CN113046715A - 一种光学元件全口径镀膜装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于光学元件镀膜技术领域，提供了一种光学元件全口径镀膜装置及其方法，该镀膜装置包括夹持工装主体、夹持组件、侧面板、至少一个顶紧组件；所述夹持工装主体包括基板、至少两个限位块，所述基板上设置有容纳孔，所述限位块对称设置在所述容纳孔的四周；所述夹持组件滑动设置在所述限位块内；所述侧面板设置在所述限位块的两侧，与所述限位块固定连接；所述顶紧组件贯穿所述限位块，与所述夹持组件的端面抵接。本发明提供的镀膜装置设置了侧面板，夹持组件采用聚四氟乙烯材料，结构强度高，夹持应力小，不会对光学元件造成损伤，并且方便快捷、不易松动、掉落，可适用于需要全口径镀膜的中小尺寸的光学元件。

Description

一种光学元件全口径镀膜装置及其方法

技术领域

本发明属于光学元件镀膜技术领域，尤其涉及一种光学元件全口径镀膜装置及其方法。

背景技术

镀膜是为了使光学元件达到某种光学效果，如增加透光率，抗紫外线并抑低耀光、鬼影，延迟镜片老化、变色的时间等，从而在光学元件表面镀上非常薄的薄膜。为了保证镀膜质量，在光学元件进行镀膜时需要根据工艺要求采用专用的夹具夹持定位，确保光学元件在镀膜机内进行镀膜时不会移位、掉落，在满足元件镀膜通光口径的基础上使光学元件镀膜效果稳定受控。

在光学元件镀膜领域，往往为满足最大化利用元件表面积的应用需求，需要对光学元件进行全口径镀膜，而全口径镀膜过程中采用传统的夹具进行夹装时存在以下缺陷：

(1)传统的夹具多为金属材质，夹持应力较大，夹具直接夹持光学元件容易造成损坏；

(2)对于需要高温加热的光学元件，夹持器具随温度变化发生形变带来的应力，容易对光学元件造成挤压变形甚至炸裂，或者由于热胀冷缩现象使得夹具与光学元件之间间隙过大，从而导致光学元件脱落现象的出现；

(3)限位效果较差，容易产生松动，造成单件光学元件镀膜效果不达标或批量元件镀膜效果一致性较差。

综上所述，急需对现有的光学元件全口径镀膜的装置进行改进，避免夹具夹持应力过大，对光学元件造成损伤，同时避免出现夹具变形对光学元件造成挤压变形甚至炸裂或者由于间隙过大导致元件脱落的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种光学元件全口径镀膜装置及其方法。

本发明是这样实现的，一种光学元件全口径镀膜装置，包括夹持工装主体、夹持组件、侧面板、至少一个顶紧组件；

所述夹持工装主体包括基板、至少两个限位块，所述基板上设置有容纳孔，所述限位块对称设置在所述容纳孔的周围；

所述夹持组件滑动设置在所述限位块内；

所述侧面板设置在所述限位块的两侧，与所述限位块固定连接；

所述顶紧组件的一端贯穿所述限位块，与所述夹持组件的端面抵接。

进一步地，所述限位块包括上水平部、下水平部和垂直部，所述上水平部、下水平部均沿靠近所述容纳孔垂直中心线的方向延伸，且凸出于所述垂直部，所述垂直部与所述基板垂直。

进一步地，所述上水平部、下水平部上均设置有贯穿的导向槽，所述导向槽的开口方向与上水平部、下水平部的延伸方向一致，所述上水平部的导向槽的投影与所述下水平部的导向槽的投影重叠，所述垂直部设置有容纳所述顶紧组件的贯穿孔。

进一步地，所述夹持组件包括夹持块和导向板，所述夹持块与导向板可拆卸连接，且所述导向板设置在靠近所述限位块的一侧。

进一步地，所述夹持块具有与待夹持的光学元件形状相适配的夹持面，所述夹持面的曲率半径小于所述待夹持光学元件的半径。

进一步地，所述导向板的上端面和下端面均设置有与所述导向槽相适配的凸出部，所述凸出部位于所述导向槽内。

进一步地，所述限位块、所述夹持块均由聚四氟乙烯材料制成，所述导向板为硬质铝结构。

进一步地，所述顶紧组件包括螺纹柱和至少一个螺母，所述螺纹柱的一端贯穿所述限位块，与所述导向板的端面抵接，所述螺母通过螺纹连接在所述螺纹柱上，并且设置在所述限位块的外侧。

