光学玻璃渐进多焦点镜片及其制作方法和应用技术

本发明专利技术公开一种光学玻璃渐进多焦点镜片及其制作方法和应用，其制作方法包括步骤1，基片冷加工；步骤2，热下沉成型和精密退火：将镜片放到磨具上面，再转入电热炉内进行热处理，加热到光学玻璃的软化点以上温度，让镜片自重下沉；步骤3，球面加工等，其采用热下沉成型法和传统球面加工法相结合可实现产业化批量生产，且生产成本低，镜片质量优异，可应用于制作光学仪器。

【技术实现步骤摘要】
光学玻璃渐进多焦点镜片及其制作方法和应用
本专利技术涉及渐进多焦点镜片制作
，特别公开一种光学玻璃渐进多焦点镜片及其制作方法和应用。
技术介绍
光学玻璃是能改变光的传播方向，并能改变紫外、可见或红外光的相对光谱分布的玻璃。狭义的光学玻璃是指无色光学玻璃；广义的光学玻璃还包括有色光学玻璃、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。与光学塑料相比，光学玻璃的折射率范围广，化学稳定性高，机械强度高，耐磨性能强，熔化温度高等，因此其加工难度大。我们最常见的镜片就是单焦点镜片，镜片上只有一个光度。渐进多焦点镜片的设计灵感来源于象鼻子的形状。人们使镜片前表面曲率从顶部到底部连续地增加，可以使其屈光力相应变化，即屈光力从位于镜片上部的远用区，逐渐、连续地增加，直至在镜片底部的近用区达到所需近用屈光度数。渐进多焦点镜片的主要特征是：在镜片上方固定的视远区和镜片下方固定的视近区之间有一段屈光度连续变化的过渡区域，该镜片区域即称为渐变区。在该区域，通过镜片曲率半径的逐渐变小而达到镜片屈光力(度数)的逐渐增加。非球面的加工和应用成为现今光学产业的高端热门领域。渐进多焦点镜片是一种高端眼镜产品，为改善象质，提高光学特性简化结构，减轻重量，将镜片设计成非球面面型，从加工角度考虑，比普通的球面镜片难度增加许多。渐进多焦点镜片面型是非旋转对称非球面，在设计方面，随着计算机的发展，先进设计软件和仪器应用于眼镜片的设计和发展，使渐进多焦点镜片设计取得巨大的发展。在制造方面，现有的渐进多焦点镜片制造工艺技术，主要有如下两种方法：(1)、采用光学塑料材料精密成型技术，即利用玻璃做模具，将塑料流体注入模腔成型固化。例如费春红等提出的超精模压成型(费春红等，塑料光学制件精密成型技术的现状，橡塑技术与装备，2004(11):11-16.)。常见的工艺过程为：1、生产前准备；2、加料；3、压缩模闭合；4、排气；5、交联固化；6、压缩模开启；7、制品脱模。其加工难度低，但是由于光学塑料制成的产品和光学玻璃材料的产品相比：折射率范围窄，化学稳定性差，机械强度不高，耐磨性能不好，光学塑料材质的局限性限制了其产品的性能充分发挥。(2)、针对光学玻璃，采用数控加工技术，例如专利CN1381747A公开的一种超薄超轻的渐进多焦点镜片的加工方法，包含如下步骤：将圆形毛胚按给定加工数据进行第一次研磨，远光部与近光部及其周边地方研磨成型；在上述的工序中，一次研磨后的镜片为使其直径缩小，将其进行圆形磨边；圆形磨边后的镜片，据镜架的形状及大小尺寸，对镜片的上，下部分进行水平切割；经上工序水平切割后的镜片对其非使用面进行第二次研磨；对第二次研磨结束后的镜片的表面进行抛光。专利CN103487948A公开了一种渐进多焦点高档树脂镜片的生产方法，包括以下步骤：1)MDA化的渐进设计；2)设计数控加工切削方案；3)温度变形自流平。总体而言，数控车床加工光学玻璃材料技术的生产成本高，加工难度大。