CN115755321A - 一种凹非球面镜片的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种凹非球面镜片的加工方法，包括以下步骤：设计出待加工目标凹非球面镜片的形状，准备一个凹透镜和一个凸透镜，所述的凹透镜的凹面半径为待加工目标凹非球面镜片的非球面中的最大半径R2，所述的凸透镜的凸面半径为待加工目标凹非球面镜片的非球面中的最小半径R1，在凸透镜的凸面蒸镀憎水膜，在凹透镜内滴入适量的液体塑料或树脂或紫外胶水，然后将凸透镜的凸面压入凹透镜中，并保证凹透镜和凸透镜同心，然后取出凸透镜和平板；最后用数控单点金刚石车削技术车削出待加工目标凹非球面镜片的非球面，即得。本发明可方便快速的加工制作一种由玻璃基底+塑料或紫外胶水凹非球面形成的凹非球面镜片。
Description
技术领域
本发明涉及一种凹非球面镜片的加工方法。
背景技术
目前光学塑料、玻璃、石英、红外锗、硅等材料以及铜铝等有色软金属材料广泛应用于非球面光学元件的加工。根据形成方法，非球面零件的加工可归纳为4类：复制成型法、附加成型法、去除成型法和特种加工法。
非球面的超精密加工技术，它们主要是：数控单点金刚石车削技术(下面称SPDT)、数控超精密磨削及抛光技术以及光学塑料成型技术等。这些加工方法基本解决了各类非球面零件的加工问题，加工零件精度和效率高，适于批量生产非球面曲面加工。根据工件材料、形状、精度和口径等因素的不同，加工非球面零件采用的加工方法也不同。对于铜、铝等软质材料可采用SPDT进行超精密加工；对于玻璃陶瓷等硬脆材料则主要是通过数控超精密磨削及抛光技术进行加工，也可以采用玻璃模压成型法；而对于光学树脂材料则采用光学塑料成型技术，如注射成型技术等。
通常玻璃材料的非球面镜片是采用超精密数控研磨抛光技术进行加工，但是受限于研磨和抛光工具形状尺寸的影响，采用超精密数控研磨抛光技术加工玻璃材料的凹非球面存在一定困难，尤其无法加工曲率较大的小口径凹非球玻璃镜片。虽然数控单点金刚石车削技术(SPDT)技术适合于加工凹非球面，但是不适合加工玻璃等硬脆材料。
发明内容
本发明提供一种凹非球面镜片的加工方法，本发明方法采用紫外固化加数控单点金刚石车削技术，克服了采用数控单点金刚石车削技术不能加工玻璃材料的难题，可方便快速的加工制作一种由玻璃基底+塑料或紫外胶水凹非球面形成的凹非球面镜片。
本发明通过以下技术方案实现：
一种凹非球面镜片的加工方法，包括以下步骤：
利用光学仿真软件设计出待加工目标凹非球面镜片的形状，准备一个凹透镜和一个凸透镜，所述的凹透镜的凹面半径为待加工目标凹非球面镜片的非球面中的最大半径R2，所述的凸透镜的凸面半径为待加工目标凹非球面镜片的非球面中的最小半径R1，
在所述的凸透镜的凸面蒸镀一层抗粘的憎水膜，在所述的凸透镜的另一面设置一块外轮廓大于所述凹透镜凹面半径的平板，
然后在所述的凹透镜内滴入适量的液体塑料或树脂或紫外胶水，然后将凸透镜的凸面压入凹透镜中，并采用光学调心的方式保证凹透镜和凸透镜同心，待塑料或树脂或紫外胶水固化后形成塑料层或树脂层或紫外胶水层，取出凸透镜和平板；
最后对塑料层或树脂层或紫外胶水层用数控单点金刚石车削技术车削出待加工目标凹非球面镜片的非球面，即得所述的待加工目标凹非球面镜片。
进一步地，当凹透镜内滴入的是紫外胶水时，固化时对凹透镜和凸透镜双面同时UV光照射用来固化。
进一步地，所述的凹透镜和凸透镜为玻璃材质，所述的塑料层或树脂层或紫外胶水层的折射率与凹透镜的相同或者不同。
进一步地，所述的平板为玻璃材质，所述的平板为圆片或者方片，而且所述的凸透镜凸面球心位于所述的平板与凸透镜贴合的平面上。
较之前的现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明方法采用紫外固化加数控单点金刚石车削技术，克服了采用数控单点金刚石车削技术不能加工玻璃材料以及数控铣磨抛光加工难以加工凹非球面的难题，可方便快速的加工制作一种由玻璃基底+塑料或紫外胶水凹非球面形成的凹非球面镜片。
