本發明涉及一種通過模制制造光學元件的方法。通過控制某些模制制造參數，根據本發明的方法確保了所制造的光學元件具有符合精確規格的界面，特別是在形狀方面以及界面之間材料厚度的精度方面符合精確規格的界面。本發明的領域包括但不限于光學控制和測量系統領域，特別是用于光學元件的制造。
背景技術：
1、光學元件，例如光學組件或成像物鏡，通常由一個或更多個透鏡構成，可選地與板或濾光器組合，并且它們旨在對光束進行整形。
2、如果光學元件包括多個透鏡，則它們可以在諸如筒的支撐件中沿共同軸線以堆疊形式組裝。
3、每個透鏡表面（下文也稱為“界面”）可以由光軸、頂部（或頂點）或表面的曲率中心來描述。光軸是旋轉對稱近似中的旋轉對稱軸。光軸可以是穿過透鏡表面的頂點和曲率中心的軸線。
4、光學元件的光學性能主要取決于光學部件組件的制造精度及及它們的組裝。在制造或處理光學元件時，可能需要對其進行測量或檢查，以確保其具有最初預期的技術特性，因為這些技術特性決定了其性能和預期用途（例如，智能手機攝像頭透鏡的組裝）。
5、可能需要確保光軸位于透鏡的中心，以避免在在光學器件中組裝或定位透鏡時出現任何對中誤差。還可能需要確保精確獲得透鏡的凹面或凸面的形狀，特別是使得多個透鏡的堆疊最終能夠完全符合預期，或者確保透鏡在中心或邊緣處測量的透鏡厚度得以遵循。
6、在形狀和尺寸上具有高精度的透鏡（或光學器件）是通過模制折射率為n的材料制成的，在某些情況下該材料可以是玻璃。
7、要獲得精確的模制透鏡特性，需要控制多個參數。如果不控制或控制不良，所生產的透鏡可能會出現變形：例如，在模制過程中，材料可能無法填充模具的整個型腔，或者如果與模具接觸時冷卻過快，透鏡界面的表面可能會起皺：則該透鏡將不符合光學要求。
8、相反，如果模具內壁的溫度過高，材料冷卻所需的時間過長，則通過模制制造透鏡所需的時間將不再與可接受的工業周期所需的產量一致。
9、類似地，如果材料注入模具中的壓力過低，這可能導致模具填充不完全或顯著收縮，即由于冷卻甚至聚合導致透鏡體積減小。
10、相反，如果材料注入模具時的壓力過高，由于熱材料傳輸速度過快，這會導致模具的過度磨損，并且材料會被鍍在型腔中，這可能會導致材料粘附在模具的內表面上：這尤其會使透鏡難以從模具中取出，甚至如果一些材料仍然粘在型腔上，會污染模具型腔并停止生產。
11、為了限制這些缺陷，本領域技術人員已經限定了制造特性的范圍：例如，模具型腔壁的溫度通常在推薦溫度范圍內，材料注入模具時的壓力也是如此。
12、然而，即使對透鏡模制的特性范圍進行限制，在冷卻過程中仍會發生材料收縮：隨著材料從透鏡的周邊開始冷卻，透鏡的周邊會在透鏡的芯部完全冷卻之前形成硬層，這最終會阻擋注射壓力提供材料來補償收縮量。
13、用于檢測制造的透鏡尺寸的設備或裝置是已知的：文獻ep2228620公開了一種通過物體表面與測針之間的接觸來測量物體表面的形狀和尺寸的裝置。該裝置能夠精確定義物體的形狀和厚度二者，并且可以將這些參數與預期參數進行比較，從而能夠確定模制透鏡是否符合規定的規格。
14、然而，必須接觸透鏡才能對其控制可能會很麻煩。
15、申請人發現了其他測量方法，使得無需接觸透鏡即可獲得其形狀和尺寸特性：例如，專利申請fr?3114385公開了一種用于測量光學器件表面的裝置，該裝置尤其使用了光源、光學傳感器和干涉儀來獲取器件的特性。專利申請fr?3131955公開了用于從光學元件的界面獲取信息的另一種裝置，該裝置實施的方法尤其使用光學傳感器和光源。
