一种生产矩形线性渐变滤光片的方法及其生产装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种生产矩形线性渐变滤光片的方法及其生产装置，它是将用来制作滤光片的玻璃基材固定在圆形平板状且能绕自身中心轴旋转的工件盘的下表面上，使玻璃基材的镀膜面朝下，在工件盘下方设置蒸发源底板和位于蒸发源底板上表面的蒸发源，工件盘带动玻璃基材旋转过程中，通过蒸发源蒸发的膜料来对玻璃基材的镀膜面进行镀膜。该发明专利技术克服了现有矩形线性渐变滤光片制备过程中由于采用经多次人工经验调整的一块修正片而导致的生产工序繁杂、所制矩形线性渐变滤光片精度不佳、质量不稳定的缺点，具有能够大大简化膜厚修正工序、节约试镀时间、提高矩形线性渐变滤光片的精度和质量稳定性的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生产矩形线性渐变滤光片的方法及其生产装置。
技术介绍
目前，光学薄膜滤光片已经应用于光谱测量、遥感技术、荧光分析、激光对抗等多个领域。随着光学工业的发展，对滤光片的要求也越来越高，出现了一些特殊的滤光片，而线性渐变滤光片就是其中一个新的发展方向。线性渐变滤光片是一种特殊的滤光片，该滤光片上不同位置的中心波长或光强是不一样的。它的作用是使光的透过率满足特定函数关系，用来改善成像质量、矫正像差、提供照度补偿等。作为一种光谱特性随滤光片表面位置变化的光学薄膜器件，该渐变滤光片具有体积小、重量轻、稳定性好等优点，因此，其在便携式快速分光、光谱仪线性度校正、光栅二级次光分离/截止等方面有着广泛的应用，并已经成功应用于微型分光计和成像光谱仪。其中，矩形线性渐变滤光片的特点是沿着矩形基片长度的方向其透过率呈线性变化。传统的线性渐变滤光片的制作过程中镀制多种膜料，采用的是同一块修正片对膜厚进行一次修正，而所述修正片需要通过操作人依据经验对其尺寸多次进行人工调整。因此，不同膜料的蒸发角度差异、多次人工操作误差、一次修正步骤均导致了生产成本高、生产效率低、所产线性渐变滤光片精度不高、线性色散率难以保证且质量不稳定的问题。另外，现有线性渐变滤光片采用的多是金属膜如银、铬、镍等来制备，而金属膜存在着自身的吸收以及附着力差、易氧化、使用寿命短、镀制过程厚度难以控制等缺点，给批量生产带来很大的困恼。因此，本专利技术提供了一种流程简洁、生产成本低且效率高、可大大提高矩形线性渐变滤光片的精度和质量稳定性的生产矩形线性渐变滤光片的方法及其生产装置己成为当务之亟。专利技术内容为了克服现有矩形线性渐变滤光片制备过程中由于采用经多次人工经验调整的一块修正片而导致的生产工序繁杂、所制矩形线性渐变滤光片精度不佳、质量不稳定的缺点，本专利技术提供一种生产矩形线性渐变滤光片的方法及其生产装置，其具有能够大大简化膜厚修正工序、节约试镀时间、提高矩形线性渐变滤光片的精度和质量稳定性的优点。