光电组件的同心度检测设备及其检测方法与流程

本发明涉及一种光电组件的同心度检测设备及其检测方法，尤指一种适用于检测光通讯领域中所使用的传送光学组件及接收光学组件的同心度。

背景技术：

在光通信领域中，光电收发器(optoelectronic transceiver)主要的是用来进行光信号和电信号的转换及传输的介面，其包括二个主要的光电组件，分别为光学传送器(optical transmitter)和光学接收器(optical receiver)。其中，光学传送器将电数据信号转换成光信号，再用光纤缆线(fiber optic cable)传送此光信号；而光学接收器(optical receiver)透过光纤缆线接收光信号，再将光信号转换成电信号。

然而，不论光学传送器或光学接收器都有一重要的光学组件(optical subassembly)，光学传送器的光学组件称为传送光学组件(Transmitting Optical SubAssembly，TOSA)，光学接收器的光学组件称为接收光学组件(Receiving Optical SubAssembly，ROSA)，以下将以传送光学组件为例进行说明。

请一并参阅图1A、及图1B，图1A是一光电组件的示意图，图1B是一光电组件的分解图。图1A、及图1B中显示有一传送光学组件，其用以将光学传送器输出的光信号耦合(couple)到一光纤。此一光电组件主要包括一光电转换元件E1、一套筒E2、及一固定套环E3，其中光电转换元件E1主要用于发送光信号，固定套环E3用于连接并固定光纤，而套筒E2则是负责连接光电转换元件E1与固定套环E3，且套筒E2内包括一光学构件(图中未示)，其用以将光电转换元件E1所发射的光信号对准及聚焦到此光纤的末端。

然而，各零件难免有各自的误差，且在一般的组装过程中，也难免会有组装上的公差，此等误差或公差将导致光信号传输路径发生偏移；较常见地，即因为套筒E2和固定套环E3间的接合松动、组装位置偏移、或该二元件自身误差所造成同心度(core concentricity)不足，导致无法掌握光收发结构的成品或半成品的可靠度，进而造成产品良率的不确定性。

因此，在现有的光电组件的同心度检测设备中常见以影像检测的方式来进行，亦即拍摄光电组件的影像，藉以判断光电组件中套筒E2和固定套环E3的同心度或有无其他瑕疵。进一步说明，在现有技术中，通常会使用摄像装置来拍摄光电组件的光收发端面，并透过所拍摄的影像不管是以人工的方式或电脑自动判别的方式来判断套筒E2和固定套环E3二者的同心度。惟，此一方式精确度不足，且很容易发生误判。

再者，如美国专利公开第US 2005/0184227 A1号「Method and apparatus for testing for the quality of a light transmitting/receiving structure(检测光收发结构良莠的方法及装置)」此一先前技术，其公开了不同于上述现有技术的检测方式。上开美国专利公开文献主要是将光学组件直接透过一光纤连接到光功率量测装置，并利用光功率量测装置来量测光信号强度变化用以判断光学组件的良莠。再者，如上开美国专利文献中段落[0040]中所记载的，欲检测光学组件的同心度时，必须更进一步地透过旋转光纤、以及改变光纤和光学组件的耦合方向等手段来作为检测条件，而光功率量测装置则是在当施予上述检测条件下来进行量测。

然而，很明显地，上开美国专利公开文献所揭露的技术手段难以适用于现今追求高检测效率的趋势，因其检测过程繁复、且耗时。综上所述，一种成本低廉、可以快速检测、又可提供高检测精度的光电组件的同心度检测设备及其检测方法，实为目前产业界的迫切需求者。

技术实现要素：

本发明的主要目的是在提供一种光电组件的同心度检测设备及其检测方法，能快速检测光电组件的同心度，且检测精度高，实能符合现今追求高检测效率的趋势。

为达成上述目的，本发明一种光电组件的同心度检测设备，该光电组件包括一光电转换元件、一套筒、及一固定套环，其中固定套环套接于套筒，套筒套接于光电转换元件，而该设备主要包括一测距模组、及一控制器；测距模组设置于光电组件的一侧；控制器电性连接于测距模组，且控制器控制测距模组对光电组件的套筒和固定套环的外环周面上各至少二处进行测距，而控制器根据测距模组所量测到的测距值来判断光电组件的套筒和固定套环的同心度。

