金属材质的防近视眼镜镜片模具的制备方法与流程

1.本发明涉及光学器件微加工领域，尤其涉及金属材质的防近视眼镜镜片模具的制备方法。

背景技术：

2.近年来，近视已经成为影响视觉健康的重要威胁。近视患病率急剧上升，且有低龄化趋势。近视一旦发生即不可逆转，并且随着近视程度加重，发生近视并发症的风险增加，将会严重影响视觉健康。现已证明采用周边离焦的方式能够有效地减缓近视地进一步发展。该种类型的防近视镜片上存在着微透镜阵列构成的离焦区域。在该镜片中，光线通过不同的屈光区域，将图像聚焦在眼睛的视网膜上使得入射到眼镜镜片的光线在比预定位置更靠近物体的位置处聚焦，从而抑制近视的发展。
3.此时，制备能够高效率、低成本地制备仿生复眼防近视眼镜镜片的模具就变得很有意义。而为了能够大批量生产，金属材质的模具就非常有潜力。

技术实现要素：

4.针对上述存在的问题，本发明旨在提供金属材质的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其选用金属基板，并采用飞秒激光技术制备微米级尺寸的微透镜阵列模板，并且可以重复使用，后期通过大规模复制，可以低成本制备具有防近视功能的眼镜镜片，从而满足广大近视患者的需求。
5.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：金属材质的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.s1、金属基板清洗
7.选用顶面为平凹面结构的金属基板，并依次使用酒精、去离子水超声水浴清洗金属基板5min，清除其表面杂质，烘干备用；
8.s2、覆盖蜡层
9.在烘干后的金属基材的平凹面结构的顶面上覆盖0.05mm-1.00mm厚度的蜡层。
10.其中，腊层厚度小于0.05mm时厚度太薄，在具有一定弧度的金属基材上涂覆难度较大，而大于1.00mm时则太厚，蜡质层对激光的吸收太多，导致无法对金属材质形成烧蚀。
11.s3、飞秒激光加工
12.将能量为1-20mw的飞秒激光束通过光学聚焦镜头聚焦到蜡层表面，在蜡层上形成排列有序的烧蚀空隙，漏出金属基板的表面，并在所述蜡层中心预留出未加工的有效光区区域。
13.激光功率小于1mw则对蜡层及金属基板无法完成烧蚀，功率大于20mw后作用区域产生热量更多，激光未作用区域的蜡质层会融化，影响后续的刻蚀。
14.s4、酸洗刻蚀
15.将加工后的金属基板置于酸溶液中，进行水浴化学腐蚀，经过一段时间的腐蚀之
后，所有的烧蚀空隙的裸露出的金属基板表面形成紧密排列的凹面结构；
16.s5、蜡层去除
17.将酸洗刻蚀后的金属基板表面的蜡层去除清洗，成型金属镜片模具。
18.优选的，所述有效光区区域为直径6mm的圆孔型结构，所述烧蚀空隙以所述有效光区区域为中心，按照环形的方式排布成不小于五环的多环结构。
19.优选的，相邻两环之间的距离为1mm，同环之间相邻两个所述烧蚀空隙之间的距离同为为1mm。
20.优选的，在步骤s4中，所述酸溶液为盐酸、硫酸及硝酸中的一种或者其混合酸。
21.优选的，所述酸溶液的浓度为5％-30％，腐蚀温度为20-60℃。如说明书图5所示，当酸液浓度和温度低于此范围时，酸液与金属基板反应缓慢，导致形成的微凹结构过浅，其结构如下图5中结构a所示，使得在制作的微凹透镜模板效率低下；当酸液浓度和温度高于此范围时，酸液与金属基板反应过快，导致整个反应过程不易控制，使得最后形成的微凹结构过深，如下图5中结构c所示；只有当酸液浓度和温度正好处于这个范围时，整个反应过程可控，制备的微凹结构形貌良好，可以满足使用的需要，如下图5中结构b所示。
22.本发明的有益效果是：与传统的切割技术制备凹面微透镜阵列相比，飞秒激光刻蚀技术高效、可控性强、精度高，可以在金属材料上形成大规模具有凹面微透镜阵列。
23.在平凹的曲面基底上制备仿蜂眼结构的防近视眼镜镜片的基本构思采用飞秒激光由于激光束精细，加工的热效应范围很小，所以用来加工金属材质的仿生复眼结构模具具有先天的优势，且金属材质的模具具有尺寸稳定、耐磨性好，耐压力高，可以用来大规模批量复制具有防近视功能的眼镜，制备微米级尺寸的微透镜阵列模板，并且可以重复使用，后期通过大规模复制，可以低成本制备具有防近视功能的眼镜镜片，从而满足广大近视患者的需求。
附图说明
24.图1为本发明金属基板上覆盖蜡层结构侧视图。
25.图2为本发明金属基板表面蜡层经过飞秒激光处理后的俯视结构示意图。
26.图3为本发明金属基板表面经过酸洗刻蚀后的结构示意图。
27.图4为本发明金属基板表面经过酸洗刻蚀后的结构侧视图。
28.图5为本发明金属基板在涂覆蜡层之后，不同浓度和腐蚀温度的酸腐蚀过程示意图。
29.其中，1-金属基板；2-蜡层；3-有效光区区域；4-烧蚀空隙；a-低浓度酸腐蚀的微凹结构；b-正常范围浓度酸腐蚀的微凹结构；c-高浓度酸腐蚀的微凹结构。