本专利技术的技术方案如下：一种生产矩形线性渐变滤光片的方法，它是将用来制作滤光片的玻璃基材固定在圆形平板状且能绕自身中心轴旋转的工件盘的下表面上，使玻璃基材的镀膜面朝下，在工件盘下方设置蒸发源底板和位于蒸发源底板上表面的蒸发源，工件盘带动玻璃基材旋转过程中，通过蒸发源蒸发的膜料来对玻璃基材的镀膜面进行镀膜；①所述的玻璃基材为矩形玻璃基材；②在镀膜之前先进行膜系设计：根据所需滤光片的中心波长、透过率以及沿着玻璃基材长边方向的透过率色散系数使用镀膜软件进行膜系设计，确定镀膜层数、每层所需镀膜材料、每层所镀膜层沿玻璃基材长度方向的膜厚分布情况；③在镀膜过程中，使玻璃基材镀膜面的长边沿工件盘的直径方向放置；根据所镀膜层选择一组对应的修正片a和修正片b，将所述修正片a和修正片b对称放置于工件盘的中心轴径向两侧并位于玻璃基材和蒸发源之间；工件盘带动玻璃基材旋转时，当玻璃基材经过修正片a位置时，通过修正片a对蒸发源蒸发膜料的部分遮挡来调整该层镀膜面上的膜料分布，实现第一次膜层厚度修正，使镀膜面镀上一层厚度一致的膜层，接着当玻璃基材经过修正片b位置时，通过修正片b对蒸发源蒸发膜料的部分遮挡来调整该层镀膜面上的膜料分布，实现第二次膜层厚度修正，对所镀膜层沿玻璃基材长度方向的厚度分布情况进行修正,如此循环反复至完成相应层膜层的镀制；之后根据下一层所镀膜层选择新的一组对应的修正片a和修正片b重复上述镀膜过程，直至获得所需的矩形线性渐变滤光片；修正片a上对应玻璃基材镀膜面的最内端、正中和最外端位置所在工件盘下表面圆周位置的圆弧弧长分别用aM、ao、am代表，修正片b上对应玻璃基材镀膜面的最内端、正中和最外端位置所在工件盘下表面圆周位置的圆弧弧长分别用bM、bo、bm代表；所述修正片a和修正片b是按照以下方法制备而成的：Ⅰ、先计算理论修正片a的尺寸参数并制作出理论修正片a：设定am理论值，该am值为工件盘半径大小的5-10％，通过以下公式计算出理论修正片a的aM和ao的理论值，并根据上述理论修正片a的尺寸制作出该理论修正片a： t s t o s = ( h 2 + L 2 ) 2 ( h 2 + L 2 + r 2 ) [ ( h 2 + r 2 + L 2 ) 2 - 4 L 2 r 2 ] 3 / 2 , ]]>tsm×(2πrm-am)＝tso×(2πro-ao)＝tsM×(2πrM-aM)；其中，h为工件盘圆心到蒸发源底板的垂直高度，L为蒸发源与工件盘圆心在蒸发源底板的垂直投影点之间的垂直距离，r为工件盘圆心到膜料沉积在工件盘上的沉积测试点A的半径，ts为膜料沉积在工件盘上的沉积测试点A的膜厚，tos表示膜料沉积在工件盘中心的膜厚，ts/tos表示沉积测试点A与中心点膜厚比值，tsM、tso、tsm分别为膜料沉积在玻璃基材镀膜面的最内端、正中和最外端位置这3个点的膜厚；rM、ro、rm分别表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产矩形线性渐变滤光片的方法，它是将用来制作滤光片的玻璃基材(3)固定在圆形平板状且能绕自身中心轴旋转的工件盘(1)的下表面上，使玻璃基材(3)的镀膜面朝下，在工件盘(1)下方设置蒸发源底板(4)和位于蒸发源底板(4)上表面的蒸发源(5)，工件盘(1)带动玻璃基材(3)旋转过程中，通过蒸发源蒸发的膜料来对玻璃基材(3)的镀膜面进行镀膜；其特征在于：①所述的玻璃基材(3)为矩形玻璃基材；②在镀膜之前先进行膜系设计：根据所需滤光片的中心波长、透过率以及沿着玻璃基材(3)长边方向的透过率色散系数使用镀膜软件进行膜系设计，确定镀膜层数、每层所需镀膜材料、每层所镀膜层沿玻璃基材长度方向的膜厚分布情况；③在镀膜过程中，使玻璃基材(3)镀膜面的长边沿工件盘(1)的直径方向放置；根据所镀膜层选择一组对应的修正片a(21)和修