CN102422180A - 剪切贴在弯曲基片上的膜片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及剪切贴在弯曲基片(20)上的膜片的方法，其包括基片上参考点(O)与所述基片周边(B)之间的曲线长度(I₁，I₂，I₃，...)的初步计算。将计算的长度应用到平坦膜上以用于膜片的制造，然后通过连接应用的长度上的端点(C1，C2，C3，...)来剪切膜片。从而膜片精确地与基片的边缘重合。该方法尤其适合于将功能膜粘贴到眼镜镜片上，因为当膜装配到镜片之后的镜片的修剪会使所述膜的质量下降。

Description

剪切贴在弯曲基片上的膜片的方法

本发明涉及剪切贴在弯曲镜片上膜片的方法。

在眼科领域中，将从平坦的膜上剪切下的膜片贴到眼镜片上是特别有用的。

许多工业工艺流程包括将膜贴到基片的弯曲表面上的应用。弯曲表面通常理解为意指连续的表面，其中在该利用光学的表面的中心部分没有孔或阶梯，且该表面具有至少朝一个方向的曲率。这种基片的表面可以在其上的每个点具有两个曲率，在所述点上相切于该表面的两个方向的曲率可以相同或不同，且这两个曲率在不同的点之间可以变化或不可以变化。因此，该弯曲表面可对应于被本领域技术人员称之为伪球形面的复杂表面。特别地，基片的表面可以是非扩展型的。

出于经济方面的原因，贴到基片上的膜最初是平坦的，但可以弯曲。换言之，它可以弯曲但其形状仍一直保持扩展性，这意味着膜可以打开成平坦结构，而不延伸或撕破。这样的膜可以加工成平坦的或卷曲的结构。

通常，剪切下来的膜部分会比其要覆盖的基片的表面要大。然后将它贴附到基片上，然后将超出基片表面的周边而伸出的膜多余部分去除。这些多于的部分被浪费了，造成最初提供的未剪切膜的耗费。同时，超出基片面而伸出的膜部分难于去除。例如，基片上多余的膜部分可以通过沿基片表面的边走动刀片来切除，但是这样的操作既耗时又难以自动化。可选地，膜超出的部分可以将基片边缘压靠在砂轮上来打磨掉。所有这些情况，去除膜超出的部分在最终产品的生产工序中是一个特别的步骤，在该步骤中，基片和膜都必须牢固地夹持在保持装置上，这可能会造成膜的刮伤、压皱或破损，这与成品的质量要求相违背。当涉及光学产品时，这样的质量要求尤其严格，特别是当光学产品例如是眼镜镜片时。同时，去除仍然与基片相连的膜的超出部分可能导致基片上膜部分的分离或破损。

