CN114481021A - 一种光学镜头的镀膜方法、装置及产品 - Google Patents

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Abstract

本申请适用于光学镜头制造技术领域，提供了一种光学镜头的镀膜方法、装置及产品，所述方法包括：基于光学镜头的半径和光学镜头的第一膜层厚度获得补偿数据；基于补偿数据中最大值和第一预设弧度，获得第二预设弧度内的第二连续半径；基于第二预设弧度和第二连续半径，获得预设数量的基于光学镜头的中心对称的面形掩膜层；基于预设蒸发源和第一预设转动方式的面形掩膜层，在第二预设转动方式的至少1个光学镜头的预设镜面上进行预设时间的镀膜获得第一膜层厚度的镀膜层。本申请能够在光学镜头的预设镜面上形成预设不同厚度的镀膜层，提升了光学镜头表面的光学质量，大大减少了光学高精密抛光的加工时间，大幅降低了光学镜头的制造成本。

Description

一种光学镜头的镀膜方法、装置及产品
技术领域
本申请属于光学镜头制造技术领域，尤其涉及一种光学镜头的镀膜方法、装置及产品。
背景技术
由于光学设计软件的模拟镜头误差比较大(如误差为0.5μm)，精度不能一些用于军事、航天、遥感等领域光学拍照的中大口径(直径大于等于100mm)高精密镜头的要求。现有技术一般在光学镜头的镜面初次制成后，采用机械光学精密抛光，或采用磁流体法进行光学精密抛光，以获得较高质量粗糙度的光学表面。
但高精度的光学精密抛光设备昂贵，工艺复杂，要获得高质量的光学表面加工时间比较长，抛光成本比较高，亟需一种能降低抛光成本但又能获得高质量光学表面的方法。
发明内容
本申请实施例提供了一种光学镜头的镀膜方法、装置及产品，可以解决各口径光学镜头的初始表面误差较大的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种光学镜头的镀膜方法，包括：
基于所述光学镜头的半径和所述光学镜头的第一膜层厚度获得补偿数据，所述第一膜层厚度为所述光学镜头从中心依次到边缘的预设连续膜层厚度；
基于所述补偿数据中最大值和第一预设弧度，获得第二预设弧度内的第二连续半径，所述第二预设弧度≤2π，所述第二预设弧度≤π，所述第一预设弧度≥所述第二预设弧度；
基于所述第二预设弧度和所述第二连续半径，获得预设数量的基于所述光学镜头的中心对称的面形掩膜层；
基于第一预设转动方式的所述面形掩膜层和预设蒸发源，在第二预设转动方式的至少1个所述光学镜头的预设镜面上进行预设时间的镀膜获得所述第一膜层厚度的镀膜层，所述预设蒸发源为预设淀积方向的预设镀膜速率的蒸发源。
在本申请的实施例中，
所述基于所述补偿数据中最大值和第二预设弧度，获得第二预设弧度内的第二连续半径的步骤，包括：
基于所述补偿数据中最大值及第一预设弧度，获得预设掩膜区域的第二膜层厚度，所述第一预设弧度为所述预设掩膜区域对应角的弧度；
基于所述补偿数据中最大值和所述第二膜层厚度，获得第一预设弧度内的第一连续半径；
基于所述补偿数据中最大值和所述第一连续半径，获得第二预设弧度内的第二连续半径。
在本申请的实施例中，
所述第二膜层厚度的计算式为：
Figure BDA0003493245990000021
其中，d为所述第二膜层厚度，单位为nm；
k为所述补偿数据中的最大值，单位为nm；
θ为所述第一预设弧度；
π为圆周率。
在本申请的实施例中，
所述预设数量≥2。
在本申请的实施例中，
所述面形掩膜层包括至少1个扇形、三角形、四边形、或圆形的掩膜。
在本申请的实施例中，
所述预设淀积方向设置为所述预设蒸发源在所述面形掩膜层的下方，所述光学镜头在所述面形掩膜层的上方，所述面形掩膜层在所述光学镜头和所述预设蒸发源之间；
所述预设镀膜速率≤5nm/min。
在本申请的实施例中，
所述第一预设转动方式为自转；
所述第二预设转动方式为公转。
在本申请的实施例中，
所述补偿数据包括补偿函数和补偿数据阵列。
第二方面，本申请实施例提供了一种光学镜头的镀膜装置，
