CN101376558A - 模造光学镜片的模仁 - Google Patents

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CN101376558A CNA2007102014901A CN200710201490A CN101376558A CN 101376558 A CN101376558 A CN 101376558A CN A2007102014901 A CNA2007102014901 A CN A2007102014901A CN 200710201490 A CN200710201490 A CN 200710201490A CN 101376558 A CN101376558 A CN 101376558A
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骆世平
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Abstract

本发明涉及一种模造光学镜片的模仁，其包括模仁基底，该模仁基底具有一模压面。该模压面上具有一压电陶瓷层，该压电陶瓷层与一控制其发生机械形变的外部电路相连接。该模仁可控制成型精度。

Description

模造光学镜片的模仁
技术领域
本发明涉及一种用于模造光学镜片的模仁，尤其涉及一种可控制成型精度的模仁。
背景技术
模仁广泛应用于模压成型制程，特别是用于制造光学镜片产品，如非球面光学镜片、球透镜、棱镜等，采用直接模压成型(Direct Press-molding)技术可直接生产高质量的光学镜片产品(请参见“Quartz Glass Molding by Precision Glass Molding Method”，Trans.IEE Jpn.，pp.494-497，2002)，而且无需打磨、抛光等后续加工步骤，可大大提高生产效率和产量。
模造光学镜片成型时，多以控制压缩行程决定冷却时机，但将高温高压转变为室温常压必须经过缓慢的过程，这样一来光学镜片的最终尺寸与冷却点的理想尺寸会有一定的偏差。一般的方法是通过经验值补正偏差，但随机台状况及操作方法的不同需要经常进行调整，光学镜片的精度无法得到保证。
发明内容
有鉴于此，提供一种可控制成型精度的模仁实为必要。
本发明提供一种模造光学镜片的模仁，其包括模仁基底，该模仁基底具有一模压面。该模压面上具有一压电陶瓷层，该压电陶瓷层与一控制其发生机械形变的外部电路相连接。
由于压电陶瓷的尺寸变化范围通常在纳米级至微米级，因此在模压面上设置压电陶瓷层可以实现比一般机械控制具有更高精密度的尺寸偏差补偿。且压电陶瓷具有较高的机械强度、硬度及韧性，可以承受模造光学镜片制程中的高温高压。
附图说明
图1是本发明第一实施例模造光学镜片的模仁的结构剖示图。
图2及图3是用烧结法制造第一实施例中压电陶瓷层的过程示意图。
图4至图6是第一实施例中模仁基底与压电陶瓷层一体烧结的过程示意图。
图7是本发明第二实施例模造光学镜片的模仁的结构剖示图。
具体实施方式
请参阅图1，第一实施例提供一种模造光学镜片的模仁。该模仁10包括模仁基底11，该模仁基底11具有一模压面110，该模压面110的部分呈凹陷的圆弧面，该凹陷的圆弧面限定一型腔111。在本实施例中，该型腔111的表面呈凹陷的圆弧面，当然也可根据欲模造的光学镜片的形状而设计型腔111表面的形状，例如凹陷或突起的非球面、圆球面等。
该模仁基底11可由高强度的超硬化合金、碳化物陶瓷(例如碳化钨)或金属陶瓷制成。
于本实施例中，该模压面110上进一步具有一压电陶瓷层12，该压电陶瓷层12与一控制其发生机械形变的外部电路120相连接。该压电陶瓷层12的材料主要选自钛酸钡(BaTiO3)、钛酸铅(PbTiO3)、锆钛酸铅(PbZrTiO3)等压电陶瓷材料。该压电陶瓷层12也可以是铌酸盐系压电陶瓷，三元系压电陶瓷等。
该压电陶瓷层12可以通过粘接、镶套或焊接的方法与模压面110固定在一起。通过上述方法制成模仁10首先需要通过烧结的方法制成压电陶瓷层12。请参见图2，首先，将上述压电陶瓷材料中的一种或几种均匀混合；然后将混合之物料20置于第一模仁21中，该第一模仁21具有与上述型腔111表面形状相同的型腔211，且该型腔211比型腔111增加了一定的深度，所增加的深度等于压电陶瓷层12的厚度。请一并参见图3，用第二模仁22施以压力于第一模仁21内的物料20，该第二模仁22具有与第一模仁型腔211形状完全吻合之模压面220，将初步挤压成型的物料20a放置于高温中进行烧结，从而形成压电陶瓷层12；利用微细加工雕刻形成所需光学透镜曲面；最后将压电陶瓷层12通过粘接、镶套、焊接等方法与模压面110固定。
另外，也可以将模仁基底11与压电陶瓷层12一同进行烧结，形成模仁10。请参阅图4，首先将模仁基底11之材料30(例如以碳化钨为主的超硬材料微粒)先置于第一模仁31上，并用第二模仁32施以压力于第一模仁31上的材料30，该第二模仁32具有与型腔111形状完全吻合之模压面320；再将上述压电陶瓷材料中的一种或几种均匀混合后的物料33置于基底材料30之上(参见图5)，再用第三模仁34施以压力于第一模仁31内的物料33(参见图6)，该第三模仁34具有与型腔111形状完全吻合之模压面340；将初步挤压成型的物体放置于高温中进行烧结，从而形成模仁基底11与压电陶瓷层12相结合的模仁10；最后利用微细加工雕刻形成所需光学透镜曲面。
由于压电陶瓷材料本身机械和电性耦合作用，外部电压加在压电陶瓷层12产生电场就会使压电陶瓷层12产生机械形变。当该压电陶瓷层12受外部控制电路所加的电场作用时，其电偶极矩会被拉长或缩短，该压电陶瓷层12会沿电场方向伸缩。于本实施例中，外部电压所产生的外部电场的方向优选为使用模仁10制造镜片时模仁10施压的方向，一般与模造过程中模仁10移动的方向相同。该压电陶瓷层12将会随着外加电压值大小而改变厚度，外加电压越大，压电陶瓷层12的厚度也会越大，从而可根据实际需要控制电压大小控制压电陶瓷层12的尺寸。
请参阅图7，本发明第二实施例提供的模仁40的结构与第一实施例中的模仁10的结构基本相同，其区别仅在于，模仁基底41及压电陶瓷层42之间进一步形成一中间层43。中间层43起增强结合性的作用，使模仁基底41与压电陶瓷层42紧密结合，提高稳定性，中间层43可由钽或钨金属构成，其厚度可以较薄，例如小于1微米。
上述第二实施例模仁40由模仁基底41、压电陶瓷层42以及中间层43构成，其中模仁基底41及压电陶瓷层41可分别由烧结法制备，而中间层43则可由溅镀法形成。例如：可先采用类似第一实施例的方法，利用挤压成型及烧结法形成模仁基底41；再以溅镀法于模仁基底表面形成钽、钨薄膜，即中间层43；最后以挤压成型、烧结法形成压电陶瓷层42，并施以精细加工形成所需光学透镜曲面。
由于压电陶瓷的尺寸变化范围通常在纳米级至微米级，因此在模压面上设置压电陶瓷层可以实现比一般机械控制具有更高精密度的尺寸偏差补偿。且压电陶瓷具有较高的机械强度、硬度及韧性，可以承受模造光学镜片制程中的高温高压。
可以理解的是，上述模仁不仅仅可以应用于制造光学镜片，也可以用在其它通过模压成型方法成型的制程中，通过设计不同的模压面就可以成型不同的产品。
可以理解的是，对在本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出其它各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

