CN1246121C - 光学元件保持方法、固定方法、保持工具以及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是当将要加工的透镜通过加热透镜保持部件而被用粘合剂粘合固定到透镜保持部件上时保证粘合位置的精度。在光学元件的加工期间用保持部件保持诸如透镜的光学元件的一种光学元件保持方法的特征在于，当要用粘合剂把光学元件保持在保持部件的光学元件保持位置时，保持在保持位置的光学元件与所述保持部件之间的空间与外界空气连通。借助这种方法，防止了透镜附着位置的精度的误差，且透镜能够得到准确的加工。

Description

光学元件保持方法、固定方法、 保持工具以及加工方法

技术领域：

本发明涉及用于在专用部件中在进行表面研磨的抛光时，用诸如凹槽板的透镜保持部件保持诸如照相机透镜或用于光学设备的透镜的凹或凸透镜弯月形透镜、或带有光学功能表面(例如反射表面或透射表面)的光学元件的技术。

背景技术：

当对诸如透镜等的光学功能表面进行研磨或抛光时，所要加工的透镜借助粘合被固定和保持在诸如凹槽板的透镜保持部件上，并借助研磨/抛光单元进行加工。

如图4所示，在一种保持部件1中，在容纳透镜2的一个板部分1A上形成了一个突出的保持部分1B，用于保持透镜的所要加工的表面2B的下表面。一种粘合剂被加到保持部分1B上，并通过加热保持部件1而被软化。当粘合剂变软时，透镜2被装到保持部件1(凹槽板)上。

用于照相机或光学设备的透镜的所要加工的表面，要求微米级的高的表面加工精度。

因此，所要加工的透镜必须以高的安装精度被安装在保持部件上。

在如图4所示的传统方法中，保持部件1被加热到一个预定的软化温度，以使加到其上的粘合剂软化。随后透镜被压在保持部分1B上，从而与粘合剂接触。透镜因而借助粘合剂而被保持部件所固定和保持。当保持部件被加热到比较高的温度(粘合剂软化温度的约100℃)，保持部件本身经历了由于加热和冷却造成的热膨胀和收缩，并受到周围环境的温度改变的影响。

具体地，需要采取某些应付措施以防止装在保持部件上的透镜由于保持部件的高温的影响而从粘合位置发生移动。

为此，需要用于固位保持粘合的透镜的专用固位工具。

另外，由于透镜与保持部件之间的空气由于来自加热的保持部件的热量而被加热到比较高的温度，导致了温度上升和透镜的热膨胀。此时，透镜粘合位置的精度等还发生恶化。

进一步地，透镜与保持部件之间的空气发生膨胀，从而借助其压力把透镜从保持部件推起，造成透镜附着精度的降低。

发明内容：

为了解决上述问题，根据本发明，提供了一种加工期间的光学元件保持方法，用于在诸如透镜的光学元件的加工期间借助保持部件保持光学元件，其特征在于当要用粘合剂并借助保持部件把光学元件保持在光学元件保持位置时，保持在保持位置的光学元件与保持部件之间的空间与外界空气连通。

根据本发明的一个方面，这里提供一种光学元件固定方法，其特征在于，在保持部件上形成了一个环形带状突出部分和一个通气孔，所述环形带状突出部分被加热到粘合剂的软化温度，该粘合剂被加到所述环形带状突出部分上，光学元件被压在所述保持部件的所述突出部分的粘合剂上，且其将要研磨或抛光加工的表面向上，以通过通气孔释放在光学元件的下表面与所述保持部件之间的封闭空间中的空气，随后，光学元件被转动，且粘合剂得到冷却以把光学元件固定在所述保持部件上。

根据本发明的另一方面，这里提供一种光学元件保持部件，用于在所述光学元件加工期间保持所述光学元件，其特征在于：所述的光学元件保持部件具有：光学元件保持部分，用于保持所述的光学元件和粘合剂，和一个通气部分，在被保持在保持位置的所述光学元件与所述保持部件之间的一个空间由所述的通气部分与外界空气连通。

根据本发明的再一方面，这里提供一种光学元件保持部件，它是一种工具，用于把多个光学元件粘合到其安装部分上以使所述光学元件得到研磨、抛光等加工，其特征在于：提供环形带状保持部分，用于借助粘合保持各个光学元件，其中在所述的安装部分中形成多个通气孔，所述保持部件的一个转轴部分具有一个连通孔，用以与各个通气孔连通。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种光学元件保持方法，其特征在于在把将要得到加工的光学元件粘合和固定到一个元件保持部件上，并把光学元件装到研磨或抛光单元上以加工光学元件时，元件保持部件被加热以软化粘合剂，且当将要加工的光学元件要被附着到元件保持部件上时，在元件保持部件与所要加工的光学元件之间的一个封闭空间中的高温气体得到排放，从而解决了上述问题。

