精密玻璃成型和精密模压光学

本文主要介绍精密玻璃成型和精密模压光学。

高端手机的镜头除了有塑料镜片外，也加入玻璃镜片。手机用的玻璃镜片和和塑料镜片一样，都是用模具制造的。（机械研磨抛光的方式无论是效率还是成本都满足不了手机镜片需求。）

Precision glass molding精密玻璃成型（PGM）是一种工艺，通过将玻璃成型为成型工具并创建成品透镜，无需任何额外步骤，即可从玻璃生产高精度光学元件（无需研磨和抛光、金刚石车削工艺或MRF精加工）。该工艺也被称为超精密玻璃压制。

与机械透镜生产（研磨和抛光）相比，其主要优点是可以经济高效地生产复杂的透镜几何形状，如非球面（在几分钟内而不是几小时内）。

图1 玻璃成型的基本步骤。

图1显示了基本的玻璃成型步骤：

1.将玻璃“料滴”装入成型工具。

2.用氮气（N2）填充工作区域，以去除其中的氧气。

3.用红外灯和吸尘器加热模具、模具和“料滴”玻璃（此时，上模和玻璃之间没有接触）。

4.达到合适的温度（玻璃的转变/软化点）后，控制移动按压玻璃：上模向下或下模向上。

5.通过力控制过程实现元件的最终厚度。

6.冷却玻璃并向环境中充入氮气。

7.冷却后，将透镜从模具中取出。

图2 玻璃成型中的其他必要步骤。

图2显示了该过程的其他必要步骤：设计和定义成型元件的规格、模具设计和制造、控制过程、必要时的补偿，当然还有最终元件的检查。

该过程在专门的成型机上执行，该成型机在过程中精确控制温度、行程和力。成型过程中使用的工具必须能够承受高温和高压（适合加工成精确的表面轮廓），并且需要能够抵抗与玻璃的化学相互作用。每生产一定数量后，模具本身需要检查和维修。

参考文献

Optics Inspections and Tests A Guide for Optics Inspectors and Designers （Michael Hausner）