CN1755408A - 透镜的定心加工方法以及透镜的定心加工夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种透镜的定心加工方法以及透镜的定心加工夹具，该加工方法首先分别由第一夹持组件与第二夹持组件来夹持透镜，且该透镜四周设有接触面。第一夹持组件之第一夹持部靠接于透镜之接触面上，以使透镜与第一夹持组件完成位置对准。接着再让第一夹持组件与第二夹持组件共同带动透镜以第一夹持组件之旋转轴为中心作转动，以加工透镜，加工后之透镜的几何中心近似于透镜之第一表面的轴心。此方法可使透镜在定心加工中将位置固定对准于第一夹持组件上，进而提高其定心加工的精度。

Description

透镜的定心加工方法以及透镜的定心加工夹具

技术领域

本发明是关于一种透镜的加工夹具以及加工方法，且特别是关于一种透镜的定心加工夹具以及定心加工方法的发明。

背景技术

目前常见之光学仪器中，例如投影仪(projector)、照相机(camera)、显微镜(microscope)以及望远镜(telescope)等，大多以多个透镜来组成其镜头。因此，这些光学仪器的精确度是与透镜的加工精度息息相关的。其中，又以透镜的定心加工最为重要。

图1为公知的球面透镜在定心加工夹具中的剖面示意图。请参照图1，在球面透镜102的定心加工过程中，通常是先利用夹具100夹持球面透镜102，再由夹具100带动球面透镜102旋转。由于球面透镜102之曲面103与曲面105的轴心是相互重合的，因此当夹具100及球面透镜102以夹具100之中心轴C为轴心做稳定旋转(stable rotate)时，球面透镜102之透镜中心位于夹具的中心轴上，也就是说，球面透镜102之曲面103与曲面105的轴心与夹具100的中心轴C重合。此时，即可进行球面透镜102的加工，而加工后的球面透镜102之几何中心将位于球面透镜102之曲面103与曲面105之轴心的连接线上。

然而，对于非球面透镜来说，由于非球面透镜之两个曲面的轴心之间通常会具有偏移量，所以利用上述方法无法精确地找到非球面透镜的透镜中心，因而无法有效地控制非球面透镜的定心加工，而无法使加工后的非球面透镜之几何中心位于非球面透镜之两个曲面的轴心上。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是提供一种透镜的定心加工方法，以提高透镜之定心加工的准确度。

本发明的另一目的是提供一种透镜的定心加工夹具，可使透镜精确地将位置对准于其上，以便于进行透镜的定心加工。

本发明提出一种透镜的定心加工方法，首先提供一个透镜，此透镜具有第一表面与第二表面，且第一表面由主曲面、接触面以及转折区所构成。其中，接触面位于主曲面之外缘，并通过转折区与主曲面连接。接着，提供第一夹持组件与第二夹持组件，其中第一夹持组件包括第一夹持部，而第二夹持组件包括第二夹持部，且第一夹持部具有一个夹持面。之后，将第一夹持组件之第一夹持部靠接于透镜之接触面上。在此，透镜之第一表面的轴心与第一夹持组件之旋转轴重合。

然后，将第二夹持组件靠接透镜之第二表面，以与第一夹持组件共同夹持透镜。接着再让第一夹持组件与第二夹持组件共同带动透镜以第一夹持组件之旋转轴为中心作转动，以对透镜进行加工。

本发明之透镜定心加工夹具通过其第一夹持部来靠接于透镜的接触面，因此本发明之透镜定心加工夹具可轻易地与透镜(甚至是非球面透镜)完成位置对准，进而使透镜之第一表面的轴心与第一夹持组件的旋转轴重合。

为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

具体实施方式

本发明可使透镜轻易定位于加工夹具上，以便于进行定心加工工艺。以下将以单面光敏性较高的非球面透镜为例说明本发明，但其并非用以限定本发明。发明所属技术领域的普通专业人员可依照本发明之思想而对下述之实施例稍做变化，惟其仍属于本发明之范围内。

在进行非球面透镜的定心加工工艺之前，必须先提供非球面透镜以及用以夹持非球面透镜的透镜定心加工夹具。以下将先说明本发明所使用之透镜定心加工夹具以及待加工之非球面透镜。

