专利名称：光学透镜镀膜装置与方法
技术领域：
本发明是关于一种光学透镜的镀膜装置与方法，尤其是关于非球面透镜的镀膜装置与方法。
背景技术：
对于理想状态下的镜片而言，光线能够完全透过镜头，并于底片或CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合组件传感器)上完全聚焦，但任何物体对光线都有反射作用，以氧化镧光学玻璃为例，其透光率可达90％，余下的10％的光线则形成炫光被反射出去；另外一般透镜抗磨损性能及抗腐蚀能力较差，长期使用易导致镜面磨损、变质或破碎。因此，透镜成型后一般都需要进行表面镀膜处理，根据需要可在透镜表面选择镀上抗静电膜、耐磨膜、减反膜、宽带多层膜、窄带多层膜、分光膜、滤光膜及反射膜等，以起到增强透光效果及透镜耐磨性等功效。
现有的镀膜方法有真空蒸发镀膜(Vacuum Vaporized Coating)、离子镀膜(Ion Assisted Coating)及离子溅射镀膜(Ion Sputtering Coating)三种。其中，真空蒸发镀法是指在真空容器中，将镀膜材料加热，使特定的元素蒸发或升华，经过气态迁移沉积在透镜上形成膜层。由于非球面透镜表面的边缘具有较大的倾斜角度，故蒸镀过程中往往因该透镜斜面的倾斜角度不同，在同一时间内由蒸镀源射出，凝聚于该非球面透镜表面的边缘与中心的元素机率差异较大，致使生成膜层的厚度不等，出现透镜膜层中心厚、边缘薄的情况，进而影响透镜的成像质量。
有鉴于此，提供一种改进的真空蒸发镀膜装置制造光学透镜实为必要。
发明内容本发明的目的之一是提供一种可使膜层厚度均匀的光学透镜镀膜装置。
本发明的另一目的在于提供一种使用上述镀膜装置的光学透镜镀膜方法。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种真空蒸发镀膜装置，该真空蒸发镀膜装置包括多个并列排置的数组式基座、蒸发源、真空室、烘烤装置、电源及离子轰击电极。该基座包括工作台、夹具及高度调整装置，该非球面透镜具有一待镀面。其中夹具设于工作台上，高度调整装置包括支撑架和阴影光罩，该支撑架对称竖立于工作台上，阴影光罩由多个环状穿透孔组成。
为实现本发明的另一目的，本发明提供了一种使用上述真空蒸发镀膜装置的真空蒸发镀膜方法，该方法包括以下步骤(1)提供基座，并将经过预处理的光学透镜安装于该基座上；(2)将真空室抽真空；(3)对光学透镜进行烘烤预热；(4)进行镀膜处理，加热蒸发源，并根据光学透镜所需膜厚调节阴影光罩相对光学透镜的距离，使所得镀膜层厚度均匀；(5)冷却，取件，再进行后续处理工序。
相较现有技术，本发明真空蒸发镀膜装置通过调节阴影光罩与非球面透镜间的垂直高度，可有效减小蒸镀元素在待镀面部分区域的凝聚机率，使得镀膜层的厚度大致均匀。本发明真空蒸发镀膜方法加工工序简单、操作性强、可控制镀膜层的厚度且可适用于光学透镜的量产。
图1是本发明的真空蒸发镀膜装置示意图；图2是本发明的阴影光罩的俯视图；图3是本发明的真空蒸发镀膜流程图。
具体实施方式
本发明采用改进的真空蒸发镀膜装置制造光学透镜。
下面将以非球面透镜为例结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参照图1，本发明提供了一种真空蒸发镀膜装置，该装置可同时处理多个非球面透镜2，图1中仅示出用于处理一个非球面透镜2的一组组件。该装置包括多个并列排布的数组式基座1、蒸发源3、真空室4、烘烤装置5及离子轰击电极6，该离子轰击电极6用于加热激发蒸发源，使蒸发源的元素蒸发或升华。
该基座1包括工作台10、夹具12及高度调整装置14，该非球面透镜2具有一待镀面20。其中，夹具12设在工作台10上，用于将非球面透镜夹持在工作台10上。高度调整装置14包括支撑架140和阴影光罩142，该支撑架140对称竖立于工作台10上，阴影光罩142具有一组环状穿透孔144，该阴影光罩142的材质可为金属片材或耐高温塑料板材，其由支撑架140支撑，并与非球面透镜2的待镀面20相距一定高度。
