專利名稱：球形凹面上投影平行線圖形的激光直寫(xiě)方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在球形整流罩上制備非連續(xù)透明導(dǎo)電膜的方法，特別涉及一種球 形凹面上投影平行線圖形的激光直寫(xiě)方法及其裝置。
背景技術(shù)：
整流罩就是一種比較深的蓋，超半球形的蓋就是視場(chǎng)范圍超出180°的整流罩，半 球和超半球整流罩經(jīng)常用作需要有大視場(chǎng)的電光傳感器的光窗，這種光窗在透過(guò)光學(xué)觀測(cè) 波段的同時(shí)也往往成為外界電磁干擾的主要通路。兼顧環(huán)境因素，在整流罩內(nèi)表面(凹面) 上制備一種非連續(xù)的透明導(dǎo)電薄膜可以有效屏蔽電磁干擾，有時(shí)也可以同時(shí)起到除露(露 水)的效果(如深潛設(shè)備的球形觀察罩)。要在半球凹面上制備非連續(xù)透明導(dǎo)電膜，首先要在半球凹面上生成所要求的微細(xì) 線條圖形.傳統(tǒng)的機(jī)械刻劃光柵的方法并不適合球形整流罩上微細(xì)圖形的生成。原因有 二 一是這種方法會(huì)損傷整流罩基底；二是光柵刻劃一般刻槽很淺(幾十納米)，無(wú)法滿足 網(wǎng)柵布線的深度要求(一般要求槽深至少幾百納米)。而衍射光學(xué)元件制作中常用的單點(diǎn) 金剛石車削技術(shù)，只能在基底上生成微細(xì)圖形，不是一種布線技術(shù)(布線技術(shù)要求在微細(xì) 圖形上增加金屬線條)?！豆鈱W(xué)精密工程》公開(kāi)了一篇論文“同心掃描法制作凹球面等距網(wǎng)柵的誤差分 析”(雜志2006年第2期)，其中簡(jiǎn)要介紹了采用同心掃描激光直寫(xiě)運(yùn)動(dòng)方式在球形工件內(nèi) 表面制作等距網(wǎng)柵的原理及裝置，但論文所提及的直寫(xiě)方式和原理裝置(工件側(cè)立)僅能 在小于半球的工件凹球面上生成緯線相交網(wǎng)格，不能解決半球(甚至超半球)全口徑圖案 刻劃問(wèn)題。并且，在實(shí)際系統(tǒng)中，即使是小于半球工件，采用工件側(cè)立的安裝方式也經(jīng)常會(huì) 出現(xiàn)直寫(xiě)物鏡軸座的結(jié)構(gòu)干涉問(wèn)題。申請(qǐng)人:于2009年12月22日提交了發(fā)明名稱為“在凹球面上生成緯線相交網(wǎng)格圖 形的裝置”的專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?00910218069.0)。該裝置包括基座、水平轉(zhuǎn)臺(tái)、立柱、工件 轉(zhuǎn)軸、直寫(xiě)物鏡、物鏡軸座、配重、第一反射鏡、物鏡分度轉(zhuǎn)軸、第二反射鏡、第三反射鏡、激 光快門(mén)和激光直寫(xiě)與校準(zhǔn)系統(tǒng)；直寫(xiě)物鏡隨物鏡分度轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；直寫(xiě)物鏡每轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)設(shè) 定角度，控制球形工件隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)；在球形工件轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，控制激光快門(mén)的開(kāi)啟和關(guān) 閉，使直寫(xiě)物鏡焦斑在球形工件凹面上刻劃出一條緯線；重復(fù)該過(guò)程直至完成球形工件凹 面頂點(diǎn)與最低點(diǎn)之間緯線的刻劃。然后球形工件隨工件轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°，再對(duì)另一部分凹面 進(jìn)行緯線的刻劃。采用這種裝置在球形工件凹面上刻劃緯線與緯線相交的網(wǎng)格圖形，因?yàn)榍蛎嫔暇?線與緯線非正交關(guān)系(球面上經(jīng)線與緯線正交)，生成的網(wǎng)格圖形占空比不一致，將造成整 流罩口徑邊緣高次衍射能量增強(qiáng)、光學(xué)傳遞函數(shù)下降嚴(yán)重等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種球形凹面上投影平行線圖形的激光直寫(xiě)方法。