光学镜片模技术

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光学镜片及镀膜

光学镜片及镀膜

1 .光学镜片参数注:参见附录1—常见镀膜类型3•常见镀膜类型(1)反射膜注:金属膜反射镜的特点a.金属膜反射镜一般反射特征曲线比较平坦,带宽,反射率高;b.金属膜反射镜的反射率不太受波长和入射角度变化的影响;c.金属膜反射镜膜表面的机械硬度不高,一般不可用通常方法擦拭,只能用包含有有机溶剂的棉棒擦拭;d.金属膜反射镜不适用于强光,激光能量大于1J/cm2时,请选用介质膜反射镜。

介质膜反射镜的特点a.介质膜反射镜是用交替重叠的多层膜的干涉原理制成;b.介质膜的反射率比较高,可接近100% (表中可见),膜的机械硬度高,耐清洁;c.介质膜反射镜与金属膜相比,其反射带宽窄,而且与入射角度密切相关;2.光学镀膜材料的技术指标注:来自中国光学光电子行业协会2008年光学薄膜培训班培训资料3.红外光学材料及性能参数4•光学镀膜常用基板常用基板有玻璃、陶瓷、光学晶体、光学塑料、金属;其中玻璃分为普通玻璃、无色、有色玻璃、特殊玻璃等。

无色玻璃分两大类(1)光学玻璃,物理学(结构和性能)上的高度均匀性,具有特定和精确的光学常数,具有可见区高透过、无选择吸收着色等特点,分为硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、氟化物和硫系化合物系列。

品种繁多,主要按他们在折射率(nD)-阿贝值(VD)中的位置来分类。

传统上nD>1.60, VD>50和nD<1.60, VD>55的各类玻璃定为冕(K)玻璃,其余各类玻璃定为火石(F)玻璃。

冕玻璃一般作凸透镜,火石玻璃作凹透镜;透明性是光学玻璃的最重要的性质,透光性指光线通过一系列棱镜和透镜后,其能量部分损耗于光学零件的界面反射而另一部分为介质(玻璃)本身所吸收。

