CN103998181B - 预锻光学透镜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在透镜固持单元上对具有有待制造的表面的透镜构件进行预锻的方法，该方法包括：‑一个透镜构件提供步骤，在该步骤过程中，提供了一个包括多个雕刻标记的透镜构件，‑一个对比提供步骤，在该步骤过程中，在这些雕刻标记上放置多个对比元件，‑一个粘胶带步骤，在该步骤过程中，该透镜构件的标记表面在这些对比元件上被粘有一个胶粘带，‑一个预锻步骤，在该步骤过程中，通过该粘胶带的表面在一个透镜固持单元上队该透镜构件进行预锻。

Description

预锻光学透镜的方法

本发明涉及一种用于在透镜固持单元上对具有有待制造的表面的透镜构件进行预锻的方法。

一个光学透镜典型地由塑料或玻璃材料制成并且通常具有两个相对的表面，这些表面彼此合作以提供一个所需的矫正处方。当这些表面其中之一的定位或形状相对于另一表面不精确时，会产生光学误差。

根据所需的处方要求来制造光学透镜典型地包括对半成品透镜或透镜毛坯的表面进行机加工。典型地，一个半成品透镜具有一个成品表面(例如前表面)和一个未成品表面(例如后表面)。通过机加工透镜的后表面以清除材料，可以产生用于所希望的矫正处方的、后表面相对于前表面的所需形状和定位。

在透镜的制造过程中，重要的是在各种制造操作的过程中，半成品透镜被牢固地维持在一个透镜固持单元上的精确位置中，以便防止产生光学误差。

常规地，半成品透镜在未成品表面上被提供有多个雕刻标记。这些雕刻标记限定了透镜的成品表面的参考系。

为了精确地制造半成品透镜的未成品表面，通过在透镜固持单元上对透镜的成品表面进行预锻来维持半成品透镜。各种材料可以用于将半成品透镜固定到透镜固持单元上。这些材料包括例如多种胶或低温可熔金属合金。

此类材料的使用要求透镜的成品表面在透镜固持单元上被预锻之前受到保护。在预锻半成品透镜之前，一般将一种保护胶带放置在成品表面上。

该保护胶带可以使(例如)透过半成品透镜对雕刻标记的观看变得困难。因此，可能难以精确地确定半成品透镜被预锻所在的位置。半成品透镜在透镜固持单元上的位置的不精确估算会引起所制造的表面相对于未成品表面的不精确位置。

