一種基于順序流體注塑的復合透鏡制備裝置及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光學技術領域，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合透鏡制備方法，主要應用于光束轉換、光學成像、光電成像、光電檢測、物質分析、激光加工、光學照明、投影技術、光學顯微、光學操控、光通訊、光場調控、虛擬現實等領域中的復合透鏡加工制備。
【背景技術】
[0002]透鏡通常定義為用透明物質制成的表面為球面一部分的光學元件，包括有塑膠透鏡和玻璃透鏡兩種，隨著科學技術發展，透鏡定義已經發生拓展，廣義的透鏡為具有光束轉換功能的光學元件，除了傳統的表面為球面一部分的光學元件，表面為非球面的光束轉換會聚光學元件也為透鏡。兩個以上的單透鏡構成的透鏡稱為復合透鏡，通常用于單體透鏡可以實現聚焦成像等功能，但是存在性能上的不足，采用多種形式及多種光學玻璃的透鏡組合起來構成復合透鏡可以提高透鏡使用性能。
[0003]在先技術中存在一種透鏡制備方法，此傳統制備方法采用機械打磨加工方法，就是用曲率半徑一樣的模板進行打磨加工，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對稱型曲面透鏡，但是本質上無法加工自由曲面透鏡，加工曲面受限制，并且一個模具只能加工一種透鏡面形。在先技術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點，但是仍存在本質不足，難于實現微透鏡加工，加工精度不高，難于實現高性能透鏡，并且加工靈活性差，同樣一個模具只能加工一種透鏡面形。目前，復合透鏡的制備基本上是基于單透鏡的制備工藝和方法，采用多個單透鏡進行膠合或機械相互連接固定，盡管具有一定優點，但是存在本質不足，制作工藝復雜、制作過程可調控性差、加工靈活性差、難于實現微型化、不便于集成、制備過程難于實時監控，并且難于實現復合透鏡的動態定制化流程。
【發明內容】
[0004]本發明針對現有技術中存在的技術問題提出了一種基于順序流體注塑的復合透鏡制備裝置，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壁上軸對稱地設有的若干對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置有用于控制各個流體界面面形的面形控制部件以及用于監控整個制備過程的光束發射部件和光束接收部件。
[0006]作為優選，所述的軸對稱設置的流體入口和流體出口均設置在流體分界面上。流體入口和流體出口處的流體在固化后會造成凸起等瑕疵，為了便于后續加工(打磨、拋光等)以及減小對透鏡光學性能的影響，所以將流體入口和流體出口設置在流體分界面上。
[0007]作為優選，所述的軸對稱設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，且每對所述的流體入口和流體出口設有堵頭。設置不同高度緊密排列的流體入口和流體出口的優勢在于，同一模具可加工多種形狀、尺寸的透鏡，只需通過選擇相應高度的流體入口和流體出口即可。
[0008]作為優選，所述的殼體模具為錐形圓臺。錐形圓臺便于脫模。
[0009]作為優選，所述的殼體模具由透明材質制成。
[0010]一種基于順序流體注塑的復合透鏡制備方法，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，開啟設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，同時開啟設置在殼體模具頂部的光束發射部件和光束接收部件，用于監控整個透鏡制備過程；
[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)重復步驟3)，根據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，整個透鏡制備完成。
[0015]作為優選，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稱的設置有多對，在進行具體透鏡制備時，首先根據具體透鏡參數選擇合適高度的流體入口和流體出口。
[0016]作為優選，面形控制部件采用氣壓流體界面面形控制界面。
[0017]本發明的一種基于順序流體注塑的復合透鏡制備裝置及制備方法，采用多層透鏡單元分時注塑分時固化，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，保證面形的準確性，同時整個過程設有光束收發設備作為監控。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明的一種基于順序流體注塑的復合透鏡制備裝置的結構示意圖；
[0019]圖2為本發明的一種基于順序流體注塑的復合透鏡制備方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發明實施例作進一步詳細描述。
[0021]如圖1所示為本發明實施例的一種基于順序流體注塑的復合透鏡制備裝置結構示意圖，具體實施例如下:一種基于順序流體注塑的復合透鏡制備裝置，包括圓臺錐形的殼體模具I以及設置在殼體模具I下方的基板2，殼體模具I的側壁上軸對稱地緊密設置有多對流體入口 11和流體出口 12，殼體模具I的頂部設置有用于控制流體界面面形的面形控制裝置3以及用于監控整個透鏡制備過程的光束發射部件4和光束接收部件5。
[0022]其中，每對流體入口 11和流體出口 12均設有堵頭6，當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