1、光學(xué)透鏡之偏心檢測技術(shù)近年來因?yàn)榭蓴y帶式電子產(chǎn)品對于光學(xué)模之需求逐年提升，光學(xué)透鏡制造技術(shù)大幅進(jìn)步，目前市場針對直5 mm以下之光學(xué)元件生產(chǎn)方式以塑膠射出于玻璃模造此兩種制造技術(shù)為重心。此兩種技術(shù)中，因塑膠光學(xué)片具有低材料成本于高生產(chǎn)速度，為現(xiàn)今小尺寸光學(xué)元件生產(chǎn)主流。而相較于塑膠光學(xué)片，模造光學(xué)玻璃具高折射率于較佳機(jī)械性質(zhì)， 亦逐漸被市場重視。模造玻璃于塑膠射出之光學(xué)元件容易于制造過程中因模仁對正誤差或材料冷郤疇不均勻收縮，而使II片第一曲面光軸于第二曲面光軸產(chǎn)生傾斜(tilt)于偏心(decenter)誤差,其中傾斜誤差將會(huì)使影像增加畸變(distortion)于慧差(coma)之影響，而

2、偏心誤差將會(huì)使影像增加球面像差(spherical aberrations)影響，此兩種誤差降低II片之成像品質(zhì)外亦會(huì)同疇降低光學(xué)片之機(jī)械性質(zhì)。對于球面于非球面光學(xué)片之檢測方式可概略區(qū)分為接。蜀式于非接斶式檢測，其中接日蜀式檢測方法以Taylor Hobson公司生產(chǎn)之 Talysurf PGI 2540于 Panasonic公司生產(chǎn)UA3P為檢測市場主流，檢測原理為使用單黑占探針對待測片迤行輸廓描描。而非接斶式檢 測機(jī)臺(tái)以 Trioptics公司生產(chǎn)之 OptiCentric?為偏心于傾斜檢測標(biāo)準(zhǔn)，其檢測原理為為用準(zhǔn) 直光通中空片載臺(tái)，同疇以精密平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)待測試片檢測其焦點(diǎn)動(dòng)態(tài)偏差。有鑒于聚焦

3、式偏心檢測技術(shù)無法檢測擴(kuò)散型片，本中心于臺(tái)灣大阜機(jī)械系利用自勤 化光學(xué)檢測搭配影像處理技巧，研發(fā)出極化光學(xué)檢測方法。相較于現(xiàn)有技術(shù)能別提供快速的 檢測光學(xué)片偏心于傾斜，為用于高產(chǎn)能之塑膠射出于玻璃模造線上檢測。圖二和圖三分別為極化量測系統(tǒng)架設(shè)原理及極化量測系統(tǒng)架設(shè)原理剖面圖。圖二表示 一光學(xué)片放置于相互垂直之極化片中，考慮一入射平面波，旋依平面波描述成于入射波電場關(guān)保，其中 含、令、Es于E)分別為此平面波水平極化方向于垂直極化方向之單位向量于 振幅大小，K為入射波之波前法向量，r為座檄之II考向量。常入射平面波過曲面折射彳麥波前法向量為改變k2,同疇依據(jù)邊界連續(xù)性，折射波之極化振幅將會(huì)隨不同

4、的入射角度于折射角度而有所改變，而此一特性可以由菲涅爾方程式(Fresnel equations)表示。圖一、標(biāo)準(zhǔn)、傾斜于偏心片對成像品質(zhì)的模擬圖licri/iintd圖二、極化量測系統(tǒng)架設(shè)原理圖三、極化量測系統(tǒng)架設(shè)原理剖面圖富線性偏極化平行入射光待測面折射彳麥，其極化狀態(tài)將會(huì)依據(jù)第一曲面曲率、第二曲面曲率和兩曲面光軸之相對位置而產(chǎn)生變化。依據(jù)此特性，為用極化檢測片于影像擷取系統(tǒng)能別擷取待測片之表面資訊，旋針對偏心片于傾斜片以光學(xué)軟件CodeV迤行不同II數(shù)待測片之模擬，如圖四所示。根據(jù)上述模擬于分析結(jié)果自行開發(fā)檢測儀器如圖五所示，其中入射光源為線性極化準(zhǔn)直光，使用快速片爽持座爽持待測片，于取

