用于形成具有精密表面的制品的工艺的制作方法

文档序号:11527874阅读:182来源:国知局
用于形成具有精密表面的制品的工艺的制造方法与工艺

本公开涉及用于形成精密制品的工艺,并且特别地涉及用于形成具有精密表面的制品的工艺。

在此论述的任何公开或专利文献的整个公开内容结合于此,作为参考。



背景技术:

精密制品是具有至少一个精密特征的并且用于各种商业和工业应用的物体。一种类型的精密制品是诸如反射镜的光学组件,其中,精密特征是镜面。这样的光学组件往往难以形成且形成较昂贵,尤其是在较大尺度上,例如,用于诸如望远镜的光学仪器的大型反射镜。

因此,需要一种简单且节约成本的用于制造精密制品的可扩展的工艺。



技术实现要素:

本公开涉及用于形成精密制品的工艺,精密制品为具有至少一个精密表面的制品。本公开的一个方面还涉及如由本文公开的工艺形成的制品的精密制品。

本公开的方面包括一种用于形成具有精密表面的制品的工艺。该工艺包括设置与心轴的表面接触的薄片。然后,该工艺包括使用可收缩外壳在薄片的相对侧之间建立压差以使薄片被牵拉至心轴表面,从而使薄片与心轴表面的形状基本上一致。然后,成形薄片被固定至支撑件以限定制品。然后,从心轴移除该制品。薄片的正面限定制品的精密表面。

本公开的方面包括一种用于形成双面精密制品的工艺,以及一种采用精密制品的自适应光学系统和方法。

本公开的一个方面包括一种用于形成精密制品的工艺。该工艺包括:设置具有正面和背面的材料薄片;将材料薄片的正面放置成与心轴的表面接触,其中,心轴的表面具有表面形状;围绕薄片的至少一部分和心轴的至少一部分布置可收缩外壳以形成密封内部,薄片的背面的一部分与外部环境接合;在密封内部形成至少局部的真空以限定密封内部和外部环境之间的压差,从而使薄片与心轴表面基本上一致以形成成形薄片;固定薄片的背面至支撑结构以限定精密制品;以及从心轴移除精密制品。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,外部环境具有一个大气压力。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,外部环境由内部具有压力的环境控制腔室限定,以及其中,内部压力可控,例如,在1个大气压和10个大气压之间。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,薄片由玻璃制成。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,心轴驻留在可收缩外壳内。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,还包括用材料的一层或多层涂覆成形薄片的正面以限定选择波长或波长的选择范围上的反射表面。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,支撑结构通过固定材料层固定至成形薄片。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,固定材料层是具有50微米的标称厚度的粘合剂。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,可收缩外壳是袋的形式。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,精密制品限定了反射镜。

本公开的另一方面是一种用于形成具有精密表面的制品的工艺。该工艺包括:设置具有相对的正面和背面的薄片,以及将正面放置成与心轴的表面接触,其中,心轴表面具有表面形状;在薄片的正面和背面之间建立压差以使薄片被牵拉至心轴表面上,从而使薄片与心轴表面的形状基本上一致以形成成形薄片;固定成形薄片至支撑件以限定制品;以及从心轴移除制品,其中成形薄片的正面限定制品的精密表面。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,压差是标称地1个大气压。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,压差一般在1个大气压和10个大气压之间。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,薄片由玻璃制作。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,形成压差包括围绕薄片的至少一部分和心轴的至少一部分布置可收缩外壳以形成密封内部,并且至少部分地抽真空该密封内部。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,并且还包括用材料的一层或多层涂覆精密表面以限定选择波长或波长的选择范围上的反射表面。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,支撑结构通过固定材料层固定至成形薄片。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,固定材料层是具有50微米的标称厚度的粘合剂。