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的球形凹面上投影平行線圖形的激光直寫(xiě)方法包 括下述步驟(1)設(shè)定垂直軸AA’、第一水平軸CC’、第二水平軸DD’和旋轉(zhuǎn)軸BB，；所述垂直 軸AA’、第一水平軸CC’、第二水平軸DD’和旋轉(zhuǎn)軸BB’相交于球形工件的球心0，并且第 一水平軸CC’與第二水平軸DD’垂直相交，旋轉(zhuǎn)軸BB’與垂直軸AA’之間的夾角為α， 0 Z α Z 90° ；(2)直寫(xiě)物鏡繞第一水平軸CC’在球形工件的最低點(diǎn)與凹面頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角度β范 圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；直寫(xiě)物鏡每轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)設(shè)定角度，控制球形工件在繞垂直軸ΑΑ’轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也 繞第二水平軸DD’向下轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)球形工件轉(zhuǎn)至側(cè)立狀態(tài)時(shí)，直寫(xiě)物鏡焦斑處于球形工件最 低點(diǎn)與凹面頂點(diǎn)的連線上；此時(shí)，控制球形工件在繞垂直軸ΑΑ’轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也繞第二水平 軸DD’向上轉(zhuǎn)動(dòng)；在球形工件轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，控制激光快門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，使直寫(xiě)物鏡焦斑在 球形工件凹面上刻劃出一條投影水平線；重復(fù)該過(guò)程直至完成球形工件的凹面頂點(diǎn)與最低 點(diǎn)之間投影平行線的刻劃；(3)使球形工件繞旋轉(zhuǎn)軸ΒΒ’轉(zhuǎn)動(dòng)180° ；(4)直寫(xiě)物鏡繞第一水平軸CC’在球形工件的最低點(diǎn)與凹面頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角度β范 圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；直寫(xiě)物鏡每轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)設(shè)定角度，控制球形工件在繞垂直軸ΑΑ’轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也 繞第二水平軸DD’向下轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)球形工件轉(zhuǎn)至側(cè)立狀態(tài)時(shí)，直寫(xiě)物鏡焦斑處于球形工件最 低點(diǎn)與凹面頂點(diǎn)的連線上；此時(shí)，控制球形工件在繞垂直軸ΑΑ’轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也繞第二水平 軸DD’向上轉(zhuǎn)動(dòng)；在球形工件轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，控制激光快門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，使直寫(xiě)物鏡焦斑在 球形工件凹面上刻劃出一條投影水平線；重復(fù)該過(guò)程直至完成球形工件的凹面頂點(diǎn)與最低 點(diǎn)之間投影平行線的刻劃。本發(fā)明在激光同心掃描生成凹球面緯線圖形運(yùn)動(dòng)原理的基礎(chǔ)上，球形工件再增加 一個(gè)圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)直寫(xiě)物鏡焦斑從半球邊緣至半球母線的掃描過(guò)程中，球形工件繞第二水 平軸DD，轉(zhuǎn)動(dòng)從俯傾狀態(tài)漸變到側(cè)立狀態(tài)，能夠在球形工件上刻劃出半口徑投影平行線。球 形工件旋轉(zhuǎn)180°，重復(fù)上述過(guò)程即能夠完成全口徑投影平行線刻劃。