据此，本发明光电组件的同心度检测设备主要运用测距原理，而利用测距模组分别量测其至套筒和固定套环的外环周面间的距离来作为测距值，且测距模组分别量测套筒和固定套环上至少两处；而控制器则根据该等测距值来判断套筒、以及固定套环的同心度，故能大幅提升检测效率、及检测精度。

较佳的是，在本发明的设备中，测距模组可包括一第一测距装置、及一第二测距装置，而第一测距装置可对应于套筒，第二测距装置可对应固定套环；控制器可控制第一测距装置、及第二测距装置分别对光电组件的套筒和固定套环的外环周面上各至少二处进行测距，且控制器根据第一测距装置、及第二测距装置所量测到的测距值来判断光电组件的套筒和固定套环的同心度。据此，本发明的测距模组可配置二测距装置，其分别对光电组件的套筒和固定套环进行测距，藉此提高检测效率、及检测精度。

再者，在本发明的设备中，控制器可分别比对第一测距装置于套筒的外环周面上 至少二处所量测到的测距值、以及第二测距装置于固定套环的外环周面上至少二处所量测到的测距值，来判断光电组件的套筒和固定套环的同心度。换言之，本发明可以根据套筒的外环周面上至少二处的测距值、以及根据固定套环的外环周面上至少二处的测距值，将之分别比对是否相符或者差距于一预定值内，藉此判断套筒和固定套环的同心度。

另外，在本发明的设备中，第一测距装置、及第二测距装置可沿一直线设置，而直线平行于光电组件的中心轴。亦即，第一测距装置和第二测距装置可以平行于光电组件的中心轴的方式来分别量测套筒和固定套环的外环周面上至少二处的测距值。

又，在本发明的设备中，该控制器可计算第一测距装置与第二测距装置于套筒和固定套环的外环周面上至少二处中每一处所分别量测到的测距值间的差值，并比对等差值来判断套筒和固定套环的同心度。换言之，本发明可利用比对至少二个差值的方式来判断套筒和固定套环的同心度，而每一个差值由所对应的套筒和固定套环的外环周面上所分别量测到的测距值计算而得。

再且，在本发明的设备中，测距模组可更包括一第三测距装置、及一第四测距装置，其分别与第一测距装置和第二测距装置分设于不同方位处；而第三测距装置可对应于套筒，第四测距装置可对应于固定套环；且控制器可控制第一测距装置、及第三测距装置分别对套筒的外环周面上至少二处进行测距，控制器可控制第二测距装置、及第四测距装置分别对固定套环的外环周面上至少二处进行测距。据此，本发明可以透过四个测距模组来检测套筒和固定套环的同心度，其中两两分别对套筒和固定套环的外环周面上至少二处进行测距，故可更佳提升检测效率、及检测精度，又可降低机构的复杂度。

较佳的是，在本发明的设备中，测距模组可包括一非接触型测距模组，其可为微波测距模组、红外线测距模组、雷射测距模组、超音波测距模组、或其他等效的测距模组；抑或，本发明的测距模组可包括一接触型测距模组，其包括一顶杆，该顶杆抵接于套筒和固定套环中至少一个的外环周面上。

优选为，本发明的设备可更包括一旋转台，其系电性连接于控制器，而光电组件可固定于旋转台上；控制器控制旋转台至少局部地旋转，以供测距模组对光电组件的套筒和固定套环的外环周面上各至少二处进行测距。据此，本发明可以透过旋转台来带动光电组件转动，用以协助测距模组对套筒和固定套环的外环周面上各至少二处进行测距。

此外，本发明的设备可更包括一绕行载具，其系电性连接于该控制器，-而测距模组可组设于绕行载具上；控制器控制绕行载具移动，使测距模组以光电组件为中心至 少局部地绕行，以供测距模组对光电组件的套筒和固定套环的外环周面上各至少二处进行测距。据此，本发明可以透过绕行载具来带动测距模组以光电组件为中心绕行，用以协助测距模组对套筒和固定套环的外环周面上各至少二处进行测距。

为达成前述目的，本发明一种光电组件的同心度检测方法，而光电组件包括一光电转换元件、一套筒、及一固定套环，且固定套环套接于套筒，套筒套接于光电转换元件，该方法包括以下步骤：首先，测距模组对光电组件的套筒和固定套环的外环周面上各至少二处进行测距；接着，一控制器根据前述步骤所取得的该等测距值，来判断光电组件的套筒和固定套环间的同心度。

