非球面塑料物镜的加工

　　1.前言

　　微光盘用的非球面塑料物镜的问世在1984年，其形状精度为。.1拜m左右，当时来说是非常高精度的透镜，不仅是双面非球面，而且采用了塑料，这是一个划时代的转变。而后在性能、形状和原材料上不断改进，到目前为止，仅柯尼卡公司市售1.5亿个以上。

　　适应市场需求，塑料物镜得到普及的背景是采用塑料不仅成本低而且可以大批量生产，如图1所示。在开发塑料透镜工序中，吃透塑料透镜的特点的生产技术。例如，根据透镜形状和原材料选择耐环境的设计技术，成模的模具高精度非球面加工技术和测量以及评价技术，或者重复性好的成形技术和成形透镜高精度的评价技术。

　　本文介绍最重要的模具非球面加工技术、测量及评价技术。

　　2.光盘用非球面塑料物镜

　　首先，有关实际物镜形状变化情况，如图2所示，首次问世的CD用塑料物镜AP4545，外形7.4mm，曲率大的非球面(通常称S，面)的39.。当时非球面形状误差可在0.1um程度，则　　在性能上已经得到满足。不过按目前尺寸更小，更轻量的需要，有时中心R一1.6mm左右，最大法线角超过450的透镜形状已不稀奇，这些随着提高其性能而变，普通。.05~0.1um.这就　　是说，在形成复制面的透镜模具加工中把更狭窄部分扩展到更宽的角度，并加工成更精密的非球面。在通常的情况下要实现这样高难度的非球面加工，采用不同于传统的方法.

　　3.模具加工方法和加工误差的原因

　　模具加工是利用图3(a)(b)所示的超精密机床和金刚石刀具车削方法。该方法是采用机械的高精度移动，通过用金刚石刀具复制加工成工件，完成非球面的加工技术。因此，必须保　　证工件和工具精密的相对位置，同时将干扰因素控制在极低的水平。各种因素都要接近极限的高水平，故超精密加工称为减分法加工，迄今为止研究者对金刚石切削加工进行分析，图4表示是加工中出现的误差及原因，并且分别加以改善。影响加工精度原因可分为刀具、机器、测量、环境4种。

提高工具精度:

　　首先，用双轴车床进行非球面加工，金刚石刀具使用R车刀，其切削刃棱线的椭圆度，直接影响加工形状精度。最初没有椭圆度好的工具，而模具的加工形状精度不稳定。因此，加工硬件先切削成球面形状，用干涉仪测定椭圆球度，从中核定切削刃椭圆度误差和位置，误差加工程序补偿，在某种程度上这种补偿加工能够成功，但工序复杂给实际操作者增加日常负担。

　　因此，本文考虑到提高金刚石工具的椭圆度的方案，与工具厂家共同进行研究。其结果表明、通过金刚石研磨方法和晶向最佳化措施提高了椭圆度，不需在程序上的补偿就可实现50nm以下的形状精度