具有檢查特征的模制光學(xué)部件和用于調(diào)節(jié)模具的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種調(diào)節(jié)用于光學(xué)部件(300)的模具的方法，所述方法包括：(a)模制光學(xué)部件(300)，所述光學(xué)部件至少包括：(i)限定第一面(302)的主體部分(301)；(ii)在所述第一面(302)上的至少一個光學(xué)元件(303)，所述光學(xué)元件具有特定幾何形狀；(iii)在所述第一面上的至少一個對準元件(304、305)，所述至少一個對準元件選自對準銷或?qū)士字械囊环N；以及(iv)至少一個檢查元件(306、307)，所述至少一個檢查元件相對于所述第一面上的所述至少一個對準元件位置固定；(b)測量所述前部面上的所述檢查元件相對于所述光學(xué)元件的部位；(c)將所述部位與標準相比較以確定差值；以及(d)如果所述差值顯著，則調(diào)整所述模具的部件以改變所述對準元件相對于所述光學(xué)元件的所述部位，并重復(fù)步驟(a)-(c)。
【專利說明】具有檢查特征的模制光學(xué)部件和用于調(diào)節(jié)模具的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總地涉及模制的光學(xué)部件，并更具體地說，涉及一種具有檢查特征(inspect1n feature)的模制光學(xué)部件，以利于調(diào)整用于形成它的模具。

【背景技術(shù)】
[0002] 申請人:最近使得模制的透鏡套管包括透鏡的陣列和一個或多個機械對準元件。透鏡典型地處于間距(pitch)為0.25mm的線性陣列，并且直徑稍小于0.25mm,例如,0.24mm。對準元件典型地是直徑0.7mm的銷和/或孔。在一個實施方式中，套管是具有相反性質(zhì)的(hermaphroditic),意思為,給定的套管具有對準銷和對準孔,使得相同的套管能夠彼此匹配。
[0003]對于透鏡套管的性能來說關(guān)鍵的是透鏡相對于機械對準元件的精確定位。例如，當(dāng)兩個透鏡套管彼此匹配時，機械對準元件導(dǎo)引兩個部分，使得相應(yīng)的透鏡將對準。從這種對準的任何偏離將導(dǎo)致增大的損失，以及可能的光學(xué)器件功能喪失。因此，模制部分應(yīng)該被形成為具有機械對準元件和光學(xué)部件(透鏡、光纖等)的部位(locat1n)之間的精確關(guān)系O
[0004]當(dāng)產(chǎn)生這種模制部件時，模具典型地由多件模具“鋼”建造，隨著模具被“調(diào)適(condit1ned) ”或調(diào)節(jié)(tuned),該模具鋼被稍微調(diào)整。模具典型地針對精度進行檢查。但是，模制的部分必須滿足光學(xué)上的并因此尺寸上的公差。因此，模具的最終調(diào)適是通過檢查模制件并相應(yīng)地調(diào)整模具而進行的。模具的驗收是基于模制件的“首件(first article)”檢查，該檢查包括基于若干代表性的模制件對產(chǎn)品上的所有尺寸進行測量。為了這些原因，需要能夠精確測量模制部件的光學(xué)和機械元件的部位。
[0005]模制部分的精確測量可以視覺上利用攝像機、透鏡系統(tǒng)和精確平移臺(translat1n stage)來進行。但是，由于透鏡和機械對準元件的尺寸和幾何形狀顯著不同， 申請人:意識到透鏡和機械對準元件的相對部位的測量可能是困難的。例如，系統(tǒng)差值會通過照明而引入，該系統(tǒng)差值會以與它影響另一個幾何形狀(如，孔)不同的方式影響一個幾何形狀(如，透鏡)。
[0006]此外， 申請人:意識到，模制部分的邊緣通常不是完美鋒利的。例如，被模制的材料可能未填滿模具的角部。而且，可能不可機加工用于模具的一些元件的鋒利角部，由此導(dǎo)致在模制的塑料部分中的有倒圓的邊緣。在這個方面，一些邊緣甚至被構(gòu)造成為倒圓的，例如，對準銷典型地被構(gòu)造有倒角邊緣，以在匹配過程中在對準銷插入到對準孔時起到引導(dǎo)作用。由于倒圓的邊緣不是清楚地限定的，它們使得模制部分的精確視覺測量變得復(fù)雜。
[0007]例如,參照圖1-2,具有相反性質(zhì)的套管100被示出，其使用銷/孔對準元件104、105來對準匹配的套管。套管100包括透鏡103的線性陣列。這種部分尤其難于視覺測量，如圖2所示。銷104、孔105、和透鏡103都具有不同的特性外觀，這顯著取決于照明條件。對準銷104的邊緣尤其難于確定，這是因為它具有圓角104a，以利于與相類似的連接器匹配。
