CN100516316C - 非球面塑料透镜及其模仁的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种非球面塑料透镜及其模仁的制造方法，该模仁采用电铸成型工艺制成，首先提供多根具有非球面端面的塑料基材及一具有多个孔的多孔基座，将上述多根塑料基材分别插入该多孔基座的相应孔中，形成一塑料基材列阵；接着，在塑料基材的非球面端面上形成金属导电层；然后，对该塑料基材列阵进行电铸；即得到非球面透镜的模仁矩阵序列。非球面塑料透镜采用热压工艺制成，首先将一塑料板材预热软化；然后，再将其置于上述非球面透镜的模仁矩阵序列之间，加压，合模，开模，即形成非球面塑料透镜矩阵，最后，将该非球面塑料透镜矩阵进行切割，即可得到多个非球面塑料透镜。

Description

非球面塑料透镜及其模仁的制造方法
【技术领域】
本发明涉及一种模仁及其模制品的制造方法，特别是一种非球面透镜模仁及其非球面塑料透镜的制造方法。
【背景技术】
非球面透镜是一种常用光学组件，广泛用于摄像机、数码相机等镜头，可大幅度提高大光圈时的成像质量，减小广角镜头的边角变形，而且，一片非球面透镜可以替代数片球面透镜补偿像差，能显著简化镜头的光学设计，减小其高度、面积、体积及重量。
非球面透镜的制造主要采用射出成型技术，而射出成型技术的发展实际上主要取决于模仁材料及模仁制造技术的进步。一般光学玻璃射出成型技术对于模仁有如下几点要求：
a.在高温时，具有良好的刚性、耐机械冲击强度及足够的硬度；
b.在反复快速加热及冷却的热冲击下模仁不产生裂纹及变形；
c.在高温时模仁成型表面与光学塑料镜片发生化学反应，不粘附塑料镜片；
d.不发生高温氧化；
e.加工性能好，易加工成高精度及高表面光洁度的型面；
f.成本低。
常见非球面透镜的模仁的制造方法有CNC(Computerized NumericalControl，计算机数值控制)精密机具制造法及放电加工法两种，但是，在实践中上述两种加工法均存在以下缺点：
a.每次加工都需要制造者对待加工件参数进行重新量测计算，费时费力；
b.仅能用于制造结构简单之模仁，若待加工模仁为复杂形状，则复杂的机械加工易造成模仁整体的破坏，且无法达到预期的功效。
因此，提供一种加工工序简单、成本低、高温下不易变形且可适用于量产非球面透镜的模仁的制造方法及一种所需控制参数较少，精度高的非球面塑料透镜的制造方法实为必要。
【发明内容】
为解决先前技术中模仁加工过程中工序复杂、控制参数过多且难于得到结构复杂、高精度模仁制品的问题，本发明提供一种加工工序简单、结构稳固，且高温下不易变形的模仁的制造方法。
为解决此技术问题，本发明提供一种非球面透镜模仁的制造方法，其主要包括以下步骤：首先提供多根具有非球面端面的塑料基材；再次提供一具有多个孔的多孔基座，将上述多根塑料基材分别插入该多孔基座的相应孔中，形成一塑料基材列阵；接着，在塑料基材的非球面端面上形成金属导电层；然后，对该塑料基材列阵进行电铸；即得到非球面透镜的模仁矩阵序列。
本发明还提供一种采用热压工艺形成非球面塑料透镜的方法。首先提供一用于制造非球面透镜的塑料板材，将该塑料板材预热软化；然后，再将其置于上述非球面透镜的模仁矩阵序列之间，加压，合模，开模，即形成非球面塑料透镜矩阵，最后，将该非球面塑料透镜矩阵进行切割，即可得到多个非球面塑料透镜。
与现有技术相比较，本发明将电铸成型工艺复写性强的特点用于制造非球面透镜的模仁，加工工序简单、成本低、高温下不易变形且可适用于非球面透镜的量产。非球面塑料透镜采用热压工艺制备，所需控制参数较少且产品精度高。
【附图说明】
图1是本发明的非球面透镜模仁的示意图；
图2是本发明的非球面透镜的示意图；
图3是本发明的电铸流程图；
图4是本发明的非球面透镜的公模仁矩阵序列示意图；
图5是本发明的电铸设备的示意图；
图6是本发明热压成型非球面塑料透镜矩阵的示意图一；
图7是本发明热压成型非球面塑料透镜矩阵的示意图二；
图8是本发明的非球面塑料透镜矩阵示意图。
【具体实施方式】
本发明采用电铸成型工艺制造非球面透镜的模仁，从而获得一种加工工序简单、成本低、高温下不易变形且可适用于非球面透镜的量产的模仁。非球面塑料透镜采用热压工艺制备，所需控制参数较少且产品精度高。
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1及图2所示，本发明非球面塑料透镜2的模仁1包括一外表面为一第一凸面100的公模仁10及一外表面为一第一凹面120的母模仁12。公模仁10与母模仁12相配合可压铸成型非球面塑料透镜2，使其具有第二凸面20及第二凹面22。
如图3及图4所示，本发明采用电铸方法形成非球面透镜的模仁。本实施例以制备公模仁10为例，本发明首先按步骤50提供多根具有非球面端面30的塑料基材3，该塑料基材3的非球面端面30通过机械切削成与公模仁10的第一凸面100相似。然后，按步骤51再提供一多孔基座4，具有多个孔42，将上述多根塑料基材3分别插入该多孔基座4相应孔42中，该塑料基材3的非球面端面30露出多孔基座4外侧，形成一塑料基材列阵。之后，按步骤52进行表面除油清洗工艺，将该列阵置于5％的ZnCl2溶液中浸泽5分钟，随后水洗，使塑料基材表面吸附的敏化剂水解为碱性ZnCl2溶液，从而在塑料基材表面形成分布均匀的活化中心，为防止锌离子氧化，可在溶液中加入一些锌粒。接着，步骤53形成金属导电层31，采用单喷嘴喷枪先将银盐溶液和还原剂在液镀室内均匀混合，然后再均匀喷射到该等塑料基材3的非球面端面30，迅速反应生成镀银层，即形成金属导电层31(如图5所示)。然后，步骤54进行电铸，如图5所示，提供一电铸设备6，包括一电铸槽60、一金属基材61及一电源62，电源62具有一阳极620及一阴极622，电铸槽60中置有预定量的电铸液，将上述已生成金属导电层31的塑料基材列阵置入电铸槽60中，将阳极620与金属基材61相连接，阴极622与塑料基材3的金属导电层31相连接，并通入2～15A/dm2的直流电流，进行电铸；步骤55，经过一段时间电铸后，通过金属基材61的金属离子电导取向，从而在该等塑料基板3的金属导电层31与金属基材61之间逐渐形成一电铸沉积层32，电铸沉积层32与金属导电层31通过金属间的结合力紧密结合为一体，即得到所需非球面透镜的公模仁10矩阵序列。
上述塑料基材3材料可选自聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、环氧树脂、硅橡胶等。
上述金属基材61材料可选自镍基合金、钴基合金、铁基合金、不锈钢或工具钢等。
上述电铸液可为氨基磺酸镍(Nickel Sulfamate，Ni(SO3NH2))与硼酸(H3BO3)的混合液或金属基材61的相应金属盐溶液。
可以理解，本发明非球面透镜2的母模仁12的制备可将多根塑料基材3的非球面端面30通过机械切削成与母模仁12的第一凹面120相似，然后置于第二多孔基座8中，使其电铸沉积形成非球面透镜的母模仁12矩阵序列。
本发明还提供一种采用热压工艺形成非球面塑料透镜的方法。如图6所示，首先提供一用于制造非球面塑料透镜的塑料板材7，将该塑料板材7预热软化；然后，再将其置于上述非球面透镜的公、母模仁矩阵序列之间，加压，合模，开模，即形成非球面塑料透镜矩阵9，最后，将该非球面塑料透镜矩阵9进行切割，即可得到多个非球面塑料透镜2。
上述塑料板材7材料须为透明塑胶材料，可选自聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、苯乙烯与丙烯酸酯的共聚物(NBS)及烯丙基二甘醇碳酸酯(Allyl diglycol carbonate，CR-39)等。