本公开的另一方面是一种用于形成双面精密制品的工艺。该工艺包括:设置每个均具有相对的正面和背面的第一薄片和第二薄片;将每个前片的正面放置成与第一对准心轴和第二对准心轴的相应第一表面和第二表面接触,其中,第一心轴表面具有第一表面形状并且第二心轴表面具有与第一表面形状互补的第二表面形状;在第一薄片和第二薄片中的每个的正面和背面之间建立压差以使第一薄片和第二薄片被牵拉至它们对应的第一心轴表面和第二心轴表面上,从而使第一薄片和第二薄片与相应的第一心轴表面和第二心轴表面的表面形状基本上一致以分别地形成第一成形薄片和第二成形薄片;固定成形薄片至共同支撑件的相对侧以限定制品;以及从第一心轴和第二心轴移除制品,其中,第一成形薄片和第二成形薄片的正面限定双面精密制品的第一精密表面和第二精密表面。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,双面精密制品具有在2mm至6mm的范围中基本上均匀的厚度。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,支撑件是具有在1mm至2mm的范围中基本上均匀的厚度的玻璃或轻质金属的固体层。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,精密制品具有至少1米的直径。

本公开的另一方面是一种形成自适应光学系统的工艺。该工艺包括:执行上述工艺以形成双面精密制品;以及可操作地支撑第一精密表面,可独立寻址的致动器的阵列被布置成使双面精密制品局部变形以限定第二精密表面的选择表面形状。

本公开的另一方面是如上所述的工艺,其中,该致动器可操作地连接至控制器,该控制器包括具有在其中体现的指令的使致动器被独立地激活以限定选择表面形状的非暂时性计算机可读介质。

附加的特征和优点在下面的详细描述中阐述,并且部分地通过描述对本领域的技术人员将是显而易见的或通过实践如本文的书面说明书和权利要求书、以及附图中描述的实施例而被认识。应该理解,上述的一般描述和以下的详细描述仅仅是示例性的,并且旨在提供理解权利要求的性质和特征的概述或框架。

附图说明

包括附图以提供进一步理解,并且将其纳入到该说明书中并构成该说明书的一部分。附图显示了一或多个实施例,并与详细描述一起用于解释各个实施例的原理和实践。这样,本公开将通过以下的详细描述,结合附图而更加全面地理解。

图1是与心轴的表面接触的示例性薄片的示意性侧视图;

图2a至图2c是示出示例性心轴表面形状的示例性心轴的横截面图;

图3是示出相对于薄片和心轴可操作地布置可收缩外壳以形成允许在薄片的相对侧上形成压差的密封内部的局部剖视图;

图4示出由于使薄片被牵拉至心轴表面上的压差,形成基本上与心轴表面基本上一致的成形薄片,并且还示出了可收缩外壳的收缩状态;

图5类似于图3且示出一个实施例,其中,环境控制腔室包含薄片、心轴和可收缩外壳以使可收缩外壳的密封内部外侧的外部环境可以被控制以提供,例如,更大的压差或在制造工艺的其它部分期间提供增加的挤压力。

图6类似于图4并且示出在使用固定材料被固定至成形薄片的背面的工艺中的支撑结构;

图7类似于图6并且示出使用固定材料被固定至成形薄片的背面的支撑结构,该固定材料现在是薄的固定材料层的形式;

图8示出从心轴表面移除精密制品;

图9a类似于图7且示出使用具有互补表面形状的两个对准心轴形成双面精密制品的示例性配置;

图9b是将支撑结构示出为层状结构中间的固定材料层的双面精密制品的一部分的放大横截面图;以及

图10是采用本文中公开的双面精密制品的示例性自适应光学系统的放大横截面图。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的各个实施例,其示例示出在附图中。在任何可能的情况下,遍及附图使用的相同或相似的参考标号和符号指代相同或相似的部件。附图不必成比例,并且本领域的技术人员将认识到附图已被简化以示出本公开的关键方面。

