SU1104191A1

SU1104191A1 - Device for making optical components aspherical

Info

Publication number: SU1104191A1
Application number: SU823378557A
Authority: SU
Inventors: Борис Алексеевич Шапочкин; Виктор Николаевич Сергеев; Борис Михайлович Комраков; Александр Матвеевич Клочков; Галина Ивановна Голубева; Леопольд Леонидович Мацкевич; Виктор Михайлович Подлесов; Владимир Викторович Бажинов
Priority date: 1982-01-04
Filing date: 1982-01-04
Publication date: 1984-07-23

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АСФЕРИЗАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ, содержащее блок испарени с заслонкой, подложкодержатель , карусель испарителей дл установки испарителей в блок испарени , маекодержатель, установленный в блоке испарени между подложкодержате- лем и каруселью, и систему фотометрического контрол с каруселью пластин-свидетелей , отличающеес тем, что, с целью повмпени качества асферизующих слоев путем повышени воспроизводимости их оптических характеристик, оно снабжено дополнительной заслонкой с отверстием и с приводом, расположенной между основной заслонкой и маскодержателем , причем центры отверсти дополнительной заслонки, испарител в блоке испарени и пластины-свидете (П л расположены на одной пр мой.A DEVICE FOR ASPHERIZING OPTICAL DETAILS, comprising an evaporation unit with a damper, a substrate holder, an evaporator carousel for installing evaporators into the evaporation unit, a beaker holder installed in the evaporation unit between the substrate holder and the carousel, and the witnesses of the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, the witnesses, and the witnesses. In order to improve the quality of aspheric layers by increasing the reproducibility of their optical characteristics, it is equipped with an additional valve with a hole and with a drive, zhennoy between the main valve and maskoderzhatelem and the centers of the apertures additional flap in the evaporator evaporation unit and svidete-plate (P L located on one straight line.

