玻璃的精密模压技术是20世纪80年代由美国柯达公司及日本保谷公司,为提高成像质量和简化光学系统所开发的。 这种先进的压型工艺是将玻璃直接压制成光学元件,不再经过粗磨、细磨、抛光、镀膜工序。 可直接装备到光学仪器上。 这样可大量节省人力和设备,降低能耗,提高原材料的利用率,缩短生产周期。生产出的光学元件质量高,良品率可达90%.一精密模压工艺及设备传统的光学玻璃镜头加工方法研磨加工工序繁琐,而且加工周期长,玻璃的材料利用率低。见表14-2所示。利用精密压制的方法则减少了多数工艺过程,而且可大批量生产非球面镜头,棱镜及有凹凸形状的薄板等制品。

  精密压制技术是多学科的复合技术,一般包括以下几个方面:非球面镜头的光学设计; 适宜精密压制工艺的玻璃;超精密模具加工技术;新型模具材料;预成形技术;精密成形(模具结构、压机、压制工艺条件);非球面形状的检测技术。现在精密模具压制技术生产的光学玻璃元件,已广泛用于摄像机、数码相机、手机中的摄像镜头,车载CD机、单镜头相机、各种光盘系统的拾波器透镜、 激光打印机的准直透镜、光通信中与光纤结合的透镜等。 此外一些形状复杂的透镜、棱镜、非球面透镜、带有微细突起的透镜(如高度差仅十几个微米的菲涅耳透镜)、微细透镜阵列等,近年来也采用精密模压的方法制造。 一些研究报告还给出利用玻璃态碳模具压制派莱克斯玻璃、石英玻璃基质的有精密尺寸要求的生物芯片用基板,这些已成为精密压制技术的新应用。一般玻璃的直接压制方法是将熔融态的光学玻璃在10~103dPa·s黏度状态下滴人比玻璃转变点(Tg)低于50C以下的金属模具中压制成形。收缩凹陷此时玻璃与模具间温差为400~600C,由于模具温度低,便可防止玻璃与金属模具的黏附。 而压制中玻璃与模具接触部分(主要是表面) 快速冷却固化,其内部的玻璃在压制后仍具有流动性。如图14-16所示为这种压制方法生产透镜的缺陷,即玻璃表面产生凹陷,这导致图14-16 压制中产生的凹陷收缩示意图形状精度为0.05~0.1mm,将不能用于透镜使用,除此之外还使玻璃表面形成胡须状、 橘皮状的粗糙表面以及剪刀疤痕。1970年美国柯达公司申请了精密压制成形透镜的专利,并将其用于相机中。