[发明专利]透镜阵列坯生产方法、透镜阵列生产方法以及透镜阵列

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学领域应用的玻璃制透镜阵列坯和采用上述透镜阵列坯生产透镜阵列的方法，以及通过上述方法制成的透镜阵列。

背景技术

透镜阵列一般包括位于基板部上的多个呈行列状排布的透镜部，基板部将排列的多个透镜部之间填埋，并将多个透镜部相互连结。

作为透镜阵列使用的材料有树脂和玻璃。树脂制透镜阵列的光学精度较低，只适用于一些对光学精度要求不严格的机器设备和场所。而玻璃制透镜阵列的光学精度较高，一般用于高精度光学仪器以及对光学精度要求较高的场所。因此，树脂制透镜阵列的生产工艺与玻璃制透镜阵列的生产工艺差别较大。与树脂制透镜阵列的生产工艺相比，玻璃制透镜阵列对生产工艺的要求更加严格和复杂。

现有技术中，玻璃制透镜阵列的生产方法一般包括依次进行的坯料制造，软化，模压，退火和抛光。坯料制造步骤主要是制造坯料并将坯料切割成合适的形状和尺寸；软化步骤就是使用软化炉将坯料进行软化；模压步骤就是使用一对模具把软化状态的玻璃挤压成型；退火步骤就是将挤压成型的坯料进行退火处理；最后将退火后的坯料通过抛光步骤形成最终成品。这种生产方法对于小型透镜阵列可以适用，上述小型透镜阵列其长度在100mm以下，宽度在100mm以下。对于大型透镜阵列，其长度在100mm以上，宽度也在100mm以上，采用上述方法生产这种大型透镜阵列时会出现以下问题：对退火后的透镜阵列坯进行检查时，发现多数的透镜阵列坯都出现了形状偏差。而且，即使对这样的透镜阵列坯进行抛光，也不能达到所希望的透镜阵列形状。对长度在300mm以上，宽度也在300mm以上的大型透镜阵列，上述问题更加严重，目前还没有任何资料显示可以生产出上述尺寸的大型透镜阵列。

此外，虽然单个透镜的生产方法与透镜阵列的生产方法类似，但由于单个透镜的尺寸远远小于透镜阵列的尺寸，因此，与单个透镜相比，透镜阵列的生产工艺更加复杂。对单个透镜生产工艺的改进往往无法适用于透镜阵列的生产工艺。因此本领域技术人员一般也不会借鉴单个透镜的生产工艺去改进透镜阵列的生产工艺。例如中国专利200810006000.7公开了一种透镜坯和透镜的制造方法，该方法可以解决单个透镜坯在退火后形状偏差的问题，但通过实验证明，该方法无法解决透镜阵列坯退火后形状偏差的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种可生产出所希望形状的大型透镜阵列坯的透镜阵列坯的生产方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：透镜阵列坯的生产方法，包括依次进行的坯料制造、软化、模压和退火，所述坯料制造步骤中所用坯料为玻璃坯料，所述退火为一次退火：将模压后得到的坯料在700℃～400℃通过逐渐降温进行退火处理；面型校正：对一次退火后得到的坯料进行面型校正，在300℃～400℃通过上下两块压板对位于上下两块压板之间的坯料施加压力；二次退火：将面型校正后得到的坯料在600℃～300℃通过逐渐降温进行退火处理。本发明的上述方法通过一次退火、面型校正和二次退火这种独特的工艺步骤可有效控制透镜阵列坯的形状，使透镜阵列坯的形状符合所希望的形状。尤其对于大型透镜阵列坯，如采用现有技术中的方法，也就是模压后只进行退火，这时由于模压过程坯料各个位置的温度很难保证均匀且坯料各处应力分布不均，导致退火后透镜阵列坯变形量较大，这种透镜阵列坯无法通过抛光步骤制成最终的透镜阵列。且现有技术中，没有任何资料显示可克服上述问题。而采用本发明的上述方法，则可有效控制透镜阵列坯的形状，使大型透镜阵列坯的形状符合所希望的形状，为后续工艺步骤打下良好基础，便于加工出符合形状要求和光学要求的大型透镜阵列。

进一步的是：所述坯料制造步骤中，所用坯料为平板形状。这样可使坯料在模压过程中各个区域的变形尽量均匀，使应力分布尽量均匀，进而有利于降低一次退火后坯料的变形量，以便使最终的透镜阵列获得更高的面型精度。

进一步的是：所述平板形状的坯料的长度为300～1200mm，宽度为300～600mm，厚度为8～12mm。

进一步的是：所述坯料的软化点为680～720℃，软化时间为5～10分钟。这样在保证生产效率的情况下，有利于在随后的模压过程中使坯料内部温度变化尽可能均匀，进而有利于控制一次退火中坯料的变形程度。