下面阐述的权利要求被并入且构成详细描述的部分。

参照图1,相对于具有表面22的心轴20设置具有正面12和背面14的薄片10。在一个示例中,薄片10开始于标称地平坦或平的并且足够薄以使其是柔性的,并且在一个示例中还可变形。在一个示例中,薄片10具有已知的表面粗糙度的量,该表面粗糙度的量在一个示例中还低于给定应用的特定公差。薄片10足够薄以使当以下面描述的方式处理时薄片10可以成心轴表面22的形式。在一个示例中,薄片10具有从约10微米至约2mm的范围、或凑从10微米至约1mm的范围内的厚度。薄片10的精确厚度取决于薄片的材料和将其变形的程度,以及设想的精密制品的横向大小(例如,直径或类似尺寸)。

用于薄片10的示例性材料是玻璃,诸如浮法玻璃。浮法玻璃具有非常好(即,相对低)的表面粗糙度,例如,一般在几纳米下至亚纳米的数量级。另一方面,浮法玻璃由于在浮法工艺期间诱导的波状具有相对较差的表面形状并且因此,通常被认为不适用于精密光学部件。浮法玻璃的表面形状变化(振幅)可以在1mm至10mm的空间频率上约为0.25微米至1微米。这样的表面形状特性可以产生变形为1λ至4λ的光学反射,其中,λ是可见光的波长。这样的光学反射对于普通的光学应用通常被认为是不可接受的。然而,本文公开的工艺允许使用具有这样的缺点的这类材料,因为这样的波状可以本显著地减少或消除。用于薄片10的其它材料包括其他类型的玻璃和高质量聚合物,例如,聚碳酸酯片和聚酰胺薄膜,以及金属片和箔。

薄片10的正面12被放置成与心轴表面22紧密接触。心轴表面22具有已知的表面形状。在一个示例中,心轴表面22具有表面粗糙度的量,并且在一个示例中,表面粗糙度的量是已知的(例如,被测量),而在另一示例中表面粗糙度的量是未知的但是低于特定的阈值量。心轴20可以是由用于传统心轴的任何合理的材料制成的。心轴表面22可以具有任何合理的形状,诸如平坦的、凹的、凸的、起伏的、自由的形状等。图2a至图2c示出用于心轴表面2的示例性表面形状。

在一个示例中,心轴20具有足够的刚度以在该工艺期间保持其表面形状。在一个示例中,心轴表面22可以被主动地控制,诸如通过配置为调节心轴表面的形状的致动器。心轴20可以由固体的材料块形成以确保心轴表面22的表面形状的稳定性。心轴20还可以是中空的以减小其重量,同时具有足够的厚度以确保心轴表面22的表面形状的稳定性。

现在参照图3,相对于薄片10和心轴20可操作地布置可收缩外壳30。该布置创建由薄片10的正面12和心轴表面22部分地限定的密封内部32。驻留在薄片10的正面12和心轴表面22之间的密封内部32的区域用33表示。

在一个示例中,可收缩外壳30由可以支持密封内部32内的真空的柔性或半柔性材料制成。在一个示例中,柔性外壳30是或包括真空袋,并且在示例中可以包括增强柔性的特征,诸如波纹管、褶皱等(未示出)。柔性外壳30包括使用诸如粘合剂的密封材料36被密封至,例如,背面14上,的薄片10的边缘34。密封内部32限定围绕包括心轴表面22(或其至少一部分)的心轴20的至少一部分的密封环境。在一个示例中,心轴20完全地驻留在可收缩外壳30内并且因此完全地驻留在密封内部32内。

在一个示例中,可收缩外壳30的密封内部32,例如,通过真空导管42,气动地连接至真空泵40。真空泵40被操作以抽出密封内部32,即,相对于薄片10的背面14处的外部环境44在其中形成至少部分真空。这导致密封内部32和外部环境44之间的压差δp,并且特别地在区域33中。该压差导致薄片10被牵拉至心轴表面22上。这进而导致薄片10弯曲、曲挠、下降、变形等,以使薄片10的正面12的一些或全部与心轴表面22接触,导致薄片与心轴表面22的表面形状基本上一致。该工艺的部分的结果在图4中示出,图4示出布置成与心轴表面22紧密接触的收缩的可收缩外壳30和成形薄片10s。

