CN112533729B - 用于机加工光学镜片的光学表面的方法 - Google Patents

用于机加工光学镜片的光学表面的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于机加工光学镜片的光学表面的方法，所述方法包括：镜片毛坯提供步骤，在所述步骤期间，提供封阻在镜片封阻器上的镜片毛坯；夹持步骤，在所述步骤期间，将固持所述镜片毛坯的所述镜片封阻器夹持在镜片机加工装置中；倾斜步骤，在所述步骤期间，将所述镜片毛坯和所述镜片封阻器相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线倾斜；表面位置确定步骤，在所述步骤期间，基于所述镜片毛坯和所述镜片封阻器相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线的倾斜角来确定要机加工的表面的位置；机加工工具配置步骤，在所述步骤期间，根据所确定的表面位置来配置所述镜片机加工工具的操作参数，以便制造要制造的所述表面以使得符合所述光学镜片的期望的光学特性。

Description

用于机加工光学镜片的光学表面的方法
技术领域
本发明涉及用于机加工光学镜片的光学表面的方法、用于机加工光学镜片的光学表面的机加工装置以及包括对应于本发明的方法的一个或多个存储的指令序列的计算机程序产品。
背景技术
光学镜片通常由塑料或玻璃材料制成并且通常具有两个相反的表面，这些表面彼此合作以根据所需的矫正处方来会聚或发散光。
在光学镜片的机加工期间，除了这些表面的制造精度之外，这样的表面在轴向上并且在角度上都彼此完美对齐也是必不可少的。否则，光学镜片不会提供其设计的光学作用，特别是所需的矫正处方。
实际上，这些表面的相对定位和形状对光学镜片对光的作用有直接影响。
根据所需的处方要求来制造光学镜片典型地包括机加工半成品镜片或镜片毛坯的表面。典型地，半成品镜片具有成品前表面和非成品后表面。通过机加工镜片的后表面以移除材料，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。光学镜片的进一步表面修整操作可以包括对镜片构件的表面进行倒角、斜切、抛光或涂布以便修改光学表面。
在制造镜片过程中，重要的是将半成品镜片牢固地维持在正确定位中。
在现有技术中，为了将半成品镜片固持在适当位置上，使用镜片封阻器，镜片封阻器施加于成品前表面的精确角位置和轴向位置。
镜片封阻器在要制造的表面的制造过程中、特别是在切割步骤中充当固持系统的夹持界面，并为半成品镜片毛坯提供足够的强度来抵消切割工具施加的力。
在光学镜片的制造过程中，可以引入所期望的棱镜。所期望的棱镜可以是处方棱镜或减薄棱镜。
光学镜片的棱镜可以由垂直于光学镜片的棱镜参考点(PRP)处的切平面的向量(αf，βf，Zf)定义；其中αf对应于棱镜幅度，βf对应于棱镜取向，并且Zf对应于PRP的竖直位置。
这种所期望的棱镜的制造要求半成品镜片相对于制造工具定向在所期望的特定取向上。这种取向通常通过使用棱镜封阻器来获得，棱镜封阻器使半成品镜片毛坯能够在机加工过程中被支撑在给定的倾斜度或倾度。
棱镜封阻器通常需要使用树脂或胶水，因此需要很长时间才能让粘合剂材料凝固和冷却。可替代地，封阻时的棱镜通过铅基低熔点合金而施加。
因此，需要一种机加工光学镜片的方法，该方法允许具有不会呈现现有技术方法的缺点的期望棱镜。
本发明的一个目的是提供这样的方法。
发明内容
为此，本发明提出了一种用于机加工光学镜片的光学表面的方法，所述方法包括：
-镜片毛坯提供步骤，在所述步骤期间，提供封阻在镜片封阻器上的镜片毛坯，
-夹持步骤，在所述步骤期间，将固持所述镜片毛坯的所述镜片封阻器夹持在镜片机加工装置中，
-倾斜步骤，在所述步骤期间，将所述镜片毛坯和所述镜片封阻器相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线倾斜，
-表面位置确定步骤，在所述步骤期间，基于所述镜片毛坯和所述镜片封阻器相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线的倾斜角来确定要机加工的所述表面的位置，
-机加工工具配置步骤，在所述步骤期间，根据所述所确定的表面位置来配置所述镜片机加工工具的操作参数，以便制造要制造的所述表面以使得符合所述光学镜片的期望的光学特性。
有利地，本发明的方法组合了倾斜步骤和表面位置确定步骤，从而允许在不使用棱镜封阻器的情况下将光学镜片机加工成具有期望的棱镜。
