FR3128033A1 - Elément optique durci fonctionnalisé - Google Patents

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Inventor
Cyril Dupeyrat
Maxime PARAILLOUS
Joël FLEURY
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Safran Electronics and Defense SAS
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Safran Electronics and Defense SAS
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Abstract

Elément optique fonctionnalisé L’invention concerne un élément optique (30) comprenant : - un substrat (32) transparent, - un revêtement de protection (34), comprenant au moins une couche d’un matériau résistant s’étendant sur au moins une surface principale (36) du substrat (32), le revêtement de protection (34) comprenant une surface externe (38) s’étendant à l’opposé du substrat (32). La surface externe (38) comprend des reliefs (40) gravés dans la couche de matériau résistant, chaque relief (40) présentant une dimension axiale (a), mesurée selon une direction perpendiculaire à la surface externe (38), inférieure à 500 nanomètres. Figure à publier avec l’abrégé : 3

Description

Elément optique durci fonctionnalisé
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne un élément optique présentant au moins une surface de protection fonctionnalisée. L’invention concerne également un dispositif optronique comprenant au moins un tel élément optique, ainsi qu’un aéronef comprenant au moins un tel dispositif optronique. En outre, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un tel élément optique.
Etat de la technique antérieure
L’ajout d’un revêtement de protection sur le substrat d’un élément optique permet de le protéger des conditions environnementales agressives, notamment vis-à-vis de l’abrasion ou des attaques chimiques. La présence d’une couche de matériau dur permet de préserver les propriétés optiques dudit élément optique dans un environnement opérationnel, ce qui est particulièrement important pour les dispositifs optroniques embarqués, par exemple.
La illustre un tel élément optique 10 classique, comprenant un substrat transparent 12 et un revêtement de protection 14.
L’élément optique 10 est par exemple une lentille ou un hublot, et présente un axe central A.
Cependant, afin de protéger un tel élément optique des salissures, de la buée, des gouttes d’eau ou du givre, il est nécessaire de faire appel à des systèmes externes, tels qu’un ensemble de résistances chauffantes ou un ensemble de soufflage, pour en débarrasser l’élément optique.
Ces systèmes externes sont énergivores, et leur utilisation est de nature à perturber l’utilisation du dispositif optronique en conditions opérationnelles.
Il est également connu dans l’état de la technique de modifier l’état de surface du substrat d’un élément optique par gravure afin d’y ajouter des objets nano ou micrométrique, cylindriques ou coniques, améliorant les propriétés optiques et jouant sur la mouillabilité de la surface, ce qui empêche le dépôt de buée, de gel, ou de gouttelettes d’eau.
La illustre un tel élément optique 20, comprenant un substrat transparent 22 et une surface 24 fonctionnalisée par l’ajout d’objets 26 coniques.
Cependant, de tels éléments optiques 20 sont fragiles et peu résistants aux conditions environnementales agressives, à cause de la fragilité des objets 26 en surface, et présentent de plus un aspect visuel peu satisfaisant. En effet, obtenir un aspect uniforme de la surface n nécessite d’avoir une répartition parfaite des objets, ce qui est extrêmement complexe à atteindre.
Présentation de l’invention
L’invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant un élément optique durci, présentant une bonne résistance aux conditions environnementales, et comprenant une surface fonctionnalisée bénéficiant d’une mouillabilité contrôlée.
A cet effet, l’invention a pour objet un élément optique comprenant :
- un substrat transparent,
- un revêtement de protection, comprenant au moins une couche d’un matériau résistant s’étendant sur au moins une surface principale du substrat, le revêtement de protection comprenant une surface externe,
caractérisé en ce que la surface externe comprend des reliefs gravés dans la couche de matériau résistant, chaque motif présentant une dimension axiale, mesurée selon une direction perpendiculaire à la surface externe, inférieure à 500 nanomètres.
L’élément optique peut être, par exemple, une lentille ou un hublot.
Les reliefs peuvent conférer à la surface externe des propriétés de faible ou forte mouillabilité, antigel ou antibuée, tout en maintenant une résistance satisfaisante de l’élément optique aux conditions extérieures et un aspect visuel satisfaisant.
Le matériau résistant peut être, par exemple, du carbone amorphe type diamant (diamond-like carbonen anglais), du phosphure de bore, ou bien un matériau durci tel Al2O3, MgF2ou encore SiO.
La dimension axiale de chaque relief peut être inférieure à 300 nanomètres, et en particulier inférieure à 200 nm.
Les reliefs peuvent présenter des formes sensiblement cylindriques, coniques ou pyramidales, en saillie depuis la surface externe.
Les reliefs peuvent être des orifices sensiblement cylindriques, coniques ou pyramidaux, qui s’ouvrent dans la surface externe.
Chaque relief peut présenter des dimensions transverses (latérales) inférieures ou égales à 100 micromètres.
Les dimensions transverses sont mesurées dans un plan parallèle à la surface externe localement.
Si les reliefs sont de forme cylindrique, alors la dimension transverse est le diamètre de la base du cylindre.
Si les reliefs sont de forme conique, alors la dimension transverse est le diamètre d’une base du cône.
Si les reliefs sont de forme pyramidale, alors les dimensions transverses sont les longueurs des côtés d’une base de la pyramide.
Les dimensions transverses peuvent être inférieures ou égales à 50 micromètres, notamment inférieures à 20 micromètres, en particulier inférieures à 10 micromètres et plus particulièrement inférieures à 5 micromètres.
Les reliefs peuvent être répartis sur la surface externe suivant un réseau à maille carrée, à maille hexagonale ou aléatoire.
L’invention concerne également un dispositif optronique comprenant au moins un élément optique tel que précédemment.
L’invention concerne aussi un aéronef comprenant un dispositif optronique tel que précédemment.
L’invention concerne enfin un procédé de fabrication d’un élément optique tel que précédemment, comprenant des étapes de :
- fourniture d’un substrat,
- dépôt d’une couche de matériau résistant sur au moins une surface principale du substrat, pour former le revêtement de protection,
- dépôt d’une couche de résine photosensible sur une surface externe du revêtement de protection et mise en place d’un masque ajouré sur la couche de résine,
- illumination de la couche de résine au moyen d’un rayonnement UV pour dégrader la résine à travers le masque, puis retrait du masque et de la résine dégradée,
- gravure des reliefs dans la surface externe du revêtement de protection à travers la couche de résine, et
- retrait de la couche de résine au moyen d’un solvant.
La gravure des reliefs dans la couche de protection peut être faite suivant une méthode de gravure par plasma réactif.
Une telle méthode de gravure permet une meilleure précision de gravure que les méthodes par voie humide.
Brève description des figures
la est une vue en coupe schématique d’un élément optique de l’état de la technique, comprenant un revêtement de protection,
la est une vue en coupe schématique d’un second élément optique de l’état de la technique, comprenant un revêtement fonctionnalisé à haute performances, et
la est une vue en coupe schématique d’un élément optique selon l’invention, et
La est une vue en coupe schématique d’une étape d’un procédé de fabrication d’un élément optique selon l’invention, et
la est une vue en coupe schématique d’une autre étape du procédé de la .