该工艺的一个示例性方面涉及在选择环境条件下,例如,在选择温度或温度范围、选择压力或压力范围等下进行如本文公开的工艺的一个或多个步骤。为此,参照图5,在一个示例中,采用环境控制腔室(“腔室”)50以限定外部环境44。腔室50具有包含薄片10、心轴20、和可收缩外壳30的内部52。腔室50被配置为控制内部52内的环境条件,诸如温度、压力、湿度、大气压等。例如,通过可操作地连接至腔室内部的压缩机54的操作增加内部52的压力,压差δp可以增加超过1个大气压。在一个示例中,可以在该工艺的任何时间或步骤(或用于多个步骤)施加增加的压差δp,诸如在形成成形薄片10s之后,以及用于将在以下描述的其它工艺步骤。

可收缩外壳30的真空度限定压差δp,在一个示例中,压差δp可以从零变化至1个大气压。不必使用超高真空。在需要施加超过1个大气压的情况下--例如,对于用于薄片10的更厚或更刚性的材料--使用腔室50可以产生更大的外部压力。在一个示例中,使用腔室50的压差δp可以达到几十个大气压。在以下附图和讨论中,为了便于说明和解释,省略腔室50。

在一个示例中,用于使薄片10与心轴表面22一致以形成成形薄片10s的工艺在低于构成薄片的材料的熔点温度tp和玻璃化转变温度tt的工艺温度tc下进行。在这种条件下,薄片10可以采用心轴表面22的一般形状,而在其上的表面粗糙度不会被印至成形薄片10s上。因此,上述的适形工艺具有的优点在于,其不赋予心轴表面22的不期望的表面粗糙度分量,同时赋予期望的整个表面形状分量。因此,如上所述,成形薄片10s被认为与心轴表面22基本上一致。在成形薄片10s需要限定用于诸如反射镜的精密制品的高质量成品表面的情况下,这是尤其重要的。

图6类似于图4并且还示出该工艺中的下一步骤,其中,在成形薄片10s的背面14和支撑结构70的正面72之间设置一些固定材料60。可以向成形薄片10s的背面14或向支撑结构的正面72施加固定材料60。在一个示例中,固定材料60可以是薄膜的形式。在一个示例中,固定材料可以是粘合剂、粘合材料或水泥材料。在以下讨论中,假设固定材料60是粘合剂并且因此为了便于讨论,下文被称为粘合剂60。

在一个示例中,支撑结构70由可加工的材料预先加工。在一个示例中,支撑结构70具有整体式构造,并且在一个示例中还具有模制构造。支撑结构70可以具有向成形薄片10s提供足够的机械支撑和刚性同时还足够轻的许多类型或设计。在一个示例中,支撑结构70可以由固体的材料块制成。在一个示例中,支撑结构70的在表面72处的厚度是支撑结构的最大尺寸的10%至20%。

在另一示例中,支撑结构70可以是预加工结构的重量轻的构件。在另一示例中,支撑结构70可以包括并入其中的集成温度控制系统,例如冷却通道。支撑结构70可以具有蜂窝结构,并且可以由纤维增强复合材料形成。由于支撑结构70以下述方式与成形薄片10s组合,支撑结构可以使用传统的机械加工和/或模制工艺形成,以产生被设计成有益于所形成的最终精密物体的复杂结构。在一个示例中,支撑结构70是提供足够的支撑同时也是柔性的薄材料层。

