什么是光学胶合?它对镜头的合成有哪些影响?

2024-09-10 派大莘

光学胶合是一种精密的工艺,它利用特定的粘合剂将两个或多个光学镜片、透镜、棱镜、平面镜等光学元件牢固地粘接到一起。这种技术常用于制造复杂的镜头,其中多个透镜(包括凸透镜和凹透镜)按照特定的排列顺序和光学设计被胶合在一起,形成透镜组。这些透镜组共同协作,构成了一个完整的镜头光学系统,以实现所需的光学性能和成像质量。


什么是光学胶合?它对镜头的合成有哪些影响?

(图源网络,侵删) 

光学胶合的几个关键步骤

1.镜片准备:在进行胶合之前,需要对镜片进行严格的清洁和处理,以确保其表面干净、平整且无油脂、杂质等污染物。这通常包括清洗、抛光和涂覆特殊涂层等步骤。 

2.胶液准备:选择适合的光学级粘合剂是关键。这些粘合剂通常具有高透光性、耐高温和优良的光学性能,以确保胶合后的镜片组合不会损失过多的光能,并保持准确的光学性能。 

3.胶合操作:将胶液均匀地涂抹在一个镜片的特定部位上,然后将另一个镜片轻轻放置在其上,使两个镜片的表面紧密结合。此过程中需要精确控制压力和对齐,以确保胶合的准确性和质量。 

4.固化:胶合完成后,需要进行固化处理。固化方法可能包括光照、加热、紫外线(UV)照射或化学固化剂等,具体取决于所选用的粘合剂类型。

5.检测和调整:胶合结束后,需要进行严格的质量检测,以确保胶合质量符合要求。如有需要,还可以进行调整和修正。


 光学胶合技术镜片


光学胶合技术的应用

望远镜和显微镜的透镜组:通过胶合不同材质和折射率的透镜,可以校正像差、提高成像质量,并减小系统尺寸。

照相机镜头:复杂的照相机镜头常常由多个镜片通过胶合而成,以实现特定的成像效果和焦距调整。

投影仪镜组:投影仪中的镜组也需要通过光学胶合来组合多个镜片,以产生明亮、清晰的投影图像。

特殊用途的光学系统:如激光系统、光谱仪等,也需要采用光学胶合技术来制造高精度、高性能的光学元件组合。


光学胶合技术镜片合集 


如何检测胶合后的光学镜片组的胶合效果

检测胶合后的光学镜片组的胶合效果是一个关键的步骤,它确保了镜片组的光学性能、稳定性和可靠性,常用的检测方法,包括外观检测、光学性能检测、机械性能检测以及一些专业设备的检测,最后做出综合评估。

 

一、外观检查

目视检查:使用放大镜或显微镜对镜片组的表面进行仔细检查,查看是否有气泡、杂质、划痕或脱胶等明显缺陷,检查镜片组的边缘是否平整,是否有胶水溢出或残留。

清洁度检查:确保镜片组表面干净,无灰尘、指纹或其他污染物。


二、光学性能检测

透过率检测:使用分光光度计等仪器测量镜片组在不同波长下的透过率,确保其在设计范围内。

成像质量检测:通过成像测试系统(如光学投影仪)来评估镜片组的成像质量,包括分辨率、对比度、畸变等指标。

色散和色差检测:检测镜片组在不同波长下的色散和色差情况,确保其在可接受范围内。 


三、机械性能检测

胶合强度检测:

使用适当的拉力或剪切力测试仪器来评估镜片组之间的胶合强度。这可以通过将镜片组固定在测试装置上,并施加逐渐增大的力来实现。

环境适应性测试:将镜片组置于不同的环境条件下(如高温、低温、湿度变化等),观察其是否出现脱胶、变形或其他不良现象。


光学胶合后的透镜


四、专业设备检测

自动制造轮廓机(自动柱面仪):使用自动制造轮廓机(也称为自动柱面仪)来测量镜片组的曲率和轮廓。这种设备通过可移动的电子传感器和特殊软件来生成镜片组的轮廓图和曲率图,从而评估其准确性和透光性能。

测角仪:使用测角仪来检测镜片组之间的平行度或角度偏差,确保其在设计允许的范围内。 


五、综合评估

数据分析:将上述各项检测结果进行汇总和分析,以评估镜片组的整体胶合效果。

标准比对:将检测结果与相关的行业标准、企业标准或设计要求进行比对,以确定镜片组是否合格。

调整与优化:根据检测结果对镜片组的制造工艺、材料选择或设计参数进行调整和优化,以提高其性能和质量。

 


光学镜头的胶合方法

光学镜头的胶合方法主要包括胶合法和光胶法,这两种方法各有特点。

胶合法是利用光学级的透明胶,将若干个光学透镜、棱镜、平面镜等元件胶合成复杂的光学部件的工艺。这种方法通过光学胶的粘接作用,将各元件的光学表面紧密贴合,形成一个整体的光学系统,具有粘接牢固、适应性强、光学性能优越等优势。

特点

粘接牢固:光学胶具有较高的粘接强度和稳定性,能够确保各元件在长期使用过程中保持稳定的位置关系。

适应性强:胶合法适用于多种光学元件的组合,无论是透镜、棱镜还是平面镜,都可以通过胶合法进行粘接。

光学性能优越:通过精确的胶合工艺,可以确保各元件的光学表面达到高度的吻合,从而提高整个光学系统的成像质量和光学性能。


 光学镜头的胶合方法

光胶法则是依靠零件抛光表面之间分子的吸引力,将若干个透镜、棱镜等元件结合成复杂的光学透镜组的工艺。这种方法不需要额外的粘接剂,而是利用元件表面之间的物理吸引力实现紧密贴合,具有无胶层干扰、精度要求高、场景应用特殊等特点。

特点

无胶层干扰:由于光胶法不需要使用粘接剂,因此可以避免胶层对光路的影响,减少光能损失,提高成像亮度。

精度要求高:光胶法要求元件的抛光表面具有极高的平整度和光洁度,以确保分子间能够产生足够的吸引力实现紧密贴合。

适用于特定场景:光胶法通常用于对光学性能要求极高、且对光路影响要求极小的场景,如高精度测量仪器、望远镜等。

 

总之,光学胶合是一种在光学制造中广泛应用的技术,它通过精确地组合多个光学元件,以实现复杂的光学性能和功能,为更多的光学需求提供了更进一步调控的可能,同时还需具备多种环境及光学性能考验,以满足实际不同的应用需求。

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