专利名称：光轴跟踪方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光轴追踪方法及装置，特别涉及一种利用具有狭缝的旋转构件于不同高度的多个不同位置旋转，然后测量穿过狭缝的光线的能量强度是否达到一预设值来决定一光源的光轴的方法与装置。
背景技术：
光束的能量分布向来就是光学研究的一项重要课题，不论是发光元件的亮度分布与追踪，或者是光学设备的光路检测，光迹的追踪是一必要的手段。
以往对于光迹追踪的方法大多对于光束的横断面做矩阵式的扫描，虽然可以有效地测量空间光能量分布的数据，来决定光迹的方向，但是这种追踪光迹的方法却很耗时，而且往往无法得到精密的发散角。
就光储存产品而言，光学读取头(OPU，Optical Pick-Up)的光轴的测量或光轴的倾角调校向来都是评价产品质量及读写优良率的一项重要参数。对于一个已组装完成的光学读写头而言，要单独测量其光轴的倾角是不容易的，虽然可以通过剪式干涉仪(shearing interferometer)，但是测量光轴的倾角仅为剪式干涉仪的一部分功能，仅为了测量光轴的倾角而购置昂贵的剪式干涉仪是一件极为不划算的事，因此希望开发出一种既简便又精确的光轴追踪方法以决定光轴的方向并测量光轴的倾角。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单又可进行高精度测量的光轴追踪方法及装置。
一种光轴追踪方法，用于追踪一光源的光轴，包括下列步骤提供一旋转构件，旋转构件具有一狭缝；将旋转构件设于具有第一高度的多个位置并旋转，同时测量穿过狭缝的光线，当所测量到的光线能量达到一预设值时，分别记录狭缝所在的角位置并根据该等角位置及第一高度计算出一第一光轴点；将旋转构件设于具有第二高度的多个位置并旋转，同时测量穿过狭缝的光线，当所测量到的光线能量达到一预设值时，分别记录狭缝所在的角位置并根据该等角位置及第二高度计算出一第二光轴点；以及根据第一、第二光轴点得光源的光轴，并根据第一高度及第二高度计算出光轴的倾角。
在上述的优选实施例中，旋转构件可为一转盘。
在上述的优选实施例中，第一高度的多个位置包括一第一位置以及一第二位置，第二高度的多个位置包括一第三位置以及一第四位置。
上述的优选实施例还包括下列步骤将于第一位置测量到的狭缝位置记录为第一角位置，而于第二位置测量到的狭缝位置记录为第二角位置；以及将于第三位置测量到的狭缝位置记录为第三角位置，而于第四位置测量到的狭缝位置记录为第四角位置。
本发明的一优选实施例的光轴追踪装置包括一导柱、一升降件、一旋转构件以及一传感器。升降件结合于导柱，并可于导柱上升降，旋转构件具有一狭缝供光源的光线穿透，并枢设于升降件上，传感器与旋转构件相隔一适当的距离设置。当旋转构件旋转时，光源所发出的光线穿过狭缝而进入传感器。其中升降件可为Y字形，一端结合于导柱，其它端则供枢设旋转构件。
在上述优选实施例中，还包括一基座，其用于承载导柱。
在上述优选实施例中，还包括一放置座，其设于旋转构件下方，用于放置欲追踪光轴的光源。
在上述优选实施例中，还包括一光锥管，其设于旋转构件与传感器之间，用于收集穿过狭缝的光线并将所收集的光线导入传感器。
在上述优选实施例中，还包括一第一聚焦透镜设于旋转构件与光锥管之间，其用于收集并汇聚穿过狭缝的光线。
在上述优选实施例中，还包括一第二聚焦透镜设于光锥管与传感器之间，将光锥管所收集的光线导入传感器。
在上述优选实施例中，还包括一角度计算马达，其设于升降件上，驱动旋转构件旋转并计算旋转角度。
在上述优选实施例中，还包括一狭缝起始侦测器，其设于升降件上并用于侦测狭缝旋转的起始位置。
在上述优选实施例中，还包括一支架，其结合于导柱并用于承载传感器。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1和图2为本发明的光轴追踪方法原理的示意图。
图3为本发明的光轴追踪装置的立体图。
图4A为本发明的光轴追踪装置的立体分解图。
图4B和图4C分别为图4A的侧视图及正视图。
图5至图8为本发明的光轴追踪方法的示意图。
