CN113933972A - 消色差全息光学器件及其制造方法 - Google Patents

消色差全息光学器件及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供消色差全息光学器件及其制造方法，涉及光学器件领域。该消色差全息光学器件，包括单面凸透镜、双面凸透镜和双面凹透镜，所述单面凸透镜和双面凸透镜的端面设置有阶梯环形弧面，且各弧形面截面轮廓弧线半径一致，所述双面凹透镜的两端面均设置有阶梯环形弧面，且各弧形面截面轮廓弧线半径一致，所述单面凸透镜、双面凹透镜和双面凸透镜依次堆叠，以及消色差全息光学器件的制造方法，包括成型、研磨、堆叠和装配步骤。本发明，可以减小光学器件的尺寸，同时采用树脂胶合一起，整体性好，不易进入灰尘。

Description

消色差全息光学器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及光学器件技术领域，具体为消色差全息光学器件及其制造方法。
背景技术
用白光进行成像时，除了每种单色光仍会产生五种单色像差外，还会因不同色光有不同折射率造成的色散，而使不同的色光有不同的传播光路，从而呈现出因不同色光的光路差别而引起的像差。
传统解决色差问题时，会采用如图5所示结构的消色差镜头：第一凸透镜（6）、凹透镜（7）和第二凸透镜（8）。但是采用该结构，使得镜头尺寸更大，不利于携带。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了消色差全息光学器件及其制造方法，解决了现有镜头尺寸大的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：消色差全息光学器件，包括单面凸透镜、双面凸透镜和双面凹透镜，所述单面凸透镜和双面凸透镜的端面设置有阶梯环形弧面，且各弧形面截面轮廓弧线半径一致，所述双面凹透镜的两端面均设置有阶梯环形弧面，且各弧形面截面轮廓弧线半径一致，所述单面凸透镜、双面凹透镜和双面凸透镜依次堆叠。
优选的，所述单面凸透镜、双面凸透镜和双面凹透镜的外侧套接有套筒，所述套筒的一端内部设置有固定圈，所述固定圈的侧壁和套筒的内壁螺纹配合。
消色差全息光学器件的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、成型：按照单面凸透镜、双面凸透镜和双面凹透镜制作模具，将物料注入模具中，带物料固化后，取出单面凸透镜、双面凸透镜和双面凹透镜，同时水口位于部件的侧壁；
步骤二、研磨：首先剪去双面凸透镜侧壁的水口，并进行初步打磨，接着使用夹具轴向夹紧双面凸透镜，并对双面凸透镜侧壁精磨，保证其圆度后，使用夹具夹持住双面凸透镜的侧壁，并使用磨具对双面凸透镜的端面进行研磨处理，单面凸透镜和双面凹透镜的处理方式和双面凸透镜一致；
步骤三、堆叠：将研磨后单面凸透镜、双面凸透镜和双面凹透镜转移至无尘室中并使用乙醇进行冲洗3～5次，取出晾干后，单面凸透镜、双面凹透镜和双面凸透镜按顺序堆叠，并在接触面出滴加树脂，然后至于真空室进行抽真空处理，待树脂固化后取出；
步骤四、装配：将单面凸透镜、双面凹透镜和双面凸透镜的堆叠件置于套筒中，使用固定圈以螺纹配合的方式固定。
优选的，所述步骤二，在剪去水口后，使用火焰喷烤单面凸透镜、双面凸透镜和双面凹透镜表面，使得表面热熔并再次固化。
优选的，所述步骤二研磨端面所使用的磨具分为两种，即用于与单面凸透镜、双面凸透镜配合研磨的一种和双面凹透镜配合研磨的一种，故双面凹透镜使用的磨具和单面凸透镜、双面凸透镜使用的磨具进行研磨前，可预先进行配合，进行两个磨具的磨合。
（三）有益效果
本发明提供了消色差全息光学器件及其制造方法。具备以下有益效果：
1、本发明，在透镜面设置有多个环形弧面，使得镜头使用的材料减少，且在轴向尺寸上更小，有助于提高缩小光学器件尺寸。
2、本发明，采用树脂的方式，将多个部件进行胶合，使得装置的整体性更高，同时避免了灰尘进入两部件之间。
3、本发明，进行研磨时，两种透镜面的磨具配合相互打磨，可以提高各部件配合的精度，减少树脂的用量，也降低了树脂的对光学成像的干扰。
附图说明
图1为本发明的立体示意图；
图2为本发明的正面示意图；
图3为本发明的爆炸结构示意图；
图4为本发明的剖视示意图；
图5为现有消色差的光学镜片排布方式。
其中，1、套筒；2、单面凸透镜；3、双面凸透镜；4、固定圈；5、双面凹透镜；6、第一凸透镜；7、凹透镜；8、第二凸透镜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1-4所示，本发明实施例提供消色差全息光学器件，包括单面凸透镜2、双面凸透镜3和双面凹透镜5，单面凸透镜2和双面凸透镜3的端面设置有阶梯环形弧面，且各弧形面截面轮廓弧线半径一致，该设置可以减小部件的轴向尺寸，使得部件可以使用更少的材料制造，减少质量，降低材料成本，双面凹透镜5的两端面均设置有阶梯环形弧面，且各弧形面截面轮廓弧线半径一致，和上述的效果一致，单面凸透镜2、双面凹透镜5和双面凸透镜3依次堆叠，使得堆叠件在轴向尺寸上更小，有助于镜头的厚度。