据此，本发明光电组件的同心度检测方法同样运用测距原理，分别量测至少二处的测距模组至套筒和固定套环的外环周面间距离的测距值，进而根据该等测距值来判断套筒、以及固定套环的同心度

另外，在本发明的方法中，控制器可分别比对测距模组于套筒上至少二处所量测到的测距值、以及比对测距模组于固定套环上至少二处所量测到的测距值，来判断光电组件的套筒和固定套环的同心度。换言之，本发明的方法可透过比对套筒上至少二处的测距值来判断同心度、以及可透过比对固定套环上至少二处的测距值来判断同心度。

此外，本发明的方法中控制器可更进一步计算测距模组于套筒和固定套环的外环周面上各至少二处中位于同一轴向方位处所分别量测到的测距值的差值；而控制器比对该等差值，来判断套筒和固定套环间的同心度。换言之，本发明可以比对至少二个差值来判断套筒和固定套环的同心度，而每一个差值由位于同一轴向方位处的套筒和固定套环的外环周面上所分别量测到的测距值计算而得。

附图说明

图1A为一光电组件的示意图。

图1B为一光电组件的分解图。

图2A为本发明第一较佳实施例采用非接触型测距模组的示意图。

图2B为本发明第一较佳实施例的系统框架图。

图3A、3B为本发明第一较佳实施例的局部放大示意图。

图4A为同心度不足的光电组件的俯视示意图。

图4B为根据图4A所显示的光电组件所绘制出的测距值与角度的关系图。

图4C为同心度良好的光电组件所绘制出的测距值与角度的关系图。

图4D为同心度良好的光电组件所绘制出的测距的差值与角度的关系图。

图5为本发明第一较佳实施例采用接触型测距模组的示意图。

图6为本发明第二较佳实施例的示意图。

图7为本发明第三较佳实施例的示意图。

图8为本发明第四较佳实施例的示意图。

图9为本发明第五较佳实施例的示意图。

符号说明：

1 测距模组

2 第一测距装置

21，31 顶杆

22 第三测距装置

3 第二测距装置

32 第四测距装置

4 控制器

5 旋转台

6 绕行载具

61 环形轨道

62 移载装置

7 转动架

E 光电组件

E1 光电转换元件

E2 套筒

E21 套筒的轴心

E22 水平直线

E3 固定套环

E31 固定套环的轴心

E32 不规则弧线

具体实施方式

本发明光电组件的同心度检测设备及其检测方法在本实施例中被详细描述之前，要特别注意的是，以下的说明中，类似的元件将以相同的元件符号来表示。再者，本发明的图式仅作为示意说明，其未必按比例绘制，且实际实施的所有细节也未必全部呈现于图式中。

请同时参阅图1A、图1B、图2A、及图2B，图1A、1B为一光电组件的示意图，图2A为本发明第一较佳实施例采用非接触型测距模组的示意图，图2B为本发明第一较佳实施例的系统框架图。图1A、1B中显示有一光电组件E，其包括一光电转换元件E1、一套筒E2、及一固定套环E3，其中固定套环E3套接于套筒E2，套筒E2套接于光电转换元件E1，而固定套环E3则是用于耦接一光纤(图中未示)。

再者，如图2A、2B中所示，本实例主要包括测距模组1、控制器4、以及旋转台5；其中测距模组1设置于光电组件E的一侧，而光电组件E固定于旋转台5上，且控制器4电性连接于测距模组1和旋转台5。另外，本实施例的测距模组1包括一第一测距装置2、及一第二测距装置3；其中，第一测距装置2、及第二测距装置3沿一直线设置，且其平行于光电组件E的中心轴；又，第一测距装置2对应于套筒E2，而第二测距装置3对应于固定套环E3。

在本第一实施例中，第一测距装置2、及第二测距装置3采用非接触型测距模组，例如微波测距模组、红外线测距模组、雷射测距模组或超音波测距模组。然而，非接触式测距的原理主要是透过发射光源，当光源的光束击中待测物之后，接收经由待测物反射的反弹光束，并且以飞行时间法(Time of Flight，TOF)计算光束来回时间转换成与待测物的距离，或者使用相位法计算与待测物的距离。