所述光学镜头的镀膜装置用于根据上述内容中任一项所述光学镜头的镀膜方法执行光学镀膜操作。
第三方面，本申请实施例提供了一种光学镜头产品，
采用上述内容中任一项所述光学镜头的镀膜方法制作所述光学镜头产品。
本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
本申请通过光学镜头的补偿数据和预设掩膜区域的第二膜层厚度，获得第二预设弧度内的连续半径，再获得预设数量的基于光学镜头中心对称的面形掩膜层，并基于预设转动方式在光学镜头的镜面上镀膜获得第一膜层厚度；本申请的技术方案能够在光学镜头的预设镜面上形成预设不同厚度的镀膜层，弥补了光学镜头的尺寸误差，提升了光学镜头表面的光学质量，大大减少了光学高精密抛光的加工时间，大幅降低了光学镜头的制造成本。
可以理解的是，上述第二和第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例1提供的一种光学镜头的镀膜方法的步骤流程示意图；
图2-1是本申请实施例1提供的凹透镜的第一膜层厚度补偿函数的一种示意图；
图2-2是本申请实施例1提供的凹透镜的第一膜层厚度补偿函数的另一种示意图；
图3是本申请实施例1提供的凸透镜的第一膜层厚度补偿函数示意图；
图4是本申请实施例1提供的非球面不规则透镜的第一膜层厚度补偿数据阵列示意图；
图5是本申请实施例1提供的一种光学镜头的镀膜方法中第一连续半径计算式及第一预设弧度内掩膜结构示意图；
图6是本申请实施例1提供的一种光学镜头的镀膜方法中第二连续半径计算式及第二预设弧度内掩膜结构示意图；
图7是本申请实施例1的面形掩膜层制具的结构示意图；
图8是本申请实施例1提供的一种光学镜头的镀膜方法中预设淀积方向的示意图；
图9是本申请实施例1提供的一种光学镜头的镀膜方法中自转和公转的示意图；
图10是本申请实施例2提供的一种光学镜头的镀膜方法中凸透镜的第一膜层厚度补偿函数示意图；
图11是本申请实施例2提供的一种光学镜头的镀膜方法中第二连续半径计算式及第二预设弧度内掩膜结构示意图；
图12是本申请实施例2提供的一种光学镜头的镀膜方法中第二连续半径计算式及第二预设弧度内掩膜结构示意图；
图13是本申请实施例2的面形掩膜层制具的结构示意图；
图14是本申请实施例3的面形掩膜层制具的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
下面通过具体的实施例来说明本申请的技术方案。
实施例1
光学系统是整个空间光学遥感器最重要组成部分，碳化硅(SiC)材料具有刚性高、热稳定性好、热膨胀系数小、热导率大、耐磨损性耐化学腐蚀性高、机械性能各项同性和无毒等优点，SiC材料凭借其优异的物理特性和机械特性，已经成为空间用光学系统的首选材料之一。
但由于其陶瓷多微孔结构的特点，磨制碳化硅反射镜非常具有挑战性：接近于金刚石的硬度带来了磨制效率低下的问题；稳定的化学特性无法“柔化”表面以提高抛光过程中镜体的表面粗糙度和表面去除效率；表面的晶粒结构使得研磨、抛光过程中很容易形成晶粒整体剥落，形成表面麻点，而剥落的较大晶粒可能会反过来划伤表面，这些特点使碳化硅很难达到高质量的表面粗糙度，直接抛光后的SiC基底反射镜表面光学散射较大，无法满足高质量空间光学系统的应用需求。
为解决上述问题，就必须要对SiC基底反射镜进行表面改性，提高其表面的光学质量，以满足空间光学系统对高分辨率的迫切要求。所谓SiC基底表面改性就是要在SiC基底表面镀制一层结合牢固且抛光性能良好的相当厚度的致密改性层，覆盖住基底表面缺陷，然后再对致密改性层进行短时间的小幅度的光学精密抛光，以达到获得较高质量的光学表面的目的。
SiC基底反射镜表面改性常用的方法主要有化学气相沉积和物理气相沉积，其中一种方法是通过物理气相沉积(PVD)在基底表面沉积一层改性层。目前常见的物理气相沉积(PVD)装置，无论是真空热蒸发沉积，还是真空溅射沉积和离子镀等均是基体材料上均匀沉积一层改性层，改性后的表面面形几乎和原基体材料面形相同，不具备面形修正的能力。
