一种微透镜—针孔阵列合成器件的制作方法

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【CN109807720A】一种微透镜阵列光学元件的范成式加工方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910239512.6(22)申请日 2019.03.27(71)申请人哈尔滨工业大学地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人赵清亮　潘永成　郭兵　白云峰　(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109代理人牟永林(51)Int.Cl.B24B 13/005(2006.01)B24B 13/00(2006.01)B24B 47/20(2006.01)B24B 47/22(2006.01)B24B 55/00(2006.01)B24B 13/01(2006.01)(54)发明名称一种微透镜阵列光学元件的范成式加工方法(57)摘要一种微透镜阵列光学元件的范成式加工方法，涉及一种范成式加工方法。

本发明解决了现有的微透镜阵列加工方法存在刀具磨损、材料受限和面型精度差的问题。

本发明选择半径大于微透镜球径Rs的V形砂轮并修整；使V形砂轮沿机床Z轴负向的尖点正好与机床C轴中心线重合；采用范成式方法加工在工件中心位置的微透镜P0，设定V形砂轮转速为N g 、进给速度为V f ，使V形砂轮沿着机床Z轴负向进给，直至在工件上产生深度为a p 的磨痕，然后机床Z轴停止进给，保持不动，机床C轴以转速N w 顺时针旋转360°，Z轴正向退刀；采用范成式方法加工任意一个非工件中心位置的微透镜P m ；依次进行加工，形成微透镜阵列光学元件。

本发明用于微透镜阵列光学元件的加工。

权利要求书1页说明书5页附图3页CN 109807720 A 2019.05.28C N 109807720A权　利　要　求　书1/1页CN 109807720 A1.一种微透镜阵列光学元件的范成式加工方法，其特征在于：它包括如下步骤：步骤一：根据待加工微透镜阵列光学元件上透镜单元的球径R s，选择半径大于球径R s的V形砂轮，将V形砂轮(2)安装到机床的磨轴(1)上，然后对V形砂轮(2)进行在位精密修整，达到锋锐的砂轮尖端以及精确的砂轮半径R g；步骤二：通过对刀操作，使V形砂轮(2)沿机床Z轴负向的尖点正好与机床C轴中心线重合；步骤三：将待加工工件(3)固定在夹具(4)的前端面上，并将夹具(4)固定在机床C轴前端面上，然后采用V形砂轮(2)对工件(3)进行平面磨削加工，使工件表面平整；步骤四：采用范成式方法加工在工件(3)中心位置的微透镜P0，设定V形砂轮(2)转速为N g、进给速度为V f，使V形砂轮(2)沿着机床Z轴负向进给，直至在工件(3)上产生深度为a p的磨痕，然后机床Z轴停止进给，保持位置不动，接着，机床C轴以转速N w顺时针旋转360°，之后V形砂轮(2)沿着Z轴正向退刀，这样就完成了工件中心位置的微透镜P0的加工；步骤五：采用范成式方法加工任意一个非工件中心位置的微透镜Pm；步骤六：参照步骤五中的方案，根据微透镜阵列上其它微透镜相对于中心透镜的极坐标位置，采用范成式方法依次进行加工，最后形成所需的微透镜阵列光学元件。

一种微透镜阵列结构的制作方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202110130343.X(22)申请日 2021.01.29(71)申请人中国科学技术大学地址 230026 安徽省合肥市包河区金寨路96号(72)发明人温晓镭　胡欢　(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司 11251代理人江亚平(51)Int.Cl.G02B 3/00(2006.01)(54)发明名称一种微透镜阵列结构的制作方法(57)摘要本发明一种微透镜阵列结构的制作方法，使用氦离子产生设备的氦离子束对基片进行局部注入，利用氦离子注入引起的晶格膨胀效应，通过改变氦离子束在基片表面的指定区域的照射范围、氦离子束停留时间以及氦离子束能量，控制氦离子注入剂量和注入区域，从而精准控制隆起的形状、高度和尺寸，形成凸型微透镜阵列结构。

