專利名稱：漸變反射率鏡的鍍膜裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鍍膜，特別是一種用于箱式電子槍蒸發鍍膜機的鍍制 漸變反射率鏡的鍍膜裝置。
背景技術：
箱式電子槍蒸發鍍膜機是常用的光學鍍膜設備。該設備主要由三大 部分組成真空系統、熱蒸發系統、膜層厚度控制系統。鍍膜過程是在 真空室內進行的。圖l是真空室的結構圖。真空室內包括電子束蒸發源1、擋板2、夾具安裝架3、烘烤電阻絲4、監控片旋轉盤5。其中電子束 蒸發源1由電子槍和塒堝組成，電子槍發出的電子流被加速打到塒堝里， 對坩堝里的膜料進行加熱，從而蒸發出膜料粒子。夾具安裝架3可以安 裝球面拱形夾具，球面拱形夾具可以放置需要鍍膜的基片。在鍍膜前，要讓真空系統把真空室抽到一定的真空度，利用烘烤電阻絲4對真空室以及基片進行加熱；旋轉夾具安裝架3;把監控片旋轉盤5調到適當的位置。鍍膜過程中，打開電子槍蒸發源1對膜料加熱以 蒸發出膜料粒子。打開擋板2，膜料粒子沉積到基片上；當沉積了一定 厚度的膜層后，關閉擋板2，關閉電子束蒸發源l。這就鍍完了一層膜。 把坩堝調整到另一位置，然后重復上述的步驟，以鍍制另外一種材料的 膜層。鍍膜完畢后，待溫度冷卻后取出。這種常規的鍍膜方法和設備鍍 制出膜層厚度均勻，因此表面各處光學性質相同。如果鍍制出的膜片在徑向上的反射率是漸變的，則這種膜片就叫做 漸變反射率鏡。 一般要求反射率在沿著徑向上具有高斯曲線分布或超高 斯曲線分布，因此漸變反射率鏡又常被稱為高斯鏡，或超高斯鏡。高斯 鏡，或超高斯鏡的制作，要求某些膜層或者全部膜層具有漸變的厚度變 化，通常可以使一層厚度變化的膜層夾在其他膜層中間。厚度變化層的 鍍制需要使用具有特定形狀的擋板，這是常規的鍍膜機做不到的。高斯鏡，或超高斯鏡主要用作非穩定腔激光器的輸出耦合器，以改善輸出光 束質量，還具有較大的模體積和較高的模式分辨率的優點。發明內容本實用新型的目的是要提出一種用于電子槍蒸發鍍膜機的鍍制漸變 反射率鏡的鍍膜裝置。該裝置應具有結構簡單、緊湊、操作容易的特點， 可以在同一個真空環境下鍍制出符合要求的漸變反射率鏡，不需要重復 抽真空。本實用新型的技術解決方案如下一種用于電子槍蒸發鍍膜機的鍍制漸變反射率鏡的鍍膜裝置，包括 安裝架，其特征在于該安裝架與一水平基板固定相連，在該基板之上通 過支撐桿連接一水平電機安裝板，該電機安裝板上設有第一步進電機和 第二步進電機，所述的第一歩進電機和第二步進電機通過第一彈性聯軸 器和第二彈性聯軸器分別與擋板安裝盤旋轉軸和基片旋轉軸連接，所述 的基片旋轉軸和擋板安裝盤旋轉軸通過軸承分別安裝在所述的基板上， 所述的基片旋轉軸和擋板安裝盤旋轉軸的下端分別與夾具支架和擋板安 裝盤連接，所述的夾具支架與供待鍍膜的基片放置的基片夾具連接，所 述的擋板安裝盤設置了尺寸相同的第一圓孔和第二圓孔，第一圓孔用于 安裝鍍制變化厚度層的擋板，第二圓孔不安裝擋板，所述的擋板安裝盤 的邊緣上還設置了第一小圓孔和第二小圓孔，所述的第一小圓孔與第一 圓孔的圓心在該擋板安裝盤的同一直徑上，第二小圓孔的圓心和第二圓 孔的圓心在該擋板安裝盤的另一直徑上，而且該兩直徑相互垂直；所述的基板的下方的一側固定一側板，所述的側板的內側安裝一光 電開關支架，所述的光電開關支架上安裝一凹槽式光電開關，當所述的 擋板安裝盤被第一歩進電機驅動旋轉時，所述的第一小圓孔和第二小圓 孔旋轉至所述的光電開關的凹槽時，所述的光電開關將發出定位信號， 通過控制器使所述的擋板安裝盤定位不動；所述的第二步進電機和第一步進電機通過真空室內的信號接口與室 外的步進電機驅動器連接，該步進電機驅動器與控制器相連，所述的光電開關與控制器連接。