專利名稱：鏡片偏芯測定方法及其系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種測定方法與測定系統，特別是涉及一種高精度的鏡片偏芯測定方法及其系統。
背景技術：
為了檢測光學鏡片在制造后的光軸偏芯誤差，目前業者是以人工旋轉鏡片的方式配合一光學偏芯檢測系統來進行檢測。如圖1、2所示，該光學偏芯檢測系統包含一穿透式顯微鏡1，及一與該顯微鏡1電性連接的顯示器2。該顯微鏡1具有一標示有一投影十字線102的投影鏡片101，及一標示有一校正十字線104的校正鏡片103(其它配合成像用的光學鏡片與一般顯微鏡類似，所以在此不再詳細說明)，當操作者將一待檢測的鏡片3擺置于該投影鏡片101與該校正鏡片103之間后，該投影十字線102即可透過該鏡片3而成像顯示。借此，當操作者用手去推動該鏡片3的外周面，而驅使該鏡片3旋轉時，在操作者轉動該鏡片3的每一瞬間，該校正十字線104與透過該鏡片3成像的該投影十字線102均可顯示于該顯示器2上，如此，操作者即可根據該顯示器2顯示的畫面去估算該鏡片3轉動至多少轉動角度時，該投影十字線102與該校正十字線104之間的光軸偏芯誤差為一可接受的較佳值，而借以根據該轉動角度去進行后續的組配安裝。
雖然，操作者借由人工旋轉鏡片的方式配合該光學偏芯檢測系統，可大約檢測出該鏡片3在多少轉動角度時，具有較小的光軸偏芯誤差，但是，在實際檢測時，此種檢測方式卻具有以下的缺失一、如圖2所示，該顯示器2并無法記錄該鏡片3的起始角度，也無法記錄該鏡片3的轉動角度，而只能顯示出該鏡片3轉動時，該投影十字線102相對于該校正十字線104的瞬間動態軌跡，因此，操作者只能根據經驗大約判斷該鏡片3的轉動角度及該投影十字線102與該校正十字線104之間的光軸偏芯誤差，而據以判定該鏡片3在多少轉動角度時具有較小的光軸偏芯誤差，如此，不但不精準，且，由于不同操作者的眼力不盡相同，因此，只要換由不同的操作者操作，往往即會產生判定出不同的轉動角度的問題，此外，當每一片鏡片3在起始的擺放位置略有不同時，往往也會導致轉動角度判定不同的問題，因此，同一批生產的鏡片3往往會產生不同的判定結果，而無重復性。
二、操作者是用手去推動該鏡片3的外周面，因此，操作者并無法精準地控制該鏡片3每一次轉動的角度變化量，且不同操作者轉動的角度變化量也不會相同，如此，不但無法精準地找出到底該鏡片3是在多少轉動角度時具有最小的光軸偏芯誤差，且不同操作者即會產生不同的判定結果。
三、當該鏡片3尺寸過小時，即需先將該鏡片3裝設定位于一治具(圖未示)上，然后，操作者再借由推動該治具來帶動該鏡片3旋轉，而借以進行檢測，然而，由于該治具在制造時即可能會產生間隙誤差、幾何形狀誤差，同時，該治具與該鏡片3組配時也可能產生配合誤差，如此一來，即可能導致該鏡片3在被轉動檢測之前，其光軸即已產生偏斜的問題，因而會影響后續的轉動角度的判定結果。
此外，也有業者是利用反射式或折式顯微鏡來進行檢測，惟，其也是以人工旋轉鏡片的方式來進行檢測，因此，也會產生上述的缺失。
發明內容
本發明的目的在于提供一種可精準地測定鏡片在不同轉動角度的光軸偏芯誤差的鏡片偏芯測定方法及其系統。
