專(zhuān)利名稱(chēng)：用于使透鏡在一個(gè)光學(xué)套筒內(nèi)定心的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)，特別涉及使一個(gè)透鏡在一個(gè)光學(xué)套筒內(nèi)定心。
眾所周知，光學(xué)裝置通常需要沿著一個(gè)公共中心線(xiàn)(或光學(xué)軸線(xiàn))對(duì)中以起到適當(dāng)?shù)淖饔?。例如，為了使一個(gè)透鏡與一個(gè)圖像檢測(cè)器結(jié)合起到適當(dāng)?shù)淖饔?，通常使用一個(gè)光學(xué)套筒以使所述透鏡與所述套筒和圖像檢測(cè)器的公共中心線(xiàn)(或光學(xué)軸線(xiàn))對(duì)中。當(dāng)然，所述透鏡必須在套筒內(nèi)適當(dāng)?shù)囟ㄐ囊允顾鐾哥R、套筒和圖像檢測(cè)器都與所述公共中心線(xiàn)(或光學(xué)軸線(xiàn))對(duì)中。
在由McGraw Hill Inc．于1990年發(fā)表的Modern OpticalEngineering的490-492頁(yè)中關(guān)于透鏡安裝的論述中(這些內(nèi)容在這里引入作為參考)作者Warren J．Smith指出大多數(shù)透鏡元件都是以一種緊配合的方式安裝在套筒中的。如Smith所論述的，在現(xiàn)有技術(shù)中已知的使透鏡在套筒內(nèi)定心的各種方法包括如

圖1A中所示的利用一個(gè)金屬絲彈簧圈將所述透鏡固定在一個(gè)延伸到所述套筒內(nèi)孔中的V形槽(V-grove)中；如圖1B中所示的利用一個(gè)片簧圈固定所述透鏡；如圖1C中所示的利用三個(gè)帶槽的桿以相互之間成120度的角度固定所述透鏡；如圖1D和1E中所示的利用帶螺紋的鎖環(huán)固定所述透鏡；如圖1F中所示的利用所述套筒的一個(gè)薄的所謂“自旋式(spinning)”肩部固定所述透鏡，所述套筒的“自旋式”肩部在一個(gè)拋光步驟中被折回；以及如圖1G中所示的利用一個(gè)充滿(mǎn)粘結(jié)劑的槽通過(guò)在適當(dāng)?shù)奈恢脤?duì)所述透鏡進(jìn)行粘結(jié)來(lái)固定所述透鏡。
盡管現(xiàn)有技術(shù)中的這些示例分別提供了一些優(yōu)點(diǎn)，但是仍存在其它的需要解決的問(wèn)題。例如，如果為了便于制造和降低成本而將所述透鏡和套筒制成松公差的，那么通常需要使套筒尺寸過(guò)大以適應(yīng)透鏡中的偏差和套筒中的偏差。因此，以松配合的方式將透鏡安裝到尺寸過(guò)大的孔中將產(chǎn)生不良的光學(xué)對(duì)中和光學(xué)性能。
或者，如果將所述透鏡和套筒制成緊公差，那么將使所述透鏡緊密地安裝在所述孔中，從而提供良好的光學(xué)對(duì)中和光學(xué)性能。但是，將所述透鏡和套筒制成緊公差與制成松公差相比是非常困難的且成本較高。
對(duì)于另一種情況，通過(guò)將所述透鏡和套筒制成松公差能夠便于制造和降低成本，而可通過(guò)使所述透鏡在套筒內(nèi)仔細(xì)定心和復(fù)雜的重新對(duì)中后續(xù)工序來(lái)達(dá)到良好的光學(xué)對(duì)中和光學(xué)性能。但是，按照所述透鏡和帶孔套筒的松公差，進(jìn)行這樣仔細(xì)且復(fù)雜的重新對(duì)中工序是非常困難的且成本較高。
人們需要一種用于使所述透鏡在光學(xué)套筒內(nèi)定心的簡(jiǎn)單、容易且方便的方法和裝置，并且即使在為了便于制造和降低成本而將所述光學(xué)部件和套筒制成松公差的情況下，這種方法和裝置也能夠保持良好的光學(xué)對(duì)中和光學(xué)性能。
本發(fā)明提供一種用于使一個(gè)光學(xué)部件(諸如一個(gè)透鏡元件)在一個(gè)光學(xué)套筒內(nèi)定心的簡(jiǎn)單、容易且方便的方法和裝置，并且即使在為了便于制造和降低成本而將所述光學(xué)部件和套筒制成松公差的情況下，這種方法和裝置也能夠保持良好的光學(xué)對(duì)中和光學(xué)性能。