[0008]因此，存在用來測量模制光學(xué)部件的表面上的不同元件之間的對準的方法的需求。本發(fā)明尤其滿足這種需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]下面給出本發(fā)明的簡化概述，以提供本發(fā)明的一些方面的基本理解。這個概述不是本發(fā)明的廣泛的概要。不意圖在于識別本發(fā)明的關(guān)鍵的/決定性的元件或者給本發(fā)明的范圍劃界。它的僅有的目的是以簡化的方式提出本發(fā)明的一些概念，作為后面給出的更詳細描述的前奏。
[0010]本發(fā)明提供了一種測量模制的光學(xué)部件的表面上的不同元件之間的對準的方法。為此目的，本發(fā)明涉及模制的光學(xué)部件(例如，套管)，其具有特定光學(xué)元件(例如，透鏡)、對準元件和檢查元件，該檢查元件容易成像并相對于對準構(gòu)件處于固定位置。以這種方式，不是通過測量光學(xué)元件相對于對準元件的位置來確定模具的精度(如上所述這會是困難的)，本發(fā)明提供了一種容易成像的檢查元件，該檢查元件作用為對準元件的成像代用品(imaging surrogate)。容易成像的檢查元件提供了它們位置的清楚表示，并由此提供了對準元件相對于光學(xué)元件的位置的清楚表示。
[0011]在一個實施方式中，檢查元件物理上與光學(xué)元件相同或相似，但是不意在起到光學(xué)元件的作用或者以其他方式與模制部件的功能相干涉。 申請人:意識到光學(xué)元件趨于被清楚限定，使得視覺測量可以非常精確地進行。例如，在模制部件中的凸透鏡是通過具有凹形凹陷的模具插入件而形成的。該凹形的凹陷可以例如通過金剛石車削而形成。機加工操作導(dǎo)致在模制鋼上的鋒利邊緣，基本上沒有倒角。由于凹形的凹陷相對淺，這個元件填充完好，導(dǎo)致在模制部件上的鋒利邊緣。由此，透鏡的邊緣可以通過視覺測量來清楚確定。
[0012]在一個實施方式中，本發(fā)明利用這樣的事實:通過將相似的元件加入到對準銷或孔，光學(xué)元件(如透鏡)比銷或孔更容易通過視覺測量來解析。這利于部件的精確檢查，因為系統(tǒng)性誤差(如由樣本的照明而導(dǎo)致的系統(tǒng)性誤差)相等地影響所有元件并因此當(dāng)在銷、孔和透鏡之間的相對測量被進行時被抵消。提供更容易檢查的模制部件使得模具能夠被更精確地調(diào)節(jié)，這又導(dǎo)致更好的模制產(chǎn)品。
[0013]于是，本發(fā)明的一個方面是包括光學(xué)元件、對準元件和檢查元件的模制部件。在一個實施方式中，模制部件包括:(a)限定第一面的主體部分；(b)在所述第一面上的至少一個光學(xué)元件，所述光學(xué)元件具有特定幾何形狀；(C)在所述第一面上的至少一個對準元件，所述至少一個對準元件選自對準銷或?qū)士字械囊环N；以及(d)至少一個檢查元件，所述至少一個檢查元件相對于所述第一面上的所述至少一個對準元件位置固定
[0014]本發(fā)明的另一方面是調(diào)節(jié)用于光學(xué)部件的模具的方法，其通過將光學(xué)元件的部位與檢查元件相比較，而非對準元件。在一個實施方式中，所述方法包括:(a)模制部件,所述部件至少包括:(i)限定第一面的主體部分；(ii)在所述第一面上的至少一個光學(xué)元件，所述光學(xué)元件具有特定幾何形狀；(iii)在所述第一面上的至少一個對準元件，所述至少一個對準元件選自對準銷或?qū)士字械囊环N；以及(iv)至少一個檢查元件，所述至少一個檢查元件相對于所述第一面上的所述至少一個對準元件位置固定；(b)測量所述前部面上的所述檢查元件相對于所述光學(xué)元件的部位；(c)將所述部位與標準相比較以確定差值；以及(d)如果所述差值顯著，則調(diào)整所述模具的部件以改變所述對準元件相對于所述光學(xué)元件的所述部位，并且重復(fù)步驟(a)-(c)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]現(xiàn)在將借助于示例參照附圖描述本發(fā)明，圖中:
[0016]圖1是以橫截面圖示出的具有相反性質(zhì)的透鏡套管；
[0017]圖2是圖1所示的具有相反性質(zhì)的透鏡連接器的俯視圖；
[0018]圖3是如圖1所示的具有相反性質(zhì)的透鏡套管,其加入有對準元件；
[0019]圖4是圖3所示的具有相反性質(zhì)的透鏡連接器的俯視圖。

【具體實施方式】
