CN1226973A - 将光学镜片底料设定于支座上的机构 - Google Patents

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Abstract

于溅射***中由溅射法将抗反射膜涂层到光学镜片两侧上的抗反射膜。在用于进行这种溅射的真空处理室(22)中,多块光学镜片底料(11)沿横向放置到设定于真空气氛中可转动的底料支座(26)上。这些底料用环形保持工具(52,152)嵌装于支座(26)中形成的孔(26a)内且以其凹面冲上。工具(52)的高度当底料(11)的镜片边缘厚度大时大于此边缘的高度但不大于2mm。工具(152)的与光学镜片底料(lll)一起放置的部分当此底料的镜片边缘厚度小时呈锥形。

Description

将光学镜片底料设定于支座上的机构
本发明涉及光学镜片底料的支座设定机构，具体涉及到光学镜片底料这样的支座设定机构，它能在由溅射法(sputtering)于此光学镜片底料如塑料镜片的表面上形成薄膜时，减少此表面上中心部与周边部的薄膜厚度差。
近年来提出了用溅射法于光学镜片如塑料镜片上涂层抗反射膜的技术。这种溅射法是半导体工艺的成膜法之一，有希望用来提高在光学镜片表面上成膜的产率和改进这种镜片的性能。通常是将多块光学镜片底料设定于圆形平面支座(底料支座或镜片托盘)上，转动此支座而由溅射法于此光学镜片的表面上进行淀积薄膜的过程。
通常，曾认为利用溅射法淀积的薄膜厚度会有良好的分布。但是，在用溅射法将薄膜淀积到光学镜片上时，必须使这时薄膜的厚度分布更精确和更均匀。
特别是在由溅射法把抗反射膜淀积到光学镜片的表面上时，要求此薄膜严格地一致。当此镜片表面上的抗反射膜厚度不均一，干涉色就会变化，减低了这类光学镜片给戴用者的舒适感和自身的商品价值。
此外，在这类光学镜片之中例如镜片的情形，这种镜片呈弯月形，一面是凹形另一面是凸形，即这两面都有曲率。在用溅射法于这种镜片的表面上淀积抗反射膜时，一般是将镜片水平地设置于支座上，同时设置上、下靶使之分别面对镜片的两侧，以在同时在此两侧上进行溅射。特别是在凹面处镜片的边厚大的情形，溅射粒子斜入射到此镜片周边部分的量增加，使得这种膜在镜片周边部分的厚度大于其在镜片中心部分的厚度，这是由于溅射出的粒子逸散和到达的距离由于曲率差而不同。当镜片的边缘厚度小并存在有阻挡镜片边部的部件时，就会在此镜片周边部分受阻挡的部分处使厚度产生不均一性。
本发明的目的之一在于满足上述要求和解决上述问题，提供一种将光学镜片底料设定于支座上的机构，它可以在由溅射法把薄膜淀积到光学镜片底料表面上时，使薄膜的厚度在镜片的中心部与周边部上基本上一致。
为了实现上述目的，本发明的光学镜片底料的支座设定机构取如下的结构。
在用来于光学镜片底料两侧形成薄膜的溅射***中，将多片光学镜片底料水平地设于其中的支座上。此支座可旋转地设定于此溅射***的真空气氛中。各光学镜片底料嵌装于此支座中形成的各个孔中，并利用一种环形保持工具使此底料的凹面向上。此环形保持工具形成为当此光学镜片底料很大时使其高度大于光学镜片底料边缘高度在2mm的限度之内。此环形保持工具的上述形状阻挡了溅射的粒子斜入射到作为光学镜片底料上表面的凹面上的镜片周边部分，通过使所述薄膜在镜片中心部分的厚度与镜片周边部分的厚度近似地一致，而得以使厚度的分布均一。
当光学镜片底料的镜片边部的厚度很小时，与此光学镜片底料的上表面一起放置的环形保持工具的一部分便呈锥形。环形保持工具的这种形状减少了光学镜片底料上表面即凹面上的受阻挡部分，减少了薄膜厚度的不一致性，使得膜厚的分布均一。
图1是将本发明用于其上的溅射膜淀积***的主要部分的结构图。
图2是说明塑料底料设置于底料支座上状态的放大部分纵剖图。
图3是表明底料保持工具的第一例的纵剖图。
图4是表明此底料保持工具的第二例的纵剖图。
图5是表明此底料保持工具的第二例的平面图。
下面根据附图说明本发明的最佳实施方式。
图1例示将本发明用于其上的溅射膜淀积***。现在参考图1说明用溅射法将抗反射膜淀积到塑料底料两侧上的这种***(以后称作溅射膜淀积***)的结构以及其中的薄膜淀积过程。图1是示明此溅射膜淀积***内部结构主要部分的纵剖图。这种溅射膜淀积***可用来使例如具多层膜结构的抗反射膜同时形成于塑料底料11的两侧。注意到底料11不必限于塑料，例如可以是玻璃。