本發明鏡片偏芯測定方法，包含(A)準備一具有一缺口的安裝基座、一可安置于該缺口的鏡片、一具有一朝向該缺口的撥動頭的壓電致動器、一與該壓電致動器電性連接的控制單元、一朝向該鏡片的顯微鏡單元、一可與該顯微鏡單元連結的電子拍攝單元、一與該電子拍攝單元電性連接的中央處理單元、一與該中央處理單元電性連接的角度感測單元，及一與該中央處理單元電性連接的顯示單元，該顯微鏡單元具有一可經由該鏡片成像的第一標計，及一可與該第一標計進行比對的第二標計，該電子拍攝單元可拍攝該第一、二標計的影像，該角度感測單元可感測該鏡片的轉動角度。(B)使該控制單元驅使該壓電致動器的撥動頭推動該鏡片的一外周面，而使該鏡片相對該缺口轉動。(C)使該電子拍攝單元將所拍攝的該第一、二標計的影像傳送至該中央處理單元，以計算該第一、二標計之間的相對距離，并使該角度感測單元將該鏡片的轉動角度傳送至該中央處理單元。(D)使該中央處理單元將該第一、二標計的影像、該第一、二標計之間的相對距離與該鏡片的轉動角度傳送至該顯示單元顯示。
本發明鏡片偏芯測定系統，包含一機臺、一安裝基座、一壓電致動器、一控制單元、一顯微鏡單元、一電子拍攝單元、一角度感測單元，及一中央處理單元。該安裝基座是裝設于該機臺上，并具有一可供一鏡片安置的缺口。該壓電致動器是裝設于該機臺上，并具有一朝向該缺口的撥動頭。該控制單元是與該壓電致動器電性連接，該控制單元可驅使該壓電致動器的撥動頭推動該鏡片的一外周面，而使該鏡片相對該缺口轉動。該顯微鏡單元是朝向該鏡片，并具有一可經由該鏡片成像的第一標計，及一可與該第一標計進行比對的第二標計。該電子拍攝單元是與該顯微鏡單元連結，并可拍攝該第一、二標計的影像。該角度感測單元是可感測該鏡片轉動時的轉動角度。該中央處理單元是分別與該電子拍攝單元、該角度感測單元電性連接，該電子拍攝單元可將所拍攝的該第一、二標計的影像傳送至該中央處理單元，該中央處理單元可計算該第一、二標計之間的相對距離，而，該角度感測單元可將該鏡片的轉動角度傳送至該中央處理單元。
本發明的鏡片偏芯測定方法及其系統，不但可精準地測定出鏡片具有最小光軸偏芯誤差的轉動角度，且具有檢測重復性高及可信度佳的優點，所以確實能達到發明的目的。
下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明圖1是現有一種光學偏芯檢測系統的系統配置示意圖；圖2是該檢測系統瞬間顯示的檢測畫面；圖3是本發明鏡片偏芯測定方法一較佳實施例所采用的一檢測系統與一鏡片的系統配置示意圖；圖4是該檢測系統局部俯視示意圖；圖5是該檢測系統局部側視剖視示意圖；圖6是該檢測系統所拍攝的該鏡片的畫面；圖7是一類似圖3的視圖，說明該檢測系統的一壓電致動器推動該鏡片，而使該鏡片產生轉動；圖8是該檢測系統顯示的檢測結果畫面，說明該鏡片的光軸位置變化軌跡。
具體實施例方式
有關本發明的前述及其它技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式的一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的明白。
參閱圖3、4、5，為本發明鏡片偏芯測定方法的較佳實施例所采用的一檢測系統100，及所欲檢測的一鏡片200。
該檢測系統100包含一機臺10、一裝設于該機臺10上并具有一缺口21的安裝基座20、一裝設于該機臺10上的X軸向調整裝置30、一裝設于該X軸向調整裝置30上的Y軸向調整裝置40、一裝設于該Y軸向調整裝置40上且具有一朝向該缺口21的撥動頭51的壓電致動器50、一與該壓電致動器50電性連接的控制單元60、一朝向該鏡片200的顯微鏡單元70、一與該顯微鏡單元70連結的電子拍攝單元80、一與該電子拍攝單元80電性連接的中央處理單元(CPU)90、一與該中央處理單元90電性連接的角度感測單元110、一與該中央處理單元90電性連接的顯示單元120，及一與該中央處理單元90電性連接的記錄單元130。
