CN1730419B - 非球面玻璃透镜模仁及制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种非球面玻璃透镜模仁及制造方法，该模仁包括：上模仁和下模仁及一模造面，其中上模仁、下模仁均由底材、粘性层、离形膜构成，所述底材材料为碳化钨，所述粘性层材料为碳，该粘性层覆盖在底材上，离形膜设置在粘性层上。该方法包括以下步骤：首先提供模仁等模造设备及原材料球状玻璃；接着对球状玻璃表面去污处理；然后将球状玻璃置于上下模仁之间；对模仁进行加热，直至球状玻璃处于软化状态，在上下模仁之间注入适量稀有气体；对上下模仁施加压力，使球状玻璃发生变形，模造成透镜形状；然后注入稀有气体冷却模仁和透镜；接着卸下成型的玻璃透镜，对该玻璃透镜退火和定心校正处理；最后清洗成型的玻璃透镜。该模仁离形性好，所述方法模造精度高，可适用于大批量生产非球面透镜。

Description

非球面玻璃透镜模仁及制造方法
【技术领域】
本发明是关于一种透镜模仁及制造方法，特别是关于一种非球面玻璃透镜模仁及制造方法。
【背景技术】
非球面透镜是一种常用光学元件，广泛用于摄像机、数位相机等镜头，可大幅度提高大光圈时的成像质量，减小广角镜头的边角变形，而且一片非球面透镜可以替代数片球面透镜补偿像差，能显著简化镜头的光学设计，减小其高度、面积、体积及重量。
非球面透镜的制造技术主要有射出成型和模造成型两种，射出成型技术主要应用于非球面塑胶透镜，其发展实际上主要取决于模仁材料及模仁制造技术的进步，而模造成型技术主要应用于光学非球面玻璃透镜成型，一般光学玻璃的模造成型技术对于模仁的要求非常高而且制程复杂，但是模造非球面玻璃透镜解析度及其它光学性能均优于光学塑胶透镜，故模造成型技术在非球面玻璃透镜制造领域应用前景仍然非常广阔。
请参阅图1和图2，一种现有的非球面玻璃透镜制造方法，主要包括以下步骤，首先在步骤1中提供一模仁10及一红外加热设备(图未示)，其中该模仁包括上模仁11和下模仁12及一模造面13，在模仁模造面13上还设有一离形膜131；接着在步骤2中将原材料球状玻璃(图未示)置于上下模仁之间，并使上下模仁与球状玻璃接触；然后在步骤3中利用红外加热设备对上下模仁进行加热，直至球状玻璃处于软化的熔融状态；在步骤4中对上下模仁施加压力，球状玻璃发生变形，模造成一模造面13所界定的透镜形状；在步骤5中冷却模仁，使所成型的非球面玻璃透镜硬化；最后在步骤6中卸下所成型的非球面玻璃透镜。
在上述过程中，模造玻璃上下模仁表面易被刮伤或者破坏，造成模造非球面玻璃透镜表面精度低和光洁度差，另外，尽管该制造非球面玻璃透镜的方法中在模仁1的模造面13上还设有一离形膜131，但因离形膜131容易被氧化，故其寿命非常有限，不能达到较高的模造次数，而且仅依靠离形膜来增加模仁的离形性，其效果不佳。此外，以上述方法生产的非球面玻璃透镜还存在较大的内应力，会影响透镜的机械加工性能及光学性能。由于该现有的制造非球面玻璃透镜的方法存在上述不足之处，故其所生产的非球面透镜良品率较低，不适合于大批量生产。
鉴于现有技术的以上缺点，提供一种模造精度高、模造过程中离形性好，而且可适用于大批量生产的非球面透镜模仁及方法实为必要。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种模造精度高、模造过程中离形性好、模造次数高而且可适用于大批量生产的非球面玻璃透镜模仁。
本发明的另一目的在于提供一种表面精度高、光洁度好、离形效果佳而且可消除内应力的非球面玻璃透镜制造方法。
一种非球面玻璃透镜模仁，该模仁包括：上模仁、下模仁及一模造面，其中上模仁、下模仁均由底材、粘性层、离形膜构成，所述底材材料为碳化钨，所述粘性层材料为碳，该粘性层覆盖在底材上，离形膜设置在粘性层上，而且形成一模造面。
一种非球面玻璃透镜制造方法，该方法主要包括以下步骤：首先提供一所述模仁、一等离子清洗器、稀有气体设备及一红外加热器，其中该模仁包括上模仁和下模仁及一模造面；接着将原材料球状玻璃置于等离子清洗器内，进行表面去污处理；然后将原材料球状玻璃置于上下模仁之间，并使上下模仁与球状玻璃接触；接下来利用红外加热器对上下模仁进行加热，直至球状玻璃处于软化的熔融状态，并同时利用稀有气体设备于上下模仁之间注入适量稀有气体；紧接着对上下模仁施加压力，球状玻璃发生变形，模造成一模造面所界定的透镜形状；然后注入稀有气体冷却模仁和透镜，使所成型的非球面玻璃透镜硬化；接着卸下模仁中所成型的非球面玻璃透镜；对所成型的非球面玻璃透镜退火，消除内应力；对透镜进行定心校正处理；最后清洗成型的非球面玻璃透镜。
本发明的有益效果是：本发明非球面玻璃透镜模仁在底材与离形膜之间增加了粘性层，可使离形膜寿命延长，而且模造过程中离形性好，本发明非球面玻璃透镜制造方法，由于增加在模造前用等离子清洗器对原材料球状玻璃去污处理以及模造过程中注入稀有气体、对透镜进行退火处理等步骤，提高了模造精度高、增加了离形性而且可以消除模造过程非球面玻璃透镜中产生的内应力，因此大大提高非球面玻璃透镜生产品质和效率。
【附图说明】
图1是现有的非球面玻璃透镜模仁示意图；
图2是现有的非球面玻璃透镜的制造方法流程图；
图3是本发明非球面玻璃透镜模仁示意图；
图4是本发明非球面玻璃透镜的制造方法流程图。
【具体实施方式】
请参阅图3，本发明非球面玻璃透镜模仁20包括：上模仁201与下模仁202及一模造面203，其中上模仁201、下模仁202均由底材2001、粘性层2002、离形膜2003构成，粘性层2002覆盖在底材2001之上，用于保护模仁底材2002，离形膜2003设置在粘性层2002之上，而且形成一模造面203，该离形膜2003主要为了在模造过程中增加离形性。
底材2001是由碳化硅(SiC)或碳化钨(WC)制成，当底材2001为碳化硅(SiC)时，粘性层2002材料则为硅，当底材2001为碳化钨(WC)粘性层2002材料则为碳，而离形膜2003材料通常为钌铂合金(Ir-Pt)。
请同时参阅图4，本发明非球面玻璃透镜制造方法，其主要包括以下步骤：首先在步骤101中提供一套模造设备，该设备包括一模仁20、一等离子清洗器(图未示)、稀有气体设备(图未示)、一红外加热器30及原材料球状玻璃40，其中红外加热器30设置在模仁20周围，用于模造过程中对模仁20进行加热；接着在步骤102中将原材料球状玻璃40置于等离子清洗器内，进行表面去污处理，该步骤可以彻底去除原材料球状玻璃40表面的各种杂质及污渍；步骤103将原材料球状玻璃40置于上模仁201与下模仁202之间，并使上下模仁201、202的模造面203与球状玻璃40接触；然后在步骤104利用红外加热器对上下模仁201、202进行加热，直至球状玻璃40处至软化的熔融态，温度大约为600摄氏度，并同时利用稀有气体设备于上下模仁之间注入适量稀有气体，该稀有气体通常为氩气(Ar)；接着在步骤105中对上下模仁201、202施加高达10KN的压力，使熔融态球状玻璃40快速发生变形，模造成模造面203所界定的透镜形状；然后在步骤106中，再次向模仁中注入稀有气体，以冷却模仁20和所成型的透镜(图未示)，使所成型的非球面玻璃透镜硬化；接着在步骤107中，卸下模仁中所成型的非球面玻璃透镜；在步骤108对所成型的非球面玻璃透镜进行退火处理，以消除非球面玻璃透镜的内应力；在步骤109中对透镜进行定心校正处理；最后在步骤110中清洗成型的非球面玻璃透镜。
球面玻璃透镜模仁20在底材2001与离形膜2003之间增加了粘性层2001，可延长离形膜2003的寿命，而且模造过程中离形性好，非球面玻璃透镜制造方法，由于增加在模造前用离子清洗器对原材料球状玻璃去污处理以及模造过程中注入稀有气体、对透镜进行退火处理等步骤，提高了模造精度、增加了离形性而且可以消除模造过程非球面玻璃透镜中产生的内应力，因此大大提高非球面玻璃透镜生产品质和效率。

