一種基于順序流體注塑的復(fù)合透鏡制備裝置及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種透鏡制備方法，特別是一種基于順序流體注塑的復(fù)合透鏡制備方法，主要應(yīng)用于光束轉(zhuǎn)換、光學(xué)成像、光電成像、光電檢測(cè)、物質(zhì)分析、激光加工、光學(xué)照明、投影技術(shù)、光學(xué)顯微、光學(xué)操控、光通訊、光場(chǎng)調(diào)控、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域中的復(fù)合透鏡加工制備。
【背景技術(shù)】
[0002]透鏡通常定義為用透明物質(zhì)制成的表面為球面一部分的光學(xué)元件，包括有塑膠透鏡和玻璃透鏡兩種，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，透鏡定義已經(jīng)發(fā)生拓展，廣義的透鏡為具有光束轉(zhuǎn)換功能的光學(xué)元件，除了傳統(tǒng)的表面為球面一部分的光學(xué)元件，表面為非球面的光束轉(zhuǎn)換會(huì)聚光學(xué)元件也為透鏡。兩個(gè)以上的單透鏡構(gòu)成的透鏡稱為復(fù)合透鏡，通常用于單體透鏡可以實(shí)現(xiàn)聚焦成像等功能，但是存在性能上的不足，采用多種形式及多種光學(xué)玻璃的透鏡組合起來構(gòu)成復(fù)合透鏡可以提高透鏡使用性能。
[0003]在先技術(shù)中存在一種透鏡制備方法，此傳統(tǒng)制備方法采用機(jī)械打磨加工方法，就是用曲率半徑一樣的模板進(jìn)行打磨加工，例如用凹面模板加工凸面鏡面，這種方法適合用于加工玻璃等硬材質(zhì)的透鏡，并且適合加工球面透鏡，在特定情況下也可以加工其他非球面旋轉(zhuǎn)對(duì)稱型曲面透鏡，但是本質(zhì)上無法加工自由曲面透鏡，加工曲面受限制，并且一個(gè)模具只能加工一種透鏡面形。在先技術(shù)中還存在另一種透鏡加工方法，就是模具注塑方法，首先加工模具，然后將材料流體注入到模具中，固化后形成透鏡，這種方法具有一定優(yōu)點(diǎn)，但是仍存在本質(zhì)不足，難于實(shí)現(xiàn)微透鏡加工，加工精度不高，難于實(shí)現(xiàn)高性能透鏡，并且加工靈活性差，同樣一個(gè)模具只能加工一種透鏡面形。目前，復(fù)合透鏡的制備基本上是基于單透鏡的制備工藝和方法，采用多個(gè)單透鏡進(jìn)行膠合或機(jī)械相互連接固定，盡管具有一定優(yōu)點(diǎn)，但是存在本質(zhì)不足，制作工藝復(fù)雜、制作過程可調(diào)控性差、加工靈活性差、難于實(shí)現(xiàn)微型化、不便于集成、制備過程難于實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且難于實(shí)現(xiàn)復(fù)合透鏡的動(dòng)態(tài)定制化流程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題提出了一種基于順序流體注塑的復(fù)合透鏡制備裝置，具體方案如下:
[0005]一種基于順序流體注塑的復(fù)合透鏡制備裝置，包括包括殼體模具以及位于所述殼體模具下方的基板，在所述殼體模具的不同高度的側(cè)壁上軸對(duì)稱地設(shè)有的若干對(duì)流體入口和流體出口，其特征在于，所述的殼體模具的頂部設(shè)置有用于控制各個(gè)流體界面面形的面形控制部件以及用于監(jiān)控整個(gè)制備過程的光束發(fā)射部件和光束接收部件。
[0006]作為優(yōu)選，所述的軸對(duì)稱設(shè)置的流體入口和流體出口均設(shè)置在流體分界面上。流體入口和流體出口處的流體在固化后會(huì)造成凸起等瑕疵，為了便于后續(xù)加工(打磨、拋光等)以及減小對(duì)透鏡光學(xué)性能的影響，所以將流體入口和流體出口設(shè)置在流體分界面上。
