CN108318948A - 一种光学成像元件及光学成像元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学成像元件及其制造方法，该光学成像元件主要由上层透光层叠体和下层透光层叠体组成，上层透光层叠体和下层透光层叠体均是由若干条镀有单面或双面金属反射层的细长透明条粘合而成，两块透光层叠体的内部反射面的方向形成正交排列，上层透光层叠体、下层透光层叠体之间通过透明高分子粘着剂粘合在一起。其制造方法包括镀金属反射层、透明材料切割、细长透明条粘合、透光层叠体的形成与打磨和光学元器件成型共5个步骤。本发明的光学成像元件结构简单，具有较好光学成像性能，光学成像元件的制造方法具有生产工序简单、生产成本低廉等优点，相对于现有技术中的制造方法能够节省大量的人力物力，实现光学元件的低价大量生产。
Description
技术领域
本发明属于光学成像技术领域，具体的说是涉及一种光学成像元件及光学成像元件的制造方法。
背景技术
光学成像元件是光学系统的基本组成单元，大部分光学成像元件起成像的作用，如透镜、棱镜或反射镜等。另外还有一些在光学系统中起特殊作用如分光、传像和滤波等的光学成像元件，如分划板、滤光片、光栅或光寻纤维件等。而全息透镜、梯度折射率透镜、二元光学元件等是近一二十年来出现的新型光学成像元件。现有技术中的光学成像元件是在透明合成树脂板或者玻璃板等光学板件的表面蒸镀金属反射面进行制造的，现有技术中的这种制造方法需要特别的蒸镀装置，非常耗费时间，使得光学成像元件的生产成本较高，生产工序较复杂，因此现有技术中光学成像元件的制造方法存在无法低价大量生产的缺陷。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、成本低廉的光学成像元件及光学成像元件的制造方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种光学成像元件，该光学成像元件主要由上层透光层叠体和下层透光层叠体组成，上层透光层叠体和下层透光层叠体均是由若干条镀有单面或双面金属反射层的细长透明条粘合而成，上层透光层叠体和下层透光层叠体之间的细长透明条垂直设置，两块透光层叠体的内部反射面的方向形成正交排列，上层透光层叠体、下层透光层叠体之间通过透明高分子粘着剂粘合在一起。
光学成像元件还包括透明板材，透明板材通过透明高分子粘着剂粘结在上层透光层叠体的上表面或下层透光层叠体的下表面，或者在透光层叠体的上、下表面均粘结有透明板材，细长透明条和透明板材均是由玻璃、有机玻璃或树脂材料制成。细长透明条的宽度为200～2000微米，细长透明条的高度为20～6000微米。
本发明还公开了一种光学成像元件的制造方法，该光学成像元件的制造方法具体包括镀金属反射层、透明材料切割、细长透明条粘合、透光层叠体的形成与打磨和光学元器件成型共5个步骤。
镀金属反射层步骤具体为：在透明薄板的一侧或两侧均匀镀上一层高反射率金属反射层，高反射率金属反射层由钛、锡、铬、铝或银制成。
透明材料切割步骤具体为：将镀有高反射率金属反射层的透明薄板沿着边缘方向平行切割出若干个细长透明条，用超声波或化学试剂对每个细长透明条进行清洗以去除切割时在细长透明条边缘上产生的碎末及杂质。
细长透明条粘合步骤具体为：（1）在每个细长透明条的一个或两个金属反射面上均匀涂覆上能够固化的透明高分子粘着剂；（2）将一个涂有透明高分子粘着剂的细长透明条的反射面与另一个细长透明条涂有或未涂有透明高分子粘着剂的其中一个反射面沿着边缘整齐的粘合在一起并施加适当的压力；（3）将若干个细长透明条按照步骤（2）中的方法依次粘合在一起从而形成具有一定厚度的透光层叠体；（4）清除掉透光层叠体上面和下面由于排列细长透明条时挤压而溢出的多余的透明高分子粘着剂。
透光层叠体的形成与打磨步骤具体为：首先对透光层叠体中的透明高分子粘着剂进行固化，然后对透光层叠体的上表面和下表面进行打磨从而降低粗糙度。光学元器件成型步骤具体为：（1）将一块已经打磨好的透光层叠体的上表面均匀涂覆上能够固化的透明高分子粘着剂；（2）将另一块已经打磨好的透光层叠体沿厚度方向垂直放置在步骤（1）中涂覆有透明高分子粘着剂的透光层叠体之上，并使两块透光层叠体的内部反射面的方向形成正交排列；（3）施加适当的压力使两块尺寸相同而且正交摆放的透光层叠体整齐的粘合在一起，去除被挤压出的多余的透明高分子粘着剂，然后固化两个透光层叠体之间的透明高分子粘着剂，从而形成光学元器件。根据实际使用中的具体需求，分别在光学元器件的上表面、下表面或上下表面均采用透明高分子粘着剂粘接上透明板材。各制造步骤中采用的固化方式可以是UV紫外固化、热固化或化学常温固化等多种固化方式。
