CN110568530A - 基于模压成形的曲面仿生复眼加工方法 - Google Patents

基于模压成形的曲面仿生复眼加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110568530A
CN110568530A CN201910856777.0A CN201910856777A CN110568530A CN 110568530 A CN110568530 A CN 110568530A CN 201910856777 A CN201910856777 A CN 201910856777A CN 110568530 A CN110568530 A CN 110568530A
Authority
CN
China
Prior art keywords
concave lens
compound eye
mould
photoresist
eye
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910856777.0A
Other languages
English (en)
Inventor
周天丰
许汝真
阮本帅
颜培
梁志强
刘志兵
焦黎
解丽静
王西彬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Beijing Institute of Technology BIT
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201910856777.0A priority Critical patent/CN110568530A/zh
Publication of CN110568530A publication Critical patent/CN110568530A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
    • G02B3/0025—Machining, e.g. grinding, polishing, diamond turning, manufacturing of mould parts
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
    • G02B3/0031—Replication or moulding, e.g. hot embossing, UV-casting, injection moulding

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于模压成形的曲面仿生复眼加工方法，包括以下步骤：在凹透镜模具表面自组装二氧化硅微球阵列；在所述凹透镜模具表面涂覆光刻胶，控制涂覆厚度使得所述二氧化硅微球部分暴露；利用氢氟酸溶液腐蚀剥离所述二氧化硅微球，获得具有凹透镜阵列的光刻胶掩膜；并利用等离子体刻蚀实现光刻胶上的微透镜阵列图案向基底模具转移；洗去残留光刻胶，获得复眼模具；利用所述复眼模具通过模压成形法加工出复眼透镜。与现有技术相比，本发明的制备工艺简单；复眼模具可反复使用，有利于复眼透镜批量化生产；可实现多种光学材料复眼透镜的加工。

