一种自聚焦透镜的制备方法
【专利摘要】一种自聚焦透镜的制备方法，以紫外熔融石英、氟化钙、氟化钡或氧化硅作为原料制成透镜本体，透镜本体为能够实现散射光聚集的自聚焦透镜，透镜本体的一端为平滑的球形凸面结构，透镜本体的另一端为用于光线射出的平面结构或平滑的凸面结构，透镜本体的中间段为柱体结构，将透镜本体一体成型；位于透镜本体的端部，自透镜本体向外采用溅射镀膜方法依次镀设氧化钛镀膜以及氧化硅镀膜，氧化钛镀膜与氧化硅镀膜交叉层叠设置。本发明制备的自聚焦透镜在其两端设置了膜结构层，膜结构层为氧化硅膜和氧化钛膜，氧化硅膜具有较强的硬度，氧化钛膜则能够提高本发明的折射率，利用本发明制备的自聚焦透镜具有较强的抗冲击、抗磨损的优点。
【专利说明】
一种自聚焦透镜的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及光学设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种自聚焦透镜的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 自聚焦透镜在生产过程的后期，为了保证其具有较高的透过性，以及对自聚焦透 镜的端部进行保护，都会对自聚焦透镜进行镀膜处理。
[0003] 传统的镀膜处理所使用的镀膜系统包括反应室、离子源组件以及电子枪，在反应 室内设置有用于支撑透镜的支架，在每次透镜镀膜前都是通过操作人员手拿透镜将从支架 上更换、安装。这样进行一次镀膜，就需要人工更换透镜一次，人工更换不仅劳动强大，还会 由于操作失误造成透镜的损坏。
【发明内容】
[0004] 综上所述，如何降低透镜镀膜时透镜更换劳动强度以及容易损坏的问题，成为了 本领域技术人员亟待解决的问题。
[0005] 本发明提供了一种自聚焦透镜的制备方法，以紫外熔融石英、氟化钙、氟化钡或氧 化硅作为原料制成透镜本体，所述透镜本体为能够实现散射光聚集的自聚焦透镜，所述透 镜本体的一端为平滑的球形凸面结构，所述透镜本体的另一端为用于光线射出的平面结构 或平滑的凸面结构，所述透镜本体的中间段为柱体结构，将所述透镜本体一体成型;位于所 述透镜本体的端部，自所述透镜本体向外采用溅射镀膜方法依次镀设氧化钛镀膜以及氧化 硅镀膜，所述氧化钛镀膜与所述氧化硅镀膜交叉层叠设置。
[0006] 优选地，在所述透镜本体制备完成之后，在所述透镜本体镀膜之前:首先利用火焰 喷射方法对所述透镜本体的两端进行初级抛光，然后，再利用氧化铈作为抛光粉对所述透 镜本体的两端进行二次抛光。
[0007] 优选地，在所述透镜本体抛光之后，在所述透镜本体镀膜之前:利用气相沉积方法 在所述透镜本体的两端设置一层增透膜。
[0008] 优选地，所述增透膜的厚度为0 · 5-1μπι。
[0009] 优选地，对所述透镜本体镀膜的具体操作流程为:对所述透镜本体进行烘烤，其烘 烤温度为255°c ;对所述透镜本体的周围环境抽真空，当真空度达到0.002Pa时，充入氧气， 使真空室的压强保持在〇 . 〇2Pa左右;利用离子源轰击所述透镜本体的基底5min后，打开电 子枪进行蒸镀，并维持镀膜材料的蒸发速率在〇. 1-0.15nm/s。
[0010] 优选地，以氟化钡为原料将其熔融并充入到模具中；将熔融态的原料压制成型后 退火制成初级的透镜本体;对初级的透镜本体采用机械加工方法进行后期处理。
[0011]优选地，使用真空室对所述透镜本体进行镀膜处理。
[0012]优选地，在充入氧气的过程中：还提供了用于对氧气进行预热的加热器，通过所述 加热器对氧气进行预热，预热后的氧气再参与镀膜操作。
[0013] 优选地，自所述透镜本体向外镀设的所述氧化钛镀膜以及所述氧化硅镀膜共镀设 有三十层，按 μL? 为单位，各层厚度依次为：159.6、204.6、106.0、193.4、151.4、236.6、158.7、 234.1、 152·1、218·2、142·4、212·2、146·6、224·9、153·3、230·2、155·1、230.3、152.0、 223·9、149·0、220·9、149·2、224·8、152·7、228·0、151·8、226·2、151·8、224·5 〇
