一种光阑加工装置以及加工方法

本发明涉及光学组件加工，尤其涉及一种光阑加工装置以及加工方法。

背景技术：

1、光阑是指在光学系统中对光束起着限制作用的实体，主要用于对通过的光束进行强弱调节。

2、光阑加工的方法主要有：1.机械钻孔加工方法，2.电火花加工，3.激光切割加工（中国公开专利cn101131470a，扫描电子显微镜用光阑的紫外激光微加工系统及方法）和4.湿法腐蚀、反应离子刻蚀、表面蒸镀结合的方法（中国公开专利cn104599927a，一种多孔光阑的制备方法）等方法。

3、其中，机械加工的方法需要消耗昂贵的金刚石钻头；电火花加工需要对不同的控件制作相应的电极，而加工电极的难度超过制作光阑的难度；激光切割加工则依赖紫外高能激光器件，设备昂贵；刻蚀方法则是制作工艺流程复杂，且存在大量化学废液的产生，造成环境污染。尤其是传统光阑必须依赖实体进行设计加工。

4、现有光阑加工存在如下缺点：

5、（a）机械加工的方法需要消耗昂贵的金刚石钻头；

6、（b）电火花加工需要对不同的控件制作相应的电极，而加工电极的难度超过制作光阑的难度；

7、（c）激光切割加工则依赖紫外高能激光器件，设备昂贵；

8、（d）刻蚀方法则是制作工艺流程复杂、效率低下，且存在大量化学废液的产生，造成环境污染；

9、（e）现在光路透镜组件越来越复杂，在防止光路过程中串扰或杂散光，需要一个非独立实体的光阑，则存在依托透镜等表面为基底实现光阑加工的需求，突破对实体光阑的依赖。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有问题，利用吸光材料喷涂工艺及所选材料疏水性机理，通过对基板（玻璃晶圆、透镜、扩散片等）先定点定量滴定固定尺寸的水滴，然后疏水性吸光材料进行喷涂，再次定点对水滴进行吸取，可实现快速、批量加工对应孔径的光阑，提出一种光阑加工装置和方法。

2、技术方案：本发明所述的一种光阑加工装置，包括微流控制模块、电动滑台控制模块、载物台模块以及计算机控制系统模块；

3、所述的微流控制模块用于对储液流量进行控制，并对载物台模块上的光阑进行加工；

4、所述的电动滑台控制模块用于对电动滑台进行多轴控制，满足加工要求；

5、所述的载物台模块用于放置待加工的光阑；

6、所述的计算机控制系统模块分别与所述微流控制模块、电动滑台控制模块连接，用于设定加工参数、微流控制参数以及电动滑台移动参数。

7、在一些实施方式中，所述微流控制模块包括储液器模块、微流控制器、抽滴及喷嘴模块，相互之间通过导管连接。

8、在一些实施方式中，所述储液器模块包括基板疏水性液体储液器、废液储液器以及吸光液体材料储液器。

9、在一些实施方式中，所述抽滴及喷嘴模块包括滴液头、抽液头、空气雾化喷嘴及旋转切换转盘座，所述滴液头、抽液头、空气雾化喷嘴通过导管安装在所述旋转切换转盘座上；所述滴液头负责滴定基板疏水性液体，抽液头负责抽取滴定在基板上的疏水性液体，空气雾化喷嘴负责将吸光液体材料进行空气雾化喷洒。

10、在一些实施方式中，所述抽滴及喷嘴模块安装在载物台模块上方。

11、在一些实施方式中，所述载物台模块包括基板以及固定所述基板的真空吸附底座。

12、在一些实施方式中，所述电动滑台控制模块包括多轴电动滑台以及控制所述多轴电动滑台运动的滑台控制器。

13、在一些实施方式中，所述计算机控制系统模块包括计算机及安装在计算机上的控制软件；通过计算机控制系统模块对光阑孔尺寸对应液滴尺寸进行设置；对滴定疏水性液滴、喷洒吸光性液体材料、抽取所滴定的疏水性液滴切换设置；以及对晶圆玻璃或者透镜进行批量加工所需的电动滑台定点移动设置。

14、另一方面，本发明还公开了一种光阑加工装置的加工方法，包括如下步骤：

15、（1）开机：打开微流控控制模块、电动滑台控制模块、计算机控制系统模块对应的电源；

16、（2）放置基板：将基板放置至载物台模块真空吸附底座中心；

17、（3）打开控制系统软件：打开计算机控制系统模块软件；

18、（4）设置加工参数：（a）设置光阑加工孔径；（b）根据基板尺寸计算加工数量及对应的移动距离，设置电动滑台移动距离参数；

19、（5）运行加工：抽滴及喷嘴模块工作：（a）滴定：转盘座旋转切换至滴液头，对基板进行阵列滴定；（b）喷洒：转盘座旋转切换至空气雾化喷嘴，喷洒吸光性液体材料；（c）抽液：转盘座旋转切换至抽液头，对滴定液进行抽取；