具体实施方式
30.为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
31.实施例一
32.金属材质的防近视眼镜镜片模具的制备方法，包括以下步骤：
33.s1、金属基板清洗
34.选用顶面为平凹面结构的金属基板，并依次使用酒精、去离子水超声水浴清洗金属基板5min，清除其表面杂质，烘干备用。
35.s2、覆盖蜡层
36.如图1所示，在烘干后的金属基材的平凹面结构的顶面上覆盖0.1mm厚度的蜡层。
37.s3、飞秒激光加工
38.将能量为3mw的飞秒激光束通过光学聚焦镜头聚焦到蜡层表面，并将该金属基板固定在飞秒激光机的三维平移台上，通过电脑程序控制三维平移台的移动，实现飞秒激光焦点在金属基板的表面的蜡层上形成排列有序的烧蚀空隙，并漏出金属基板的表面，并在所述蜡层中心预留出未加工的有效光区区域(如图2所示)，该有效光区区域为直径6mm的圆孔型结构。其中，所述烧蚀空隙为烧蚀小孔结构，其以所述有效光区区域为中心，按照环形的方式排布成不小于五环的多环结构，相邻两环之间的距离为1mm，同环之间相邻两个所述烧蚀空隙之间的距离同为为1mm(如图2所示)。
39.s4、酸洗刻蚀
40.将加工后的金属基板置于浓度为5％盐酸溶液中，在20℃下进行水浴化学腐蚀，经过一段时间的腐蚀之后，所有的烧蚀空隙的裸露出的金属基板表面形成紧密排列的凹面结构(如图4所示)，金属基板表面的刻蚀后形状整体优选为六边形结构，如图2-3所示。
41.s5、蜡层去除
42.将酸洗刻蚀后的金属基板表面的蜡层去除清洗，成型金属镜片模具。
43.实施例二
44.金属材质的防近视眼镜镜片模具的制备方法，包括以下步骤：
45.s1、金属基板清洗
46.选用顶面为平凹面结构的金属基板，并依次使用酒精、去离子水超声水浴清洗金属基板5min，清除其表面杂质，烘干备用；
47.s2、覆盖蜡层
48.在烘干后的金属基材的平凹面结构的顶面上覆盖0.5mm厚度的蜡层。
49.s3、飞秒激光加工
50.将能量为8mw的飞秒激光束通过光学聚焦镜头聚焦到蜡层表面，并将该金属基板固定在飞秒激光机的三维平移台上，通过电脑程序控制三维平移台的移动，实现飞秒激光焦点在金属基板的表面的蜡层上形成排列有序的烧蚀空隙，并漏出金属基板的表面，并在所述蜡层中心预留出未加工的有效光区区域(如图2-3所示)，该有效光区区域为直径6mm的圆孔型结构。其中，所述烧蚀空隙为烧蚀小孔结构，其以所述有效光区区域为中心，按照环形的方式排布成不小于五环的多环结构，相邻两环之间的距离为1mm，同环之间相邻两个所述烧蚀空隙之间的距离同为为1mm(如图2所示)。
51.s4、酸洗刻蚀
52.将加工后的金属基板置于浓度为20％硫酸溶液中，在40℃下进行水浴化学腐蚀，经过一段时间的腐蚀之后，所有的烧蚀空隙的裸露出的金属基板表面形成紧密排列的凹面结构(整体优选为六边形结构)；
53.s5、蜡层去除
54.将酸洗刻蚀后的金属基板表面的蜡层去除清洗，成型金属镜片模具。
55.实施例三
56.金属材质的防近视眼镜镜片模具的制备方法，包括以下步骤：
57.s1、金属基板清洗
58.选用顶面为平凹面结构的金属基板，并依次使用酒精、去离子水超声水浴清洗金属基板5min，清除其表面杂质，烘干备用；
59.s2、覆盖蜡层
60.在烘干后的金属基材的平凹面结构的顶面上覆盖0.8mm厚度的蜡层。
61.s3、飞秒激光加工
62.将能量为18mw的飞秒激光束通过光学聚焦镜头聚焦到蜡层表面，并将该金属基板固定在飞秒激光机的三维平移台上，通过电脑程序控制三维平移台的移动，实现飞秒激光焦点在金属基板的表面的蜡层上形成排列有序的烧蚀空隙，并漏出金属基板的表面，并在所述蜡层中心预留出未加工的有效光区区域(如图2-3所示)，该有效光区区域为直径6mm的圆孔型结构。其中，所述烧蚀空隙为烧蚀小孔结构，其以所述有效光区区域为中心，按照环形的方式排布成不小于五环的多环结构，相邻两环之间的距离为1mm，同环之间相邻两个所述烧蚀空隙之间的距离同为为1mm(如图2所示)。
63.s4、酸洗刻蚀
64.将加工后的金属基板置于浓度为30％盐酸和硝酸的混合溶液中，在60℃下进行水浴化学腐蚀，经过一段时间的腐蚀之后，所有的烧蚀空隙的裸露出的金属基板表面形成紧密排列的凹面结构(整体优选为六边形结构)；
65.s5、蜡层去除
66.将酸洗刻蚀后的金属基板表面的蜡层去除清洗，成型金属镜片模具。
67.本发明的原理是：选用金属基板，依次进行金属基板清洗、覆盖蜡层、飞秒激光加工、酸洗刻蚀、蜡层去除工艺，通过采用飞秒激光技术制备微米级尺寸的微透镜阵列模板，并且可以重复使用，后期通过大规模复制，可以低成本制备具有防近视功能的眼镜镜片，从而满足广大近视患者的需求。
68.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