因此，为了减少改性后的光学精密抛光工作量，一般要求SiC材料改性前的面形精度在
Figure BDA0003493245990000061
量级，然后，由于SiC材料本身硬度大，抛光效率低，如此高的初始面形精度要求极大增加了SiC反射镜粗抛光的加工时间，从而从整体上限制了SiC反射镜的加工效率，大大增加了光学镜头的制造成本。
在本实施例中，光学镜头不仅仅限于SiC镜头，还包括各种玻璃基底、其他陶瓷材质基底、或玻璃及陶瓷以外的其他材质的基底的光学镜头，本实施例中的光学镜头的形状包括凸透镜、凹透镜、或非球面不规则透镜的光学镜头。
本实施例提供了一种光学镜头镀膜的方法，如图1所示，包括以下步骤：
S100，基于光学镜头的半径和光学镜头的第一膜层厚度获得补偿数据，所述第一膜层厚度为光学镜头从中心依次到边缘的预设连续膜层厚度。
具体地，在本实施例中，根据光学镜头的半径和光学镜头的第一膜层厚度获得光学镜头需要进行厚度补偿的补偿数据，其中第一膜层厚度为光学镜头从中心依次到边缘的预设连续膜层厚度。
根据图纸或者测量装置获得光学镜头的半径，再根据光学镜头的设计需求得到光学镜头从中心依次到边缘的预设连续膜层厚度，从而获得光学镜头需要进行厚度补偿的补偿数据。
在本实施例中，补偿数据包括补偿函数和补偿数据阵列，如图2至图4所示，例如光学镜头为图2中凹透镜时，补偿数据为随着光学镜头半径的增加而增加镀膜的膜层厚度补偿函数，光学镜头为图3中凸透镜时，补偿数据为随着光学镜头半径的增加而减少镀膜的膜层厚度补偿函数，光学镜头为图4中非球面的不规则透镜时，补偿数据为随着光学镜头半径的增加而镀膜的膜层厚度不规则变化的补偿数据阵列。
S110，基于补偿数据中最大值及第一预设弧度，获得第二预设弧度内的第二连续半径。
具体地，在本实施例中，基于补偿数据中最大值及第一预设弧度，获得第二预设弧度内的第二连续半径的步骤，包括：
首先，基于补偿数据中最大值及第一预设弧度，获得预设掩膜区域的第二膜层厚度，第一预设弧度≤2π，第一预设弧度为预设掩膜区域对应角的弧度；
补偿数据的最大值k即光学镜头从中心依次到边缘的预设连续膜层厚度中的膜层厚度最大值，单位为nm，如果设置镀膜速率为ω，单位为nm/min，设置镀膜时间为t，单位为min，则k＝ω×t,即膜层厚度的最大值为镀膜速率和镀膜时间的乘积。
当光学镜头进行无掩膜镀膜时，镜面上任何一点都会被镀膜，各个点的镀膜厚度为k＝ω×t。但由于初始镜头制成后有部分区域存在误差需要补偿或者需要进行改性，故需要对光学镜头的镜面进行镀膜处理。
当光学镜头的部分区域用掩膜遮挡，在本实施例中，设置光学镜头为圆形或近似圆形，设置在半径r处的掩膜弧长为l，掩膜宽度半径为Δr，则扇形掩膜遮挡的面积为
Figure BDA0003493245990000081
根据弧长公式及圆的面积公式，则由于掩膜遮挡的原因，预设掩膜区域镀膜厚度减少的比例计算式为：
Figure BDA0003493245990000082
再设置预设掩膜区域镀膜的第二膜层厚度为d，则获得第二膜层厚度的计算式为：
Figure BDA0003493245990000083
其中，d为第二膜层厚度，单位为nm；
k为补偿数据的最大值，单位为nm；
θ为第一预设弧度；
π为圆周率。
然后，基于补偿数据中最大值和第二膜层厚度，获得第一预设弧度内的连第一续半径；
具体地，在本实施例中，设置光学镜头为凹透镜，设置凹透镜的半径r0＝50mm，根据设计需求的补偿数据得到凹透镜的补偿函数计算式为：
d＝10-6r2，
其中d为凹透镜的半径变量r之处的需要补偿的膜层厚度，r为凹透镜的半径变量。
基于补偿函数的曲线，如图2-2所示，获得补偿函数在半径为50mm时最厚的膜层厚度
k＝0.0025mm＝2500nm。
基于上述的第二膜层厚度计算式，设置第二膜层厚度与凹透镜的半径变量r之处的需要补偿的膜层厚度相等，可以获得第一预设弧度膜层厚度计算式：
Figure BDA0003493245990000091
其中，r1为第一连续半径，各参数含义如上述内容所述。