图2A及图2B为本发明中欲进行定心加工的非球面透镜之剖视图及其俯视图。请参照图2A及图2B，非球面透镜200具有第一表面210以及第二表面220，且第一表面210由主曲面212、接触面214以及转折区216所构成。其中，接触面214位于主曲面212的外缘，而转折区216则连接于主曲面212与接触面214之间，以使接触面214与主曲面212相对于透镜200之轴心具有不同之曲度。以本实施例为例，主曲面212系非球面曲面，而接触面214通常为环形平面。此外，接触面214之内径即是图2B所标示之直径D，也等于主曲面212的外径。特别是，非球面透镜200的第一表面210与非球面透镜200第二表面220相比之下，具有较高的光敏性(photo sensitivity)。

图3为本发明之透镜定心加工夹具的剖面示意图。请参照图3，透镜定心加工夹具300主要由第一夹持组件310与第二夹持组件320所构成。其中，第一夹持组件310包括第一夹持部312，该第一夹持部例如是一环形夹持部，并具有夹持面314。第二夹持组件320则包括第二夹持部322，用以与第一夹持组件310共同夹持待加工之透镜，例如是图2所示之非球面透镜200。

此外，本实施例之透镜定心加工夹具300的第一夹持组件310可设有一抽气孔316，而在定心加工工艺中即可由抽气孔316抽出第一夹持组件310与待加工之透镜之间的气体，以使第一夹持组件310与待加工之透镜之间形成负压空间317，进而使待加工透镜可吸附于第一夹持组件310上。

图4A至图4B为本发明之非球面透镜之定心加工流程各步骤的剖面示意图。请同时参照图2、图3及图4A，在提供图2所示之非球面透镜200与图3所示之透镜定心加工夹具300之后，接着将第一夹持组件310的第一夹持部312靠接于非球面透镜200的接触面214上。在此，第一夹持部312的内缘318是靠接于非球面透镜200的转折区216上的，以使非球面透镜200与第一夹持组件310完成位置的对准。此时，非球面透镜200之第一表面210的轴心0位于第一夹持组件310之旋转轴R上。

而且，由于非球面透镜200之接触面214的内径D(也就是主曲面212的外径)近似于第一夹持组件310之第一夹持部312的内径L，因而使第一夹持部312之内缘318完全地靠接在非球面透镜200的转折区216，以维持非球面透镜200与第一夹持组件310的相对位置。其中，非球面透镜200之接触面214的内径D与第一夹持组件310之第一夹持部312的内径L之间的误差可小于1微米。在实际加工过程中，例如是在非球面模压之模具设计加工时使用超高精度加工机，即可将非球面透镜200之接触面214的内径D与第一夹持组件310之第一夹持部312的内径L之间的误差控制在0.001mm以内，此精度对几何中心的定心是非常有利的。

请继续参照图4A，第一夹持部312之夹持面314通常紧贴于非球面透镜200的接触面214，以于加工过程中确实地固定非球面透镜200在第一夹持组件310上的位置，避免非球面透镜200在加工过程中发生倾斜。值得注意的是，虽然图4A所示之夹持面314垂直于第一夹持组件310的旋转轴R(也就是说非球面透镜200的接触面214为水平面)，然而在本发明之其它实施例中，第一夹持部312之夹持面314也可以是一个斜面(如图5所示)。因此，本发明并不限定第一夹持部312之夹持面314与水平面之夹角角度，只要其可与待加工之透镜的接触面(例如是非球面透镜200的接触面214)紧贴即可。

特别是，在本发明之一较佳实施例中，还可以在将第一夹持组件310的第一夹持部312靠接于非球面透镜200的接触面214上之后，于第一夹持组件310与非球面透镜200之间形成负压空间317，以使非球面透镜200吸附于第一夹持组件310上，且例如是利用第一夹持组件310的抽气孔316来抽出第一夹持组件310与非球面透镜200之间的空气，进而形成负压空间317。