1.金属材质的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、金属基板清洗选用顶面为平凹面结构的金属基板，并依次使用酒精、去离子水超声水浴清洗金属基板5min，清除其表面杂质，烘干备用；s2、覆盖蜡层在烘干后的金属基材的平凹面结构的顶面上覆盖0.05mm-1.00mm厚度的蜡层；s3、飞秒激光加工将能量为1-20mw的飞秒激光束通过光学聚焦镜头聚焦到蜡层表面，在蜡层上形成排列有序的烧蚀空隙，漏出金属基板的表面，并在所述蜡层中心预留出未加工的有效光区区域；s4、酸洗刻蚀将加工后的金属基板置于酸溶液中，进行水浴化学腐蚀，经过一段时间的腐蚀之后，所有的烧蚀空隙的裸露出的金属基板表面形成紧密排列的凹面结构；s5、蜡层去除将酸洗刻蚀后的金属基板表面的蜡层去除清洗，成型金属镜片模具。2.根据权利要求1所述的金属材质的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于：所述有效光区区域为直径6mm的圆孔型结构，所述烧蚀空隙以所述有效光区区域为中心，按照环形的方式排布成不小于五环的多环结构。3.根据权利要求2所述的金属材质的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于：相邻两环之间的距离为1mm，同环之间相邻两个所述烧蚀空隙之间的距离同为为1mm。4.根据权利要求3所述的金属材质的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于：在步骤s4中，所述酸溶液为盐酸、硫酸及硝酸中的一种或者其混合酸。5.根据权利要求4所述的金属材质的防近视眼镜镜片模具的制备方法，其特征在于：所述酸溶液的浓度为5％-30％，腐蚀温度为20-60℃。

技术总结

本发明公开了金属材质的防近视眼镜镜片模具的制备方法，包括金属基板清洗、覆盖蜡层、飞秒激光加工、酸洗刻蚀、蜡层去除步骤。其采用金属基材，根据飞秒激光的激光束精细特性，以及较小的加工热效应范围，在金属基板上加工出仿生复眼结构模具，同时配合金属材质的模具具尺寸稳定、耐磨性好，耐压力高的特性，可以用来大规模批量复制具有防近视功能的眼镜，制备微米级尺寸的微透镜阵列模板，并且可以重复使用，后期通过大规模复制，可以低成本制备具有防近视功能的眼镜镜片，从而满足广大近视患者的需求。的需求。的需求。