  1. 【权利要求1】一种模造光学镜片的模仁，包括模仁基底，该模仁基底具有一模压面，其特征在于：该模压面上具有一压电陶瓷层，该压电陶瓷层与一控制其发生机械形变的外部电路相连接。
  2. 【权利要求2】如权利要求1所述的模仁，其特征在于，该模压面呈圆弧面，圆球面或非球面。
  3. 【权利要求3】如权利要求1所述的模仁，其特征在于，该模仁基底的材料是超硬化合金，碳化物陶瓷或金属陶瓷。
  4. 【权利要求4】如权利要求1所述的模仁，其特征在于，该压电陶瓷层的材料是钛酸钡，钛酸铅或锆钛酸铅。
  5. 【权利要求5】如权利要求1所述的模仁，其特征在于，该压电陶瓷层的材料是铌酸盐系压电陶瓷或三元系压电陶瓷。
  6. 【权利要求6】如权利要求1所述的模仁，其特征在于，该压电陶瓷层通过粘接，镶套或焊接的方法与该模压面固定在一起。
  7. 【权利要求7】如权利要求1所述的模仁，其特征在于，该模仁基底与该压电陶瓷层一体烧结而成。
  8. 【权利要求8】如权利要求1所述的模仁，其特征在于，该模仁基底与该压电陶瓷层之间进一步包括一中间层。
  9. 【权利要求9】如权利要求8所述的模仁，其特征在于，该中间层由钽或钨金属组成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106772716A (zh) * 2017-02-07 2017-05-31 长沙青波光电科技有限公司 大na非球面柱透镜的制备方法

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