在下面描述的接合步骤之前完全形成支撑结构70的好处在于,其避免了进一步处理支撑结构的需要,该支撑结构可以赋予能够不利地影响成形薄片10s的力、应力、应变等。

继续参考图6,支撑结构70的正面72与成形薄片10s的背面14接合,粘合剂60介于两个表面之间。图7中示出了生成的结构。

当两个表面紧邻时,粘合剂60扩展成薄层。由于在固化期间发生的环氧型粘合剂的体积变化,优选薄而均匀的粘合剂层60。粘合剂层60越薄,绝对值可能发生的体积变化越小。粘合剂层60越均匀,相对来说可能发生的体积变化越小。在一个示例中,粘合剂层60被制成尽可能薄,以使由于收缩(可变厚度的百分比)引起的光学缺陷最小化并且避免剪切模式故障,但是足够厚以实现良好的接合。在一个示例中,粘合剂层60的厚度可以为约100微米,而在另一示例中,需要更高的表面公差,标称厚度可以为约50微米。

在一个示例中,粘合剂60是双组分或热固化的粘合剂,因为粘合剂层不暴露于空气以进行正常的“干燥”。如上所述,粘合剂60被优选地选择以避免固化期间的体积变化或具有在最小化固化期间成形薄片10的变形的收缩/粘度特性。这种性质在具有低放热特性的双组分环氧树脂中更常见。为了应用粘合剂60的目的,期望即将使用的混合粘合剂的粘度低于1000厘泊。优选的粘合剂60的示例是在室温下完全固化以避免上述热膨胀的不利影响。

一旦形成粘合剂层60,允许固化。在一个示例中,通过施加热量和额外的外部压力(例如,通过环境控制腔室50)来促进粘合剂层60的固化,以压缩在心轴表面22和成形薄片10s的正面12之间捕获的任何气泡。这导致成形薄片10s被粘合至支撑结构70的表面72。这限定了具有表面82的精密制品80,其中,该制品的一个精密特征是表面82,其在所示的示例中由成形薄片10s的正面12限定。

此时,从成形薄片10的背面14移除密封材料36,并且精密制品80从心轴20的表面22脱离,如图8所示。精密制品80可以是,例如,光学反射镜或光学反射镜组件。在一个示例中,精密表面82可以被进一步处理,施加一个或多个材料涂层以限定用于选择波长或波长范围的期望反射率以限定精密反射镜。

额外的工艺考量

该工艺的温度主要由粘合剂层60的固化要求决定。绝大多数粘合剂的固化温度从标称为20℃的室温至约70℃,这是环氧树脂的典型玻璃化转变温度。如果精密制品80具有高温应用,还可以使用高温固化粘合剂,诸如薄膜粘合剂和陶瓷粘合剂。

精密制品80的最高操作温度通常由所使用的粘合剂60决定。通常良好的实践是不超过粘合剂60的玻璃化转变温度。因此,正常的环氧树脂将被限制在约70℃。另一方面,粘合剂60的操作温度可以在从120℃至130℃的范围内,并且总退火温度大于300℃。此外,陶瓷粘合剂(水泥)可以用于精密制品80的高温操作的粘合剂60。

如上所述,心轴20可以由具有期望的性质的几乎任何材料制成。除了在给定情况下认为合理的以外,没有实践的重量限制或尺寸限制。这使心轴20能够被构造至极高的精度。用于这种精密工具的示例性材料是陶瓷或硬金属。特别地,用于心轴20的示例性材料包括玻璃,特别是低热膨胀类型,例如可以将金属材料组合以产生具有硬涂层的稳定的质量材料,以抵抗损伤并促进所需的表面质量。金属心轴可以由涂有化学镀镍或铬的铝、青铜或铸铁制成,导致表面硬度大于1000维氏的稳定的高导热质量。

为了促进在心轴表面22和薄片10的正面12之间的区域33中形成真空,还可以使用用于心轴20的多孔材料,其可以是金属或陶瓷形式,如可由烧结粉末制成。这种材料的示例包括

