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近年來(lái)，菲涅爾透鏡因其在光學(xué)、照明、顯示技術(shù)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，受到設(shè)計(jì)師和工程師的高度關(guān)注。菲涅爾透鏡是一種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的光學(xué)設(shè)計(jì)，它通過(guò)一系列同心圓環(huán)或波紋形狀的截面來(lái)實(shí)現(xiàn)光線的折射和聚焦，從而在更薄的結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)透鏡相似的光學(xué)效果。相比傳統(tǒng)的透鏡，菲涅爾面不僅能顯著減少光學(xué)元件的厚度和重量，還能在有限的空間內(nèi)提供更好的光學(xué)性能。這使得菲涅爾面在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）/虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）設(shè)備、汽車頭燈系統(tǒng)、投影儀、太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并推動(dòng)了這些技術(shù)在市場(chǎng)上的快速發(fā)展。 然而，盡管菲涅爾透鏡在設(shè)計(jì)上具有許多優(yōu)勢(shì)，它在制造過(guò)程中依然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。菲涅爾透鏡的特殊幾何結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的折射路徑，使得傳統(tǒng)的加工方法難以滿足其高精度和高質(zhì)量的制造要求。為了達(dá)到設(shè)計(jì)精度，通常需要依賴高精度的數(shù)控加工、光刻、激光加工等先進(jìn)制造技術(shù)，這些技術(shù)對(duì)設(shè)備的精度和加工工藝提出了極高要求。尤其是對(duì)于微米級(jí)或納米級(jí)的菲涅爾面結(jié)構(gòu)，其加工誤差和光學(xué)性能的微小偏差都可能對(duì)產(chǎn)品的整體性能產(chǎn)生重大影響。因此，菲涅爾面的高精度加工不僅大幅提高了生產(chǎn)成本，還增加了技術(shù)難度，成為了菲涅爾面在許多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的主要瓶頸。 為了突破這一技術(shù)瓶頸，倚光科技公司積極進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)并應(yīng)用了先進(jìn)的制造技術(shù)，在菲涅爾透鏡設(shè)計(jì)與加工領(lǐng)域取得了顯著成果。公司已經(jīng)部署了一系列超精密光學(xué)產(chǎn)品加工和檢測(cè)設(shè)備，采用先進(jìn)的光刻、激光加工以及數(shù)字化加工技術(shù)，以滿足菲涅爾面結(jié)構(gòu)在光學(xué)性能和精度上的嚴(yán)格要求。同時(shí)，倚光科技公司還將誤差補(bǔ)償算法應(yīng)用于菲涅爾面加工過(guò)程，通過(guò)實(shí)時(shí)補(bǔ)償加工過(guò)程中產(chǎn)生的微小誤差，確保最終產(chǎn)品的光學(xué)效果和性能穩(wěn)定性，為菲涅爾面在各種高端應(yīng)用中的推廣提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。
圖 1 倚光科技加工中心儀器設(shè)備 具體來(lái)說(shuō)，倚光科技加工中心配備了五軸nanoTech 650FG超精密自由曲面加工機(jī)、三軸/兩軸nanoTech 250FG超精密加工機(jī)等一系列高精度加工設(shè)備。憑借這些精密設(shè)備，公司能夠確保在菲涅爾透鏡加工過(guò)程中獲得極高的加工精度，如圖所示，所有設(shè)備的精度標(biāo)準(zhǔn)都處于行業(yè)領(lǐng)先水平。
圖 2 倚光科技加工中心加工精度 此外，倚光科技與新加坡博士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合開展了深入的技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)出了智能自適應(yīng)誤差補(bǔ)償算法體系。該算法通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加工過(guò)程中的各類誤差，動(dòng)態(tài)分析并及時(shí)進(jìn)行修正，能夠有效抑制由于設(shè)備微顫、材料熱脹冷縮、刀具磨損等因素引起的表面形狀偏差。通過(guò)計(jì)算誤差分布方程，并將其與原設(shè)計(jì)方程結(jié)合，形成新的修正面，重新編譯數(shù)控程序，從而有效減少型面誤差。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該算法在沒有補(bǔ)償?shù)那闆r下，面形誤差的峰值（PV）可高達(dá)40.5μm，而經(jīng)算法修正后，誤差顯著降低至2.43μm，誤差降低幅度超過(guò)94%。這一突破性進(jìn)展為菲涅爾透鏡制品的精確加工提供了有力保障，確保了加工后的產(chǎn)品與設(shè)計(jì)藍(lán)圖高度一致，大大提高了批量生產(chǎn)中菲涅爾透鏡產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性。
