【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及流体成形，具体涉及一种基于流体成形的光学透镜直接成型方法及系统。
技术介绍
1、透镜是任何光学系统的基本组成部分，从显微镜到望远镜、全息图、眼镜、数据存储设备、激光器等。透镜或透镜模具的制造依赖于机械加工，如磨削和机械加工，然后是光学表面的抛光。高质量表面的需求需要专门且昂贵的设备，非标准光学表面的制造仍然具有挑战性,这些制造工艺的复杂性和所需的专业设备阻碍了光学元件的快速成型。
2、三维(3-d)打印技术被认为是光学透镜制作的潜在平台是很自然的，但到目前为止，打印件的质量还不足以满足的光学应用，需要进行复杂的后处理。
3、为了解决快速制造各种高表面质量光学透镜的问题，需要提出一种能够利用聚合物液体与密度匹配液的光滑液-液界面来生产高表面质量的透镜系统。
技术实现思路
1、针对上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出了一种基于流体成形的光学透镜直接成型方法及系统，其构思合理、巧妙，解决了制造工艺的复杂性和所需的专业设备阻碍了光学透镜快速成型的问题，无需通过磨削与表面的抛光等即可实现镜片的快速成形制作，可通过流体成形模具大小、光学高分子液体体积和上、下密封腔内密度匹配液的压力改变光学液体呈现的镜面面型。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其先预备容器、流体成形模具、密度匹配液和光学高分子液体；然后将流体成形模具固定在容器中央，再将光学高分子液体注入到流体成形模具内，此时充满光学高分子液
3、所述基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其中：所述上密封腔内注入上密度匹配液，所述下密封腔内注入下密度匹配液；所述光学透镜的面型是通过分别调整注入上密封腔内的上密度匹配液和注入所述下密封腔内的密度匹配液的量，来形成所述上密封腔和所述下密封腔的不同压差，从而控制光学透镜的上下面型。
4、所述基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其中：所述密度匹配液与所述光学高分子液体的密度相同；且所述密度匹配液与所述光学高分子液体不发生任何化学反应。
5、所述基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其中：所述光学高分子液体被注入至浸没于所述密度匹配液中的所述流体成形模具中，形成直径50-100mm的透镜形状。
6、所述基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其中：成形后的所述光学高分子液体通过固化装置固化；且所述光学高分子液体固化后形成折射率1.5-1.8的光学透镜。
7、所述基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其中：所述固化装置采用水浴加热锅，将包含所述流体成形模具、所述密度匹配液、所述光学高分子液体的所述容器浸没于水浴加热锅中加热，以将所述光学高分子液体固化。
8、所述基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其中：成形后的所述光学高分子液体还可通过加热固化或紫外光固化；且使用紫外光固化所述光学高分子液体时，是使用紫外固化灯均匀照射所述光学高分子液体，使其固化；
9、所述基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其中：所述容器为封闭罐状容器，其上端设有与所述上密封腔连通的上层加压接头，下端设有与所述下密封腔连通的下层加压接头；同时，所述容器的侧壁为夹层结构，所述容器的上端侧壁和下端侧壁还分别匹配设有与所述夹层结构连通的上循环水进出接头和下循环水进出接头。
10、一种基于流体成形的光学透镜直接成型系统，包括容器和流体成形模具；所述容器为封闭罐装容器,其侧壁为夹层结构；所述容器的上、下两端侧壁分别匹配设有与所述夹层结构连通的上循环水进出接头和下循环水进出接头；所述流体成形模具匹配安装于所述容器的中央；所述流体成形模具在充满光学高分子液体时，可将所述容器的内腔分成上密封腔和下密封腔；所述容器的上端设有与所述上密封腔连通的上层加压接头，下端设有与所述下密封腔连通的下层加压接头。
11、所述基于流体成形的光学透镜直接成型系统，其中：所述容器包括流体成形罐体、罐体上盖和罐体下盖；所述流体成形罐体的顶部和底部均为开口状，侧壁为所述夹层结构；所述上循环水进出接头匹配设于所述流体成形罐体的上端一侧；所述下循环水进出接头匹配设于所述流体成形罐体的下端一侧；所述下层加压接头匹配设于所述流体成形罐体的下端另一侧；所述罐体上盖和所述罐体下盖分别匹配安装于所述流体成形罐体的顶部和底部的开口处，以将所述流体成形罐体封闭。
12、所述基于流体成形的光学透镜直接成型系统，其中：所述罐体上盖的中央区域匹配安装有上透视窗；所述罐体下盖的中央区域匹配安装有下透视窗；所述上层加压接头匹配设于所述罐体上盖上。
13、所述基于流体成形的光学透镜直接成型系统，其中：所述成型系统还包括固化装置；所述固化装置用于固化注入在所述流体成形模具中的光学高分子液体。
14、所述基于流体成形的光学透镜直接成型系统，其中：所述固化装置采用水浴加热锅将注入在所述流体成形模具中的光学高分子液体进行固化。
15、采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：
16、本专利技术基于流体成形的光学透镜直接成型方法构思合理、巧妙，解决了制造工艺的复杂性和所需的专业设备阻碍了光学透镜快速成型的问题，无需通过磨削与表面的抛光等即可实现镜片的快速成形制作，可通过流体成形模具大小、光学高分子液体体积和上、下密封腔内密度匹配液的压力改变光学液体呈现的镜面面型；光学高分子液体固化过程中收缩，密度变化，利用上下密封腔压强的调整，可以保证高分子液体固化后面型与固化前保持一致.。
17、本专利技术与传统注塑制作镜片相比，所需的制造时间与所生产的体积不成比例，因此可以快速制造任何尺寸的部件。此外，本专利技术的成型方法兼容多种具有各种光学和机械性能的固化液体。重要的是，该方法不需要专门的设备，自然地实现了纳米级的表面质量。
18、本专利技术基于流体成形的光学透镜直接成型系统结构设计简单、合理，不需要任何机械加工即可生产镜片，简单性和可负担性使其成为生产经济实惠眼镜的天然候选者。