对第一预设弧度膜层厚度计算式进行变换，获得第一预设弧度的第一连续半径计算式：
Figure BDA0003493245990000092
其中，r1为第一连续半径，各参数含义如上述内容所述，可以获得360°内非规则扇形的面形掩膜在每个角度内的连续半径，如图5所示。
最后，基于补偿数据中最大值和第一连续半径，获得第二预设弧度内的第二连续半径。
为便于掩膜的制作，基于补偿数据中最大值，再对第一半径计算式进行变换，获得第二预设弧度的第二连续半径计算式：
Figure BDA0003493245990000093
其中，θ2为第二预设弧度，r2为第二连续半径，其他各参数含义如上述内容所述。
在本实施例中，第二预设弧度设置为≤π，第一预设弧度≥第二预设弧度，优选地，当θ2＝4θ时，第二连续半径计算式变化为：
Figure BDA0003493245990000101
则第二预设弧度为
Figure BDA0003493245990000102
可以获得非规则扇形的面形掩膜在0°～90°内每个角度内的连续半径，如图6所示。
S120，基于第二预设弧度和第二连续半径，获得预设数量的基于光学镜头中心对称的面形掩膜层；
具体地，在本实施例中，基于第二预设弧度的第二连续半径计算式，在360°范围内把第二预设弧度内的第二连续半径进行旋转，则可以获得多个基于光学镜头中心对称的面形掩膜层，其中预设数量≥2。优选地，当光学镜头为圆形时，则能获得多个基于光学镜头圆心对称的面形掩膜层。
需要说明的是，第二预设弧度以及旋转的度数能根据具体光学镜头的需求来进行设置，不进行具体的限制。例如，基于90°的连续半径，在360°范围内逆时针或顺时针旋转90°、180°、270°，可以获得分布在360°内的以凹透镜圆心对称的2对共4个非规则扇形的面形掩膜，每个非规则扇形的面形掩膜分布在90°内，如图7所示。比如，可以基于180°的连续半径，在360°范围内旋转180°，可以获得分布在360°内的以凹透镜圆心对称的2个非规则扇形的面形掩膜，每个非规则扇形的面形掩膜分布在180°内；或者基于120°的连续半径，在360°范围内每次旋转120°，可以获得分布在360°内的以凹透镜圆心对称的3个非规则扇形的面形掩膜，每个非规则扇形的面形掩膜分布在120°内。
进一步地，在本实施例中，每个面形掩膜层包括至少1个扇形、三角形、四边形、或圆形的掩膜，若第二预设弧度设置为≤π，即第二预设弧度对应的角度为≤180°，每个面形掩膜层的对应角度为≤180°，则360°范围内能设置最少2个面形掩膜层。若需要镀膜的光学镜头为非球面不规则的镜面，则每个面形掩膜层需要更复杂的设计，每个第二预设弧度面形掩膜层包括至少1个扇形的掩膜。如图14所示，在本实施例中，有4个90°的面形掩膜，每个90°对应的面形掩膜层包括2个面积不同的扇形掩膜。面形掩膜的形状需要根据要加工的镜面的需求进行设计，面形掩膜的形状包括扇形、三角形、四边形、或圆形。
S130，基于第一预设转动方式的面形掩膜层和预设蒸发源，在第二预设转动方式的至少1个光学镜头的预设镜面上进行预设时间的镀膜获得第一膜层厚度的镀膜层，预设蒸发源为预设淀积方向的预设镀膜速率的蒸发源。
具体地，在本实施例中，面形掩膜层按第一预设转动方式进行转动，采用预先设定的蒸发源在第二预设转动方式的光学镜头的预设镜面上进行镀膜，根据产品镀膜的需求进行预设时间的镀膜获得第一膜层厚度的镀膜层。在本实施例中，能对至少1个的多个光学镜头同时进行镀膜加工，可以提高镀膜的效率，降低单个光学镜头的镀膜成本。
进一步地，在本实施例中，预设淀积方向设置为光学镜头在面形掩膜层的上方、蒸发源在面形掩膜层的下方、面形掩膜层在光学镜头和蒸发源之间。
具体地，镀膜工艺方法包括电子束蒸发镀膜、离子镀膜、磁控溅射镀膜、真空蒸发镀膜，其中，真空蒸发镀膜(简称蒸镀)是在真空条件下，用蒸发器加热物质，使之汽化蒸发，蒸发粒子流直接输运到基片并在基片上沉积形成固态薄膜的一种工艺方法。真空蒸发加热的方式主要有电阻加热蒸发、高频加热蒸发和激光加热蒸发等方式。