正片b(22)，将所述修正片a(21)和修正片b(22)对称放置于工件盘(1)的中心轴径向两侧并位于玻璃基材(3)和蒸发源(5)之间；工件盘(1)带动玻璃基材(3)旋转时，当玻璃基材(3)经过修正片a(21)位置时，通过修正片a(21)对蒸发源(5)蒸发膜料的部分遮挡来调整该层镀膜面上的膜料分布，实现第一次膜层厚度修正，使镀膜面镀上一层厚度一致的膜层，接着当玻璃基材(3)经过修正片b(22)位置时，通过修正片b(22)对蒸发源(5)蒸发膜料的部分遮挡来调整该层镀膜面上的膜料分布，实现第二次膜层厚度修正，对所镀膜层沿玻璃基材长度方向的厚度分布情况进行修正,如此循环反复至完成相应层膜层的镀制；之后根据下一层所镀膜层选择新的一组对应的修正片a(21)和修正片b(22)重复上述镀膜过程，直至获得所需的矩形线性渐变滤光片；修正片a(21)上对应玻璃基材(3)镀膜面的最内端、正中和最外端位置所在工件盘(1)下表面圆周位置的圆弧弧长分别用aM、ao、am代表，修正片b(22)上对应玻璃基材(3)镀膜面的最内端、正中和最外端位置所在工件盘(1)下表面圆周位置的圆弧弧长分别用bM、bo、bm代表；所述修正片a(21)和修正片b(22)是按照以下方法制备而成的：Ⅰ、先计算理论修正片a的尺寸参数并制作出理论修正片a：设定am理论值，该am值为工件盘(1)半径大小的5‑10％，通过以下公式计算出理论修正片a的aM和ao的理论值，并根据上述理论修正片a的尺寸制作出该理论修正片a：tstos=(h2+L2)2(h2+L2+r2)[(h2+r2+L2)2-4L2r2]3/2,]]>tsm×(2πrm‑am)＝tso×(2πro‑ao)＝tsM×(2πrM‑aM)；其中，h为工件盘(1)圆心到蒸发源底板(4)的垂直高度，L为蒸发源(5)与工件盘(1)圆心在蒸发源底板(4)的垂直投影点之间的垂直距离，r为工件盘(1)圆心到膜料沉积在工件盘(1)上的沉积测试点A的半径，ts为膜料沉积在工件盘(1)上的沉积测试点A的膜厚，tos表示膜料沉积在工件盘(1)中心的膜厚，ts/tos表示沉积测试点A与中心点膜厚比值，tsM、tso、tsm分别为膜料沉积在玻璃基材(3)镀膜面的最内端、正中和最外端位置这3个点的膜厚；rM、ro、rm分别表示工件盘(1)圆心到膜料沉积在玻璃基材(3)镀膜面的最内端、正中和最外端位置的半径；Ⅱ、试镀膜并修正理论修正片a的尺寸获得修正片a(21)：沿工件盘(1)的直径方向在工件盘下表面上固定放置玻璃基材(3)，先将理论修正片a固定在工件盘(1)的下方，用该理论修正片a对玻璃基材(3)进行遮挡，在玻璃基材(3)的镀膜面上镀上一层厚度为250‑300nm的相应镀膜层所需材料膜层，之后沿工件盘(1)直径方向测定每个镀膜沉积测试点的透过率对理论修正片a的尺寸进行修正，获得修正片a(21)的am、aM和ao的实际值，使得镀膜完成后玻璃基材(3)镀膜面上沿工件盘直径方向的每个镀膜点的透过率数值一致以使得该镀膜层的镀膜厚度一致，即完成针对该种镀膜材料的修正片a(21)的制作；Ⅲ、修正片b的制作：由公式和计算出bM、bm、bo的值并制作出针对该种镀膜材料的修正片b；其中，aM、am、ao采用步骤Ⅱ获得的修正片a(21)的实际值，λM、λo、λm分别为膜系设计要求的对应玻璃基材(3)最内端、正中和最外端位置的透过率对应的波长。...