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1.一种基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其特生在于：先预备容器(1)、流体成形模具(2)、密度匹配液和光学高分子液体(C)；然后将流体成形模具(2)固定在容器(1)中央，再将光学高分子液体(C)注入到流体成形模具(2)内，此时充满光学高分子液体(C)的流体成形模具(2)将容器(1)的内腔分成上密封腔(101)和下密封腔(102)；接着向上密封腔(101)和下密封腔(102)内注入密度匹配液，以使流体成形模具(2)完全浸没于密度匹配液中，利用光学高分子液体(C)与密度匹配液的光滑液-液界面在流体成形模具(2)中快速成形并固化后形成光学透镜。
2.如权利要求1所述的基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其特生在于：所述上密封腔(101)内注入上密度匹配液(A)，所述下密封腔(102)内注入下密度匹配液(B)；所述光学透镜的面型是通过分别调整注入上密封腔(101)内的上密度匹配液(A)和注入所述下密封腔(102)内的密度匹配液(B)的量，来形成所述上密封腔(101)和所述下密封腔(102)的不同压差，从而控制光学透镜的上下面型。
3.如权利要求1所述的基于流体
4.如权利要求1所述的基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其特生在于：所述光学高分子液体(C)被注入至浸没于所述密度匹配液中的所述流体成形模具(2)中，形成直径50-100mm的透镜形状。
5.如权利要求1所述的基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其特生在于：成形后的所述光学高分子液体(C)通过固化装置(3)固化；且所述光学高分子液体(C)固化后形成折射率1.5-1.8的光学透镜。
6.如权利要求5所述的基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其特生在于：所述固化装置(3)采用水浴加热锅，将包含所述流体成形模具(2)、所述密度匹配液、所述光学高分子液体(C)的所述容器(1)浸没于水浴加热锅中加热，以将所述光学高分子液体(C)固化。
7.如权利要求1所述的基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其特生在于：成形后的所述光学高分子液体(C)还可通过加热固化或紫外光固化；且使用紫外光固化所述光学高分子液体(C)时，是使用紫外固化灯均匀照射所述光学高分子液体(C)，使其固化。
8.如权利要求1所述的基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其特生在于：所述容器(1)为封闭罐状容器，其上端设有与所述上密封腔(101)连通的上层加压接头(122)，下端设有与所述下密封腔(102)连通的下层加压接头(113)；同时，所述容器(1)的侧壁为夹层结构(110)，所述容器(1)的上端侧壁和下端侧壁还分别匹配设有与所述夹层结构(110)连通的上循环水进出接头(111)和下循环水进出接头(112)。
9.一种基于流体成形的光学透镜直接成型系统，其特征在于：所述成型系统包括容器(1)和流体成形模具(2)；
10.如权利要求9所述的基于流体成形的光学透镜直接成型系统，其特征在于：所述容器(1)包括流体成形罐体(11)、罐体上盖(12)和罐体下盖(13)；
11.如权利要求10所述的基于流体成形的光学透镜直接成型系统，其特征在于：所述罐体上盖(12)的中央区域匹配安装有上透视窗(121)；
12.如权利要求10所述的基于流体成形的光学透镜直接成型系统，其特征在于：所述成型系统还包括固化装置(3)；所述固化装置(3)用于固化注入在所述流体成形模具(2)中的光学高分子液体(C)。
13.如权利要求10所述的基于流体成形的光学透镜直接成型系统，其特征在于：所述固化装置(3)采用水浴加热锅将注入在所述流体成形模具(2)中的光学高分子液体(C)进行固化。
...【技术特征摘要】
1.一种基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其特生在于：先预备容器(1)、流体成形模具(2)、密度匹配液和光学高分子液体(c)；然后将流体成形模具(2)固定在容器(1)中央，再将光学高分子液体(c)注入到流体成形模具(2)内，此时充满光学高分子液体(c)的流体成形模具(2)将容器(1)的内腔分成上密封腔(101)和下密封腔(102)；接着向上密封腔(101)和下密封腔(102)内注入密度匹配液，以使流体成形模具(2)完全浸没于密度匹配液中，利用光学高分子液体(c)与密度匹配液的光滑液-液界面在流体成形模具(2)中快速成形并固化后形成光学透镜。
2.如权利要求1所述的基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其特生在于：所述上密封腔(101)内注入上密度匹配液(a)，所述下密封腔(102)内注入下密度匹配液(b)；所述光学透镜的面型是通过分别调整注入上密封腔(101)内的上密度匹配液(a)和注入所述下密封腔(102)内的密度匹配液(b)的量，来形成所述上密封腔(101)和所述下密封腔(102)的不同压差，从而控制光学透镜的上下面型。
3.如权利要求1所述的基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其特生在于：所述密度匹配液与所述光学高分子液体(c)的密度相同；且所述密度匹配液与所述光学高分子液体(c)不发生任何化学反应。
4.如权利要求1所述的基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其特生在于：所述光学高分子液体(c)被注入至浸没于所述密度匹配液中的所述流体成形模具(2)中，形成直径50-100mm的透镜形状。
5.如权利要求1所述的基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其特生在于：成形后的所述光学高分子液体(c)通过固化装置(3)固化；且所述光学高分子液体(c)固化后形成折射率1.5-1.8的光学透镜。
6.如权利要求5所述的基于流体成形的光学透镜直接成型方法，其特生在于：所述固化装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晗炀，蓝鼎，陈浩，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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