附图说明
图1是本发明凸透镜和平板的结构示意图；
图2是本发明塑料层或紫外胶水层粘合固化后的示意图；
图3是车削前非球面后的凹非球面镜片；
图4是车削出非球面后的凹非球面镜片。
具体实施方式
实施例1
本实施例制备加工一口径为20mm的凹非球透镜，半球形(即深为10mm)。
一种凹非球面镜片的加工方法，包括以下步骤：
利用光学仿真软件设计出待加工目标凹非球面镜片的形状，准备一个凹透镜1和一个凸透镜2，所述的凹透镜1的凹面半径为待加工目标凹非球面镜片的非球面中的最大半径R2，所述的凸透镜2的凸面半径为待加工目标凹非球面镜片的非球面中的最小半径R1，
在所述的凸透镜2的凸面蒸镀一层抗粘的憎水膜2-1，在所述的凸透镜2的另一面设置一块外轮廓大于所述凹透镜1凹面半径的平板3，
然后在所述的凹透镜1内滴入适量的液体塑料或树脂或紫外胶水，然后将凸透镜2的凸面压入凹透镜1中，并采用光学调心的方式保证凹透镜1和凸透镜2同心，待塑料或树脂或紫外胶水固化后形成塑料层或树脂层或紫外胶水层4，取出凸透镜2和平板3；
最后对塑料层或树脂层或紫外胶水层4用数控单点金刚石车削技术车削出待加工目标凹非球面镜片的非球面，即得所述的待加工目标凹非球面镜片。
当凹透镜1内滴入的是紫外胶水时，固化时对凹透镜1和凸透镜2双面同时UV光照射用来固化。
所述的凹透镜1和凸透镜2为玻璃材质，所述的塑料层或树脂层或紫外胶水层4的折射率与凹透镜1的相同或者不同。
所述的平板3为玻璃材质，所述的平板3为圆片或者方片，而且所述的凸透镜2凸面球心位于所述的平板3与凸透镜2贴合的平面上。
所述的光学仿真软件为ZEMAX软件，本实施例凹透镜和凸透镜均采用K9玻璃材料，紫外胶水取和K 9玻璃材料折射率(n＝1.52)匹配的紫外胶水，所述的光学仿真软件为ZEMAX软件，本实施例的R2为10mm，R1为9mm，憎水膜采用AF膜料蒸镀的厚度为5-15nm的憎水膜，滴入的紫外胶水的体积为1135mm3，紫外固化时采用双面同时UV光(光强》500mW，照射时间5分钟。
本发明不仅限于上述实施例，凡是依据本发明原理所做的简单替换均在本发明保护范围之内。
Claims (4)
1.一种凹非球面镜片的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
利用光学仿真软件设计出待加工目标凹非球面镜片的形状，准备一个凹透镜(1)和一个凸透镜(2)，所述的凹透镜(1)的凹面半径为待加工目标凹非球面镜片的非球面中的最大半径R2，所述的凸透镜(2)的凸面半径为待加工目标凹非球面镜片的非球面中的最小半径R1，
在所述的凸透镜(2)的凸面蒸镀一层抗粘的憎水膜(2-1)，在所述的凸透镜(2)的另一面设置一块外轮廓大于所述凹透镜(1)凹面半径的平板(3)，
然后在所述的凹透镜(1)内滴入适量的液体塑料或树脂或紫外胶水，然后将凸透镜(2)的凸面压入凹透镜(1)中，并采用光学调心的方式保证凹透镜(1)和凸透镜(2)同心，待塑料或树脂或紫外胶水固化后形成塑料层或树脂层或紫外胶水层(4)，取出凸透镜(2)和平板(3)；
最后对塑料层或树脂层或紫外胶水层(4)用数控单点金刚石车削技术车削出待加工目标凹非球面镜片的非球面，即得所述的待加工目标凹非球面镜片。
2.根据权利要求1所述的一种凹非球面镜片的加工方法，其特征在于：当凹透镜(1)内滴入的是紫外胶水时，固化时对凹透镜(1)和凸透镜(2)双面同时UV光照射用来固化。
3.根据权利要求1所述的一种凹非球面镜片的加工方法，其特征在于：所述的凹透镜(1)和凸透镜(2)为玻璃材质，所述的塑料层或树脂层或紫外胶水层(4)的折射率与凹透镜(1)的相同或者不同。
4.根据权利要求1所述的一种凹非球面镜片的加工方法，其特征在于：所述的平板(3)为玻璃材质，所述的平板(3)为圆片或者方片，而且所述的凸透镜(2)凸面球心位于所述的平板(3)与凸透镜(2)贴合的平面上。
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