，適於接收該光束，其中該旋轉夾持平台位於該光源與該感測元件之間，該光束通過該光學元件以傳遞至該感測元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述的檢測模組，其中該第一移動平台為單向分厘卡或水平電動缸。
3. 如申請專利範圍第1項所述的檢測模組，還包括：
   一光學准直元件，配置於該光束的傳遞路徑上，位於該感測元件與該光源之間。
4. 如申請專利範圍第3項所述的檢測模組，其中該光學准直元件為聚焦透鏡、孔徑光欄或濾波片。
5. 如申請專利範圍第1項所述的檢測模組，其中該旋轉夾持平台包括一夾持機構以及一旋轉機構，該旋轉機構適於旋轉該夾持機構以帶動旋轉該光學元件。
6. 如申請專利範圍第5項所述的檢測模組，其中該夾持機構具有一可動夾持部，且該可動夾持部的尺寸隨該光學元件的尺寸變化。
7. 如申請專利範圍第5項所述的檢測模組，其中該夾持機構具有多個角度定位點，且該旋轉機構適於依據該些角度定位點停止旋轉該夾持機構。
8. 如申請專利範圍第5項所述的檢測模組，其中該旋轉機構為軸承、旋轉分厘卡或步進馬達。
9. 如申請專利範圍第1項所述的檢測模組，其中該感測元件為互補式金屬氧化物半導體或微機電系統矩陣。
10. 如申請專利範圍第1項所述的檢測模組，還包括：
    一第二移動平台，搭載該感測元件，該第二移動平台適於沿平行於該光軸的一方向上移動該感測元件。
11. 如申請專利範圍第1項所述的檢測模組，還包括：
    一架體，連接於該第一移動平台、該旋轉夾持平台以及該感測元件。