此塑料底料11是塑料镜片的底料，是塑料光学部件的一个例子。上述抗反射膜必须涂层到用作塑料镜片的塑料底料11的两侧。所述抗反射膜则是交迭地例如叠层高折射膜(例如ZrO2)与低折射膜(例如SiO2)而成的多层膜。
由于上述塑料底料11是具有弯月形的塑料镜片，所以底料的两侧都有曲率。具体地说，塑料底料11两面之一是凹形而另一面是凸形。这种塑料底料11顺横向同心地3排(或行)设定于底料支座(当它用作放置多个塑料底料的镜片托盘时称之为“底料支座”，这里是依照它的通用名称)26上，此支座是定心于其中央部分的旋转圆盘，上面有许多通孔用来纳置环形的保持工具。在这样的条件下，塑料底料11于其中放置成使凹面冲上而凸面朝下。
此溅射膜淀积***大致包括用来输入拟处理对象的引入室21、用来在塑料底料10两侧交替地淀积高、低反射膜的真空处理室(溅射膜淀积室)22以及预处理室23，这三个室由闸门阀24与25按适当的定时开/关以运进/运出处理对象。
经引入室21运入此溅射膜淀积***的底料支座26通过闸门阀24设定于真空处理室22内。注意，图1中未示出用来运送底料支座26的滑架。底料支座26如上所述呈盘形，其中形成有大量的底料保持孔(前述这批通孔)26a。上述塑料底料11便置放于这些孔26a的各个之中。由于底料保持孔26a通向上侧与下侧，由这些底料保持孔26a保持的塑料底料11的两个面中的各个面便面向底料支座26的上、下空间。结果就可由溅射法将上述抗反射膜形成于塑料底料11的两侧。
真空处理室22中的溅射膜淀积过程具体包括用来形成金属薄膜的溅射步骤和用来将此溅射步骤中淀积成的金属薄膜变换为氧化物薄膜的变换步骤。于是，真空处理室22在构制此***时设有溅射步骤区22A与变换步骤区22B。
底料支座26由上支承件27和下支承件28支承住它的中心部，于真空处理室22中放置于水平状态(横向状态)。上支承件27与下支承件28由图中未示出的液压缸和其它装置沿上下驱动，并可由内设的马达转动机构作自由的转动。底料支座26经上、下支承件27、28的转动操作依预定速率转动，将抗反射膜形成于塑料底料11上。这样，当设在底料支座26上的多块塑料底料11通过溅射步骤区22A与变换步骤区22B时，它们便在溅射步骤区22A与变换步骤区22B中分别受到溅射与变换处理。
溅射装置设在溅射步骤区22A中底料支座26的上、下，包括靶31、溅射电极32、溅射电源33、溅射气体筒34与质量流量控制器35。当底料支座26转动而塑料底料11到达上、下靶31之间时，在溅射状态下从靶31发射出的靶物质便淀积到塑料底料11的两侧上而形成这种靶物质的薄膜。此时经质量流量控制器35由溅射气体筒34引入溅射气体如氢气来调节溅射气氛。
为了于真空处理室22的溅射膜淀积过程中制备上述抗反射膜，根据上述溅射步骤和后述变换步骤淀积金属氧化物ZrO2作为第一层高折射膜，淀积SiO2作为第二层低折射膜。然后交迭地形成高折射膜ZrO2和低折射膜SiO2直至例如第10层。在溅射步骤区22A中，淀积各金属氧化物基质的金属。在第一溅射步骤中，制备了由Zr组成的靶作为靶31而将Zr淀积于塑料底料11的两侧上来形成第一层的高折射膜。然后在溅射步骤中将上述靶更换为另一个由Si组成的另一个靶，以将Si淀积到塑料底料11的两侧上来形成第二层的低折射膜。这样，如上所述通过将靶更换为高折射材料或低折射材料的，交迭地叠置高、低折射膜便可形成抗反射膜。注意到用来换靶的机构未于图1中示明。
在变换步骤区22B中于底料支座26的上、下设有感应耦合的等离子发生装置。这种感应耦合等离子发生装置包括高频放电室41、高频线圈42、匹配箱43、高频电源44、反应气体筒45与质量流量控制器46。当底料支座26转动而使待处理的塑料底料11到达此上、下感应耦合等离子发生装置之间时，此塑料底料11便从反应气体瓶45通过质量流量控制器46引入的氧等离子体下。这样，使溅射步骤中淀积的金属(Zr或Si)氧化而变换为氧化物(ZrO2或SiO2)。
具有由ZrO2膜(高折射膜)与SiO2膜(低折射膜)组成的多层结构的如图1所示的抗反射膜13，可以这样地形成于塑料底料11的两侧上：重复溅射步骤与变换步骤，同时在设定成能于真空处理室22中可自由转动的底料支座26上，更换此多块塑料底料11两侧上的靶。
注意在真空处理室22中设有使溅射步骤区22A与变换步骤区22B分开的屏蔽件47。
