d3偏心量測技術(shù)與發(fā)展-預(yù)覽頁
【正文】 誤差之檢測評估，則是製作高精度光學(xué)鏡片之一重要課題。如單一球面曲面，即以通過球面與基軸交點之表面法線 (normal to the surface) 與基軸間的夾角稱為表面傾角 (surface tilt angle)，定義為同心度誤差，亦即前述之偏心。 偏心誤差可分為兩種來源：一種是光軸與幾何中心軸之間的橫向偏移 (lateral displacement)，如圖 1(a)；另一種是光軸與幾何中心軸之間的傾斜 (tilt)，如圖 1(b)。傳統(tǒng)量測方法 在一般的光學(xué)系統(tǒng)中，假使透鏡的光軸與參考軸並未重合，光線進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)時，不管是透過反射或是折射所形成的光學(xué)成像都會出現(xiàn)誤差，進(jìn)而影響了整個光學(xué)系統(tǒng)的品質(zhì)，因此，目前在組裝光學(xué)系統(tǒng)前，多會先對其中所需要使用的光學(xué)元件 (例如透鏡) 進(jìn)行偏心誤差的測量。使用原理係依待測鏡片參考面選擇的不同，配合不同旋轉(zhuǎn)夾持圓筒與特製夾持器，在確保鏡片周邊之中心軸與夾持圓筒之旋轉(zhuǎn)軸重合後，利用機(jī)械量錶在鏡片距離中心軸 (R) 圓周上量測高低差值 (DH)，如圖 2 所示，由式 (1) 計算得透鏡傾斜偏心量 (smechanical)： (1)另一種量測透鏡橫向偏移量的方法係利用兩具夾持圓筒固定住上下兩曲面，使旋轉(zhuǎn)軸與鏡片同心軸重合，再以機(jī)械量錶配合圓筒旋轉(zhuǎn)一周，量測鏡片外緣偏差值 (runout)，如圖 3 所示。 (2)對於厚鏡片 (中心厚度大於 15 mm) 而言，則以鏡片邊緣中心軸為參考軸，量測上下曲面相對之偏心量。此旋轉(zhuǎn)半徑經(jīng)幾何換算後即為透鏡偏心量 (soptical)，如下式： (3)其中，fh 為物鏡之有效焦長，fa 為自準(zhǔn)直儀之有效焦長，fs 為待測鏡片之有效焦長，D 為十字線旋轉(zhuǎn)直徑。依實際光源不同，可區(qū)分為準(zhǔn)直儀偏心量測法與雷射偏心量測法。此時一邊調(diào)整 V 型治具位置一邊轉(zhuǎn)動待測透鏡，使雷射光束由透鏡之幾何中心點進(jìn)入透鏡。另外，傳統(tǒng)測量偏心的方法對於具有極大曲率半徑值的球面的元件而言存在量測精度上的限制，而且傳統(tǒng)的偏心測量方式僅可測量待測表面為單一曲率半徑之球面面型的元件，並無法測量具有特殊曲面的非球面元件。鑑於習(xí)知技術(shù)與裝置仍有諸多不足，而相關(guān)偏心檢測設(shè)備造價昂貴且存有使用上諸多限制，因此儀器科技研究中心特別針對目前業(yè)界在特殊規(guī)格鏡片偏心量測上的困難，開發(fā)非接觸式的檢測偏心誤差方法與裝置，以利即時量測鏡片偏心誤差，並適時修正製程參數(shù)使誤差至可容許範(fàn)圍內(nèi)，有效提升產(chǎn)品製造良率。利用電腦輔助進(jìn)行陰影圖形辨識與分析，可以獲得該非球面的偏心量。穿透光為檢測光，經(jīng)待測面反射後，再次穿過標(biāo)準(zhǔn)鏡頭，然後循著與反射光相同光路到達(dá)成像面上，與參考光進(jìn)行干涉。如果待測面之光軸與標(biāo)準(zhǔn)鏡頭之光軸間有一傾角與橫向位移，則可藉由觀察干涉圖形來調(diào)整待測面與標(biāo)準(zhǔn)鏡頭之相對傾角與位置，亦即使待測面光軸與標(biāo)準(zhǔn)鏡頭光軸重合，得以確定待測面光軸位置。各式檢測偏心系統(tǒng)依其設(shè)計原理與組立加工過程中的誤差而存在檢測極限。值得注意的是不管使用哪一種檢測方式，均假設(shè)基準(zhǔn)線 (datum axis) 或基準(zhǔn)面具有完美的方向性與完美之表面形狀，且檢測設(shè)備整體最大容許誤差需小於待測元件或系統(tǒng)的誤差。~439。 內(nèi)，精密測量儀器物鏡約在 3
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