[0020]參照圖3和4，示出了本發(fā)明的模制部件300的優(yōu)選實施方式。所述模制部件300包括:(a)限定了第一面302的主體部分301 ； (b)在所述第一面302上的至少一光學(xué)元件303，所述光學(xué)元件具有特定幾何形狀；(c)在所述第一面302上的至少一個對準元件304、305，所述至少一個對準元件選自對準孔或?qū)输N中的一種；以及，(d)至少一個檢查元件306,307,所述至少一個檢查元件處于相對于所述第一面上的所述至少一個對準元件304、305固定的位置。
[0021]模制部件300有利于調(diào)節(jié)模具(該模具形成所述模制部件)的方法，由此以重復(fù)的過程生產(chǎn)更精確的模制產(chǎn)品。在一個實施方式中，所述方法包括:(a)模制光學(xué)部件300,所述光學(xué)部件300至少包括限定了第一面302的主體部分301 ;在所述第一面302上的至少一個光學(xué)元件303，所述光學(xué)元件具有特定幾何形狀；在所述第一面302上的至少一個對準元件304、305，所述至少一個對準元件選自對準孔或?qū)输N中的一種；以及至少一個檢查元件306、307，所述至少一個檢查元件相對于所述第一面上的所述至少一個對準元件304、305位置固定；(b)測量所述前部面上的所述檢查元件306、307相對于所述光學(xué)元件303的部位；(c)將所述部位與標準相比較以確定差值；以及⑷如果所述差值顯著，則調(diào)整所述模具的部件以改變所述對準元件相對于所述光學(xué)元件的所述部位，并重復(fù)步驟(a)-(c)。
[0022]在下面更詳細地討論該模制部件和調(diào)節(jié)用于形成模制部件的模具的方法。雖然在此示出的模制部件涉及具有相反性質(zhì)的透鏡套管，但應(yīng)當(dāng)理解的是，模制部件不約束于這種實施方式。例如，模制部件可以是不具有相反性質(zhì)的套管、用于光學(xué)耦合有源器件的光學(xué)接口、用于將光纖耦接到有源器件上的透鏡塊(lens block)。本發(fā)明還可以應(yīng)用于意在保持光纖(如標準MT套管)但具有模制的對準特征的套管。
[0023]主體部分301可以由適于與其他光學(xué)部件相互接合的任何材料形成。在一個實施方式中，主體由光學(xué)上透明的材料形成，使得光學(xué)元件，如透鏡和光轉(zhuǎn)向刻面可以直接模制到主體。適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)上透明的材料例如包括聚醚酰亞胺(PEI)、聚醚砜(PES)或聚碳酸酯?？商娲?，在一個實施方式中，主體是由非光學(xué)透明的材料模制。適當(dāng)?shù)牟牧侠绨úＡ畛涞臉渲缇郾搅蛎?PPS)。在這樣的實施方式中，空腔可以模制到主體中，以接收光學(xué)元件，如下所述。鑒于本公開內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員仍將獲知其他的實施方式。
[0024]光學(xué)元件303可以是影響光的傳輸?shù)娜魏卧?。這種光學(xué)元件例如包括透鏡、反射鏡、棱鏡、分光器(splitter)、組合器(combiner)、濾光器、和接收光纖的孔。如上所述，光學(xué)元件可以直接模制到主體內(nèi)，或可替代的，光學(xué)元件可以是離散部件，它們單獨制備并插入到在主體中模制的接收空腔內(nèi)。另外，應(yīng)理解，不同的光學(xué)元件可以在模制部件內(nèi)混合和匹配。鑒于本公開內(nèi)容，光學(xué)元件的其他實施方式對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。在圖3所示的實施方式中，光學(xué)元件包括多個凸透鏡303，它們在第一面302下布置成陣列310。
[0025]對準元件是眾所周知的機械元件，用于利于兩個光學(xué)部件之間的對準。在一個實施方式中，對準元件包括對準銷、用于接收對準銷的對準孔、或二者的組合。其他對準元件的示例包括長孔(用于接收銷，而不會過分約束銷/孔距離)、以及有倒圓的突起和有倒圓/刻面(faceted)的對準凹部。在圖3所示的實施方式中，對準元件304、305分別包括對準銷和對準孔。由于模制部件300包括被構(gòu)造在第一面302的任一端上的對準銷和對準孔二者，光學(xué)部件300是具有相反性質(zhì)的，意思為它可以與具有相似構(gòu)造的部件機械地相互接合。這種具有相反性質(zhì)的構(gòu)造是已知的。