所述的安裝架的結構與現有夾具安裝架相同。利用上述漸變反射率鏡的鍍膜裝置進行鍍膜的方法，包括下列步驟:① 按常規利用計算機程序設計并制作所述的鍍制變化厚度層的擋板；② 將所述的擋板放置在所述的擋板安裝盤的第一圓孔中，所述的待 鍍膜基片置于所述的基片夾具里，將所述的漸變反射率鏡的鍍膜裝置的 安裝架安裝在所述的電子槍蒸發鍍膜機的真空室的夾具安裝架的位置；③ 啟動所述的步進電機驅動器和控制器的電源，通過控制器控制所 述的步進電機驅動器，驅動第一步進電機，使擋板安裝盤的第二圓孔轉 至所述的待鍍膜基片的正下方，這時所述的光電開關通過所述的第二小 圓孔發出定位信號，令所述的擋板安裝盤定位不動，關閉真空室門并開始抽真空；④ 在鍍膜開始后，通過控制器控制所述的歩進電機驅動器驅動第二 歩進電機勻速轉動，帶動基片夾具里的基片作勻速轉動，按常規方法首 先鍍制所需的均勻厚度膜層；⑤ 鍍制中間非均勻厚度膜層所述的控制器通過步進電機驅動器驅 動第一步進電機帶動擋板安裝盤沿順時針方向緩慢旋轉，直至所述的擋 板旋轉至基片夾具讓所述的基片正下方，這時第一小圓孔恰好通過光電 開關的凹槽，光電開關發出信號并令擋板安裝盤停止轉動并鎖定，在通 過控制器驅動第二步進電機勻速轉動，帶動基片夾具讓所述的基片作勻 速轉動，鍍制非均勻厚度膜層；⑥ 鍍制其余的均勻厚度膜層所述的控制器控制歩進電機驅動器驅 動第一步進電機帶動擋板安裝盤沿逆時針方向緩慢旋轉，直至第二圓孔 轉至所述的基片正下方，這時光電開關發出信號令擋板安裝盤鎖定，再 按常規方法鍍制其余的所需的均勻厚度膜層；⑦ 完成基片鍍膜后，按常規從真空室中取出并處理己鍍膜基片。 本實用新型的技術效果1、 本實用新型漸變反射率鏡的鍍膜裝置基于原有的光學鍍膜機，只 要把所述的裝置安裝在真空室內，連接信號線就可以使用。2、 本實用新型使用歩進電機驅動基片和擋板安裝盤。步進電機可以 控制基片勻速旋轉。通過步進電機驅動器的細分，步進電機的轉角可以 做到很小，從而精確控制擋板安裝盤的轉角。3、 本實用新型使用光電開關對擋板位置進行定位。在擋板安裝盤邊 緣設置兩個小圓孔，該小圓孔分別與兩圓孔的圓心位于擋板安裝盤的同 一直徑上。旋轉擋板安裝盤，當小圓孔通過光電開關凹槽時，光電開關 發出信號，即可對擋板定位。4、 本實用新型中擋板安裝盤和基片夾具的上下位置可以調整，因此 擋板與基片間的距離可作調整。5、 本實用新型可以在一個真空環境中完成漸變反射率鏡的整個鍍膜流程，不需要重復抽真空。
圖1是箱式電子槍熱蒸發鍍膜機的真空室結構示意圖圖2是本實用新型漸變反射率鏡的鍍膜裝置的立體圖 圖3是本實用新型漸變反射率鏡的鍍膜裝置的結構示意圖 圖4是本實用新型裝置中擋板安裝盤和擋板的示意圖 圖5是本實用新型擋板形狀設計程序流程圖 圖6為實施例擋板設計形狀具體實施方式