本发明的光学成像元件使用状态的工作原理图如图11所示，利用本发明中的使入射图像的光线产生弯曲的光学成像元件，使光线在光学成像元件中经过至少2次反射后，形成与入射图像对应的空中实像，每个细长透明条的反射面是全反射，其中细长透明条也可以是遮明的，但折射角的条件要大于临界角形成全反射，一次反射不能形成无介质浮空影像，所以一定要采用本发明中的二次反射才能形成稳定的、完全定位的空中实像。无介质浮空影像技术不需要任何介质，能够在不存在任何事物的空中出现正视的影像，便于实现崭新的无介质浮空影像人机交互系统。
本发明的有益效果是：本发明中的光学成像元件是一种能够使入射图像的光线产生弯曲的光学元件，是一种能够实现无介质浮空影像技术的光学元件。本发明中公开的光学成像元件结构简单，具有较好光学成像性能，而且本发明中公开的光学成像元件的制造方法具有生产工序简单、生产成本低廉等优点，相对于现有技术中的光学元件制造方法能够节省大量的人力物力，无需复杂繁琐的制造工艺，本发明中光学成像元件的制造方法能够实现光学元器件的低价大量生产。
附图说明
图1是本发明光学成像元件的立体结构示意图；
图2是本发明透明材料切割步骤中细长透明条的结构示意图；
图3是本发明细长透明条粘合步骤中透光层叠体的立体结构示意图；
图4是本发明细长透明条粘合步骤中透光层叠体的剖面结构示意图；
图5是本发明光学成像元件两层透光层叠体未粘合前的立体结构示意图；
图6是本发明光学成像元件两层透光层叠体粘合后的立体结构示意图。
图7是本发明光学成像元件细长透明条单侧涂覆金属反射层的俯视图；
图8是本发明光学成像元件细长透明条单侧涂覆金属反射层的侧视图；
图9是本发明光学成像元件细长透明条双侧涂覆金属反射层的俯视图；
图10是本发明光学成像元件细长透明条双侧涂覆金属反射层的侧视图；
图11是本发明光学成像元件在使用状态的工作原理图；
图中：1-上层透光层叠体；2-下层透光层叠体；3-透明板材；4-细长透明条；5-金属反射层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述。
如图1至图11所示，一种光学成像元件，该光学成像元件主要由上层透光层叠体1和下层透光层叠体2组成，上层透光层叠体1和下层透光层叠体2均是由若干条镀有单面或双面金属反射层5的细长透明条4粘合而成，上层透光层叠体1和下层透光层叠体2之间的细长透明条4垂直设置，两块透光层叠体的内部反射面的方向形成正交排列，上层透光层叠体1、下层透光层叠体2之间通过透明高分子粘着剂粘合在一起。
光学成像元件还包括透明板材3，透明板材3通过透明高分子粘着剂粘结在上层透光层叠体1的上表面或下层透光层叠体2的下表面，或者在透光层叠体的上、下表面均粘结有透明板材3，细长透明条4和透明板材3均是由玻璃、有机玻璃或树脂材料制成。细长透明条4的宽度为200～2000微米，细长透明条4的高度为20～6000微米。
本发明还公开了一种光学成像元件的制造方法，该光学成像元件的制造方法具体包括镀金属反射层5、透明材料切割、细长透明条4粘合、透光层叠体的形成与打磨和光学元器件成型共5个步骤。
镀金属反射层5步骤具体为：在透明薄板的一侧或两侧均匀镀上一层高反射率金属反射层5，高反射率金属反射层5由钛、锡、铬、铝或银制成。透明材料切割步骤具体为：将镀有高反射率金属反射层5的透明薄板沿着边缘方向平行切割出若干个细长透明条4，用超声波或化学试剂对每个细长透明条4进行清洗以去除切割时在细长透明条4边缘上产生的碎末及杂质。
细长透明条4粘合步骤具体为：（1）在每个细长透明条4的一个或两个金属反射面上均匀涂覆上能够固化的透明高分子粘着剂；（2）将一个涂有透明高分子粘着剂的细长透明条4的反射面与另一个细长透明条4涂有或未涂有透明高分子粘着剂的其中一个反射面沿着边缘整齐的粘合在一起并施加适当的压力；（3）将若干个细长透明条4按照步骤（2）中的方法依次粘合在一起从而形成具有一定厚度的透光层叠体；（4）清除掉透光层叠体上面和下面由于排列细长透明条4时挤压而溢出的多余的透明高分子粘着剂。
