[发明专利]一种大矢高凸球柱面微透镜阵列的刨削加工装置

说明书

本发明公开了一种大矢高凸球柱面微透镜阵列的刨削加工装置，该装置包括：超精密车削机床、刨削运动装置和真空吸附系统，刨削运动装置设置于超精密车削机床的X轴进给平台上，Y轴工作台设置于主轴平面上，真空吸附系统设置于Z轴进给平台上，Z轴进给平台与X轴进给平台位于同一平面内且相互垂直，X轴进给平台和Z轴进给平台呈T型分布。数控系统控制刨削运动装置带动刨削面板移动并切削。本发明属于超精密加工领域，可实现刨削单次加工切削深度的控制，金刚石刨削车刀在X轴和Z轴进给加工阵列微结构时，单次切削深度的变化可实现同曲面结构的大矢高凸球柱面微透镜阵列；同时在微透镜阵列的超精密加工中能实现高效率、高质量的效果。

技术领域：

本发明涉及超精密机械加工技术领域，具体涉及一种大矢高凸球柱面微透镜阵列的刨削加工装置。

背景技术：

随着现代技术的发展，微透镜阵列光学元件已经广泛用于激光整形，均匀照明等多种场合。这是一种基于微透镜阵列的折射型光学元件，与衍射光学元件相比其光能利用率更高，不会产生多级衍射现象，因而在一些高端应用场景都被优先采用。在光刻机照明系统中，均匀照明是保证曝光线条线宽均匀一致的一项重要技术。通常，用于光刻机照明系统的匀光元件有积分棒、衍射光学元件和微透镜阵列。其中微透镜阵列出射孔径角较大，可以实现大面积照明，其匀光基于折射原理，能避免高阶衍射造成较大的能量损耗，而且能保持光的偏振特性。其中大矢高阵列微结构具有矢高大、接缝小、面形精度高的特点，造成了加工难度非常大，加工效率低。

目前针对微透镜阵列的加工通常采用基于曝光、显影、刻蚀等类似半导体生产的工艺。主要包括灰度掩模光刻、电子束刻蚀技术、光刻胶-熔融技术、离子交换技术等加工工艺，这些加工方法大多难以高效率的加工大矢高凸球柱面微透镜阵列。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种大矢高凸球柱面微透镜阵列的刨削加工装置，用于实现微米级的大矢高凸球柱面微透镜阵列的刨削加工，为超精密车削机床上加工大矢高凸球柱面微透镜阵列提供了一种新的加工方法，使大矢高凸柱面阵列微结构的加工效率大大提高。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种大矢高凸球柱面微透镜阵列的刨削加工装置，包括超精密车削机床、刨削运动装置、真空吸附系统；

所述超精密车削机床包括机架、支撑台、主轴、X轴进给平台和Z轴进给平台，所述X轴进给平台和所述Z轴进给平台位于同一平面内且相互垂直；所述主轴通过支撑台设置于所述X轴进给平台上，所述真空吸附系统设置于所述Z轴进给平台上；

Y轴工作台设置于所述主轴的主轴平台上，所述刨削运动装置设置于所述Y轴工作台上；

所述Z轴进给平台包括Z轴滑轨和Z轴滑块，所述Z轴滑轨设置于所述机架上，所述Z轴滑轨与所述Z轴滑块相匹配，所述Z轴滑块上设置有一安装板，所述安装板上设置有一Z轴工作台，所述Z轴工作台能沿着Z轴移动，所述真空吸附系统包括真空泵和真空吸附面板，所述真空吸附面板设置在所述Z轴工作台上，工件通过真空泵固定在所述真空吸附面板；

所述刨削运动装置通过所述超精密车削机床的Y轴与数控系统连接，数控系统能够控制所述超精密车削机床的X轴运动从而带动刨削运动装置上的金刚石刨削刀具移动且能够控制所述工件的刨削加工。进一步的，所述刨削运动装置包括刨削安装面板、刨削刀具燕尾槽、刨削刀具燕尾和所述金刚石刨削刀具，所述金刚石刨削刀具与刨削刀具燕尾相连，所述刨削刀具燕尾与刨削刀具燕尾槽相连，所述刨削刀具燕尾槽安装在刨削安装面板，所述刨削安装面板安装在所述Y轴工作台上。

进一步的，所述X轴进给平台包括X轴滑轨和X轴滑块，所述X轴滑轨设置于机架上，所述X轴滑轨与所述X轴滑块相匹配，所述X轴滑块上设置有一连接板，所述支撑台位于所述连接板上且所述支撑台的两侧分别通过一压块固定于连接板上。

进一步的，所述主轴为空气主轴。