此外，近年来出现的单点金刚石超精密加工技术，其可以保证高精度的加工质量和面型要求，但设备昂贵，生产成本太高，不适宜大批量生产。正是由于对生产设备要求高和现有的加工技术滞后，严重阻碍了光学玻璃渐进多焦点镜片产业的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光学玻璃渐进多焦点镜片，可应用于眼镜，采用热下沉成型法和传统球面加工法相结合可实现产业化批量生产，且生产成本低，镜片质量优异。本专利技术的另一个目的在于提供一种制作光学玻璃渐进多焦点镜片的方法，采用热下沉成型法和传统球面加工法相结合，可实现低成本的产业化。本专利技术的又一个目的在于提供一种光学玻璃渐进多焦点镜片在眼镜中的应用。本专利技术提供一种光学玻璃渐进多焦点镜片，其上方固定的视远区和下方固定的视近区之间有一段屈光度连续变化的渐变区，在该渐变区域，通过镜片曲率半径的逐渐变小以达到镜片屈光度的逐渐增加，由如下方法制备得到：步骤1，基片冷加工：对光学玻璃基片毛坯进行粗加工，上表面进行精密抛光，下表面进行铣磨、精磨以达到规定的面形；步骤2，热下沉成型和精密退火：将步骤1冷加工后的镜片放到磨具上面，并保持精磨的下表面与磨具接触；再转入电热炉内进行热处理，加热到光学玻璃的软化点以上温度，让镜片自重下沉；；热处理过程中控制温度以进行升温、保温、退火和降温步骤3，球面加工：采用普通球面加工方法对步骤2下沉成型后的镜片与磨具的接触面进行加工，以达到所需的面形，并精密抛光，制得光学玻璃渐进多焦点镜片成品。该光学玻璃渐进多焦点镜片成品具有如下特点：(1)基片材料是光学玻璃，不同于传统的树脂。(2)在镜片上方固定的视远区和镜片下方固定的视近区之间有一段屈光度连续变化的过渡区域，该镜片区域即称为渐变区。在该区域，通过镜片曲率半径的逐渐变小而达到镜片屈光力(度数)的逐渐增加。(3)无比清晰：基于眼球追踪技术尽量消除每个光区的象散部分，加入精确计算的棱镜效应，是全景片均清晰无比。(4)全镜片非球面设计：可使视觉效果最佳，用眼最轻松。本专利技术还提供一种制作光学玻璃渐进多焦点镜片的方法，包括下述步骤：步骤1，基片冷加工：对光学玻璃基片毛坯进行粗加工，上表面进行精密抛光，下表面进行铣磨、精磨以达到规定的面形；步骤2，热下沉成型和精密退火：将步骤1冷加工后的镜片放到磨具上面，并保持精磨的下表面与磨具接触；再转入电热炉内进行热处理，加热到光学玻璃的软化点以上温度，让镜片自重下沉；步骤3，球面加工：采用普通球面加工方法对步骤2下沉成型后的镜片与磨具的接触面进行加工，以达到所需的面形，并精密抛光，制得光学玻璃渐进多焦点镜片成品，其上方固定的视远区和下方固定的视近区之间有一段屈光度连续变化的渐变区，在该渐变区，通过镜片曲率半径的逐渐变小以达到镜片屈光度的逐渐增加。较佳的，步骤1基片冷加工基片中，铣磨、精磨基片的下表面后进行超声波清洗，以保证成型后的非球面粗糙度要求。较佳的，步骤2热下沉成型和精密退火中，热处理过程中包括升温、保温、退火和降温，其中升温包括快速升温和慢速升温，快速升温的升温速度以不应使镜片炸裂为原则，慢速升温的升温速度以避免升温惯性冲出超过设定的保温值为原则。为了保证非球面面型误差达到设计要求，步骤2热下沉成型和精密退火中，热处理过程中保温温度波动范围尽量小，保温范围为保温温度±1℃，优选的保温范围为保温温度±0.5℃，进一步优选的保温范围为保温温度±0.3℃。