在许多情况下,心轴将需要具有良好的表面形状(小图形误差)和可控量的表面粗糙度。在一些情况下,表面粗糙度需要不超过几十纳米的均方根(rms)粗糙度,如果可能的话,优选更小的。表面光洁度的质量不会直接影响到成品上,而是可以间接地影响。

在一个示例中,当薄片10与心轴20的表面22接合时,在薄片10的表面12和表面14之间产生的干涉图案(如果是透明的)以及心轴的表面22(也可以是透明的)被评估。这种干涉图案在两个反射或部分反射表面之间产生,并且可以指示表面不紧密接触,以及接触程度或缺乏接触。缺乏紧密接触可能是由于存在污染物或残存的空气。如果干涉条纹表示心轴20的表面22和薄片10之间的紧密接触没有发生至所需的程度,则可以将薄片移除、清洁并重新施加至心轴(或所使用另一薄片)上以确保在继续该工艺之前适当接触。

心轴相的表面粗糙度要求对于成品反射镜的优点在于,心轴粗糙度要求不仅不那么严格,而且对均匀性没有严格的要求,并且可以容忍常见的抛光缺陷,例如划痕和挖孔。

支撑结构70可以由基于其机械阻力、密度、热导率和热膨胀系数选择的材料制成。在一个示例中,所使用的材料应具有足够的机械稳定性,以通常加工成几微米或几十微米的精度以产生需要最少粘合剂以封闭接头的粘合表面。

用于支撑结构70的示例性材料包括轻质金属,例如铝、镁、锂以及它们的合金。陶瓷也适用于特定的应用,并且诸如玻璃、碳化硅和氧化铝等的材料也适用于特定应用。指定应用的可选材料可包括铍和殷钢。在一些实施例中,可以使用玻璃,包括相对薄的玻璃层,例如1mm至2mm。

还可以制成支撑结构70,其具有在粘合至成形薄片10之前做出轻质结构和/或热控制的特定特征。该工艺使得在精密制品80相对精细的情况下可以使用传统的加工/焊接,使得在事实之后难以制出这些特征。

双面工艺

本文公开的工艺包括形成双面精密制品80的双面工艺,诸如图9a和9b中所示。图9a的配置示出了两个相对的且预对准的心轴20a和心轴20b,其各自封闭在相应的可收缩结构30a和可收缩结构30b中,可收缩结构30a和可收缩结构30b包括可操作地连接至真空泵40的相应的真空导管42a和真空导管42b。可收缩结构30a和可收缩结构30b还可以可操作地连接至单独的真空泵。

双面工艺可以如上所述进行,但是对于分别设置成使它们与相应的心轴20a和心轴20b接合的两个薄片10,以在其上形成相应的成形薄片10sa和薄片10sb,如图9a所示。图9b是所得的双面精密制品80的一部分的放大横截面图,其包括在精密制品的相对侧上的两个精密表面82a和82b。

使用各自的接合层60a和接合层60b将两个成形薄片10sa和l0sb粘合至支撑结构70的相应的相对侧72a和72b。由互补形状的心轴20a和20b形成的成形薄片10sa和l0sb为精密制品提供了增强的结构支撑,帮助制品保持其形状,例如,通过平衡层状精密制品内的各个力。在一个示例中,腔室50可以用于双面工艺中,特别是在形成粘合材料层60a和60b之后但是在这些层的固化之前的步骤中。

在本双面工艺中,支撑结构70可以由诸如玻璃或轻质金属或其它轻质固体材料的固体材料制成。此外,在一个示例中,支撑结构70可以比成形薄片10sa和10sb中的任一个的厚度厚大约8至12倍,并且在一个示例中标称地厚10倍。

