射出成型模具及镜片阵列的射出成型方法 【技术领域】
本发明涉及一种射出成型模具及采用其射出成型镜片阵列的方法。
背景技术
光学镜片通常采用射出成型方式实现，但是，普通的射出成型每次只能同时成型8个镜片或16个镜片，随着对镜片尺寸和生产效率的要求的不断提高，普通射出成型不能满足实际的需求。因而，包括多个镜片的镜片阵列应运而生。现有技术中，具有晶元尺寸的光学镜片阵列是在透光基板两侧以压印成型光学部(请参见The Novel Fabrication Method andOptimum Tooling Design Used for Microlens Arrays，Proceedings of the 1st IEEEInternational Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems；January18-21，2006，Zhuhai，China)的方式生产。压印成型是指先将液态或塑性变形的镜片材料涂敷在透明基板上，再以压印模具将镜片材料压印形成镜片的方式。压印成型一次可生产具有上千个镜片的镜片阵列，具有较高的生产效率。
在压印成型的过程中，由于生产产品的精密度的要求，需要使用纳米模压机台，此种纳米模压机台价格昂贵，增加了光学镜片的制作成本。
【发明内容】
因此，有必要提供一种射出成型模具制造镜片阵列的方法，以降低镜片生产的成本。
一种射出成型模具，用于形成具有多个镜片的镜片阵列，所述射出成型模具包括第一模仁和第二模仁，所述第一模仁具有第一成型面，在第一成型面上形成有多个第一成型部，每个第一成型部均与一个镜片相对应，所述第二模仁具有第二成型面，所述第一成型面与第二成型面相对。
一种镜片阵列的射出成型方法，包括步骤：将上述的射出成型模具安装于射出成型机台；使所述射出成型模具合模，以使第一模仁与第二模仁形成与待成型的镜片阵列相对应的成型腔；使镜片材料以大于1000毫米/秒的注射速度射入成型腔中；固化镜片材料，以成型镜片阵列。
本技术方案的射出成型模具和镜片阵列的射出成型方法具有如下优点：首先，一次射出成型即可制造包括数以千计的光学镜片的镜片阵列，可以大大提升镜片制作的速度和效率。其次，相较于压印制程具有较低的生产成本。
【附图说明】
图1是本技术方案实施例模具的部分示意图
图2是本技术方案实施例采用的第一模仁的部分示意图。
图3是图1沿III-III线的剖面示意图。
图4是本技术方案实施例采用的第二模仁的部分示意图。
图5是图4沿V-V线的剖面示意图。
图6是本技术方案成型镜片阵列时的示意图。
【具体实施方式】
下面将结合附图，对本技术方案实施例提供的射出成型模具及采用其制造镜片阵列的方法进一步的详细说明。
请参阅图1，本技术方案实施例提供的一种镜片阵列射出成型模具100，用于成型包括多个镜片的镜片阵列。射出成型模具100包括相对设置的第一模仁110和第二模仁120。
请一并参阅图2及图3，第一模仁110具有第一成型面111，第一成型面111的形状和大小与待成型的镜片阵列中镜片的个数和尺寸有关。本实施例中，第一成型面111呈矩形，第一成型面111长度略大于380毫米，宽度略大于260毫米。在第一成型面111上形成有多个第一成型部112。多个第一成型部112在第一成型面111上阵列排布。第一成型部112的形状与待成型的镜片的形状相对应。本实施例中，以成型双凸透镜为例，故每个第一成型部112均为自第一成型面111向第一模仁110内开设的凹陷，第一成型部112的表面为球形或非球形曲面，第一成型部112在第一成型面111上的开口为圆形，第一成型部112的在第一成型面111的开口大小和曲面的曲率应满足待成型镜片阵列中镜片的光学要求。每个第一成型部112在第一成型面111上圆形开口的直径在1毫米至1厘米之间，成型后的镜片阵列需要进行切割，以得到单个镜片，相邻地两个第一成型部112之间需要设计有切割的位置，故相邻的两个第一成型部112之间的距离应在2毫米至1厘米之间。本实施例中，每个第一成型部112在第一成型面111上圆形开口的直径d约为2毫米，每相邻的两个第一成型部112的中心的距离D约为4毫米，在第一成型面111共形成有6175个第一成型部112。
当然，当成型不同形状的镜片时，第一成型部112也可以为其他形状。当成型双凹透镜时，第一成型部112可以为自第一成型面111向远离第一模仁110凸起。
