专利名称：透镜表面的激光抛光的制作方法
技术领域：
本发明涉及透镜表面特别是接触透镜表面的抛光工艺。
接触透镜通常用车床把一块合适的材料加工成所要的尺寸，这种材料一般包括聚甲基丙烯甲酯即有机玻璃(PMMA)。车削加工以后，用一种研磨剂抛光接触透镜以使车过的表面光滑。特别希望的是使其表面尽可能光滑从而使接触透镜具有最佳的光学特性，此外，还要使透镜满足用户眼睛接受它的要求。由于采用车床加工，在透镜表面上引入一定程度的纹理和粗糙度，所以抛光通常是必要的。
如上所述，接触透镜的抛光一般是手工进行，因此慢而费时，在需要大量生产接触透镜的场合情况更是如此。
本发明的目的之一就是缓解上述问题。
依据本发明的一方面，提供一个使透镜表面光滑的加工工艺，它包括用激光束辐照透镜表面的步骤，使透镜表面达到可控的熔化程度，而基本上没有烧蚀的光致分解，从而使透镜表面光滑。
透镜先用传统的车削加工切割，然后再用激光辐照透镜表面。
已经发现，用激光束辐照透镜的表面，能使一种可控的表面熔化程度出现，而又基本上没有烧蚀的光致分解发生，这样就能使透镜的表面基本平滑。用这样的方法处理的透镜表面的光滑度质量可以与人工研磨抛光得到的光滑度质量相媲美。
在本发明的较好形式中，激光束能量密度最好小于0.3焦尔/厘米2，激光光点(脉冲)数最好大于200个。
激光束能量度更好是小于0.1焦尔/厘米2。
虽然可以用任何合适波长和能量密度的激光束使透镜表面达到熔化的程度，但已经发现，工作在193毫微米的此外激光器能产生满意的光滑水平。
现在通过举例并参照附图叙述本发明的一个实施例，其中
图1是按照本发明完成加工过程的一个结构配置的示意图;
图2a和2b表示镜面反射率相对于波长为193毫微米的激光光点数的变化曲线，其中激光光点用于车削加工过的康泰克斯(Contex)透镜钮块。
图3a和3b表示镜面反射率相对于波长为248毫微米的激光光点数的变化曲线，其中激光光点用于车削加工过的康泰克斯透镜钮块。
现参见图1，它给出本发明的使透镜表面光滑的加工工艺的配置图。如图所示，波长为193毫微米的紫外激光束10投射到接触透镜12的表面11上，这里所用的激光器是一个Lambdaphysik公司制造的102MSC准分子激光器，接触透镜12是熟知的康泰克斯型。例如Heflicon-B，Lidofilcon，Hema，或BostonTV，这些透镜的每一种都是以有机玻璃做为主要成份的。
聚焦透镜13放在激光束10的光路上以调节光束10投射到透镜12的表面11上的尺寸。因此，根据所需的能量密度，激光束10投射到透镜表面11上的大小约等于4毫米×1毫米。显然，当透镜12的尺寸比激光束10的尺寸大得多时，就要提供合适的驱动装置(未示出)驱动激光或透镜(或两者)使激光束10对透镜表面11进行光栅扫描。
透镜表面的抛光程度可以利用镜面反射技术在辐照后及辐照中进行测量，此测量技术叙述于与本申请同时提出的、名为“透镜的表面质量测量”的由本申请人向爱尔兰申请的待批专利申请中。其内容在这里引为参考。透镜表面质量还可用其它在本领域熟知的方法测量，例如用表面粗糙度检测仪或电子显微镜。
实例第一步，平面车削过的康泰克斯透镜钮块被波长为193毫微米、能量密度为0.01和0.02焦尔/厘米2的激光束辐照，并监视表面的质量以增加激光光点的数量。该加工工艺也可以用波长为248毫微米、能量密度为0.01和0.15焦耳/厘米2的激光束在平面车削过的康泰克斯透镜钮块上进行。该加工工艺还可以用同样波长和相同能量密度的激光束在各种康泰克斯接触透镜上进行。