下面参看图2～4来说明将塑料底料11保持于底料支座26上的机构。图2是放大图，具体示明塑料底料11设置于底料支座26上的状态。图2中，箭头51表示底料支座21转动中心的方向。塑料底料11由底料保持工具52置放于底料支座26中所形成的底料保持孔26a中。从图2中可知，各个塑料底料11放置成使凹面冲上而凸面向下而能用底料保持工具52将其取下。
图3是底料保持工具52与塑料底料11的放大图。此塑料底料11是以凹面冲上和凸面朝下的塑料镜片，由折射率(nd)为1.499的二甘醇二烯丙基碳酸酯聚合物树脂制成，取球面形设计，外径为76mm，倍率为-4.00屈光度而其镜片边缘厚度较厚。此镜片边缘厚度例如约为7.9mm。用于具有凹形和深弯负镜片(最好是-4.00或更大屈光度的负的高倍率镜片)这种构型的塑料底料11的底料保持工具52，可以相对于底料支座26装配或卸下，整体上呈环形。如图2所示，此工具52设有为底料保持孔26a在其上部与外周边部扣合的扣合部52a和用来在其下部与内周边部支承塑料底料11的支承部52b。此底料保持工具52的构型特征在于，它的高度较镜片边缘厚度即塑料底料11周边部分的高度大出一个值d，而此d的高度最好基本上限定为2mm。这就是说，当d太高时，相反就会形成一阻挡部而带来不利影响。通过使底料保持工具52增高到比塑料底料11的镜片周边部分高出d，就能在塑料底料11的凹面上阻止溅射的粒子斜入射到镜片的周边部分上。这样就可在塑料底料11的凹面上减少抗反射膜在镜片中心部与周边部两者上的厚度差，使此凹面上的膜厚分布均一。
图4与5说明适用于具有另一种构型(最好是负的高倍率镜片或是≤-2.00屈光度的正镜片)的塑料底料(与图3中所示的相同)的底料保持工具。此塑料底料111的构型特征是，它的倍率是+2.00屈光度，而其镜片边缘厚度则较小为1.0mm。对于其凹面弧形浅的塑料底料111，在与此镜片的凹面部上表面放到一起的底料保持工具152这部分上形成有一锥面152c。注意到此底料10保持工具152具有类似于底料保持工具52的扣合部152a和支承部152b。当采用具有这种构型的底料保持工具152时，底料保持工具152的锥面152c与塑料底料111的凹面便能匀滑地放到一起，似乎它们是一张平面而在此塑料底料111的凹面上没有导致受到阻挡的部分。因此在溅射时就能防止产生厚度的不均一性。
通过制备出不仅是一种底料保持工具152而是多种底料保持工具，使后者具有不同的锥面角度[例如有三种保持工具，用于负的低倍率镜片(-2.00屈光度或更小)、正的低倍率镜片(+2.00屈光度或更小)以及屈光度大于此的正倍率镜片]，再根据这些镜片的屈光度将它们组合使用，就能更精确地控制抗反射膜的厚度。
工业实用性
由于把这种具有预定高度的底料保持工具用于边缘厚度大的光学镜片底料，以将后者在于其两侧上淀积抗反射膜或类似的薄膜的溅射步骤中固定于底料支座中形成的孔中，本发明就能防止溅射的粒子斜入射并适用使此种膜的厚度在凹面上均一化。由于把这种具有锥面的底料保持工具用于边缘厚度小的光学镜片底料，本发明就能减少薄膜厚度的不一致性并适用于使此薄膜的厚度于凹面上的分布均一。

Claims (2)

1．在有多块光学镜片底料横向地设置于在真空气氛中可旋转的支座(26)上的薄膜淀积***中，薄膜是由溅射淀积到所述光学镜片底料的上、下表面上，并有用来将所述光学镜片底料设定到此支座(26)上的机构，特征在于：
所述光学镜片底料(11)是通过采用环形保持工具(52,152)而嵌装到上述支座(26)中形成的孔(26a)内，且以其凹面朝上；同时
上述环形保持工具(52)的高度当所述光学镜片底料(11)的镜片边缘的厚度很大时大于此镜片底料(11)的边缘高度但不超过2mm。
2．在有多块光学镜片底料横向地设置于在真空气氛中可旋转的支座(26)上的薄膜淀积***中，薄膜是由溅射淀积到所述光学镜片底料的上、下表面上，并有用来将所述光学镜片底料设定到此支座(26)上的机构，特征在于：
所述光学镜片底料(11)是通过采用环形保持工具(52,152)而嵌装到上述支座(26)中形成的孔(26a)内，且以其凹面朝上；同时
上述环形保持工具(152)与所述光学镜片底料(111)的上表面放置到一起的部分当此光学镜片底料的镜片边缘厚度小时呈锥形。
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