因此，半成品镜片毛坯可以被封阻到简单的镜片封阻器，并且期望的棱镜可以在机加工步骤期间以及在机加工装置中被完全管理。
根据可以单独或组合地考虑的进一步的实施例：
-在所述表面位置确定步骤期间，确定要机加工的所述表面的位置，以使得在所述镜片机加工装置的旋转轴线处要机加工的所述表面的法线与所述镜片机加工装置的旋转轴线之间的角α小于或等于3°；和/或
-在所述表面位置确定步骤期间，确定要机加工的所述表面的位置，以使得在所述镜片机加工装置的旋转轴线处要机加工的所述表面的法线与所述镜片机加工装置的旋转轴线共线；和/或
-在所述倾斜步骤期间，所述镜片毛坯和所述镜片封阻器相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线倾斜小于或等于3°的角β；和/或
-所述方法进一步包括重量分布确定步骤，在所述步骤期间，基于所述镜片毛坯和所述镜片封阻器的倾度来确定所述镜片毛坯和所述镜片封阻器围绕所述镜片机加工装置的旋转轴线的重量分布；和/或
-所述倾斜步骤，使所述镜片毛坯和所述镜片封阻器倾斜，以使得在所述镜片机加工装置的旋转轴线处要机加工的所述表面的法线与所述镜片机加工装置的旋转轴线之间的角α尽可能小；和/或
-在所述倾斜步骤期间，所述镜片毛坯和所述镜片封阻器倾斜了角β，所述角被确定为使得与在所述镜片机加工装置的旋转轴线处要机加工的所述表面的法线与所述镜片机加工装置的旋转轴线之间的角α的差尽可能小；和/或
-通过使所述机加工装置的夹持装置相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线具有预定倾度来同时执行所述夹持步骤和所述倾斜步骤；和/或
-所述方法进一步包括表面机加工步骤，在所述步骤期间，基于在所述机加工工具配置步骤期间配置的所述镜片机加工工具的操作参数来机加工要机加工的所述光学镜片毛坯的表面。
本发明还涉及一种用于机加工光学镜片的光学表面的机加工装置，所述机加工装置包括：
-夹具，所述夹具被配置为相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线以一定倾斜角夹持镜片封阻器，以及
-处理器，用于：
基于所述镜片毛坯和所述镜片封阻器相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线的倾斜角来确定要机加工的所述表面的位置，以及
根据所述所确定的表面位置来配置所述镜片机加工工具的操作参数，以便制造要制造的所述表面以使得符合所述光学镜片的期望的光学特性。
根据可以单独或组合地考虑的进一步的实施例：
-所述夹具相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线具有预定倾斜角；和/或
--所述夹具被配置为使所述镜片毛坯和所述镜片封阻器倾斜小于或等于3°的角β；和/或
-所述处理器被进一步配置为基于所述镜片毛坯和所述镜片封阻器的倾度来确定所述镜片毛坯和所述镜片封阻器围绕所述镜片机加工装置的旋转轴线的重量分布。
本发明进一步涉及一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在例如非暂时性计算机存储器上的一个或多个存储的指令序列，所述指令序列是处理器可存取的，并且在由所述处理器执行时使所述处理器至少实施根据本发明的方法的步骤。
本发明还涉及一种其上记录有程序的计算机可读存储介质；其中，所述程序使所述计算机至少执行本发明的方法的步骤。
本发明进一步涉及一种包括处理器的装置，所述处理器适于存储一个或多个指令序列和至少实施根据本发明的方法的步骤。
本发明进一步涉及一种计算机可读介质，所述计算机可读介质包括计算机程序产品的一个或多个存储的指令序列，其中，所述一个或多个指令序列是处理器可存取的，并且在由所述处理器执行时使所述处理器实施根据本发明的方法的步骤。
附图说明
现将仅以示例的方式并且参考以下附图对本发明的实施例进行描述，在附图中：
-图1是表示根据本发明的方法的流程图，
-图2是要机加工的镜片毛坯的立体图，
-图3是要机加工的镜片毛坯的预成形表面的平面图，
-图4是封阻在镜片封阻器上的镜片毛坯的截面图，
-图5是封阻在镜片封阻器上并被夹持在镜片机加工装置中的镜片毛坯的截面图，以及
-图6是机加工装置的示意图，该机加工装置适于移动机加工工具，以使得机加工工具在车削操作中与被旋转驱动的镜片毛坯合作。
附图中的要素仅为了简洁和清晰而展示出并且不一定是按比例绘制。例如，附图中的某些要素的尺寸可以相对于其他要素被放大，以便帮助增加对本发明的实施例的理解。
具体实施方式