本发明的一个目标是提供一种增加光学透镜的两个表面关于彼此的定位的精确性。

根据本发明的一个第一方面，提供了一种用于在透镜固持单元上对具有有待制造的表面的透镜构件进行预锻的方法。该方法包括：

-一个透镜构件提供步骤，在该步骤过程中，提供了一个包括一个标记表面的透镜构件、一个有待制造的表面和一个通过该透镜构件的标记表面上的至少两个雕刻标记标识的参考系，

-一个对比提供步骤，在该步骤过程中，将多个对比元件放置在该透镜构件的该标记表面的这些雕刻标记上，

-一个粘胶带步骤，在该步骤过程中，该透镜构件的该标记表面在这些对比元件上被粘有一个胶粘带，

-一个预锻步骤，在该步骤过程中，通过该粘胶带的表面在一个透镜固持单元上对该透镜构件进行预锻。

有利地，多个对比元件在根据本发明的预锻方法过程中的使用提高了该标记表面上的这些雕刻标记的能见度。因此，提高了该标记表面的定位的精确度。

根据可以单独或组合考虑的进一步的实施例：

-在该对比提供步骤过程中，这些对比元件粘在这些雕刻标记上；

-这些对比元件包括在这些雕刻标记上具有反射镜效应的纸质或铝箔或聚氯乙烯涂层；和/或

-这些对比元件通过粘着剂被保持就位。

本发明进一步涉及一种用于制造光学透镜的方法，该方法包括以下步骤：

使用根据本发明的预锻方法对在一个透镜固持单元上的一个第一定位处的一个透镜构件进行预锻；

确定该透镜构件相对于该透镜固持单元的该第一定位；

将该透镜固持单元的该第一定位与一个预先确定的定位进行比较以便确定该第一定位与该预先确定的定位之间的一个定位误差；

根据该定位误差确定有待制造的表面相对于该透镜固持单元的表面定位；以及

对一个透镜制造工具的多个操作参数进行配置以便根据所确定的表面定位制造一个表面，从而使得遵守该光学透镜的所希望的光学特性。

根据可以单独或组合考虑的进一步的实施例：

-确定该透镜构件的该第一定位包括以下确定步骤：

·□确定该透镜构件的鼻-颞轴的定向以及

·□确定该透镜构件相对于该透镜固持单元的偏心，并且其中，该透镜构件的与该透镜固持单元接触的表面的几何形状和支撑该透镜构件的透镜固持单元环的几何配置可以用于确定该透镜构件就六个自由度上相对于该透镜固持单元的定位；

-确定该透镜构件的该第一定位包括确定该透镜构件的与正在被制造的表面相对的一个表面上的雕刻标记相对于该透镜固持单元上的透镜固持单元参考标记的定位；和/或

-该方法进一步包括透过该透镜构件观看这些雕刻标记，并且其中，当确定这些透镜雕刻标记的定位时，将该透镜构件的折射特性考虑在内。

本发明进一步涉及一种用于数据处理装置的计算机程序产品，该计算机程序产品包括一指令集，当加载到该数据处理装置中时，该指令集使得该数据处理装置执行根据本发明的方法。

本发明还涉及具有多个计算机可执行指令的一种计算机可读介质，这些指令用于使计算机系统能够执行根据本发明的方法。

如从以下讨论中明显的是，除非另有具体规定，否则应认识到，贯穿本说明书，使用如“计算”、“运算”、等术语的讨论是指计算机或计算系统或类似电子计算装置的动作和/或过程，该动作和/或过程对该计算系统的寄存器和/或存储器内展现为物理(电子)量进行操纵和/或将其转换成该计算系统的存储器、寄存器和其他此类信息存储、传输或显示装置内的类似地展现为物理量的其他数据。

本发明的实施例可以包括用来执行此处所述操作的设备。此装置可以是为所需目的而专门构建的，或所述装置可以包括一个通用的计算机或数字信号处理器(“DSP”)，其被存储在计算机中的电脑程序选择性地激活或重新配置。此计算机程序可以存储在一个计算机可读存储介质中，例如但不限于任何类型的磁盘，包括软磁盘、光盘、CD-ROM、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、磁性或光学卡，或任何其他类型的适合于存储电子指令并且能够连接到计算机系统总线上的介质。

本文中所提出的方法和显示器并非本来就与任何具体的计算机或其他设备相关。各种通用系统都可以实现符合本发明方法的程序，或可以很方便地构建一个更专用的装置以执行所期望的方法。各种这些系统所希望的结构可以从以下描述中得以明了。此外，本发明的实施例并没有参考任何具体的编程语言而进行描述。将认识到各种编程语言都可以用来实现如此处所描述的本发明的教导。

