CN101545993B - 复眼透镜模具及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种复眼透镜模具及其制造工艺，涉及光学透镜制造技术领域；所要解决的是制造复眼透镜模具的技术问题；所述复眼透镜模具的制造工艺：1)经过精密机械加工制造出与设计值差异量小于0.01mm的N(N为复眼透镜单体个数)个单体棒，再经过光学研磨出每个单体棒上的凹球面(此凹球面对应每个复眼透镜单体的凸球面)；2)经过仔细的排列将N个单体棒组合成单体组，将M组单体组组成单体阵列；3)将单体(M组)阵列放入精密加工后的模具外构和单体棒底板组合成的模具外框；4)经过单体棒压紧结构将单体(M组)阵列压紧在模具外框的基准面上。本发明的模具制造工艺具有价格便宜，工艺简单，产品一致性好，后续修改维修性好的特点。

Description

复眼透镜模具及其制造工艺
技术领域
本发明涉及光学透镜制造技术，特别是涉及一种能用于大屏幕微显背投影显示器的光学引擎的复眼透镜的模具制造技术。
背景技术
照明光学系统中复眼透镜是系统重要的组成部件，它的使用能使全视场范围的照度尽可能的均匀，特别是微显背投影显示器的大屏幕，所以微显背投影显示器的光学引擎的复眼透镜必须是照度均匀、光能利用率高的品质好的复眼透镜。而制造复眼透镜的模具是保障复眼透镜品质的关键环节。而传统复眼透镜的制作方式是制作每一个复眼单体，经过粘合剂拼接后组合成一个复眼透镜整体，由于粘合连接无法精确保证各复眼单体间的间隔距离，这样的复眼透镜就不能保证每个单体光轴间的相对位置关系，使得光能利用率低下，而且也容易产生分裂的情况，使得复眼透镜在使用中产生严重的质量问题，无法用于微显背投影显示器的光学引擎。而国外的复眼透镜虽然是通过模具压制成型，但由于其模具是采用整体型腔研磨成型的制造工艺，使得其模具工艺复杂、造价昂贵，而且不易于维护。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种价格便宜，工艺简单，产品一致性好，后续修改维修性好的复眼透镜模具及其制造工艺。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种复眼透镜模具，其特征在于，包括由框形的模具外构和设于模具外构下的单体棒底板组合成的模具外框、模具外框内设有的单体阵列、模具外框与单体阵列之间设有的单体棒压紧结构，单体阵列由至少二组单体组组成，每个单体组由至少二个复眼模具单体棒组成，每个单体棒都经过精密机械加工，每个单体棒上的凹球面(此凹球面对应每个复眼透镜单体的凸球面)都经过光学研磨。
进一步的，所述每个单体棒与设计值的差异量小于0.01mm。
进一步的，所述单体棒压紧结构为设于模具外框施压面与单体阵列之间的二L型夹块和施压面框壁上的用于顶压L型夹块的施压螺钉。
本发明所提供的一种所述复眼透镜模具的制造工艺，其特征是工艺过程为：
1)经过精密机械加工制造出的多个单体棒，再经过光学研磨出每个单体棒上的凹球面(此凹球面对应每个复眼透镜单体的凸球面)；
2)经过仔细的排列将多个单体棒组合成单体组，将多组单体组组成单体阵列；
3)将单体阵列放入模具外构和单体棒底板组合成的模具外框内；
4)经过单体棒压紧结构将单体阵列压紧在模具外框的基准面上。
进一步的，所述步骤1)中，所述每个单体棒与设计值的差异量小于0.01mm。
进一步的，所述步骤3)中，所述模具外构为精密加工后的模具外构。
进一步的，所述步骤4)中，在二相邻的施压面与单体(M组)阵列之间分别插入两块经过精密机械加工成型的L型夹块，然后由模具外框施压面二边框壁上的螺钉向内顶压L型夹块，向单体阵列施加压力。
利用本发明提供的复眼透镜模具及其制造工艺，由于采用单个单体棒包括凹球面精密机械加工，提高了复眼透镜产品的品质和一致性，由于采用组合模具框压紧的制造工艺，既工艺简单，又能精确保证每个单体光轴间的相对位置，从而保证了复眼透镜产品的质量，由于采用单体棒组合的单体阵列的组合模具，使模具易维护后续修改维修性好。对于现有技术中的玻璃单体粘接方式和整体型腔模具压制工艺，与本发明的单体组合模具压制工艺的优缺点可以通过表1进行对比：
  玻璃单体粘接方式   整体型腔模具压制工艺   单体组合模具压制工艺
  复眼产品单价   贵   贵   便宜
  工艺复杂程度   难   很难   简单
  复眼产品一致性   不好   好   好
  复眼产品品质   不好   好   好
  后续修改维修性   无   不好   好
由于本发明模具的使用，使得用复眼透镜进行光学积分的光学引擎制造成为可能，并大幅度降低了光学引擎的成本，这样就可以大力推广由光学引擎制造的投影大屏幕显示产品，可满足消费者对大屏幕显示产品的性价比要求，并可为大力推广节能的投影大屏幕产品提供技术保证基础，使得家用消费的节能减排变得可能和实际。
附图说明
图1是本发明实施例的复眼透镜模具单体棒示意图；
图2是本发明实施例的复眼透镜模具单体棒组合成的单体组示意图；
图3是本发明实施例的经过压紧后的复眼透镜模具的示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构、方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
由图1-图3所示，本发明实施例所提供的一种复眼透镜模具，其特征是，包括由框形的模具外构3和设于模具外构3下的单体棒底板4组合成的模具外框、模具外框内设有的单体阵列2、模具外框与单体阵列2之间设有的单体棒压紧结构5，单体阵列2由M组单体组组成，每个单体组由N个复眼模具单体棒1组成，每个单体棒都经过精密机械加工，与设计值差异量小于0.01mm，每个单体棒上的凹球面(此凹球面对应每个复眼透镜单体的凸球面)都经过光学研磨。
本发明实施例所提供的一种复眼透镜模具的制造工艺：
1)参见图1所示，经过精密机械加工制造出与设计值差异量小于0.01mm的N(N为复眼透镜单体个数)个单体棒，再经过光学研磨出每个单体棒上的凹球面(此凹球面对应每个复眼透镜单体的凸球面)；
2)参见图2所示，经过仔细的排列将N个单体棒组合成单体组，将M组单体组组成单体阵列；
3)参见图3所示，将单体(M组)阵列放入精密加工后的模具外构和单体棒底板组合成的模具外框内；
4)经过单体棒压紧结构5将单体(M组)阵列压紧在模具外框的基准面上；即在矩形模具外框内设有二相邻的基准面和二相邻的施压面，在二相邻的施压面与单体(M组)阵列之间分别插入两块经过精密机械加工成型的L型金属夹块，然后由模具外框施压面二边框壁上的两个M8螺钉向内顶压L型金属夹块，从而向单体阵列施加压力，以便使整个单体阵列压紧在模具外框的基准面上，以消除各单体棒之间的间隙。
由于经过此种发明方式制作出的复眼透镜模具容易修理而且经过精密加工易于保证各复眼透镜单体棒凹球面轴线关系，并通过热压玻璃块料或棒料后得到所需要的复眼透镜，因此可以保证复眼透镜的质量以及实现批量生产。
本发明主要是解决光学引擎中光积分器(即复眼透镜)制造的实际难题。通过本发明可以使目前面临的光学引擎只能设计，无法制造、无法量产的现实难题得以解决，并可以由此大力推进光学引擎制造的产业化。

