[發明專利]一種陣列成形逐一切割的玻璃透鏡制造方法

有效

• 申請號: 201910071540.1
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN110304816B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 周天豐;朱展辰;梁志強;劉志兵;顏培;焦黎;解麗靜;王西彬
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C03B23/03
• 分類號: C03B23/03;C03B33/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種陣列成形逐一切割的玻璃透鏡制造方法，包括以下步驟：將玻璃預形體放入帶有若干個陣列排布透鏡模的模具中，將模具運送至模壓機成形室進行加熱，并向模壓機成形室中通滿氮氣。玻璃預形體在模壓機成形室內被加熱至高于玻璃的軟化溫度30℃～40℃時，上模具下移閉合，玻璃預形體被上模具擠壓，使下模具中的型腔被玻璃預形體填充完全。在上模具上維持施壓，降低模壓機成形室的溫度至200℃。將模具運送出模壓機成形室，冷卻至室溫后將玻璃成形件取出。得到玻璃透鏡陣列排布的玻璃成形件后，對玻璃成形件上的玻璃透鏡進行激光切割，得到單個玻璃透鏡。從坯料加熱、加壓成形、減壓退火到冷卻脫模的加工周期只需要1～3min，加工效率高，一致性好。

技術領域

本發明涉及透鏡制造的技術領域，特別是涉及一種陣列成形逐一切割的玻璃透鏡制造方法。

背景技術

隨著光電通信、光學、汽車、生物工程、航空航天技術、電子及軍用武器裝備的迅速發展，光學透鏡的應用日趨廣泛，需求量急劇增長。在日用電子產品領域，人們在對手機、數碼相機等鏡頭追求小型化的同時，對拍攝的影像質量也提出了更高的要求。與光學樹脂透鏡相比，玻璃透鏡具有較高折射率、高抗變形性、低膨脹、高成像質量等特性，因而在光學領域備受關注。同時當透鏡的尺寸在微納尺度時，因其特殊的幾何特征，而具有多種光學功能，在紅外、可見光、紫外(UV)/極紫外(EUV)乃至X射線波段對光波的物理特性進行調控和利用，實現傳統光學元件難以完成的功能，在現代光學技術發展中具有重要應用價值。

微透鏡陣列的周期尺寸一般為500nm～50μm，微透鏡陣列的集成成像系統具有優良的三維圖像顯示能力，應用于視差型三維顯示系統有利于使還原光場接近于真實物光場；使用微透鏡陣列的投影式三維顯示屏可以實現高分辨大面積的真彩色三維顯示效果，是目前更接近實用化的三維顯示手段；微透鏡陣列應用于光場成像系統，可以同時記錄光線的強度和方向信息，達到實現拍攝快速變化的物體的目的。此外，復眼型微透鏡陣列系統由于具備大視場、高敏感性、高靈敏度等特性，在測量、運動跟蹤以及三維物體精確導航具備獨特優勢，近年來得到了廣泛關注。

傳統玻璃透鏡或者玻璃微透鏡的制造方法主要以單點金剛石切削加工、光刻技術、LIGA技術、“三束”(電子束、離子束、激光束)技術為主。單晶金剛石切削加工技術是用超精密數控車床和天然金剛石作刀具，在計算機控制下實現玻璃透鏡或者玻璃微透鏡的加工。光刻指的是利用一定形狀的掩模調制照射在掩模板上的光強分布，在光致抗蝕劑上形成一定的曝光量分布，然后再對曝光后的基片顯影、刻蝕后就形成所需的光學元件。LIGA技術是一種利用同步輻射X射線進行光刻制造三維微器件的先進制造技術，是深層光刻與電鑄技術的有機結合，能夠對大深寬比、大深徑比的光學結構進行加工。“三束”(電子束、離子束、激光束)技術即利用電子束、離子束或者激光束進行玻璃透鏡或者玻璃微透鏡的加工，加工的透鏡特征尺寸較小。

單點金剛石切削具有較高的加工精度，但是由于玻璃材料在常溫下屬于脆性材料，因此一次切削進給量非常小，且加工一致性難以保證，不適合批量生產；光刻技術僅能加工簡單的三維結構，對具有復雜形貌的結構加工困難。LIGA技術不適合加工斜面和自由曲面等復雜形狀，加工工藝復雜，周期較長；“三束”加工技術等加工技術雖然能夠完成特征尺寸很小、表面質量很高的微光學元件的加工，但該工藝受到生產效率及工藝穩定性的限制，不能很好的滿足行業需求。傳統的模壓成形工藝加工不同尺寸的鏡片時由于等體積成型需要制備多套模具，加工不同尺寸的型腔造成工藝成本高以及加工周期較長。

發明內容

本發明的目的是提供一種陣列成形逐一切割的玻璃透鏡制造方法，以解決上述現有技術存在的問題，使玻璃透鏡大批量生產的設備成本降低，保證鏡片形狀精度和表面粗糙度滿足要求，縮短加工周期，提升生產效率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供了一種陣列成形逐一切割的玻璃透鏡制造方法，包括以下步驟：