本发明涉及用于从镜片毛坯开始机加工光学镜片的光学表面的方法。
如图1所展示的，本发明的方法至少包括：
-镜片毛坯提供步骤S1，
-夹持步骤S2，
-倾斜步骤S3，
-表面位置确定步骤S4，以及
-机加工工具配置步骤S5。
在镜片毛坯提供步骤S1期间，提供封阻在镜片封阻器上的镜片毛坯。
镜片毛坯可以是将半成品光学镜片构件。可替代地，镜片毛坯可能需要机加工两个表面。
如图2所展示，半成品镜片毛坯10具有：预成形前表面11，在所得成品光学镜片的使用中，该预成形前表面设置在最靠近被观看的物体处；以及相反表面12，该相反表面通过制造过程被修改以提供由虚线表示的成品光学镜片的后表面13。
通过机加工工具对相反表面12进行机加工，以使得根据所需的光学处方，将后表面13相对于前表面11定向并且与前表面间隔开。
尽管在此本发明的这个实施例中，光学镜片的后表面是通过机加工方法形成的，但应理解，在本发明的替代实施例中，镜片的两个或任一表面都可以通过机加工方法形成。
此外，尽管要制造的光学表面13在图2中被表示为凹面，但应了解，光学表面13可以同样是凸面或任何其他弯曲表面。
参照图3，参考制造标记111可以设置在半成品镜片构件10的预成形前表面11上，作为用于定位目的的参考特征。制造标记111从镜片构件10的相反侧12透过半成品镜片构件10可见。
现在参考图4和图5，用于将镜片构件10封阻在正确定位以进行制造过程镜片封阻装置20包括封阻器21和封阻环22。未表示的保护膜可以放置在镜片构件10的前表面11与封阻装置20之间。封阻铸造材料24被倒入由光学镜片10的下前表面11、封阻器21以及封阻环22所限定的空腔中。封阻铸造材料24冷却而凝固，以便在用于机加工的期望的定位处提供对光学镜片10的封阻支撑。封阻材料241的下表面或支承表面241充当参考表面以用于确定镜片构件10的中心处的厚度。
镜片封阻装置也可以是真空封阻装置，其中，使用真空将半成品镜片构件抵靠封阻装置封阻。
典型地，封阻装置包括抽吸装置。这种装置优选包括第一旋转轴或后芯轴，该第一旋转轴或后芯轴在打算与半成品光学镜片构件毛坯的前表面接触的端部处终止于抽吸室。抽吸室连接到用于产生真空的抽吸组，并且包括垫圈或其他类型的密封元件，一旦这样的密封元件搁置到半成品光学镜片构件的前表面上，这些密封元件就能够形成不透流体的联接。
在夹持步骤S2期间，将固持镜片毛坯的镜片封阻器夹持在镜片机加工装置中。如图5所展示的，固持镜片毛坯10的镜片封阻器21可以使用夹持装置30(比如夹具)来夹持，以便允许固持镜片毛坯的镜片封阻器围绕机加工装置的旋转轴线旋转。
如图6所展示的，在倾斜步骤S3期间，使镜片毛坯10和镜片封阻器相对于镜片机加工装置的旋转轴线40倾斜。
有利地，使镜片封阻器在镜片机加工装置中倾斜允许机加工期望的棱镜，而不必执行复杂的封阻过程。实际上，可以在没有考虑期望的棱镜的情况下封阻镜片毛坯。因此，使封阻步骤容易得多，并允许简单地使用例如真空封阻装置。
在倾斜步骤S3期间，镜片毛坯和镜片封阻器相对于镜片机加工装置的旋转轴线倾斜了倾斜角β。根据本发明的实施例，角β小于或等于3°。
在表面位置确定步骤S4期间，确定要机加工的表面13的位置。基于镜片毛坯和镜片封阻器相对于镜片机加工装置的旋转轴线的倾斜角β来确定要机加工的表面13的位置。
根据本发明的优选实施例，在表面位置确定步骤S4期间，确定要机加工的表面的位置，以使得在镜片机加工装置的旋转轴线处要机加工的表面的法线与镜片机加工装置的旋转轴线之间的角α小于或等于3°。
为了有助于表面的机加工并提高机加工的表面的品质，在镜片机加工装置的旋转轴线处要机加工的表面的法线与镜片机加工装置的旋转轴线之间的角α尽可能小。
因此，根据本发明的实施例，在表面位置确定步骤期间，确定要机加工的表面的位置，以使得在镜片机加工装置的旋转轴线处要机加工的表面的法线与镜片机加工装置的旋转轴线共线。
附加地或可替代性地，在表面位置确定步骤期间，将要机加工的表面13的位置定位成使得角β尽可能小。例如，将要机加工的表面13定位成使得在镜片机加工装置的旋转轴线处要机加工的表面的法线60与镜片机加工装置的旋转轴线共线。
根据本发明的实施例，在倾斜步骤期间，镜片毛坯和镜片封阻器倾斜了角β，该角被确定为使得与在镜片机加工装置的旋转轴线处要机加工的表面的法线与镜片机加工装置的旋转轴线之间的角α的差尽可能小。
本发明的方法可以包括优化过程，以便确定要机加工的表面的倾斜角和位置，以使得角α与β两者既尽可能小，也彼此尽可能接近。
在机加工工具配置步骤期间，根据所确定的表面位置来配置镜片机加工工具的操作参数，以便制造要机加工的表面以使得符合光学镜片的期望的光学特性。