圖 3 倚光科技誤差補(bǔ)償算法補(bǔ)償前后對(duì)比 更進(jìn)一步的，倚光科技納米加工中心配備了一系列先進(jìn)的表面形貌檢測(cè)設(shè)備，用于精準(zhǔn)測(cè)量光學(xué)表面形狀誤差、粗糙度以及觀測(cè)微納米結(jié)構(gòu)，以滿足高光潔度需求。主要設(shè)備包括： Zygo 激光干涉儀：用于測(cè)量形面精度，可精確檢測(cè)平面和球面的形貌狀況，為光學(xué)元件的高精度加工提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持，確保其在平面與球面維度的形狀精準(zhǔn)性，是評(píng)估光學(xué)表面質(zhì)量的重要工具。 Talysurf 輪廓儀：能夠測(cè)量任何形面的精度，全面覆蓋復(fù)雜形狀的光學(xué)元件檢測(cè)需求，可精確捕捉表面輪廓的細(xì)微變化，為非規(guī)則形面光學(xué)元件加工質(zhì)量把控提供精準(zhǔn)依據(jù)，助力實(shí)現(xiàn)復(fù)雜光學(xué)設(shè)計(jì)的高精度制造。 Wyko 白光干涉儀：專注于測(cè)量表面光潔度，通過(guò)分析干涉條紋獲取表面微觀形貌信息，可精準(zhǔn)測(cè)量粗糙度數(shù)值（如測(cè)量硬鋼光學(xué)模芯表面粗糙度 Ra<7nm），為光學(xué)元件表面處理工藝優(yōu)化提供直接依據(jù)，保障光學(xué)元件具備良好光學(xué)性能的表面質(zhì)量。 原子力形面測(cè)量?jī)x：可對(duì)微型結(jié)構(gòu)進(jìn)行高精度測(cè)量，適用于微觀尺度下光學(xué)元件精細(xì)結(jié)構(gòu)檢測(cè)，能清晰分辨納米級(jí)微小特征，為微透鏡陣列、精細(xì)光學(xué)紋理等微觀結(jié)構(gòu)的加工精度評(píng)估與質(zhì)量監(jiān)控提供關(guān)鍵手段，拓展光學(xué)元件微觀制造能力。 Trioptics 光學(xué)傳遞函數(shù)儀：主要測(cè)量鏡頭分辨率和偏心情況，通過(guò)分析光線傳播特性評(píng)估鏡頭成像性能，為鏡頭設(shè)計(jì)優(yōu)化與制造精度提升提供量化指標(biāo)，確保光學(xué)鏡頭在分辨率與軸心精度上滿足高質(zhì)量成像要求，提升光學(xué)系統(tǒng)整體性能。 Raman 拉曼顯微鏡：用于測(cè)量聚合物化學(xué)結(jié)構(gòu)，從分子層面解析光學(xué)材料特性，為光學(xué)樹脂等聚合物材料選擇與加工工藝適配提供微觀依據(jù)，保障光學(xué)元件選材科學(xué)性及加工與材料特性適配性，優(yōu)化光學(xué)元件化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與性能表現(xiàn)。 電子掃描顯微鏡：可觀察測(cè)量微納米級(jí)結(jié)構(gòu)，憑借高分辨率成像能力揭示微觀形貌與缺陷，為光學(xué)元件微觀缺陷分析與質(zhì)量管控提供直觀圖像依據(jù)，助力優(yōu)化加工工藝、提升產(chǎn)品良品率及微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，保障光學(xué)元件可靠性。 聚焦等離子光束掃面顯微鏡：同樣用于觀察測(cè)量微納米級(jí)結(jié)構(gòu)，利用等離子束與樣品相互作用成像，在微觀結(jié)構(gòu)分析中提供獨(dú)特視角與高分辨率信息，與其他設(shè)備協(xié)同為光學(xué)元件微觀結(jié)構(gòu)研究提供多維度數(shù)據(jù)，完善微觀質(zhì)量評(píng)估體系，提升加工精度與質(zhì)量控制水平。 反射分光光度計(jì)：承擔(dān)光譜分析和能量分析任務(wù)，通過(guò)檢測(cè)反射光特性獲取光學(xué)元件光譜響應(yīng)與能量分布信息，為光學(xué)鍍膜、材料光學(xué)性能優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐，助力實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件在不同光譜范圍與能量條件下的高效性能，拓展光學(xué)元件功能多樣性與適應(yīng)性。
圖 4 倚光加工中心表面形貌檢測(cè)設(shè)備 除了技術(shù)上的突破，倚光科技還通過(guò)優(yōu)化工藝流程和智能化生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了大幅度的成本降低和生產(chǎn)效率提升。得益于高效的生產(chǎn)管理和自動(dòng)化設(shè)備，公司能夠?qū)⒓庸こ杀究刂圃谇г?jí)別，并確保加工周期縮短到一周內(nèi)，從而極大地提高了生產(chǎn)速度，滿足了市場(chǎng)對(duì)交貨周期的嚴(yán)格要求。通過(guò)這一系列的創(chuàng)新與優(yōu)化，倚光科技不僅在菲涅爾透鏡加工技術(shù)上取得了行業(yè)領(lǐng)先地位，同時(shí)也為客戶提供了高效、低成本的解決方案。 |
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