簡(jiǎn)單而言，本發(fā)明包括一個(gè)具有一個(gè)外周邊的光學(xué)部件以及一個(gè)光學(xué)套筒，所述光學(xué)套筒具有一個(gè)用于接收所述光學(xué)部件外周邊的內(nèi)周邊。根據(jù)本發(fā)明的原理，多個(gè)可變形的脊部設(shè)置于所述光學(xué)部件的外周邊和所述光學(xué)套筒的內(nèi)周邊之間，在將所述光學(xué)部件插入到所述光學(xué)套筒中時(shí)，通過(guò)使所述多個(gè)可變形的脊部變形以使所述光學(xué)部件和所述光學(xué)套筒沿著一個(gè)公共光學(xué)軸線(xiàn)對(duì)中。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)可從下面的詳細(xì)描述中明顯地得到，下面將結(jié)合附圖利用本發(fā)明的具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地描述。
圖1A至圖1G示出了現(xiàn)有技術(shù)的截面圖。
圖2A至圖2D示出了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的各種視圖。
圖3A至圖3C是表示本發(fā)明該優(yōu)選實(shí)施例的操作方法的三個(gè)等軸圖。
圖4A至圖4C分別是圖3A至圖3C相應(yīng)的簡(jiǎn)化側(cè)視圖。
圖5A至圖5C是表示本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的操作方法的三個(gè)等軸圖。
圖6A至圖6C分別是圖5A至圖5C相應(yīng)的簡(jiǎn)化側(cè)視圖。
圖2A至圖2D示出了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的各種視圖。本發(fā)明包括一個(gè)光學(xué)部件100，諸如一個(gè)透鏡元件，如這些圖中所示，所述光學(xué)部件100具有一個(gè)外周邊。根據(jù)本發(fā)明的原理，多個(gè)可變形的脊部103設(shè)置在所述光學(xué)部件的外周邊和所述套筒的內(nèi)周邊之間，當(dāng)將所述光學(xué)部件插入到一個(gè)帶有孔的光學(xué)套筒(未在圖2A至圖2D中示出)中時(shí)，通過(guò)使所述脊部變形以使所述光學(xué)部件和所述套筒沿著一個(gè)公共的光學(xué)軸線(xiàn)對(duì)中。在該優(yōu)選實(shí)施例中，如圖2A至圖2D中所示，所述可變形的脊部103從所述光學(xué)部件的外周邊向外延伸。在該優(yōu)選實(shí)施例中，所述可變形的脊部與所述光學(xué)部件是利用一種或多種注射模制方法一體形成的，該光學(xué)部件是由一種或多種適合的塑料材料制成的。為了便于制造，可僅通過(guò)一種注射模制方法僅利用一種適合的塑料材料制成所述光學(xué)部件。
在如圖2A至圖2D中所示的該優(yōu)選實(shí)施例中，所述光學(xué)部件具有一個(gè)大致為圓形的橫截面，所述可變形的脊部基本上是均勻成形的并且是圍繞所述光學(xué)部件的周邊基本上均勻分布的，這些可變形的脊部的柔軟性基本上是相同的，這樣，在將所述光學(xué)部件插入到所述光學(xué)套筒中時(shí)，通過(guò)使這些脊部變形以使所述光學(xué)部件和所述套筒沿著所述公共的光學(xué)軸線(xiàn)對(duì)中。例如，如圖2B中特別示出的，在該優(yōu)選實(shí)施例中，所述光學(xué)部件一共具有六個(gè)可變形的脊部，每一個(gè)所述脊部分別具有一個(gè)大致為三角形的橫截面，并且每一個(gè)所述脊部分別具有一個(gè)基本上相等的高度h，所述高度h大約在0．1毫米至0．5毫米的范圍內(nèi)(在變形之前)，其中，這些脊部103圍繞所述光學(xué)部件的周邊均勻地分布，相鄰脊部之間的角度大約為60度。
為了使這些脊部易于變形，這些脊部是由一種硬度有限的材料制成的。例如，為了便于制造，在該優(yōu)選實(shí)施例中，整個(gè)光學(xué)部件(包括所述脊部)都是由一種適合的透明塑料材料制成的，諸如洛氏硬度(scale M)為70的聚碳酸酯；洛氏硬度(scale M)為75的甲基丙烯酸甲酯苯乙烯共聚物；洛氏硬度(scale M)為90的聚苯乙烯(苯乙烯)；或者洛氏硬度(scale M)為97的甲基丙烯酸甲酯(丙烯酸)。
