[發明專利]一種基于3D打印的曲面微透鏡陣列制作方法在審

申請號：	201410237618.X	申請日：	2014-05-31
公開（公告）號：	CN104401002A	公開（公告）日：	2015-03-11
發明（設計）人：	郭太良;周雄圖;胡海龍;張永愛;葉蕓;林志賢;陳恩果;姚劍敏;林木飛;曾祥耀	申請（專利權）人：	福州大學
主分類號：	B29C67/00	分類號：	B29C67/00;C03B19/06;G02B3/00
代理公司：	福州元創專利商標代理有限公司 35100	代理人：	蔡學俊
地址：	350108 福建省福州市***	國省代碼：	福建;35
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于打印曲面透鏡陣列制作方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及微透鏡陣列制造技術領域，尤其涉及一種基于3D打印的曲面微透鏡陣列制作方法。

背景技術

微透鏡陣列指由一系列直徑在幾微米到幾毫米之間的微型透鏡按一定的方式排列而成的陣列，可以實現光束的聚焦、發射、偏折、分割、復合、開關、耦合、接收等功能，是微光學系統的重要器件之一，被廣泛應用于裸眼立體顯示、光束整形、光纖耦合等領域。尤其在人工復眼和集成成像3D顯示中，曲面微透鏡陣列可提高觀看視場角。目前，微透鏡陣列的制作方法主要有：（1）通過機械方法制備出金屬模具，再采用倒模的方法制備出微透鏡陣列。（2）采用光刻膠熱熔技術制備基于光刻膠材料的微透鏡陣列。（3）采用干法和濕法刻蝕的方法。上述方法在制備平面微透鏡陣列時各有優勢，但在制備曲面微透鏡陣列時，工藝過程復雜，成本高，且存在工藝技術上如何形成曲面的難點，微透鏡陣列參數難以控制。3D打印，也稱疊層制造，是一種通過將一個虛擬3D模型經過分層后，對材料進行逐次疊加形成實體的技術，無需機械加工或任何模具，可成倍降低新產品研發成本，是近年來逐漸成熟和興起的一種制造技術，并已發展成具有挑戰大規模生產方式的能力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于3D打印的曲面微透鏡陣列制作方法，該方法制作工藝簡單，精度高，成本低。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種基于3D打印的曲面微透鏡陣列制作方法，采用3D打印設備沿曲面微透鏡陣列的曲面的直導線方向依序打印構成曲面微透鏡陣列的各弧形截面層，層疊形成立著的曲面微透鏡陣列。

進一步的，所述一種基于3D打印的曲面微透鏡陣列制作方法，包括以下步驟：

步驟S1：建立曲面微透鏡陣列的三維數字模型，并沿曲面微透鏡陣列的曲面的直導線方向離散成一系列有序的弧形截面層，然后根據打印工序，生成3D打印設備的數控指令；

步驟S2：利用3D打印設備依序打印所述各弧形截面層，層層堆疊，并對打印材料進行3D成型，最終形成立著的曲面微透鏡陣列；

步驟S3：將打印成型的曲面微透鏡陣列放置于一與曲面微透鏡陣列的曲面曲率相同的彎曲基板上進行后續熱處理，并對曲面微透鏡陣列進行拋光處理形成光滑的微透鏡表面。

進一步的，采用多噴頭3D打印設備同時制造多個曲面微透鏡陣列，以提高效率。

進一步的，所述曲面微透鏡陣列中，微透鏡形狀包括圓形、多邊形和不規則形狀。

進一步的，打印所述曲面微透鏡陣列的材料包括透明有機聚合物、透明無機材料。

進一步的，采用非透明材料打印所述曲面微透鏡陣列，并以非透明材料打印的所述曲面微透鏡陣列作為模具，通過轉移，制備其他材料的曲面微透鏡陣列。

進一步的，所述3D成型的方式包括光敏材料的立體光固成型、選擇性激光燒結、熔融擠出成型、三維噴繪打印。