[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1866121A [43]公开日2006年11月22日
[21]申请号200610019314.1[22]申请日2006.06.07
[21]申请号200610019314.1
[71]申请人福州美智达光电有限公司
地址350002福建省福州市工业路北段550号洪
山科技园2号楼1层
[72]发明人陈睿 [74]专利代理机构福州元创专利代理有限公司代理人郭东亮
[51]Int.CI.G03B 17/56 (2006.01)H04N 5/225 (2006.01)
权利要求书 2 页 说明书 6 页 附图 5 页
[54]发明名称
[57]摘要
本发明属于监控系统中的中高速球机，尤其属
于中高速球机的专用光学球罩与模具及它们的制作
工艺。本发明为一种高精度光学球罩，其形状为一
同轴，不同心，两心的间距为10－60μm，形成两
端薄、中间厚的壳体。在注塑过程中，采用慢－快－
慢－慢的方法，逐级注射，每30％行程转换一次压
力，最后一级在10％时进行慢速爬射。本发明的优
点在于产品厚度薄、强度大、容易脱模、成品率高、
不影响高速球型摄像机的成像效果，画面准确度率
高，图像清晰，具有高深度、低畸变、高透过率等
诸多优点。
200610019314.1权 利 要 求 书第1/2页
1、一种高精度光学球罩，其形状为一半球形壳体，其特征在于，壳体的内、外表面同轴，不同心，形成两端薄、中间厚的壳体。
2、根据权利要求1所述的一种高精度光学球罩，其特征在于，壳体的外表
面的球心高于内表面的球心，间距为10--60μm。
3、根据权利要求1所述的一种高精度光学球罩，其特征在于，在球罩(1)
外表面的边缘有一个半径大于外表面半径的锥形弧面(11)。
4、根据权利要求3所述的一种高精度光学球罩，其特征在于，锥形弧面(11)与外表面的夹角为3-5度。
5、一种制作高精度光学球罩的模具，由模芯和模架组成，其特征在于，凹球模芯2与凸球模芯3通过导柱31与导套21相接，导柱31上下端制成 平面，并倒角，导柱31与导套21之间形成±20μm的间隙。。
6、根据权利要求5所述的一种制作高精度光学球罩的模具，其特征在于，
模芯材料采用耐腐蚀防锈镜面模具钢S136。
7、一种制作高精度光学球罩模具的制作工艺，包括设计---加工---检测---装配---注塑试模---光学抛光---注塑生产---产品测试，其特征在于，
加工凸、凹球模芯的过程为：将模芯装于单轨双轴同步研磨机以数控铣
床加工出符合要求的曲率半径R凸和R凹，在模芯最终成型阶段应用曲率
半径测径仪在研磨过程中在线跟踪R度变化，及时修改接触力和方向，
通过修改研磨工具的曲率半径来来使R凸、R凹符合要求，凹凸球模芯装
配时，凸球模芯的球心高于凹球模芯的球心10--60μm，型腔为两端薄、
中间厚的半球形，其球面曲率半径差R凸-R凹＝球壳厚度。
200610019314.1权 利 要 求 书 第2/2页
8、根据权利要求7所述的一种高精度光学球罩模具的制作工艺，其特征在于，所述的光学抛光是指对得模芯进行多级抛光，抛光所用的砂模是成对制作的，砂模自身先进行抛光处理，在抛光时采用公母对抛，在模芯表面光学层的形成时，应用软蜡研磨自动成形技术。
9、根据权利要求7所述的一种高精度光学球罩的制作工艺，其特征在于，在模芯的分型面上布置有放射状的排气凹槽(23)。
10、一种高精度光学球罩的制作工艺，其特征在于，在注塑过程中，提高加料段温度至180--210℃，通过模温机控制模温至60±10℃，采用慢-快-
慢-慢，逐级注射，每30％行程转换一次压力，最后一级在10％时进行慢速爬射，第一级的压力为180-240MPa，以后每级递增5％---10％，制出成品后，在通过大型烤箱加温至60℃-70℃保温处理1-3小时，消除内应力。