Description

基于模压成形的曲面仿生复眼加工方法
技术领域
本发明涉及曲面仿生复眼加工技术领域，特别是涉及一种基于模压成形的曲面仿生复眼加工方法。
背景技术
目前，曲面仿生复眼的加工方法主要有光刻加工和超精密切削加工方法。光刻加工方法：利用光刻胶热熔法制作平面微透镜阵列(凸透镜)；对平面微透镜阵列进行PDMS倒模(凹透镜)，获得薄膜微透镜阵列；将PDMS薄膜微透镜阵列置于大的凹透镜模具中或利用气压差使得PDMS薄膜变形具有一定曲率；填充光刻胶并进行固化，然后获得仿生复眼结构。超精密切削加工方法：根据待加工的复眼尺寸与结构，规划刀具轨迹，通过切削加工实现仿生复眼的加工。
光刻加工方法应用普遍，能够实现大面积和一定填充率的微透镜阵列，但是也存在以下缺点：(1)倒模后形成的为平面PDMS薄膜微透镜阵列，在后一步的曲面仿生复眼加工中，需使得PDMS薄膜弯曲，这会导致PDMS微透镜阵列的间距和形状发生一定的变化，影响加工精度；(2)加工出的仿生复眼材料多局限为树脂类，最终形成的仿生复眼是以曲面PDMS微透镜阵列薄膜为模具，通过注塑或填充固化等工艺形成，所得到的仿生复眼材料多为光固化类或低熔点树脂材料。(3)工艺步骤复杂，导致误差累积效果加剧。
超精密切削加工方法能够实现复杂曲面高形状尺寸精度的加工，但是存在以下几个缺点：(1)加工仿生复眼尺寸受限，一方面受限于刀具的刀尖圆弧半径，另一方面受限于刀具轨迹的干涉；(2)所能加工的材料有限，难以加工硬脆性材料。
因此，如何提供一种工艺步骤简洁，能够实现复眼形状尺寸可控性加工的曲面仿生复眼加工方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于模压成形的曲面仿生复眼的加工方法，用以简化曲面仿生复眼的制备工艺、实现批量化生产并且可实现多种光学材料复眼透镜的加工。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种基于模压成形的曲面仿生复眼加工方法，包括以下步骤：
步骤110：在凹透镜模具表面自组装二氧化硅微球阵列；
步骤120：在所述凹透镜模具表面涂覆光刻胶，控制涂覆厚度使得所述二氧化硅微球部分暴露；
步骤130：利用氢氟酸溶液腐蚀剥离所述二氧化硅微球，获得具有凹透镜阵列的光刻胶掩膜；并利用等离子体刻蚀实现光刻胶上的微透镜阵列图案向基底模具转移；
步骤140：洗去残留光刻胶，获得复眼模具；
步骤150：利用所述复眼模具通过模压成形法加工出复眼透镜。
优选地，所述凹透镜模具为切削/磨削加工而成，所述凹透镜模具为球面凹透镜模具或非球面凹透镜模具。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的制备工艺简单；复眼模具可反复使用，有利于复眼透镜批量化生产；可实现多种光学材料(玻璃、树脂等)复眼透镜的加工。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例的凹透镜模具加工方式示意图；
图2为本实施例步骤110的示意图；
图3为本实施例步骤120的示意图；
图4为本实施例步骤130的示意图；
图5为本实施例步骤140的示意图；
图6为本实施例步骤150的示意图；
附图标记说明：1凹透镜模具；2二氧化硅微球；3复眼模具；4光刻胶掩膜；5真空吸盘；6刀具。
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。
本发明的目的是提供一种基于模压成形的曲面仿生复眼的加工方法，用以简化曲面仿生复眼的制备工艺、实现批量化生产并且可实现多种光学材料复眼透镜的加工。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-6所示，本实施例提供一种基于模压成形的曲面仿生复眼加工方法，包括以下步骤：
步骤110：在凹透镜模具1表面自组装二氧化硅微球2阵列；
步骤120：在凹透镜模具1表面涂覆光刻胶，形成光刻胶层，控制涂覆厚度使得二氧化硅微球2部分暴露；
步骤130：利用氢氟酸溶液腐蚀剥离二氧化硅微球2，获得具有凹透镜阵列的光刻胶掩膜4；并利用等离子体刻蚀实现光刻胶上的微透镜阵列图案向基底模具转移；
步骤140：洗去残留光刻胶，获得复眼模具3；
步骤150：利用复眼模具3通过模压成形法加工出复眼透镜。
本实施例通过在凹透镜模具1上先自组装二氧化硅微球2阵列然后再剥离的方式，在光刻胶上形成具备曲面仿生复眼形状和位置特征的腔体，然后通过等离子体刻蚀的方式将光刻胶上的图案转移至基底模具上，通过基底模具可实现曲面仿生复眼的批量化生产。由于本实施例形成了基底模具，采用模压成形法即可实现曲面仿生复眼的加工，降低了加工难度和生产成本，提高了加工精度和生产效率。由于采用模压成形法加工曲面仿生复眼，不会产生光刻加工方法在弯曲PDMS薄膜时导致的微透镜阵列的间距和形状发生变化的问题，也不会产生超精密切削加工方法受刀具6的刀尖圆弧半径和刀具6轨迹限制的问题。
凹透镜模具1可以是操作者切削/磨削加工而成，也可以是自行购买得到。本实施例中，凹透镜模具1为操作者于步骤110之前切削加工而成，具体为将凹透镜模具1的原材料固定于真空吸盘5上，由刀具6切削而成。本领域技术人员可以对凹透镜模具1的形状和尺寸进行灵活选择，可以是球面凹透镜模具1，也可以是非球面凹透镜模具1。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种基于模压成形的曲面仿生复眼加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤110：在凹透镜模具表面自组装二氧化硅微球阵列；
步骤120：在所述凹透镜模具表面涂覆光刻胶，控制涂覆厚度使得所述二氧化硅微球部分暴露；
步骤130：利用氢氟酸溶液腐蚀剥离所述二氧化硅微球，获得具有凹透镜阵列的光刻胶掩膜；并利用等离子体刻蚀实现光刻胶上的微透镜阵列图案向基底模具转移；
步骤140：洗去残留光刻胶，获得复眼模具；
步骤150：利用所述复眼模具通过模压成形法加工出复眼透镜。
2.根据权利要求1所述的基于模压成形的曲面仿生复眼加工方法，其特征在于，所述凹透镜模具为切削/磨削加工而成，所述凹透镜模具为球面凹透镜模具或非球面凹透镜模具。
CN201910856777.0A 2019-09-11 2019-09-11 基于模压成形的曲面仿生复眼加工方法 Pending CN110568530A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910856777.0A CN110568530A (zh) 2019-09-11 2019-09-11 基于模压成形的曲面仿生复眼加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910856777.0A CN110568530A (zh) 2019-09-11 2019-09-11 基于模压成形的曲面仿生复眼加工方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110568530A true CN110568530A (zh) 2019-12-13

