[发明专利]一种针对微透镜阵列的超精密加工装置及加工方法

说明书

本发明公开了一种针对微透镜阵列的超精密加工装置及加工方法(18JCTPJC52100)，其特征在于：包括主轴、透镜阵列工件、快速伺服系统机构、刀架和金刚石刀具，所述的超精密车床上安装有所述的主轴，所述的微透镜阵列选为但不限于平面基底阵列，其单元口径形状选为六边形但不仅限于六边形，单元面形选为但不限于凹球面，刀架上安装有所述的金刚石刀具，金刚石刀具与快速伺服系统机构连接。相对于现有技术，该针对微透镜阵列的超精密加工装置避免了加工缺陷，很好地保证了加工表面面形精度，避免了加工缺陷，实现了大面积、均匀的高表面质量。

技术领域

本发明涉及超精密加工技术领域，尤其涉及一种针对微透镜阵列的超精密加工装置及加工方法(18JCTPJC52100)。

背景技术

微透镜阵列是一种常见的光学自由曲面，它由一系列孔径在微米至毫米级的微小型透镜按照一定规律排列而成。具有尺寸小、集成度高、便于制造、传输损耗小、有特殊功能等优点，其应用包括光场相机，大视场成像系统，光电探测及传感，光线均匀，光纤扫描，光刻等方面。对比传统透镜及反射镜，光学复杂曲面具有更优越的性能，在成像系统中，可以实现多个视场同时提高系统的成像质量。

微透镜阵列的机械加工方法主要为超精密切削加工，该方法具有高效率、高精度、低成本等优势，可以在各种材料基底上，实现各种复杂面型和紧密排布方式的微透镜阵列制造。然而由于微透镜阵列本身的几何形貌具有突变处，因此在切削时会存在尖角加速度反向逆变点，致使机床无法响应这些逆变点，造成加工缺陷，缺陷带不仅仅会导致面型误差的产生，同时会极大的影响光学性能。为保证加工表面质量以及微透镜阵列大面积高均匀度加工，需要对加工刀具路径进行修正过渡，同时不改变原本加工微透镜阵列形状。因此，研究微透镜阵列大面积、高表面质量，无缺陷的切削加工方法，对于微透镜材料的深入应用，以及光学工程，光学制造光电探测领域具有重要的现实意义。

因此，如何提供一种微透镜阵列的超精密切削方法，通过分区域加工以及加工刀具路径优化平滑，避免了加工缺陷，很好地保证了加工表面面形精度，避免了加工缺陷，实现了大面积、均匀的高表面质量的切削加工的利用离轴三反成像系统的加工装置及加工方法，是本发明专利要决解的技术问题。

发明专利内容

针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明专利目的是提供了一种微透镜阵列的超精密切削方法，通过分区域加工以及加工刀具路径优化平滑，避免了加工缺陷，很好地保证了加工表面面形精度，避免了加工缺陷，实现了大面积、均匀的高表面质量的切削加工。其中透镜阵列根据应用需求，可以采用球面，也可以采用自由曲面，并且透镜单元的口径形状适用于圆形，四边形，六边形等复杂口径形状的利用离轴三反成像系统的加工装置及加工方法。

为了达到上述目的，本发明专利提供如下技术方案

一种针对微透镜阵列的超精密加工装置及加工方法(18JCTPJC52100)，包括主轴、透镜阵列工件、快速伺服系统机构、刀架和金刚石刀具，所述的超精密车床上安装有所述的主轴，所述的微透镜阵列选为但不限于平面基底阵列，其单元口径形状选为六边形但不仅限于六边形，单元面形选为但不限于凹球面。刀架上安装有所述的金刚石刀具，金刚石刀具与快速伺服系统机构连接。

作为本方案的优选实施例，所述的主轴的旋转轴和微透镜阵列的几何中心轴线同轴。

作为本方案的优选实施例，所述的金刚石刀具安装在快速伺服机构上。

作为本方案的优选实施例，所述的微透镜阵列为平面基底阵列。

作为本方案的优选实施例，所述的微透镜阵列单元口径形状为六边形。

作为本方案的优选实施例，所述的微透镜阵列单元面形为凹球面。

本发明涉及一种微透镜阵列的超精密切削加工方法，包括以下步骤：

S1、根据基本光学性能需求进行微透镜阵列设计及优化；