现将仅通过实例，并参考以下附图，来说明本发明的实施例，其中：

·□图1为根据本发明的方法的一个实施例的步骤的流程图；

·□图2A为根据本发明的实施例的一个有待制造的光学透镜构件的透视图；

·□图2B为根据本发明的实施例的有待机加工的半成品透镜构件的一个预成形表面的平面视图；

·□图2D是根据本发明的一个实施例的透镜构件和预锻装置的横截面视图；

·□图2C是根据本发明的一个实施例的透镜构件和预锻装置的透视图；

·□图3为根据本发明的一个实施例的位于透镜预锻台上的透镜构件的示意图；

·□图4是图3的透镜预锻台的预锻装置和预锻板的接触表面的一个平面视图；

·□图5为根据本发明的方法的步骤的一个流程图；

·□图6为展示了透镜构件的参考系的一个透镜构件的透视图；

·□图7为观看根据本发明一个实施例的透镜构件的一个数码相机的示意图；

·□图8A示意性地展示了透镜构件10的折射特性对透镜构件的雕刻标记的位置确定的影响；以及

·□图8B示意性地展示了根据本发明的一个实施例确定成像参考标记的定位。

附图中的元件仅为了简洁和清晰而示出并且不一定按比例绘制。例如，附图中某些原件的尺寸可相对于其他元件被放大以帮助提高对本发明实施例的理解。

在本发明的上下文中，术语“透镜构件”可以指代透镜毛坯、未切透镜、半成品透镜。将理解到，该方法可以因此被应用到眼镜片制造过程的任何阶段。

在本发明的意义上，术语“对比元件”对应于具有比胶粘带更大的吸光率的元件。

如图1所示，根据本发明的方法的一个实施例，包括：

一个透镜构件提供步骤S1，

一个对比提供步骤S2，

一个粘胶带步骤S3，以及

一个预锻步骤S4。

在该透镜构件提供步骤S1过程中，提供了一个包括一个标记表面的透镜构件、一个有待制造的表面和一个通过该标记表面上的至少两个雕刻标记标识的参考系。

雕刻标记111具有一个几微米的深度，例如，大于或等于0.5微米的深度，例如，大于或等于1微米且小于或等于10微米，例如，小于或等于5微米，以便限制对结果成品光学透镜的佩戴者进行干扰的风险。

ISO标准NF EN ISO 8980-2中给出了雕刻标记的示例。

在该对比提供步骤S2过程中，将多个对比元件放置在透镜构件的标记表面的雕刻标记上。

根据本发明的一个实施例，这些对比元件粘在这些雕刻标记上。有利地，根据这种实施例将这些对比元件放置就位并对其进行保持。

可以从具有反射镜效应的纸质、铝箔、聚氯乙烯涂层、或从熟练人员熟知的任何其他对比元件选择对比元件。

根据本发明的一个实施例，使用粘着剂(例如，环形增强型粘着剂)将这些对比元件保持就位。

在该粘胶带步骤S3过程中，该透镜构件的标记表面在这些对比元件上被粘有一个胶粘带。

在US 6,036,013中给出了多种适合的胶粘带的示例。

最后，在该预锻步骤S4过程中，通过该粘胶带的表面在透镜固持单元上对该透镜构件进行预锻。

本发明进一步涉及一种用于使用根据本发明的预锻方法制造光学透镜的方法。

参照图2A至图8B描述了一种从半成品透镜制造光学透镜的方法和设备的一个第一实施例。

如图5所示，根据本发明的用于制造眼镜片的方法的一个实施例，可以包括：

-一个透镜构件提供步骤S1，

-一个对比提供步骤S2，

-一个粘胶带步骤S3，

-一个预锻步骤S4，

-一个第一定位确定步骤S5，

-一个比较步骤S6，

-一个表面定位确定步骤SS7，以及

-一个配置参数步骤S8。

根据本发明的一个实施例，在透镜构件提供步骤S1的过程中，提供一个半成品透镜构件。

在结果成品光学透镜的使用中，半成品透镜构件10具有一个被安置成最靠近被观察的对象的预成形前表面11和一个用虚线表示的、有待通过制造过程被修改以便提供成品光学透镜的后表面13(用虚线表示)的相对表面12。相对表面12通过机加工工具被机加工，从而使得根据所需的光学处方，后表面13是相对于并且离开前表面12被定向的。

虽然在此本发明的此实施例中，光学透镜的后表面是通过机加工过程形成，但将理解，在本发明的替代实施例中，透镜的两个或任一表面可以通过机加工过程形成。此外，尽管有待制造的光学表面13在图2A中表示为凹面，但应认识到，光学表面13可以同样良好地为凸面或任何其他弯曲表面。

参照图2B，在半成品透镜构件10的预成形前表面11上提供多个雕刻标记111，作为用于定位目的参考特征。

根据本发明的一个实施例，在对比提供步骤S2过程中，将多个对比元件放置在透镜构件的标记表面的雕刻标记上。

的确，通常可以透过半成品透镜构件10从透镜构件10的相对侧12看到雕刻标记111。然而，当在预锻步骤前前表面受到保护胶带的保护时，检测雕刻标记变得更加困难。

在将半成品透镜构件10放置在透镜预锻装置20上之前，将多个对比元件放置在透镜构件10的预成形前表面11上的雕刻标记上，并且将胶粘带23放置在透镜构件10的预成形前表面11上。