因此，本发明的目的在于提供一种将膜贴到弯曲基片上的改进不具有上述缺陷的方法。

特别地，本发明的一个目的是提供一种覆盖了膜部分的弯曲基片，该膜部分的边缘与基片之间有良好的重合。

本发明的另一目的是获得包括由膜部分覆盖的基片且具有足够良好品质的成品。

为了实现这个目的，本发明提出一种用于在平坦膜上剪切膜片的方法，用于将膜片贴到基片的弯曲表面上，该基片由所述表面的周边界定出，所述方法包括以下起始步骤：

/1/获取用于形成基片表面上网格的一系列点的三维坐标，以及

/2/确定基片表面上的参考点，在所述参考点穿过基片表面的参考轴，在所述参考点处与基片表面相切的参考面；以及沿所述基片面的周边分布的一系列采样点。

本发明的方法还包括以下步骤/3/到/5/，它用于基片表面的外周上的每个采样点：

/3/确定包括参考轴并经过外周的所述采样点的扩展面，

/4/从步骤/1/中获取的网格点的坐标，顺着基片表面与扩展面相交处的曲线段，来计算参考点与周边所述采样点之间的曲线长度，以及

/5/从参考点起，沿着扩展面和在参考点处与基片面相切的参考面相交的直线，应用该曲线长度，以形成从所述参考点发出并具有步骤/4/中计算得到的长度的直线段，

以及所述方法还包括以下步骤：

/6/通过包含在参考面内的插入的轮廓，将与参考点相对的直线段的端点连接起来，以及

/7/将插入的轮廓转换到膜上，并基于该插入轮廓来剪切出膜片。

因此，在本发明的方法中，在膜贴到表面上之前，该膜片是直接剪切成基片的弯曲表面的尺寸。为了实现这个目的，本发明方法包括确定膜上基片表面边缘的最终位置的预备步骤。通过计算基片的弯曲表面半径的曲线长度，然后将这些长度转换到平坦膜上，由此得到该边缘的位置。从而在膜上画出轮廓，当膜最终贴到该表面上时，膜与基片表面的边缘相吻合。

因此，本发明的方法包括仅一个膜剪切步骤，减少了产品的生产时间。特别地，无需修正膜片的剪切边缘，甚至在膜片贴到基片上后也无需修正。

另外，在步骤/7/中，膜片可以从膜中剪切成其产品的尺寸，这减少了因剪切浪费造成的膜原材料损失。

膜片一旦与基片分离，该膜片的剪切就完成。因此简化了剪切操作，尤其是当膜仍然是平坦的结构时。特别地，剪切方法可容易地进行，这既保留了膜的质量，又使剪切边缘无瑕疵。

最后，本发明的方法中的所有步骤可以通过合适的计算机程序数字化地执行，因此，这些操作可以快捷又便宜。

本方法尤其适于基片表面是连续非扩展型表面的情况。

作为本发明的改进，方法还可以包括在步骤/7/后执行的以下附加的步骤：

/8/通过将所述膜片成形为适合所述表面，来将膜片贴到基片的弯曲表面上，从而使转换到膜上的每个直线段在基片表面的周边上呈角度地直接朝向相应的采样点。

在这个附加步骤中，膜片贴到基片的表面上起始于初始接触点，且不会使所述膜片在所述初始接触点相对基片滑动，初始接触点离开转换到膜上的参考点的距离，小于包括整个外周边缘的圆直径的四分之一。

基片的弯曲表面的周边可以包括所述表面的外周边，以及包括至少一个位于所述表面上且位于所述外周边内的孔。进而本发明可以沿外周边和孔边缘来剪切膜片，从而使膜片的这两个边缘准确地且同时地与基片的孔边缘以及外周边吻合。

本发明的方法特别适合于基片包括眼科镜片的情形，且所述基片表面的周边依据配装所述镜片的眼镜镜架来确定。这样，膜片优选地贴到镜片被修剪后形成基片的眼镜镜片的表面上。因此，膜片和镜片分别给出它们各自的最终尺寸，然后被组装在一起，而镜片的外周或膜片的边缘都无需后续的修整。

参照附图，本发明其它的特征和优点将从以下对非限制性实例的描述中变得更加明显，其中：

-图1a至1c分别表示眼镜架中镜片的三种装配的剖视图；

-图2表示本发明方法中使用的几何元素；

-图3表示本发明方法的另一实现方式；以及

-图4表示本发明方法的应用。

本发明现将针对眼镜片生产的眼科镜片应用的情形进行描述。

基片(在附图中用附图标记20表示)可以本身就是眼镜片(称为基底镜片)。它具有凸的前表面和凹的后表面。优选地，基底镜片20已经被修整到最终镜片要安装的眼镜镜架的尺寸。这种修整可以是传统的方式，例如使用本领域技术人员熟知的碾磨工具。

修整之后，基片20具有限定出两个表面并与眼镜架的轮廓形状相符的周边B。另外，透镜边缘的截面形状适于使镜片配装到镜架的组装的模式。

在附图1a所示的第一装配模式中，该截面形状可以具有凸缘21，以用于与镜架30的槽配合，该槽沿容纳镜片的凸缘设置。在这种情况下，镜片20的前表面和后表面各具有相对于凸缘21的顶点往回缩进的周边B。它通常作为斜边，可以是不变的，也可以沿镜片边缘变化。附图1a示出了装配的斜边高度，表示为b。斜边高度b能通过基于镜片20的厚度e确定的倾斜高度而减少。

