[发明专利]具有对准表面的模具对

说明书

公开了用于模制光学部件(150)的一对模具(101、102)。这对模具(101、102)包括具有第一表面(111)的第一模具(101)和具有第二表面(121)的第二模具(102)。第一表面(111)包括用于模制光学部件(150)的第一光学表面(151)的模制部分(122)和用于与第二模具(102)对准的对准部分(113)。对准部分(113)围绕模制部分(112)延伸。第二表面(121)包括用于模制光学部件(150)的第二相对光学表面(152)的模制部分(122)以及用于通过与第一表面(111)的对准部分(113)接触而与第一模具(101)对准的对准部分(123)。当模具(101、102)合在一起时，它们会自对准。对应的模制装置和方法可以使用该模具对来制造各种光学部件。

技术领域

本公开涉及光学制造，特别地涉及模制例如各种光学部件，如透镜。

背景

最初的透镜和反射镜是使用研磨和抛光工艺制造的。将两个基底抵着相互摩擦自然会产生两个基底的平坦或球形表面，因为在研磨和抛光动作期间，只有平坦和球形表面在抵靠彼此转动和按压时才能保持完全接触。直到今天，研磨和抛光(polishing)/磨光(lapping)仍然是制造用于光学应用的透镜和反射镜最常用的方法。

传统的透镜研磨和抛光工艺有其固有的局限性。首先，它们很耗时；其次，它们大多局限于球形表面。其他重要的光学表面(诸如抛物面、椭球面和双曲面)使用研磨和抛光来生产要困难得多，因为这些表面在研磨/磨光圆周运动中转动和移动时不会重复自身。这种复杂的表面通常需要特殊的制造技术，例如使用计算机化的抛光/研磨机器进行局部研磨/抛光，这可以为透镜或反射镜的不同径向部分提供不同的抛光量。局部研磨和抛光使得非球面透镜和反射镜制造耗时且昂贵。

已经提出了光学元件的模制，试图减少制造透镜和反射镜的光学表面的时间和成本。例如，模制材料可以包括例如玻璃或塑料。在典型的精密玻璃模制过程中，玻璃预成型件(称为“滴料(gob)”)被放置在两个模具之间，这两个模具是具有精确机加工的模具表面的刚体，该精确机加工的模具表面与待模制的光学部件的期望的精确光学表面形状相匹配。将滴料加热至柔韧，并且以可控的位移量将模具合在一起，使它们的模具表面压靠在滴料上，以使其形成期望的形状。

一旦开发出精密玻璃模制工艺和工具，这种模制比传统的生产技术(诸如研磨和抛光)有很大的优势。大多数模制的透镜质量特性是由工具限定的(tool-bound)，这意味着模制的光学元件之间通常只有微小的偏差。例如，透镜的一个重要特征是其光学表面的形状，即表面凹陷。模制的透镜具有极其可重复的表面凹陷。另一方面，其他透镜参数(诸如模制的透镜表面相对于彼此的对中)可能仍然受到工艺变化的影响。

概述

根据本公开，提供了用于模制光学部件的一对模具。这对模具包括具有第一表面的第一模具和具有第二表面的第二模具。第二表面包括用于模制光学部件的与其第一光学表面相对的第二光学表面的模制部分和用于通过与第一表面的对准部分接触而与第一模具对准的对准部分。对准部分围绕模制部分延伸。

在一些实施例中，第一表面的对准部分和第二表面的对准部分包括回转表面(surfaces of revolution)。例如，第一表面的对准部分可以包括凹截锥形表面，并且第二表面的对准部分可以包括与第一表面的对准部分的凹截锥形表面匹配的凸截锥形表面。

第一表面的对准部分和第二表面的对准部分不限于回转表面。使用伴有快速和/或慢速工具伺服的金刚石车削，几乎可以制造任何形状，包括变形表面和自由曲面。如果需要，这些也可以在单一设置中旋转，它们可以极好地位于模具的对准特征的中心。

第一表面的模制部分和第二表面的模制部分可以完全并且连续地被相应的对准部分包围。第一表面的围绕第一表面的模制部分的对准部分可以关于第一轴线轴对称，并且第二表面的围绕第二表面的模制部分的对准部分可以关于第一轴线轴对称。