进一步地，所述螺纹柱的外侧套接有弹性部件，所述弹性部件的两端分别与所述螺母的端面和所述导向板的端面抵接。

本发明还提供了一种光学元件全口径镀膜方法，采用上述的镀膜装置进行镀膜，包括如下步骤：

步骤S1：拧松顶紧组件，使夹持组件处于松开状态；

步骤S2：向容纳孔中放入待镀膜光学元件；

步骤S3：拧紧所述顶紧组件，使夹持组件夹紧待镀膜光学元件；

步骤S4：对待镀膜光学元件进行镀膜。

本发明相对于现有技术的技术效果是：

(1)本发明中，限位块、夹持块均由聚四氟乙烯材料制成，为软接触夹持方式，夹持应力小，不会损伤光学元件，并且聚四氟材料污染小、耐高温，可满足真空镀膜的需求；

(2)本发明中，夹持块的夹持面的曲率半径小于待夹持光学元件的半径，可使得夹持块在挤压变形后仍能有聚拢力以夹紧光学元件，从而最大程度确保元件不掉落；

(3)本发明中，在螺纹柱外侧套接的弹性组件，可用以补偿因热胀冷缩导致的光学元件与夹持块出现的间隙，实现自适应夹紧；

(4)本发明通过在夹持工装主体结构上设置侧面板，实现结构加强，抑制夹持变形，满足对较大元件的夹持需求；

(5)对较大尺寸的光学元件，本发明通过可通过设置多个顶紧组件，确保元件在镀膜过程中受力均匀，从而防止夹持组件发生横向变形；

(6)本发明通过在螺纹柱上设置双螺母结构，可避免单螺母因热胀冷缩出现松动，从而影响光学元件的加紧效果；

(7)本发明提供的光学元件全口径镀膜装置方便快捷、限位效果好，不易产生移位、掉落。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的具有一组顶紧组件的光学元件全口径镀膜装置示意图；

图2是本发明实施例提供的夹持工装主体示意图；

图3是本发明实施例提供的夹持组件示意图；

图4是本发明实施例提供的具有一组顶紧组件的光学元件全口径镀膜装置俯视图；

图5是本发明实施例提供的具有多组顶紧组件的光学元件全口径镀膜装置俯视图；

图6是本发明实施例提供的光学元件全口径镀膜方法流程图。

附图标记说明：

1-夹持工装主体；11-基板；12-限位块；121-上水平部；122-下水平部；123-垂直部；124-导向槽；125-贯穿孔；13-容纳孔；14-定位孔；2-夹持组件；21-夹持块；22-导向板；23-夹持面；24-凸出部；3-侧面板；4-顶紧组件；41-螺纹柱；42-螺母；5-弹性部件；6-光学元件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1、图2所示，本发明提供了一种光学元件全口径镀膜装置，包括夹持工装主体1、夹持组件2、侧面板3、至少一个顶紧组件4；

夹持工装主体1包括基板11、至少两个限位块12，基板上设置有用于容纳待镀膜光学元件6的容纳孔13，为了确保光学元件6在镀膜过程中受力均匀，限位块12应对称设置在容纳孔13的周围；

夹持组件2滑动设置在限位块12内；

侧面板3设置在限位块12的两侧，与限位块12固定连接；

顶紧组件4贯穿限位块12，与夹持组件2的端面抵接。

本发明通过在夹持工装主体结构上设置侧面板，实现结构加强，从而抑制限位块在夹持过程中发生变形。

进一步地，如图2所示，限位块12包括上水平部121、下水平部122和垂直部123，垂直部122与基板11垂直，上水平部121、下水平部122均沿朝向容纳孔13垂直中心线的方向延伸，且凸出于垂直部122，上水平部121、垂直部123和下水平部122之间形成用于容纳夹持组件2的容纳空间，并且下水平部122与基板11可固定连接，也可以一体成型。

进一步地，如图2所示，上水平部121、下水平部122上均设置有贯穿的导向槽124，导向槽124的开口方向与上水平部121、下水平部122的延伸方向一致，导向槽124的长度和宽度可根据实际情况进行确定，本发明对此不作限制，另外上水平部121的导向槽124的投影与下水平部122的导向槽124的投影重叠，即导向槽124的长度、宽度，以及在上水平部121、下水平部122上的设置位置均应相同，例如设置在上水平部121的导向槽124的长度为a，宽度为b，且设置在上水平部121的中轴线上，相应地，设置在下水平部122的导向槽124的长度也为a，宽度也为b，且也同样设置在下水平部122的中轴线上。另外垂直部123设置有容纳顶紧组件4的贯穿孔125，贯穿孔125的数量可以为一个，也可为多个，本实施例中，贯穿孔125的大小以及设置位置可根据实际情况而定，本发明对此不做限制。

