Способ изготовления линзовых растров Советский патент 1988 года по МПК G02B3/00 C03C15/00 

00 О5

00 00

NU 4

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в производстве линзовых растров.

Для приборов визуального наблюдения необходимы линзовые растры как с положительным, так и с отрицательным сферическим профилем линз и периодом 0,5 мм. Они должны обладать высокими оптическими характеристиками - разрешающей способностью на уровне критерия Рэлея, стабильностью фокусного расстояния по полю 100-100 мм и более, высоким светопропусканием и временной стабильностью оптических характеристик. Таким условиям могут удовлетворять лишь линзовые растры, выполненные из оптического силикатного стекла. Сочетание положительного и отрицательного растров в растровом экране дает возможность получить экран без необходимости применения коллектива в виде обычней классической плосковыпуклой линзы,что снижает вес и удешевляет конструкцию.

Целью изобретения является формообразование выпуклых линз, в том числе со сферическим и цилиндрическим профилями.

Согласно способу изготовления линзовых растрав, включающему нанесение на подложку пленки маскирующего покрытия, формирование в маскирующем покрытии сквозных отверстий, травление через сквозные отверстия материала подложки, удаление маскирующего покрытия, дополнительное травление полученного рельефа на подложке, в процессе формирования в маскирующем покрытии сквозных отверстий образуют островки, период расположения которых равен периоду расположения линз, при этом травление через сквозные отверстия производят на глубину (4-6)h, где h - высота профиля линз, а дополнительное травление осуществляют до глубины (3-5)Н, затем производят термическое оплавление до высоты профиля линз. При этом для формообразования выпуклых линз со сферическим профилем островки выполняют в виде кругов диаметров (0,95 - 0,5) t, где t - период растра, а для формирования вьшуклых линз с цилиндрическим профилем островки выполняют в виде полос шириной (0,95-0,5) t, где t - период растра. Температура оплавления подби

6

0

рается экспериментально в зависимости от марки стекла.

Сущность способа изготовления линзовых растров заключается в том, что для формирования требуемого профиля линз используют свойства процесса химического травления и соотношение величины размеров отверстий в маске и расстояний между ними. Учитывая разность скоростей травления центральных и периферийных участков, а также величину подтрава при первом травлении и сглаживание острых кромок при дополнительном травлении, достигают высоких оптических характеристик. Пробельные участки практически отсутствуют о

В процессе формирования маскирующего покрытия образуют островки в первом случае в виде кругов, а во втором - в виде полос с периодом, равным периоду линз растра Сформированная таким образом маска закрьшает участки, из

5 которых в последующем образуются линзы. В результате первого травления на стеклянной подложке формируются элементы в виде усеченных конусов высотой (4-8) h, где h - высота профиля

0 линз.

После снятия маскирующего покрытия производят дотравливание рельефной поверхности до образования высоты островков, равной (З-З) h, с целью сглаживания кромок. Для окончательного формирования выпуклых сферических поверхностей проводят термическое оплавление до заданной высоты профиля линз. Температура и

0 скорость нагрева зависят от марки стекла, причем эти параметры определяются экспериментальное

На фиг.1 и 2 изображены исходные рисунки маскирующего покрытия со

5 сквозными отверстиями, выполненными на подложке; на фиг.З и 4 - линзы растра-соответственно со сферическим и цилиндрическим профилем после термического оплавления, вид сверху;

0 на фиг.5 - сечение А-А на фиг.З(сферического профиля линз), на фиг о 6 - сечение Б-Б на фиг.4 (профиля линз цилиндрического растра)о

При изготовлении растра с треуголь5 ным размещением центров линз элементы маскирующего покрытия располагаются как на фиг.1, где показаны подложка 1, островки 2, а также t -период островков, равный периоду раст5

pa; К - ьганимальная величина перемычки между двумя элементами. При изготовлении цилиндрического растра размещение элементов показано на фиг.2,

Глубина травления h (не показана) через маскирующее покрытие подбирается экспериментально в зависимости от периода растра (фиг.1 и 2)„ Однако во всех случаях она должна быть в пределах (4-6)- h (фиг.5 и 6), чтобы дополнительным травлением обеспечить глубину (3-5) h.

Травление после удаления маскирующего покрытия несколько сглаживает ,5 остройков составляет 0,20 мм (0,4 пе- микронеровности от механической обра- риода растра), а высота островков ботки стекла, а также частично рас- после повторного травления - 0,09 мм

ширяет пробел между островками и одновременно увеличивает наклон их боковых поверхностей по отношению к противоположной плоскости подложки.