[0014] 本发明通过上述方法制备的自聚焦透镜，其外部形状与现有的自聚焦透镜相同， 但是，本发明特别在透镜本体的两端设置了膜结构层，膜结构层为氧化硅膜和氧化钛膜，氧 化硅膜具有较强的硬度，氧化钛膜则能够提高本发明的折射率。如此，利用本发明制备的自 聚焦透镜具有较强的抗冲击、抗磨损的优点。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明实施例中自聚焦透镜的制备方法的流程图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于 说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0017] 在本发明的描述中，除非另有说明，"多个"的含义是两个或两个以上;术语"上"、 "下"、"左"、"右"、"内"、"外"、"前端"、"后端"、"头部"、"尾部"等指示的方位或位置关系为 基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗 示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对 本发明的限制。
[0018] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"相连"、"连 接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机 械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的 普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0019] 请参考图1，图1为本发明实施例中自聚焦透镜的制备方法的流程图。
[0020] 本发明提供了一种自聚焦透镜的制备方法，该方法具体包括如下操作：以紫外熔 融石英、氟化钙、氟化钡或氧化硅作为原料制成透镜本体，透镜本体为能够实现散射光聚集 的自聚焦透镜，透镜本体的一端为平滑的球形凸面结构，透镜本体的另一端为用于光线射 出的平面结构或平滑的凸面结构，透镜本体的中间段为柱体结构，将透镜本体一体成型;位 于透镜本体的端部，自透镜本体向外采用溅射镀膜方法依次镀设氧化钛镀膜以及氧化硅镀 膜，氧化钛镀膜与氧化硅镀膜交叉层叠设置。
[0021] 在本发明中：自透镜本体向外镀设的氧化钛镀膜以及氧化硅镀膜共镀设有三十 层，按μπι为单位，各层厚度依次为：159·6、204·6、106·0、193·4、151·4、236·6、158·7、234·1、 152.1、 218·2、142·4、212·2、146·6、224·9、153·3、230·2、155·1、230·3、152·0、223·9、 149·0、220·9、149·2、224·8、152·7、228·0、151·8、226·2、151·8、224·5 〇
[0022] 通过镀设多层膜结构后，本发明制备的自聚焦透镜，在各实施例中，由于原料不 同，而出现其光学性能也有所不同：
[0024] 具体地，在本发明的一个实施方式中：
[0025] 以紫外熔融石英作为原料，在具有柱体型腔的模具中进行初步成形制成初级的透 镜本体，然后通过车刀对初级的透镜本体进行形状修正，该修正包括端面车平以及本体侧 面车圆等操作，对透镜本体修正完毕后，再次对透镜本体的端面进行处理。其中包括:透镜 本体的入射端车平，即将透镜本体的入射端端面采用平面结构设计;透镜本体的射出端车 圆，即将透镜本体的射出端端面采用球面结构设计。
[0026] 本发明利用氧化铈作为抛光粉对透镜本体的端面进行抛光。然后对透镜本体进行 镀膜处理:在真空室内进行预热，预热时间在5-25min，当真空室温度达到225°C时，开始对 真空室抽真空，真空室内的压强维持在0. 〇〇2Pa并保持2min，然后向真空室内充入氧气。氧 气需要进行预热，氧气进入到真空室之前的温度不低于150°C。在充入氧气的过程中，真空 室的压强维持在〇.〇2Pa并保持lmin，然后利用离子源轰击透镜本体的基底5min后，打开电 子枪进行蒸镀，并维持镀膜材料的蒸发速率在〇. 1-0.15nm/s。