为了克服此困难，本发明建议在成品表面粘胶带之前将多个对比元件112放置在雕刻标记上。

有利地，雕刻标记的检测更容易，因此帮助操作员正确地确定雕刻标记所限定的参考系的和透镜固持单元的参考系的相对位置。

根据本发明的一个实施例，在粘胶带步骤S3过程中，该透镜构件在这些对比元件上被粘有一个胶粘带。关于该粘胶带步骤，在预锻步骤S4过程中，通过该粘胶带的表面在透镜固持单元上对该透镜构件进行预锻。

现在参照图2A和图2B，用于一个用于在制造过程的正确定位上对透镜构件10进行预锻的预锻装置20包括一个透镜固持单元21、一个预锻环22和一个用于放置在透镜构件10的前表面11与预锻装置20之间的胶粘带23。预锻铸造材料24被倒入由光学透镜10的下表面、透镜固持单元21以及预锻环22所限定的空腔中。预锻铸造材料24冷却而凝固，以便在用于机加工的所希望的定位处为光学透镜10提供了预锻支撑。预锻材料241的下表面或承载表面241充当一个参考表面用于确定透镜构件10的中心处的厚度。

透镜预锻装置20是如图3中所示的透镜预锻台30的一部分。透镜预锻台30包括安置在透镜预锻台30的顶板31上的预锻装置20和一个夹持臂35，该夹持臂可以从一个自由位置移动到一个夹持位置，在该夹持位置中，它将透镜构件10固持在预锻装置20上的适当位置上。透镜预锻台30还包括用于拍摄透镜构件10在预锻装置20上的定位的图像的一个数码相机36、以及用于观看来自数码相机36的图像的一个屏幕37。透镜构件10还可以由操作员在不使用数码相机36的情况下直接观看。

参照图4，预锻装置20配备有多个透镜固持单元参考标记，包括设置在预锻环22上的多个对准标记222和一个中央标记211。在预锻环的中心中提供了一个插入物或一个块体的情况下，中央标记211被提供在该插入物或块体上。透镜预锻台30的顶板31配备有多个参考标记311以用于引导预锻环22在顶板31上的定位。该环上的多个对准标记222可以包括一个孔，用于接纳顶板31上的对应的定位突出部，从而环22被正确地定位在预锻板31上。这些对准标记222可以进一步配备有跟随一条参考轴线的线标记，以便辅助对准。

参照图5，根据本发明的一个第一实施例对光学透镜进行预锻的预锻步骤S4涉及将半成品透镜构件10放置在透镜预锻装置20上。透镜构件10在雕刻标记上配备有多个对比元件和在预成形前表面11上配备有一个胶粘带23。

透镜构件10被定位在预锻装置20上，使得该预成形表面、在此情况下为前表面11是面朝预锻装置20并且与该预锻装置相接触地放置的。待机加工的表面12因此被定向成面朝上背离该预锻装置20。

根据本发明的一个实施例，在该第一定位确定步骤S5过程中，确定该透镜构件相对于该透镜固持单元的位置。

在透镜构件10已经被放置在预锻装置20上之后，在继续该预锻过程之前，操作员可以通过透镜构件10的雕刻标记111相对于预锻装置20的参考标记的直接可视化来对定位质量做出一个初始判断。

如果操作员对该初始定位不满意，那么透镜构件10可以在预锻装置20上被手动地或自动地重新定位。一旦操作者对定位满意，夹持臂35就可以被放在适当的位置以将透镜构件10固持在预锻装置20上的适当的位置中。

参照图6，透镜构件10在透镜预锻装置20上的参考系中的定位可以通过以下各项来限定：

-在一个水平平面XY中具有偏心性TX、TY的平移TX和TY，限定了透镜的中心点O在该水平平面中分别在X和Y方向上的位移；

-沿着一个竖直轴的平移TZ，

-透镜构件关于竖直Z轴的定向RZ，也被称为透镜构件的鼻-颞轴的定向；

-透镜构件关于水平Y轴的定向RY，

-透镜构件关于水平X轴的定向RX。

随后可以使用数码相机36来量化透镜构件10在预锻装置20上的定位。为了测量透镜构件10的定位，如图7中所示，借助于沿着延伸通过预锻装置20的中央标记211定位的相机36透过透镜构件10和胶粘带23来观看设置在透镜构件上的下表面上的雕刻标记111以及设置在预锻装置20上的参考标记211和222。如图8A中所示，当对透镜构件10的雕刻标记111相对于预锻环22上的参考标记的定位进行测量时，考虑了由于透镜构件10的折射特性导致的、位于透镜构件10的前表面11上的雕刻标记111的图像的偏差Ldev。