如側(cè)視圖2C中特別示出的，在該優(yōu)選實(shí)施例中，所述每一個(gè)可變形的脊部分別具有一個(gè)長(zhǎng)度1，所述長(zhǎng)度1大約在1毫米至3毫米的范圍內(nèi)，所述可變形的脊部103之間的長(zhǎng)度1基本上是相同的，這樣，在將所述光學(xué)部件插入到所述光學(xué)套筒中時(shí)，通過(guò)使這些脊部變形以使所述光學(xué)部件和所述套筒沿著所述公共的光學(xué)軸線(xiàn)對(duì)中。
由于如前面所述，所述可變形的脊部的橫截面基本上為三角形，因此應(yīng)該理解的是，每一個(gè)所述脊部(在變形之前)分別具有一個(gè)突出且細(xì)長(zhǎng)的頂部，所述突出且細(xì)長(zhǎng)的頂部從所述光學(xué)部件的周邊向外延伸，所述突出且細(xì)長(zhǎng)的頂部沿著每一個(gè)脊部的長(zhǎng)度方向橫向延伸，并且所述突出且細(xì)長(zhǎng)的頂部符合這種基本上為三角形的橫截面。如下面將詳細(xì)描述的，當(dāng)將所述光學(xué)部件插入到所述套筒中時(shí)，通過(guò)使所述脊部變形以使每一個(gè)脊部的頂部沿著所述脊部的長(zhǎng)度方向被壓平。
圖3A至圖3C是表示本發(fā)明該優(yōu)選實(shí)施例的操作方法的三個(gè)等軸圖。圖4A至圖4C分別是圖3A至圖3C相應(yīng)的簡(jiǎn)化側(cè)視圖。除了所述光學(xué)部件100具有可變形的脊部103以外，本發(fā)明還包括光學(xué)套筒200，所述光學(xué)套筒200具有內(nèi)周邊，所述內(nèi)周邊用于接受所述光學(xué)部件的外周邊，其中，如圖中所示，所述光學(xué)套筒的內(nèi)周邊具有基本上為圓形的橫截面。
雖然為了簡(jiǎn)化，在這些圖中，所示光學(xué)套筒的外周邊的橫截面也以基本上圓形示出的，但是應(yīng)該理解的是，本發(fā)明的光學(xué)套筒的外周邊橫截面并不僅限于這樣的形狀。實(shí)際上，在諸如光學(xué)鼠標(biāo)(計(jì)算機(jī)定點(diǎn)裝置)應(yīng)用和光學(xué)頁(yè)面掃描儀應(yīng)用的消費(fèi)品應(yīng)用中，制造的效率和經(jīng)濟(jì)性會(huì)使所述光學(xué)套筒的外周邊用作一個(gè)更大且多用途的組件，以便除了用于接受所述光學(xué)部件以外還可接受其它部件。
圖3A和圖4A中示出的所述光學(xué)部件100位于所述光學(xué)套筒200的附近。圖3B和4B中示出的所述光學(xué)部件大約有一半插入到所述光學(xué)套筒中。在圖4B中，將所述光學(xué)套筒視為透明的(如虛線(xiàn)所示)，移動(dòng)所述光學(xué)套筒以顯示每一個(gè)脊部103的各個(gè)頂部的被壓平部分105。因此，應(yīng)該理解的是，當(dāng)所述光學(xué)部件大約有一半插入到所述光學(xué)套筒中時(shí)，所述套筒200的內(nèi)周邊在沿著每一個(gè)脊部大約一半的長(zhǎng)度上與每一個(gè)脊部的頂部接合并使所述頂部被壓平。
圖3C和圖4C示出的是所述光學(xué)部件完全插入到所述光學(xué)套筒中。在圖4C中，將所述光學(xué)套筒視為透明的(如虛線(xiàn)所示)，(再次)移動(dòng)所述光學(xué)套筒以顯示每一個(gè)脊部的各個(gè)被壓平的頂部105。因此，應(yīng)該理解的是，當(dāng)所述光學(xué)部完全插入到所述光學(xué)套筒中時(shí)，所述套筒200的內(nèi)周邊在沿著每一個(gè)脊部的總長(zhǎng)度上與每一個(gè)脊部的頂部接合并使所述頂部被壓平。為了使這樣的頂部能夠變平，當(dāng)所述光學(xué)部件插入到所述套筒中時(shí)，每一個(gè)所述可變形的脊部在變形時(shí)具有各自的高度，所述高度大約在0．05毫米至0．4毫米的范圍內(nèi)。
為了便于制造和降低成本，最好將所述光學(xué)部件和套筒制成松公差。例如，在該優(yōu)選實(shí)施例中，所述光學(xué)部件的外周邊加上脊部被制成的直徑大約為6毫米，其公差大約為0．02毫米，所述套筒內(nèi)周邊的直徑大約為5．9毫米，其公差大約為0．02毫米。
為了使變形均勻，在該優(yōu)選實(shí)施例中，所述套筒是由一種硬度大大超過(guò)所述脊部材料的材料制成，諸如一種適合的塑料材料。例如，在該優(yōu)選實(shí)施例中，所述套筒是由加有大約百分之三十玻璃纖維的高模數(shù)強(qiáng)化聚碳酸酯制成的。