[0027] 具体地，在本发明的另一个实施方式中：
[0028] 以氟化钙作为原料，在具有柱体型腔的模具中进行初步成形制成初级的透镜本 体，然后通过车刀对初级的透镜本体进行形状修正，该修正包括端面车圆以及主体侧面车 圆等操作。对透镜本体修正完毕后，再次对透镜本体的端面进行处理，将透镜本体的入射端 车圆，将透镜本体的射出端车圆，透镜本体的两端均采用球面结构设计。之后利用氧化铈作 为抛光粉对透镜本体的端面进行抛光。然后对透镜本体进行镀膜处理:在真空室内进行预 热，预热时间在8min，当真空室温度达到255°C时，开始对真空室抽真空，真空室内的压强维 持在0.0025Pa并保持1.5min，然后向真空室内充入氧气。氧气进行预热，氧气进入到真空室 之前的温度不低于220°C，充入氧气的过程中，真空室的压强维持在0.025Pa并保持45s，然 后利用离子源轰击透镜本体的基底5min后，打开电子枪进行蒸镀，并维持镀膜材料的蒸发 速率在〇.l-〇.15nm/s。
[0029] 具体地，在本发明的再一个实施方式中：
[0030] 以氧化硅作为原将其制成玻璃板，然后通过激光切割形成玻璃条，之后通过车刀 对玻璃条进行形状修正，该修正包括端面车平以及主体侧面车圆等操作。对透镜本体修正 完毕后，再次对透镜本体的端面进行处理，将透镜本体的入射端车平，将透镜本体的射出端 车平。车工艺完毕后，透镜本体为标准的圆柱体结构，对透镜本体通体进行抛光，即：利用氧 化铈作为抛光粉对透镜本体全部外侧面(端面以及侧面)进行抛光。对透镜本体进行镀膜处 理:在真空室内进行预热，预热时间在8min，当真空室温度达到255°C时，开始对真空室抽真 空，真空室内的压强维持在〇.〇〇25Pa并保持1.5min，然后向真空室内充入氧气。氧气进行预 热，氧气进入到真空室之前的温度不低于220°C，充入氧气的过程中，真空室的压强维持在 0.025Pa并保持45s，然后利用离子源轰击透镜本体的基底5min后，打开电子枪进行蒸镀，并 维持镀膜材料的蒸发速率在〇 · 1-0 · 15nm/s 〇
[0031]在上述实施方式中，本发明对透镜本体进行了两次抛光处理，其具体操作为:在透 镜本体制备完成之后，在透镜本体镀膜之前:首先利用火焰喷射方法对透镜本体的两端进 行初级抛光，然后，再利用氧化铈作为抛光粉对透镜本体的两端进行二次抛光。
[0032]具体地，增透膜的厚度为0.5-1μπι。
[0033] 根据实际使用需要，如果自聚焦透镜应用到功率较小的精密仪器中，增透膜的厚 度应适当减小，在0.5-0.8μπι之间；如果自聚焦透镜应用到功率较大的普通仪器中，增透膜 的厚度应适当增加，在0.8-1. Ομπι之间
[0034] 在本发明中，透镜本体的具体制备工艺为：
[0035] 以氟化钡为原料将其熔融并缓慢充入到模具中；将熔融态的原料压制成型后退火 制成初级的透镜本体;对初级的透镜本体采用机械加工方法进行后期处理。
[0036] 由上述可知，氧气在充入到真空室之前进行了预热操作，具体地，本发明提供了用 于对氧气进行预热的加热器，通过加热器对氧气进行预热，预热后的氧气再参与镀膜操作。 加热器采用电热管加热器。氧气采用铜管进行输送，电热管加热器设置在铜管的外侧面上， 这样可以避免加热器通电放电引爆氧气的情况出现。
[0037] 与现有技术相比，本发明制备的自聚焦透镜在增透膜上镀氧化硅膜和氧化钛膜， 可对增透膜进行有效的保护，避免了储存、运输以及在下游厂家的生产环节增透膜受到破 坏，同时试验也证实，该保护膜对自聚焦透镜的整体性能影响也甚微。
[0038] 将本发明生产的具有保护膜的自聚焦透镜与未镀保护膜的同一型号的自聚焦透 镜一起经储存、运输并等待下游厂家装配过程后，进行对比试验，结果表明：未镀保护膜的 自聚焦透镜的平均透过率要小于本发明的具有保护膜的自聚焦透镜2%左右。