图2a和2b说明已车平的康泰克斯透镜钮块的镜面反射率变化曲线，其中一个是以能量密度为0.01焦尔/厘米2的激光辐照，而另一个以能量密度为0.02焦尔/厘米2的激光辐照。如图所示，表面的反射率上升到与手工抛光透镜同样的值。
但是，应该明白，激光光点数(激光脉冲)最好超过250个以获得理想的抛光水平。激光辐照透镜的直观外貌预示着表面的熔化。由低能量密度值0.02焦尔/厘米2产生的透镜表面的温升大约是50℃，这样低的能量密度值被认为是能够熔化透镜表面的。镜面反射率的起始处的下降被认为是由于在熔化之前要打破聚合物的链，继之产生塑性变形以产生较平滑的表面。使用干涉仪可测量烧蚀深度，对于能量密度为0.02焦尔/厘米2的300个光点辐照发现烧蚀深度约是0.6微米即每个脉冲0.002微米。
用波长248毫微米及能量密度为0.15焦尔/厘米2和0.1焦尔/厘米2的激光束辐照平车过的康泰克斯透镜钮块得到的结果分别示在图3a和3b中。在这个波长，激光束的较低的能量密度值是需要的，因为康泰克斯透镜钮块吸收248毫微米激光能量比吸收193毫微米激光低到十分之一。
接着，以同样的激光波长，能量密度水平和光点数辐照平车过的康泰克斯接触透镜，发现获得的结果与辐照平车的康泰克斯透镜钮块得到的结果类似。
因此，以能量密度足够低的紫外激光辐射车削加工的接触透镜以产生透镜表面的熔化，可以提供相当平滑的透镜表面，特别是能够除去车削加工在透镜表面上产生的纹理。尤其是已确认，激光束的低能量密度值即小于0.3焦尔/厘米2使透镜表面烧蚀极小，但又足以使表面熔化，这个极小的烧蚀使激光诱发的透镜表面调整较小。应该了解，为了抛光出完美的透镜表面，如果激光束的尺寸比透镜的尺寸小得多，必须提供合适的装置以使激光束能对透镜表面进行光栅式扫描。
已经发现，采用波长为193毫微米，激光能量密度为0.005焦尔/厘米2到0.05焦尔/厘米2的Lamda准分子激光器，能使接触透镜表面的抛光达到可接受的水平。采用波长为248毫微米的激光，获得最佳结果的能量密度在0.05焦尔/厘米2到0.2焦尔/厘米2之间。
本发明不限于本文叙述的实施例，可以在不脱离本发明范围的前提下对其进行修改或变化。
权利要求
1.一种使透镜表面平滑的加工工艺，包括用激光束辐照透镜表面的步骤，以产生可控的透镜表面熔化水平，但又基本上不产生烧蚀的光致分触，因此透镜表面达到光滑。
2.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于其中透镜先按传统的车削加工切割，然后再辐照其透镜表面。
3.根据权利要求1或2所述的加工工艺，其特征在于激光束的能量密度小于0.3焦尔/厘米2，并且激光光点数大于200个。
4.根据权利要求1或2所述的加工工艺，其特征在于其中激光束的能量密度小于0.1焦尔/厘米2。
全文摘要
一种使透镜表面平滑的加工工艺，包括用激光束辐照透镜表面的步骤，以产生可控的透镜表面熔化水平，但又基本上不产生烧蚀的光致分解，从而达到透镜表面光滑。用这种方法处理的透镜表面的光滑度质量可以与人工研磨抛光得到的光滑度质量相媲美。
文档编号B29D11/00GK1042684SQ8910815
公开日1990年6月6日 申请日期1989年10月25日 优先权日1988年10月25日
发明者詹姆斯·杰拉德·伦尼 申请人:博士伦百慕达科技有限公司