200610019314.1说 明 书第1/6页
一种高精度光学球罩与模具及其制作工艺
技术领域
本发明属于监控系统中的中高速球机，尤其属于中高速球机的专用光学球罩与模具及它们的制作工艺。
背景技术
球罩，全称是球型护罩，主要用于监控系统中保护摄像机。目前，国内球罩生产普遍采用AS或透明PS注塑工艺和传统的抛光工艺，如图1所示为一个壁厚均匀相等的球形壳体。前几年国内大变焦比的摄像机和高速球机还未普及使用，所以，对球罩光学制品的技术要求也较低，基本能满足市场低端产品的需求，这种球罩一旦与高速球型摄像机配套使用，将严重影响摄像机的图像质量，造成图像不清晰，画面准确度率低等缺陷。
发明内容
本发明目的在于克服上述缺点，提供一种不影响高速球型摄像机的成像效果，画面准确度率高，图像清晰的高精度光学球罩与模具以及制作它们的工艺。 本发明为一种高精度光学球罩，其形状为一半球形壳体，其技术要点在于，壳体的内、外表面同轴，不同心，形成两端薄、中间厚的壳体。 一般壳体的外表面的球心高于内表面的球心，两心间距为10--60μm。 光学球罩的性能指标决定于材料的选用、球罩的厚度；制品的厚度越小，透光率越好，但从注塑角度讲厚度小，流动性差，结构上强度低，成型难。
二者间互相矛盾，成为限制光学球罩性能提高的障碍。本发明采用不均匀壁厚技术，该技术类似非球面技术，增加制品强度，使球罩可以制得更薄，同时也解决了制品收缩问题，使得注塑难度降低。
本发明还可进一步设计为，在球罩外表面的边缘有一个半径大于外表面半径的锥形弧面。锥形弧面与外表面的夹角为2-7度，最佳为3-5度。
200610019314.1说 明 书 第2/6页 采用该锥形弧面的意义在于改善制品的脱模问题。在传统球面设计中，如果整个半球外表面的半径相同，在接近球罩边缘的部分会产生很强的抱模力，在开模分离时会产生水平拉痕，不但对成品透光率等性能指标造成影响，同时也使脆弱的模芯容易损坏，在靠近边缘的地方设计一个锥形弧面，这个面的半径要大于球罩外表面的半径。这样在分离时由于空气的进入，很快就能消除或降低该处的抱模力，使制品能更好地脱出，制品的边缘质量好。 由于光学球面面型要求极高，球面上所有的点曲率半径一致，是保证图像清晰的主要因素之一，所以传统的球罩都设计为等壁厚的，但由于注塑中熔融体流动的不均匀性，(非牛顿流体)会造成制品的点曲率半径不一致。本发明是以两个半径不同且不同心的球面形成不等厚的球壳，既保证了壳体表面所有的点曲率半径一致，又增加制品强度，解决了制品收缩问题，使得注塑难度降低。因此，本发明是突破传统等壁厚球罩及内外表面同心的思维定势所造成的思维惯性，创造性地采用不等壁厚及增加锥形弧面技术，并产生了出乎意料的技术效果，是一种克服技术偏见的技术。
为了制作出上述球罩，本发明还设计了一种制作高精度光学球罩的模具，其技术要点在于，模芯材料采用耐腐蚀防锈镜面模具钢S136。
与目前采用的模具钢如M300比起来，S136组织结构精细、均匀、紧密，有着更好的抛光后镜面效果及更长的使用寿命，在持续的高温状态下具有收缩率小、不易变形、耐磨擦等特点。由于该材料不易加工，在国内，该材料的使用还只是限制于光学镜片、太阳镜等小面积产品，而本项目将其应用于大尺寸的球罩制造，还是前所未有的。采用S136制成的模心寿命可达3万件以上，而M300制成的模心寿命只达8千件。
模架上的导柱上下端制成平面，并倒角，使导柱与导套之间形成±20μm 的间隙。
光学球罩模具设计原理较特殊，注入口偏离中心须在制品的边缘，模具及
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