前者随玻璃折射率的增加而增加,对高折射率玻璃此值甚大,如对重燧玻璃一个表面光反射损耗约6%左右。

因此对于包含多片薄透镜的光学系统,提高透过率的主要途径在于减少透镜表面的反射损耗,如涂敷表面增透膜层等。

而对于大尺寸的光学零件如天文望远镜的物镜等,由于其厚度较大,光学系统的透过率主要决定于玻璃本身的光吸收系数。

光学镜片生产工艺

光学镜片生产工艺

光学镜片生产工艺光学镜片生产工艺是指在光学仪器制造过程中,对镜片进行加工和制造的一系列工艺和流程。

镜片是光学仪器中重要的光学元件,其质量好坏直接影响到光学仪器的成像质量。

下面将介绍光学镜片生产工艺的主要步骤和要点。

一、材料选择光学镜片的材料选择十分重要,常见的材料有光学玻璃、石英玻璃、塑料等。

不同的应用场景和要求,需要选择不同的材料。

材料的选择要考虑透光性、折射率、色散性、热稳定性等因素。

二、制备镜片坯料镜片坯料是制造光学镜片的基础,其制备过程主要包括原料熔化、坯料制备和坯料成型。

原料熔化是将选定的材料加热至熔化状态,然后冷却凝固成坯料。

坯料制备是对坯料进行切割、研磨和抛光等处理,使其达到所需的形状和表面质量。

坯料成型是利用模具将坯料压制成所需的形状。

三、精加工精加工是对镜片进行最终加工和修饰的过程,包括研磨、抛光和镀膜等环节。

研磨是利用研磨材料对镜片表面进行磨削,以去除表面的瑕疵和不均匀性。

抛光是在研磨的基础上,利用抛光剂对镜片进行进一步的加工和修饰,使其表面光滑度更高。

镀膜是将一层或多层薄膜沉积在镜片表面,以改变其光学性能,如增强透光性或减少反射。

四、质检和测试在光学镜片生产工艺的每个环节中,都需要进行严格的质检和测试。

质检是对镜片的外观、尺寸、光学性能等进行检验,以确保其质量符合要求。

测试是利用光学仪器对镜片的透光性、折射率、色散性等性能进行测试,以验证其光学性能是否满足设计要求。

五、清洁和包装清洁是镜片生产工艺中非常重要的一步,任何污染物都会影响镜片的光学性能。

清洁过程包括去除尘埃、油污和指纹等,常用的清洁方法有气体吹扫、超声波清洗和纯水冲洗等。

清洁后,镜片需要进行包装,以保护其表面不受损坏和污染。

光学镜片的生产工艺需要高精度的机器设备和熟练的操作技术。

在每个环节中,都需要严格控制各项工艺参数,以确保镜片的质量和性能。

同时,还需要不断进行工艺改进和创新,以满足不同领域对光学镜片的需求。

光学镜片生产工艺是一项综合性的工艺,涉及材料选择、坯料制备、精加工、质检和测试等多个环节。

光学镜片材料及其镀膜技术一

光学镜片材料及其镀膜技术一

光学镜片材料及其镀膜技术一光学镜片材料及其镀膜技术一(镜片的材料特性眼镜片的光学目的旨在通过配戴矫正镜片使屈光不正的眼睛恢复清晰视力,所以在选用镜片材料时需要考虑以下这些与镜片屈光作用密切相关的因素:1、材料的几何特性:曲率半径、表面形状等;2、材料的物理化学特性:折射率、阿贝数等。

镜片材料的研究发展主要是为了获取并控制这些相关因素,了解并掌握其特性,以使不断完善、发展镜片的光学矫正效果。

镜片材料的基本特性有:本部分设定了隐藏,您已回复过了,以下是隐藏的内容1、光学性质,计算屈光作用和控制光学性能;2、机械和热性质;3、电性质材料;4、化学性质通过外界所可能接触的化学物质了解材料的相应变化。

1、光学性质:光学性质是材料的基本性质,与镜片在日常生活中所见到的各种光学现象相符合,主要为光线在镜片表面的折射和反射、材料本身的吸收,以及散射和衍射现象。

(1)光线折射:通过镜片的光线会在镜片的前后表面发生折射或偏离现象,光线的偏离幅度由材料的折射率和入射光线在镜片表面的入射角度决定。

1)折射率:透明媒质的折射率是光线在真空中的速度c与在媒质中的速度v的比值, n=c/v。

该比值没有单位并且总是大于1。

折射率反映媒质的折射能力,折射率越高,从空气进入该媒介的光束偏离得越多。

从空气到折射率为n的透明媒质所发生的偏离或折射可以根据斯涅耳-笛卡尔定律(snell-descarteslaw)进行计算,规定如下:折射光线与入射光线和法线位于同一平面入射角i和折射角r分别由法线与入射光线、折射光线构成。

计算公式:sini=nsinr由于透明媒质的光速随着波长而变化,所以折射率的值总是参考某一特定波长表示:在欧洲和日本,参考波长为e线546.07nm(汞--绿光谱线),但是在美国等其它国家则是d线587.56nm(氦--黄光谱线)。