下面結合實施例對本實用新型作進一步說明，但不應以此限制本實 用新型的保護范圍。先請參閱圖1、圖2和圖3，圖1是現有的電子槍熱蒸發鍍膜機的真 空室結構示意圖，圖2是本實用新型漸變反射率鏡的鍍膜裝置的立體圖， 圖3是本實用新型漸變反射率鏡的鍍膜裝置的結構示意圖。由圖可見， 本實用新型漸變反射率鏡的鍍膜裝置，包括安裝架11，該安裝架11與 一水平基板15固定相連，在該基板15之上通過支撐桿18連接一水平電機安裝板6，該電機安裝板6上設有第一步進電機9和第二步進電機14，所述的第一步進電機9和第二歩進電機14通過第一彈性聯軸器28和第 二彈性聯軸器27分別與擋板安裝盤旋轉軸16和基片旋轉軸17連接，所 述的基片旋轉軸17和擋板安裝盤旋轉軸16通過軸承分別安裝在所述的 基板15上，所述的基片旋轉軸17和擋板安裝盤旋轉軸16的下端分別與 夾具支架7和擋板安裝盤13連接，所述的夾具支架7與供待鍍膜的基片 放置的基片夾具12連接，所述的擋板安裝盤13設置了尺寸相同的第一 圓孔20和第二圓孔21，參見圖4，第一圓孔20用于安裝鍍制變化厚度 層的擋板26，第二圓孔21不安裝擋板，所述的擋板安裝盤13的邊緣上 還設置了第一小圓孔22和第二小圓孔23，所述的第一小圓孔22與第一 圓孔20的圓心在該擋板安裝盤13的同一直徑上，第二小圓孔23的圓心 和第二圓孔21的圓心在該擋板安裝盤13的另一直徑上，而且該兩直徑 相互垂直；所述的基板15的下方的一側固定一側板10，參見圖3所述的側板 10的內側安裝一光電開關支架8，所述的光電開關支架8上安裝一凹槽 式光電開關19，當所述的擋板安裝盤13被第一步進電機9驅動旋轉時， 所述的第一小圓孔22和第二小圓孔23旋轉至所述的光電開關19的凹槽 時，所述的光電開關19將發出定位信號，使所述的擋板安裝盤13定位 不動；所述的鍍制變化厚度層的擋板26的通孔具有特定的形狀，由所鍍制 的漸變反射率鏡設的計決定；所述的第二步進電機14和第一步進電機9通過真空室內的信號接口 與室外的步進電機驅動器24連接，該步進電機驅動器24與控制器25 相連，所述的光電開關19與控制器25連接。所述的安裝架11的結構與現有夾具安裝架3相同。以便本實用新型 裝置的安裝。利用本實用新型的漸變反射率鏡的鍍膜裝置進行鍍膜的方法，其特 征在于包括下列步驟① 利用計算機程序設計并制作所述的鍍制變化厚度層的擋板26;② 將所述的擋板26放置在所述的擋板安裝盤13的第一圓孔20中， 所述的待鍍膜基片置于所述的基片夾具12里，將所述的漸變反射率鏡的鍍膜裝置的安裝架11安裝在所述的電子槍蒸發鍍膜機的真空室的夾具安裝架3的位置；③ 啟動所述的步進電機驅動器24和控制器25的電源，通過控制器 25控制所述的步進電機驅動器24，驅動第一步進電機9，使擋板安裝盤 13的第二圓孔21轉至所述的待鍍膜基片的正下方，這時所述的光電開 關19通過所述的第二小圓孔23發出定位信號，令所述的擋板安裝盤13 定位不動，關閉真空室門并開始抽真空；④ 在鍍膜開始后，通過控制器25控制所述的步進電機驅動器24驅 動第二步進電機14勻速轉動，帶動基片夾具12里的基片作勻速轉動， 按常規方法首先鍍制所需的均勻厚度膜層；⑤ 鍍制中間非均勻厚度膜層所述的控制器25通過步進電機驅動器 24驅動第一步進電機9帶動擋板安裝盤13沿順時針方向緩慢旋轉，直 至所述的擋板26旋轉至基片夾具12讓所述的基片正下方，這時第一小 圓孔22恰好通過光電開關19的凹槽，光電開關19發出信號并令擋板安 裝盤13停止轉動并鎖定，在通過控制器25驅動第二步進電機14勻速轉 動，帶動基片夾具12讓所述的基片作勻速轉動，鍍制非均勻厚度膜層；(D鍍制其余的均勻厚度膜層所述的控制器25控制步進電機驅動器 24驅動第一步進電機9帶動擋板安裝盤13沿逆時針方向緩慢旋轉，直 至第二圓孔21轉至所述的基片正下方，這時光電開關19發出信號令擋 板安裝盤13鎖定，再按常規方法鍍制其余的所需的均勻厚度膜層； ⑦完成基片鍍膜后，按常規從真空室中取出并處理已鍍膜基片。 