用于透明部件的運(yùn)動(dòng)固定器的制造方法
【專利摘要】一種用于定位光學(xué)部件的固定裝置具有透明的底座。由透明材料形成的調(diào)整板運(yùn)動(dòng)地偶聯(lián)到底座。多個(gè)從調(diào)整板延伸出的支承柱用于座落光學(xué)部件。多個(gè)從透明底座延伸出的對(duì)準(zhǔn)元件，用于對(duì)準(zhǔn)座落在支承柱上的光學(xué)部件的一個(gè)或多個(gè)邊緣。
【專利說(shuō)明】用于透明部件的運(yùn)動(dòng)固定器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交互參照
[0002]根據(jù)35U.S.C.§ 120，本發(fā)明要求對(duì)以下專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)益:2011年8月12日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)系列N0.13/208798，本文依賴于其內(nèi)容并以參見(jiàn)方式引入其全部?jī)?nèi)容?！炯夹g(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明總的涉及光學(xué)計(jì)量應(yīng)用中的用于固定的光學(xué)裝置，具體來(lái)說(shuō)，涉及支承可變形狀和曲率的薄透明表面的運(yùn)動(dòng)固定裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]用于固定和測(cè)量基本上平的或平表面的光學(xué)部件技術(shù)，對(duì)于光學(xué)計(jì)量【技術(shù)領(lǐng)域】中的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是眾所周知的。然而，許多同樣的用于平部件計(jì)量的固定技術(shù)，可能不適合于具有非平面表面的較薄零件的安裝和測(cè)量。例如，諸如設(shè)計(jì)用于手持式電子器件和其它裝置的薄玻璃零件，常常是模制的或其它方式成形的，以便具有比平的形狀更加適合于器件輪廓的非平面的三維形狀。根據(jù)特殊的應(yīng)用，容忍如此的零件可能是苛求的。對(duì)于光學(xué)測(cè)試和測(cè)量來(lái)說(shuō)，可能難于合適地將弧形的零件定位在固定器中，而不造成某些過(guò)分約束措施，這種措施可使測(cè)量的零件畸形，并因此危及所作的任何測(cè)量或甚至可能損壞部件。
[0005]與部件固定相關(guān)的問(wèn)題可能因使用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)而變得復(fù)雜起來(lái)。對(duì)于將弧形零件合適地定位在測(cè)量用的固定器內(nèi)，或?qū)τ诠潭ㄆ髯陨砥揭七^(guò)程中零件的無(wú)意的運(yùn)動(dòng)，都可有很小的允差。此外，傳統(tǒng)的固定器是用金屬或其它不透明的剛性材料形成的，限制了計(jì)量系統(tǒng)對(duì)光源的選擇。
[0006]放置的可重復(fù)性，這樣，被測(cè)量的零件只座落在固定器內(nèi)的一個(gè)位置內(nèi)，該種可重復(fù)性對(duì)于提供零件計(jì)量中順暢的、有效的工作流動(dòng)是特別有用的。要為定位薄而非平面的部件實(shí)現(xiàn)該種可重復(fù)性，可特別地有挑戰(zhàn)性，特別是，定位誤差要求最小允差的情形中。
[0007]在計(jì)量的零件固定中，通常要求約束零件沿著正交的X、y和z軸中任一軸的平移運(yùn)動(dòng)，以及約束繞任何軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)(Θ X或“俯仰”，Qy或“滾動(dòng)”，02或“擺動(dòng)”)。傳統(tǒng)的夾具或真空夾持技術(shù)可將零件固定在位置中，但其特征在于，過(guò)分約束和呈現(xiàn)以某種方式使測(cè)量零件畸變的危險(xiǎn)，導(dǎo)致不精確的測(cè)量值。固定中的過(guò)分約束問(wèn)題還可因熱條件而復(fù)雜化。
[0008]因此，由此可見(jiàn)，需要有改進(jìn)光學(xué)部件固定的方法和裝置，尤其是對(duì)于顯現(xiàn)某些弧度的零件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是使用于光學(xué)部件計(jì)量的固定技術(shù)進(jìn)步。將該目的記在心，本發(fā)明提供一種用于定位光學(xué)部件的固定裝置，該裝置包括:
[0010]透明的底座；[0011]調(diào)整板，其由透明材料形成并可運(yùn)動(dòng)地偶聯(lián)到底座；
[0012]多個(gè)從調(diào)整板延伸出的支承柱，用于座落光學(xué)部件；以及
