光学元件生产工艺流程

光学元件生产工艺流程

选胚料 – 开料（初步切割）- 清洗 - 上盘（批处理） – 切割 – 粗磨整平 – 粗检 – 细磨上盘 – 细磨 – 高速抛光 – 低速抛光 – 光胶 – 成片 – 上盘 – 成品切割 – 清洗 – 包装

粗磨阶段

选胚料： 选择光学元件的原材料，如K9，BK7玻璃等
开料： 初步将玻璃切割成粗块。（开料后，需要用冷却油降温）
清洗： 将各个步骤的中间件进行清洗，然后进一步操作
上盘： 将多个玻璃件粘合在一起进行批处理。过程中有保护片，目的是提高产率。
切割： 初步切形状。（切割机可操作的有厚度，进深，角度等）（研究点：分析切割机的角度误差）（若要开球面可能还需要用到磨边机）
粗磨整平：用粗砂磨平光学表面，表面平整度修正至1000um以内。如果存在显著的阶跃式割痕，可选用铣磨机快速打磨。
粗检：使用平行光管初步车辆原件夹角，探测范围在±30分度以内的缺陷。

从胚料到细磨前可能需要经历多次切割整平，生产出一定形状的胚件和靠件，通常才粗磨时候会留有一定的余量放在细磨中矫正打磨。

细磨阶段

细磨上盘：细磨过程中，由于胚件形状种类很多，所以在生产胚件的同时也需要生产靠件，靠件的目的是为了让所有的胚件能同一水平的摆在盘面上。并且不同形状的胚件需要不同形状的靠件。

细磨检测：使用高度仪或者千分尺测量上盘后的所有元件的平整度和厚度时候满足细磨的标准。

细磨整平：用细砂磨平光学表面，表面平整度可修正至10um量级。

高速抛光：高速抛光使用聚氨酯板作为底板，用氧化铈作为抛光粉进行抛光，抛光转速通常在100r/min以上，元件质量越大，转速越低，目的是防止惯性将元件盘甩出去。高速抛光可以将表面平整度修正值7、8个可见光波长内。（632.8nm），抛光时间大概在一个小时左右，如果不采用高速抛光而是直接进行低速抛光，则低速抛光耗时将在24个小时以上，产率较低。

高抛后检测：采用斐索干涉仪、或电子显微镜进行检测。斐索干涉仪检测机理是检测干涉条纹是否出现牛顿环。电子显微镜检测机理是观察表面平整度信息。

低速抛光：低速抛光使用沥青盘作为地板，用氧化铈作为抛光粉进行抛光，抛光转速通常在20r/min左右，低速抛光时间大概在三至四个小时，抛光的精度可达亚波长级别。

光胶：当抛光完光学元件的一个面时候，需要进行对其他面的重复抛光时，我们会将已经抛光好的原件时候光胶现象粘合在一起，光胶通过分子间的范德华力将两块高平整度的两个玻璃粘合在一起。当玻璃的平整度越高，分子间的距离越小，这种吸引力就越大。

要抛光一定数量的光学元件表面，则需要多次执行从细磨到光胶这一过程。

成片阶段

当完成抛光以后，光学元件就已经生产完毕了，最后根据成片需要再次切割成各个小块。
工序如下：成片上盘 – 成片切割 – 成片清洗

后道工序

后道工序包括：磨边，镀膜，胶合等
定心磨边工序。透镜加工过程中会出现光轴和定位轴偏离（称为偏心）。定心磨边的任务是消除偏心，并使侧圆柱面径向尺寸达到装配要求。传统工艺的磨边常在光学定心磨边机上进行。
镀膜工序，对表面有透光要求的透镜，要加镀增透膜。球面反射镜要镀反射膜。有的还要镀其它性质的薄膜，依使用要求由设计决定。
胶合工序。对成象质量要求较高的镜头，往往采用几块透镜胶合而成。胶合应在镀膜以后进行。

设备机理

铣磨机缺陷：铣磨机成圆盘状，当以同样角速度进行对光学表面铣磨时，由于铣磨的线速度不同，从而对光学元件表面不同半径处的冲击力不同，铣磨的结果常常会导致原件出现一定轻微的楔形。即靠近圆心部分的表面平均厚度与远离圆心部分的表面平均厚度将会相差若干个微米。

无心磨床： 将椭圆件打磨成圆件

定心磨边机：将方形件打磨成圆形件

多线切割机：高速粗割量产机器

工艺流程总结流程方案A

选料——切割——整平——胶条——滚圆——开球面——粗磨球面——上盘——细磨——抛光——下盘；第二面上盘——细磨——抛光——下盘——定心磨边——镀膜——镜片胶合。