在本實施例中，該壓電致動器50是為一種以色列Nanomotion公司所生產的產品型號為HR1-1-S-3的產品，該控制單元60也為同公司所生產的產品型號為AB1-2-HR11S3的產品，當該壓電致動器50以交流電激磁時，該撥動頭51的最小步進單位可為10nm，而其速度可為15-30mm/sec，而，當該壓電致動器50以直流電激磁時，該撥動頭51的最小步進單位可為2～6nm，其相關技術可參閱Nanomotion公司所申請的美國專利U.S.5453653，所以在此不再詳細說明，此外，借由調整該X、Y軸向調整裝置30、40，可微調該撥動頭51相對該鏡片200的位置，而使該撥動頭51可接觸到該鏡片200的一外周面210。
該顯微鏡單元70具有一可經由該鏡片200成像的第一標計71(見圖8)，及一可與該第一標計71進行比對的第二標計72(見圖8)，在本實施例中，該顯微鏡單元70可為穿透式、反射式或折射式顯微鏡，當該顯微鏡單元70為穿透式顯微鏡時，該第一、二標計71、72與該鏡片200的相對位置關系即類似于現有的穿透式顯微鏡1(見圖1)。
該電子拍攝單元80可拍攝該第一、二標計71、72的影像，在本實施例中，該電子拍攝單元80是為一CCD數字相機。
該角度感測單元110可感測該鏡片200的轉動角度，在本實施例中，該角度感測單元110是為一光柵組件。
參閱圖3，利用上述的檢測系統100對該鏡片200進行檢測，本發明鏡片偏芯測定方法的較佳實施例是包含以下步驟
步驟一如圖3、4所示，準備該檢測系統100與該鏡片200，并將鏡片200擺置于該安裝基座20的缺口21內。
步驟二如圖3、6所示，使該電子拍攝單元80將所拍攝的該鏡片200的影像傳送至該中央處理單元90。該中央處理單元90利用影像處理技術可判定該鏡片200的外周面210的一切口部220的所在位置，該切口部220在業界一般稱為D-cut，即被切斷的澆口位置，在本實施例中，該切口部220是作為該鏡片200轉動角度的起始參考點。
步驟三如圖7所示，使該控制單元60驅使該壓電致動器50的撥動頭51推動該鏡片200的外周面210，而使該鏡片200相對該缺口21轉動，在本實施例中，該鏡片200轉動的步進角度為0.25度。
步驟四如圖7、8所示，使該電子拍攝單元80將該鏡片200每轉動0.25度所拍攝到的該第一、二標計71、72的影像傳送至該中央處理單元90，并計算該該鏡片200每轉動0.25度時該第一、二標計71、72之間的相對距離，同時，使該角度感測單元110將該鏡片200相對該切口220的累計轉動角度傳送至該中央處理單元90。
步驟五如圖7、8所示，使該中央處理單元90將該鏡片200每轉動0.25度時該第一、二標計71、72的影像與該第一、二標計71、72之間的相對距離(即該鏡片200的光軸偏芯誤差)，及該鏡片相對該切口220的累計轉動角度傳送至該顯示單元120顯示，同時，并使該中央處理單元90將該鏡片200每轉動0.25度時該第一、二標計71、72的影像與該第一、二標計71、72之間的相對距離，及該鏡片相對該切口220的累計轉動角度傳送至該記錄單元130儲存。在本實施例中，由于該鏡片200每轉動0.25度時該顯示單元120均會顯示出該第一標計71相對于該第二標計72的位置，因此，該第一標計71的位置變化即會在該顯示單元120上形成一連續的軌跡300，其中，該軌跡300的主要部份是呈不規則鋸齒狀，并具有一小范圍的平滑段310，該軌跡300的鋸齒狀部份反應了該鏡片200的偏芯程度是隨著轉動角度而改變，該平滑段310所代表的即是該切口部220的幅角范圍，由于該切口部220是作為該鏡片200轉動角度的起始參考點，且是該撥動頭51不接觸的區域，因此，在該切口部220的幅角范圍內，該第一標計71實質上并未量測，而以銜接于該軌跡300的鋸齒狀部份之間的平滑狀線條(即該平滑段310)表示。