根據(jù)這里所給出的各種均勻性的啟示，通過(guò)使每一個(gè)脊部的各自頂部同程度地被壓平來(lái)使它們變形，從而使由所述套筒施加在這些頂部的作用力平衡并且達(dá)到一種突出的定心效果。因此，在所述光學(xué)部件插入到所述光學(xué)套筒中時(shí)，通過(guò)使這些脊部變形以使所述光學(xué)部件和所述套筒沿著所述公共的光學(xué)軸線(xiàn)對(duì)中。
圖5A至圖5C是表示本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的操作方法的三個(gè)等軸圖。圖6A至圖6C分別是圖5A至圖5C相應(yīng)的簡(jiǎn)化側(cè)視圖。如圖5A中特別示出的，在這個(gè)實(shí)施例中，可變形的脊部303與一個(gè)光學(xué)套筒300的內(nèi)周邊一體形成，所述光學(xué)套筒300是利用一種或多種注射模制方法采用一種或多種適合的材料材料形成的。
該實(shí)施例的圖5A和圖6A示出的一個(gè)具有基本上光滑外周邊的光學(xué)部件400位于所述光學(xué)套筒300的附近。為了使變形均勻，在該實(shí)施例中，所述光學(xué)部件的光滑外周邊是由一種硬度大大超過(guò)所述可變形脊部材料的材料制成，諸如一種適合的塑料材料。
圖5B和6B中示出的所述光學(xué)部件大約有一半插入到另一個(gè)光學(xué)套筒中。因此，應(yīng)該理解的是，當(dāng)所述光學(xué)部件大約有一半插入到所述光學(xué)套筒中時(shí)，所述光學(xué)部件400的外周邊在沿著每一個(gè)脊部大約一半的長(zhǎng)度上與每一個(gè)脊部的頂部接合并使所述頂部被壓平。
圖5C和圖6C示出的是所述光學(xué)部件完全插入到另一個(gè)光學(xué)套筒中。因此，應(yīng)該理解的是，當(dāng)所述光學(xué)部完全插入到所述光學(xué)套筒中時(shí)，所述光學(xué)部件400的外周邊在沿著每一個(gè)脊部的總長(zhǎng)度上與每一個(gè)脊部的頂部接合并使所述頂部被壓平。
如上所述，本發(fā)明提供了一種用于使一個(gè)諸如透鏡元件的光學(xué)部件在一個(gè)光學(xué)套筒內(nèi)定心的簡(jiǎn)單、容易且方便的方法和裝置，并且即使在為了便于制造和降低成本而將所述光學(xué)部件和套筒制成松公差的情況下，這種方法和裝置也能夠保持良好的光學(xué)對(duì)中和光學(xué)性能。盡管前面已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的特定實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不僅限于上述的特定形式或部件的分布，并且可在不超出本發(fā)明保護(hù)范圍的情況下對(duì)這些特定實(shí)施例進(jìn)行各種改進(jìn)和變型。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由下面的權(quán)利要求書(shū)限定的，而不是由說(shuō)明書(shū)中描述的內(nèi)容限定。
權(quán)利要求
1．一種裝置，包括一個(gè)具有一外周邊的光學(xué)部件(100)；以及一個(gè)光學(xué)套筒(200，300)，所述光學(xué)套筒(200，300)具有一個(gè)用于接收所述光學(xué)部件(100)的外周邊的內(nèi)周邊；設(shè)置于所述光學(xué)部件(100)的外周邊和所述光學(xué)套筒(200，300)的內(nèi)周邊之間的多個(gè)可變形的脊部(103)，在將所述光學(xué)部件(100)插入到所述光學(xué)套筒(200，300)中時(shí)，通過(guò)使所述多個(gè)可變形的脊部(103)變形以使所述光學(xué)部件(100)和所述光學(xué)套筒(200，300)沿著一個(gè)公共光學(xué)軸線(xiàn)對(duì)中。
2．一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述可變形的脊部(103)從所述光學(xué)部件(100)的外周邊向外延伸。
3．一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述可變形的脊部(103)從所述光學(xué)套筒(200，300)的內(nèi)周邊延伸以使所述可變形的脊部(103)與所述光學(xué)部件(100)的外周邊接合。