技术人员可以取决于机加工工具的类型和形状而使用任何已知方法来确定操作参数。
如图1所展示的，根据本发明的方法可以进一步包括表面机加工步骤S6。
在表面机加工步骤S6期间，基于在机加工工具配置步骤期间配置的镜片机加工工具的操作参数来机加工要机加工的光学镜片毛坯的表面。
根据本发明的实施例，可以通过使机加工装置的夹持装置相对于镜片机加工装置的旋转轴线具有预定倾度来同时执行夹持步骤和倾斜步骤。有利地，对于机加工操作员来说，这种实施例较容易实施。
接着，可以通过在表面定位步骤S4期间定位要机加工的表面13来调整期望的棱镜。
如图1所展示的，本发明的方法可以进一步包括重量分布确定步骤S31。
在重量分布确定步骤S31期间，基于镜片毛坯和镜片封阻器的倾度来确定镜片毛坯和镜片封阻器围绕镜片机加工装置的旋转轴线的重量分布。优选地，重量分布被确定成减小当重量分布不均匀时、当围绕旋转轴线40旋转时可能施加到镜片毛坯的离心力的影响。
根据本发明的实施例，在重量分布确定步骤S31期间，确定镜片毛坯和镜片封阻器围绕镜片机加工装置的旋转轴线的重量分布，以便围绕机加工装置的旋转轴线40具有尽可能均匀的重量分布。
例如，取决于倾斜角和要机加工的表面，可以对镜片封阻器添加附加重量，以使围绕旋转轴线的重量分布均匀化，从而减小施加到旋转轴线的应力。
本发明进一步涉及一种用于机加工光学镜片的光学表面的机加工装置。如图6所展示的，机加工装置至少包括夹具30、处理器70和机加工工具80。
图6中示意性地表示的机加工装置适于驱动被封阻在镜片封阻器上的镜片毛坯10围绕轴线40旋转。镜片封阻器由夹具30固持，并相对于轴线40倾斜。
机加工装置还驱动工具载体80在方向81和82上的移动，机加工工具83固定到该工具载体。
根据实施例，机加工装置可以适于用工具83在镜片毛坯的表面12上以恒定经过深度来机加工表面。为此，机加工装置可以使工具83的位置和镜片毛坯的角位置在方向82上同步，以遵循表面12的形状并除了该表面在方向81上的向前移动之外，还对该表面施加所需的经过深度。
夹具30被配置为相对于镜片机加工装置的旋转轴线以一定倾斜角夹持镜片封阻器。
根据实施例，夹具可以相对于镜片机加工装置的旋转轴线具有预定倾斜角，例如，小于或等于3°。
可替代性地，夹具可以被配置为使镜片毛坯和镜片封阻器倾斜例如小于或等于3°的角β。
处理器70被配置为基于镜片毛坯和镜片封阻器相对于镜片机加工装置的旋转轴线的倾斜角来确定要机加工的表面的位置。
另外，处理器70被配置为根据所确定的表面位置来确定镜片机加工工具80的操作参数，以便制造要制造的表面以使得符合光学镜片的期望的光学特性。
根据本发明的实施例，处理器70可以被进一步配置为基于镜片毛坯和镜片封阻器的倾度来确定镜片毛坯和镜片封阻器围绕镜片机加工装置的旋转轴线的重量分布。
以上已经借助于实施例描述了本发明，而并不限制总体发明构思。
对于参考了前述说明性实施例的本领域技术人员来说，还可提出很多进一步的修改和变化，这些实施例仅以示例的方式给出而并不意在限制本发明的范围，本发明的范围仅由所附权利要求决定。
在权利要求中，词语“包括”并不排除其他要素或步骤，并且不定冠词“一个/种(a或an)”并不排除复数。在相互不同的从属权利要求中叙述不同的特征这个单纯的事实并不表明不能有利地使用这些特征的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制本发明的范围。

Claims (14)

1.一种用于机加工光学镜片的光学表面的方法，所述方法包括：
-镜片毛坯提供步骤，在所述步骤期间，提供封阻在镜片封阻器上的镜片毛坯，
-夹持步骤，在所述步骤期间，将固持所述镜片毛坯的所述镜片封阻器夹持在镜片机加工装置中，
-倾斜步骤，在所述步骤期间，将所述镜片毛坯和所述镜片封阻器相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线倾斜，
-表面位置确定步骤，在所述步骤期间，基于所述镜片毛坯和所述镜片封阻器相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线的倾斜角来确定要机加工的所述表面的位置，
-机加工工具配置步骤，在所述步骤期间，根据所述所确定的表面位置来配置所述镜片机加工工具的操作参数，以便制造要制造的所述表面以使得符合所述光学镜片的期望的光学特性，