根据本发明，还提供了加工光学元件的光学表面的一种光学元件加工方法，其特征在于形成了一个孔，当用粘合剂把光学元件保持在一个保持部件上时，保持部件和借助粘合而被保持部件保持的光学元件通过该孔而彼此连通，且在光学元件被粘合保持之后，该孔被关闭且光学元件得到加工。

根据本发明，还提供了一种光学元件加工方法，其特征在于被固定到一个保持部件和被该保持部件保持的一个光学元件具有一个通气孔，随后该通气孔被封闭且一种工作流体并提供至光学元件的光学表面以加工该光学表面，且随后保持部件被加热以释放被粘合固定的光学元件。

从以下对本发明的最佳实施例所进行的描述，本发明的上述之外的其他目的和优点对于本领域的技术人员将变得显而易见。下文描述将结合附图进行，而附图构成了描述的一部分，并显示了本发明的一个例子。

附图说明：

图1用于说明根据本发明的第一实施例如何把透镜粘合固定到透镜保持部件上；

图2用于说明借助根据本发明的透镜保持部件的粗研磨；

图3用于说明细研磨和抛光；

图4用于说明传统的粘合；

图5用于说明根据本发明的透镜粘合；

图6是根据第二实施例的透镜保持部件的平面图；

图7是沿着图6的线X-X的剖视图；

图8是图7的部分显示；

图9显示了透镜保持部件被装到一个卡盘上之间的状态；

图10显示了透镜保持部件被固定到卡盘上的状态；

图11显示了透镜保持部件被装到一个卡盘上之前的状态；且

图12显示了透镜保持部件被固定到卡盘上的状态。

具体实施方式：

以下结合附图描述本发明的最佳实施例。

(第一实施例)

图1显示了本发明的第一实施例的保持部件1，以及将要被粘合到保持部件1上并被保持部件1保持的透镜2。

在此实施例中，透镜2是通过图2所示的粗研磨工艺和图3所示的细研磨工艺和抛光工艺制成的。

参见图1，保持部件1具有一个主体1A、外框1B、透镜保持突出部分1C、且将要被一个粗研磨单元的一个套爪卡盘(将要在后面描述)所保持的卡盘基准表面1F。

如图2所示，外框1B在将要用保持部件1保持透镜2时将透镜2的外表面定位。

突出部分1C从主体1A的内底表面突出，以形成一个环形带，且其远端具有向着外侧而升高的倾斜表面。

透镜2与这种倾斜表面以点(线)接触的方式得到粘合。

此实施例的透镜2是弯月形透镜，它带有构成凸表面的一个表面和形成凹表面的另一表面。标号2A表示了所要加工的表面；且2B表示了不要加工的表面。

透镜保持部件1具有在其主体1A上的一个孔1D，它从内侧向着外侧延伸。

在此实施例中，透镜2具有10mm至60mm的直径和10mm至100mm的曲率半径，并由用于诸如照相机的光学透镜材料制成。

透镜保持部件1由不锈钢制成。突出部分1C的高度为2.0mm，环形带状突出部分1C具有11.5mm的直径。

通孔1D的直径为2mm，且主体1A具有6.0mm的厚度

标号1E表示一个啮合凹槽，它与一个杆状部件(未显示)啮合以相对于图3所示的细研磨工具8A和抛光工具8B转动和摆动保持部件1。

标号4表示一个杆状固态粘合剂，它是诸如橡胶树脂、蜡化合物或沥青的搅拌材料。

现在描述如何把透镜2粘合到透镜保持部件1上。

首先，用加热单元(未显示)把透镜保持部件1加热到约100°C，这是粘合剂4的软化温度。

随后，粘合剂4的远端被压在处于透镜保持部件1的环形带状突出部分1C的远端的倾斜部分上，从而使软化的粘合剂4被加到突出部分1C的远端上。

所要加工的透镜2的不要加工的表面2B被置于突出部分1C上，并在被轻压在它上的状态下被转动半至一周。

在把透镜2压在突出部分1C的过程中，开始时，当突出部分1C被透镜2所覆盖时，由透镜保持部件1的突出部分1C的内部分与透镜2的不要被加工的表面2B限定的空间W被高温的透镜保持部件1加热而达到一个高的温度。

