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超精密研磨抛光|光学镜片完美成像背后工艺

发布日期:2022年10月28日    浏览次数:932

随着智能手机的不断迭代,各大手机厂商在去库存和推新品中都在寻找新的手机性能以谋求差异化的竞争优势和销量突破。摄像头成为智能手机进化的过程中最重要的主打设计之一,满足了人们更高品质的光影需求。

不仅手机,随着市场对照相机、摄像机、无人机、投影仪等光学消费品的需求不断扩大,液晶显示器、触摸屏手机的逐步普及,光学玻璃加工行业也随之日益发展,而抛光工艺在其生产过程中是不可或缺的重要环节,也得到前所未有的升级,适应了光学镜片的进步。

光学镜片/镜头,通常是光学玻璃或其他特殊材质做出来的镜片,一般指能透过和调节可见光的镜片。

光学镜片必须经过光学仪器测量,检验纯度、透明度、均匀度、折射率和色散率是否合规格,合格的玻璃块经过加热锻压,成光学镜片毛胚。

光学玻璃基片通常经过切割、滚圆、粗磨、精磨、抛光、磨边、镀膜、胶合、涂墨等加工。

光学镜片经过研磨液细磨后,表面尚有厚的裂痕层,要消除此裂痕层的方法即为抛光。

在磨边/研磨/抛光等工序中,需要研磨液和抛光粉等来辅助作业。


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从材质上分,光学镜片/镜头主要分为塑料镜头和玻璃镜头两大类;制程上又分成球面和非球面。

塑料镜头便于自动化批量加工,玻璃镜头需要逐个研磨加工难度较大。现在手机应用的主要是非球面塑料镜头。

塑料镜头的优点在于便于大规模量产,玻璃镜头的优点在于透光率更高。除此之外,还有玻璃塑料混合镜头,结合了二者的特点。加工工艺不同,其中的抛光工序也有所不同。

镜头主要决定画面清晰度(画面清透度、光线、远近景)、图像显示范围,同时影响硬件支持的最高像素。

研磨抛光工艺决定镜头品质,包括对光学镜片的精度、公差、光洁度、透过率以及后期的成像品质。

光学镜片(如手机摄像头、专业摄像机/照相机、无人机镜头、车载摄像头、望远镜以及光电仪器的光学系统)的传统抛光方法有热流法、回蚀法、旋转式玻璃法、电子环绕共振法、低压CVD、选择淀积、淀积一腐蚀一淀积、等离子增强CVD。

由于这些技术都属于的局部平面化技术,为了能达到全局平面化,化学/机械抛光技术逐步兴起。


光学镜片主流的抛光方式有三种种,机械抛光、化学抛光和化学机械抛光。

三种者都需要研磨抛光液(粉),又可分为抛光粉和研磨液(行业中也把抛光液称为研磨液或把研磨液称为抛光液)。

一般研磨液(粉)用于粗磨,抛光液(粉)用于精密磨削。抛光粉通常用于研磨液的下道工序。

抛光粉,就是抛光过程中用的粉状磨介,通常由氧化铈、氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化锆、氧化铬等组份组成。

铈基稀土抛光粉是较为重要的抛光粉产品之一,因其具有切削能力强、抛光时间短、抛光精度高、操作环境清洁等优点,故比其他抛光粉(如Fe2O3红粉)的使用效果佳,而被人们称为"抛光粉之王",用于光学镜片、表面玻璃、天然水晶、液晶显示屏、各种棱镜和反射镜抛光等。

传统的抛光玻璃镜片所使用的抛光粉以氧化铈(CeO2)为主,抛光粉调配的比例依镜片抛光时期不同而有所不同,一般抛光初期与和抛光模合模时使用浓度较高的抛光粉,镜片表面光亮后,则改用浓度较稀的抛光粉,以避免镜面产生的表面雾化。


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