CH711990A2 - Vakuumbeschichtungsanlage zum Beschichten von Linsen. - Google Patents

Vakuumbeschichtungsanlage zum Beschichten von Linsen. Download PDF

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Abstract

Eine Vakuumbeschichtungsanlage zum Beschichten von Linsen gemäss der Erfindung umfasst eine Vakuumkammer, eine Elektrodenhalterung (14) mit einer oder mehreren Elektroden (16) und eine Linsenhalteraufnahme (18) mit einem oder mehreren Linsenhaltern (17) zum Aufnehmen von je einer Linse (19). Jeder Linse (19) ist eine separate Elektrode (16) zugeordnet. Eine der Linse (19) gegenüberliegende Oberfläche der Elektrode (16) ist eine gekrümmte Fläche. Die Krümmung der Oberfläche der Elektrode(n) (16) kann in einem äusseren Bereich grösser als in einem inneren Bereich sein. Der Abstand zwischen der Elektrode (16) und der zugehörigen Linse (19) kann verstellbar sein.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vakuumbeschichtungsanlage zum Beschichten von Linsen.
[0002] Es ist bekannt, Linsen mit einem Giessverfahren herzustellen, bei dem ein Monomer in eine durch zwei Formschalen und eine Dichtung begrenzte Kavität gegossen und beispielsweise mittels UV-Strahlung ausgehärtet wird. Bei der Aushärtung wird das Monomer polymerisiert, wobei die Linse entsteht. Die Dichtung wird dann entfernt und die Linse von den beiden Formschalen getrennt. Solche Herstellungsverfahren sind beispielsweise bekannt aus EP 15 202 und WO 02/087 861. Bekannt ist auch die Herstellung von Linsen durch Schleifen aus einem Rohling. Die Linse kann dann in Tauchbädern oder in einer Vakuumbeschichtungsanlage mit optischen Schichten versehen werden, z.B. mit Antireflexionsschichten, einer Kratzschutzschicht, etc.
[0003] Eine solche Linse ist ein Halbfabrikat, aus dem später beispielsweise von einem Optiker ein Brillenglas herausgeschnitten und in ein Brillengestell eingepasst wird. Solche Linsen werden auch als ophthalmische Linsen bezeichnet.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumbeschichtungsanlage für die Beschichtung von Linsen bereitzustellen, die Schichten mit einem homogenen Brechungsindex und einer gleichmässigen Dicke erzeugt.
[0005] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
[0006] Die Erfindung betrifft eine Vakuumbeschichtungsanlage zum gleichzeitigen Beschichten von mehreren Linsen. Die Vakuumbeschichtungsanlage umfasst eine Vakuumkammer, in der eine Anzahl N von Linsenhaltern und eine gleiche Anzahl N von Elektroden angeordnet sind, so dass jeder Linse eine separate Elektrode zugeordnet ist. Die Linse und die Elektrode liegen einander gegenüber. Erfindungsgemäss ist die der Linse gegenüberliegende Oberfläche der Elektrode eine gekrümmte Fläche. Die gekrümmte Fläche umfasst einen inneren Bereich und einen äusseren Bereich, die aneinander angrenzen können oder durch Zwischenbereiche voneinander getrennt sind. Die Krümmung der Oberfläche ist im äusseren Bereich zumindest gleich gross, bevorzugt jedoch grösser als im inneren Bereich. Zudem ist mit Vorteil der Abstand zwischen der Elektrode und der gegenüberliegenden Linse verstellbar.
[0007] In diesem Zusammenhang werden zwei Linsentypen unterschieden, nämlich Minuslinsen und Pluslinsen. Die Minuslinse ist eine Linse, die in der Mitte am dünnsten ist und deren Dicke gegen den Rand kontinuierlich zunimmt. Die Pluslinse ist eine Linse, die in der Mitte am dicksten ist und deren Dicke gegen den Rand kontinuierlich abnimmt.
[0008] Die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile der Vakuumbeschichtungsanlage werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren sind aus Gründen der zeichnerischen Klarheit nicht massstäblich gezeichnet.
Beschreibung der Figuren [0009]
Fig. 1,2, 4, 5 zeigen im Querschnitt eine Elektrode und eine Linse,
Fig. 3 und 6 zeigen die Elektroden der Fig. 1 und 4,
Fig. 7 zeigt eine Platte mit Vertiefungen zur Aufnahme von Elektroden, und
Fig. 8 zeigt einen Schnitt entlang der Linie l-l der Fig. 7.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung [0010] Der erste Aspekt der Erfindung betrifft die Krümmung der Elektroden. Dies wird anhand der Fig. 1-6 erläutert. Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft die Verstellbarkeit des Abstands zwischen der Elektrode und der Linse. Dies wird anhand der Fig. 7 und 8 erläutert.