[0013]多個(gè)從透明底座延伸出的對(duì)準(zhǔn)元件，用于對(duì)準(zhǔn)座落在支承柱上的光學(xué)部件的一個(gè)或多個(gè)邊緣。
[0014]本發(fā)明的特征是使用運(yùn)動(dòng)學(xué)的設(shè)計(jì)，以機(jī)械方式幫助支承光學(xué)部件的結(jié)構(gòu)與固定器的安裝底座隔離開(kāi)。
[0015]本發(fā)明的一優(yōu)點(diǎn)是使用運(yùn)動(dòng)學(xué)的約束技術(shù)來(lái)支持具有弧形外形的薄光學(xué)部件的定位的能力。
[0016]本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是零件放置的可重復(fù)性的能力，提供少至六個(gè)接觸點(diǎn)，三個(gè)點(diǎn)用于支承弧形表面，三個(gè)點(diǎn)用于對(duì)準(zhǔn)零件的邊緣。本發(fā)明的裝置還具有透明零件計(jì)量的特別優(yōu)點(diǎn)，允許通過(guò)固定器自身引導(dǎo)光到零件上。
[0017]本發(fā)明其它理想的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)可被本【技術(shù)領(lǐng)域】?jī)?nèi)技術(shù)人員想到或變得清晰明白。本發(fā)明由附后權(quán)利要求書(shū)予以定義。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的固定裝置的立體圖。
[0019]圖2是固定裝置的剖視立體圖。
[0020]圖3是從不同角度觀看的固定裝置的剖視立體圖。
[0021]圖4是固定裝置的仰視立體圖。
[0022]圖5是沒(méi)有安裝的光學(xué)部件的固定裝置的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]提供文中所示和描述的圖，目的是說(shuō)明根據(jù)各種實(shí)施例的光學(xué)裝置操作和制造的關(guān)鍵原理，附圖中的多個(gè)圖未按顯示實(shí)際尺寸或比例的意圖繪出。某些夸大可能是必要的，以強(qiáng)調(diào)基本的結(jié)構(gòu)關(guān)系或操作原理。例如，某些平面的結(jié)構(gòu)可在這些結(jié)構(gòu)重疊的視圖中顯示為稍作彼此偏離。
[0024]如在本發(fā)明中所用到的，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等不一定表示任何的順序或優(yōu)先的關(guān)系，但用來(lái)更清楚地區(qū)別一個(gè)元件或時(shí)間間隔與其它的元件或時(shí)間間隔。在本文所介紹中，沒(méi)有固定的“第一”或“第二”元件；在本發(fā)明的情景中，這些描述符僅是用來(lái)清楚地區(qū)別一個(gè)元件與類似的另一元件，比如類似零件優(yōu)先的順序。
[0025]在本發(fā)明的情景中，術(shù)語(yǔ)“透明”意指可透射至少在從約400至約750nm范圍上的可見(jiàn)光，較佳地在更廣的范圍上，該范圍包括紫外線(UV)或紅外線(IR)光譜的附加部分?！巴干洹币庵冈诜秶现辽儆写蠹s70%入射光顯現(xiàn)為透過(guò)的，較佳地是超過(guò)90%的入射光透過(guò)。
[0026]在本發(fā)明的情景中，術(shù)語(yǔ)“運(yùn)動(dòng)的偶聯(lián)”涉及用于一個(gè)或多個(gè)部件的偶聯(lián)方法的類型。傳統(tǒng)的機(jī)械偶聯(lián)方法可替代地用于裝置的組裝。在本發(fā)明的情景中，術(shù)語(yǔ)“單點(diǎn)接觸”具有其傳統(tǒng)的意義，這為機(jī)械行業(yè)中的技術(shù)人員所清楚。
[0027]在本發(fā)明的情景中，弧形表面被認(rèn)為是曲率半徑小于約10米的表面。平面的表面具有超過(guò)約10米的曲率半徑。本發(fā)明的實(shí)施例提供固定具有平面的或弧形的表面的光學(xué)部件的裝置和方法，包括曲率半徑例如在IOOcm之內(nèi)的弧形表面。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例的裝置和方法有助于提供對(duì)可具有可能形狀和曲率的范圍的光學(xué)部件的固定。舉例來(lái)說(shuō)，圖1的立體圖示出透明的光學(xué)部件10，其顯示為薄的、略微弧形的玻璃板，座落在根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的固定裝置20內(nèi)。固定裝置20具有底座22，該底座22是透明的，其特征是使用安裝螺栓24安裝在光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)(未示出)內(nèi)。調(diào)整板30也由透明材料形成，該調(diào)整板30運(yùn)動(dòng)地偶聯(lián)到底座22，提供座落光學(xué)部件10的支承柱32a、32b和32c。一旦光學(xué)部件10座落在固定裝置20內(nèi)，對(duì)準(zhǔn)元件26a、26b和26c從透明底座22延伸出，以對(duì)準(zhǔn)光學(xué)部件10的邊緣12a和12b。