请一并参阅图4及图5，本实施例中，第二模仁120与第一模仁110结构相同。第二模仁120具有第二成型面121，第二成型面121的形状和大小与第一模仁面111相同。即，第二成型面121也呈矩形，第二成型面121长度也略大于380毫米，宽度也略大于260毫米。在第二成型面121上形成有多个第二成型部122。多个第二成型部122在第二成型面121上阵列排布。每个第二成型部122均为自第二成型面121向第二模仁120内开设的非球形曲面凹陷，第二成型部122在第二成型面121上的开口为圆形，第二成型部122的在第二成型面121的开口大小和凹陷的曲率应满足待成型镜片阵列中镜片的光学要求。每个第二成型部122在第二成型面121上圆形开口的直径约为2毫米，每相邻的两个第二成型部122的中心的距离约为4毫米，在第二成型面121共形成有6175个第二成型部。每个第二成型部122均与一个第一成型部112相对应。当然，当成型的单面的光学镜片阵列第二成型面121上也可以不设置第二成型部。第二成型面121为平面。
第一模仁110的第一成型面111、形成于第一成型面111的第一成型部112、第二模仁120的第二成型面121以及形成于第二模仁面121的第二成型部均经过超精密加工制得。第一模仁110的材质通常为硬质金属，本实施例中，第一模仁110与第二模仁120由钢制成。在超精细加工时，可采用磨削加工法，即采用精密磨粒的砂轮或沙带进行磨削和研、抛，以使第一成型面111和第二成型面121加工精度小于0.3微米，第一成型面111和第二成型面121的粗糙度小于0.03微米。
当然，所述射出成型模具100还可进一步包括对应配合的第一模板(图未示)和第二模板(图未示)，第一模板用于安装第一模仁110，第二模板用于安装第二模仁120。从而所述射出成型模具100合模时，第一模板、第二模板、第一模仁110及第二模仁120可形成封闭的成型腔130。
请参阅图6，采用上述模具100射出成型镜片阵列可采用如下步骤：
第一步，将模具100安装于射出成型机台。
第二步，使射出成型模具100合模，即，使第一模仁110与第二模仁120相对靠近，并使第一成型部112和第二成型部122相对应，从而使第一成型面111和第二成型面121形成成型腔130，所述成型腔130用于成型镜片阵列。
本实施例中，模具100合模后，第一模仁面111与第二模仁面121的间距为0.4毫米至2毫米之间。
第三步，使镜片材料以大于1000毫米/秒的注射速度射入成型腔130中。
镜片阵列200可以采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或聚苯乙烯(PS)等镜片材料制成。在进行射出成型时，使得上述材料转化为液态或熔融态，经过喷枪，以大于1000毫米/秒的注射速度射入第一模仁110和第二模仁120构成的成型穴130中，从而可使镜片材料充分填充于成型腔130中，避免了成型腔130内出现填充不满的问题。
第四步，固化镜片材料，以成型镜片阵列200。
镜片材料射入成型穴后，先冷却镜片材料，使镜片材料固化，从而形成镜片阵列200。然后，使射出成型模具100开模，即，使第一模仁110和第二模仁120相对远离/分离，从而将成型后的镜片阵列200从第一模仁110和第二模仁120之间取出。
成型的镜片阵列200包括基体201和多个阵列排布的镜片202，每个镜片202均具有第一光学部203和第二光学部204。基体201具有第一表面2011和与第一表面2011相对的第二表面2012，第一表面2011和第二表面2012的间距和合模时第一成型面111和第二成型面121间距L相对应，即在0.4毫米至2毫米之间。本实施例中，多个第一光学部203由多个第一成型部112成型而成。第一光学部203的形状与第一成型部112的凹陷的形状相对应，故每个第一光学部203均为自第一表面201远离镜片阵列200的凸起，其表面为非球形曲面。每个第二光学部204由每个第二成型部122成型而成。第二光学部204的形状与第二成型部122的凹陷的形状相对应，故每个第二光学部204均为自第二表面2012向远离镜片阵列200的凸起，其表面为非球型曲面。由于合模时第一成型部112和第二成型部122相对应，因此，镜片阵列200中，第一光学部203的中心和第二光学部204的中心相对应，确保了镜片202的光轴为通过第一光学部203的中心和第二光学部204的中心的一条直线。
本技术方案的射出成型模具和镜片阵列的射出成型方法具有如下优点：首先，一次射出成型即可制造包括数以千计的光学镜片的镜片阵列，可以大大提升镜片制作的速度和效率。其次，相较于压印制程具有较低的生产成本。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，可以理解的是，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。