Пример 1. На поверхность подложки из оптического стекла КБ в вакуумной установке наносят пленку металлического хрома толщиной 0,1- 0,5 мкМо Затем на центрифугирующей установке на пленку хрома наносят позитивный фоторезист ФП-383 толщиной 0,6 - 0,8 мкм с последующей сушкой в течение 15 мин при Далее на пленку фоторезиста накладывают фотошаблон, имеющий на прозрачном поле дискретно расположенные непрозрачные островки в виде кругов, диаметр которых составляет 0,475 мм или 0,95 t (где t - период растра, равный 0,5 мм), экспонируют фоторезист и последующей его обработкой вскрывают в нем окна Потом через эти окна производят травление хрома на всю глубину в растворе соляной кислоты, удаляют фоторезист и травят стекло на глубину 5 h, что составляет 0,075 мм. Затем удаляют остаток хрома и подложку с образованным рельефом подвергают дальнейшему травлению в том же травителе до высоты островков, равной 4 h или 0,06 мм. Далее образованный рельеф подвергают термн-. ческому оплавлению. Последнее производят в муфельной печи, нагретой до температуры порядка , Заготовку помещают в печь и через 90 с извлекают ее из зоны нагрева. Время нагрева и температуру печи подбирают экспериментально. Высота профиля линз полученного растра составляет 0,015 мм, разнофокусность не превышает 0,1 %.

(б h), разнофокусность достигает 3% и более.

20 Пример 4о Все операции выполняют по примеру I, при этом диаметр островков равен 0,485 мм (0,95 t) , а высота их после повторного травления - 0,03 мм. Растр с

25 четко выраженной структурой поверхности не получают.

Предлагаемым способом получают однотипные растры со сферическим профилем линз и периодом 0,5 и 0,2 мм,

30 а также цилиндрические - с периодом 0,05 мм„ Эти изделия обладают высокими оптическими характеристиками - разрешением не менее 210 , малым разбросом фокусного расстояния (не

25 более 1%), стабильными с течением времени оптическими характеристиками.

Предлагаемый способ обеспечивает изготовление высококачественных мелкоструктурных линзовых растров с по40 ложительным профилем линз из силикатного стекла

Изготовленные растры выдерживают жесткие климатические условия (температуру более + 100°С и ниже - 60°С,

45 высокую влажность 100%), обладают высокими оптическими характеристиками, малым коэффициентом линейного расширения, что важно в интегральной фотографии и некоторых растровых экра50 нах, на них может быть нанесено практически любое светопросветляющее покрытие, которое наносится на обычные линзы,

55 Изготовленные по предлагаемому . способу растры используют в растровых экранах, разрабатываемых для при боров визуального наблюдения изображений.

Пример 2. Все операции выполняют по примеру 1, только дискретно расположенные островки на фотоша- g блоке с периодом 0,5 мм выполняют в виде полос шириной 0,475 мм (0,95 периода растра), в результате получают растр с положительным профилем линз. Оптические характеристики раст- 10 ра: разрешение 280 мм , разнофокус- ность 0,1%, фокусное расстояние 1,95 мм.

Пример 3. Все операции выполняют по примеру 1, однако диаметр

(б h), разнофокусность достигает 3% и более.

Пример 4о Все операции выполняют по примеру I, при этом диаметр островков равен 0,485 мм (0,95 t) , а высота их после повторного травления - 0,03 мм. Растр с

четко выраженной структурой поверхности не получают.

Предлагаемым способом получают однотипные растры со сферическим профилем линз и периодом 0,5 и 0,2 мм,

а также цилиндрические - с периодом 0,05 мм„ Эти изделия обладают высокими оптическими характеристиками - разрешением не менее 210 , малым разбросом фокусного расстояния (не

более 1%), стабильными с течением времени оптическими характеристиками.

Предлагаемый способ обеспечивает изготовление высококачественных мелкоструктурных линзовых растров с положительным профилем линз из силикатного стекла

Изготовленные растры выдерживают жесткие климатические условия (температуру более + 100°С и ниже - 60°С,

высокую влажность 100%), обладают высокими оптическими характеристиками, малым коэффициентом линейного расширения, что важно в интегральной фотографии и некоторых растровых экранах, на них может быть нанесено практически любое светопросветляющее покрытие, которое наносится на обычые линзы,

Изготовленные по предлагаемому . способу растры используют в растровых экранах, разрабатываемых для при боров визуального наблюдения изображений.

/С

Изобретение относится к способам изготовления линзовых растров из силикатного стекла. Цель изобретения - формообразование линзовых растров с вьтуклыми линзами. Способ основан на травлении подложки через маскирующее покрытие, в результате которого получают на протравленных участках островки с маскирующим покрытием. После удаления покрытия с островков термическим оплавлением стекла образуют выпуклый профиль линз. При этом если островки пред - ставляют собой круги диаметром 0,95- 0,5 периода растра, то получают сферический профиль линз, если же они имеют вид полос шириной 0,95-0,5 периода растра, то формообразуют цилиндрические линзы. Полученные изделия имеют высокие оптические характеристики: разрешение не менее 210 мм при периоде 0,2 мм,разброс фокусного расстояния не более 1%, стабильными с течением времени оптическими характеристиками. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. с (Л

фиг. 2

Ж

Фиг. АА

Фцг5

Фиг. 4 5-В

Фиг, 6