较佳的，对于UV光学玻璃，步骤2热下沉成型和精密退火中，热处理过程中快速升温段为室温-500℃，慢速升温段为500-580℃，保温段保温温度为580℃，退火段为580-450℃，降温段为450℃-室温。其中，快速升温段的升温速率，可采用保守控制为3℃/min，在熟悉光学玻璃性能后，也可采用全功率升温。低速升温段的升温速率为1℃/min，低速升温段的范围在保温温度-50℃至保温温度之间。低速升温段设置非常必需，除了可以防止冲温外，更是保证非球面面型的关键，否则面型误差大。为了保证非球面面型误差达到设计要求，保温温度波动范围尽量小，优选的保温范围580±1℃，进一步优选的保温范围580±0.5℃，再进一步优选的保温范围580±0.3℃。退火段的温度范围一般本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学玻璃渐进多焦点镜片，其上方固定的视远区和下方固定的视近区之间有一段屈光度连续变化的渐变区，在该渐变区，通过镜片曲率半径的逐渐变小以达到镜片屈光度的逐渐增加，其特征在于：由如下方法制备得到：步骤1，基片冷加工：对光学玻璃基片毛坯进行粗加工，上表面进行精密抛光，下表面进行铣磨、精磨以达到规定的面形；步骤2，热下沉成型和精密退火：将步骤1冷加工后的镜片放到磨具上面，并保持精磨的下表面与磨具接触；再转入电热炉内进行热处理，加热到光学玻璃的软化点以上温度，让镜片自重下沉；热处理过程中控制温度以进行升温、保温、退火和降温；步骤3，球面加工：采用普通球面加工方法对步骤2下沉成型后的镜片与磨具的接触面进行加工，以达到所需的面形，并精密抛光，制得光学玻璃渐进多焦点镜片成品。

【技术特征摘要】
1.一种制作光学玻璃渐进多焦点镜片的方法，其特征在于：包括下述步骤：步骤1，基片冷加工：对光学玻璃基片毛坯进行粗加工，上表面进行精密抛光，下表面进行铣磨、精磨以达到规定的面形；步骤1基片冷加工基片中，铣磨、精磨基片的下表面后进行超声波清洗；步骤2，热下沉成型和精密退火：将步骤1冷加工后的镜片放到磨具上面，并保持精磨的下表面与磨具接触；再转入电热炉内进行热处理，加热到光学玻璃的软化点以上温度，让镜片自重下沉；步骤2热下沉成型和精密退火中，热处理过程中包括升温、保温、退火和降温，其中升温包括快速升温和慢速升温，快速升温的升温速度以不应使镜片炸裂为原则，慢速升温的升温速度以避免升温惯性冲出超过设定的保温值为原则；步骤2热下沉成型和精密退火中，热处理过程中保温范围为保温温度±1℃；当所述光学玻璃为UV光学玻璃，步骤2热下沉成型和精密退火中，热处理过程中快速升温段为室温-500℃，慢速升温段为500-580℃，保温段保温温度为580℃，退火段为580-450℃，降温段为450℃-室温；快速升温速率控制为2小时升温至500℃；低速升温控制在2小时从500℃升温至580℃；退火段控制在4小时由保温温度降温至450℃；快速降温保守控制为3℃/min，或进行断电降温；当所述光学玻璃为GBS光学玻璃，步骤2热下沉成型和精密退火中，热处理过程中快速升温段为室温-400℃，慢速升温段为400-525℃，保温段保温温度为525℃，退火段为525-400℃，降温段为400℃-室温；快速升...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢宏炎，卢圣麒，莫宇芬，白东峰，王毅，倪江楠，华显立，许贵阳，
申请(专利权)人：河南工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：河南;41