另外，于此特先说明，本发明的测距模组1并不以采用二个测距装置或多个测距装置为限，在其他的实施态样中亦可使用单一测距装置来进行量测，而单一测距装置可以线或面扫瞄的方式、或者搭配移动载具来对固定套环E3、及套筒E2进行测距。

请一并参阅图3A、3B，图3A、3B为本发明第一较佳实施例的局部放大示意图，以下说明本实施例的检测方式。首先，控制器4控制第一测距装置2、及第二测距装置3分别对光电组件E的套筒E2和固定套环E3的外环周面上一第一位置进行测距；亦即，如图3A中所示，第一测距装置2、及第二测距装置3所量测到的测距值分别为 D1与D2。接着，旋转台5旋转一特定角度，而控制器4控制第一测距装置2、及第二测距装置3分别对套筒E2和固定套环E3的外环周面上一第二位置进行测距；即如图3B中所示，第一测距装置2、及第二测距装置3所量测到的测距值分别为D1′与D2′。

接着，控制器4根据上述步骤中所取得的该等测距值D1，D2，D1′，D2′，来判断光电组件E的套筒E2和固定套环E3间的同心度。其中，本实施例提供以下两种判断方法，第一种方法是比对同一元件(即套筒E2、或固定套环E3)上不同位置(即第一位置和第二位置)的测距值，第二种方式则是比对不同元件(即套筒E2、及固定套环E3)在相同位置(即同一轴向方位处的第一位置或第二位置)所分别量测到的测距值的差值。

详细说明之，在本发明所提供的第一种同心度的判断方式中，控制器4分别比对第一测距装置2于光电组件E的套筒E2的外环周面上第一位置和第二位置所量测到的测距值D1，D1′、以及比对第二测距装置3于光电组件E的固定套环E3的外环周面上第一位置和第二位置所量测到的测距值D2，D2′。据此，藉由比对测距值D1，D1′，便可得知套筒E2在第一位置和第二位置是否有偏移，如果测距值D1，D1′不相符或超出一预定量，便可判断套筒E2的同心度不足，为瑕疵品。同理，如果测距值D2，D2′不相符或超出一预定量，便可判断固定套环E3的同心度不足，为瑕疵品。

请同时参阅图4A、4B、4C，图4A是同心度不足的光电组件的俯视示意图，图4B是根据图4A所显示的光电组件所绘制出的测距值与角度的关系图，图4C是同心度良好的光电组件所绘制出的测距值与角度的关系图。如图中所示，本实施例更进一步地对光电组件E进行360度的量测，并透过数据分析绘制成测距值与角度的关系图。

其中，如果检测到如图4A所示的同心度不足的光电组件E时，360度测距值与角度的关系图即如图4B所示，此时因为套筒E2同心度良好，故套筒E2的360度测距值将呈现水平直线E22；另一方面，因固定套环E3的轴心E31已明显偏离套筒E2的轴心E21，故固定套环E3的360度测距值将呈现不规则弧线E32，而可轻易看出此一光电组件E的同心度不足，属瑕疵品。此外，如果检测到同心度良好的光电组件E时，则应该呈现如图4C所示的关系图，其中套筒E2、以及固定套环E3的360度测距值都将呈现等距的水平直线。

接着，请再参阅图3A、3B，在本发明所提供的第二种同心度的判断方式中，控制器4进一步分别对套筒E2和固定套环E3的外环周面上第一位置所量测到的测距值D1，D2进行运算，求其差值；且也对第二位置所量测到的测距值D1′，D2′进行运算，求其差值；而控制器4比对该等差值来判断光电组件E的套筒E2和固定套环E3间的同心度。

详细说明之，在第二种同心度的判断方式中，控制器4计算在第一位置上第一测距装置2与第二测距装置3所分别量测到的测距值D1，D2的差值，即(D1-D2)；接着，控制器4计算在第二位置上，第一测距装置2与第二测距装置3所分别量测到的测距值D1′，D2′的差值，即(D1′-D2′)。据此，藉由比对该等差值，便可得知套筒E2或固定套环E3是否有偏移，如果所运算出的差值不相符或超出一预定量，便可判断同心度不足，为瑕疵品。当然，在本发明的其他实施态样中，也不以仅差值作为判断条件为限，亦可以和值(D1+D2)、积值(D1×D2)、商值(D1÷D2)、或其他运算方式来作为判断条件。