[0026]檢查元件可以是在模制部件的第一面上的任何物理標記，其在用于檢查光學(xué)元件的相同成像條件下清楚并可見。在一個實施方式中，檢查元件基本上具有與光學(xué)元件相同的幾何形狀。通過將檢查元件模制有與光學(xué)元件相似的幾何形狀，由陰影和其他照明效果所導(dǎo)致的系統(tǒng)性的成像誤差將被消除或被顯著中和。例如，如果光學(xué)元件是具有特定直徑和曲率半徑的透鏡，那么檢查元件將基本上具有相同的直徑和曲率半徑。在這個方面， 申請人:意識到特定的元件可以被模制有清楚限定的邊緣，使得可以非常精確地進行視覺測量。例如，凸透鏡是通過具有凹形的凹陷的模具插入件而產(chǎn)生的。例如，所述凹形的凹陷可以通過金剛石車削來形成。機加工操作在模具鋼上產(chǎn)生鋒利邊緣，基本上無圓角。由于凹形的凹陷相對淺，這個元件填充完好，導(dǎo)致模制部件上的鋒利邊緣。從而，透鏡的邊緣可以通過視覺測量清楚確定，而銷或孔的邊緣通常不能清楚確定。
[0027]也應(yīng)理解到，雖然使得檢查元件和光學(xué)元件的幾何形狀基本上相同或相似是有益的，但是幾何形狀不必須要相同。于是，如在此使用的，術(shù)語“大致相同”或者“基本上相同”并不意味著幾何形狀精確相同，而是它們從成像的角度上基本上相同，意味著在兩個幾何形狀之間在系統(tǒng)性照明誤差(如陰影、光暈或其他人為因素(artifact))方面沒有顯著差另O。在照明誤差上的差異變得顯著之前，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易地確定在光學(xué)元件和檢查元件的幾何形狀之間的所需的相似性。此外，應(yīng)該理解，雖然相似的幾何形狀是有益的，但是它們不是必須的。例如，檢查元件可以是非常簡單的，如部件上的劃痕，所述劃痕以相對機械對準元件已知的關(guān)系特意生成。
[0028]本發(fā)明的重要方面是所述檢查元件相對于對準元件的部位，因為檢查元件的目的在于精確識別機械對準元件的部位。因此，期望的是(盡管不是必須的)檢查元件通過固有地導(dǎo)致它們與機械對準元件對準的技術(shù)產(chǎn)生。例如，如果模具插入件由銷構(gòu)成(要在模制部件中產(chǎn)生盲孔)，那么檢查元件可以被限定在模具插入件上。以這種方式，當(dāng)對準元件被模制時，檢查元件將必然地相對于它處于固定部位。
[0029]在一個實施方式中，檢查元件與對準元件成一體。例如，如果模具插入件包括銷，以限定模制部件中的對準孔，那么當(dāng)銷在車床上無心地(centerlessly)研磨或車削時檢查元件可以添加到銷的端部上。如果模具插入件由孔構(gòu)成(以在模制部件內(nèi)生成銷)，那么檢查元件可以加入到產(chǎn)生孔的工具上，使得孔和檢查元件利用相同的鉆孔或銑削操作形成。在一個實施方式中，磨具鋼被檢查以確定檢查特征相對于對準特征的精確部位。盡管這些尺寸在部件上會是難于測量的，但是在模具本身上它們可以更容易地測量。
[0030]雖然將檢查元件結(jié)合到對準元件中具有特定的優(yōu)點，但是這不是必須的。例如，可以精確地固定磨具鋼，使得檢查元件可以相對于機械對準元件定位在已知位置。
[0031]參照圖3和4，顯示了本發(fā)明的模制部件300的一個實施方式，其中，第一和第二檢查元件306、307設(shè)置在對準元件304 (對準銷)的頂表面304a上和對準元件305 (對準孔)的底表面305a上。第一和第二檢查元件306、307具有基本上與光學(xué)元件303相同的幾何形狀，在這個實施方式中，所述光學(xué)元件是透鏡，如上所述。
[0032]當(dāng)部件300的第一面302如圖4所示被正對觀察時，檢查元件306、307的視覺圖像基本上與光學(xué)元件303的相同。這利于部件的精確檢查，這是因為，系統(tǒng)性誤差(諸如由樣本的照明所導(dǎo)致的誤差)同等地影響所有元件，并因此在進行銷、孔和透鏡之間的相對測量時被抵消。添加檢查元件，諸如，如圖3所示的那樣，利于部件300的精確視覺測量，但是不影響部件的正常功能。
[0033]一旦模制部件被檢查，檢查元件相對于光學(xué)元件的部位可以與標準或規(guī)格相比較。如果在模制部件和規(guī)格之間的相對部位的差值是顯著的(并由此對準元件相對于光學(xué)元件的失準是顯著的)，那么對應(yīng)于檢查元件的模具插入件(并由此對準元件)可以被調(diào)整，以減小該差值，直到模制得到可接受的產(chǎn)品為止。在這一點上，模具已經(jīng)準備好投入使用。