第二种装配模式显示在图1b中，当镜架30中用于保持镜片的凸缘沿镜片周边的一部分是打开的状态时，适用该第二种装配模式。从而，镜片20可以借助线31(例如，尼龙线)保持在镜架中，线31沿眼镜架凸缘的打开部分压靠在镜片上。然而镜片的边缘具有用于容纳线31的槽22。

附图1c示出了另一种装配模式，该模式涉及“无框架”眼镜。在这种情况下，框架不具有沿每个镜片的周边的刚性部分，但是由螺纹地旋入靠近镜片边缘部分B的透镜内的多个单独的框架段组成。从而镜片20的边缘B是自由的，并可具有任意的外形，大部分通常是直线的外形。因此，至少有两个孔32设置在镜片20内，每个孔用于接收螺钉，可带有螺纹套或者锁定销(都未示出)。在这种装配模式的各种实施例中，每个孔32可以完全贯穿镜片的前表面和后表面之间，或者可以是仅在其中一个表面内开通的盲孔。然后，通常使用一模板，其一般是平直的，并如镜架的凸缘那样，确定镜片周边的形状，以及确定相对该边缘的孔的位置。在本发明中，除了附图中标记为B的镜片的外周边外，用于本发明的界定镜片表面的镜片周边可以包括一个或多个孔的边缘，该孔位于该外周边内，并用于螺纹安装。

在镜片20修正之前，把镜片保持在镜架30内的边缘的形状采用轮廓测量工具来确定。这样的工具被认为是已知的，因此在此不再说明。镜架边缘的边界或者用于镜片的模板的边界可以采用二维或三维的读数。在二维的情况下，可以获得固定平面上的这些边界的突出部，它等同于消除了凸缘边界的每个点的径向坐标。

功能膜10的部分1是用于贴到基片20的后表面或前表面上的。除了那些基片20的功能外，从其上剪下了膜片1的膜10还可以用于对成品镜片给出其它的功能。例如，膜10可以选自以下的膜：

-具有至少一个涂敷在膜表面上的功能涂层的有机膜，例如消反射的涂层；

-具有菲涅耳结构的膜，以便向该膜自身提供屈光度；

-多层的结构，其包括一系列与该结构的表面平行的并列单元。

通过适当地选用放置在多个单元内的光学物质，多层单元结构的使用对于获得某种光学性能是特别有效的。尤其是，在减少成本和交货时间的情况下，可根据需要使最终透镜可获得特定的性能。

膜10最初是平的或可扩展的，特别是当它是在平的生产支撑物上加工时，或它被成卷地提供时。

要被贴上膜片1的基片20的表面可以是任意形状。例如，可以是球形、环面状或者复合体。在后一种情况中，基片20可以是渐进的镜片，其表面的曲率在两个分别对应于远视方向和近视方向的点之间增加。仅作为示例性的目的，在接下来的说明中，假设膜片1准备贴到基片20的凸前表面上。该表面在附图中用S表示。

基片20的表面S的特征首先在于，使用属于该表面的一系列点的三维坐标。这些点形成了表面S上的网格，其可以是规则的或不规则的，且成倾斜，它可以由本领域技术人员根据膜片1的边缘与成品中基片20的边缘重叠所要求的精度容易地来选择。以已知的方式，网格上的诸点形成了它们所属表面的采样，且该表面以后可在这些点之间通过内插来重构，其精度依赖于网格的密度。表面S上的网格点的坐标可以通过几种方式获得。第一种方式特别适合于当表面S具有简单形状时，尤其是当它为球形或环形时，在该第一种方法中，网格点的坐标可以从沿两个垂直方向的该表面上的两个曲率值中计算得到。在第二种方式中，该表面S的网格点的坐标可以从储存在存储媒介上的数字文件中读取。例如，该文件可以选自数据库，其中该数据库基于来自与镜片对应的眼科处方的数据。最后，第三种方法适于表面S起初不是已知的情况，在该第三种方法中，表面S的网格点的坐标可以从基片上实施的一个或多个光学或几何测量中获得。