但这个区别并没有造成实际影响,因为它的区别仅仅反映在折射率值的第三位小数上。

目前市场所采用的镜片材料的折射率范围是从1.5--1.9。

光学镜片加工技术

光学镜片加工技术

文件汇编目录光学镜片设计规范 (3)光学镜片设计规范 (4)1.光学镜片基本知识 (4)2.光学镜片制造基本介绍 (4)3.光学镜片原材料说明 (5)一、无机材料--玻璃 (5)二、有机材料 (7)光学镜片技术规范 (11)光学镜片技术规范 (12)1 范围 (12)5 要求 (13)6 试验方法 (16)8 标志、包装、运输、贮存 (18)光学镜片关键工序技术规范 (19)光学镜片车间关键工序技术规范(抛光) (20)1.目的 (20)2.定义 (20)3.关键工序/特殊过程 (20)5. 特殊过程控制要求 (21)6.玻璃镜片抛光工艺 (21)镜片抛光 (22)1.抛光粉 (23)光学镜片原材料技术规范 (47)光学镜片原材料技术规范 (48)1.目的 (48)2.适用范围 (48)3.职责 (48)3.1 技术部 (48)3.2 质量部 (48)3.3 采购部 (48)3.4 生产部 (48)1.抛光粉 (49)金刚砂 (52)光学镜片生产辅助材料技术规范 (67)1.目的 (68)2.适用范围 (68)13.职责 (68)3.1 技术部 (68)3.2 质量部 (68)3.3 采购部 (68)3.4 生产部 (68)4.引用标准 (68)4.3.标志、包装、运输、贮存 (68)4.4供方要求 (69)4.5质量证明书 (69)光学镜片首件技术规范 (70)1. 目的 (71)2. 适用范围 (71)3. 作业程序 (71)3.1 首件/样品准备及生产通知 (71)3.2 首件/样品制作 (71)3.3 首件检验 (72)3.4 信息反馈 (72)3.5 标识与可追溯性 (72)3.6 首件审批 (72)3.7 试产 (72)光学镜片工艺更改技术规范 (73)3.职责 (74)4.定义 (74)5.程序 (74)6.记录 (75)标准光学镜片管理规范 (76)1. 目的 (77)2. 适用范围 (77)3. 职责 (77)4.使用范围: (77)5.保管环境 (77)6.管理方法: (77)7.检测标准: (77)8.术语和定义 (77)9.正文内容 (77)光学镜片材料储运规范 (78)光学镜片车间关键工序技术规范 (80)2文件编号:光学镜片设计规范编制/日期审核/日期批准/日期3光学镜片设计规范1.光学镜片基本知识光学镜片最初用于制造镜头的玻璃,就是普通窗户玻璃或酒瓶上的疙瘩,形状类似“冠”,皇冠玻璃或冕牌玻璃的名称由此而来。

光学镜片模造技术

光学镜片模造技术

光学镜片模造技术前言:1:传统玻璃光学镜片:2:非球面镜片:3:玻璃材质非球面镜片: 4:玻璃镜片制作方法与制程数比: 5:模造加工方式: 6:模造加工设备: 7:模造用玻璃特性与玻璃粗胚:结语:光学镜片模造技术〜前言所谓玻璃镜片模造加工法是先将玻璃素材加热软化,之后利用具有高精密表面的成型模具加压转写制成非球面形状。

根本上模造加工法属于热作加工技术,模造非球面镜片要求0.1〜0.2mm 以下的形状精度,而且模造加工法是由许多关键技术构成。

1:传统玻璃光学镜片传统玻璃光学镜片通常是利用高温将玻璃素材溶化作成镜片粗胚,之后经过研削、研磨制成球面状镜片。

2:非球面镜片在光学领域中非球面镜片具有消除收差、可简化系统镜片数量,高性能,可小型化等优点,不过非球面镜片不易利用研削、研磨加工刊式大量制作,尤其是属于冷作技术的研削加工,理论上几乎无法获得高精度非球面状镜片。

3:玻璃材质非球面镜片虽然塑料射出戌形法可以大量制作树脂材质非球面镜片,不过玻璃的高折射率、低复折射率、低色收差、耐高温、高稳定性等物理特性远比树脂镜片优秀,因此玻璃材质非球面镜片一直被视为高附加价值光学组件。

82年美国柯达首度将非球面模造光学镜片应用于传统相机, 从此玻璃材质非球面镜片正式进入消费性领域。

4:玻璃镜片制作发方法与制程数比(图一)(下图)是传统球面玻璃镜片的制作过程,相较之下 80年代发展的模造玻璃 加工法可简化其中大约十个制程,换言之,模造加上技术除了可改善作业环境之 外,更可迅速获得大量的玻璃材质!非球面镜片达到量产经济效益。

■玻璃鏡片製作發方法與製程戲比第一面噌砂第一面細磨剝離消洗粘貼融化玻璃素材鏡片粗胚退火處理曲 直 力口 工 清洗粘貼第一面粗磨第二面粗酪第一面噴砂 傳統加工法 模造法如下将要深入探讨模造加工法的精密成形设备、制程、玻璃特性、模具材料、模具加工、成形技术以及成形实例。

5:模造加工方法:模造法可分为直接压缩方式(direct press)与预热压缩方式(re-heat press两种, 直接压缩方式将黏度为Pa从导管流出的溶融状玻璃,流入温度比玻璃转移点低的精密金属模具内压缩成形:预热压缩方式是将黏度为Pa,表面涂有脱模剂的玻璃粗胚预先加热,之后放置于精密金属模具内压缩成形。

