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非球面镜头是怎么制造的
- 2020-11-21-

玻璃成型

      精密玻璃成形是将光学玻璃芯加热到高温,使其表面具有足够塑性的一种制造技术。采用非球面模压成型,然后逐渐冷却到室温,光学玻璃芯仍保持模制形状。制造模具的初始启动成本很高,因为模具必须使用高度耐用的材料精确制造,以保持光滑的表面,同时考虑到玻璃芯中可能出现的任何收缩,以产生所需的非球面成型形状。然而,当成型完成后,每个透镜的边际成本将低于标准制造技术的边际成本。因此,它特别适合大批量生产。

精密抛光

       多年来,非球面透镜在加工过程中需要一个接一个地进行研磨和抛光。虽然非球面透镜的制造工艺没有大的改变,但制造技术的重大进步提高了这种制造技术所能达到的高精度。值得注意的是,计算机控制的精密抛光,自动调整刀具停留参数,以抛光需要更多抛光的高点。如果需要更高的抛光质量,可以使用磁流变抛光(MRF)来改善表面。与标准抛光技术相比,MRF技术可以精确控制去除位置,去除率高,可以在短时间内实现高性能抛光。其他制造技术一般需要一个特殊的模具,每个镜片都有自己独特的模具,但抛光是使用标准工具,因此抛光成为原型制造和小批量生产应用的优先选择。

金刚石车削

       与研磨和抛光类似,单点金刚石车削(SPDT)可以一次制造一个单透镜。然而,SPDT中使用的刀具尺寸明显小于精密抛光,从而获得更好的表面光洁度和表面精度。与其他技术相比,SPDT对材料的选择也更加有限,因为玻璃不能通过金刚石车削成形,而塑料、金属和晶体则可以,SPDT也可用于制造玻璃和聚合物成型的金属模具。

模压聚合物成型

       聚合物成型从标准球面(例如,消色差透镜)开始,然后压在非球面模具中的一薄层光敏聚合物上,以获得非球面结果。这种技术对于需要额外性能的大规模精密应用非常有用,其数量可以证明初始工具成本是合理的。聚合物成型使用单点金刚石车削来制造非球面模具和玻璃球面透镜。透镜和注入聚合物的表面在室温下被压缩和紫外光固化以产生非球面透镜。由于成型是在室温下进行的,而不是在高温下进行的,因此模具中产生的应力要小得多,从而降低了模具成本,使模具材料更易于制造。聚合物层的厚度是有限的,非球面的偏差是可以限制的。这种聚合物不像玻璃那样耐用,所以对于暴露在恶劣环境中的表面来说,它不是一个理想的解决方案。

注塑成型

       注塑成型可以优化零件成本、模具复杂度和精度。与玻璃相比,塑料具有较差的热稳定性和抗压性,因此需要对其进行特殊处理以获得等效非球面透镜。然而,塑料的优点是重量轻,易于成型,并且可以与紧固件集成以生产单个模块。虽然光学质量塑料的选择有限,但塑料非球面透镜成本低、重量轻,因此这种设计在某些应用中得到了应用。

       压缩成型也可以用来形成塑料非球面材料,即将预热后的塑料材料放置在模具开口的下半部分,然后将模具的上半部分,即压缩塑料压下,以匹配模具的形状。压缩成型用于关注结构细节的透镜,例如菲涅耳透镜和凸透镜阵列。注塑成型和压缩成型可以单独使用,也可以组合使用。当结合使用时,这种技术通常被称为精密铸造。


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