获得表面S网格的后两种方式特别适用于当基片是渐进的镜片时。这样的渐进镜片的特征通常在于，在对应于透过镜片的远视方向的第一参考点处的两个曲率值，以及相加的值，而该相加值的特征在于，对应于近视方向的第二参考点和远视方向的第一参考点之间的这些曲率中的一个曲率的变化。本发明人进一步注意到，对于针对远视的参考点处的曲率值以及相加的值而言，它们都是固定的值，渐进的表面的确切设计对膜片1的各边与基片20之间的最终重合的影响很小。其结果，从已知的渐进镜片中获得的网格点的坐标可以用于其它渐进镜片，只要两镜片在远视参考点具有相同的曲率值和相同的相加值。

同时还确定了表面S上的参考点O、在点O处穿过表面S的参考轴Δ₀，以及在O点处与表面S相切的参考面∏₀。点O、轴Δ₀以及面∏₀都是固定的。点O和轴Δ₀可以结合膜片1粘到基片20上的应用按下述方式选择。另外，轴Δ₀可以有利地与用于读取将镜片容纳在镜架中的边缘的形状的工具，或者用于读取无框架眼镜情形中的成品镜片的模板的形状的工具的旋转轴保持一致。参考轴Δ₀不必垂直于参考面∏₀。

然后，确定沿表面S的周边分布的一系列的采样点。在图2中，B仍然表示基片20的表面S的周边，而B₁，B₂，B₃，...表示周边B的采样点。优选地，周边B的一系列采样点包括至少300个点，或者甚至700个点，它们可以沿周边B相对参考点O等角度地设置。大体上，周边B上的采样点B₁，B₂，B₃，...与表面S上的网格点无关，虽然它们都属于基片20的该表面。当基片20的表面S包括一个或多个孔时，在每个孔的周边上确定额外的采样点，且下面将介绍的用于镜片外周的方法诸步骤也会以同样的方式运用到表面S的每个孔的周边。

接下来，考虑周边B的每个采样点各自的扩展面，它包括参考轴Δ₀且经过采样点。如图2所示，扩展面∏₁经过点B₁，扩展面∏₂经过点B₂，等等。扩展面∏₁与表面S的相交为弯曲段S₁。然后S₁段的长度在参考点O与采样点B₁之间计算得到。该长度表示为l₁，并通过下述线积分得到：

$l_1=\underset{O}{\overset{B_1}{\∫}}\mathrm{ds}=\underset{O}{\overset{B_1}{\∫}}\sqrt{({\mathrm{dx}}^2+{\mathrm{dy}}^2+{\mathrm{dz}}^2)}$

其中s表示沿弯曲段S₁的曲线单位长度，而x，y，z是表面S的网格点的笛卡尔坐标。

扩展面∏₁与与参考面∏₀之间的相交为一直线，表示为Δ₁。然后长度l₁从点O开始且以与点B₁相同的径向方向沿直线Δ₁延伸，进而得到连接参考点O与末端点C₁的长度l₁的直线段∑₁。

对表面S的周边B上的一系列其他各采样点B₂，B₃，...重复同样的操作。当基片20的表面S沿着相应的直线Δ₁，Δ₂，Δ_，3，...展开时，点C₁，C₂，C₃，...分别与点B₁，B₂，B₃，...对应，换句话说，如果面S在参考面∏₀内为平面的，则C₁，C₂，C₃，...就构成了表面S的边界，同时保持离O点的径向距离l₁，l₂，l₃，...以及绕该点的分布角度。直线段∑₂∑₃，...分别在点B₂，B₃，...与∑₁相对应。

然后，C₁，C₂，C₃，...绕O点按顺序连接，在两个相继的点之间进行插补。以这种方式得到的轮廓，在图2和3中用C表示，该轮廓被称为插入轮廓。然后将该轮廓C应用到膜10上，从而剪下膜片1，例如使用激光切割方法。

在第一种可能情况中，用于剪切膜片1的线与轮廓C重合。这样的工序尤其是适用于当使用线将镜片保持在镜架的凸缘内或者当镜片安装在无框架眼镜中时，并且膜片1必须盖住基片20至外周B。由于本发明，在将膜片1贴到该表面上且同时采纳所述表面的弯曲形状之后，以这种方式确定并剪切得到的膜片1具有与基片20的表面S的外周B精确匹配的边缘。