本发明步骤简单、加工效率高，一次成型不需额外加工模板，所获得的透镜曲面圆滑立体，并且工艺参数可精确调控，加工精度可达纳米级别，对于指定结构参数的微透镜阵列具有良好的加工适应性，由此解决了现有技术步骤复杂、工艺参数难以控制、需额外加工模板、加工精度受限、透镜曲面不圆滑的问题。

权利要求书1页说明书3页附图2页CN 112684523 A 2021.04.20C N 112684523A1.一种微透镜阵列结构的制作方法，其特征在于，采用以下技术方案：使用氦离子产生设备的氦离子束对基片进行局部注入，利用氦离子注入引起的晶格膨胀效应，通过改变氦离子束在基片表面的指定区域的照射范围、氦离子束停留时间以及氦离子束能量，控制氦离子注入剂量和注入区域，从而精准控制隆起的形状、高度和尺寸，形成凸型微透镜阵列结构。

2.根据权利要求1所述的一种微透镜阵列结构的制作方法，其特征在于，对所述基片表面进行清洗，并氮气吹干或烘干。

3.根据权利要求1所述的一种微透镜阵列结构的制作方法，其特征在于，将清洗过的基片放入氦离子产生设备中，根据所需加工的微透镜结构的形状、尺寸、排列方式或其他几何参数在基片的指定区域绘制加工图形，并设置相应参数；所述参数为氦离子束能量、照射剂量、注入区域。

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维普资讯
第２卷第３３期
仪
器
仪
表
学
报
一
种微透镜一针孔阵列合成器件的制作方法
孔兵王昭党开放
西安
谭玉山
７０４）１０９
（安交通大学激光与红外研究所西
摘要
微透镜阵列与针孔阵列的组合光学器件是垒场井焦检测系统中的一个关键器件。微透镜中心与针中心要求严格对Ｌ
引
言
线经同一物镜、光镜聚焦到探测面上，ＣＤ靶面分由Ｃ上的Ｐ点接收。Ｐ点与Ｐ点以分光镜呈轴对称分布．
当援测物Ｐ刚好处于Ｐ的共焦面时，ＣＣ靶面１在Ｄ
自从１６年Ｍ．ｅｒｎ等人提出利用Ｎｉｋｗ盘８９Ｐｔａｐｏ实现全场共焦测量，及１８８年Ｇ．Ｘａ９Ｑ．ｉｏ等人对其改进后，焦测量系统在三维轮廓测量中得到越来越共多地重视，些新的方法不断出现一。近几年来，微透镜阵列与针孔阵列的组合光学器件应用于共焦测量系统中实现垒场三维轮廓测量，大了测量视场，扩加快
准，相应的装配对准精度应控制在几微米之内本文给出了一种可进行５自由度高精度调节，并利用光学显微镜进行实时监
删的对准方法＝关键词徽透镜与针孔阵列合成器件共焦测最显徽镜５自由度调节
ＡｂｉａｉｎＭｅｈｄｆｒＭｉｒ — ｐｉｓＣｏｍｐｎｅＦａｒｃｔｏｔｏｏｃｏｏｔｃｏｎｔ
ＫｏＢｉｇＷａｇＺｈｏＤａｎｇｎｎａｎｇＫａｆｎｇＴａｕｓｎｉａｎＹｈａ
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上的Ｐ点接收到的光强最夫；Ｐ点处于轴向离焦的若
位置时，弥散成一个较大的光斑，光斑再经过物Ｐ处该
镜投射到ＣＤ面阵时．也会在弥散开来，此ＰｒＣ光因Ｊ点接收到的光强相对降低根据该点的最大光强值就可确定其相对高度。对垒场采样井对每一点都进行述分析，可求出全场的高度便为了提高光能利用率，求光源经过每一微透镜要
ＫｅｒｓＭｉｒｏｔｃｏｐｎｎＣｏｆｃｌｓｓｅｙｗｏｄｃｏ— ｐｉｓｃｍｏｅｔｎｏａｙｔｍＭｉｒｓｏｅ５ｆｅｅｒｅｃｏｃｐｒｅｄｇｅ
物镜投射到物面Ｐ点上，由物面上Ｐ点反射回来的光