在比较步骤S6过程中确定该透镜构件的下表面上的雕刻标记111相对于预锻装置20的参考标记211和222的定位。

如图8B中所示，相机36将雕刻标记111′的图像放置在与透镜构件10的优化定位相对应的参考标记的一个模型M111的参考系中。在一个校准步骤中，相对于预锻装置20的参考系来限定模型M111的标记的参考系。

通过测量雕刻标记111′的轴相对于模型雕刻标记M111的轴的定向来确定半成品透镜构件10的鼻颞轴的定向和方向RZ。使用雕刻标记111′的中央参考点，也可以测量在水平平面TX和TY中的平移距离，即，透镜构件10的偏心性或偏离中心。这可以通过计算雕刻标记111的图像透过透镜构件10经受的变形来执行。

可替代地，在偏心半成品透镜的情况下，通过考虑鼻-颞棱镜和然后考虑雕刻标记111的图像111′透过透镜构件10经受的缩放比例，可以内插了解透镜构件10的前表面11上的雕刻标记111之间的距离和了解这些雕刻标记的位置。如果Dmes对应于这些雕刻标记之间的测量距离并且Dth为这些雕刻标记之间的理论距离，则可以按照r＝Dmes/Dth确定比例因数。

然后，偏心性Tx和Ty的估算变为TX＝TXmes x1/r并且TY＝TYmesx1/r，其中TXmes和TYmes分别对应于偏心性的测量平移TX和TY。

一旦已经确定三个自由度RZ、TX和TY，就可以通过考虑预锻环22的几何形状以及透镜构件的预成形前面12的几何形状并了解该透镜构件通过支撑环22上的至少三个承载点被稳定地支撑着来从其中以数学的方式推断剩余的三个自由度TZ、RX和RY。

一旦因此已经确定了该透镜构件相对于透镜固持单元21的定位，在步骤S7中，然后就可以将所确定的透镜构件10的定位与一个预先确定的优化定位进行比较，以便提供定位误差的测量结果。

在本阶段，如果该定位误差不在一个预先确定的公差内，则可以在继续进行之前对该透镜构件进行重新定位并且可以重复步骤S6至S7，以便确定新的定位误差。

一旦已经确定该定位误差，就了解了透镜构件10的前表面11相对于预锻装置20的实际定位。因此，在配置步骤S8过程中，可以推断出有待产生的表面13相对于参考透镜固持单元21的所需定位。

通过根据定位误差来配置机加工工具，表面12可以被机加工以提供相对于表面11具有所需定位的一个表面13，以便遵守所希望的光学透镜的厚度和所希望的光学特征。配置机加工工具涉及为工具提供表面定位数据，从而使得机加工工具可以受到控制以提供后表面的所希望的表面定位。

可替代地，限定待制造的表面的完整表面数据可以被直接发送到该机加工工具上。在这种情况下，在配置数据被传递到机加工工具之前，从定位误差来确定对有待制造的表面13的定位进行限定的数据。相应地来配置该机加工工具。

在对表面12进行机加工以提供所希望的光学后表面13的步骤之前，预锻环22、透镜固持单元21和透镜固件10所限定的空腔充满预锻材料24。当预锻材料24已经凝固以将透镜构件10支撑在所测量的定位上时，则释放夹持臂35。然后，可以将经预锻后的透镜构件10安装在一个机加工设备上用于机加工过程。

在步骤S8，可以确定有待为光学透镜制造的表面13。然后，可以将机加工设备配置成将所确定的定位误差考虑在内，从而使得可以相对于表面12定位该机加工工具，以便以一种使得可以再所希望的定位处生成所希望的表面13的方式清除材料。因此，可以创造具有多种符合光学处方的光学特性的光学透镜。