在图3所示的第二种可能情况中，用于切割膜片1的线偏移到膜10的平面内的朝轮廓C内。该线表示为D，且线D在插补的轮廓C内的偏移量表示为I_R。为了实现它，转换到膜10上的每条直线段∑₁，∑₂，∑₃，...在相对于点O的该线段末端处减少一偏移长度I_R。依据上述方法的各种实施形式，偏移长度I_R可以等于：

-由镜架中配装镜片的方式确定的斜边高度b，它可以减少倾斜高度，或者

-沿切割边D放置在膜片1周围的条带的厚度，例如，封闭膜10在膜片1剪切时打开的孔，或者

-与膜片1贴到基片20的表面S上时产生的变形相对应的修正长度，或者

-上述高度/厚度/修正长度中至少两个之和。

偏移长度I_R确保膜片1(可能带有外周的带)，不会突出到基片20的表面S的周边B之外，即使当所述基片具有用于安装到镜架中的斜边。

图4示出了将膜片1贴到基片20上。膜片1贴到表面S上，最好通过从初始接触点I开始。然后，膜片1与表面S之间的接触表面逐步地增加，使得接触边界围绕点I并朝边缘B方向径向地移动。以这种方式，在膜片1与基片20之间不会驻留气泡，且膜片1承受的应力也可降低了。当然，膜片1贴到表面S上，从而各段∑₁，∑₂，∑₃，...都有角度地朝向相应的点B₁，B₂，B₃，...。膜片1的边缘与基片20的表面S的边缘之间的间隔可以少于150μm(微米)，以使它看不见，且不会干扰成品镜片的美观。

特别需预防的是，在当膜片贴到表面S上时，降低膜片1相对基片20滑动的风险，尤其在初始接触点I处。为了达到这一点，参考点O优选地在本发明的方法开始时就确定在初始接触点I附近。特别地，初始接触点I可以距离转换到膜10上的参考点O小于包括了整个外周边缘B的最小圆的直径d的四分之一，或者甚至小于该直径的十分之一。在图4中，点I和点O之间的距离表示为d₀。参考轴Δ₀优选地平行于膜片1靠近并贴向表面S的方向。

可以理解，可以通过改变以上详述的本发明实施方式的某些方面，来复制本发明，但仍保持本发明的至少某些优点。特别地，某些几何步骤可以改变，但仍大体相同。本发明也可以用来将膜片贴到凹的基底表面上。

Claims (15)

1.在平坦的膜(10)上剪切膜片(1)的方法，所述膜片用于贴到基片(20)的弯曲表面(S)上，该基片由所述表面的周边(B)界定出，所述方法包括以下步骤：

/1/获取用于形成基片表面(S)上网格的一系列的点的三维坐标，

/2/确定基片表面(S)上的参考点(O)，在所述参考点(O)处穿过基片表面(S)的参考轴(Δ₀)，在所述参考点(O)处与基片表面(S)相切的参考面(∏₀)；以及沿所述基片表面的周边(B)分布的一系列采样点(B₁，B₂，B₃，...)，

对外周的每个采样点(B₁，B₂，B₃，...)实施以下的步骤/3/到/5/：

/3/确定包括所述参考轴(Δ₀)并经过外周的所述采样点(B₁，B₂，B₃，...)的扩展面(∏₁，∏₂，∏₃，...)，

/4/从所述步骤/1/中获取的网格点的坐标，通过顺着所述基片表面(S)与所述扩展面(∏₁，∏₂，∏₃，...)相交处的曲线段(S₁，S₂，S₃，...)，来计算所述参考点(O)与所述周边采样点(B₁，B₂，B₃，...)之间的曲线长度(l₁，l₂，l₃，...)，

/5/从所述参考点(O)，沿着所述扩展面(∏₁，∏₂，∏₃，...)与所述参考面(∏₀)之间相交处的直线(Δ₁，Δ₂，Δ₃，...)，应用曲线长度(l₁，l₂，l₃，...)，以形成从所述参考点发出并具有所述步骤/4/中计算得到的长度的直线段(∑₁，∑₂，∑₃，...)，

