[发明专利]一种基于轮廓拟合匹配的紫外光固化制备微透镜装置

说明书

本发明公开一种基于轮廓拟合匹配的紫外光固化制备微透镜装置，包括紫外光源、微控制器、上电极导电玻璃板、下电极导电玻璃板、第一、第二、第三支架台、压控电源、进样器、活塞、推杆电机、步进电机、电机驱动器、第一、第二限位开关、丝杆滑台导轨、滑台、第一、第二显微摄像头、上位机、托片、微透镜样片。采用本发明的技术方案，用于光固化胶在动态固化成形过程中的胶滴面形轮廓拟合匹配检测和批量复制成形制备微透镜，达到半自动化批量生产微透镜，减少人工测量操作的目的，具有制备速度快的特点。

技术领域

本发明属于光学检测技术领域，尤其涉及一种基于轮廓拟合匹配的紫外光固化制备微透镜装置。

背景技术

微透镜是微光学领域的重要元器件之一，其本身具有体积小、便于集成的优点。近几年来，微透镜在显微成像，微流控芯片，光纤通信系统，PCR荧光检测领域得到广泛的应用，已成为新的科研发展方向。虽然微透镜在以上优点，但其加工难度远高于普通透镜的加工。目前国内外主要的微透镜制造技术：微注塑成型法、超精密车削法、3D打印法。其中微注塑成型法需要制作专门的微透镜模具，前期制备工作消耗很多时间和成本；超精密车削法制作的微透镜表面粗糙，光洁度较差，需要后续打磨处理，3D打印法由于是逐层制造，层层叠加的增材制造技术，存在层与层之间的结合不紧密，原型结构疏松等缺点。

在前期工作中我们设计出了原位成形微透镜制造工艺，其基本过程是从一定高度将光固化胶滴落在基板上，其胶滴的面形随着外在施加的高压电场实时变化，通过面形CCD检测装置捕捉表面面形传输给计算机进行观察，当满足所需胶滴面形时，用一定功率紫外光照射光固化胶滴进行固化，最后将胶滴固化成一定形状的微透镜，这种微透镜专门用于生物芯片光学微检测系统中，见专利“原位成形式光学微透镜的激光微制造装置及方法”，申请号：CN102230978A。但该装置及制造方法存在如下缺点：

此装置无法根据给定的微透镜样片直接复制制作出来，只能通过观察计算机处理之后的面形轮廓图像，进行人工判断是否为所需的面形。并且，人工判断环节无法对其进行精确的透镜面形判断，通过该装置制备的微透镜与原始微透镜样片面形误差较大，如果微透镜一次不能达到所要求的形状，仍需要重复多次进行操作制备。针对一次制备多片面形参数相同的微透镜，此装置实现起来较为困难，并且制备出来的微透镜个体差异较大，面型参数不尽相同。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种基于轮廓拟合匹配的紫外光固化制备微透镜装置，用于光固化胶在动态固化成形过程中的胶滴面形轮廓拟合匹配检测和批量复制成形制备微透镜，达到半自动化批量生产微透镜，减少人工测量操作的目的，具有制备速度快的优点。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于轮廓拟合匹配的紫外光固化制备微透镜装置包括：紫外光源、微控制器、上电极导电玻璃板、下电极导电玻璃板、第一、第二、第三支架台、压控电源、进样器、活塞、推杆电机、步进电机、电机驱动器、第一、第二限位开关、丝杆滑台导轨、滑台、第一、第二显微摄像头、上位机、托片、微透镜样片，其中，

所述紫外光源位于整个装置的正上方，上下电极导电玻璃板安装在紫外光源的正下方，由第一支架台固定使得上电极导电玻璃板和下电极导电玻璃板处于水平状态，压控电源的正、负极分别连接上、下电极导电玻璃，压控电源的输入端与微控制器相连；所述推杆电机的推进轴与活塞相连，推杆电机、进样器和第一显微摄像头均固定在第二支架台上，支架的底端固定于滑台上；步进电机的转动轴与丝杆滑台导轨相连，同时要保持第一显微摄像头和下电极导电玻璃板的高度一致；推杆电机和步进电机分别与电机驱动器相连，电机驱动器和微控制器相连；第一、第二限位开关和电机驱动器相连；所述微透镜样片放置在托片上，托片固定在第三支架台上使其保持水平，第二显微摄像头安装在托片一侧，同样保持第二显微摄像头和托片的高度一致；所述第一、第二显微摄像头均与上位机相连；