所述的擋板26的形狀可以通過計算機的程序設計，程序的流程圖如 圖5所示。所述的擋板26的形狀的設計不是本實用新型的內容，故在此 恕我不詳細描述。首先把使用膜料的折射率、激光波長和描述反射率輪 廓曲線i 。;H《,exp[-2(r/w)"]的有關參數和裝置的安裝參數等輸入程序中。利用計算機設計擋板并非本實用新型的內容，這里僅舉一實施例作 簡單說明。如使用兩種膜料的折射率分別為1.46和2.05;激光波長是1064nm;中心最大反射率是0.85;高斯半徑w二8mm;高斯曲線階數11=3; 蒸發源1到基片距離/^300mm，擋板到基片的距離d:5mm。運行程序， 可以得出設計出的膜系和擋板形狀。實施例的計算可以得出7層膜系 (HL) a3H，其中第4層為變化厚度層。通常在鍍制設計的7層膜系之 前，還應鍍制2層的減反膜，即S+AR+(HL"3H。計算得出擋板的形狀 如圖6所示。通過計算出的結果，在薄鋁片上修剪出設計的擋板26的形狀。然后 把該擋板26放置在擋板安裝盤13的第一圓孔20上。把需要鍍膜的基片 放在基片夾具12里并安裝到夾具支架7里。將本實用新型漸變反射率鏡 的鍍膜裝置安裝在鍍膜機的真空室內，按照要求連接所述的歩進電機和 光電開關19的相關連接線。首先接通光電開關19的電源，手動旋轉擋 板安裝盤13，當光電開關19通過第二小圓孔23發出信號時，停止旋轉 擋板安裝盤13。這時第二圓孔21處于要鍍膜的基片正下方。打開驅動 器24與控制器25電源，這時第二步進電機14和第一步進電機9鎖住不 動。因此擋板安裝盤13和基片夾具12的位置也被鎖住。關閉真空室門 然后抽真空。真空室內抽到指定的真空度后。利用控制器25驅動第二步進電機 14控制基片以一定的速度勻速旋轉。根據設計的膜系，按照常規方法在 基片上鍍上2層減反膜和3層的均勻厚度層。由于這幾層都不使用擋板 26，因此擋板安裝盤13繼續鎖定。按照常規操作，鍍制完減反膜和3 層的均勻厚度層，要鍍制第4層，也就是變化厚度層時，控制器25輸出 脈沖驅動第一步進電機9讓擋板安裝盤13沿順時針緩慢旋轉，直至擋板 26旋轉至基片正下方，這時光電開關19發出的光通過第二小圓孔22， 光電開關19發出信號并令擋板安裝盤13停止轉動。相對于原來位置， 擋板安裝盤13轉動了 90度。這時擋板26正好位于待鍍膜的基片正下方。 鍍制完變化厚度層后，由于其余3層都為均勻厚度層，都不使用擋板。因此令控制器25輸出脈沖驅動第一步進電機9讓擋板安裝盤13沿逆時針旋轉90度，使擋板安裝盤13的第二圓孔21位于待鍍膜的基片正下方。 鍍制完其余的3層均勻厚度層后，關閉第一步進電機9、第二步進電機 14和光電開關19的電源。按照常規操作流程取出基片。綜上所述，本實用新型具有結構簡單、緊湊，操作容易的特點，可 以鍍制出符合要求的漸變反射率鏡。