[0011] Die Fig. 1 und 2 zeigen im Querschnitt eine Elektrode 1 und eine der Elektrode 1 gegenüberliegende Linse 2 bzw. Linse 3. Die Linsen 2 und 3 haben eine konvexe Oberfläche 4 und eine konkave Oberfläche 5, wobei hier die konvexe Oberfläche 4 beschichtet werden soll, wie dies durch Pfeile angedeutet ist. Die Elektrode 1 hat eine konvexe Oberfläche 6. Die konvexe Oberfläche 6 kann, muss sich aber nicht bis zum Rand der Elektrode 1 erstrecken. Die konkave Oberfläche 5 der Linse 2 bzw. Linse 3 ist der konvexen Oberfläche 6 der Elektrode 1 zugewandt. Die Linse 2 ist eine Minuslinse. Die Linse 3 ist eine Pluslinse.
[0012] Die Fig. 3 zeigt die Elektrode 1 allein. Die Elektrode 1 hat eine Symmetrieachse 7 und ist typischerweise rotationssymmetrisch bezüglich der Symmetrieachse 7. Die konvexe Oberfläche 6 der Elektrode 1 ist eine gekrümmte Fläche. Bei einer ersten Ausführungsform ist die Krümmung gleichmässig, d.h. die Oberfläche 6 ist eine sphärische Fläche, deren Krümmungsradius den Wert rO hat. Bei einer zweiten Ausführungsform ist die Krümmung der Oberfläche 6 in einem äusseren Bereich 8 grösser ist als in einem inneren Bereich 9. Die Krümmung nimmt vom Zentrum, d.h. der Symmetrieachse 7, gegen den Rand hin kontinuierlich oder in diskreten Schritten zu. So kann beispielsweise der innere Bereich 9 eine sphärische Fläche sein, deren Krümmungsradius den Wert η hat, und der äussere Bereich 8 eine an den inneren Bereich 9 angrenzende sphärische Fläche sein, deren Krümmungsradius den Wert r2 mit r2 < η hat. Die Oberfläche 6 kann aber auch den inneren Bereich 9 und mehrere daran angrenzende Kreisringe aufweisen, die konzentrisch zur Symmetrieachse 7 verlaufen, wobei die Krümmung der Oberfläche 6 vom Zentrum, d.h. von der Symmetrieachse 7, nach aussen von Kreisring zu Kreisring zunimmt. Der äusserste Kreisring kann, muss sich aber nicht bis zum Rand der Elektrode 1 erstrecken.
[0013] Die Fig. 4 und 5 zeigen im Querschnitt eine Elektrode 10 und eine der Elektrode 10 gegenüberliegende Linse 11 bzw. Linse 12. Die Linsen 11 und 12 haben wiederum eine konvexe Oberfläche 4 und eine konkave Oberfläche 5, wobei hier die konkave Oberfläche 5 beschichtet werden soll, wie dies durch Pfeile angedeutet ist.
[0014] Die Elektrode 10 hat eine konkave Oberfläche 13. Die konkave Oberfläche 13 kann, muss sich aber nicht bis zum Rand der Elektrode 10 erstrecken. Die konvexe Oberfläche 4 der Linsen 11 und 12 ist der konkaven Oberfläche 13 der Elektrode 10 zugewandt. Die Linse 11 ist eine Minuslinse. Die Linse 12 ist eine Pluslinse.
[0015] Die Fig. 6 zeigt die Elektrode 10 allein. Die Elektrode 10 hat ebenfalls eine Symmetrieachse 7 und ist typischerweise rotationssymmetrisch bezüglich der Symmetrieachse 7. Die konkave Oberfläche 13 der Elektrode 10 ist eine gekrümmte Fläche. Bei einer ersten Ausführungsform ist die Krümmung gleichmässig, d.h. die Oberfläche 13 ist eine sphärische Fläche, deren Krümmungsradius den Wert r3 hat. Bei einer zweiten Ausführungsform ist die Krümmung der Oberfläche 13 in einem äusseren Bereich 8 grösser ist als in einem inneren Bereich 9. Die Krümmung nimmt vom Zentrum, d.h. der Symmetrieachse 7, gegen den Rand hin kontinuierlich oder in diskreten Schritten zu. So kann beispielsweise der innere Bereich 9 eine sphärische Fläche sein, deren Krümmungsradius den Wert r4 hat, und der äussere Bereich 8 eine an den inneren Bereich 9 angrenzende sphärische Fläche sein, deren Krümmungsradius den Wert r5 mit r5< r4 hat. Die Oberfläche 13 kann aber auch den inneren Bereich 9 und mehrere daran angrenzende Kreisringe aufweisen, die konzentrisch zur Symmetrieachse 7 verlaufen, wobei die Krümmung der Oberfläche 6 vom Zentrum, d.h. von der Symmetrieachse 7, nach aussen von Kreisring zu Kreisring zunimmt. Der äusserste Kreisring kann, muss sich aber nicht bis zum Rand der Elektrode 10 erstrecken.
