本發(fā)明涉及光學(xué)元件加工，涉及用于改善膠合棱鏡在成像過程中由雜散光引起的成像質(zhì)量下降的加工方法，具體為一種改善膠合棱鏡成像質(zhì)量的加工方法及鍵合棱鏡。

背景技術(shù)：

1、膠合棱鏡作為一種重要的光學(xué)元件，廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)設(shè)備和系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的光學(xué)功能和精確的光學(xué)操作，通常是將兩個(gè)或多個(gè)棱鏡通過特定的膠水或粘合材料膠合在一起。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，膠合棱鏡的制備過程中，由于光學(xué)膠與光學(xué)鏡片材料間的熱脹冷縮差異，常常導(dǎo)致膠合層側(cè)面產(chǎn)生凹坑，進(jìn)而在成像過程中引發(fā)散射、衍射和反射現(xiàn)象，嚴(yán)重影響成像質(zhì)量。為了克服這一問題，傳統(tǒng)方法多采用復(fù)雜且成本高昂的側(cè)面多次鍍膜填平再拋光工藝，但效果并不顯著，另外，因?yàn)樘钇綄拥腻兡げ牧吓c膠水折射率等差異，光學(xué)鏡片表面的可用的工作區(qū)域也會受到影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明一種改善膠合棱鏡成像質(zhì)量的加工方法，旨在提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、加工流程簡化且成本較低的鍵合棱鏡加工方法，該方法采用鍵合方式替代膠合方式，在保證棱鏡光學(xué)性能前提下提升棱鏡結(jié)合效果。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種改善膠合棱鏡成像質(zhì)量的加工方法，其包括以下步驟，

3、(1)對第一光學(xué)鏡片其中一面進(jìn)行圖形化膜層加工，膜層厚度在0.5～2um；

4、(2)對第一光學(xué)鏡片和/或第二光學(xué)鏡片進(jìn)行鍵合層加工，拋光，第一光學(xué)鏡片鍵合層的膜層厚度與圖形化膜層的高度差控制在200nm以下、第二光學(xué)鏡片鍵合層的膜層厚度為10～1000nm，拋光后第一光學(xué)鏡片和第二光學(xué)鏡片表面粗糙度ra＜0.5nm，ttv小于3um，pv≤25um；

5、(3)在真空度高于6×10-6pa、室溫條件下常溫鍵合第一光學(xué)鏡片和第二光學(xué)鏡片即可。

6、優(yōu)選的，步驟(1)進(jìn)行鍵合層加工之前，需要對第一光學(xué)鏡片和第二光學(xué)鏡片表面進(jìn)行預(yù)處理，至表面粗糙度ra＜0.5nm，ttv小于3um，pv≤25um。

7、優(yōu)選的，步驟(2)中，所述鍵合層加工為采用鍍膜方式在第一光學(xué)鏡片和/或第二光學(xué)鏡片的鍵合界面鍍鍵合層，鍵合層的鍍膜材料折射率與第一光學(xué)鏡片和/或第二光學(xué)鏡片的折射率差值的絕對值保持在0.3以內(nèi)。

8、優(yōu)選的，所述鍵合層的鍍膜材料包括al、al2o3、si、sio2、ti、tio2、ti2o3中的一種或幾種。

9、優(yōu)選的，步驟(3)中，所述常溫鍵合前采用離子束對光學(xué)鏡片表面進(jìn)行活化處理。

10、優(yōu)選的，步驟(3)后，根據(jù)需要對鍵合所得棱鏡進(jìn)行線切割加工、外形和表面加工、絲印加工、分切加工中的一種或幾種。

11、優(yōu)選的，所述絲印采用低反射油墨，厚度為2～10um，且油墨在400～700nm波段的平均反射率小于0.3％，最大反射率小于0.5％。

12、本發(fā)明還提供一種鍵合棱鏡，其包括第一光學(xué)鏡片和第二光學(xué)鏡片，所述第一光學(xué)鏡片上設(shè)置圖形化膜層，所述第一光學(xué)鏡片和所述第二光學(xué)鏡片通過所述鍵合層固定為一體。

13、優(yōu)選的，所述第一光學(xué)鏡片的材質(zhì)包括bsl-7、h-baf6中的一種或幾種；所述第二光學(xué)鏡片的材質(zhì)包括bsl-7、h-baf6中的一種或幾種,所述圖形化膜層的材質(zhì)包括sio2、tio2、ti、nb2o5中的一種或幾種；所述鍵合層的材質(zhì)包括al、al2o3、si、sio2、ti、tio2、ti2o3中的一種或幾種。

14、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果如下：

15、本發(fā)明采用常溫?zé)o膠鍵合工藝直接將兩個(gè)光學(xué)鏡片固定在一起，該工藝所得棱鏡在結(jié)合處不存在凹坑的問題，解決了因凹坑導(dǎo)致的雜散光的現(xiàn)象，進(jìn)步效果如下：