封闭的空间W中的空气由于其温度上升而膨胀，且置于突出部分1C上的透镜2沿着从突出部分1C浮起的方向被推起。然而，由于透镜2被压在突出部分1C上，空间W中的高温空气通过形成在保持部件1上的通孔1D被排放到外界。

由于高温空气被从空间W排出，提供了透镜2的浮起。

当空间W中的高温空气被排放时，置于突出部分1C上的透镜2借助粘合剂4的粘性而被稳定地定位在突出部分1C上。在此之后，当粘合剂4被冷却时，透镜2被精确地保持在保持部件1的安装/固定位置上。

在透镜2被粘合到透镜保持部件1上之后，用一种封闭材料封闭通孔1D。如果通孔1D未被封闭而是保持开放，在研磨/抛光期间，研磨/抛光液体通过通孔1D进入透镜保持部件1。为了从透镜保持部件1除去研磨/抛光透镜2，透镜保持部件1必须被加热以再次软化粘合剂4。在此加热期间，进入透镜保持部件1的研磨/抛光液体蒸发形成蒸汽，这有时会腐蚀透镜2表面。为了防止透镜2被腐蚀，通孔1D必须被封闭，从而使研磨/抛光液体不能进入透镜保持部件1

透镜2在图2和3所示的工艺被粗/细研磨和抛光。

参见图2，透镜2以图1所示的工艺被粘合和固定到透镜保持部件1上，且透镜保持部件1被装到粗研磨单元(未显示)的转动转轴部分的卡盘上，从而使被保持部件1保持的透镜2以可转动的方式得到保持。

以下结合图9和10描述用于把保持透镜2的保持部件1安装到粗研磨单元(未显示)的转动转轴上的套爪卡盘的结构。

图9显示了透镜保持部件1被装到卡盘上之前的状态，且图10显示了透镜保持部件1被固定到卡盘上的状态。

参见图9和10，一个套爪卡盘50具有用设置螺丝48固定到粗研磨单元的转动转轴46上的套爪卡盘主体52、用诸如树脂材料的弹性材料制成并将要被插入套爪卡盘主体52中的卡盘部分54、用于把卡盘部分54从套爪卡盘主体52拉出或推入套爪卡盘主体52的一个拉杆56、以及用于使卡盘部分54与拉杆56彼此相连的一个接合部件58。卡盘部分54具有在其周边上的多个部分上的口54a，以使其远端能够被打开/关闭。卡盘部分54的远端具有一个凹槽54c，用于卡住保持部件1的卡盘基准表面1F。

在具有这种设置的套爪卡盘50中，如图9所示，当拉杆56被一个手动杠杆(未显示)向右推出时，卡盘部分54被从套爪卡盘主体52推出，从而使卡盘部分54的一个倾斜表面56b离开套爪卡盘主体52的一个远端52a。因此，卡盘部分54沿着箭头A的方向变宽，且相应地凹槽54c也变宽。因此，保持部件1能够被安装到卡盘部分54上。

相反地，如图10所示，当拉杆56被手动杠杆(未显示)拉向左边时，卡盘部分54被拉入套爪卡盘主体52，从而使套爪卡盘主体52的远端52a与卡盘部分54的倾斜表面54b邻接，且卡盘部分54沿着箭头B的方向关闭。因此，卡盘部分54的凹槽54c也被关闭，从而使透镜保持部件1被卡住并被卡盘部分54所固定。

在透镜保持部件1被带有上述套爪卡盘的粗研磨单元的转动转轴46卡住之后，透镜2的将要加工的表面2A通过粗研磨工具6的转动运动进行粗研磨，如图2所示。

在被粗研磨之后，透镜2如图3所示地被细研磨工具8A进行细研磨，并随后被抛光工具8B抛光。细研磨工具8A和抛光工具8B具有相同的形状并由不同的材料制成。

例如，细研磨工具8A是附着有钻石轮的一种工具，且抛光工具8B是附着有聚尿烷的工具。细研磨和抛光采用不同的研磨/抛光流体。

在实际的细研磨/抛光中，如图3所示，固定到透镜保持部件1的透镜2被置于细研磨工具8A或抛光工具8B上。透镜保持部件1的啮合凹槽1E支撑细研磨/抛光单元(未显示)中设置的杆状可摆动部件的远端，且透镜2相对于细研磨工具8A或抛光工具8B摆动/转动。

