精密玻璃热压成型技术作为一种高效率、低成本、对环境友好、适合批量生产的近净成型工艺,在最近的20年里得到了迅速的发展和广泛的研究。但由于热压成型过程中玻璃材料所受到的温度、压力作用,导致成型透镜出现形貌偏差、残余应力、折射率下降等现象,影响其成像质量。为深入分析精密玻璃热压成型技术对成型透镜质量的影响,本文基于课题组自行设计制造的精密玻璃热压成型实验设备,通过实验和数值仿真相结合的方法,对热压成型过程中玻璃的温度场进行了系统的分析。同时,针对玻璃晶圆微透镜阵列的热压成型过程也进行了深入的仿真研究。精密玻璃热压成型实验设备的设计和加工是整个课题的重要研究基础,也是后续玻璃透镜热压成型实验和仿真研究的先决条件。本文基于实验室的条件和可以利用的加工技术,并参考已调研到的精密玻璃热压成型商用及实验设备,提出了总体技术要求,划分为模压模块、热处理模块、真空模块以及相关的控制模块四部分进行概念设计,并重点阐述了个人负责的模具组件和真空模块部分的结构设计。同时,将控制模块分为温度控制系统和运动控制系统两部分,论述了各部分的硬件设计和相关的上位机软件设计,以及最终控制系统的集成设计。为了研究热压成型过程中玻璃的温度场,对研制的精密玻璃热压成型实验设备的中心炉体部分进行温度控制实验,并引入PID控制方法到数值仿真软件FLUENT中,以模拟该温控实验过程。通过仿真与实验的结果对比,验证了仿真方法的可行性。通过将FLUENT中仿真得到的温度场数据导入ABAQUS软件中进行模压成型过程的仿真分析,研究了模压前玻璃预形体内部温度的不均匀性对最终成型透镜质量的影响。基于仿真分析得到的玻璃预形体温度场结果,从设备结构、玻璃预形体与上下模具的相对位置、温度控制模式三个方面研究了其影响因素,并提出了改善玻璃预形体温度均匀性的两点温度控制方法。本文最后针对含透镜阵列的玻璃晶圆模型,对其温度场和热压成型过程进行了仿真研究。根据温度场的分析结果,玻璃晶圆的温度梯度主要沿径向分布。经过对炉腔结构的优化后,可以有效地降低玻璃晶圆的内部温差。利用ABAQUS子模型技术,实现了对玻璃晶圆透镜阵列的整体成型和单个微透镜结构的局部成型过程的三维模拟。基于仿真分析结果,探讨了热压成型过程中的模压力、退火保持力、退火冷却速率和快速冷却速率这些工艺参数对玻璃晶圆的残余应力、微透镜结构的成型高度以及透镜阵列的栅距偏差这些性能指标的影响。