16、這些測量設備對于識別不符合規格的特性是有用的。它們能夠檢測異常，但無法告知如何通過作用于這些光學器件的制造方法來預測甚至避免這些異常。
17、本發明公開了一種方法，該方法不僅確保了對通過模制獲得的光學器件的某些參數（特別是透鏡形狀和厚度）的控制，而且還作用于光學器件制造方法以校正不符合要求的特性，甚至預防不符合要求的特性（避免不符合要求的特性）。
技術實現思路
1、為此，本發明涉及一種通過模制制造至少一個光學器件的方法，至少一個光學器件是根據應用于模制周期的一個或更多個模制控制參數將材料注入模具中通過模制來制造的，所述參數至少包括所述材料的注射溫度，和/或所述模具的溫度和/或所述材料的注射壓力。
2、根據本發明的方法的顯著之處在于，在所述至少一個光學器件模制之后，該方法包括以下步驟：
3、-在所述模制周期結束時測量所述至少一個模制光學器件的至少一個參數，
4、-?針對所述模制周期后的d個周期的后續模制周期確定至少一個修改的模制控制參數，所述修改的模制控制參數是根據所述至少一個成型光學器件所源自的所述模制周期的所述模制控制參數中的至少一個計算的，所述修改的模制控制參數是標量或向量誤差的函數，所述標量或向量誤差是根據至少一個預定理論參數和在所述模制周期結束時所述至少一個模制光學器件的所述至少一個測量的參數計算的。
5、此外，根據本發明的制造方法，所述至少一個光學器件的所述至少一個測量的參數包括在所述至少一個光學器件的至少兩個光學界面之間測量的光學厚度，并且誤差值是根據所述測量的光學厚度和預定的光學厚度計算的。
6、光學厚度eo是光束穿過一定厚度的材料d所經歷的延遲，其中群折射率n根據折射率得出。如果材料是均勻的，則eo?=?d?*?n。
7、有利地，所謂的光學厚度可以通過干涉測量設備測量，干涉測量裝置可直接提供光學厚度，無需解釋物理厚度或根據折射率得出的群折射率。
8、然后，可以根據eo和eo的預期值（記為eoc）來確定e，可以寫成如下形式：
9、e?=?eo?-?eoc
10、e也可以通過如下方式確定：
11、e?=（dm?x?nm?-?dc?x?nc）
12、其中
13、-?dm是為所述至少一個光學器件測量的物理厚度，
14、-?nm是為所述至少一個光學器件測量的群折射率，
15、-?dc是預定的物理厚度，以及
16、-?nc是預定的光學群折射率。
17、同樣，e也可以表示為：
18、e?=?（dm?-?dc）
19、在下文中，靈敏度s應相對于物理厚度而非光學厚度來表示（相對于光學厚度的靈敏度seo是相對于物理厚度靈敏度sd的n倍）。
20、
21、由于eo?=?d?*?n
22、
23、根據有利實施例，所述至少一個光學器件為光學透鏡，并且所述光學厚度的所述測量在所述透鏡的中心處進行。
24、優選地，所述至少一個測量的參數包含透鏡的光學有效區域中的至少一個物理或光學厚度測量點。
25、術語“光學有效區域”是指透鏡的執行透鏡的設計功能的光學區域（例如，以透鏡中心為中心的由預定半徑的圓界定的區域）。
26、甚至更優選地，所述至少一個測量的參數包含所謂的組裝區域中的至少一個物理或光學厚度。
27、根據可設想的特定實施例，所述至少一個測量的參數包括允許所述透鏡脫模所用的最小周期時間。這是在使脫模的透鏡不會出現任何可能對其形狀從而對其產生的功能產生影響的變形的條件下實現的。
28、根據替代實施例，模制光學器件的表面溫度稱為tp（p表示表層）——其被認為是均勻的，或被認為是其最大值——可以根據簡化的熱模型tp（t）進行建模，其中t是自模制以來經過的時間。