在一个示例中,成形薄片10sa和10sb中每个具有0.2mm至0.4mm之间的厚度,并且用作成品双面精密制品80的芯的支撑结构70的厚度在1mm和2mm之间,或甚至在1.1mm和1.5mm之间。在一个示例中,最终的双面精密制品80具有在2mm至6mm之间的基本上均匀的厚度,并且在一个示例中还具有米数量级的直径,并且在一个示例中直径为至少一米。这里还要注意的是,精密制品80可以具有渐变的曲率(其限定相对长的焦距,例如大于10米或甚至大于50米),或者可以是基本上平的(例如,大于100米或甚至500米或甚至1000米的焦距)。这种层状(层压)结构是强的,但是当制品的直径与其整体厚度相比足够大时也是柔性的并且可局部变形的。

自适应光学系统

图10示出以上公开的双面精密制品80的一部分的放大横截面图。双面精密制品80由可独立寻址的致动器110的阵列可操作地支撑,该致动器110的阵列进而由支撑充气室120支撑以限定自适应光学系统130。在所示的示例中,使用精密表面82a作为反射表面。如上所述,精密表面82a可以包括材料的一层或多层以增强其在选择波长或波长范围处的反射率以限定诸如望远镜的反射镜。

控制器140可操作地连接至致动器110的阵列,并且包括处理器142和非暂时性计算机可读介质144(其可以是处理器的一部分或单独的存储器单元等),非暂时性计算机可读介质144包含指令(例如,无论是在固件或软件中),使得致动器以选择的方式被独立地寻址和激活。在一个示例中,致动器110被激活以基于从精密表面82a反射的光的选择或期望的光波阵面来为精密表面82a限定选择表面形状。在一个示例中,期望的光波阵面是当其形成图像(或者单独地或与其他光学组件组合)时基本上没有像差的光波阵面。因此,在一个示例中,期望的光波阵面是用于抵消赋予入射波阵面的光学像差的不利影响的光波阵面,诸如当波阵面穿过诸如大气的像差介质时可能发生的。

因此,自适应光学系统130被配置为在控制器140的操作下机械地限定精密表面82的表面形状。示例性自适应光学系统在第4,467,186号、第4,967,063号;第7,125,128号;和第7,333,215号的美国专利中公开。

在图10的自适应光学系统130的示例中,精密制品80可以可选地是上述单面精密制品,如图8所示并如上所述。对于这种精密制品80,支撑结构70优选地足够薄以允许用于自适应光学应用的精密表面的所需局部变形。预期双面精密制品80在自适应光学系统130中将表现出更好的光学性能,这是由于前述的层压结构内的力的平衡。

对于本领域技术人员显而易见的是,在不脱离如所附权利要求中所限定的本公开的精神或范围的情况下,可以对本文所述的本公开的优选实施例进行各种修改。因此,本公开涵盖了在所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变化。

本发明包括在以下主张中所公开的方面,其作为说明书的一部分而并不是根据申诉委员会的j15/88的权利要求。

主张

1.一种用于形成精密制品的工艺,包括:

设置具有正面和背面的材料薄片;

将所述材料薄片的所述正面与心轴的表面接触,其中,所述心轴的所述表面具有表面形状;

围绕所述薄片的至少一部分和所述心轴的至少一部分布置可收缩外壳以形成密封内部,所述薄片的所述背面的一部分与外部环境接合;

在所述密封内部中形成至少局部真空以限定所述密封内部和所述外部环境之间的压差,从而使所述薄片与所述心轴表面基本上一致以形成成形薄片;