16、1.成像質(zhì)量顯著提升：本發(fā)明通過無膠常溫鍵合工藝將兩個(gè)光學(xué)鏡片鍵合固定在一起，解決了膠水鍵合工藝造成的側(cè)面膠合區(qū)凹坑的難題，原子力顯微鏡測量結(jié)果通過常溫鍵合工藝，兩片光學(xué)鏡片直接鍵合在一起，鍵合層沒有縫隙，側(cè)面也沒有凹坑問題，整個(gè)側(cè)面在一個(gè)平面水平，突破性的解決了因凹坑導(dǎo)致的散射、衍射和反射現(xiàn)象，顯著提高成像質(zhì)量，另相較于現(xiàn)有技術(shù)通過側(cè)面鍍膜在拋光處理技術(shù)，解決了由于膠水和鍍膜層折射率不均一和不一致造成光學(xué)路徑發(fā)生偏移的問題，使得入射光在棱鏡在鍵合層形成全反射，將第一光學(xué)鏡片入射光到達(dá)鍵合區(qū)時(shí)全反射到第二光學(xué)鏡片，增大了棱鏡的光學(xué)作用面積。

17、2.加工流程簡化：相比傳統(tǒng)的側(cè)面多次鍍膜填平再拋光工藝，本發(fā)明的加工流程更加簡單快捷，顯著降低了生產(chǎn)成本。

18、3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理：本發(fā)明合理的絲印層厚度和反射率設(shè)計(jì)，使得棱鏡的整體光學(xué)性能更加優(yōu)越。

19、4.應(yīng)用范圍廣泛：本發(fā)明可應(yīng)用于各種需要高精度成像的光學(xué)設(shè)備和系統(tǒng)中，如望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡、相機(jī)等。

技術(shù)特征：

1.一種改善膠合棱鏡成像質(zhì)量的加工方法，其特征在于：包括以下步驟，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善膠合棱鏡成像質(zhì)量的加工方法，其特征在于：步驟(1)進(jìn)行圖形化膜層加工之前，需要對第一光學(xué)鏡片和第二光學(xué)鏡片的表面進(jìn)行預(yù)處理，至表面粗糙度ra＜0.5nm，ttv小于3um，pv≤25um。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善膠合棱鏡成像質(zhì)量的加工方法，其特征在于：步驟(2)中，所述鍵合層加工為采用鍍膜方式在第一光學(xué)鏡片和/或第二光學(xué)鏡片的鍵合界面鍍鍵合層，鍵合層的鍍膜材料折射率與第一光學(xué)鏡片和/或第二光學(xué)鏡片的折射率差值的絕對值保持在0.3以內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善膠合棱鏡成像質(zhì)量的加工方法，其特征在于：所述鍵合層的鍍膜材料包括al、al2o3、si、sio2、ti、tio2、ti2o3中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善膠合棱鏡成像質(zhì)量的加工方法，其特征在于：步驟(3)中，所述常溫鍵合前采用離子束對光學(xué)鏡片表面進(jìn)行活化處理。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善膠合棱鏡成像質(zhì)量的加工方法，其特征在于：步驟(3)后，根據(jù)需要對鍵合所得棱鏡進(jìn)行線切割加工、外形和表面加工、絲印加工、分切加工中的一種或幾種。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改善膠合棱鏡成像質(zhì)量的加工方法，其特征在于：所述絲印加工采用低反射油墨，厚度為2～10um，且油墨在400～700nm波段的平均反射率小于0.3％，最大反射率小于0.5％。

8.一種鍵合棱鏡，其特征在于：包括第一光學(xué)鏡片和第二光學(xué)鏡片，所述第一光學(xué)鏡片上設(shè)置圖形化膜層，所述第一光學(xué)鏡片和所述第二光學(xué)鏡片通過所述鍵合層結(jié)合為一體。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的棱鏡，其特征在于：所述第一光學(xué)鏡片的材質(zhì)包括bsl-7、h-baf6中的一種或幾種；所述第二光學(xué)鏡片的材質(zhì)包括bsl-7、h-baf6中的一種或幾種,所述圖形化膜層的材質(zhì)包括sio2、tio2、ti、nb2o5中的一種或幾種；所述鍵合層的材質(zhì)包括al、al2o3、si、sio2、ti、tio2、ti2o3中的一種或幾種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種改善膠合棱鏡成像質(zhì)量的加工方法及鍵合棱鏡，該方法包括(1)對第一光學(xué)鏡片其中一面進(jìn)行圖形化膜層加工，膜層厚度在0.5～2um；(2)對第一光學(xué)鏡片和/或第二光學(xué)鏡片進(jìn)行鍵合層加工，保證鍵合層厚度比圖形化膜層厚度高1um以上，再拋光，第一光學(xué)鏡片鍵合層的膜層厚度與圖形化膜層的高度差控制在200nm以下、第二光學(xué)鏡片鍵合層的膜層厚度為10nm～1000nm；(3)在真空度高于6*10^?6Pa、室溫條件下常溫鍵合第一光學(xué)鏡片和第二光學(xué)鏡片即可。本發(fā)明采用常溫?zé)o膠鍵合工藝直接將兩個(gè)光學(xué)鏡片固定在一起，該工藝所得棱鏡在結(jié)合處不存在凹坑的問題，解決了因凹坑導(dǎo)致的雜散光的現(xiàn)象，成像質(zhì)量顯著提升。

技術(shù)研發(fā)人員：葛文志,韓巍巍,李濤,吳岳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州美迪凱光電科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9