附图标记说明1～光源；2～光锥；3～狭缝；4～转盘；10～底座；20～导柱；32～第一端；34～第二端；40～转盘；42～狭缝；50～放置座；60～光学读写头模块；70～支架；72～套环；80～传感器；90～小聚焦透镜(第二聚焦透镜)；100～光锥管；110～大聚焦透镜(第一聚焦透镜)；120～角度计算马达；130～狭缝起始侦测器；1000～第一位置；2000～第二位置；3000～第三位置；4000～第四位置；V1～第一向量；V2～第二向量；V3～第三向量；V4～第四向量；P1～第一光轴点；P2～第二光轴点。
具体实施例方式
首先说明本发明的光轴追踪方法的原理。如图1所示，一般而言，光源1所发出的光束会形成一个光锥2，该光锥2横截面能量分布为高斯分布，即光锥2的中心部分(光轴)的能量最强，因此只要能找到光能量最强的位置即可找到光轴的所在。根据上述原理，可利用一具有狭缝3的转盘4旋转横切过光锥2，并侦测狭缝3在不同位置时穿透狭缝3的光线的能量，当侦测到光线的能量达到一预设值时，狭缝3所在的位置与转盘4的旋转中心所形成的向量必定会通过光轴，利用此原理可找到光源1的光轴，以下对此做详细的说明。
如图2所示，将转盘4置于一第一位置1000并旋转转盘4，该第一位置1000位于一第一高度，当侦测到通过狭缝3的光线能量达到一预设值(所测量的最大值，即能量最强的值)时，狭缝3与转盘4的旋转中心形成一第一向量V1；接着将转盘设于同样位于第一高度的一第二位置2000并旋转转盘4，当侦测到通过狭缝3的光线达到该预设值时，狭缝3与转盘4的旋转中心形成一第二向量V2，第一向量V1与第二向量V2的交点必定位于光源1的光轴上，设为第一光轴点P1；然后将转盘4设于一第三位置3000并旋转转盘4，该第三位置3000位于一第二高度，当侦测到通过狭缝3的光线能量达到该预设值时，狭缝3与转盘4的旋转中心形成一第三向量V3；接着将转盘设于同样位于第二高度的一第四位置4000并旋转转盘4，当侦测到通过狭缝3的光线能量达到该预设值时，狭缝3与转盘4的旋转中心形成一第四向量V4，第三向量V3与第四向量V4的交点位于光源1的光轴上，设为第二光轴点P2；连结P1及P2可得该光源1的光轴，而第一高度与第二高度的高度差为已知，利用P1及P2之间的距离以及该高度差可计算出该光轴的倾角。
然而由于第一、二、三、四向量V1、V2、V3、V4为抽象的几何概念，所以实际上进行测量时，是测量转盘4的角位置，连同转盘4所在的高度，由计算机程序计算出第一及第二光轴点P1、P2的坐标。
根据以上所述的原理，本发明的光轴追踪装置的一优选实施例，如图3所示，主要包括一底座10、一导柱20、一Y字形升降件30、一旋转构件(转盘40)以及一放置座50。底座10承载导柱20，Y字形的升降件30的第一端32设于导柱20上，并可于导柱20之上、下限位置之间滑动升降，转盘40枢设于Y字形升降件30的第二端34，转盘40具有一狭缝42，放置座50设于转盘40的下方，供放置一光学读写头模块60，在转盘40的上方，一支架70结合于导柱20，在支架70的上方通过一套环72承载一传感器80以及一小聚焦透镜(第二聚焦透镜)90，在支架70的下方设有一光锥管100，而一大聚焦透镜(第一聚焦透镜)110结合于该光锥管100。当转盘40旋转时，光学读写头模块60的光可穿过狭缝42，经由大聚焦透镜110汇聚，并由光锥管100收集，最后由小聚焦透镜90导入传感器80中，以侦测光的能量强度。图4A为本发明的光轴追踪装置的立体分解图，图4B、图4C分别为图4A的侧视图及正视图。其中，转盘40结合于一角度计算马达120并由该角度计算马达120驱动而旋转，该角度计算马达120可计算出转盘40旋转的角位置，此外在Y字形升降件30的中央还设有一狭缝起始侦测器130，侦测狭缝42的起始位置。
以下说明利用上述的光轴追踪装置对光学读写头模块60进行光轴的追踪，并进而计算出其光轴的倾角。
步骤一利用一准直仪(未图标)调校放置光学读写头模块60的放置座50，使放置座50的基准面与导柱20垂直。
步骤二如图5所示，将升降件30降低至下限位置，然后将转盘40安装于升降件30的第二端34，点亮光学读写头模块60，并启动角度计算马达120，此时转盘40上的狭缝42会横切过光学读写头模块60的光束，当测量到通过狭缝42光线能量达到一预设值时，记录狭缝42的角位置为第一角位置(此时狭缝42与转盘40的旋转中心所形成的第一向量V1会通过光轴)。
步骤三如图6所示，将转盘40及角度计算马达120安装于第三端36，并启动角度计算马达120使转盘40旋转，当测量到通过狭缝42光线能量达到一预设值时，记录狭缝42的角位置为第二角位置(此时狭缝42与转盘40的旋转中心所形成的第二向量V2也会通过光轴)。