在本实施例中，镀膜工艺中膜层所用材质包括二氧化硅(SiO2)、硅(Si)、或其他与基材折射率接近的镀膜材料。面形掩膜层中镂空部分是为了镀膜材料通过，面形掩膜则遮挡了镀膜材料。
在本实施例中，如图8所示，预设蒸发源设置在最下面，在预设蒸发源上方的第一预设距离处设置有镀膜伞，镀膜伞中能放入多个光学镜头，光学镜头可拆卸设置在镀膜伞中，在每个光学镜头的下方第二预设距离设置有面形掩膜层，第一预设距离大于第二预设距离。
进一步地，在本实施例中，第一预设转动方式为自转；第二预设转动方式为公转。如图9所示，在本实施例中，由于光学镜头可拆卸设置在镀膜伞中，光学镜头相对镀膜伞来说是静止不动的，光学镜头按第二预设转动方式的公转方式进行转动，就是多个光学镜头随着镀膜伞的转动而围绕镀膜伞的中心进行公转；而设置在每个光学镜头下方的面形掩膜层(也称为补偿夹具或补偿制具)按第一预设转动方式的自转方式进行转动，就是面形掩膜层以面形掩膜层的中心为轴进行自传，由于面形掩膜层是可拆卸地设置在光学镜头下，当镀膜伞带着光学镜头进行公转的同时，面形掩膜层也随着光学镜头一起公转。
相当于面形膜层在围绕镀膜伞的中心进行公转的同时，面形掩膜层自身还以面形掩膜层的中心为轴进行自转，这样的方式能让光学镜头的镜面上的镀膜更加均匀。面形掩膜层的自转，使得镀膜材料按掩膜和通过的比率，均匀的在圆周上形成膜层厚度，在距离透镜圆心为R处的膜层厚度相等。相对于部分光学来说，由于透镜的制程要求，造成需要补偿的部分均为圆形。
进一步地，在本实施例中，预设镀膜速率≤5nm/min，由于需要考虑到镀膜层和光学镜头原有的表层的结合力，为了增强镀膜层和光学镜头原有的表面的结合力，镀膜速率不能设置太快，防止结合力下降，增加镀膜层的内应力，提高镀膜层的致密性，所以预设镀膜速率设置为小于或者等于5nm/min。此外，当产品的质量需求不高时，也能设置为大于5nm/min的镀膜速率，具体的镀膜速率的设置根据光学镜头镜面的需求来进行设置，不做具体的限制。在本实施例中，由于透镜的形状引起的误差很小，本实施例忽略了由于透镜凸起或下凹引起的镀膜误差。
由于设有离子束辅助镀膜技术，增强了薄膜与镜面的结合力，降低了薄膜的内应力，同时能增加膜的堆积密度，提高膜的致密性，消除柱状晶，细化膜结构，因此，镀膜质量得到了显著提高，镀膜性质已经接近于同质固体材料。此外，本实施例采用的真空蒸镀设备性能稳定，膜厚分布重复性好，基于镜面需求设计的各种形状的掩膜板，可实现膜层厚度在被镀元件上的按需分布，尽量降低粗糙度的误差，以提升光学镜头表面的粗糙度质量。
在碳化硅非球面镜的加工中，先加工碳化硅表面到起始球面，然后通过真空蒸镀在光学镜头的镜面进行镀膜完成非球面的成型与改性，再对致密改性层进行光学精密抛光能大大提高碳化硅非球面镜的加工效率，从而大大减少加工时间，大幅降低光学镜头的制造成本。
另外，在初步完成的光学镜头上完成镀膜后，形成了误差在5nm(即0.005μm)及以下的光学镜头，镀膜后的镜头尺寸误差比光学软件最小误差0.5μm缩小了100倍，由于误差的减少，极大提升了光学镜头的光学质量。预设镀膜速率能根据光学镜头的需求进行调整，比如设置为1nm/min～100nm/min,这样最小误差还能降低，也能提高镀膜速率以适用误差要求不高的光学镜头以加快镀膜速度。
当光学镜头表面误差≥预设镀膜速率时，则这类光学镜头产品可以省去光学抛光的工艺，大大减少了光学镜头的加工时间，大幅降低了光学镜头的制造成本。
本实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
本申请通过光学镜头的补偿数据和预设掩膜区域的第二膜层厚度，获得第二预设弧度内的连续半径，再获得预设数量的基于光学镜头中心对称的面形掩膜层，并基于预设转动方式和预设蒸发源在光学镜头的镜面上镀膜获得第一膜层厚度；本申请的技术方案能够在光学镜头的预设镜面上形成预设不同厚度的镀膜层，弥补了光学镜头的尺寸误差，提升了光学镜头表面的光学质量，大大减少了光学高精密抛光的加工时间，大幅降低了光学镜头的制造成本。
