Способ получения асферической поверхности

.Первеев666,1.05(088 Бюл. У 8ская, А,С,Дм риев сследоионов рхностью -механик 11 7 в требуе-ьность8 ил, .Я ИЧЕС КОИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ А ВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Вишневская Л,В, и др. ние процесса взаимодействи фторсодержащих газов с пов оптических стекол. - Оптик ческая промышленность, 198 с, 30-32.(57) Изобретение относится к технологии обработки оптических деталей свысокоточными асферическими поверхностями. С целью повышения производительности при получении асферичности более 30 мкм способ получения асферической поверхности включает разбивку поверхности оптической деталина зоны, число которых И = А/ Е,где А - асферичность, 5 - рабочаядлина волны, Е - целое число, большее 1, обработку всех зон одновременно через маску пучком ионов наглубину, в И раз меньшую, чеммая асферичность. Производителпроцесса возрастает в 2-5 раз.Изобретение относится к технологии обработки оптических деталей, а именно к методам формообразования асферических поверхностей, и может быть использовано при изготовлении высокоточных оптических элементов.Целью изобретения является повышение производительности при получении асферичности более 30 мкм.Поверхность оптической детали и стекла разбивается на число эон 10 М = А/3 215где А - асферичность формируемой поверхности, в длинах волн,% - длина волны используемогоизлучения;2 - целое число, больше 1,при обработке пучком ионов осуществляется съем по всем зонам поверхности одновременно на глубину асферичности А/М через маску, выполненнуюв виде плоского экрана с профилем, 25рассчитанным в соответствии с требуемым распределением съема в пределах каждой зоны. Число Е вь 1 бирают исходя из характеристики конкретной асферической поверхности (АП) - ее градиента и асферичности. Так, асферическую поверхность с асферичностьюв 30 мкм можно разбить на 2 и на 3зоны, но при этом мы не получим выигрьппа в производительности процесса травления, т,е. выбор числа. 2,а вместе с ним и числа зон М диктуется чисто технологическими причинами, а именно при большом числе зонмаска получается очень закрытой 40(те, большая часть ионного пучка закрывается маской), что снижает скорость обработки, при малом числе зонувеличивается глубина проработки всехзон и, как следствие, падает производительность процесса травления.Последовательность операций создания кусочно-непрерывнои АП следующая:расчет числа эон АП исходя из рабочей длины волны % и асферичности А, 50расчет маски по каждой зоне по методике расчета маски дляполучениянепрерывной АП на данной зонеф,изготовление маски из листа Ст 20толщиной 0,5 мм на электроэрроэионном станке А 20-7797,непосредственно ионно-химическоетравление детали, которая помещенав вакуумную камеру над ВЧ-электродом,формирующим ионный пучок (осуществляют на установке для ионного травления ЭВ), Маску, заданным образом маскирующую ионный пучок, помещают непосредственно на ВЧ-электрод.Обработку производят при следующих величинах технологических параметров;Плотность ионноготока в пучке 1 мА/смВЧ-напряжение наэлектроде ч = 2 кВ,давление рабочегогаза в камере Р = 0,7-0,9 ПаПредлагаемый способ может быть использован при создании систем, рассчитанных на любую длину волны, так как полученная этим способом структура, обеспечивающая асферическую волновую поверхность, состоит иэ зон, при переходе от одной из них к следующей происходит скачкообразное изменение фазы волны на величину, кратную длине волны, т.е. равную2, где Е - целое число.Каждую поверхность по. ее воздействию на проходящую световую волну, произвольной формы, работающую в монохроматическом свете, можно адекватно заменить ее киноформом, т.