[发明专利]多曲面多曲率表面铺展微透镜的激光制造装置及方法

权利要求书

1.多曲面多曲率表面铺展微透镜的激光制造装置，其特征在于：该装置包括紫外固化激光束(1)，以孔中心为放大原点可调节孔径掩膜(2)，透过掩膜紫外光束(3)，高压静电场上极板—透明导电玻璃(4)，UV胶滴(5)，荧光微检测工作单元,也是调控曲面和曲率电场的接地极(6)，基于机器视觉的光学胶非球面轮廓实时检测系统(7)和PC(9)；紫外固化激光束(1)和以孔中心为放大原点可调节孔径掩膜(2)的位置相对应，高压静电场上极板—透明导电玻璃(4)和以孔中心为放大原点可调节孔径掩膜(2)的位置相对应；

紫外固化激光束(1)发出的紫外光依次通过以孔中心为放大原点可调节孔径掩膜(2)，获得光束大小可控的透过掩膜紫外光束(3)，再通过高压静电场上极板—透明导电玻璃(4)，UV胶滴(5)和荧光微检测工作单元(6)；UV胶滴(5)在荧光微检测工作单元(6)上进行原位制造多曲面多曲率微透镜，且UV胶滴(5)在荧光微检测工作单元的顶部采用导电材质并接地作为负极；基于机器视觉的光学胶非球面轮廓实时检测系统(7)将采集到UV胶滴(5)外轮廓形貌数据传输给PC(9)，PC(9)实时控制以孔中心为放大原点可调节孔径掩膜(2)的孔径大小。

2.根据权利要求1所述的多曲面多曲率表面铺展微透镜的激光制造装置，其特征在于：UV胶采用紫外光固化胶NOA61。

3.利用权利要求1所述装置进行的制造多曲面多曲率表面铺展微透镜的方法，其特征在于：该方法的实现过程如下，

步骤1)首先将UV胶滴(5)滴在荧光微检测工作单元(6)上并固定到该装置，再进行原位制造；该原位制造不用将成形后的光学微透镜高精确度地剥离基材，制造成形后的光学微透镜在荧光微检测工作单元(6)直接嵌入到PCR仪器中使用；

步骤2)UV胶滴(5)和荧光微检测工作单元(6)固定到该装置后，紫外固化激光束(1)发出的光束经过以孔中心为放大原点可调节孔径掩膜(2)后，经过高压静电场上极板—透明导电玻璃(4)，垂直射入UV胶滴(5)，同时对UV胶滴顶冠(8)即UV胶滴顶冠即为透过掩膜紫外光束(3)辐照在UV胶滴(5)的顶部区域，进行预固化，之后该紫外固化激光束(1)进入荧光微检测工作单元(6)，再根据荧光微检测工作单元(6)中的光斑情况适当调整透过掩膜紫外光束(3)的光轴，保证检测工作单元(6)中的光斑中心和透过掩膜紫外光束(3)的光轴在同一中心；

步骤3)基于机器视觉的光学胶非球面轮廓实时检测系统(7)检测UV胶滴(9)表面轮廓，并把检测到的轮廓数据传给计算机进行分析处理，并调节基于机器视觉的光学胶非球面轮廓实时检测系统(7)中的连续变倍物镜的轴向位置或放大倍率，获得清晰的UV胶滴(9)表面轮廓图像，从轮廓图像中提取UV胶滴(9)多曲面多曲率的微透镜的表面曲线；

步骤4)做好步骤1)-步骤3)的准备工作后，调控静电场高压来调控UV胶滴顶冠(8)的感应电荷密度，使感应电荷密度产生与液滴表面张力相互作用并达到平衡的电场力，从而达到调控UV胶滴顶冠(8)曲面类型和曲率半径的目的；首先从UV胶滴(5)的多曲面多曲率微透镜光轴开始，利用非接触和非破坏性数字光学检测的机器视觉检测透镜轮廓将数据反馈给PC，与此同时，通过PC调控以微透镜光轴中心为放大原点调节以孔中心为放大原点可调节孔径掩膜(2)的直径，使UV胶滴顶冠(8)的曲面类型和曲率半径吻合目标光学设计的非球面形和曲率的要求，再控制紫外固化激光束(1)进行预固化；然后，再通过调控高压来调控UV胶滴顶冠(8)、被固化的外围曲面类型和曲率半径，与此同时，再扩大以透过掩膜紫外光束(3)光轴中心为放大原点，调节以孔中心为放大原点可调节孔径掩膜(2)的直径，使UV胶滴顶冠(8)的曲面类型和曲率半径吻合目标光学设计的非球面形和曲率的要求再次控制紫外固化激光束(1)进行预固化，进行多次调节UV胶滴顶冠(8)的曲面类型和曲率，再控制紫外固化激光束(1)进行预固化，进而实现激光原位固化多曲面曲率铺展表面微透镜的成形制造。