[0039] 由上述试验表明，本发明提供的具有保护膜的自聚焦透镜对自聚焦透镜的增透膜 具有良好的保护作用，同时也不会对自聚焦透镜的透过率带来不良的影响，较完美的解决 了因储存、运输以及在下游厂家的生产环节增透膜受到破坏的问题，极大地提高了产品的 档次。
[0040] 本发明通过上述方法制备的自聚焦透镜，其外部形状与现有的自聚焦透镜相同， 但是，本发明特别在透镜本体的两端设置了膜结构层，膜结构层为氧化硅膜和氧化钛膜，氧 化硅膜具有较强的硬度，氧化钛膜则能够提高本发明的折射率。如此，利用本发明制备的自 聚焦透镜具有较强的抗冲击、抗磨损的优点。
[0041] 本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发 明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选 择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员 能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
【主权项】
1. 一种自聚焦透镜的制备方法，其特征在于， 以紫外熔融石英、氟化钙、氟化钡或氧化硅作为原料制成透镜本体，所述透镜本体为能 够实现散射光聚集的自聚焦透镜，所述透镜本体的一端为平滑的球形凸面结构，所述透镜 本体的另一端为用于光线射出的平面结构或平滑的凸面结构，所述透镜本体的中间段为柱 体结构，将所述透镜本体一体成型； 位于所述透镜本体的端部，自所述透镜本体向外采用溅射镀膜方法依次镀设氧化钛镀 膜以及氧化硅镀膜，所述氧化钛镀膜与所述氧化硅镀膜交叉层叠设置。2. 根据权利要求1所述的自聚焦透镜的制备方法，其特征在于， 在所述透镜本体制备完成之后，在所述透镜本体镀膜之前： 首先利用火焰喷射方法对所述透镜本体的两端进行初级抛光，然后，再利用氧化铈作 为抛光粉对所述透镜本体的两端进行二次抛光。3. 根据权利要求2所述的自聚焦透镜的制备方法，其特征在于， 在所述透镜本体抛光之后，在所述透镜本体镀膜之前： 利用气相沉积方法在所述透镜本体的两端设置一层增透膜。4. 根据权利要求3所述的自聚焦透镜的制备方法，其特征在于， 所述增透膜的厚度为〇. 5-1μηι。5. 根据权利要求1所述的自聚焦透镜的制备方法，其特征在于， 对所述透镜本体镀膜的具体操作流程为： 对所述透镜本体进行烘烤，其烘烤温度为255 °C ; 对所述透镜本体的周围环境抽真空，当真空度达到〇. 〇〇2Pa时，充入氧气，使真空室的 压强保持在〇.〇2Pa左右； 利用离子源轰击所述透镜本体的基底5min后，打开电子枪进行蒸镀，并维持镀膜材料 的蒸发速率在〇 · I-O · 15nm/s 〇6. 根据权利要求1所述的自聚焦透镜的制备方法，其特征在于， 以氟化钡为原料将其熔融并充入到模具中； 将熔融态的原料压制成型后退火制成初级的透镜本体； 对初级的透镜本体采用机械加工方法进行后期处理。7. 根据权利要求5所述的自聚焦透镜的制备方法，其特征在于， 使用真空室对所述透镜本体进行镀膜处理。8. 根据权利要求5所述的自聚焦透镜的制备方法，其特征在于， 在充入氧气的过程中：还提供了用于对氧气进行预热的加热器，通过所述加热器对氧 气进行预热，预热后的氧气再参与镀膜操作。9. 根据权利要求5所述的自聚焦透镜的制备方法，其特征在于， 自所述透镜本体向外镀设的所述氧化钛镀膜以及所述氧化硅镀膜共镀设有三十层，按 μπι为单位，各层厚度依次为： 159·6、204·6、106·0、193·4、151·4、236·6、158·7、234·1、152·1、218·2、142·4、212·2、 146·6、224·9、153·3、230·2、155·1、230·3、152·0、223·9、149·0、220·9、149·2、224·8、 152·7、228·0、151·8、226·2、151·8、224·5 〇
【文档编号】C23C14/30GK105887021SQ201610157546
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月20日
【发明人】宋海峰
【申请人】杰讯光电(福建)有限公司