透光层叠体的形成与打磨步骤具体为：首先对透光层叠体中的透明高分子粘着剂进行固化，然后对透光层叠体的上表面和下表面进行打磨从而降低粗糙度。光学元器件成型步骤具体为：（1）将一块已经打磨好的透光层叠体的上表面均匀涂覆上能够固化的透明高分子粘着剂；（2）将另一块已经打磨好的透光层叠体沿厚度方向垂直放置在步骤（1）中涂覆有透明高分子粘着剂的透光层叠体之上，并使两块透光层叠体的内部反射面的方向形成正交排列；（3）施加适当的压力使两块尺寸相同而且正交摆放的透光层叠体整齐的粘合在一起，去除被挤压出的多余的透明高分子粘着剂，然后固化两个透光层叠体之间的透明高分子粘着剂，从而形成光学元器件。根据实际使用中的具体需求，分别在光学元器件的上表面、下表面或上下表面均采用透明高分子粘着剂粘接上透明板材3。各制造步骤中采用的固化方式可以是UV紫外固化、热固化或化学常温固化等多种固化方式。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种光学成像元件，其特征在于：所述光学成像元件主要由上层透光层叠体和下层透光层叠体组成，所述上层透光层叠体和所述下层透光层叠体均是由若干条镀有单面或双面金属反射层的细长透明条粘合而成，所述上层透光层叠体和所述下层透光层叠体之间的细长透明条垂直设置，两块所述透光层叠体的内部反射面的方向形成正交排列，所述上层透光层叠体、下层透光层叠体之间通过透明高分子粘着剂粘合在一起。
2.根据权利要求1所述的光学成像元件，其特征在于：所述光学成像元件还包括透明板材，所述透明板材通过透明高分子粘着剂粘结在上层透光层叠体的上表面或下层透光层叠体的下表面，或者在透光层叠体的上、下表面均粘结有所述透明板材，所述细长透明条和透明板材均是由玻璃、有机玻璃或树脂材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的光学成像元件，其特征在于：所述细长透明条的宽度为200～2000微米，所述细长透明条的高度为20～6000微米。
4.根据权利要求1、2或3中任一项权利要求所述的光学成像元件的制造方法，其特征在于：所述光学成像元件的制造方法具体包括镀金属反射层、透明材料切割、细长透明条粘合、透光层叠体的形成与打磨和光学元器件成型共5个步骤。
5.根据权利要求4所述的光学成像元件的制造方法，其特征在于：所述镀金属反射层步骤具体为：在透明薄板的一侧或两侧均匀镀上一层高反射率金属反射层，所述高反射率金属反射层由钛、锡、铬、铝或银制成。
6.根据权利要求4所述的光学成像元件的制造方法，其特征在于：所述透明材料切割步骤具体为：将镀有高反射率金属反射层的透明薄板沿着边缘方向平行切割出若干个细长透明条，用超声波或化学试剂对每个所述细长透明条进行清洗以去除切割时在细长透明条边缘上产生的碎末及杂质。
7.根据权利要求4所述的光学成像元件的制造方法，其特征在于：所述细长透明条粘合步骤具体为：
（1）在每个细长透明条的一个或两个金属反射面上均匀涂覆上能够固化的透明高分子粘着剂；
（2）将一个涂有透明高分子粘着剂的细长透明条的反射面与另一个细长透明条涂有或未涂有透明高分子粘着剂的其中一个反射面沿着边缘整齐的粘合在一起并施加适当的压力；
（3）将若干个细长透明条按照步骤（2）中的方法依次粘合在一起从而形成具有一定厚度的透光层叠体；
（4）清除掉所述透光层叠体上面和下面由于排列细长透明条时挤压而溢出的多余的透明高分子粘着剂。
8.根据权利要求4所述的光学成像元件的制造方法，其特征在于：所述透光层叠体的形成与打磨步骤具体为：首先对透光层叠体中的透明高分子粘着剂进行固化，然后对透光层叠体的上表面和下表面进行打磨从而降低粗糙度。
9.根据权利要求4所述的光学成像元件的制造方法，其特征在于：所述光学元器件成型步骤具体为：
（1）将一块已经打磨好的透光层叠体的上表面均匀涂覆上能够固化的透明高分子粘着剂；
（2）将另一块已经打磨好的透光层叠体沿厚度方向垂直放置在步骤（1）中涂覆有透明高分子粘着剂的透光层叠体之上，并使两块透光层叠体的内部反射面的方向形成正交排列；
（3）施加适当的压力使两块尺寸相同而且正交摆放的透光层叠体整齐的粘合在一起，去除被挤压出的多余的透明高分子粘着剂，然后固化两个透光层叠体之间的透明高分子粘着剂，从而形成光学元器件。
10.根据权利要求4所述的光学成像元件的制造方法，其特征在于：根据实际使用中的具体需求，分别在光学元器件的上表面、下表面或上下表面均采用透明高分子粘着剂粘接上透明板材。
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