將球形工件再旋轉(zhuǎn) 90°，重復(fù)步驟(2) (4)即可在球形工件凹面上生成占空比基本一致的網(wǎng)格圖形，使制備 該非連續(xù)透明導(dǎo)電膜的整流罩從中心至邊緣光學(xué)透過(guò)性能一致。本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的球形凹面上投影平行線圖形的激光直寫(xiě)裝置包 括基座，水平轉(zhuǎn)臺(tái)，立柱，絲母座，絲杠，弧形導(dǎo)軌，支撐塊，導(dǎo)軌滑塊，分度軸座，分度軸，軸 座，第一反射鏡，第二反射鏡，第三反射鏡，俯仰軸，直寫(xiě)物鏡，激光快門(mén)和激光直寫(xiě)與校準(zhǔn) 系統(tǒng)；水平轉(zhuǎn)臺(tái)安裝在基座上，可相對(duì)于基座繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；立柱固定在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上偏 離水平轉(zhuǎn)臺(tái)軸線的位置；絲杠通過(guò)絲母座與立柱連接；支撐塊與絲杠的頂端連接，可在絲 杠的驅(qū)動(dòng)下垂直移動(dòng)；支撐塊浮動(dòng)支撐導(dǎo)軌滑塊；分度軸座固定在立柱上，分度軸安裝在 分度軸座上，分度軸與導(dǎo)軌滑塊采用滑塊結(jié)構(gòu)連接；弧形導(dǎo)軌固定在立柱上；球形工件與 導(dǎo)軌滑塊固定連接，可隨導(dǎo)軌滑塊沿弧形導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動(dòng)；直寫(xiě)物鏡和第一反射鏡安裝定位在俯 仰軸上，俯仰軸安裝在軸座上，直寫(xiě)物鏡、第一反射鏡和俯仰軸可繞俯仰軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；軸 座與基座固連為一體；水平轉(zhuǎn)臺(tái)、分度軸和俯仰軸的軸線相交于球形工件的球心，分度軸的軸線與水平轉(zhuǎn)臺(tái)的軸線之間的夾角α在0°和90°之間；第二反射鏡、第三反射鏡固定在 軸座的外側(cè)，激光直寫(xiě)與校準(zhǔn)系統(tǒng)出射的平行激光束經(jīng)激光快門(mén)入射到第二反射鏡，經(jīng)第 二反射鏡、第三反射鏡和第一反射鏡轉(zhuǎn)向入射到直寫(xiě)物鏡，聚焦在球形工件的凹面上。直寫(xiě)物鏡隨俯仰軸轉(zhuǎn)動(dòng)；直寫(xiě)物鏡每轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)設(shè)定角度，控制球形工件隨水平 轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)控制絲杠在絲母座內(nèi)旋轉(zhuǎn)下移，帶動(dòng)支撐塊下移，由于重力的作用，導(dǎo)軌滑 塊沿弧形導(dǎo)軌移動(dòng)，帶動(dòng)球形工件向下轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)球形工件轉(zhuǎn)至側(cè)立狀態(tài)時(shí)，直寫(xiě)物鏡焦斑處 于球形工件最低點(diǎn)與凹面頂點(diǎn)的連線上；此時(shí)，控制球形工件繼續(xù)隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)控 制絲杠在絲母座內(nèi)旋轉(zhuǎn)上移，帶動(dòng)支撐塊上移，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌滑塊沿弧形導(dǎo)軌移動(dòng)，球形工件向 上轉(zhuǎn)動(dòng)。在球形工件轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，控制激光快門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，使直寫(xiě)物鏡焦斑在球形工件 凹面上刻劃出一條投影水平線；重復(fù)該過(guò)程直至完成球形工件凹面頂點(diǎn)與最低點(diǎn)之間投影 平行線的刻劃。然后球形工件隨分度軸轉(zhuǎn)動(dòng)180°，重復(fù)上述過(guò)程，直至生成球形工件凹面 全口徑投影平行線，激光直寫(xiě)結(jié)束。