[0007]作為優(yōu)選，所述的軸對(duì)稱設(shè)置的流體入口和流體出口沿所述殼體模具的豎直方向緊密排列，且每對(duì)所述的流體入口和流體出口設(shè)有堵頭。設(shè)置不同高度緊密排列的流體入口和流體出口的優(yōu)勢(shì)在于，同一模具可加工多種形狀、尺寸的透鏡，只需通過選擇相應(yīng)高度的流體入口和流體出口即可。
[0008]作為優(yōu)選，所述的殼體模具為錐形圓臺(tái)。錐形圓臺(tái)便于脫模。
[0009]作為優(yōu)選，所述的殼體模具由透明材質(zhì)制成。
[0010]一種基于順序流體注塑的復(fù)合透鏡制備方法，其特征在于，包含以下步驟:
[0011]I)殼體模具與底板組合完成后，打開流體入口和流體出口，開始注塑過程。注塑時(shí)，開啟設(shè)置在殼體模具頂部的面形控制部件，用于控制流體界面的面形，同時(shí)開啟設(shè)置在殼體模具頂部的光束發(fā)射部件和光束接收部件，用于監(jiān)控整個(gè)透鏡制備過程；
[0012]2)打開低液位的第一流體入口和第一流體出口，在第一流體入口注塑，多余流體從第一流體出口流出，注塑完成后，進(jìn)行流體固化，第一層透鏡單元固化完成，面形控制部件始終控制流體界面的面形；
[0013]3)打開高液位的第二流體入口和第二流體出口，在第二流體入口注塑，多余流體從第二流體出口流出，注塑完成后，進(jìn)行流體固化，第二層透鏡單元固化完成，面形控制部件始終控制流體界面的面形；
[0014]4)重復(fù)步驟3)，根據(jù)需求制備更多層的透鏡單元，全部透鏡單元固化完成后，將殼體模具和底板脫離，至此，整個(gè)透鏡制備完成。
[0015]作為優(yōu)選，流體入口和流體出口在殼體模具的豎直方向上的不同高度軸對(duì)稱的設(shè)置有多對(duì)，在進(jìn)行具體透鏡制備時(shí)，首先根據(jù)具體透鏡參數(shù)選擇合適高度的流體入口和流體出口。
[0016]作為優(yōu)選，面形控制部件采用氣壓流體界面面形控制界面。
[0017]本發(fā)明的一種基于順序流體注塑的復(fù)合透鏡制備裝置及制備方法，采用多層透鏡單元分時(shí)注塑分時(shí)固化，逐層制備，透鏡單元之間的界面采用流體界面面形控制裝置做精確控制，保證面形的準(zhǔn)確性，同時(shí)整個(gè)過程設(shè)有光束收發(fā)設(shè)備作為監(jiān)控。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的一種基于順序流體注塑的復(fù)合透鏡制備裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明的一種基于順序流體注塑的復(fù)合透鏡制備方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0021]如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例的一種基于順序流體注塑的復(fù)合透鏡制備裝置結(jié)構(gòu)示意圖，具體實(shí)施例如下:一種基于順序流體注塑的復(fù)合透鏡制備裝置，包括圓臺(tái)錐形的殼體模具I以及設(shè)置在殼體模具I下方的基板2，殼體模具I的側(cè)壁上軸對(duì)稱地緊密設(shè)置有多對(duì)流體入口 11和流體出口 12，殼體模具I的頂部設(shè)置有用于控制流體界面面形的面形控制裝置3以及用于監(jiān)控整個(gè)透鏡制備過程的光束發(fā)射部件4和光束接收部件5。
[0022]其中，每對(duì)流體入口 11和流體出口 12均設(shè)有堵頭6，當(dāng)需要加工的透鏡確定后即確定了合適高度的流體入口 11和流體出口 12，合