当透镜2被根据上述透镜保持方法的本实施例的透镜保持部件1所保持并被上述粗/细研磨和抛光所加工时，它具有良好的精度。

更具体地说，透镜2的中心部分的厚度在抛光之后的目标设计值是1.70±0.05mm。100个加工的透镜在实际加工之后的尺寸精度在1.70mm至1.72mm的范围内，尺寸变化为0.02mm。

以下描述如图4和5所示的通过测量不同直径的双凸透镜而获得的结果。

图4显示了在透镜保持部件(凹槽板)上形成通孔的传统方法，且图5显示了其中如本实施例中那样在保持部件1上形成通孔1D的情况。在这些情况的每一种中，从透镜保持部件的基准位置至粘合的透镜的弯曲表面的顶点位置的距离t1或t2得到了测量。

当透镜直径是12mm时，如果透镜保持部件1具有一个通孔1D，尺寸t2的误差为+0.002mm。如果保持部件1没有通孔1D，象在传统方法中，尺寸t1的误差为+0.22mm。

当透镜直径为23mm时，有通孔1D，t2的误差是+0.005mm。没有通孔，t1的误差是+0.38mm。

当透镜直径是35mm时，有通孔1D则t2的误差是+0.003mm。没有通孔，t1的误差是+0.45mm。

更具体地说，当以相同的加工条件加工具有相同尺寸的透镜时，在粘合高度t1和t2之间有220μm和450μm的不同。因此，没有通孔，透镜受到了与该不同相应的过度粗/细研磨和抛光。此时，透镜厚度的减小大体超过了普通透镜的尺寸t的0.1mm的容差，且所产生的透镜变为次品。

(第二实施例)

图6至8显示了其中将要被加工的14个透镜12A、12B、12C、12D……12N被粘合和固定到一个透镜保持部件(凹槽板)10上的情况。

图6是平面图，显示了其中将要被加工的14个透镜12A、12B、12C、12D……12N被固定到透镜保持部件10的粘合固定表面10A上的情况。

图7是沿着图6的线X-X取的剖视图，且图8是图7的主要部分的部分剖视图。

本实施例的透镜保持部件10在其透镜粘合固定表面10A上有14个带有孔的凹槽10p1、10p2、………10p14，用于固定相应的透镜。相应的带孔凹槽具有用于通过粘合保持相应透镜的环形带状突出部分10A、10B(未显示)、……。

这些环形带状突出部分以与第一实施例中相同的方式带有在它们的远端的倾斜表面。

各个带孔凹槽具有在它们的中心位置处的通孔10a、10b、……和10n。

通孔10a至10n与形成在透镜保持部件10的转轴部分10X中的中心孔10Y相连。

各个带孔凹槽的通孔10a、10b……向着中心孔10Y延伸。

在此实施例中，透镜保持部件10被一个加热单元加热至粘合剂的软化温度或更高。粘合剂被加到各个带孔凹槽中的环形带状突出部分的远端上，且所要加工的透镜依次被压在远端上，从而使带有孔的凹槽10p1、10p2、………10p14中的透镜限定的空间W中的空气-它被透镜保持部件10加热-通过通孔10a至10n被排放到中心孔10Y。

以下结合图11和12描述用于把保持部件10安装到粗研磨单元60的转动转轴62上的套爪卡盘64的结构。

图11显示了透镜保持部件10被装到卡盘上之前的状态，且图12显示了其中透镜保持部件10被固定到卡盘上的状态。

参见图11和12，套爪卡盘64具有用设置螺钉66固定在粗研磨单元60的转动转轴62上的套爪卡盘主体68、用诸如树脂材料和金属材料的弹性材料制成并将要被插入套爪卡盘主体68的卡盘部分70、用于把卡盘部分70拉出/推入套爪卡盘主体68的拉杆72、以及用于限制拉杆72的止动器74。卡盘部分70具有在其周边上的多个部分的开口70a，从而使其远端能够打开/关闭。卡盘部分70的远端具有用于卡住透镜保持部件10的转轴部分10X的凹槽70c。

在具有这种设置的套爪卡盘50中，如图11所示，当转动转轴62被一个手动杠杆(未显示)向下拉时，拉杆72的下端与止动器74邻接以把卡盘部分70从套爪卡盘主体68推出。随后，卡盘部分70的倾斜表面70b与套爪卡盘主体68的一个内倾斜表面68a分离，从而使卡盘部分70沿着箭头C的方向变宽，且相应地凹槽70c变宽。因此，透镜保持部件10能够被装到卡盘部分70上。