高精度镜片模具加工工艺分析

高精度镜片模具加工工艺分析

高精度镜片模具的加工制造凤凰光学股份有限公司模具课-------汪涛关键词:同心度锥形精定位一次同步加工穆尔磨床引言:随着光电市场的迅猛发展和镜头相关工艺的突破,镜头制造加工业成为加工业的热点,各种塑料镜片(尤其是塑料非球面镜片)以优于玻璃镜片的透光率,优于玻璃镜片的清晰成像效果和极低的生产成本得到镜头制造商的追捧,但要制造加工出高像质,性能稳定的塑料镜片必需有高镜度的镜片模具来保证,2006年以前国内还没有能加工同心度在0。

003MM以内镜片模具的厂家,许多公司都只能把模具发给了日本模具厂家制造,模具费用昂贵的同时,纳期也非常长,严重影响了镜头的开发进度和成本,为改变这种被动局面,凤凰光学作为国内的最大镜片制造商,从2004年6月开始自行开发研究,克服种种困难,经过近3年的时间积累和沉淀,形成了一套高精度镜片模具的加工制造体系,制品偏心值控制在镜头设计要求的0.003mm,,为镜头的开发制造赢得了先机。

1.模具结构介绍:如图1所示:图1是公司镜片模的典型结构,与传统模具不同的是模具采用的是整板,在动静模中增设了高精密级锥型精定位(同心度0。

002以上,加止转型。

2.模具制造加工工艺模具加工流程:(1)备料(2)开粗(3)热处理(4)半精加工(5)检测(6)精加工(7)检测(8)模具组立(1)备料:为保证模具的稳定和寿命。

模具采用了性能稳定,淬火后高硬度(HRC55),耐腐蚀的S136不锈模具钢材料,模具型芯采用了STA V AX材料镀镍加工。

(2)开粗:为尽量减少加工引起模板的变形,模具所有模板全部采取开粗—淬火—半精加工—精加工的加工程式,使因加工余量引起模板变形和模板应力变形因素降到了最低!模具的稳定性得到了保障,开粗时铣床和线割按图加工所有型腔孔,导柱孔和精定位孔留半精加工余量0。

3mm。

(3)热处理:将完成开粗模板转入热处理,先对模板进行去应力回火,消除加工产生的应力,接下来将模板真空淬火加硬至HRC55,淬火后模板还应进行一次回火处理。

光学镜片镀膜

光学镜片镀膜

光学镜片镀膜一、耐磨损膜(硬膜)无论是无机材料还是有机材料制成的眼镜片,在日常的使用中,由于与灰尘或砂砾(氧化硅)的摩擦都会造成镜片磨损,在镜片表面产生划痕。

与玻璃片相比,有机材料制成的硬性度比较低,更易产生划痕。

通过显微镜,我们可以观察到镜片表面的划痕主要分为二种,一是由于砂砾产生的划痕,浅而细小,戴镜者不容易察觉;另一种是由较大砂砾产生的划痕,深且周边粗糙,处于中心区域则会影响视力。

(1 )技术特征1)第一代抗磨损膜技术抗磨损膜始于20世纪70年代初,当时认为玻璃镜片不易磨制是因为其硬度高,而有机镜片则太软所以容易磨损。

因此将石英材料于真空条件下镀在有机镜片表面,形成一层非常硬的抗磨损膜,但由于其热胀系数与片基材料的不匹配,很容易脱膜和膜层脆裂,因此抗磨损效果不理想。

2)第二代抗磨损膜技术20世纪80年代以后,研究人员从理论上发现磨损产生的机理不仅仅与硬度相关,膜层材料具有硬度/形变”的双重特性,即有些材料的硬度较高,但变形较小,而有些材料硬度较低,但变形较大。

第二代的抗磨损膜技术就是通过浸泡工艺法在有机镜片的表面镀上一种硬度高且不易脆裂的材料。

3)第三代抗磨损膜技术第三代的抗磨损膜技术是20世纪90年代以后发展起来的,主要是为了解决有机镜片镀上减反射膜层后的耐磨性问题。

由于有机镜片片基的硬度和减反射膜层的硬度有很大的差别,新的理论认为在两者之间需要有一层抗磨损膜层,使镜片在受到砂砾磨擦时能起缓冲作用,并而不容易产生划痕。

第三代抗磨损膜层材料的硬度介于减反射膜和镜片片基的硬度之间,其磨擦系数低且不易脆裂。

4)第四代抗磨损膜技术第四代的抗膜技术是采用了硅原子,例如法国依视路公司的帝镀斯(TITUS )加硬液中既含有有机基质,又含有包括硅元素的无机超微粒物,使抗磨损膜具备韧性的同时又提高了硬度。