20、（6）加工完成，取样：取下加工光阑样品；

21、（7）关机：关闭软件，关闭电源。

22、在一些实施方式中，步骤（4）设置光阑加工孔径具体是调用内置的光阑孔尺寸标定数据库，所述数据库生成步骤如下：

23、（1）对所选择基板疏水性液体，在滴定量范围0.1ul-10ul按照梯度0.1ul测算出其在基板表面覆盖面积数据；

24、（2）计算出对应的孔径数据；

25、（3）对数据进行绘制光阑孔径随液滴体积的变化关系曲线及数据库；

26、（4）在使用时，根据光阑孔径需求，调用数据库关系，即可实现对微流控液滴滴定量的调用。

27、有益效果：本发明的有益效果如下：

28、（1）本发明通过对玻璃晶圆或者透镜先定点定量滴定固定尺寸的水滴，然后疏水性吸光材料进行喷涂，再次定点对水滴进行吸取，解决传统加工工艺中造价贵、难度高及环境污染等问题，实现快速、批量加工对应孔径的光阑；

29、（2）本发明通过光阑孔尺寸标定数据库，解决光阑孔径与液滴体积的映射关系，实现对微流控液滴滴定量的调用，进而实现光阑孔径的精确加工；

30、（3）本发明通过电动控制台的参数设置，解决滴定位置的精确控制及功能切换问题，实现在基板（玻璃晶圆、透镜、扩散片等）上自动化批量加工；

31、（4）本发明通过对透镜表面的无实体光阑加工，解决多片透镜光路或者复眼透镜光路中串扰及杂散光影响，实现光路在设计中摆脱实体光阑的设计限制，进一步提高光路优化空间。

技术特征：

1.一种光阑加工装置，其特征在于：包括微流控制模块、电动滑台控制模块、载物台模块以及计算机控制系统模块；

2.根据权利要求1所述的一种光阑加工装置，其特征在于：所述微流控制模块包括储液器模块、微流控制器、抽滴及喷嘴模块，相互之间通过导管连接。

3.根据权利要求2所述的一种光阑加工装置，其特征在于：所述储液器模块包括基板疏水性液体储液器、废液储液器以及吸光液体材料储液器。

4.根据权利要求2所述的一种光阑加工装置，其特征在于：所述抽滴及喷嘴模块包括滴液头、抽液头、空气雾化喷嘴及旋转切换转盘座，所述滴液头、抽液头、空气雾化喷嘴通过导管安装在所述旋转切换转盘座上；所述滴液头负责滴定基板疏水性液体，抽液头负责抽取滴定在基板上的疏水性液体，空气雾化喷嘴负责将吸光液体材料进行空气雾化喷洒。

5.根据权利要求2所述的一种光阑加工装置，其特征在于：所述抽滴及喷嘴模块安装在载物台模块上方。

6.根据权利要求1所述的一种光阑加工装置，其特征在于：所述载物台模块包括基板以及固定所述基板的真空吸附底座。

7.根据权利要求1所述的一种光阑加工装置，其特征在于：所述电动滑台控制模块包括多轴电动滑台以及控制所述多轴电动滑台运动的滑台控制器。

8.根据权利要求1所述的一种光阑加工装置，其特征在于：所述计算机控制系统模块包括计算机及安装在计算机上的控制软件；通过计算机控制系统模块对光阑孔尺寸对应液滴尺寸进行设置；对滴定疏水性液滴、喷洒吸光性液体材料、抽取所滴定的疏水性液滴切换设置；以及对晶圆玻璃或者透镜进行批量加工所需的电动滑台定点移动设置。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的光阑加工装置的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的光阑加工装置的加工方法，其特征在于：步骤（4）设置光阑加工孔径具体是调用内置的光阑孔尺寸标定数据库，所述数据库生成步骤如下：

技术总结
本发明公开了一种光阑加工装置以及加工方法，该装置包括微流控制模块、电动滑台控制模块、载物台模块以及计算机控制系统模块；微流控制模块用于对储液流量进行控制，并对载物台模块上的光阑进行加工；电动滑台控制模块用于对电动滑台进行多轴控制，满足加工要求；载物台模块用于放置待加工的光阑；计算机控制系统模块分别与所述微流控制模块、电动滑台控制模块连接，用于设定加工参数、微流控制参数以及电动滑台移动参数。本发明装置及方法通过对玻璃晶圆或者透镜先定点定量滴定固定尺寸的水滴，然后疏水性吸光材料进行喷涂，再次定点对水滴进行吸取，解决传统加工工艺中造价贵、难度高及环境污染等问题，实现快速、批量加工对应孔径的光阑。

技术研发人员：严小亮,王子硕,郭世宇
受保护的技术使用者：江苏工程职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16