请参阅图4D，图4D为同心度良好的光电组件所绘制出的测距值的差值与角度的关系图。本实施例更进一步地对光电组件E进行360度的量测，并透过数据分析绘制成测距值的差值与角度的关系图。如图中所示，图中显示出一水平直线，即表示在每一个量测位置中，第一测距装置2与第二测距装置3所量测到的测距值的差值皆为同一固定值，即表示所量测的光电组件E的同心度良好。另一方面，如果图中显示出一不规则线段时，则表示光电组件E的同心度不良，属瑕疵品。

请参阅图5，图5为本发明第一较佳实施例采用接触型测距模组的示意图。图5与图2A中所示的设备主要差异在于，图5所示的设备采用了接触型测距模组，其包括二顶杆21，31，该等顶杆21，31系分别抵接于套筒E2和固定套环E3的外环周面上。其中，进行量测时，顶杆21，31将随着光电组件E的套筒E2和固定套环E3的外环周面变化而发生机械式的作动位移，测距模组便将此机械式位移转换成电信号，用以呈现测距值。

请参阅图6，图6为本发明第二较佳实施例的示意图。图6所示的第二实施例与前述第一实施例主要差异在于，第一实施例是透过旋转台5转动，进而带动光电组件E旋转，以供测距模组1来量测套筒E2及固定套环E3的外环周面上不同方位的测距值；然而，本实施例则是采用了测距模组1以光电组件E为中心绕行的方式来进行量测。详言之，图中显示有一绕行载具6，其包括一环形轨道61、及一移载装置62，移载装置62可以沿着环形轨道61来绕行，而第一测距装置2与第二测距装置3则组设于移载装置62上。据此，本实施例可透过移载装置62来带动测距模组1以光电组件E为中心绕行，用以协助测距模组1对套筒E2和固定套环E3的外环周面进行多方位的测距。

请参阅图7，图7为本发明第三较佳实施例的示意图。第三实施例与第二实施例采用了相同方式，即是利用测距模组1以光电组件E为中心绕行的方式来进行量测。惟，第三实施例与第二实施例的主要差异在于绕行载具6的实施型态不同，本实施例的绕行载具6为一转动架7，其呈U型，而测距模组1则设置于转动架7二侧的内侧 壁上。据此，只要透过旋转转动架7，测距模组1即可以光电组件E为中心绕行并进行量测，故可轻易地且快速地检测光电组件的同心度。

请参阅图8，图8为本发明第四较佳实施例的示意图。本实施例与前述所有实施例的主要差异在于，本实施例采取固定式量测，也就是不论测距模组1或光电组件E均不作旋转或绕行，直接进行量测。详言之，图8中所显示的测距模组1包括第一测距装置2、第二测距装置3、第三测距装置22、及第四测距装置32，其中第一测距装置2和第二测距装置3沿一直线设置，第三测距装置22和第四测距装置32沿另一直线设置，而该等直线皆分别平行于光电组件E的中心轴且彼此相距90度。

然而，控制器4可控制第一测距装置2、及第三测距装置22同时对光电组件E的套筒E2的外环周面上二处进行测距，且控制器4亦可控制第二测距装置3、及第四测距装置32同时对光电组件E固定套环E3的外环周面上二处进行测距。据此，本实施例可同时对套筒E2和固定套环E3的外环周面上二处进行测距，更可提高检测效率，且因为本实施例采取固定式量测，故可更加提高检测精度。

请参阅图9，图9为本发明第五较佳实施例的示意图。本实施例为前述第四实施例的扩充，第五实施例同样采用了固定式量测，但测距模组1则在光电组件E的四环周配置了四组共八个测距装置，其分别以光电组件E为中心各距90度的方式等距配置。据此，本实施例可同时对套筒E2和固定套环E3的外环周面上四处进行测距，更可提高检测效率、及检测精度。

此外，上述第四实施例和第五实施例也不以固定式量测为限，亦可搭配第一实施例的旋转台5或第二、三实施例的绕行载具6，藉此可更加提高检测效率。

上述实施例仅系为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求书所述为准，而非仅限于上述实施例。