单面凸透镜2、双面凸透镜3和双面凹透镜5的外侧套接有套筒1，套筒1的一端内部设置有固定圈4，固定圈4的侧壁和套筒1的内壁螺纹配合，用于固定堆叠件。
消色差全息光学器件的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、成型：按照单面凸透镜2、双面凸透镜3和双面凹透镜5制作模具，将物料注入模具中，即部件采用套模成型，根据物料可以是玻璃、树脂等，根据不同物料，是否增设冷却用的装置，带物料固化后，取出单面凸透镜2、双面凸透镜3和双面凹透镜5，同时水口位于部件的侧壁，避免水口对部件透镜面造成损伤；
步骤二、研磨：首先剪去双面凸透镜3侧壁的水口，在剪去水口后，使用火焰喷烤单面凸透镜2、双面凸透镜3和双面凹透镜5表面，使得表面热熔并再次固化，可将透镜面的瑕疵裂纹进行处理，利于后续的研磨操作，并进行初步打磨，接着使用夹具轴向夹紧双面凸透镜3，并对双面凸透镜3侧壁精磨，保证其圆度后，由于透镜面设置有若干条环形弧面，进行打磨时，需要保证其光线聚焦同一点，先进行侧壁打磨，可以利于透镜面的打磨精度，使用夹具夹持住双面凸透镜3的侧壁，并使用磨具对双面凸透镜3的端面进行研磨处理，单面凸透镜2和双面凹透镜5的处理方式和双面凸透镜3一致；
研磨端面所使用的磨具分为两种，即用于与单面凸透镜2、双面凸透镜3配合研磨的一种和双面凹透镜5配合研磨的一种，故双面凹透镜5使用的磨具和单面凸透镜2、双面凸透镜3使用的磨具进行研磨前，可预先进行配合，进行两个磨具的磨合，使得单面凸透镜2、双面凸透镜3、双面凹透镜5研磨后进行堆叠，部件之间的缝隙尽可能地小，同时保证缝隙大小一致；
步骤三、堆叠：将研磨后单面凸透镜2、双面凸透镜3和双面凹透镜5转移至无尘室中并使用乙醇进行冲洗3～5次，取出晾干后，单面凸透镜2、双面凹透镜5和双面凸透镜3按顺序堆叠，并在接触面出滴加树脂，使得单面凸透镜2、双面凸透镜3和双面凹透镜5成为一个整体，相较于填充物为空气的类型，可以避免灰尘的进入，干扰光学成像，然后至于真空室进行抽真空处理，待树脂固化后取出，可以将树脂中的可能存在的气体排出，并且使得单面凸透镜2、双面凸透镜3和双面凹透镜5之间贴合更紧密；
步骤四、装配：将单面凸透镜2、双面凹透镜5和双面凸透镜3的堆叠件置于套筒1中，使用固定圈4以螺纹配合的方式固定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.消色差全息光学器件，包括单面凸透镜（2）、双面凸透镜（3）和双面凹透镜（5），其特征在于：所述单面凸透镜（2）和双面凸透镜（3）的端面设置有阶梯环形弧面，且各弧形面截面轮廓弧线半径一致，所述双面凹透镜（5）的两端面均设置有阶梯环形弧面，且各弧形面截面轮廓弧线半径一致，所述单面凸透镜（2）、双面凹透镜（5）和双面凸透镜（3）依次堆叠。
2.根据权利要求1所述的消色差全息光学器件，其特征在于：所述单面凸透镜（2）、双面凸透镜（3）和双面凹透镜（5）的外侧套接有套筒（1），所述套筒（1）的一端内部设置有固定圈（4），所述固定圈（4）的侧壁和套筒（1）的内壁螺纹配合。
3.消色差全息光学器件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、成型：按照单面凸透镜（2）、双面凸透镜（3）和双面凹透镜（5）制作模具，将物料注入模具中，带物料固化后，取出单面凸透镜（2）、双面凸透镜（3）和双面凹透镜（5）；
步骤二、研磨：首先剪去双面凸透镜（3）侧壁的水口，并进行初步打磨，接着使用夹具轴向夹紧双面凸透镜（3），并对双面凸透镜（3）侧壁精磨，保证其圆度后，使用夹具夹持住双面凸透镜（3）的侧壁，并使用磨具对双面凸透镜（3）的端面进行研磨处理，单面凸透镜（2）和双面凹透镜（5）的处理方式和双面凸透镜（3）一致；
步骤三、堆叠：将研磨后单面凸透镜（2）、双面凸透镜（3）和双面凹透镜（5）转移至无尘室中并使用乙醇进行冲洗3～5次，取出晾干后，单面凸透镜（2）、双面凹透镜（5）和双面凸透镜（3）按顺序堆叠，并在接触面出滴加树脂，然后至于真空室进行抽真空处理，待树脂固化后取出；
步骤四、装配：将单面凸透镜（2）、双面凹透镜（5）和双面凸透镜（3）的堆叠件置于套筒（1）中，使用固定圈（4）以螺纹配合的方式固定。
4.根据权利要求3所述的消色差全息光学器件的制造方法，其特征在于：所述步骤二，在剪去水口后，使用火焰喷烤单面凸透镜（2）、双面凸透镜（3）和双面凹透镜（5）表面，使得表面热熔并再次固化。
5.根据权利要求3所述的消色差全息光学器件的制造方法，其特征在于：所述步骤二，研磨端面所使用的磨具分为两种，即用于与单面凸透镜（2）、双面凸透镜（3）配合研磨的一种和双面凹透镜（5）配合研磨的一种，故双面凹透镜（5）使用的磨具和单面凸透镜（2）、双面凸透镜（3）使用的磨具进行研磨前，可预先进行配合，进行两个磨具的磨合。
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