借此，當操作者利用該檢測系統100完成該鏡片200的光軸偏芯誤差量測后，操作者觀看該顯示單元120上所顯示的該軌跡300，即可明確地看出該鏡片200在相對該切口220的累計轉動角度為幾度時，該第一、二標計71、72之間的光軸偏芯誤差為最小，而，操作者借由點選該中央處理單元90內建的操作窗口，更可精準地得知該鏡片200在相對該切口220的累計轉動角度為幾度時，該第一、二標計71、72之間的光軸偏芯誤差為最小，及該第一、二標計71、72之間的光軸偏芯誤差的大小為多少，進而得到該鏡片200對應最小光軸偏芯誤差的最佳轉動角度，如此，當該鏡片200與其它鏡片進行后續的組配時(例如數字相機或照相手機的變焦鏡頭)，該鏡片200即可以利用相對該切口220的最佳轉動角度去進行組裝，而使組裝成品產生最佳的光學成像品質。
經由以上的說明，可再將本發明的優點歸納如下一、本發明利用該檢測系統100可以該切口部220作為該鏡片200轉動角度的起始參考點，且可記錄該鏡片200相對該切口220的累計轉動角度，并可在該顯示單元120上顯示該第一標計71相對于該第二標計72的位置變化的連續軌跡300，因此，操作者借由觀看該顯示單元120上所顯示的該軌跡300，即可明確地看出該鏡片200在相對該切口220的累計轉動角度為幾度時，該第一、二標計71、72之間的光軸偏芯誤差為最小，同時，操作者借由該顯示單元120上的操作窗口，更可精準地得知該鏡片200在相對該切口220的累計轉動角度為幾度時，該第一、二標計71、72之間的光軸偏芯誤差為最小，及該第一、二標計71、72之間的光軸偏芯誤差的大小為多少，進而得到該鏡片200對應最小光軸偏芯誤差的最佳轉動角度，因此，不論任操作者操作該檢測系統100，本發明均可精準地測定出該鏡片200在多少轉動角度時，具有最小的光軸偏芯誤差，而具有重復性高、可信度佳的優點。
二、本發明是利用該壓電致動50器的撥動頭51推動該鏡片200的外周面210，而使該鏡片200以0.25度作為單位步進角度，并于該鏡片200每轉動0.25度時即進行一次量測，因此，本發明可精準地控制該鏡片200每一次轉動的角度變化量，并可精準地找出該鏡片3在多少轉動角度時具有最小的光軸偏芯誤差。
三、不論該鏡片200的尺寸大小為何，本發明均可利用尺寸微小的撥動頭51去推動該鏡片200，因此，本發明可完全改善現有小尺寸的鏡片3與該治具進行組配所產生的配合誤差問題，而可使不同尺寸大小的鏡片200在量測時，均可具有良好的光軸垂直性。
權利要求
1.一種鏡片偏芯測定方法，其特征在于該鏡片偏芯測定方法包含(A)準備一具有一缺口的安裝基座、一可安置于該缺口的鏡片、一具有一朝向該缺口的撥動頭的壓電致動器、一與該壓電致動器電性連接的控制單元、一朝向該鏡片的顯微鏡單元、一可與該顯微鏡單元連結的電子拍攝單元、一與該電子拍攝單元電性連接的中央處理單元、一與該中央處理單元電性連接的角度感測單元，及一與該中央處理單元電性連接的顯示單元，該顯微鏡單元具有一可經由該鏡片成像的第一標計，及一可與該第一標計進行比對的第二標計，該電子拍攝單元可拍攝該第一、二標計的影像，該角度感測單元可感測該鏡片的轉動角度；(B)使該控制單元驅使該壓電致動器的撥動頭推動該鏡片的一外周面，而使該鏡片相對該缺口轉動；(C)使該電子拍攝單元將所拍攝的該第一、二標計的影像傳送至該中央處理單元，以計算該第一、二標計之間的相對距離，并使該角度感測單元將該鏡片的轉動角度傳送至該中央處理單元；及(D)使該中央處理單元將該第一、二標計的影像、該第一、二標計之間的相對距離與該鏡片的轉動角度傳送至該顯示單元顯示。