现代的镀抗磨损膜技术最主要的是采用浸泡法,即镜片经过多道清洗后,浸入加硬液中,一定时间后,以一定的速度提起。

镜片模具制作流程

镜片模具制作流程

镜片模具制作流程光学加工工艺主要包括毛坯成型、粗磨、精磨、抛光、磨边、镀膜、胶合等工艺环节。

光学的原材料:光学玻璃:包括有色光学玻璃、激光玻璃、石英光学玻璃、抗辐射玻璃、紫外红外光学玻璃、纤维光学玻璃、声光玻璃、磁光玻璃和光变色玻璃。

光学晶体:卤化物单晶:氟化物单晶,溴、氯、碘的化合物单晶,铊的卤化物单晶。

氧化物单晶:蓝宝石(Al2O3)、水晶(SiO2)、氧化镁(MgO)和金红石(TiO2),与卤化物单晶相比,其熔点高、化学稳定性好,在可见和近红外光谱区透过性能良好。

用于制造从紫外到红外光谱区的各种光学元件。

半导体晶体:单质晶体(如锗单晶、硅单晶),Ⅱ-Ⅵ族半导体单晶,Ⅲ-Ⅴ族半导体单晶和金刚石。

金刚石是光谱透过波段最长的晶体,可延长到远红外区,并具有较高的熔点、高硬度、优良的物理性能和化学稳定性。

半导体单晶可用作红外窗口材料、红外滤光片及其他光学元件。

光学塑料:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、苯乙烯丙烯腈常缩写成AS与SAN、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(MS)、聚4-甲基-1-戊烯,简称TPX,商品名为TPX、透明聚酰胺。