本發(fā)明球形凹面上投影平行線圖形的激光直寫(xiě)裝置可滿足在球形工件凹面上掃 描生成全口徑投影平行線的功能需求，且結(jié)構(gòu)緊湊，便于工程實(shí)施。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1(a)、圖1(b)為本發(fā)明的球形凹面上投影平行線圖形的激光直寫(xiě)方法中球形 工件在始末工位的示意圖。圖2(a)、圖2(b)、圖2(c)為在球形工件凹面上生成投影平行線過(guò)程的投影圖。圖3為本發(fā)明的球形凹面上投影平行線圖形的激光直寫(xiě)裝置的球形工件在始末 工位時(shí)的結(jié)構(gòu)主視圖。圖4為圖3的N-N向剖視圖。圖5為本發(fā)明的球形凹面上投影平行線圖形的激光直寫(xiě)裝置的球形工件在中間 工位時(shí)的結(jié)構(gòu)主視圖。圖6為圖5的K-K向剖視圖。
具體實(shí)施例方式如圖la、Ib所示，設(shè)定垂直軸ΑΑ’、第一水平軸CC’、第二水平軸DD’和旋轉(zhuǎn)軸ΒΒ’; 所述垂直軸AA’、第一水平軸CC’、第二水平軸DD’和旋轉(zhuǎn)軸BB’相交于球形工件11的球心 0，并且第一水平軸CC’與第二水平軸DD’垂直相交，旋轉(zhuǎn)軸BB’與垂直軸AA’之間的夾角 為α，0 Z α Z 90° ；球形工件11可繞垂直軸ΑΑ’轉(zhuǎn)動(dòng)，繞旋轉(zhuǎn)軸ΒΒ’轉(zhuǎn)動(dòng)，繞第二水平 軸DD’轉(zhuǎn)動(dòng)；直寫(xiě)物鏡16可繞第一水平軸CC’在球形工件的最低點(diǎn)與凹面頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角度 β范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖3、4所示，球形凹面上投影平行線圖形的激光直寫(xiě)裝置包括基座1，水平轉(zhuǎn)臺(tái) 2，立柱3，絲母座4，絲杠5，弧形導(dǎo)軌6，支撐塊7，導(dǎo)軌滑塊8，分度軸座9，分度軸10，第一 反射鏡17，第二反射鏡12，第三反射鏡13，配重14，俯仰軸15，直寫(xiě)物鏡16，激光快門(mén)18和 激光直寫(xiě)與校準(zhǔn)系統(tǒng)19。水平轉(zhuǎn)臺(tái)2安裝在基座1上，可相對(duì)于基座1繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；立 柱3固定在水平轉(zhuǎn)臺(tái)2上偏離水平轉(zhuǎn)臺(tái)軸線的位置。絲杠5通過(guò)絲母座4與立柱3連接；支撐塊7與絲杠5的頂端連接，可在絲杠5的驅(qū)動(dòng)下垂直移動(dòng)；支撐塊7浮動(dòng)支撐導(dǎo)軌滑塊 8 ；分度軸座9固定在立柱上，分度軸10安裝在分度軸座9上，分度軸10與導(dǎo)軌滑塊8采用 滑塊結(jié)構(gòu)連接；弧形導(dǎo)軌6固定在立柱3上；球形工件11與導(dǎo)軌滑塊8固定連接，可隨導(dǎo)軌 滑塊8沿弧形導(dǎo)軌6轉(zhuǎn)動(dòng)；球形工件11、導(dǎo)軌滑塊8和分度軸10可一起繞分度軸10的軸 線旋轉(zhuǎn)180°或180°整數(shù)倍的角度；配重14固定在水平轉(zhuǎn)臺(tái)2上與立柱3對(duì)稱的位置上， 來(lái)保證水平轉(zhuǎn)臺(tái)2受力平衡；直寫(xiě)物鏡16和第一反射鏡17安裝定位在俯仰軸15上，俯仰 軸15安裝在軸座20上，直寫(xiě)物鏡16、第一反射鏡17和俯仰軸15可繞俯仰軸15的軸線轉(zhuǎn) 動(dòng)；軸座20與基座1固連為一體；水平轉(zhuǎn)臺(tái)2、分度軸10和俯仰軸15的軸線相交于球形工 件11的球心，分度軸10的軸線與水平轉(zhuǎn)臺(tái)的軸線之間的夾角α在0°和90°之間；第二 反射鏡13、第三反射鏡12固定在軸座20的外側(cè)，激光直寫(xiě)與校準(zhǔn)系統(tǒng)19出射的平行激光 束經(jīng)激光快門(mén)18入射到第二反射鏡13，經(jīng)第二反射鏡13、第三反射鏡12和第一反射鏡17 轉(zhuǎn)向入射到直寫(xiě)物鏡16，聚焦在球形工件11的凹面上。下面以半球形工件凹面上投影平行線刻劃為例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖2(a)所示，關(guān)閉激光快門(mén)18，直寫(xiě)物鏡16隨俯仰軸15向下轉(zhuǎn)動(dòng)至球形工件 最低點(diǎn)以上的設(shè)定位置處；然后球形工件11隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)至刻劃口徑外左下邊緣的第 一點(diǎn)P與直寫(xiě)物鏡焦斑重合。