2.如權利要求1所述的鏡片偏芯測定方法，其特征在于在步驟(A)中，更準備一與該中央處理單元電性連接的記錄單元，而，在步驟(D)中，并使該中央處理單元將該第一、二標計的影像、該第一、二標計之間的相對距離與該鏡片的轉動角度傳送至該記錄單元儲存。
3.如權利要求1所述的鏡片偏芯測定方法，其特征在于該鏡片偏芯測定方法更包含一在步驟(A)、(B)之間的步驟(A1)，在步驟(A1)中，使該電子拍攝單元將所拍攝的該鏡片的影像傳送至該中央處理單元，以判定該鏡片的外周面的一切口部的所在位置。
4.如權利要求1所述的鏡片偏芯測定方法，其特征在于在步驟(A)中，該電子拍攝單元是為一CCD數字相機。
5.一種鏡片偏芯測定系統，其特征在于該鏡片偏芯測定系統包含一機臺；一安裝基座，是裝設于該機臺上，并具有一可供一鏡片安置的缺口；一壓電致動器，是裝設于該機臺上，并具有一朝向該缺口的撥動頭；一控制單元，是與該壓電致動器電性連接，該控制單元可驅使該壓電致動器的撥動頭推動該鏡片的一外周面，而使該鏡片相對該缺口轉動；一顯微鏡單元，是朝向該鏡片，并具有一可經由該鏡片成像的第一標計，及一可與該第一標計進行比對的第二標計；一電子拍攝單元，是與該顯微鏡單元連結，并可拍攝該第一、二標計的影像；一角度感測單元，是可感測該鏡片轉動時的轉動角度；及一中央處理單元，是分別與該電子拍攝單元、該角度感測單元電性連接，該電子拍攝單元可將所拍攝的該第一、二標計的影像傳送至該中央處理單元，該中央處理單元可計算該第一、二標計之間的相對距離，而，該角度感測單元可將該鏡片的轉動角度傳送至該中央處理單元。
6.如權利要求5所述的鏡片偏芯測定系統，其特征在于該鏡片偏芯測定系統更包含一與該中央處理單元電性連接的顯示單元，該中央處理單元可將該第一、二標計的影像、該第一、二標計之間的相對距離與該鏡片的轉動角度傳送至該顯示單元顯示。
7.如權利要求5所述的鏡片偏芯測定系統，其特征在于該鏡片偏芯測定系統更包含一與該中央處理單元電性連接的記錄單元，該中央處理單元可將該第一、二標計的影像、該第一、二標計之間的相對距離與該鏡片的轉動角度傳送至該記錄單元儲存。
8.如權利要求5所述的鏡片偏芯測定系統，其特征在于該電子拍攝單元是為一CCD數字相機。
全文摘要
本發明是在提供一種鏡片偏芯測定方法及其系統，包含一、準備一具有一缺口的安裝基座、一可安置于該缺口的鏡片、一具有一撥動頭的壓電致動器、一控制單元、一顯微鏡單元、一電子拍攝單元、一中央處理單元、一角度感測單元，及一顯示單元，該顯微鏡單元具有一第一、二標計，二、使該控制單元驅使該撥動頭推動該鏡片產生轉動，三、使該電子拍攝單元將拍攝的該第一、二標計傳送至該中央處理單元，以計算該第一、二標計間的相對距離，并使該角度感測單元將該鏡片的轉動角度傳送至該中央處理單元，四、使該中央處理單元將該第一、二標計的影像、該第一、二標計間的相對距離與該鏡片的轉動角度傳送至該顯示單元顯示。
文檔編號G01B11/00GK1831466SQ200510051380
公開日2006年9月13日 申請日期2005年3月8日 優先權日2005年3月8日
發明者趙圣瑞 申請人:亞洲光學股份有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