4．一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述具有外周邊的光學(xué)部件(100)是一個(gè)具有一外周邊的透鏡；以及所述可變形的脊部(103)從所述透鏡的外周邊向外延伸。
5．一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述具有外周邊的光學(xué)部件(100)是一個(gè)具有一外周邊的透鏡；以及所述可變形的脊部(103)從所述光學(xué)套筒(200，300)的內(nèi)周邊延伸以使所述可變形的脊部(103)與所述透鏡的外周邊接合。
6．一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)可變形的脊部(103)基本上是均勻成形的，以便當(dāng)將所述光學(xué)部件(100)插入到所述光學(xué)套筒(200，300)中時(shí)，通過(guò)使所述多個(gè)可變形的脊部(103)變形，從而使所述光學(xué)部件(100)和所述光學(xué)套筒(200，300)沿著所述公共光學(xué)軸線(xiàn)對(duì)中。
7．一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)可變形的脊部(103)的柔軟性基本上是相同的，以便當(dāng)將所述光學(xué)部件(100)插入到所述光學(xué)套筒(200，300)中時(shí)，通過(guò)使所述多個(gè)可變形的脊部(103)變形，從而使所述光學(xué)部件(100)和所述光學(xué)套筒(200，300)沿著所述公共光學(xué)軸線(xiàn)對(duì)中。
8．一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述每一個(gè)可變形的脊部(103)都具有各自的高度，在脊部(103)產(chǎn)生任何變形之前，所述高度大約在0．1毫米至0．5毫米的范圍內(nèi)。
9．一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述每一個(gè)可變形的脊部(103)都具有各自的長(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度大約在1毫米至3毫米的范圍內(nèi)。
10．一種方法，包括下列步驟提供一個(gè)具有一外周邊的光學(xué)部件(100)；以及還提供一個(gè)具有一內(nèi)周邊的光學(xué)套筒(200，300)，所述內(nèi)周邊用于接收所述光學(xué)部件(100)的外周邊；在所述光學(xué)部件(100)的外周邊和所述光學(xué)套筒(200，300)的內(nèi)周邊之間設(shè)置多個(gè)可變形的脊部(103)；將所述光學(xué)部件(100)插入到所述光學(xué)套筒(200，300)中；使所述脊部(103)變形；以及使所述光學(xué)部件(100)和所述光學(xué)套筒(200，300)沿著一個(gè)公共軸線(xiàn)對(duì)中。
全文摘要
一種用于使一個(gè)諸如透鏡元件的光學(xué)部件(100)在一個(gè)光學(xué)套筒(200,300)內(nèi)定心的方法和裝置。所述光學(xué)部件具有一個(gè)外周邊,所述光學(xué)套筒具有一個(gè)內(nèi)周邊以接收所述光學(xué)部件的外周邊。多個(gè)可變形的脊部(103)設(shè)置在所述光學(xué)部件的外周邊和所述光學(xué)套筒的內(nèi)周邊之間,在所述光學(xué)部件插入到所述光學(xué)套筒中時(shí),通過(guò)使所述多個(gè)可變形的脊部變形以使所述光學(xué)部件和所述光學(xué)套筒沿著一個(gè)公共光學(xué)軸線(xiàn)對(duì)中。
文檔編號(hào)G02B7/02GK1293376SQ0012263
公開(kāi)日2001年5月2日 申請(qǐng)日期2000年8月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月13日
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