毛坯成型:从最原始的矿石或经过化学反应制成的原材料在进入正式的加工之前需要对其进行初步处理,把这些材料加工成我们后续加工需要的雏形,叫做毛坯成型工艺。

毛坯是光学零件的初型,有块料毛坯(小批量用)、型料毛坯(大批量)、棒料毛坯。

玻璃块料毛坯成型:是用玻璃块加工而成的毛坯。

在毛坯成型工艺环节下面还有多个工艺,主要加工工序有:锯切、整平、划割、滚圆、开球面。

锯切:玻璃的光学材料毛坯加工主要采用金刚石锯料机器。

按照进给机的特点可以分为重锤进给、丝杠进给和液压进给三种。

整平:将锯切过后的坯料不平整的表面磨平,并修磨厚度和两面的平行度、修磨角度等处理,有散粒磨料研磨和金刚石磨轮铣磨两种。

划割:将需要利用到的毛坯料进行切割,去除多余的部分。

常采用金刚石玻璃刀(或滚刀)进行划割加工。

镜片加工技术的名词解释

镜片加工技术的名词解释

镜片加工技术的名词解释镜片加工技术是指通过机械化、光学化及化学处理等一系列工艺,对光学镜片进行加工和处理的过程。

在现代光学工业中,镜片加工技术被广泛运用于制造各类光学器件,如相机镜头、眼镜、显微镜等。

镜片加工技术主要包括以下几个方面:1. 镜片切割技术:镜片切割是指将原料玻璃或塑料材料切割成预定形状和尺寸的工艺。

切割过程需要依照设计要求,确定合适的切割方式和角度,以确保切割后的镜片原料具有良好的尺寸精度和表面质量。

2. 镜片磨削技术:磨削是镜片加工过程中必不可少的一步,通过磨料对镜片表面进行磨削,使其具有更加平整和光滑的表面。

磨削可以分为粗磨和细磨两个阶段,其中粗磨主要是对镜片进行初步形状修正和定径,而细磨则是在粗磨的基础上,进一步提高镜片表面的光洁度和精度。

3. 镜片抛光技术:抛光是指在磨削后对镜片进行进一步处理,以获得更高的光学精度和表面质量。

抛光是通过酸洗、电解抛光或化学机械抛光等方法来达到的,其目的是消除磨削过程中可能产生的痕迹和残余物,使镜片的表面变得更加平整和光滑。

4. 镜片涂膜技术:涂膜是指在镜片表面涂覆一层或多层光学薄膜,以改变镜片对光的反射、透射和吸收特性。

涂膜可以根据需要调整光学镜片的透光率、反射率和色散性能,提高光学器件的工作效率和成像质量。

5. 镜片安装技术:在镜片加工完成后,需要将其安装在相应的器件上,如相机镜头的组装、眼镜架的装配等。

镜片安装技术需要考虑精确的定位和调整,以确保镜片在使用过程中的稳定性和准确性。

镜片加工技术的发展在现代光学工业中起到了重要的推动作用。

随着科技的进步和需求的不断提高,镜片加工技术也在不断创新和改进。

目前,一些高级技术如激光加工、电子束处理等已逐渐应用于镜片加工领域,为光学器件的制造和研发带来了更大的发展空间。

总之,镜片加工技术是光学工业中不可或缺的重要工艺。

它通过切割、磨削、抛光、涂膜和安装等一系列步骤,将原材料加工成具有特定形状、尺寸和光学性能的镜片产品。

特殊镜片光学技术—特殊镜片(眼镜光学技术课件)可编辑全文

特殊镜片光学技术—特殊镜片(眼镜光学技术课件)可编辑全文

• (三)渐变焦镜片设计发展 • 硬性:较宽的远、近用区,过渡区较短较窄。中 • 软性:缩小远、近用区,延长过渡区。视近困难
• 现代软性:较宽的远用区、过渡区及近用区,长短 适宜的渐变通道,较柔和的周边像差,
新技术在渐变焦镜片中的应用
• 新技术在渐变焦镜片中的应用 • 1、非球面设计与渐变焦镜片的结合 • 在渐变焦镜片的视觉区域采用非球面设计 。
• 像跳 、像位移
• 像跳 :通过光学中心以外的地方看物体时, 存在棱镜效果,看物体会产生位移,并且 越靠近边缘棱镜效果越大,即像位移也越 大。
• 当镜片上的某一点度数突然发生变化时, 棱镜效果也会突然发生变化,这时看物体 像位移也会产生突然变化。
• 像位移
• 当眼睛处于双焦镜片的近用区时,在近用视 点往往存在棱镜,因而会产生棱镜效应,导 致像位移。
• (一)镜片的视场
• 视觉视场—空镜框相对于眼转动中心的张角
• 实际视场—镜片的有效直径相对于转动中心共轭 点的张角。
tan y L F y 40 F
1000
1000
tan y yL y 40
l 1000 1000
• (a)图中空镜框的实际视场与视觉视场相同; (b)图中负镜片的实际视场大于视觉视场;(c) 图中正镜片的实际视场小于视觉视场。
• 优点:子镜片可以胶合在主镜片前面或后面,子 镜片可以任意材料和形状,光学中心定位容易, 且子镜片更换方便。
• 缺点:子镜片轮廓明显,影响美观,胶合面易开 胶、易变位,机械性能差等。
• 主镜片顶焦度、子镜片
• 顶焦度,胶合后近用区
• 的顶焦度
• 如图5-1-12,(a)图在视点处,主镜片产 生的棱镜基底向上,胶合了基底向下的子

眼镜片的镀膜工艺

眼镜片的镀膜工艺

一、耐磨损膜(硬膜)无论是无机材料还是有机材料制成的眼镜片,在日常的使用中,由于与灰尘或砂砾(氧化硅)的摩擦都会造成镜片磨损,在镜片表面产生划痕。

我们可以观察到镜片表面的划痕主要分为二种,一是由小砂砾产生的划痕,深且周边粗糙,处于中心区域则会影响视力。

(1)技术特征1)第一代抗磨损膜技术抗磨损膜始于20世纪70年代初,当时认为玻璃镜片不易磨损是因为其硬度高,而有机镜片则太软所以容易磨损。

因此将石英材料于真空条件下镀在有机镜片表面,形成一层非常硬的抗磨损膜,但由于其热胀系数与片基材料的不匹配,很容易脱膜和膜层脆裂,因此抗磨损效果不理想。

2)第二代抗磨损膜技术20世纪80年代以后,研究人员理论上发现磨损产生的机理不仅仅与硬度相关,膜层材料具有“硬度/形变”的双重特征,即有些材料的硬度较高,但变形较小,而有些材料硬度较低,但变形较大。