同时，对于部分光学镜头，本实施例通过设置面形掩膜层，使光学镜头镜面的局部形成预设厚度的镀膜层，从而使镀膜后的光学镜头直接达到光学表面的精度要求。相比于现有技术中利用抛光设备再进行抛光的方案使光学镜头达到要求的方案，本实施例不需要使用昂贵的抛光设备，故能降低成本。由于抛光工艺复杂，采用本实施例的技术方案还能简化工艺流程，进一步降低了成本。
实施例2
本实施例以圆形凸透镜为例来具体说明光学镜头镀膜的方法：
S200，基于光学镜头的半径和光学镜头的第一膜层厚度获得补偿数据，所述第一膜层厚度为光学镜头从中心依次到边缘的预设连续膜层厚度。
凸透镜的半径d0＝100mm，第一膜层厚度为透镜中心镀膜补偿厚度为1μm厚度依次至边缘镀膜补偿厚度为0μm，在透镜表面形成一个薄凸透镜。如图10所示，在本实施例中，补偿数据设置为补偿函数，根据从光学镜头的中心镀膜厚度为1μm依次到边缘镀膜厚度为0，结合凸透镜的半径通过计算获得半径100mm区间的补偿函数。
补偿函数为d＝10-3-10-7r2。
S210，基于补偿数据中最大值和第一预设弧度，获得第二预设弧度内的第二连续半径。
基于补偿数据中最大值和第一预设弧度，获得预设掩膜区域的第二膜层厚度的计算式。
如图11所示，基于预设掩膜区域的第二膜层厚度计算式和补偿函数获得在预设弧度内的连续半径计算式，
Figure BDA0003493245990000141
变换后，获得第一预设弧度内的第一连续半径计算式，第一预设弧度设置为2π，
Figure BDA0003493245990000142
由于预设掩膜区域的最大厚度为1μm，则k＝0.001mm，为便于制作掩膜治具，如图12所示，再将第二预设弧度设置为小于或者等于
Figure BDA0003493245990000151
则获得0°～90°内第二连续半径的计算式，
Figure BDA0003493245990000152
其中，θ1小于或者等于
Figure BDA0003493245990000153
S220，基于第二预设弧度和第二连续半径，获得预设数量的基于光学镜头的中心对称的面形掩膜层；
在本实施例中，由于第二连续半径仅为0°～90°内的连续半径，故再将0°～90°内第二连续半径在91°～180°、181°～270°、271°～360°范围内进行复制，获得共计4个基于光学镜头圆心对称的非规则扇形的面形掩膜层，如图13所示，其中黑色部分为面形掩膜层，白色部分为镂空部分。
S230，基于预设蒸发源和自转方式的面形掩膜层，在公转的至少1个光学镜头的预设镜面上进行预设时间的镀膜获得第一膜层厚度的镀膜层，预设蒸发源为预设淀积方向的预设镀膜速率的蒸发源。
其中预设淀积方向以与实施例1相同。
由于k＝0.001mm＝1μm＝1000nm,预设镀膜速率设置为5nm/min，则预计需要200分钟能完成镀膜需求的第一膜层厚度的镀膜层。
在初步完成的光学镜头上完成镀膜后，形成了误差在5nm(即0.005μm)及以下的光学镜头，镀膜后的镜头尺寸误差比光学软件最小误差0.5μm缩小了100倍，由于误差的减少，极大提升了光学镜头的光学质量。此外，预设镀膜速率还能根据光学镜头的需求进行调整，比如设置为1nm/min～100nm/min,这样最小误差还能降低，也能增加镀膜速率以适用误差要求不高的光学镜头以加快镀膜速度。
当光学镜头表面误差≥预设镀膜速率时，则这类光学镜头产品可以省去光学抛光的工艺，降低了光学镜头的制造成本。
实施例3
本实施例以圆形非球面不规则透镜为例来具体说明光学镜头镀膜的方法：
S300，基于光学镜头的半径和光学镜头的第一膜层厚度获得补偿数据，所述第一膜层厚度为光学镜头从中心依次到边缘的预设连续膜层厚度。
非球面不规则透镜的半径d0＝50mm，第一膜层厚度为透镜中心镀膜补偿厚度依次至边缘镀膜补偿厚度不规则的补偿厚度数据，在透镜表面形成一个不规则形状的光学镜头。在本实施例中，补偿数据设置为补偿数据阵列，采用测量的方法从光学镜头的中心依次到边缘的第一膜层厚度曲线获得补偿数据阵列。部分半径处的第一膜层厚度如下表所示，