Description

4 Изобретение относитс к технологии оптического приборостроени и может использоватьс дл изготовлени оптических деталей с асферическими поверхност ми. Известно устройство дл асферизации оптических деталей в вакууме, содержащее вакуумную камеру, внутри которой расположены источник испар емого вещества и маска с фигурными вьфезами (отверсти ми). Устройство также содержит привод, обеспечивающий вращение асферизуемой детали относительно маски (или наоборот, маски относительно детали) и систему дл контрол толщины наносимых слоев ij. Недостатком устройства вл етс низка производительность, так как за один цикл работы устройства без разгерметизации вакуумной камеры изготавливаетс только одна деталь. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс устрой ство, содержащее блок испарени с заслонкой, подложкодержатель, карусель испарителей дл установки испарителей в блок испарени , маскодержатель , установленный в блоке испаре ни между подложкодержателем и кару селью, и систему фотометрического контрол с каруселью пластин-свидете лей. На этом устройстве в гнезда на подложкодержателе устанавливают подложки , под подложкодержателей в соот ветствующих местах располагают источ ники материалов подсло и асферизующего сло переменной толщины, после довательно очищают поверхности подло жек путем их нагрева и обработки в тлеющем разрезе, нанос т подслой на очищенные поверхности заготовок без маски и через маску при ее вращении относительно заготовки нанос т на последнюю асферизующий слой переменной толщины. Устройство позвол ет из готовить за один цикл без разгермети зации вакуумной камеры п деталей, равное количеству гнезд в поворотном диске 2. Недостатком известного устройства вл етс невысокое качество асферизующих слоев из-за невоспроизводимос ти их оптических характеристик от де тали к детали. Это св зано с тем, что в известном устройстве используетс один источник испар емого материала на все п заготовок. Однако по мере работы источника и уменьшени в нем испар емого материала измен ет 1912 с плотность и индикатрисса потока частиц, осаждаемых на заготовки, что приводит к изменению оптических характеристик асферизующих слоев. Цель изобретени - повышение качества асферизующих слоев путем воспроизводимости их оптических характеристик . Указанна цель достигаетс тем, что устройство дл асферизации, содержащее блок испарени с заслонкой, подложкодержатель, карусель испарителей дл установки испарителей в блок испарени , маскодержатель, установленный в блоке испарени между подложкодержателем и каруселью, и систему фотометрического контрол с каруселью пластин-свидетелей, снабжено дополнительной заслонкой с отверстием и с приводом, расположенной между основной заслонкой и маскодержателем , причем центры отверсти дополнительной заслонки, испарител в блоке испарени и пластины-свидетел в блоке испарени расположены на одной пр мой. На чертеже представлена схема устройства . Устройство содержит вакуумную камеру 1, внутри которой расположены блок 2 испарени , карусель 3 испарителей , заслонку 4, дополнительную заслонку 5 с отверстием 6, маскодержатель 7 с маской, установленный на плите 8, подложкодержатель 9, выпол- i ненный с возможностью синхронного поворота с каруселью и снабженный столиками 10 дл креплени асферизуемых подложек 11. Синхронно поворачиваемые подложкодержатель и карусель жестко закреплены на валу 12, который поворачиваетс и фиксируетс шаговым приводом 13. Вращение асферизуемой подложки при нанесении сло обеспечиваетс приводом 14. В неподвижной плите сделано отверстие 15, под которым расположен электрод 16 ионной очистки асферизуемых подложек. Устройство также снабжено системой 17 фотометрического контрол толщины наносимых слоев. Используемые при этом контрольные пластины-свидетели i 18 размещены на поворотной карусели19 . Дополнительна заслонка снабжена приводом 20, управл ющий вход которого соединен с электрическим выходом 21 системы фотометрического контрол толщины наносимых слоев. Кожух 22, прикрепл емый к плите, обеспечивает4 The invention relates to optical instrumentation technology and can be used for the manufacture of optical components with aspherical surfaces. A device for asphericising optical parts in vacuum is known, which contains a vacuum chamber, inside which there is a source of vaporizable substance and a mask with figured extrusions (openings). The device also contains a drive that provides rotation of the aspheric part relative to the mask (or vice versa, mask relative to the part) and a system for controlling the thickness of the applied layers ij. The drawback of the device is low productivity, since in one cycle of operation of the device without depressurization of the vacuum chamber only one part is manufactured. The closest to the invention in its technical essence is a device comprising an evaporation unit with a flap, a substrate holder, an evaporator carousel for installing evaporators in an evaporation unit, a mask holder installed in the evaporator unit between the substrate holder and the carousel, and a photometric control system with a carousel plate. witness lei. On this device, substrates are placed in the sockets on the substrate holder, sources of materials of the undercoat and aspherizing layer of variable thickness are located underneath the substrate holders, subsequently sub-surface surfaces are cleaned by heating and processing in a glowing section, applied under the substrate to the cleaned surfaces of the blanks the mask and through the mask during its rotation relative to the workpiece are applied to the last aspheric layer of varying thickness. The device makes it possible to cook in one cycle without depressurizing the vacuum chamber of the n parts, equal to the number of sockets in the swivel disk 2. A disadvantage of the known device is the low quality of the asphering layers due to the inadequate optical characteristics from detail to detail. This is due to the fact that in the known device one source of evaporated material is used for all n blanks. However, as the source operates and the evaporated material decreases in it, 1912 changes the density and indicatrix of the flow of particles deposited on the workpieces, which leads to a change in the optical characteristics of the aspherical layers. The purpose of the invention is to improve the quality of aspheric layers by reproducing their optical characteristics. This goal is achieved by providing an aspherization device containing an evaporation unit with a flap, a substrate holder, an evaporator carousel for installing evaporators in an evaporation unit, a mask holder installed in the evaporation unit between the substrate holder and the carousel, and a witness plate carousel photometric control system equipped a valve with a hole and a drive located between the main valve and the mask holder, with the centers of the aperture of the additional valve, an evaporator in the isp unit tim and witness plate in the evaporation unit located on one straight line. The drawing shows a diagram of the device. The device contains a vacuum chamber 1, inside which is located the evaporation unit 2, evaporator carousel 3, valve 4, additional valve 5 with aperture 6, mask holder 7 with mask mounted on plate 8, substrate holder 9 made with the possibility of synchronous rotation with the carousel and provided with tables 10 for fastening aspheric substrates 11. The synchronously rotated substrate holder and carousel are rigidly fixed on the shaft 12, which is rotated and fixed by a stepper drive 13. The rotation of the aspheric substrate when nano The removal of the layer is provided by an actuator 14. A hole 15 is made in the fixed plate, under which is located the electrode 16 for ionic cleaning of asparated substrates. The device is also equipped with a system 17 of photometric control of the thickness of the applied layers. The control plates used for this are witnesses i 18 placed on a rotary carousel19. An additional damper is provided with a drive 20, the control input of which is connected to the electrical output 21 of the photometric control system of the thickness of the applied layers. The casing 22 attached to the plate provides

попадание испар емого вещества только на асферизуемую подложку и контрольную пластину. .. ,the vaporized substance hits only the asparated substrate and the control plate. ..,