第二代的抗磨损膜技术就是通过浸泡工艺法在有机镜片的表面镀上一种硬度高且不易脆裂的材料。

3)第三代抗磨损膜技术第三代的抗磨损膜技术是20世纪90年代以后发展起来的,主要是为了解决有机镜片镀上减反射膜层后的耐磨性问题。

由于有机镜片基的硬度和减反射膜层的硬度有很大的差别,新的理论认为在两者之间需要有一层抗磨膜层,使镜片在受到砂砾磨擦时能起缓冲作用,并而不容易产生划痕。

第三代抗磨损膜层材料的硬度介于减反射膜和镜片片基的硬度之间,其摩擦系数且不易脆裂。

4)第四代抗磨损膜技术第四代的抗磨损膜技术是采用了硅原子,在加硬液中既含有机基质,又含有包括硅元素的无机超微粒物,使抗磨损膜具备韧性的同时又提高了硬度。

现代的镀抗磨损膜技术最主要的是采用浸泡法,即镜片经过多道清洗后,浸入加硬液中,一定时间后,以一定的速度提起。

这一速度与硬液的黏度有关,并对抗磨损膜层的厚度起决定作用。

提起后在100℃左右的烘箱中聚合4-5小时,镀层厚约3-5微米(图11)(2)测试方法判断和测试抗磨损膜耐磨性的最根本的方法是临床使用,让戴镜者配戴一段时间,然后用显微镜观察并比较镜片的磨损情况。

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光学镜片模造技术
➢前言:
➢1:传统玻璃光学镜片:
➢2:非球面镜片:
➢3:玻璃材质非球面镜片:
➢4:玻璃镜片制作方法与制程数比:➢5:模造加工方式:
➢6:模造加工设备:
➢7:模造用玻璃特性与玻璃粗胚:
➢结语:
光学镜片模造技术~前言
所谓玻璃镜片模造加工法是先将玻璃素材加热软化,之后利用具有高精密表面的成型模具加压转写制成非球面形状。

根本上模造加工法属于热作加工技术,模造非球面镜片要求0.1~0.2mm以下的形状精度,而且模造加工法是由许多关键技术构成。

1:传统玻璃光学镜片
传统玻璃光学镜片通常是利用高温将玻璃素材溶化作成镜片粗胚,之后经过研削、研磨制成球面状镜片。

2:非球面镜片
在光学领域中非球面镜片具有消除收差、可简化系统镜片数量,高性能,可小型化等优点,不过非球面镜片不易利用研削、研磨加工刊式大量制作,尤其是属于冷作技术的研削加工,理论上几乎无法获得高精度非球面状镜片。

3:玻璃材质非球面镜片
虽然塑料射出戌形法可以大量制作树脂材质非球面镜片,不过玻璃的高折射率、低复折射率、低色收差、耐高温、高稳定性等物理特性远比树脂镜片优秀,因此玻璃材质非球面镜片一直被视为高附加价值光学组件。

82年美国柯达首度将非球面模造光学镜片应用于传统相机,从此玻璃材质非球面镜片正式进入消费性领域。

4:玻璃镜片制作发方法与制程数比(图一)
(下图)是传统球面玻璃镜片的制作过程,相较之下80年代发展的模造玻璃加工法可简化其中大约十个制程,换言之,模造加上技术除了可改善作业环境之外,更可迅速获得大量的玻璃材质!非球面镜片达到量产经济效益。

如下将要深入探讨模造加工法的精密成形设备、制程、玻璃特性、模具
材料、模具加工、成形技术以及成形实例。

5:模造加工方法:
模造法可分为直接压缩方式(dircct prcss)与预热压缩方式(re-hcat press)两种,直接压缩方式将黏度为Pa从导管流出的溶融状玻璃,流入温度比玻璃转移点低的精密金属模具内压缩成形:预热压缩方式是将黏度为Pa,表面涂有脱模剂的玻璃粗胚预先加热,之后放置于精密金属模具内压缩成形。

6:模造加工设备
(图二)是日本东芝机械93年开发的玻璃镜片模造机的结构,该成形机具有以下特征:
■利用红外线灯管加热,模具整体加热均匀,且.温度维持性稳定。

■.高达I u m以上之NC控制模具定位精度。

■.可作10N高精度精度压缩力控制。

■.可作精密加热、冷却控制。

6-1:如图所示机台上
方是被石英筒包覆的
成形室,外侧周围是由
红外线灯管加热器所
构成的加热部与模具
驱动部: 上、下模设于
成形室内,下模利用
NC控制上下脱、合模
动作,设于下力模具驱
动轴之测重器(load
cell),可检测负载测并
将数据回馈(feed
back)NC控制器调整
成形压缩力。