【技术特征摘要】
1.一种生产矩形线性渐变滤光片的方法，它是将用来制作滤光片的玻璃基材(3)固定在圆形平板状且能绕自身中心轴旋转的工件盘(1)的下表面上，使玻璃基材(3)的镀膜面朝下，在工件盘(1)下方设置蒸发源底板(4)和位于蒸发源底板(4)上表面的蒸发源(5)，工件盘(1)带动玻璃基材(3)旋转过程中，通过蒸发源蒸发的膜料来对玻璃基材(3)的镀膜面进行镀膜；其特征在于：①所述的玻璃基材(3)为矩形玻璃基材；②在镀膜之前先进行膜系设计：根据所需滤光片的中心波长、透过率以及沿着玻璃基材(3)长边方向的透过率色散系数使用镀膜软件进行膜系设计，确定镀膜层数、每层所需镀膜材料、每层所镀膜层沿玻璃基材长度方向的膜厚分布情况；③在镀膜过程中，使玻璃基材(3)镀膜面的长边沿工件盘(1)的直径方向放置；根据所镀膜层选择一组对应的修正片a(21)和修正片b(22)，将所述修正片a(21)和修正片b(22)对称放置于工件盘(1)的中心轴径向两侧并位于玻璃基材(3)和蒸发源(5)之间；工件盘(1)带动玻璃基材(3)旋转时，当玻璃基材(3)经过修正片a(21)位置时，通过修正片a(21)对蒸发源(5)蒸发膜料的部分遮挡来调整该层镀膜面上的膜料分布，实现第一次膜层厚度修正，使镀膜面镀上一层厚度一致的膜层，接着当玻璃基材(3)经过修正片b(22)位置时，通过修正片b(22)对蒸发源(5)蒸发膜料的部分遮挡来调整该层镀膜面上的膜料分布，实现第二次膜层厚度修正，对所镀膜层沿玻璃基材长度方向的厚度分布情况进行修正,如此循环反复至完成相应层膜层的镀制；之后根据下一层所镀膜层选择新的一组对应的修正片a(21)和修正片b(22)重复上述镀膜过程，直至获得所需的矩形线性渐变滤光片；修正片a(21)上对应玻璃基材(3)镀膜面的最内端、正中和最外端位置所在工件盘(1)下表面圆周位置的圆弧弧长分别用aM、ao、am代表，修正片b(22)上对应玻璃基材(3)镀膜面的最内端、正中和最外端位置所在工件盘(1)下表面圆周位置的圆弧弧长分别用bM、bo、bm代表；所述修正片a(21)和修正片b(22)是按照以下方法制备而成的：Ⅰ、先计算理论修正片a的尺寸参数并制作出理论修正片a：设定am理论值，该am值为工件盘(1)半径大小的5-10％，通过以下公式计算出理论修正片a的aM和ao的理论值，并根据上述理论修正片a的尺寸制作出该理论修正片a： t s t o s = ( h 2 + L 2 ) 2 ( h 2 + L 2 + r 2 ) [ ( h 2 + r 2 + L 2 ) 2 - 4 L 2 r 2 ] 3 / 2 , ]]>tsm×(2πrm-am)＝tso×(2πro-ao)＝tsM×(2πrM-aM)；其中，h为工件盘(1)圆心到蒸发源底板(4)的垂直高度，L为蒸发源(5)与工件盘(1)圆心在蒸发源底板(4)的垂直投影点之间的垂直距离，r为工件盘(1)圆心到膜料沉积在工件盘(1)上的沉积测试点A的半径，ts为膜料沉积在工件盘(1)上的沉积测试点A的膜厚，tos表示膜料沉积在工件盘(1)中心的膜厚，ts/tos表示沉积测试点A与中心点膜厚比值，tsM、tso、tsm分别为膜料沉积在玻璃基材(3)镀膜面的最内端、正中和最外端位置这3个点的膜厚；rM、ro、rm分别表示工件盘(1)圆心到膜料沉积在玻璃基材(3)镀膜面的最内端、正中和最外端位置的半径；Ⅱ、试镀膜并修正理论修正片a的尺寸获得修正片a(21)：沿工件盘(1)的直径方向在工件盘下表面上固定放置玻璃基材(3)，先将理论修正片a固定在工件盘(1)的下方，用该理论修正片a对玻璃基材(3)进行遮挡，在玻璃基材(3)的镀膜面上镀上一层厚度为250-300nm的相应镀膜层所需材料膜层，之后沿工件盘(1)直径方向测定每个镀膜沉积测试点的透过率对理论修正片a的尺寸进行修正，获得修正片a(21)的am、aM和ao的实际值，使得镀膜完成后玻璃基材(3)镀膜面上沿工件盘直径方向的每个镀膜点的透过率数值一致以使得该镀膜层的镀膜厚度一致，即完成针对该种镀膜材料的修正片a(21)的制作；Ⅲ、修正片b的制作：由公式和计算出bM、bm、bo的值并制作出针对该种镀膜材料的修正片b；其中，aM、am、ao采用步骤Ⅱ获得的修正片a(21)的实际值，λM、λo、λm分别为膜系设计要求的对应玻璃基材(3)最内...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小春，
申请(专利权)人：三明福特科光电有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35