Claims (4)

1.一种非球面玻璃透镜模仁，包括上模仁、下模仁及一模造面，其特征在于：上模仁、下模仁是由底材、粘性层、离形膜构成，所述底材材料为碳化钨，所述粘性层材料为碳，该粘性层覆盖在底材上，离形膜设置在粘性层上，而且形成一模造面。
2.一种非球面玻璃透镜制造方法，包括以下步骤：
提供一模仁、一等离子清洗器、稀有气体设备、一加热器及原材料球状玻璃，所述模仁包括上模仁、下模仁是由底材、粘性层、离形膜构成，所述底材材料为碳化钨，所述粘性层材料为碳，该粘性层覆盖在底材上，离形膜设置在粘性层上，而且形成一模造面；
将原材料球状玻璃置于等离子清洗器内，进行表面去污处理；
将原材料球状玻璃置于上下模仁之间，并使上下模仁与球状玻璃接触；
利用红外加热器对上下模仁进行加热，直至球状玻璃处于软化的熔融态，并同时利用稀有气体设备于上下模仁之间注入适量稀有气体；
对上下模仁进行施加压力，球状玻璃发生变形，模造成一模造面所界定的透镜形状；
注入稀有气体冷却模仁和透镜，使所成型的非球面玻璃透镜硬化；
卸下模仁中所成型的玻璃透镜；
最后对所成型的玻璃透镜退火，消除内应力。
3.如权利要求2所述的非球面玻璃透镜制造方法，其特征在于：稀有气体设备所提供的气体为氩气(Ar)。
4.如权利要求2所述的非球面玻璃透镜制造方法，其特征在于：该加热器为红外加热器。
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