權利要求1、一種用于電子槍蒸發鍍膜機的鍍制漸變反射率鏡的鍍膜裝置，包括安裝架(11)，其特征在于該安裝架(11)與一水平基板(15)固定相連，在該基板(15)之上通過支撐桿(18)連接一水平電機安裝板(6)，該電機安裝板(6)上設有第一步進電機(9)和第二步進電機(14)，所述的第一步進電機(9)和第二步進電機(14)通過第一彈性聯軸器(28)和第二彈性聯軸器(27)分別與擋板安裝盤旋轉軸(16)和基片旋轉軸(17)連接，所述的基片旋轉軸(17)和擋板安裝盤旋轉軸(16)通過軸承分別安裝在所述的基板(15)上，所述的基片旋轉軸(17)和擋板安裝盤旋轉軸(16)的下端分別與夾具支架(7)和擋板安裝盤(13)連接，所述的夾具支架(7)與供待鍍膜的基片放置的基片夾具(12)連接，所述的擋板安裝盤(13)設置了尺寸相同的第一圓孔(20)和第二圓孔(21)，第一圓孔(20)用于安裝鍍制變化厚度層的擋板(26)，第二圓孔(21)不安裝擋板，所述的擋板安裝盤(13)的邊緣上還設置了第一小圓孔(22)和第二小圓孔(23)，所述的第一小圓孔(22)與第一圓孔(20)的圓心在該擋板安裝盤(13)的同一直徑上，第二小圓孔(23)的圓心和第二圓孔(21)的圓心在該擋板安裝盤(13)的另一直徑上，該兩直徑相互垂直；所述的基板(15)的下方的一側固定一側板(10)，所述的側板(10)的內側安裝一光電開關支架(8)，所述的光電開關支架(8)上安裝一凹槽式光電開關(19)，當所述的擋板安裝盤(13)被第一步進電機(9)驅動旋轉時，所述的第一小圓孔(22)或第二小圓孔(23)旋轉至所述的光電開關(19)的凹槽時，所述的光電開關(19)將通過所述的第一小圓孔(22)或第二小圓孔(23)發出定位信號，使所述的擋板安裝盤(13)定位不動；所述的鍍制變化厚度層的擋板(26)的通孔具有特定的形狀，由所鍍制的漸變反射率鏡的設計決定；所述的第二步進電機(14)和第一步進電機(9)通過真空室內的信號接口與室外的步進電機驅動器(24)連接，該步進電機驅動器(24)與控制器(25)相連，所述的光電開關(19)與控制器(25)相連接。
2、根據權利要求1所述的漸變反射率鏡的鍍膜裝置，其特征在于所 述的安裝架(11)的結構與現有夾具安裝架(3)相同。
專利摘要一種漸變反射率鏡的鍍膜裝置，安裝架與一基板固定相連，在該基板之上通過支撐桿連接電機安裝板，該電機安裝板上設有兩臺步進電機，步進電機通過彈性聯軸器分別與擋板安裝盤旋轉軸和基片旋轉軸連接，所述的基片旋轉軸和擋板安裝盤旋轉軸的下端分別與夾具支架和擋板安裝盤連接，所述的夾具支架與基片夾具連接，在所述的擋板安裝盤的相互垂直兩直徑上和邊緣上分別設置第一圓孔、第一小圓孔和第二圓孔、第二小圓孔，第一圓孔用于安裝鍍制變化厚度層的擋板；所述基板的下方固定一側板，側板上的光電開關支架安裝一凹槽式光電開關；步進電機通過真空室內的信號接口與室外的步進電機驅動器連接，步進電機驅動器與控制器相連，光電開關與控制器連接。
文檔編號G02B1/10GK201110900SQ200720074889
公開日2008年9月3日 申請日期2007年9月21日 優先權日2007年9月21日
發明者呂國暖, 葵 易, 曾維強, 王善成 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所