打開(kāi)激光快門(mén)18，球形工件11隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)2逆時(shí)針(俯視) 轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)絲杠5在絲母座4內(nèi)旋轉(zhuǎn)下移，帶動(dòng)支撐塊7下移，由于重力的作用，導(dǎo)軌滑塊8 沿弧形導(dǎo)軌6移動(dòng)，球形工件11向下轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)球形工件11從圖3、圖4所示俯傾狀態(tài)轉(zhuǎn)至 圖5、圖6所示的側(cè)立狀態(tài)時(shí)(基座1必須要為半球下沿留出結(jié)構(gòu)空間)，直寫(xiě)物鏡焦斑處 于球形工件最低點(diǎn)與凹面頂點(diǎn)連線上的E點(diǎn)。球形工件11繼續(xù)隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)絲 杠5在絲母座4內(nèi)旋轉(zhuǎn)上移，帶動(dòng)支撐塊7上移，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌滑塊8沿弧形導(dǎo)軌6移動(dòng)，球形工 件11向上轉(zhuǎn)動(dòng)，直至球形工件11刻劃口徑外右下邊緣的第二點(diǎn)P’與直寫(xiě)物鏡焦斑重合， 關(guān)閉激光快門(mén)18。直寫(xiě)物鏡16依據(jù)刻線間隔要求隨俯仰軸15逆時(shí)針?lè)较蚍侄绒D(zhuǎn)動(dòng)，球形 工件11隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)2逆時(shí)針(俯視)轉(zhuǎn)動(dòng)，至直寫(xiě)物鏡焦斑與球形工件11刻劃口徑邊緣 外的第三點(diǎn)Q重合。打開(kāi)激光快門(mén)18，球形工件11隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)2順時(shí)針(俯視)轉(zhuǎn)動(dòng)，同 時(shí)絲杠5在絲母座4內(nèi)旋轉(zhuǎn)下移，帶動(dòng)支撐塊7下移，由于重力的作用，導(dǎo)軌滑塊8沿弧形 導(dǎo)軌6移動(dòng)，球形工件11向下轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)球形工件11轉(zhuǎn)至圖5、圖6所示的側(cè)立狀態(tài)時(shí)，直寫(xiě) 物鏡焦斑處于球形工件最低點(diǎn)與凹面頂點(diǎn)連線上的Ε’點(diǎn)。球形工件11繼續(xù)隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)2 轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)絲杠5在絲母座4內(nèi)旋轉(zhuǎn)上移，帶動(dòng)支撐塊7上移，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌滑塊8沿弧形導(dǎo)軌 6移動(dòng)，球形工件11向上轉(zhuǎn)動(dòng)，直至刻劃口徑邊緣外的第四點(diǎn)Q’與直寫(xiě)物鏡焦斑重合，關(guān) 閉激光快門(mén)18。直寫(xiě)物鏡16依據(jù)刻線間隔要求隨俯仰軸15逆時(shí)針?lè)较蚍侄绒D(zhuǎn)動(dòng)，球形工 件11隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)2順時(shí)針(俯視)轉(zhuǎn)動(dòng)，至直寫(xiě)物鏡焦斑與球形工件11刻劃口徑邊緣外 的第五點(diǎn)R重合。重復(fù)上述過(guò)程，直至完成球形工件11凹面頂點(diǎn)與最低點(diǎn)之間投影平行線 刻劃，關(guān)閉激光快門(mén)18。