Новый техпроцесс изготовления стеклянных матриц микролинз приближает массовое появление пикопроекторов в мобильных устройствах

Когда дело касается изготовления пикопроекторов инженеры-конструкторы вынуждены идти на своего рода компромисс. Обычные стеклянные линзы, размещенные одна позади другой, являются длинной и тяжелой конструкцией, более легкой и компактной альтернативой которой является матрица из микроскопических линз, размещенных на плоской поверхности. Однако, из-за множества технических трудностей такие матрицы изготавливают из специальных полимерных материалов, которые, как известно, подвержены эффекту старения, как оптического, так и механического. Через какое-то время оптические свойства любого пластика сходят на нет, а его форма, вследствие аморфности материала, меняется. В результате такие линзы, и устройства их использующие, теряют качество работы, а порой, и работоспособность полностью. Исследователи из института Фраунгофера (Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology) в Германии, решили эту проблему, разработав технологию горячей формовки матриц микролинз из стекла методом горячей формовки.

В процессе формовки используются матрицы, изготовленные из весьма прочного материала, карбида вольфрама, путем сверхточной гравировки. Принимая во внимание то, что материал формовочной матрицы и стекло имеют различные коэффициенты теплового расширения, гравировка формы матрицы осуществляется с учетом компенсации теплового расширения. Другими словами, форма внутренней полости матрицы немного отличается от формы конечного изделия.

Затем в вакуумной камере при температуре от 600 до 900 градусов Цельсия, половинки формы прижимаются друг к другу, формуя слой стекла, зажатого между ними. «Главная проблема состоит в том, что бы выдержать стеклянный материал при температуре, когда он уже является достаточно пластичным, но еще не переходит в жидкое состояние» – объясняет Ян Эделман (Jan Edelmann), один из исследователей проекта. – «Только так можно гарантировать, что конечные изделия будут находиться в пределах допустимой погрешности, в пределах нескольких микрометров». Но самым сложным этапом является заключительный этап, при котором горячая готовая матрица микролинз должна быть извлечена из формы, прежде чем начнется ее охлаждение до нормальной температуры. В противном случае ее форма будет искажена из-за разности коэффициентов теплового расширения.

Используя эту технологию, команда из института Фраунгофера уже изготовила опытные образцы матриц микролинз из оптического стекла с высоким коэффициентом преломления света. Погрешность формы и местоположения каждой из 1700 микроскопических линз на этой матрице не превышала 20 микрометров, что на сегодняшний день является самым наилучшим показателем. Разработчики технологии считают, что реализовать эту технологию в промышленных масштабах и начать серийный выпуск стеклянных матриц микролинз для пикопроекторов можно хоть завтра с имеющимся уровнем современных технологий. Цена такой стеклянной матрицы микролинз будет составлять всего одну десятую часть от цены пластиковой матрицы, а это означает, что в ближайшем будущем на рынке появятся доступные мобильные устройства, оснащенные собственным проектором.

Источник(и):

1. DailyTechInfo