r(mm) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
d(nm) 40 40 18 0 0 20 38 41 29 15 0
S310，基于补偿数据中最大值和第一预设弧度，获得第二预设弧度内的第二连续半径。
基于补偿数据阵列和第一预设弧度获得预设掩膜区域的第二膜层厚度的厚度比例。
由于预设掩膜区域的第二膜层厚度为不规则厚度，无法获得补偿函数，只能获得补偿数据阵列，故只能根据补偿数据阵列计算透镜的每个半径处的第二预设弧度内的第二连续半径。
第二膜层厚度中最大值为41nm，即k＝0.041μm＝0.000041mm。
将光学镜头的每个半径处的第二膜层厚度d与最大值k相除获得光学镜头的每个半径处圆周的膜层厚度比例d/k，在本实施例中，膜层厚度比例就是面形掩膜补偿制具中镂空部分的比例，则面形掩膜补偿制具中面形掩膜的比例为1-d/k,即
Figure BDA0003493245990000161
部分半径的第二膜层厚度比例，如下表所示，
r(mm) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
d(nm) 40 40 18 0 0 20 38 41 29 15 0
比例 40/41 40/41 18/41 0/41 0/41 20/41 38/41 41/41 29/41 15/41 0/41
例如，在r＝10mm处，第二膜层厚度d为18nm，则膜层厚度比例为18/41，也即在r＝10mm处面形掩膜补偿制具中镂空部分占整个圆周周长的18/41比例。
基于预设掩膜区域镀膜厚度减少的比例计算式为
Figure BDA0003493245990000171
故
Figure BDA0003493245990000172
则，
Figure BDA0003493245990000173
第一预设弧度设置为2π，则获得第一预设弧度内的各弧度镂空部分的第一比例，再用1减去第一比例，获得了第一预设弧度内的各弧度掩膜部分的第二比例，也即获得了第一预设弧度内的第一连续半径。
为便于制作掩膜治具，再将第二预设弧度设置为小于或者等于
Figure BDA0003493245990000174
则获得0°～90°内第二连续半径的计算式；
Figure BDA0003493245990000175
将此第一预设弧度内镂空弧度再分为4等分，变换后获得第二预设弧度内镂空弧度为
Figure BDA0003493245990000176
在本实施例中，第二预设弧度设置为
Figure BDA0003493245990000177
则在第二预设弧度内掩膜弧度的计算式为：
Figure BDA0003493245990000178
从而获得第二预设弧度内掩膜部分的第二连续半径。
分光学镜头半径中第二预设弧度内掩膜弧度如下表所示，基于各半径的掩膜弧度，获得扇形掩膜的第二连续半径。在本实施例中，由于需要镀膜的光学镜头为非球面不规则的镜面，每个面形掩膜层需要更复杂的设计，每个第二预设弧度面形掩膜层包括至少1个扇形的掩膜，优选地，如图14所示，基于各半径的掩膜弧度，本实施例每个第二预设弧度面形掩膜层包括2个面积不相等的扇形的掩膜。第二预设弧度内面形掩膜的形状根据要加工的镜面的需求而进行设计，面形掩膜的形状包括扇形、三角形、四边形、或圆形。
r(mm) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
d(nm) 40 40 18 0 0 20 38 41 29 15 0
比例 40/41 40/41 18/41 0/41 0/41 20/41 38/41 41/41 29/41 15/41 0/41
掩膜弧度 0.038 0.038 0.881 1.57 1.57 0.804 0.115 0 0.46 0.996 1.57
S320，基于第二预设弧度和第二连续半径，获得预设数量的基于光学镜头的中心对称的面形掩膜层；