Claims (10)

1.一种非球面透镜模仁的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
提供多根具有非球面端面的塑料基材；
提供一多孔基座，具有多个孔，将上述多根塑料基材分别插入该多孔基座的相应孔中，形成一塑料基材列阵；
在该塑料基材的非球面端面上形成金属导电层；
提供一电铸装置，对塑料基材列阵进行电铸，即得到非球面透镜的模仁矩阵序列。
2.如权利要求1所述的非球面透镜模仁的制造方法，其特征在于：该非球面透镜的模仁包括公模仁及母模仁。
3.如权利要求1所述的非球面透镜模仁的制造方法，其特征在于：该电铸装置包括一电源、一金属基材及一电铸槽，其中该电源包括一阳极及一阴极。
4.如权利要求3所述的非球面透镜模仁的制造方法，其特征在于：该阳极与金属基材相连接，阴极与塑料基材的金属导电层相连接。
5.如权利要求1所述的非球面透镜模仁的制造方法，其特征在于：金属导电层上生成一电铸沉积层，该电铸沉积层与金属导电层紧密结合。
6.如权利要求1所述的非球面透镜模仁的制造方法，其特征在于：该塑料基材材料选自聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、环氧树脂、硅橡胶中的一种。
7.如权利要求1所述的非球面透镜模仁的制造方法，其特征在于：电铸槽中置有预定量的电铸液，该电铸液为氨基磺酸镍与硼酸的混合溶液或金属基材的相应金属盐溶液。
8.如权利要求3所述的非球面透镜模仁的制造方法，其特征在于：该金属基材的材料选自镍基合金、钴基合金、铁基合金、不锈钢或工具钢中的一种。
9.一种制造非球面塑料透镜的方法，其特征在于包括以下步骤：
提供一塑料板材，将其进行预热软化；
提供一非球面透镜的模仁矩阵序列，并将上述塑料板材置于该模仁矩阵序列中，加压，合模，开模，得到一非球面塑料透镜矩阵；其中，该非球面透镜的模仁矩阵序列由如下方法制备：提供多根具有非球面端面的塑料基材；提供一多孔基座，具有多个孔，将上述多根塑料基材分别插入该多孔基座的相应孔中，形成一塑料基材列阵；在该塑料基材的非球面端面上形成金属导电层；提供一电铸装置，对塑料基材列阵进行电铸，即得到非球面透镜的模仁矩阵序列；
将上述非球面透镜塑料矩阵进行切割，即获得多个塑料非球面透镜。
10.如权利要求9所述的制造非球面塑料透镜的方法，其特征在于：塑料板材材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、苯乙烯与丙烯酸酯的共聚物及烯丙基二甘醇碳酸酯中的一种。
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