所述方法还包括以下步骤：

/6/通过包含在参考面(∏₀)内的插入轮廓(C)，将与所述参考点(O)相对的直线段(∑₁，∑₂，∑₃，...)的端点(C₁，C₂，C₃，...)连接起来，以及

/7/将所述插入轮廓(C)转换到膜(10)上，并基于所述插入轮廓来剪切出所述膜片(1)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基片的表面(S)是连续的非扩展表面。

3.根据权利要求1或2所述的方法，在所述步骤/7/后还包括以下步骤：

/8/通过将所述膜片成形为适合所述表面，来将所述膜片(1)贴到所述基片的弯曲表面(S)上，从而转换到膜上的每个直线段(∑₁，∑₂，∑₃，...)在基片表面(S)的周边(B)上都有角度地直接朝向相应的采样点(B₁，B₂，B₃，...)，

膜片(1)起始于初始接触点(I)而贴到所述基片的表面(S)上，且不会使所述膜片在所述初始接触点处相对于基片(20)滑动，所述初始接触点(I)离开转换到膜(10)上的参考点(O)的距离小于包括了整个外周边缘(B)的最小圆的直径(d)的四分之一。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述初始接触点(I)距离转换到膜(10)上的参考点(O)小于包括了整个外周边缘(B)的最小圆的直径(d)的十分之一。

5.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述基片(20)包括眼镜片，且所述基片的弯曲表面(S)的周边(B)依据要装入所述镜片的镜架的边缘来确定。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在修整所述镜片使其与周边(B)相一致后，将所述膜片(1)贴到形成基底(20)的眼镜片的表面(S)上。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在步骤/7/中，通过在与转换的参考点(O)相对的所述直线段的末端处，减小转换到膜(10)上的每个直线段(∑₁，∑₂，∑₃，...)一偏移长度(I_R)，所述膜片(1)沿基于所述插入轮廓(C)而获得的剪切轮廓(D)被剪切，其中所述偏移长度(I_R)等于：

-由镜架中适配镜片的方式确定的斜边高度(b)，所述斜边高度能减少由镜片厚度(e)确定的倾斜高度，或者

-沿所述切割边(D)放置在所述膜片(1)周围的带的厚度，或者

-与所述膜片(1)贴到镜片的弯曲表面(S)上时产生的变形相对应的修正长度，或者

-上述高度/厚度/修正长度中至少两个之和。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，由步骤/2/确定的一系列采样点(B₁，B₂，B₃，...)至少包括300个点，且优选地至少有700个点。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于，基片的表面(S)的周边(B)上的采样点(B₁，B₂，B₃，...)相对于所述参考点(O)沿所述周边等角度分布。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的方法，其特征在于，构成基片(20)的眼镜片的表面(S)为球形或环形，并且其中，所述表面上的网格点的坐标在步骤/1/中基于所述表面沿两垂直方向的两曲率值计算得到。

11.根据权利要求5至9中任一项所述的方法，其特征在于，步骤/1/中在镜片的表面(S)上获得的网格点的坐标从数字文件中读取，所述文件选自基于与所述镜片对应的眼科处方的数据库。

12.根据权利要求5至9中任一项所述的方法，其特征在于，步骤/1/中在镜片的表面(S)上获得的网格点的坐标，通过在所述镜片上进行的光学或几何测量中的至少一个来确定。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，构成所述基片(20)的眼科镜片的表面(S)是渐进型的。

14.根据权利要求5至13中任一项所述的方法，其特征在于，剪切得到膜片(1)的平坦膜(10)选自以下的膜：

-具有至少一个覆盖在所述膜表面上的功能涂层的有机

膜，例如消反射的涂层；

-具有菲涅耳结构的膜，以便所述膜具有屈光度；或

-多层结构，其包括一系列与所述结构的表面平行的并列单元。

15.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述基片(20)的弯曲表面(S)的周边包括所述表面的外周边(B)，以及包括至少一个位于所述表面上且位于所述外周边(B)内的孔。

Images