[發明專利]非均一曲面微透鏡陣列的制作方法

有效

• 申請號: 201510947673.2
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN105425324B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 郝永平;許馬會;劉鳳麗
• 申請（專利權）人: 沈陽理工大學
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司21209
• 代理人: 李樞

技術領域

本發明屬于光學技術領域，涉及一種光學成像系統，特別是涉及非均一曲面微透鏡陣列的制作方法。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，光學成像系統被廣泛的應用于每個領域，如在制導系統中的應用、遙感成像中的應用、紅外夜視儀中的應用、醫療器械中的應用等，因此人們對其的要求也不斷提高，希望其朝著體積更小、質量更輕、視場角更大的方向發展。所以仿生復眼成為現如今人們研究的一個前沿課題。

目前，大多數的仿生復眼為平面結構，雖然制作工藝簡單，但不能滿足大視場的要求。為了增大仿生復眼的視場角和提高邊緣小眼透鏡的成像質量，將微透鏡陣列按環形排列的方式放在曲面基底上。這種結構的制作比較復雜，通常采用光刻膠熱熔法、激光直寫光刻法，這些方法不僅需要較長的時間，而且成本較高，成功率低，同時制作出的曲面仿生復眼樣品的精度不高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種加工簡單、成本低、能重復使用的新型曲面微透鏡陣列的制作及成像分析。

采用的技術方案是：

非均一曲面微透鏡陣列的制作方法，包括以下步驟：

步驟一、設計出非均一曲面微透鏡陣列的結構；

步驟二、按照設計好的結構，將用于加工曲面微透鏡陣列模具的金屬材料放在精密微小型機床上，選擇不同直徑的球頭銑刀，確定粗加工的走刀方式；

步驟三、粗加工完成后，采用針對每個小眼單獨走刀的方式進行精加工，進而得到曲面微透鏡陣列模具。

步驟四、在加工好的模具四角加緊固螺栓，底部加一加熱裝置，頂部加工出M5的標準螺栓孔和直徑為1mm的小孔；

步驟五、采用電解拋光的方法將加工好的曲面微透鏡陣列模具進行拋光；

步驟六、將液體PDMS（聚二甲基硅氧烷）的本體和固化劑按10:1的比例充分混合，倒入大壓力注射器中，靜置兩小時，確保里面的氣泡完全排出，然后將液體PDMS緩慢的注入加工好的模具中。在常溫下靜置24小時，至PDMS完全固化后，用鑷子將PDMS薄膜從模具的邊緣小心的揭下，即可得到曲面微透鏡陣列樣品；

上述的非均一曲面微透鏡陣列為每一組的小眼透鏡的曲率、直徑、冠高、焦距、間隔的角度都不相同，目的是使每一個小眼透鏡都能很好的聚焦到平面探測器上。

上述的非均一曲面微透鏡陣列的模具為呈環形排布的凹透鏡陣列。

上述的金屬材料為45號鋼。

上述的粗加工走刀方式為體積銑，即分層銑削平行走刀；精加工的走刀方式為整體環切，即對每個小眼透鏡單獨走刀，以提高小眼透鏡的加工質量。

上述的緊固螺栓是為了使模具更加密封；加熱裝置能提高PDMS的固化速度；M5的標準螺紋孔和直徑為1mm小孔的兩者深度為模具上型腔的厚度。

上述的液體PDMS具有良好的透光性、彈性和化學惰性，成本低，便于操作，制作出的曲面微透鏡陣列樣品為均勻透明的薄膜，薄膜厚度為1mm。

上述的將氣泡完全排出，是為了防止氣泡影響曲面微透鏡陣列樣品的成像質量。

上述的電解拋光是以被拋工件為陽極，不溶性金屬為陰極，兩極同時浸入到電解槽中，通一直流電而產生有選擇性的陽極溶解，從而使工件表面光亮度增大，達到鏡面效果。

本發明的優點在于：

1、本發明采用非均一曲面微透鏡陣列的結構，與均一曲面微透鏡陣列結構相比，本發明的結構能改善邊緣小眼的成像質量，從而使整體的成像質量有所提高；

2、本發明采用的模具澆注的方法制作非均一曲面微透鏡陣列，與傳統的光刻膠熱熔法相比，模具澆注法操作容易、成本低、成功率高、制作的模具能重復利用，而且PDMS具有良好的透光性、彈性和化學惰性。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是本發明的實施工藝流程圖。

具體實施方式

非均一曲面微透鏡陣列的制作方法，包括下列工藝步驟：

步驟一、設計出非均一曲面微透鏡陣列的結構，該結構采用環形排布的方式，且每六個小眼透鏡都能組成一個六邊形，這樣設計的目的是為了滿足高填充比的要求。非均一是指每一組小眼透鏡的曲率、半徑、焦距、冠高都不相同，從0級到3級依次減小，目的是為了使每個小眼透鏡都能聚焦到平面探測器上，改善了邊緣小眼透鏡的成像質量。