相反地，如图12所示，当转动转轴62被手动杠杆(未显示)向上推出时，拉杆72的下端与止动器74分离，且卡盘部分70被向下偏置拉杆72的一个弹簧(未显示)的力拉入套爪卡盘主体68。因此，套爪卡盘主体68的内倾斜表面68a与卡盘部分70的倾斜表面70b邻接，从而关闭卡盘部分70。相应地，卡盘部分70的凹槽70c也被关闭，从而使透镜保持部件10被卡盘部分70卡住和固定；

如上所述，根据上述实施例，提供了一种加工期间的光学元件保持方法，用于在光学元件的加工期间用保持部件保持诸如透镜的光学元件，其特征在于当要用粘合剂把光学元件保持在保持部件的光学元件保持位置时，被保持在保持位置的光学元件与保持部件之间的空间与外界空气连通。借助这种方法，当透镜保持空间中的空气在加热透镜保持部件从而使滞后被加到透镜保持部件上的粘合剂软化时被加热时，透镜附着位置的精度的误差得到了防止，且能够精确地加工透镜。

根据上述实施例，还提供了一种光学元件固定方法，其特征在于在保持部件上形成了环形带状突出部分和通气孔，环形带状突出部分被加热至粘合剂的软化温度，粘合剂被加到环形带状突出部分上，光学元件被压在保持部件的突出部分上的粘合剂上且其将要被研磨或抛光加工的表面向上，以通过通气孔释放光学元件的下表面与保持部件之间的封闭空间中的被加热的空气，随后光学元件转动，且粘合剂被冷却以把光学元件固定在保持部件上。因此，能够获得稳定的粘合方法。

根据上述实施例，还提供了一种光学元件保持工具，它是用于在诸如透镜的光学元件加工期间借助一种保持部件保持光学元件的部件，其特征在于提供了一个通气部分，通过该通气部分，当将要用粘合剂把光学元件保持在光学元件保持位置时，保持在保持位置的光学元件与保持部件之间的空间与外界空气连通。因此，加工性得到改善。

还提供了一种光学元件保持部件，它是用于把多个诸如透镜的光学元件粘合到其安装部分上的工具，从而通过研磨、抛光等加工光学元件，其特征在于提供了用于借助粘合保持各个光学元件的环形带状保持部分，用于各个光学元件的安装部分具有通气孔，且保持工具的转轴部分具有与各个通气孔连通的连通孔。因此，能够获得一种具有高产量的透镜保持部件，它在制造多个透镜时不会造成透镜加工精度的变化。

当在用于光学元件的保持部件上形成了一个通气孔且在粘合了光学元件之后关闭该通气孔时，能够防止光学元件材料被抛光/研磨液体所腐蚀。

本发明不限于上述实施例，且在本发明的精神和范围之内可进行各种改变和修正。因此，本发明的公开范围由所附权利要求书确定。

Claims (4)

1.一种光学元件固定方法，其特征在于，在保持部件上形成了一个环形带状突出部分和一个通气孔，所述环形带状突出部分被加热到粘合剂的软化温度，该粘合剂被加到所述环形带状突出部分上，光学元件被压在所述保持部件的所述突出部分的粘合剂上，且其将要研磨或抛光加工的表面向上，以通过通气孔释放在光学元件的下表面与所述保持部件之间的封闭空间中的空气，随后，光学元件被转动，且粘合剂得到冷却以把光学元件固定在所述保持部件上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的通气孔在所述的光学元件被粘结之后是关闭的。

3.一种光学元件保持部件，用于在所述光学元件加工期间保持所述光学元件，其特征在于：

所述的光学元件保持部件具有：光学元件保持部分，用于保持所述的光学元件和粘合剂，和一个通气部分，在被保持在保持位置的所述光学元件与所述保持部件之间的一个空间由所述的通气部分与外界空气连通。

4.一种光学元件保持部件，它是一种工具，用于把多个光学元件粘合到其安装部分上以使所述光学元件得到研磨、抛光等加工，其特征在于：

提供环形带状保持部分，用于借助粘合保持各个光学元件，

其中在所述的安装部分中形成多个通气孔，所述保持部件的一个转轴部分具有一个连通孔，用以与各个通气孔连通。

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