进一步地，如图3所示，夹持组件2包括夹持块21和导向板22，夹持块21与导向板22可拆卸连接，且导向板22设置在靠近限位块12的一侧，具体地，夹持块21与导向板22通过螺钉连接时，夹持块21上设置有用于安装螺钉的安装孔，导向板22上设置有与螺钉配合的内螺纹。

进一步地，夹持块21具有与待夹持的光学元件6形状相适配的夹持面23，也就是说，当待夹持的光学元件6为圆柱体结构时，夹持面23为圆弧形；当待夹持的光学元件6为柱形结构或六边形结构时，夹持面23为V形，另外为了确保夹持块21在受力产生挤压变形后仍能有聚拢力以夹紧光学元件6，夹持面23的曲率半径R1应小于待夹持光学元件6的半径R2。

但是，当夹持面23的曲率半径R1小到一定程度，使夹持面23的曲率半径R1远小于待夹持光学元件6的半径R2时，则会出现夹不紧的情况，因此，为了避免出现这种夹不紧的情况，本发明实施例还对R1/R2进行如下约束：m≤R1/R2<1，其中，m为半径比最小阈值，m的具体数值可以根据实验或者经验获得。

本发明提供的夹持块的夹持面的曲率半径小于待夹持光学元件的半径，可使得夹持块发生变形后仍能夹紧光学元件，限位效果好，不易产生松动、掉落。

进一步地，为了保证夹持过程不对光学元件造成损坏，限位块12、夹持块21均由聚四氟乙烯材料制成，为软接触夹持方式，夹持应力小，不会损伤光学元件，并且聚四氟材料污染小、耐高温，可满足真空镀膜的需求。

进一步地，为了确保夹持块21在运动时能够保持水平状态，导向板22的上端面和下端面均设置有与导向槽124相适配的凸出部24，且凸出部24设置在导向槽124中，也就是说，凸出部24的形状、大小应与导向槽124一致，即导向槽124为方形时，相应地凸出部24的也应为方形，导向槽124为弧形时，相应地凸出部24的也应为弧形，并且凸出部24可在导向槽124中滑动。

进一步地，导向板22为硬质铝结构，优选地，导向板22为可为铝合金。

进一步地，顶紧组件4包括螺纹柱41和至少一个螺母42，螺纹柱41的一端贯穿限位块12，与导向板22的端面抵接，螺母42通过螺纹连接在螺纹柱41上，并且设置在限位块12的外侧，为了防止螺母42因热胀冷缩出现松动跑位，本实施例设置了两个螺母42，如图4所示，通过转动螺母42可调节夹持组件2的夹持状态，当转动螺母42驱动夹持组件2朝向容纳孔13的方向运动时，光学元件6处于夹持状态，当转动螺母42驱动夹持组件2背离容纳孔13的方向运动时，光学元件6处于松开状态，此时可对光学元件进行移动或更换。

本发明通过在螺纹柱上设置双螺母结构，可避免单螺母因热胀冷缩出现松动，从而影响光学元件的加紧效果。

进一步地，光学元件6进行高温真空镀膜时，容易出现热胀冷缩现象，使得夹持块21与光学元件6之间出现间隙，从而导致光学元件6因夹持不稳而掉落，因此，如图4所示，在螺纹柱41的外侧套接弹性部件5，并且弹性部件5的两端分别与螺母42的端面和导向板22的端面抵接，优选地，弹性部件5可为真空耐高温弹簧结构。

本发明在螺纹柱外侧套接的弹性部件，可用以补偿因热胀冷缩导致的光学元件与夹持块出现的间隙，实现自适应夹紧，夹持效果好，不易产生松动。

当待夹持元件尺寸较大时，可通过设置多组顶紧组件4，以确保元件在镀膜过程中受力均匀，从而防止夹持组件发生横向变形，如图5所示，本实施例中镀膜装置设置了两组顶紧组件4，每两个顶紧组件4为一组，分别对称设置在限位块12中，相应地，限位块12上的贯穿孔125也应为两组，每两个贯穿孔125为一组，且与顶紧组件4一一对应。

进一步地，基板11上还设置有用于安装镀膜装置的定位孔14，定位孔14设置的具体位置及数量可根据实际情况而定，本发明对此不做限定，另外镀膜装置可通过螺栓或螺钉固定。