Claims (9)

  1. Elément optique (30) comprenant :
    - un substrat (32) transparent,
    - un revêtement de protection (34), comprenant au moins une couche d’un matériau résistant s’étendant sur au moins une surface principale (36) du substrat (32), le revêtement de protection (34) comprenant une surface externe (38) s’étendant à l’opposé du substrat (32),
    caractérisé en ce que la surface externe (38) comprend des reliefs (40) gravés dans la couche de matériau résistant, chaque relief (40) présentant une dimension axiale (a), mesurée selon une direction perpendiculaire à la surface externe (38), inférieure à 500 nanomètres.
  2. Elément optique (30) selon la revendication précédente, dans lequel les reliefs (40) présentent des formes cylindriques, coniques ou pyramidales, en saillie depuis la surface externe (38).
  3. Elément optique (30) selon la revendication 1, dans lequel les reliefs (40) sont des orifices cylindriques, coniques ou pyramidaux, qui s’ouvrent dans la surface externe (38).
  4. Elément optique (30) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque relief (30) présente des dimensions transverses (t) inférieures ou égales à 100 micromètres.
  5. Elément optique (30) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les reliefs (40) sont répartis sur la surface externe (38) suivant un réseau à maille carrée, à maille hexagonale ou aléatoire.
  6. Dispositif optronique comprenant au moins un élément optique (30) selon l’une des revendications précédentes.
  7. Aéronef comprenant un dispositif optronique selon la revendication précédente.
  8. Procédé de fabrication d’un élément optique (30) selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant des étapes de :
    - fourniture d’un substrat (32),
    - dépôt d’au moins une couche de matériau résistant sur au moins une surface principale du substrat, pour former le revêtement de protection (34),
    - dépôt d’une couche de résine (42) photosensible sur une surface externe (38) du revêtement de protection (34) et mise en place d’un masque (44) ajouré sur la couche de résine (42),
    - illumination de la couche de résine (42) au moyen d’un rayonnement ultraviolet pour dégrader la résine à travers le masque (44), puis retrait du masque (44) et de la résine dégradée,
    - gravure des reliefs (40 dans la surface externe (38) du revêtement de protection (34) à travers la couche de résine (42), et
    - retrait de la couche de résine (42) au moyen d’un solvant.
  9. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la gravure des reliefs (40) dans le revêtement de protection (34) est faite suivant une méthode de gravure par plasma réactif.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2696221A1 (fr) * 2012-08-09 2014-02-12 Canon Kabushiki Kaisha Élément optique et procédé de fabrication d'élément optique
US20160370505A1 (en) * 2015-06-19 2016-12-22 Nam-il KOO Anti-reflective film, electronic device including the same, and apparatus for and method of manufacturing the same
WO2018050448A1 (fr) * 2016-09-13 2018-03-22 Koninklijke Philips N.V. Stratifié comprenant une couche résistante à l'abrasion, dispositif le comprenant et son procédé de fabrication
CN112458429A (zh) * 2020-11-12 2021-03-09 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种耐砂蚀雨蚀金刚石红外窗口及其制备方法

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