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一个光学透镜如何形成?

来源:深圳市凯茉锐电子科技有限公司2025-04-22

光学设计工作者在设计完成后,对透镜参数最后确定,需要与加工工厂的样板进行比对,以利于加工效率及加工速度。那么样板比对后,图纸下发给加工商,透镜事如何从一张纸变为一个透镜呢?

 

那么我们说说图纸后面的事~


一、毛坯制备

1. 选料与切割,根据图纸上材料要求,选用光学玻璃(如K9、BK7)、晶体(如CaF₂)等,通过外圆/内圆切割机或激光切割将块状玻璃分割成坯件,切割余量控制在0.5-1mm。采用胶条法将玻璃粘结成条状,通过滚圆机初步形成球面轮廓。

2. 粗磨,使用W40-W28金刚砂进行散粒研磨,去除表面气泡和杂质,表面粗糙度降至微米级。采用"上小下大"的治具组合(如上方治具直径比下方小5%),通过摆动磨削避免塌边或翘边。

二、精磨与抛光

1. 精磨(细磨),将粗磨后的镜片粘结成镜盘,使用树脂结合剂砂轮逐步细化磨料(W40→W5),表面粗糙度达亚微米级。关键控制的参数是磨削压力0.2-0.5kg/cm²,磨削液流量200ml/min,温度波动≤±1℃。

2. 古典抛光,采用沥青抛光模+氧化铈/红粉抛光液,抛光液pH值6-8,温度25℃±1,湿度60-70%。 抛光轨迹设计,螺旋线+往复摆动复合运动,边缘线速度比中心高15-20%以补偿边缘效应。

三、定心与成型

1. 定心磨边, 光学定心法是通过自准直仪调整镜片光轴与机械轴重合,偏心公差≤5μm。使用金刚石砂轮磨外圆,砂轮粒度与玻璃硬度匹配(如Hv500玻璃用400#砂轮)。

四、后处理工艺

1. 镀膜, 真空蒸镀法是在10⁻⁴ Pa真空度下,使用氟化镁(MgF₂)、二氧化钛(TiO₂)等材料镀制增透膜,透过率可达99.5%。膜厚控制,通过晶振监控系统实现±2nm精度,典型膜系为4层λ/4结构。

2. 胶合与涂墨,紫外固化胶合:胶层厚度控制±2μm,光轴偏移≤3μm。消光处理是在镜片非光学面涂覆碳黑/石墨混合涂料,反射率降低至0.5%以下。

五、检测与质控

    面形检测,使用斐索干涉仪检测面形精度,通过干涉条纹分析达到λ/10(λ=632.8nm)。表面疵病检测,在200lux照度下,用50倍显微镜检查擦痕/麻点,符合MIL-PRF-13830B标准。

六、工艺特点与挑战

    第一,环境要求,车间恒温22℃±2℃,湿度60%±5%,洁净度Class 1000级。第二,技术瓶颈,传统工艺非球面加工良率仅60%,依赖技师经验调整抛光模形变。第三,发展趋势,与离子束修形技术结合,实现λ/50级超精密加工。

该流程体现了机械精度与材料科学的深度融合,每个环节的细微参数变化都会影响最终光学性能。

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