其中，在所述表面位置确定步骤期间，确定要机加工的所述表面的位置，以使得在所述镜片机加工装置的旋转轴线处要机加工的所述表面的法线与所述镜片机加工装置的旋转轴线之间的角α小于或等于3°。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述表面位置确定步骤期间，确定要机加工的所述表面的位置，以使得在所述镜片机加工装置的旋转轴线处要机加工的所述表面的法线与所述镜片机加工装置的旋转轴线共线。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述倾斜步骤期间，所述镜片毛坯和所述镜片封阻器相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线倾斜小于或等于3°的角β。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法进一步包括重量分布确定步骤，在所述步骤期间，基于所述镜片毛坯和所述镜片封阻器的倾度来确定所述镜片毛坯和所述镜片封阻器围绕所述镜片机加工装置的旋转轴线的重量分布，并且
其中，取决于所述倾斜角和要机加工的所述表面添加重量。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述倾斜步骤期间，使所述镜片毛坯和所述镜片封阻器倾斜，以使得在所述镜片机加工装置的旋转轴线处要机加工的所述表面的法线与所述镜片机加工装置的旋转轴线之间的角α尽可能小。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述倾斜步骤期间，所述镜片毛坯和所述镜片封阻器倾斜了角β，所述角被确定为使得与在所述镜片机加工装置的旋转轴线处要机加工的所述表面的法线与所述镜片机加工装置的旋转轴线之间的角α的差尽可能小。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，通过使所述机加工装置的夹持装置相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线具有预定倾度来同时执行所述夹持步骤和所述倾斜步骤。
8.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括表面机加工步骤，在所述步骤期间，基于在所述机加工工具配置步骤期间配置的所述镜片机加工工具的操作参数来机加工要机加工的所述光学镜片毛坯的表面。
9.一种用于机加工光学镜片的光学表面的机加工装置，所述机加工装置包括：
-夹具，所述夹具被配置为相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线以一定倾斜角夹持镜片封阻器，以及
-处理器，所述处理器用于
基于所述镜片毛坯和所述镜片封阻器相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线的倾斜角来确定要机加工的所述表面的位置，以及
根据所述所确定的表面位置来配置所述镜片机加工工具的操作参数，以便制造要制造的所述表面以使得符合所述光学镜片的期望的光学特性，以及
其中，在所述表面位置确定步骤期间，确定要机加工的所述表面的位置，以使得在所述镜片机加工装置的旋转轴线处要机加工的所述表面的法线与所述镜片机加工装置的旋转轴线之间的角α小于或等于3°。
10.根据权利要求9所述的机加工装置，其中，所述夹具相对于所述镜片机加工装置的旋转轴线具有预定倾斜角。
11.根据权利要求9所述的机加工装置，其中，所述夹具被配置为使所述镜片毛坯和所述镜片封阻器倾斜小于或等于3°的角β。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的机加工装置，其中，所述处理器被进一步配置为基于所述镜片毛坯和所述镜片封阻器的倾度来确定所述镜片毛坯和所述镜片封阻器围绕所述镜片机加工装置的旋转轴线的重量分布，并且
其中，取决于所述倾斜角和要机加工的所述表面添加重量。
13.一种用于数据处理装置的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括一组指令，当加载到所述数据处理装置中时，所述一组指令致使所述数据处理装置至少执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的表面位置和机加工步骤。
14.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质承载了如权利要求13所述的计算机程序产品的一个或多个指令序列。
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