在本实施例中，由于第二连续半径仅为0°～90°内的连续半径，故再将0°～90°内第二连续半径在91°～180°、181°～270°、271°～360°范围内进行复制，获得共计4个基于光学镜头圆心对称的面形掩膜层。
如图14所示，在本实施例中，有4个90°的面形掩膜，每个90°对应的面形掩膜层包括2个面积不相等的扇形掩膜，其中黑色部分为面形掩膜层，白色部分为镂空部分。
S330，基于预设蒸发源和自转方式的面形掩膜层，在公转的至少1个光学镜头的预设镜面上进行预设时间的镀膜获得第一膜层厚度的镀膜层，预设蒸发源为预设淀积方向的预设镀膜速率的蒸发源。
其中预设淀积方向以与实施例1相同。
由于k＝0.000041mm＝0.041μm＝41nm,预设镀膜速率设置为5nm/min，则预计需要8至9分钟能完成镀膜需求的第一膜层厚度的镀膜层。
实施例4
第二方面，本实施例提供了一种光学镜头的镀膜装置，
所述光学镜头的镀膜装置用于根据上述内容中任一项所述光学镜头的镀膜方法执行光学镀膜操作。
实施例5
第三方面，本实施例提供了一种光学镜头产品，
采用上述内容中任一项所述光学镜头的镀膜方法制作所述光学镜头产品。
可以理解的是，上述第2至第5实施例的有益效果可以参见上述第1实施例中的相关描述，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学镜头的镀膜方法，其特征在于，包括：
基于所述光学镜头的半径和所述光学镜头的第一膜层厚度获得补偿数据，所述第一膜层厚度为从所述光学镜头的中心到边缘的预设连续膜层厚度；
基于所述补偿数据中最大值及第一预设弧度，获得第二预设弧度内的第二连续半径，所述第一预设弧度≤2π，所述第二预设弧度≤π，所述第一预设弧度≥所述第二预设弧度；
基于所述第二预设弧度和所述第二连续半径，获得预设数量的基于所述光学镜头的中心对称的面形掩膜层；
基于预设蒸发源和第一预设转动方式的所述面形掩膜层，在第二预设转动方式的至少1个所述光学镜头的预设镜面上进行预设时间的镀膜获得所述第一膜层厚度的镀膜层，所述预设蒸发源为预设淀积方向的预设镀膜速率的蒸发源。
2.如权利要求1所述的镀膜方法，其特征在于，所述基于所述补偿数据中最大值及第一预设弧度，获得所述第二预设弧度内的第二连续半径的步骤，包括：
基于所述补偿数据中最大值及第一预设弧度，获得预设掩膜区域的第二膜层厚度，所述第一预设弧度为所述预设掩膜区域对应角的弧度；
基于所述补偿数据中最大值和所述第二膜层厚度，获得第一预设弧度内的第一连续半径；
基于所述补偿数据中最大值和所述第二连续半径，获得所述第二预设弧度内的第二连续半径。
3.如权利要求2所述的镀膜方法，其特征在于，
所述第二膜层厚度的计算式为：
Figure FDA0003493245980000011
其中，d为所述第二膜层厚度，单位为nm；
k为所述补偿数据的最大值，单位为nm；
θ为所述第一预设弧度；
π为圆周率。
4.如权利要求1所述的镀膜方法，其特征在于，
所述预设数量≥2。
5.如权利要求4所述的镀膜方法，其特征在于，
所述面形掩膜层包括至少1个扇形、三角形、四边形、或圆形的掩膜。
6.如权利要求1所述的镀膜方法，其特征在于，
所述预设淀积方向设置为所述预设蒸发源在所述面形掩膜层的下方，所述光学镜头在所述面形掩膜层的上方，所述面形掩膜层在所述光学镜头和所述预设蒸发源之间；
所述预设镀膜速率≤5nm/min。
7.如权利要求6所述的镀膜方法，其特征在于，
所述第一预设转动方式为自转；
所述第二预设转动方式为公转。
8.如权利要求1所述的镀膜方法，其特征在于，
所述补偿数据包括补偿函数和补偿数据阵列。
9.一种光学镜头的镀膜装置，其特征在于，
所述光学镜头的镀膜装置用于根据权利要求1至8中任一项所述光学镜头的镀膜方法执行光学镀膜操作。
10.一种光学镜头产品，其特征在于，
采用权利要求1至8中任一项所述光学镜头的镀膜方法制作的所述光学镜头产品。
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