[0029]如從圖1的立體圖中可見(jiàn)，偶聯(lián)到底座22并被底座支承的部件呈現(xiàn)六個(gè)自由度(DOF)的約束型式，如圖1的正交軸所示。有了該約束型式，光學(xué)部件10可精確地和重復(fù)地定位在固定裝置20內(nèi)，并可保持在其合適的位置中，無(wú)需夾具或真空或其它約束裝置或約束力。
[0030]圖1的立體圖和圖2的剖視圖示出運(yùn)動(dòng)安裝的細(xì)節(jié)，該運(yùn)動(dòng)安裝提供給調(diào)整板30，其允許調(diào)整板30傾斜到合適的角度，以符合于所要測(cè)量的光學(xué)部件10的輪廓。在所示的實(shí)施例中，調(diào)整板30近似為三角形，但也可具有任何其它合適的形狀。設(shè)置三個(gè)可調(diào)整的支承元件34a、34b、34c，用來(lái)讓調(diào)整板30獲得需要的角度。因?yàn)榭臻g三點(diǎn)確定一平面，所以，各個(gè)支承元件34a、34b和34c的高度確定平行于調(diào)整板30的表面的平面對(duì)應(yīng)斜度。
[0031]三個(gè)邊緣對(duì)準(zhǔn)元件26a、26b和26c中的各個(gè)元件提供沿著光學(xué)部件10的對(duì)應(yīng)邊緣的單點(diǎn)接觸。
[0032]如圖2更清楚地示出，諸如臺(tái)肩螺釘42上的壓縮彈簧40那樣的加載元件提供了加載力L，其迫使調(diào)整板30的下表面38抵靠在每個(gè)可調(diào)整的支承元件34a、34b和34c內(nèi)的架子36上(圖2中元件34c顯示為剖面)。可選擇來(lái)自彈簧40或其它類型加載元件的加載力L，使其足以提供加載力到可調(diào)整的支承元件34a、34b和34c上，而不對(duì)調(diào)整板30造成可察覺(jué)的變形。
[0033]如圖1至4所示，每個(gè)可調(diào)整的支承元件34a、34b和34c終止在形成球形端44的倒圓的軸內(nèi)。每個(gè)球形端44座落在V形槽或V槽48內(nèi)，其形成運(yùn)動(dòng)的偶聯(lián)。與本發(fā)明的實(shí)施例相一致，各個(gè)V槽48底部處的相交線當(dāng)其延伸時(shí)，可供選擇地，相交于臺(tái)肩螺釘42的中心軸線處或其附近。
[0034]支承柱32a、32b和32c提供抵靠著待要測(cè)量的光學(xué)部件10的表面上的三點(diǎn)接觸。與本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例相一致，支承柱32a、32b和32c是等長(zhǎng)度的，但在另一替代實(shí)施例中也可以是不同長(zhǎng)度。在各個(gè)可調(diào)整的支承元件34a、34b和34c處，設(shè)置致動(dòng)器46以作對(duì)應(yīng)高度的調(diào)整。致動(dòng)器46可以是微米型的致動(dòng)器，以響應(yīng)于調(diào)整設(shè)置而作細(xì)微的軸向運(yùn)動(dòng)，或是作垂直調(diào)整的任何其它合適類型的致動(dòng)器。
[0035]如圖3和5最清晰地所示，各個(gè)邊緣對(duì)準(zhǔn)元件26a、26b和26c提供單點(diǎn)接觸，單點(diǎn)接觸有助于毫不含糊地重復(fù)地定位光學(xué)部件10。此外，在與支承柱32a、32b和32c的組合中，邊緣對(duì)準(zhǔn)元件26a、26b和26c有助于在試驗(yàn)固定器內(nèi)搬運(yùn)或運(yùn)輸過(guò)程中防止光學(xué)部件10遷移或運(yùn)動(dòng)。為了接近于使寄生約束力為最小的理想的點(diǎn)接觸，邊緣對(duì)準(zhǔn)元件26a、26b和26c的側(cè)邊在水平剖面中傾斜，其特征是在非常小面積內(nèi)提供抵靠邊緣12a和12b的接觸。如圖3和5所示，各個(gè)邊緣對(duì)準(zhǔn)元件26a、26b和26c的特征還在于可供選擇的目標(biāo)50，其用作光學(xué)計(jì)量裝置的定位參考。
[0036]固定裝置20具有多個(gè)有助于固定具有弧形表面的光學(xué)部件的特征。如圖3中對(duì)準(zhǔn)元件26a的剖視圖所示，可供選擇的銷釘52和螺釘54用來(lái)將邊緣對(duì)準(zhǔn)元件更加剛性地鎖定到相對(duì)于底座22的位置中。
[0037]有利地，固定裝置20使用重力來(lái)支承光學(xué)部件10。一個(gè)或多個(gè)支承柱32a、32b和32c的頂表面56可以是倒圓的、平的、粗糙的、涂敷的、輪廓形的，或其它方式處理過(guò)的，以便在與光學(xué)部件10的支承表面相接觸的交界面上提供要求的摩擦量。