Family

ID=68778928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910856777.0A Pending CN110568530A (zh) 2019-09-11 2019-09-11 基于模压成形的曲面仿生复眼加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110568530A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112099114A (zh) * 2020-09-29 2020-12-18 烟台睿创微纳技术股份有限公司 一种复合透镜及其制作方法、红外探测器
CN113687454A (zh) * 2021-08-30 2021-11-23 北京理工大学 一种微透镜阵列加工方法
CN114859444A (zh) * 2022-05-06 2022-08-05 西安交通大学 一种硫系玻璃红外复眼的制备方法
CN115453669A (zh) * 2022-09-23 2022-12-09 广西科技师范学院 一种蝇类复眼制作工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101672937A (zh) * 2009-08-13 2010-03-17 苏州纳米技术与纳米仿生研究所 人工仿生复眼的制作方法
CN102540705A (zh) * 2012-01-17 2012-07-04 中北大学 一种仿生pdms曲面复眼的制备方法
CN106199781A (zh) * 2016-09-07 2016-12-07 中国科学技术大学 一种柔性制作曲面仿生复眼结构的方法
CN106772715A (zh) * 2017-02-15 2017-05-31 沈阳理工大学 曲面仿生复眼的制备方法
CN108463744A (zh) * 2015-12-31 2018-08-28 沙特基础工业全球技术公司 用于提高oled照明的提取效率的多功能分级纳米和微透镜

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101672937A (zh) * 2009-08-13 2010-03-17 苏州纳米技术与纳米仿生研究所 人工仿生复眼的制作方法
CN102540705A (zh) * 2012-01-17 2012-07-04 中北大学 一种仿生pdms曲面复眼的制备方法
CN108463744A (zh) * 2015-12-31 2018-08-28 沙特基础工业全球技术公司 用于提高oled照明的提取效率的多功能分级纳米和微透镜
CN106199781A (zh) * 2016-09-07 2016-12-07 中国科学技术大学 一种柔性制作曲面仿生复眼结构的方法
CN106772715A (zh) * 2017-02-15 2017-05-31 沈阳理工大学 曲面仿生复眼的制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112099114A (zh) * 2020-09-29 2020-12-18 烟台睿创微纳技术股份有限公司 一种复合透镜及其制作方法、红外探测器
CN112099114B (zh) * 2020-09-29 2021-12-21 烟台睿创微纳技术股份有限公司 一种复合透镜及其制作方法、红外探测器
CN113687454A (zh) * 2021-08-30 2021-11-23 北京理工大学 一种微透镜阵列加工方法
CN113687454B (zh) * 2021-08-30 2023-02-28 北京理工大学 一种微透镜阵列加工方法
CN114859444A (zh) * 2022-05-06 2022-08-05 西安交通大学 一种硫系玻璃红外复眼的制备方法
CN114859444B (zh) * 2022-05-06 2024-03-19 西安交通大学 一种硫系玻璃红外复眼的制备方法
CN115453669A (zh) * 2022-09-23 2022-12-09 广西科技师范学院 一种蝇类复眼制作工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110568530A (zh) 基于模压成形的曲面仿生复眼加工方法
CN101900936A (zh) 压印模具及其制作方法
JP2006337985A (ja) ハイサグレンズの製作方法及びこれを利用し製作されたレンズ
CN105584030B (zh) 压印方法、压印设备、模具和产品制造方法
CN101630123B (zh) 镜片阵列的制造方法
US9649788B2 (en) Method of fabricating an array of optical lens elements
US7796337B2 (en) Optical microstructure plate and fabrication mold thereof
CN102004277B (zh) 滤光元件制造方法
CN105607163B (zh) 一种具有微透镜或微透镜阵列结构的表面的压痕制造方法
WO2009069940A1 (en) Device and method for fabricating lens
JP2003519072A (ja) 基体への微小凹形状の形成方法ならびにこの方法を使用した光学素子の製造
US20170090294A1 (en) High-volume replication of diffractive optical elements
JP2006263975A (ja) 光学素子の製造方法
JP4646705B2 (ja) 金型の製造方法及び成型品の製造方法
JP2017084900A (ja) フィルムモールド及びインプリント方法
US8287781B2 (en) Imprinting method for making optical components
JP2007313678A (ja) 複合型光学素子の製造方法
CN114594536B (zh) 一种制备超轻质菲涅尔透镜的方法
JP2000241608A (ja) 樹脂接合型光学素子とその製造方法
JP2004358559A (ja) 微細表面構造をもつ物品の製造方法、並びに金型及びその製造方法
US20100163708A1 (en) Mold core and method for fabricating mold core
WO2013022042A1 (ja) マイクロレンズアレイ用成形型、その製造方法及びマイクロレンズアレイ
US20210060824A1 (en) Fiducials for precision optics molding
JP3544587B2 (ja) 複合型光学素子の製造方法
TWI398670B (zh) 鏡片陣列製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191213

RJ01 Rejection of invention patent application after publication