更特别的是，本发明还可以在将第一夹持组件310的第一夹持部312靠接于非球面透镜200的接触面214上之前，先将润滑剂(图中未表示出)涂布在非球面透镜200上，以避免第一夹持组件310在定心加工工艺中对非球面透镜200造成刮伤。而且，在后续形成负压空间317的过程中，非球面透镜200上的润滑剂有助于减少残留在第一夹持组件310与非球面透镜200之间的气体量，以提高负压效果，进而增加非球面透镜200与第一夹持组件310之间的吸附力。

请参照图4B，在完成图4A之组装后，接着便是将第二夹持组件320之第二夹持部322靠接于非球面透镜200之第二表面220，以与第一夹持组件310共同夹持非球面透镜200。其中，第二夹持组件320最好为软质夹持组件。换言之，第二夹持组件320之第二夹持部322的外形可依据其所接触之曲面而有所变化，以避免在靠接非球面透镜200之第二表面220的过程中因施力不均而造成非球面透镜200的偏移或倾斜，进而影响非球面透镜200之定心加工的精确度。

请继续参照图4B，当非球面透镜200已由第一夹持组件310与第二夹持组件320将其夹持住后，接着便将第一夹持组件310、非球面透镜200以及第二夹持组件320以旋转轴R为中心作旋转，以进行非球面透镜200的定心加工。值得注意的是，在加工完成之后，非球面透镜200的几何中心将近似于非球面透镜200之第一表面210的轴心。

由上述可知，本发明之透镜定心加工夹具系通过其第一夹持部的内缘来靠接于非球面透镜的转折区，因此本发明之透镜定心加工夹具可轻易地与非球面透镜完成位置对准，进而使非球面透镜之第一表面的轴心与第一夹持组件的旋转轴重合。而且，本发明之第二夹持组件最好是软质夹持组件，因此在非球面透镜与第一夹持组件完成位置对准之后，接下来将第二夹持组件靠接在非球面透镜之第二表面时，可避免因施力不均而导致非球面透镜偏移或倾斜。

此外，由于本发明之第一夹持组件的内径近似于非球面透镜之接触面的内径(也就是主曲面的外径)，因此非球面透镜与第一夹持组件紧密配合。再者，本发明还可以在第一夹持组件与非球面透镜间形成负压空间，以使非球面透镜吸附于第一夹持组件上。而且，为使第一夹持组件与非球面透镜间之负压效果增大以增强吸附效果，还可以于镜面上加润滑剂，以使透镜表面与夹具接触区紧密接合，并可润滑而防刮伤透镜表面。由此可知，本发明可有效地将非球面透镜固定于第一夹持组件上，以避免非球面透镜在定心加工工艺中发生偏移或倾斜而影响加工的精确度。

综上所述，本发明可在进行定心加工时，快速将镜片位置对准并予吸附，以达到自动化作业之功效，进而提高透镜之定心加工的精度，以有效地控制加工后的透镜的几何中心与曲面轴心之间的偏移量，进而改善透镜的生产合格率。而且，利用本发明之方法加工而成的非球面透镜来组装光学仪器的镜头组亦可获得较佳的组装合格率。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何发明所属技术领域的普通专业人员，在不脱离本发明之思想和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求书所界定者为准。

附图说明

图1为公知的球面透镜在定心加工夹具中的剖面示意图。

图2A及图2B分别为本发明中欲进行定心加工的非球面透镜之剖面示意图及俯视图。

图3为本发明之透镜定心加工夹具的剖面示意图。

图4A至图4B为本发明之非球面透镜之定心加工流程各步骤的剖面示意图。

图5为本发明之另一实施例的剖面示意图。

主要组件符号说明

100：夹具

102：球面透镜

103、105：曲面

200：非球面透镜

210：第一表面

212：主曲面

214：接触面

216：转折区

220：第二表面

300：透镜的定心加工夹具

310：第一夹持组件

312：第一夹持部

314：夹持面

316：抽气孔

317：负压空间

318：内缘

320：第二夹持组件

322：第二夹持部

Claims (15)