工作原理：首先通过定位孔14将基板11固定在工作台上，然后连接夹持块21与导向板22，并通过导向板22端面上的凸出部24将夹持组件安装在限位块12的导向槽124中，并在夹持组件安装好以后，安装顶紧组件4和弹性部件5，最终完成镀膜装置的安装，而后转动顶紧组件4驱动夹持组件2朝向容纳孔的方向运动，当夹持组件2运动到一定位置后，将待夹持光学元件6安装在容纳孔中，并继续转动顶紧组件4驱动夹持组件2朝向容纳孔的方向运动，直至夹持组件2夹紧光学元件6为止，完成定位夹紧，此时弹性部件5为压缩状态，通过弹性部件5提供的反弹力使得待夹持光学元件6的夹紧状态更稳定。

本发明还提供了一种光学元件全口径镀膜方法，根据图6所示的流程图，进行光学元件全口径镀膜，具体镀膜方法包括如下步骤：

步骤S1：拧松顶紧组件4，使夹持组件2处于松开状态；

步骤S2：向容纳孔13中放入待镀膜光学元件6；

步骤S3：拧紧所述顶紧组件4，使夹持组件2夹紧待镀膜光学元件6；

步骤S4：对待镀膜光学元件进行镀膜。

采用本发明提供的镀膜装置进行光学元件全口径镀膜，夹持效果好，不易松动、掉落，并且引入的夹持应力小，不易损坏待镀膜光学元件。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学元件全口径镀膜装置，其特征在于，包括夹持工装主体(1)、夹持组件(2)、侧面板(3)、至少一个顶紧组件(4)；

所述夹持工装主体(1)包括基板(11)、至少两个限位块(12)，所述基板(11)上设置有容纳孔(13)，所述限位块(12)对称设置在所述容纳孔(13)的周围；

所述夹持组件(2)滑动设置在所述限位块(12)内；

所述侧面板(3)设置在所述限位块(12)的两侧，与所述限位块(12)固定连接；

所述顶紧组件(4)的一端贯穿所述限位块(12)，与所述夹持组件(2)的端面抵接。

2.如权利要求1所述的光学元件全口径镀膜装置，其特征在于，所述限位块(12)包括上水平部(121)、下水平部(122)和垂直部(123)，所述上水平部(121)、下水平部(122)均沿靠近所述容纳孔(13)垂直中心线的方向延伸，且凸出于所述垂直部(122)，所述垂直部(122)与所述基板(11)垂直。

3.如权利要求2所述的光学元件全口径镀膜装置，其特征在于，所述上水平部(121)、下水平部(122)上均设置有贯穿的导向槽(124)，所述导向槽(124)的开口方向与上水平部(121)、下水平部(122)的延伸方向一致，所述上水平部(121)的导向槽(124)的投影与所述下水平部(122)的导向槽(124)的投影重叠，所述垂直部(123)设置有容纳所述顶紧组件(4)的贯穿孔(125)。

4.如权利要求1所述的光学元件全口径镀膜装置，其特征在于，所述夹持组件(2)包括夹持块(21)和导向板(22)，所述夹持块(21)与导向板(22)可拆卸连接，且所述导向板(22)设置在靠近所述限位块(12)的一侧。

5.如权利要求4所述的光学元件全口径镀膜装置，其特征在于，所述夹持块(21)具有与待夹持的光学元件(6)形状相适配的夹持面(23)，所述夹持面(23)的曲率半径小于所述待夹持光学元件(6)的半径。

6.如权利要求4所述的光学元件全口径镀膜装置，其特征在于，所述导向板(22)的上端面和下端面均设置有与所述导向槽(124)相适配的凸出部(24)，所述凸出部(24)位于所述导向槽(124)内。

7.如权利要求4所述的光学元件全口径镀膜装置，其特征在于，所述限位块(12)、所述夹持块(21)均由聚四氟乙烯材料制成，所述导向板(22)为硬质铝结构。

8.如权利要求7所述的光学元件全口径镀膜装置，其特征在于，所述顶紧组件(4)包括螺纹柱(41)和至少一个螺母(42)，所述螺纹柱(41)的一端贯穿所述限位块(12)，与所述导向板(22)的端面抵接，所述螺母(42)通过螺纹连接在所述螺纹柱(41)上，并且设置在所述限位块(12)的外侧。

9.如权利要求8所述的光学元件全口径镀膜装置，其特征在于，所述螺纹柱(41)的外侧套接有弹性部件(5)，所述弹性部件(5)的两端分别与所述螺母(42)的端面和所述导向板(22)的端面抵接。

10.一种光学元件全口径镀膜方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的镀膜装置进行镀膜，包括如下步骤：

步骤S1：拧松顶紧组件(4)，使夹持组件(2)处于松开状态；

步骤S2：向容纳孔(13)中放入待镀膜光学元件(6)；

步骤S3：拧紧所述顶紧组件(4)，使夹持组件(2)夹紧待镀膜光学元件(6)；

步骤S4：对待镀膜光学元件(6)进行镀膜。

Images