[发明专利]一种阵列成形逐一切割的玻璃透镜制造方法

说明书

本发明公开了一种阵列成形逐一切割的玻璃透镜制造方法，包括以下步骤：将玻璃预形体放入带有若干个阵列排布透镜模的模具中，将模具运送至模压机成形室进行加热，并向模压机成形室中通满氮气。玻璃预形体在模压机成形室内被加热至高于玻璃的软化温度30℃～40℃时，上模具下移闭合，玻璃预形体被上模具挤压，使下模具中的型腔被玻璃预形体填充完全。在上模具上维持施压，降低模压机成形室的温度至200℃。将模具运送出模压机成形室，冷却至室温后将玻璃成形件取出。得到玻璃透镜阵列排布的玻璃成形件后，对玻璃成形件上的玻璃透镜进行激光切割，得到单个玻璃透镜。从坯料加热、加压成形、减压退火到冷却脱模的加工周期只需要1～3min，加工效率高，一致性好。

技术领域

本发明涉及透镜制造的技术领域，特别是涉及一种阵列成形逐一切割的玻璃透镜制造方法。

背景技术

随着光电通信、光学、汽车、生物工程、航空航天技术、电子及军用武器装备的迅速发展，光学透镜的应用日趋广泛，需求量急剧增长。在日用电子产品领域，人们在对手机、数码相机等镜头追求小型化的同时，对拍摄的影像质量也提出了更高的要求。与光学树脂透镜相比，玻璃透镜具有较高折射率、高抗变形性、低膨胀、高成像质量等特性，因而在光学领域备受关注。同时当透镜的尺寸在微纳尺度时，因其特殊的几何特征，而具有多种光学功能，在红外、可见光、紫外(UV)/极紫外(EUV)乃至X射线波段对光波的物理特性进行调控和利用，实现传统光学元件难以完成的功能，在现代光学技术发展中具有重要应用价值。

微透镜阵列的周期尺寸一般为500nm～50μm，微透镜阵列的集成成像系统具有优良的三维图像显示能力，应用于视差型三维显示系统有利于使还原光场接近于真实物光场；使用微透镜阵列的投影式三维显示屏可以实现高分辨大面积的真彩色三维显示效果，是目前更接近实用化的三维显示手段；微透镜阵列应用于光场成像系统，可以同时记录光线的强度和方向信息，达到实现拍摄快速变化的物体的目的。此外，复眼型微透镜阵列系统由于具备大视场、高敏感性、高灵敏度等特性，在测量、运动跟踪以及三维物体精确导航具备独特优势，近年来得到了广泛关注。

传统玻璃透镜或者玻璃微透镜的制造方法主要以单点金刚石切削加工、光刻技术、LIGA技术、“三束”(电子束、离子束、激光束)技术为主。单晶金刚石切削加工技术是用超精密数控车床和天然金刚石作刀具，在计算机控制下实现玻璃透镜或者玻璃微透镜的加工。光刻指的是利用一定形状的掩模调制照射在掩模板上的光强分布，在光致抗蚀剂上形成一定的曝光量分布，然后再对曝光后的基片显影、刻蚀后就形成所需的光学元件。LIGA技术是一种利用同步辐射X射线进行光刻制造三维微器件的先进制造技术，是深层光刻与电铸技术的有机结合，能够对大深宽比、大深径比的光学结构进行加工。“三束”(电子束、离子束、激光束)技术即利用电子束、离子束或者激光束进行玻璃透镜或者玻璃微透镜的加工，加工的透镜特征尺寸较小。

单点金刚石切削具有较高的加工精度，但是由于玻璃材料在常温下属于脆性材料，因此一次切削进给量非常小，且加工一致性难以保证，不适合批量生产；光刻技术仅能加工简单的三维结构，对具有复杂形貌的结构加工困难。LIGA技术不适合加工斜面和自由曲面等复杂形状，加工工艺复杂，周期较长；“三束”加工技术等加工技术虽然能够完成特征尺寸很小、表面质量很高的微光学元件的加工，但该工艺受到生产效率及工艺稳定性的限制，不能很好的满足行业需求。传统的模压成形工艺加工不同尺寸的镜片时由于等体积成型需要制备多套模具，加工不同尺寸的型腔造成工艺成本高以及加工周期较长。

发明内容

本发明的目的是提供一种阵列成形逐一切割的玻璃透镜制造方法，以解决上述现有技术存在的问题，使玻璃透镜大批量生产的设备成本降低，保证镜片形状精度和表面粗糙度满足要求，缩短加工周期，提升生产效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种阵列成形逐一切割的玻璃透镜制造方法，包括以下步骤：