[0034]應(yīng)該理解，上述描述提供了本發(fā)明的示例性實施方式，但是存在其他實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種模制部件,包括: 限定第一面的主體部分； 在所述第一面上的至少一個光學(xué)元件，所述光學(xué)元件具有特定的幾何形狀； 在所述第一面上的至少一個對準元件，所述至少一個對準元件選自對準孔或?qū)输N中的一種；以及 至少一個檢查元件，所述至少一個檢查元件處于相對于所述第一面上的所述至少一個對準元件固定的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的部件，其中，所述檢查元件具有大致所述特定幾何形狀。
3.如權(quán)利要求2所述的部件，其中，所述光學(xué)元件是透鏡。
4.如權(quán)利要求3所述的部件，其中，所述特定幾何形狀包括特定直徑和特定曲率半徑的凸表面。
5.如權(quán)利要求1所述的部件，其中，所述至少一個光學(xué)元件包括多個透鏡。
6.如權(quán)利要求6所述的部件，其中，所述透鏡從所述第一面凹進。
7.如權(quán)利要求1所述的部件，其中，所述光學(xué)部件是套管。
8.如權(quán)利要求1所述的部件，其中，所述對準孔包括其上限定有所述檢查元件的底表面，所述對準銷包括其上限定有所述檢查元件的頂表面。
9.如權(quán)利要求8所述的部件，其中，所述至少一個對準元件包括所述對準孔和所述對準銷。
10.如權(quán)利要求9所述的部件，其中，所述至少一個檢查元件包括第一和第二檢查元件，其中所述對準銷包括其上限定有所述第一檢查元件的頂表面，且所述對準孔包括其上限定有所述第二檢查元件的底表面。
11.如權(quán)利要求10所述的部件，其中，所述第一和第二檢查元件分別設(shè)置在所述頂表面和所述底表面的中心。
12.—種調(diào)節(jié)用于光學(xué)部件的模具的方法，所述方法包括: (a)模制光學(xué)部件，所述光學(xué)部件至少包括: 限定第一面的主體部分； 在所述第一面上的至少一個光學(xué)元件，所述光學(xué)元件具有特定幾何形狀； 在所述第一面上的至少一個對準元件，所述至少一個對準元件選自對準孔或?qū)输N中的一個； 至少一個檢查元件，所述至少一個檢查元件處于相對于所述第一面上的所述至少一個對準元件固定的位置； (b)測量所述前部面上的所述檢查元件相對于所述光學(xué)元件的部位； (C)將所述部位與標準相比較，以確定差值；以及 (d)如果所述差值顯著，則調(diào)整所述模具的部件，以改變所述對準元件相對于所述光學(xué)元件的部位，并重復(fù)步驟(a)-(C)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述模具包括多個部件，第一部件限定所述光學(xué)元件，與所述第一部件不同的第二部件限定所述對準元件和所述檢查元件，且其中在步驟(d)中，調(diào)整所述部件包括將所述第一和第二部件相對于彼此移動。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述檢查元件具有大致所述特定幾何形狀。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述光學(xué)元件是透鏡。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述至少一個光學(xué)元件包括多個透鏡。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述對準孔包括在其上限定所述檢查元件的底表面，且所述對準銷包括其上限定有所述檢查元件的頂表面。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述至少一個對準元件包括所述對準孔和所述對準銷。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述至少一個檢查元件包括第一和第二檢查元件，且其中所述對準銷包括在其上限定所述第一檢查元件的頂表面，且所述對準孔包括其上限定有所述第二檢查元件的底表面。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述第一和第二檢查元件分別設(shè)置在所述頂表面和底表面的中心。
【文檔編號】G02B6/32GK104246425SQ201380021462
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月8日
【發(fā)明者】M.A.卡達-卡倫 申請人:泰科電子公司