[发明专利]一种超硬材料的微透镜阵列制造方法

说明书

本发明公开了一种超硬材料的微透镜阵列制造方法，包括如下步骤：根据微透镜的曲率半径选取相应半径的球体，球体为金属材料；根据待加工的微透镜阵列中各个微透镜的间隔尺寸制作筛网，球体的球心与筛网的中心面等高时球体能够在筛网的通孔内转动；调整被加工工件和筛网的相对位置并固定，使球体放置在被加工工件表面的同时，球体半径高度的位置被筛网约束住；通过连续送进柔性带状材料使球体转动，同时向被加工工件表面喷洒金刚石颗粒悬浮液，逐渐抬升被加工工件。与现有技术相比，本发明使用硬度较软价格低廉的球体包裹着金刚石颗粒对被加工工件进行微结构加工，达到将软材料的形状复制到硬材料上的效果，大大降低了加工成本。

技术领域

本发明涉及微透镜阵列技术领域，特别是涉及一种超硬材料的微透镜阵列制造方法。

背景技术

透镜是一种用来汇聚、发散光辐射的光学元件，通常体积较大。相同的透镜按一定的周期排列在一个平面上便构成了透镜阵列，由普通的透镜组成的透镜阵列的光学性质不仅是单个透镜功能的合成，还有优良的衍射、色散等性能。

然而，利用传统方法制造出来的光学元件不仅制造工艺复杂，而且制造出来的光学元件尺寸大、重量大，已不能满足当今科技发展的需要。目前，人们已经能够制作出直径非常小的透镜与透镜阵列，这种透镜与透镜阵列的口径通常在微米级别，不方便观测，需采用显微镜、扫描电镜等设备才能观察到其清晰的形貌，这就是微透镜和微透镜阵列。

现有技术中，用于制作微透镜阵列的方法主要有光刻胶热熔法、光敏玻璃热成形法、离子交换法、飞秒激光法、车削方法、铣削方法、光电反应刻蚀法、聚焦离子束刻蚀与沉积法和化学气象沉积法等方法。

光刻、刻蚀等方法工艺较成熟，兼容性较好，也可实现批量生产，但其成本高，效率低，且只适合二维或简单的三维结构；离子交换法、飞秒激光法和聚焦离子束等能量加工方法可实现纳米级的精密结构的加工，但成本高、效率低、均一性差，且难以批量生产；单点金刚石车削方法和铣削方法可完成复杂结构的高面型精度的加工，效率低，当被加工材料是超硬材料(单晶硅、碳化硅、碳化钨等)时，在基准面的加工过程中，刀具的磨损严重，很难保证高质量基准面的切削加工，同时由于刀具的磨损也无法实现后续高质量、高均匀微纳阵列的切削加工。

因此，如何提供一种精度高、效率高、成本低的超硬材料模具的表面微透镜阵列制造方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种精度高、效率高、成本低的超硬材料模具的表面微透镜阵列制造方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种超硬材料的微透镜阵列制造方法，包括如下步骤：

步骤110：根据微透镜的曲率半径选取相应半径的球体，所述球体为金属材料；

步骤120：根据待加工的微透镜阵列中各个微透镜的间隔尺寸制作筛网，使所述筛网上通孔中心的间隔尺寸与微透镜的间隔尺寸保持一致，各个所述通孔的直径均大于所述球体的直径，使所述球体与所述通孔之间存在间隙，所述球体的球心与所述筛网的中心面等高时所述球体能够在所述通孔内转动，根据微透镜的精度要求选取所述球体与所述通孔的间隙配合公差；

步骤130：调整被加工工件和所述筛网的相对位置，使所述球体放置在被加工工件表面的同时，所述球体半径高度的位置被所述筛网约束住，将被加工工件和制作好的所述筛网固定；

步骤140：将能够连续送进的柔性带状材料与所述球体上部接触，通过连续送进柔性带状材料使所述球体转动，同时向被加工工件表面喷洒金刚石颗粒悬浮液，逐渐将被加工工件抬升距离h，h为微透镜的加工深度。

优选地，所述球体为钢球。

优选地，被加工工件固定于升降台上。