е. ступенчатой структурой, которая обеспечивает скачкообразное изменение фазы проходящей волны на 2 п при переходе между зонами, и непрерывное изменение фазы в пределах каждой зоны, определяемое изменением оптической толщины материала киноформа,Однако киноформ представляет собой структуру высокой частоты и ее изготовление представляет сложную технологическую задачу (ширина зон киноформа может составлять величину в несколько мкм, на которой необходимо сформировать непрерывный профиль заданной формы).С учетом этого способ получения асферических поверхностей путем изготовления структуры, обеспечивающей асферическую волновую поверхность, состоящую иэ зон, при переходе от одной иэ них к следующей обеспечивает скачкообразное изменение фазы на величину кратную длине волны, т.е. равную 2 пхЕ, где Е - целое число, большее 1, причем число Е определяется из крутизны асферической поверхности, которую необходимо сформировать так, чтобы минимальная шириназоны структуры составляла величинуне менее нескольких мм. Такую структуру затем возможно Формировать, используя маскированный ионный пучок,причем получение маски не представляет технической трудности. Тогда получается структура с числом зон М == А/% 2, Величина проработки эон,равная А/М, уменьшается в К раз по 10сравнению со случаем получения непрерывной асферической поверхности, Такой подход к получению поверхности посвоему действию на световую волну,адекватную асферической поверхности, 15позволяет использовать разработаннуюранее методику изготовления осесимметричных асферических поверхностеймаскированным несфокусированным пучком химическй активных ионов. Расчет 20маски производят на каждой зоне пометодике расчета маски для получениянепрерывной асферической поверхностина данной зоне и при переводе к каждой новой зоне расчет повторяют, Маска представляет собой пластину с фигурными вырезами в количестве, соответствующем количеству эон, и с размерами зон.На фиг. 1, 3, 5, 7 показаны графики распределения асферичности, нафиг. 2,4,6,8 - графики профиля масок.П р и.м е р 1, Изготовление детали из стекла К 8 диаметром 70 мм с асферической поверхностью для областиспектра 0,6328 мкм, Асферичность2,17 мкм. Распределение асферичностипредставлено на фиг. 1. Обработка производится в атмосфере фреона 14 (СР ).а) Получение непрерывной поверхнос ти (прототип). Профиль маски дан нафиг. 2, Время обработки 40 мин,б) Получение кусочно-непрерывногопрофиля. На фиг. 3 представлено разбиение асферической поверхности на 3 зоны с фазовым сдвигом между зонами,равным 2 х 2 п. Вид маски представленна фиг. 4, Время обработки 20 мин.В системе с деталью с асферической поверхностью непрерывной и кусоч но-непрерывной получено идентичноеизображение в виде кольца шириной1П р и м е р 2, Изготовление одноРлинзового объектива с осесимметричной асферической поверхностью изстекла К 8 диаметром 120 для области0,6328 мкм. Асферичность 30,94 мкм.Распределение асферичности представлено на фиг. 5. Обработка ведется ватмосфере СРа) Непрерывный профиль (прототип).Маска дана на фиг. 6, Время обработки 10 ч 18 мин. Кружок рассеяния объектива 18 мкм,б) Кусочно-непрерывный профиль.Произведено разбиение на 4 зоны сосдвигом фазы между зонами, равным14 х 2 п, и показано на фиг, 7, Времяобработки 2 ч 58 мин, Кружок рассеяния объектива в целом 20 мкм.Как видно из приведенных примеров,использование предлагаемого способаполучения асферических поверхностейпозволяет повысить в несколько разпроизводительность процесса и обеспечивает возможность формирования поверхностей с, большей асферичностью посравнению с прототипом.Формула изобретенияСпособ получения асферической поверхности путем обработки оптических деталей пучком ионов через маску, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности при получении асферичности более 30 мкм, поверхность разбивают на зоны, число которыхМ = А/л 2,где А - асферичность;Ъ - рабочая длина волны,2 - целое число, большее 1, и обрабатывают все зоны одновременно на глубину, в М раз меньшую, чем требуемая асферичность., Ж, Рауш Подписноемитета СССРкрытийская наб д, 4/5