[0016] Die Ausbildung der Elektroden 1 und 10 mit gekrümmten Oberflächen 6 bzw. 13, bei denen die Krümmung in einem äusseren Bereich 8 der Oberfläche 6 bzw. 13 grösser ist als in einem inneren Bereich 9 der Oberfläche 6 bzw. 13, führt dazu, dass der Abstand zwischen der Elektrode und der gegenüberliegenden Linse dort grösser ist, wo die Linse dünn ist, und dort kleiner ist, wo die Linse dick ist. Zudem ist der Abstand zwischen der Elektrode und der gegenüberliegenden Linse verstellbar. So ist es möglich, für jede Linse einen optimalen Abstand D einzustellen. Der optimale Abstand D wird für jede Linse experimentell oder mit einem dafür programmierten Computerprogramm einmal im Voraus bestimmt.
[0017] Mit nur zwei verschiedenen Typen von Elektroden, nämlich Elektroden 1 mit einer gleichen konvexen Oberfläche 6 und Elektroden 10 mit einer gleichen konkaven Oberfläche 13 lassen sich eine Vielzahl von Linsen unterschiedlicher Geometrie und Dicke mit Schichten mit gewünschten optischen Eigenschaften beschichten, wenn die konvexe Oberfläche 6 bzw. die konkave Oberfläche 13 eine der Vielfalt an unterschiedlichen Linsengeometrien Rechnung tragende Ausbildung der gekrümmten Oberfläche aufweisen. Die Ausbildung der Oberfläche der Elektroden mit einem vorbestimmten, optimierten Krümmungsverlauf und die individuell optimierbare Einstellung des Abstands zwischen der Linse und der Elektrode führen zu dem Ergebnis, dass der Brechungsindex und die Dicke der aufgetragenen Schicht(en) sowohl bei den einzelnen Linsen als auch über alle Linsen gesehen, die im gleichen Vorgang in der Vakuumkammer beschichtet werden, eine grössere Homogenität und Gleichförmigkeit aufweisen als ohne diese spezifische Ausbildung der Oberfläche 6 bzw. 13 der Elektroden 1 bzw. 10 und ohne die Verstellbarkeit des genannten Abstands erzielbar wären.
[0018] Anzumerken ist, dass die hergestellten Linsen Halbfabrikate sind und dass bei der weiteren Verarbeitung ein optisches Element, wie zum Beispiel ein Brillenglas, aus der Linse ausgeschnitten wird. Aus diesem Grund muss ein an den Rand der Elektroden 1,10 angrenzender Bereich die oben genannten Bedingungen nicht erfüllen, da der gegenüberliegende Bereich der Linse ohnehin zu Abfall wird. Das bedeutet, dass sich der genannte äussere Bereich 8 der Oberfläche 6 bzw. 13 der Elektrode 1 bzw. 10 bis zum Rand der Elektrode 1 bzw. 10 erstrecken kann, aber nicht muss.
[0019] Die Fig. 7 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Elektrodenhalterung 14 mit einer vorbestimmten Anzahl M von Vertiefungen 15, die mit einem Gewinde versehen sind. Im Beispiel ist M = 7. Die Elektrodenhalterung 14 ist eine elektrisch leitende Platte. Jede Vertiefung 15 ist für die Aufnahme einer Elektrode ausgebildet. Die Elektroden weisen ebenfalls ein Gewinde auf, so dass sie in die Vertiefungen 15 hineingeschraubt werden können. Aus Gründen der zeichnerischen Klarheit sind vier Vertiefungen 15 ohne Elektrode dargestellt, während drei Vertiefungen je eine Elektrode enthalten, nämlich eine Vertiefung 15 eine Elektrode 1 mit einer konvexen Oberfläche 6 und zwei Vertiefungen 15 eine Elektrode 10 mit einer konkaven Oberfläche 13.
[0020] Die Fig. 8 zeigt einen Schnitt der Elektrodenhalterung 14 entlang der Linie l-l der Fig. 7, wobei in jede Vertiefung 15 eine Elektrode 16 eingeschraubt ist. Linsenhalter 17 sind in einer Linsenhalteraufnahme 18 angeordnet. Die Linsenhalteraufnahme 18 besteht aus elektrisch nicht leitendem Material und ist mit Vorteil zweiteilig ausgebildet für die einfache Platzierung und Entnahme der Linsen 19 in bzw. aus den Linsenhaltern 17. Die Linsenhalteraufnahme 18 hält die einzelnen Linsenhalter 17 in einem vorbestimmten gleichen Abstand zu der Elektrodenhalterung 14. Die Linsenhalteraufnahme 18 ist mit Vorteil zusätzlich als Abdeckung ausgestaltet, die auf die Elektrodenhalterung 14 aufsetzbar ist, und erfüllt so gleichzeitig die Aufgabe, möglichst alle Rächen der Elektrodenhalterung 14 und der Elektroden 16 abzudecken, die nicht beschichtet werden sollen. Die Linsenhalteraufnahme 18 kann aber auch auf andere Art und Weise lösbar an der Vakuumkammer befestigt sein.