将所述薄片的所述背面固定至支撑结构以限定所述精密制品;以及

从所述心轴移除所述精密制品。

2.根据主张1所述的工艺,其中,所述外部环境有一个大气压。

3.根据主张1所述的工艺,其中,所述外部环境由内部具有压力的环境控制室限定,并且其中,所述内部压力可控制在1大气压和10大气压之间。

4.根据主张1所述的工艺,其中,所述薄片由玻璃制成。

5.根据主张1所述的工艺,其中,所述心轴驻留在所述可收缩外壳内。

6.根据主张1所述的工艺,还包括用材料的一层或多层涂覆所述成形薄片的所述正面以在选择波长或选择的波长范围上限定反射表面。

7.根据主张1所述的工艺,其中,所述支撑结构通过固定材料层固定至所述成形薄片。

8.根据主张7所述的工艺,其中,所述固定材料层是标称厚度为50微米的粘合剂。

9.根据主张1所述的工艺,其中,所述可收缩外壳为袋子的形式。

10.根据主张1所述的工艺,其中,所述精密制品限定反射镜。

11.一种用于形成具有精密表面的制品的工艺,包括:

设置具有相对的正面和背面的薄片,并且将所述正面与心轴的表面接触,其中,所述心轴表面具有表面形状;

在所述薄片的正面和背面之间建立压差,使得所述薄片被牵拉至所述心轴表面上,从而使所述薄片与所述心轴表面的形状基本上一致以形成成形薄片;

将所述成形薄片固定至支撑件以限定所述制品;以及

将所述制品从所述心轴移除,其中,所述成形薄片的所述正面限定所述制品的所述精密表面。

12.根据主张11所述的工艺,其中,所述压差标称为1个大气压。

13.根据主张11所述的工艺,其中,所述压差在1大气压和10大气压之间。

14.根据主张11所述的工艺,其中,所述薄片由玻璃制成。

15.根据主张11所述的工艺,其中,形成所述压差包括围绕所述薄片的至少一部分和所述心轴的至少一部分布置可收缩外壳以形成密封内部,并且至少部分地抽空所述密封内部。

16.根据主张11所述的工艺,还包括用材料的一层或多层涂覆所述精密表面以在选择波长或选择的波长范围上限定反射表面。

17.根据主张11所述的工艺,其中,所述支撑结构通过固定材料层固定至所述成形薄片。

18.根据主张17所述的工艺,其中,所述固定材料层是标称厚度为50微米的粘合剂。

19.一种用于形成双面精密制品的工艺,包括:

设置每个均具有相对的正面和背面的第一薄片和第二薄片;

将所述前片中的每个的所述正面放置成与第一对准心轴和第二对准心轴的相应的第一表面和第二表面接触,其中,所述第一心轴表面具有第一表面形状并且所述第二心轴表面具有与所述第一表面形状互补的第二表面形状;

在所述第一薄片和所述第二薄片的每个的正面和背面之间建立压差,以使所述第一薄片和所述第二薄片被牵拉至它们对应的第一心轴表面和第二心轴表面上,从而使所述第一薄片和所述第二薄片与相应的所述第一心轴表面和所述第二心轴表面的所述表面形状基本上一致以分别地形成第一成形薄片和第二成形薄片;

将所述成形薄片固定至共同支撑件的相对侧以限定所述制品;以及

从所述第一心轴和所述第二心轴移除所述制品,其中,所述第一成形薄片和所述第二成形薄片的所述正面限定所述双面精密制品的所述第一精密表面和所述第二精密表面。

20.根据主张19所述的工艺,其中,所述双面精密制品具有在2mm至6mm范围内的基本均匀的厚度。

21.根据主张19所述的工艺,其中,所述支撑件是具有在1mm至2mm范围内的基本上均匀厚度的玻璃或轻质金属的固体层。

22.根据主张19所述的工艺,其中,所述精密制品具有至少1米的直径。

23.一种形成自适应光学系统的工艺,包括:

执行权利要求19所述的工艺以形成所述双面精密制品;以及

可操作地支撑所述第一精密表面,可独立寻址的致动器阵列被布置成局部变形所述双面精密制品以限定所述第二精密表面的选择表面形状。

24.根据主张23所述的工艺,其中,所述致动器可操作地连接至控制器,所述控制器包括非暂时性计算机可读介质,所述非暂时性计算机可读介质具有在其中体现的使所述致动器被独立地启动以限定所述选择表面形状的指令。

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