Claims (5)

1.一种复眼透镜模具，其特征在于，包括由框形的模具外构和设于模具外构下的单体棒底板组合成的模具外框、模具外框内设有的单体阵列、模具外框与单体阵列之间设有的单体棒压紧结构，单体阵列由至少二组单体组组成，每个单体组由至少二个复眼模具单体棒组成，每个单体棒都经过精密机械加工，每个单体棒上的凹球面都经过光学研磨，其中，所述单体棒压紧结构为设于模具外框施压面与单体阵列之间的二个L型夹块和施压面框壁上的用于顶压L型夹块的施压螺钉。
2.根据权利要求1所述的复眼透镜模具，其特征在于，所述每个单体棒与设计值的差异量小于0.01mm。
3.一种权利要求1所述的复眼透镜模具的制造工艺，其特征是工艺过程为：
1)经过精密机械加工制造出的多个单体棒，再经过光学研磨出每个单体棒上的凹球面；
2)经过仔细的排列将多个单体棒组合成单体组，将多组单体组组成单体阵列；
3)将单体阵列放入模具外构和单体棒底板组合成的模具外框内；
4)经过单体棒压紧结构将单体阵列压紧在模具外框的基准面上，
其中，所述步骤4)中，在二相邻的施压面与单体阵列之间分别插入两块经过精密机械加工成型的L型夹块，然后由模具外框施压面二边框壁上的螺钉向内顶压L型夹块，向单体阵列施加压力。
4.根据权利要求3所述的模具制造工艺，其特征在于，所述步骤1)中，所述每个单体棒与谈计值的差异量小于0.01mm。
5.根据权利要求3所述的模具制造工艺，其特征在于，所述步骤3)中，所述模具外构为精密加工后的模具外构。
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