1.一种透镜的定心加工方法，其特征是包括下列步骤：

提供一个透镜，上述透镜具有相对之第一表面以及第二表面，上述第一表面包括主曲面、接触面以及转折区，其中上述接触面位于上述主曲面之外缘，且上述转折区连接于上述主曲面与上述接触面之间，使上述接触面及上述主曲面相对于上述透镜之轴心具有不同之曲度；

提供第一夹持组件以及第二夹持组件，其中上述第一夹持组件设有第一夹持部，而上述第二夹持组件设有第二夹持部；

将上述第一夹持组件之上述第一夹持部靠接于上述透镜之上述接触面上，且将上述透镜之上述第一表面的轴心与上述第一夹持组件之一旋转轴重合；

将上述第二夹持组件之上述第二夹持部靠接上述透镜之上述第二表面，以与上述第一夹持组件共同夹持上述透镜；以及

让上述第一夹持组件与上述第二夹持组件共同带动上述透镜以上述第一夹持组件之上述旋转轴为中心作转动，以对上述透镜进行加工。

2.根据权利要求1所述之透镜的定心加工方法，其特征是在将上述第一夹持组件靠接于上述透镜之上述接触面上的步骤中，包括将上述第一夹持组件之上述第一夹持部的内缘靠接于上述透镜之上述转折区上。

3.根据权利要求1所述之透镜的定心加工方法，其特征是在将上述第一夹持组件靠接于上述透镜之上述接触面上之后，且在让上述两个夹持组件共同带动上述透镜转动之前，还包括一个步骤，即在上述透镜与上述第一夹持组件之间形成一负压空间。

4.根据权利要求3所述之透镜的定心加工方法，其特征是上述第一夹持组件设有一抽气孔，且形成上述负压空间的方法是经由上述抽气孔将上述透镜与上述第一夹持组件之间的气体抽出。

5.根据权利要求1所述之透镜的定心加工方法，其特征是在将上述第一夹持组件之上述第一夹持部靠接于上述透镜上之前，还包括一个步骤，即在上述透镜与上述第一夹持组件之间提供润滑材料。

6.根据权利要求1所述之透镜的定心加工方法，其特征是上述第一夹持部具有夹持面，且将上述第一夹持组件之上述第一夹持部靠接于上述透镜之上述接触面时，上述夹持面紧贴于上述透镜之上述接触面。

7.根据权利要求1所述之透镜的定心加工方法，其特征是将上述第一夹持组件之上述第一夹持部靠接于上述透镜之上述接触面上时，上述第一夹持部的内缘靠接于上述透镜之上述转折区上。

8.根据权利要求1所述之透镜的定心加工方法，其特征是所提供之上述透镜为非球面透镜。

9.一种透镜的定心加工夹具，适于在定心加工工艺中夹持透镜，其特征是上述透镜具有第一表面以及第二表面，且上述第一表面包括主曲面、接触面以及转折区，其中上述接触面位于上述主曲面之外缘，且上述转折区则连接于上述主曲面与上述接触面之间，上述透镜之定心加工夹具包括：

第一夹持组件，设有第一夹持部，上述第一夹持部具有夹持面，且上述夹持面紧贴于上述透镜之上述接触面；以及

第二夹持组件，设有第二夹持部，用以与上述第一夹持组件共同夹持上述透镜。

10.根据权利要求9所述之透镜的定心加工夹具，其特征是上述第一夹持组件设有一抽气孔，用以在上述定心加工工艺中排出上述透镜与上述第一夹持组件之间的气体。

11.根据权利要求9所述之透镜的定心加工夹具，其特征是上述第二夹持组件为软质夹持组件。

12.根据权利要求9所述之透镜的定心加工夹具，其特征是上述第一夹持组件之上述第一夹持部之内径系近似于上述透镜之上述接触面的内径。

13.根据权利要求12所述之透镜的定心加工夹具，其特征是上述第一夹持组件之上述第一夹持部之内径与上述透镜之上述接触面的内径之间的误差小于1微米。

14.根据权利要求9所述之透镜的定心加工夹具，其特征是上述透镜为非球面透镜。

15.根据权利要求9所述之透镜的定心加工夹具，其特征是上述第一夹持部系环形夹持部。

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