29、假設所述表層的所謂固化溫度為ts，當tp（t）達到ts時，透鏡被認為是可脫模的。這使我們能夠計算出透鏡脫模的最小周期時間等于tc。
30、這種建模提供了tm和ti之間的關系，例如通過保持tc恒定且等于要觀察的經濟值。根據tm和ti之間的這種關系，可以調節參數ti、tm和注射壓力pi，以根據所測量的一個或多個參數來觀察靈敏度，從而計算靈敏度值。
31、因此，在模具溫度（tm）、注射溫度（ti）和周期時間（tc）之間建立了關系，以便對控制參數之間的部分關系進行建模，從而評估控制參數與一個或多個e值之間的靈敏度s。
32、此外，修改的模制控制參數（ci，k+d）是根據模制周期（k）和后續模制周期（k+d）之間的一個或更多個控制參數值的偏差向量之間的靈敏度關系得到的，所述偏差向量滿足以下公式：
33、，
34、該靈敏度關系可以被線性化。在這種情況下，向量（tδck，d）與靈敏度矩陣（s）相乘，以根據式確定在時間（k）的生產參數（mk）與預定理論參數（mt）之間的誤差偏差向量。
35、根據一個實施例，靈敏度矩陣是通過經驗獲得的。
36、根據一個替代實施例，靈敏度關系是通過根據基于一組元素的數值模型計算光學器件表面處的固化狀態及其材料供應情況獲得的，一組元素包括在注射壓力、注射溫度和模具溫度條件的影響下，光學器件在其固化期間的冷卻和粘塑性行為的模型。
37、有利地，通過人工智能模塊獲得靈敏度矩陣，該人工智能模塊通過觀察其他透鏡的模制和待遵守的周期時間條件，學習了應用模制特性對模制透鏡的形成的影響后果。
38、此外，矩陣（s）被求逆為矩陣（m），以通過應用下式獲得多個修改的模制控制參數：
39、。
40、根據下文描述的實施例，在所述模制周期（k）結束時僅測量所述至少一個模制光學器件的一個參數（mi，k）。
41、優選地，誤差值（e）如下計算：
42、e?=（eom–eoc），其中
43、-?eom是為所述至少一個光學器件測量的光學厚度，
44、-?以及
45、-?eoc是預定的光學厚度。
46、有利地，針對所述模制周期的d個周期的后續模制周期確定單個修改的模制控制參數。
47、此外，針對至少一個光學器件所考慮的模制周期之后的后續模制周期的修改的模制參數包括模具溫度、注射溫度或注射壓力，修改的模制參數來自以下公式：
48、，其中：
49、-?ek是針對所考慮的模制周期k的所述至少一個光學器件所計算的誤差值，
50、-?ci，k是選自針對所考慮的模制周期k所測量或應用的模具溫度值、注射壓力或模具中的材料注射溫度值的控制值，以及
51、-?s是相對于所考慮的模制周期k的靈敏度，s如下計算，
52、s?=?dek/dck，
53、其中
54、，其中
55、-?ek-δ是針對先前的模制周期k-δ計算的誤差值，以及
56、-?ci，k-δ是針對先前的周期k-δ測量的控制值。
57、此外，控制參數達到極限值可以觸發通過修改待達到的理論值（例如模制周期時間）來進行對控制參數的信的確定。
58、本發明還涉及一種用于實施如本文前面定義的方法的裝置。
59、該裝置包括：
60、-?用于模制至少一個光學器件的設備，所述模制設備包括注射模具，并且與用于操作所述注射模具的中央控制單元相關聯，
61、-?光學厚度測量設備，
62、-?用于計算至少一個誤差值的模塊，
63、-?控制模塊，其適于與所述至少一個注射模具的所述中央控制單元通信，所述控制模塊適于在模制周期期間向所述中央控制單元傳輸有關模制控制參數的命令。