结合参照图1及图3，本发明采用真空蒸发镀工艺加工处理非球面透镜2。首先按步骤70提供多个并排设置的数组式基座1，将经过清洗和预处理的非球面透镜2安装于基座1上，并将该等基座1及蒸发源3装入真空室4中。然后，按步骤71进行抽真空，通过抽真空机将真空室4的真空度抽至1.33×10-2帕斯卡以下。接着，按步骤72进行烘烤，接通烘烤装置5的电源，将待镀非球面透镜2烘烤至20～40摄氏度。随后按步骤73进行镀膜，此时对离子轰击电极6施加1.0×103～5.0×103伏特的电压，同时直接或间接地加热蒸发源3使其熔解再蒸发，或直接将其由固体升华为气体，蒸发源的元素沉积于非球面透镜2的待镀面20上形成镀膜层22。在现有蒸发镀膜工序中，由于蒸发源3蒸发出的元素在各个方向上的蒸发速率和凝聚在非球面透镜2待镀面20上的成膜机率不相同，致使镀膜层22的厚度不等，出现镀膜层22中心厚、边缘薄的情况。而在本发明中，由于阴影光罩142的存在，蒸镀的镀膜层22厚度与阴影光罩142的穿透孔144的宽度大小成一定比例关系，穿透孔144的宽度小于蒸发源3的元素的自由空间路径，蒸发源3的元素绕过穿透孔可形成菲涅耳(Fresnel)或佛朗荷夫(Fraunhofer)绕射图案，同时由于调节阴影光罩142与非球面透镜2待镀面20间具一定高度，可有效减小蒸镀元素于待镀面20部分区域的凝聚机率，使得镀膜层22的厚度大致均匀，阴影光罩142与待镀面20的距离越大，相同时间内所获得的镀膜层22越厚。最后，按步骤74将该等非球面透镜2的镀膜成品进行冷却、取件，再进行后续处理程序，即获得所需非球面透镜2。
该蒸发源3可选自金属蒸发源、电阻蒸发源、电子束蒸发源、高频蒸发源、辐射蒸发源或激光蒸发源等。常用的金属蒸发源材料有钨、钼、钽等。电阻蒸发源材料有石墨及合成导电氮化硼等。
真空室4的真空度对镀膜层22的形成及性能有一定影响，当真空度较低时，蒸发源3的元素在迁移过程中与残余气体碰撞的机率增加，产生气体散射效应，使沉积凝聚成膜率降低，因此在镀膜过程中，在合理条件下应适当提高真空度，以提高蒸发元素的成膜效率。
可以理解，该真空蒸发镀膜装置亦可用于渐变折射率的光学透镜的镀膜制造。
上述非球面透镜2的材质可选自聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，PMMA)、聚苯乙烯(Polystyrene，PS)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、苯乙烯与丙烯酸酯的共聚物(NBS)及烯丙基二甘醇碳酸酯(Allyl diglycolcarbonate，CR-39)等。
权利要求
1.一种光学透镜镀膜装置，该装置是一用于加工待镀件的真空蒸发镀膜装置，包括基座、加热装置、蒸发源及真空室，其特征在于该基座包括工作台、夹具及高度调整装置，其中该夹具设于工作台上，该高度调整装置竖立于该工作台两侧，该蒸发源位于加热装置与待镀件之间，该真空室用于容置上述组件，其中所述高度调整装置包括支撑架及阴影光罩，该阴影光罩安装在支撑架上，并可上下移动，该阴影光罩具有多个环状的穿透孔。
2.如权利要求1所述的光学透镜镀膜装置，其特征在于该待镀件可为非球面透镜、球面透镜或渐变折射率的光学透镜。
3.如权利要求1所述的光学透镜镀膜装置，其特征在于该光学透镜镀膜装置进一步包括一烘烤装置，其用于预热待镀件。
4.如权利要求1所述的光学透镜镀膜装置，其特征在于该阴影光罩与待镀件间的距离可自由调节。
5.如权利要求1所述的光学透镜镀膜装置，其特征在于该穿透孔的宽度小于蒸镀元素的自由空间路径。
6.如权利要求1所述的光学透镜镀膜装置，其特征在于该加热装置为离子轰击电极。
7.如权利要求1所述的光学透镜镀膜装置，其特征在于该阴影光罩的材质为金属片材或耐高温塑料板材。
8.如权利要求1所述的光学透镜镀膜装置，其特征在于该加热装置的电压为1.0×103～5.0×103伏特，该真空室的真空度为小于1.33×10-2帕斯卡。
9.如权利要求1所述的光学透镜镀膜装置，其特征在于该蒸发源可选自金属蒸发源、电阻蒸发源、电子束蒸发源、高频蒸发源、辐射蒸发源或激光蒸发源等。
10.一种采用如权利要求1所述的光学透镜镀膜装置的镀膜方法，其特征在于该方法主要包括以下步骤(1)提供基座，并将经过预处理的光学透镜安装于该基座上；(2)将真空室抽真空；(3)对光学透镜进行烘烤预热；(4)进行镀膜处理，加热蒸发源，并根据光学透镜所需膜厚调节阴影光罩相对光学透镜的距离，使所得镀膜层厚度均匀；(5)冷却，取件，再进行后续处理工序。
全文摘要
一种光学透镜镀膜装置与方法，该镀膜装置为真空蒸发镀膜装置，该真空蒸发镀膜装置包括基座、加热装置、蒸发源及真空室，其中基座包括工作台、夹具及高度调整装置，该夹具设于工作台上，高度调整装置竖立于该工作台两侧，该蒸发源位于加热装置与待镀件之间，所述高度调整装置包括支撑架和阴影光罩，该阴影光罩具有多个环状的穿透孔。通过调节阴影光罩与非球面透镜间的垂直高度，可有效减小蒸镀元素在待镀面部分区域的凝聚机率，使得镀膜层的厚度大致均匀。
文档编号C23C14/24GK1641065SQ20041001513
公开日2005年7月20日 申请日期2004年1月6日 优先权日2004年1月6日
发明者张仁淙 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司