根据本发明的方法还可以与如EP 2 199 021中所披露的棱形预锻装置一起使用。

尽管以上已经参考特定实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于这些特定实施例，并且在本发明的范围内的修改对本领域技术人员而言将是明显的。

例如，尽管前述本发明的实施例中在已经将夹持臂放置就位之后且在将预锻材料倒入空腔内之前确定了定位误差，但将认识到，可以在预锻程序的不同阶段确定定位误差。例如，在本发明的其他实施例中，透镜构件的定位和定位误差确定在：

-在将夹持臂放置就位之后；

-已经释放该夹持臂之后和将经过预锻后的半成品透镜构件从预锻设备上移除之前；

-在已经将半成品透镜构件安装在机加工设备中之后。

将应认识到，对定位误差的估算可以在预锻程序的过程中在多于一个阶段处进行。例如，可以在该预锻装置的空腔被预锻材料填充之前确定该定位误差，并且当透镜构件被安装在机加工设备上时再次确定定位误差。

虽然前述实例是参考眼镜镜片的制造进行描述的，但应认识到，本发明的方法可以更一般化地应用于其他类型的光学透镜的制造，例如，用于望远镜及类似者中使用的光学透镜。

对于参考了以上说明的实施例的本领域技术人员来说，还可提出很多进一步的改进和变化，这些实施例仅以实例给出，无意限制本发明的范围，本发明的范围仅由附后的权利要求予以限定。

在权利要求书中，词“包括”并不排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一个”或“一种”并不排除复数。不可以有利地使用以下不争事实：在相互不同的从属权利要求中引用不同的特征不表明这些特征的组合。在权利要求书中的任意参考符号不应解释为限制本发明的范围。

Claims (8)

1.一种用于在透镜固持单元上对具有有待制造的表面的透镜构件进行预锻的方法，该方法包括：

-一个透镜构件提供步骤，在该步骤过程中，提供了一个包括一个标记表面的透镜构件、一个有待制造的表面和一个通过该透镜构件的该标记表面上的至少两个雕刻标记标识的参考系，

-一个对比提供步骤，在该步骤过程中，将多个对比元件放置在该透镜构件的该标记表面的这些雕刻标记上，

-一个粘胶带步骤，在该步骤过程中，该透镜构件的该标记表面在这些对比元件上被粘有一个胶带，

-一个预锻步骤，在该步骤过程中，通过该粘胶带的表面在一个透镜固持单元上对该透镜构件进行预锻。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在该对比提供步骤过程中，这些对比元件粘在这些雕刻标记上。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，这些对比元件包括在这些雕刻标记上具有反射镜效应的纸质或铝箔或聚氯乙烯涂层。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过粘着剂将这些对比元件保持就位。

5.一种用于制造光学透镜的方法，该方法包括以下步骤

-使用根据权利要求1或2所述的预锻方法对在一个透镜固持单元上的一个第一定位处的一个透镜构件进行预锻；

-确定该透镜构件相对于该透镜固持单元的该第一定位；

-将该透镜固持单元的该第一定位与一个预先确定的定位进行比较以便确定该第一定位与该预先确定的定位之间的一个定位误差；

-根据该定位误差确定该有待制造的表面相对于该透镜固持单元的一个表面定位；以及

-对一个透镜制造工具的多个操作参数进行配置以便根据所确定的表面定位制造一个表面，以遵守该光学透镜的所希望的光学特性。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，确定该透镜构件的该第一定位包括以下确定步骤：

确定该透镜构件的鼻-颞轴的定向以及

确定该透镜构件相对于该透镜预锻单元的偏心，并且其中，该透镜构件的与该透镜预锻单元接触的表面的几何形状和支撑该透镜构件的透镜预锻单元环的几何配置可以用于确定该透镜构件就六个自由度上相对于该透镜固持单元的定位。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，确定该透镜构件的该第一定位包括确定该透镜构件的与正在被制造的表面相对的一个表面上的雕刻标记相对于该透镜固持单元上的透镜预锻单元参考标记的定位。

8.根据权利要求7所述的方法，包括透过该透镜构件来观看这些雕刻标记，并且其中，当确定这些透镜参考标记的该定位时，考虑了该透镜构件的折射特性。