Claims (5)

  1. [0021] Die Gewinde der Vertiefungen 15 der Elektrodenhalterung 14 sind mit Vorteil mit Markierungen ausgestaltet, so dass die Elektroden 16 auf bestimmte Drehpositionen eingestellt werden können. Jede Drehposition entspricht einer anderen Höhe der Elektrode 16. Eine Drehung der Elektrode 16 von einer Drehposition in die nächste bewirkt eine vorbestimmte Änderung der Höhe und somit des Abstands zwischen der Elektrode 16 und der von dem zugehörigen Linsenhalter 17 gehaltenen Linse 19. Bei dieser Ausführung kann der Abstand zwischen Elektrode 16 und Linse 19 hochgenau eingestellt werden, wobei sich der einzustellende Abstand bzw. die einzustellende Drehposition für jede Linse aus dem zugehörigen Linsenrezept ergibt. Die Linsen 19 werden von einem Roboter oder dem Operateur in den Linsenhaltern 17 platziert und die Höhe von jeder Elektrode 16 entsprechend dem zugehörigen Linsenrezept von dem Roboter oder dem Operateur eingestellt. Danach wird die Linsenhalteraufnahme 18 auf die Elektrodenhalterung 14 aufgesetzt und das ganze zur Beschichtung in die Vakuumkammer der Vakuumbeschichtungsanlage gebracht. [0022] Die drei Linsen 19, die in der Fig. 6 dargestellt sind, sind unterschiedliche Linsen 19. Die Höhen H-ι, H2 und H3 der drei Elektroden 16 sind individuell so eingestellt, dass der Abstand zwischen der Linse 19 und der zugehörigen Elektrode 16 den optimalen Abstand D-ι bzw. D2 bzw. D3 hat. Die Abstände D3, D2 und D3 sind jeweils die Abstände auf der Symmetrieachse der Elektrode 16. [0023] Mögliche Vakuumbeschichtungsverfahren sind CVD (Chemical vapor déposition) Verfahren, insbesondere PECVD (plasma-enhanced Chemical vapor déposition) Verfahren und PACVD (plasma-assisted Chemical vapor déposition) Verfahren. Diese Liste ist nicht abschliessend. [0024] Die Innenwand der Vakuumkammer ist elektrisch leitend und in der Regel elektrisch geerdet. Sie stellt somit eine Gegenelektrode dar, die elektrisch von der Elektrodenhalterung 14 und den Elektroden isoliert ist. Patentansprüche
    1. Vakuumbeschichtungsanlage zum Beschichten von Linsen, umfassend eine Vakuumkammer, eine Elektrodenhalterung (14) mit einer oder mehreren Elektroden (1, 10, 16), eine Linsenhalteraufnahme (18) mit einem oder mehreren Linsenhaltern (17) zum Aufnehmen von je einer Linse (2, 3, 11, 12, 19), dadurch gekennzeichnet, dass jeder Linse (2, 3, 11, 12, 19) eine separate Elektrode (1, 10, 16) zugeordnet ist, und dass eine der Linse (2, 3, 11, 12, 19) gegenüberliegende Oberfläche (6,13) der Elektrode (1,10,16) eine gekrümmte Fläche ist.
  2. 2. Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Krümmung der Oberfläche (6, 13) der Elektrode(n) (1, 10, 16) in einem äusseren Bereich (8) grösser ist als in einem inneren Bereich (9).
  3. 3. Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (6,13) der Elektrode(n) (1, 10, 16) einen inneren Bereich (9) und mehrere daran angrenzende Kreisringe aufweist, die konzentrisch zu einer Symmetrieachse (7) der Elektrode (1,10,16) verlaufen, wobei eine Krümmung der Oberfläche (6,13) der Elektrode(n) (1, 10, 16) vom Zentrum nach aussen von Kreisring zu Kreisring in diskreten Schritten oder kontinuierlich zunimmt, wobei sich der äusserste Kreisring bis zum Rand der Elektrode (1, 10, 16) erstrecken kann, aber nicht muss.
  4. 4. Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen der Linse (2, 3, 11, 12, 19) und der zugehörigen Elektrode (1, 10, 16) verstellbar ist.
  5. 5. Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumbeschichtungsanlage eine PECVD oder PACVD Anlage ist.
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