[0038]對(duì)調(diào)整板30的調(diào)整，能設(shè)立諸如傾翻、傾斜和提升之類的設(shè)定，以使這些設(shè)定適于待要測(cè)量的零件形狀。一旦對(duì)特殊零件作了調(diào)整，固定裝置20可反復(fù)地使用以提供精確的定位?？墒褂门c光學(xué)測(cè)量?jī)x器(未示出)一起使用的干涉測(cè)量激光器，來(lái)校合各個(gè)支承柱32a、32b和32c的垂直位置，并幫助確定該設(shè)定相對(duì)于軸是水平的還是傾斜的。
[0039]在測(cè)量過(guò)程中，底座22和調(diào)整板30的透明性能弓I導(dǎo)光從下面朝向光學(xué)部件10。這對(duì)于測(cè)量零件整體形狀是有利的，或例如對(duì)測(cè)量光學(xué)部件10的半透明性或其它特征是有利的。各種類型的涂層可交替地涂敷到底座22和調(diào)整板30的表面上，諸如是抗反射(AR)涂層。
[0040]固定裝置20可用任何多種類型的合適材料形成。底座22和調(diào)整板30可以是玻璃，諸如是可加工的玻璃，或聚碳酸酯，或具有必要的透明性特征的其它合適的天然或合成材料。在調(diào)整板30上使用非常小的表面接觸面積，有助于進(jìn)一步使調(diào)整板30與底座232隔絕，底座處熱量是一個(gè)因素。
[0041]圖2中標(biāo)示為L(zhǎng)的加載力可由彈簧40提供，如圖所示，或者可使用屈曲或某些其它的加載元件或力來(lái)提供。
[0042]本發(fā)明特別參照了本發(fā)明某些優(yōu)選的實(shí)施例作了詳細(xì)的描述，但本【技術(shù)領(lǐng)域】?jī)?nèi)技術(shù)人員應(yīng)該理解到，在如附后權(quán)利要求書(shū)中所指出的，在如上所述的本發(fā)明范圍之內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)各種變化和修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。本發(fā)明由權(quán)利要求書(shū)來(lái)限定。
[0043]因此，本說(shuō)明書(shū)提供的是用于光學(xué)部件定位的固定裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種用于定位光學(xué)部件的固定裝置，該裝置包括: 透明的底座； 調(diào)整板，所述調(diào)整板由透明材料形成并運(yùn)動(dòng)地偶聯(lián)到底座； 多個(gè)從調(diào)整板延伸出的支承柱，用于座落光學(xué)部件；以及 多個(gè)從透明底座延伸出的對(duì)準(zhǔn)元件，用于對(duì)準(zhǔn)座落在支承柱上的光學(xué)部件的一個(gè)或多個(gè)邊緣。
2.如權(quán)利要求1所述的固定裝置，其特征在于，使用從底座延伸出的第一、第二和第三可調(diào)整的支承元件，使調(diào)整板運(yùn)動(dòng)地偶聯(lián)到底座。
3.如權(quán)利要求2所述的固定裝置，其特征在于，可調(diào)整的支承元件中的至少一個(gè)具有致動(dòng)器。
4.如權(quán)利要求1或2所述的固定裝置，其特征在于，還包括彈簧，所述彈簧引導(dǎo)加載力作用在調(diào)整板上。
5.如權(quán)利要求1所述的固定裝置，其特征在于，調(diào)整板通過(guò)從底座延伸出的多個(gè)可調(diào)整的支承元件運(yùn)動(dòng)地偶聯(lián)到底座，其中，多個(gè)可調(diào)整的支承元件各終止在倒圓的結(jié)構(gòu)上，該結(jié)構(gòu)座落抵靠在透明底座內(nèi)形成的對(duì)應(yīng)V槽上。
6.如權(quán)利要求1或2所述的固定裝置，其特征在于，調(diào)整板由聚碳酸酯塑性材料形成。
7.如權(quán)利要求1所述的固定裝置，其特征在于，調(diào)整板和底座中的至少一個(gè)是玻璃。
8.如權(quán)利要求1所述的固定裝置，其特征在于，多個(gè)支承柱提供三點(diǎn)接觸，以座落光學(xué)部件。
9.如權(quán)利要求1所述的固定裝置，其特征在于，多個(gè)支承柱具有至少兩個(gè)不同的長(zhǎng)度。
10.如權(quán)利要求1或7所述的固定裝置，其特征在于，底座的一個(gè)或多個(gè)表面具有抗反射的涂層。
【文檔編號(hào)】G01B5/00GK103733015SQ201280039288
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月12日
【發(fā)明者】R·阿卜杜勒-拉赫曼, W·J·布特, Y·李, P·F·諾瓦克, K·L·沃森 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司