步骤四根据第一角位置及第二角位置以及升降件30所在的下限位置的高度，可计算出在该高度的光轴点，称为第一光轴点。
步骤五将升降件30升高至上限位置，并重复步骤二、三，如图7、图8所示，可得第三角位置以及第四角位置，并计算出上限位置所在高度的光轴点，称为第二光轴点。
步骤六根据第一、二光轴点以及上、下限位置的高度差，并利用向量运算可得到光轴的倾角。
通过本发明的光轴追踪方法，可以利用构造简单的光学追踪装置追踪出一发光体的光轴，无需购置昂贵复杂的仪器。
虽然本发明已以优选实施例公开如上，然而，其并非用以限定本发明，本领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，当然可作一些的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以所附权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种光轴追踪方法，用于追踪一光源的光轴，包括下列步骤提供一旋转构件，所述旋转构件具有一狭缝；将所述旋转构件设于具有第一高度的多个位置并旋转，同时测量穿过所述狭缝的光线，当所测量到的光线能量达到一预设值时，分别记录所述狭缝所在的角位置并根据所述这些角位置及所述第一高度计算出一第一光轴点；将所述旋转构件设于具有第二高度的多个位置并旋转，同时测量穿过所述狭缝的光线，当所测量到的光线能量达到一预设值时，分别记录所述狭缝所在的角位置并根据所述这些角位置及所述第二高度计算出一第二光轴点；以及根据所述第一、第二光轴点得到所述光源的光轴，并根据所述第一高度及第二高度计算出所述光轴的倾角。
2.如权利要求1所述的光轴追踪方法，其中所述旋转构件为一转盘。
3.如权利要求1所述的光轴追踪方法，其中所述第一高度的多个位置包括一第一位置以及一第二位置，所述第二高度的多个位置包括一第三位置以及一第四位置。
4.如权利要求3所述的光轴追踪方法，其中还包括下列步骤将于所述第一位置测量到的狭缝位置记录为第一角位置，而于所述第二位置测量到的狭缝位置记录为第二角位置；以及将于所述第三位置测量到的狭缝位置记录为第三角位置，而于所述第四位置测量到的狭缝位置记录为第四角位置。
5.一种光轴追踪装置，用于追踪一光源的光轴，包括一导柱；一升降件，结合于所述导柱，并可于一第一高度和一第二高度之间升降；一旋转构件，具有供所述光源的光线穿透一狭缝，并枢设于所述升降件；以及一传感器，与所述旋转构件相隔一适当的距离设置，当所述旋转构件旋转时，所述光源所发出的光线穿过所述狭缝而进入所述传感器。
6.如权利要求5所述的光轴追踪装置，其中所述升降件为Y字形，具有一第一端、第二端以及第三端，所述第一端结合于所述导柱，而其它两端则选择性地供枢设所述旋转构件。
7.如权利要求5所述的光轴追踪装置，其中还包括一基座，承载所述导柱。
8.如权利要求5所述的光轴追踪装置，其中还包括一放置座，设于所述旋转构件下方，用于放置所述光源。
9.如权利要求5所述的光轴追踪装置，其中还包括一光锥管，设于所述旋转构件与所述传感器之间，用于收集穿过所述狭缝的光线并将所收集的光线导入所述传感器。
10.如权利要求9所述的光轴追踪装置，其中还包括一第一聚焦透镜，设于所述旋转构件与所述光锥管之间，用于收集并汇聚穿过所述狭缝的光线。
11.如权利要求9所述的光轴追踪装置，其中还包括一第二聚焦透镜，设于所述光锥管与所述传感器之间，将所述光锥管所收集的光线导入所述传感器。
12.如权利要求5所述的光轴追踪装置，其中还包括一角度计算马达，设于所述升降件上，驱动所述旋转构件旋转并计算旋转角度。
13.如权利要求5所述的光轴追踪装置，其中还包括一狭缝起始侦测器，设于所述升降件上，用于侦测所述狭缝旋转的起始位置。
14.如权利要求5所述的光轴追踪装置，其中还包括一支架，结合于所述导柱，用于承载所述传感器。
全文摘要
本发明公开了一种光轴追踪方法及装置。本发明的光轴追踪方法通过一具有狭缝的旋转构件在不同的高度的多个不同的位置测量光线能量达到一预设值的方位以决定一光源的光轴方向及倾角。
文档编号G11B7/00GK1821737SQ200510008399
公开日2006年8月23日 申请日期2005年2月18日 优先权日2005年2月18日
发明者林东龙, 杨芯苹, 柳至崇 申请人:明基电通股份有限公司