成形室内
填充氮气防止模具氧
化,此外成形后的成品
与模具也是使用经过
精密流量控制的氮气
冷却。

6-2:成形温度」与「玻璃物性」
成形条件取决于「成形温度」与「玻璃物性」两关键要素。

有关成形温度传统方法是依照变形能量与冷却收缩量决定设定值,不过东芝机械的模造机具有模贝精密定位与可设定压缩力等功能,所以
可制作高精度成品。

(图三)是玻璃的温度与热膨胀量的依存特性曲线,
理论上低于转移点Tg温度的玻璃会受到破坏无法成形,屈服点At以上,软化点Sp附近的玻璃变形能量很大,虽然这种特性的玻璃较易成形,不过随着温度逐渐冷却,成品的收缩量变得非常大,进而产生所谓的裂纹现象,导致成品形状精度大幅下跌。

6-3:为弥补冷却时玻璃的收
缩量,东芝机械研发如(图四)所
示二段
式成形法,它的动作原理是在转
移点Tg温度附近,再次施加压
缩减缓裂纹的发生,
6-4:(图五)是利用二段式成形法制成的模造玻璃镜片外观,由图可以清楚区分改善后的成品形状精度。

6-5(图六)是美国柯达开发的直接压缩成形模造机外观,基本上它
是将软化点
Pa附近软化
玻璃压入模
具内,持续加
温使玻璃与
成形模具温
度相同,之后
加压一直到
成品温度降
至玻璃转移
点以下为止,
才取出镜片
成品。

6-6(图七)是直接压缩成形的特性曲线图
6-7(下图)是旋转式模造法的模具构造,为了符合高精度肉厚、外径、偏心度等要求,因此加压后至成品冷却前,上模会随着玻璃的收缩量微调相对位置,如此便可获得极高的面精度。

7-1模造用玻璃特性与玻璃粗胚
玻璃镜片模造成形加工时,为了防止模具氧化。

通常是在非氧化环境下作业。

此外基于增加模具材料的选择空间与使用寿命,以及降低模造成形温度等考虑,因此相关业者陆续开发模造成形用玻璃与玻璃粗胚。

7-2:例如东芝机械就提供下列四种标准玻璃粗胚供客户选择
( 1 )球形粗胚(滴下法制成)。

(2)光面球形粗胚(高精度之尺寸与重量)。

(3)平板、圆柱形粗胚(已裁切、研磨加工过)。

(4)半成品粗胚(球面镜片欲加工成球状或是板状非球面镜时用)。

7-3(下图)是上述第(1 )项球形玻璃粗胚的成形方法,
如图所示从导管向下方流出的熔融状玻璃,被高压气流托住形成无表面瑕疵的球形玻璃粗胚。

除此之外还可利用热作技术,直接将熔融状玻璃制成玻璃粗胚,但是不论使用何种方式,玻璃粗胚的制作必需满足低成本的基本要求。

7-4典型的低软化点玻璃可分为氟磷酸盐系玻璃与铅系玻璃两种,前者不易作玻璃粗胚加工;后者含有铅成份加工时会污染环境。

随着模造玻璃软化点逐年降低,低软化点玻璃粗胚对化学的耐久性也逐年下降,而热膨涨系数却越来越大,使得模造成形时成品面临容易破裂等困扰。

(上图)是日本HOYA开发的模造成形用「中软化点玻璃」的特性。

结语:
模造成形时,由于玻璃的熔着与铅的析出,造成材质为碳化硅之模贝表面产生网点状凹痕伤害。

模造成形用光学玻璃特性包含转移点、屈服点、软化点。

使用高转移点玻璃模造成形时必需加高模具温度,相对的模具使用寿命会大幅降低,模具无法维持高表面精度,最后造成模具维修次数暴增,制作成本急遽上升等梦魇,因此模造成形用光学玻璃的转移点通常不可超过。

凸凹镜片比两凹、两凸镜片更不易获得面精度,因此模造加工时压缩成形条件的设定与最佳化成为关键性技术。

利用有限元素分析法,配合长期累积的经实作经验与基础资料,可作更科学化演算(algorithm)的分析。

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