5、像前裝置于入射光相互垂直之極化濾使用此一檢測架構(gòu)量測HOYA?特制片（曲率268.927 mm于54.638 mm,折射率1.498,表面無鍍膜，偏心2 mm）之結(jié)果如圖六所示。量測結(jié)果為能量中心于輪廓中心水平偏差2.2379 mm ,依據(jù)圖二之理論頸測偏差量為2.2194 mm ,兩者之誤差量為4.4%。(R二 saouqflA PI£U<B ASXJcku出“：，沖Ujh 1 M -1 iDF3h wii i，- i g f * i ifm e n !$a .，1 電4，SW"1 " , "-.3 QIa El*H J* , U 酹> *

6、-nn| r Tg .事 145?" F !<1. ； -jJIXy direct idn(rwi>n 3114344 nm明,矍，！，VV 、g - 0 37 A rnm ，： ±5J,上 *14000 nm ' rl酷了 ftl事 ”* *T &)44 rmL fch * hAing fatofvw«t ht4rd'Ar -wvrf 9 皿I W *- W.L3»n-iM am- > jitn.v-iwas Hi "1 M . Qmj ¥ 3 "HLcr -也電，* ri al&

7、#171; -ODM - #v0.4mo.0 。冬 ID IS 202.S3,0Till angle p (degiee圖四、模擬片折射率對偏心和傾斜片能量分布關(guān)保圖五、非軸對稱誤差自勤化光學(xué)檢測架橫圖圖六、HOYA特裂片偏心于傾斜量測結(jié)果以此概念設(shè)言十檢測儀器搭配為用自勤化光學(xué)檢測方法，對HOYA 片迤行偏差量測，可獲得高精度和高重現(xiàn)性量測結(jié)果，未來將此檢測概念于方法為用于模造玻璃和塑膠射出透鏡之制造幾何誤差檢測。單鏡片偏心測量LAS激光反射式定心裝配工作臺(tái)可以針對單個(gè)光學(xué)元件的偏心進(jìn)行檢測， 觀察加工偏心程 度，為壓圈式被動(dòng)裝配提供重要的參考。 所謂單鏡片偏心測量其目的就是要尋找光軸 （上

8、表 面球心和下表面球心連心線）和機(jī)械軸的偏差。（圖1） 那么就從這一角度出發(fā)單鏡片偏心測量可使用兩種方法：1）先找機(jī)械軸，再求光軸：使用杠桿表對鏡片側(cè)面進(jìn)行測量及調(diào)整，使鏡片的外圓（OD）,即機(jī)械軸與旋轉(zhuǎn)軸重合。 此時(shí)利用光學(xué)模塊觀察鏡片上下表面的偏心，求出偏心情況。2）先找光軸，再求機(jī)械軸：先對黃銅材料的主動(dòng)式定心夾具進(jìn)行機(jī)械校正，再利用用光學(xué)模塊觀察及調(diào)整鏡片上表面的偏心，使其光軸（上表面，下表面的球心）與旋轉(zhuǎn)軸重合，再利用杠桿表對鏡片的側(cè)面進(jìn)行 測量，求出偏心情況。1校準(zhǔn)夾具OATI公司會(huì)根據(jù)客戶要求提供尺寸不同的高精度黃銅材料的夾具（如圖 1）。該夾具為主動(dòng)式定心（環(huán)式支撐）接口。將夾具放置ABS上后，可以將機(jī)械杠桿表通過夾具底部的A-B參考面，將該夾具的機(jī)械軸與旋轉(zhuǎn)軸重合。另外，當(dāng)樣品放置在夾具上方并被真空吸附后， 樣品的下表面可以自主定心。11*5 Olltpljth E F f up ，力 I 口 鼻: uh u 匚 u l，Radius ol Bottom (2nd) S jrface2檢測1）先找機(jī)械軸，再求光軸：將夾具放置在 ABS轉(zhuǎn)臺(tái)上，將被測鏡片放置在夾具上，利用機(jī)械打表測量鏡片邊緣，并且 通過ABS的調(diào)整（X-Y及傾斜方向）將鏡片的機(jī)械軸與旋轉(zhuǎn)軸重合。此時(shí)直接測量鏡片上 下表面的球心，可直接測得該鏡片偏心量。2）先找光