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Подложки 11, подлежащие асферизации , устанавливают в столики 10. Испарители загружают одинаковым количеством испар емого вещества и начинают откачку вакуумной установки . При достижении в вакуумной камере давлени с помощью электрода 16 через отверстие 15 в плите 8 вьшолн ют очистку поверхностей асферизуемьрс подложек с помощью тлеющего разр да, происход щего между электродом 16 и корпусом вакуумной камеры 1. После очистки подложек и последующего достижени .необходимой степени разрежени в камере (давление пор дка 10 торр) начинают цикл последовательной асферизации подложек в блоке 2 испарени . С помощью привода 13 поворачиваетс подложкодержатель 9 и очередна подложка 11 устанавливаетс центрироваио относительно маскодержател 7. Одновременно с подложкодержателем 9 поворачиваетс карусель 3, и один из загруженных испар емым веществом испарителей устанавливаетс под маскодержателем 7 центрировано относительно него. Далее открьтаетс заслонка 4 и начинаетс процесс испарени .Экспериментально установлено, 35 что начальный период испарени вл етс нестабильным и в потоке выпетаемых из испарител частиц содержитс большое количество крупных частиц (комет), что резко снижает качество сло . В св зи с этим в устройстве 10-15% вещества испар етс под заслонкой 5 и не попадает на подложку 11. Однако через отверстие 6 в заслонке 5 частицы испар емого вещества попадают на контрольную пла тину-свидетель. Контроль толщины нанесенного на свидетель сло осуществл етс с помощью системы 17 фотометрического контрол , котора позвол ет зафиксировать момент, в который 10-15% вещества испарилось и испаритель вышел на стабильный режим. В этот момент по сигналу с системы 17 фотометрического контрол , передаваемому с выхода 21, привод 20 отводит в сторону заслонку 5 и частицы испар емого вещества осаждаютс на подложку 11, котора равномерно вращаетс с помощью привода 14. При достижении требуемой максимальной толщины сло , что также контролируетс с по мощью .системы 17 контрол , испаритель экранируетс заслонкой 5 и процесс асферизации одной детали завершаетс . Одновременно устанавливаетс в исходное положение заслонка 4.Substrates 11, which are to be aspheric, are placed in the tables 10. The evaporators are loaded with the same amount of the evaporated substance and the pumping of the vacuum unit begins. When the pressure in the vacuum chamber is reached by means of the electrode 16 through the opening 15 in the plate 8, the surfaces of the aspherised surface of the substrates are cleaned using a glowing discharge between the electrode 16 and the case of the vacuum chamber 1. After cleaning the substrates and then achieving the required degree of underpressure The chamber (pressure on the order of 10 Torr) begins the cycle of sequential aspherization of the substrates in the evaporation unit 2. By means of the actuator 13, the substrate holder 9 is rotated and the next substrate 11 is placed centrio with respect to the mask holder 7. Simultaneously with the substrate holder 9, the carousel 3 is rotated, and one of the evaporators loaded with the evaporating substance underneath the mask holder 7 is centered relative to it. Next, the shutter 4 is opened and the evaporation process begins. Experimentally it was found 35 that the initial evaporation period is unstable and a large number of large particles (comets) are contained in the stream of particles emitted from the evaporator, which sharply reduces the quality of the layer. Therefore, in the device, 10-15% of the substance evaporates under the flap 5 and does not fall onto the substrate 11. However, through the opening 6 in the flap 5, the particles of the evaporated substance fall onto the control platiine witness. The control of the thickness of the layer deposited on the witness is carried out using the photometric control system 17, which makes it possible to record the moment at which 10–15% of the substance evaporated and the evaporator entered a stable mode. At this moment, the signal from the photometric control system 17 transmitted from the output 21, the drive 20 pulls the flap 5 aside and the particles of the evaporated substance are deposited on the substrate 11, which rotates uniformly with the help of the drive 14. When the required maximum layer thickness is reached, controlled by the control system 17, the evaporator is shielded by the valve 5 and the aspherization process of one part is completed. At the same time, the damper 4 is reset.

В маскодержателе с маской кроме отверстий, ограниченных участками криволинейного контура, имеютс небольшие секторные вырезы (пор дка ) In the mask holder with a mask, in addition to the openings bounded by curved contour sections, there are small sector cuts (on the order of)

5 что обеспечивает одновременное нанесение асферизующего сло переменной толщины и подсло посто нной толщины пор дка 0,2-0,3 мкм. Наличие подсло гарантирует получение некоторой мини0 мальной толщины асфе)изующего сло на всех зонах изгот;авливаемой детали, что существенно повьшает прочность сло . После завершени асферизации одной детали в блок 2 испарени устанавливаетс следующа асферизуема подложка 11 иновый испаритель и в указанной последовательности выполн етс асферизаци последующей и всех остальных подложек. По сравнению с известным предлагаемое устройство позвол ет повысить качество асферизующих слоев за счет повьш1ени воспроизводимости их оптических характеристик. В результате использование изобретени практически полностью исключаетс отбраковка изготавливаемых асферических деталей.5 which provides simultaneous deposition of a variable thickness aspheric layer and a constant thickness sublayer of the order of 0.2-0.3 microns. The presence of a sublayer ensures that a certain minimum thickness of the asphalt layer is obtained in all areas of the fabricated part, which significantly increases the strength of the layer. After the completion of the aspherization of one part, the next aspheric substrate 11 new evaporator is installed in the evaporation unit 2, and the subsequent and all other substrates are aspired in the sequence indicated. In comparison with the known, the proposed device allows to improve the quality of aspheric layers by increasing the reproducibility of their optical characteristics. As a result, the use of the invention virtually eliminates the rejection of manufactured aspherical parts.

Claims

A device for asphering optical parts, comprising an evaporation unit with a shutter, a substrate holder, a carousel of evaporators for installing evaporators in the evaporation unit, a mask holder installed in the evaporation unit between the substrate holder and the carousel, and a photometric monitoring system with a carousel of witness plates, which , in order to improve the quality of the aspherizing layers by increasing the reproducibility of their optical characteristics, it is equipped with an additional shutter with a hole and with an actuator located between the main damper and the mask holder, and the centers of the holes of the additional damper, the evaporator in the evaporation unit of the th witness plate are located on one straight line.

SU „„ 1104191

eleven