如圖2(b)所示，球形工件11隨分度軸10逆時(shí)針(或順時(shí)針)轉(zhuǎn)動(dòng)180° ；如圖2(c)所示，直寫(xiě)物鏡16依據(jù)刻線間隔要求隨俯仰軸15順時(shí)針?lè)较蚍侄绒D(zhuǎn) 動(dòng)，球形工件11隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)2轉(zhuǎn)至直寫(xiě)物鏡焦斑與球形工件11刻劃口徑邊緣外的第六點(diǎn) S重合。打開(kāi)激光快門(mén)18，球形工件11隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)2逆時(shí)針(俯視)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)絲杠5在 絲母座4內(nèi)旋轉(zhuǎn)下移，帶動(dòng)支撐塊7下移，由于重力的作用，導(dǎo)軌滑塊8沿弧形導(dǎo)軌6移動(dòng)，球形工件11向下轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)球形工件11轉(zhuǎn)至圖5、圖6所示的側(cè)立狀態(tài)時(shí)，直寫(xiě)物鏡焦斑處 于球形工件最低點(diǎn)與凹面頂點(diǎn)連線上的F點(diǎn)。球形工件11繼續(xù)隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)絲 杠5在絲母座4內(nèi)旋轉(zhuǎn)上移，帶動(dòng)支撐塊7上移，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌滑塊8沿弧形導(dǎo)軌6移動(dòng)，球形 工件11向上轉(zhuǎn)動(dòng)，直至球形工件11刻劃口徑外的第七點(diǎn)S’與直寫(xiě)物鏡焦斑重合，關(guān)閉激 光快門(mén)18 ；直寫(xiě)物鏡16依據(jù)刻線間隔要求隨俯仰軸15順時(shí)針?lè)较蚍侄绒D(zhuǎn)動(dòng)，球形工件11 隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)2順時(shí)針(俯視)轉(zhuǎn)動(dòng)，至直寫(xiě)物鏡焦斑與球形工件11刻劃口徑邊緣外的第八 點(diǎn)T重合。打開(kāi)激光快門(mén)18，球形工件11隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)2順時(shí)針(俯視)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)絲杠5 在絲母座4內(nèi)旋轉(zhuǎn)下移，帶動(dòng)支撐塊7下移。由于重力的作用，導(dǎo)軌滑塊8沿弧形導(dǎo)軌6移 動(dòng)，球形工件11向下轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)球形工件11轉(zhuǎn)至圖5、圖6所示的側(cè)立狀態(tài)時(shí)，直寫(xiě)物鏡焦斑 處于球形工件最低點(diǎn)與凹面頂點(diǎn)連線上的F’點(diǎn)。球形工件11繼續(xù)隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)2轉(zhuǎn)動(dòng)，同 時(shí)絲杠5在絲母座4內(nèi)旋轉(zhuǎn)上移，帶動(dòng)支撐塊7上移，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌滑塊8沿弧形導(dǎo)軌6移動(dòng)， 球形工件11向上轉(zhuǎn)動(dòng)，直至球形工件11刻劃口徑外的第九點(diǎn)T’與直寫(xiě)物鏡焦斑重合，關(guān) 閉激光快門(mén)13。直寫(xiě)物鏡16依據(jù)刻線間隔要求隨俯仰軸15順時(shí)針?lè)较蚍侄绒D(zhuǎn)動(dòng)，球形工 件11隨水平轉(zhuǎn)臺(tái)2順時(shí)針(俯視)轉(zhuǎn)動(dòng)，至直寫(xiě)物鏡焦斑與球形工件11刻劃口徑邊緣外 的第十點(diǎn)U重合。重復(fù)上述過(guò)程，直至完成剩余區(qū)域內(nèi)投影平行線的刻劃，關(guān)閉激光快門(mén)。當(dāng)直寫(xiě)物鏡16轉(zhuǎn)至圖4位置時(shí)(半口徑線條已刻完)，球形工件11繞BB’軸線旋 轉(zhuǎn)180°，接續(xù)前面已刻完線條，直寫(xiě)物鏡16從圖4位置沿CC’軸線開(kāi)始順時(shí)針?lè)较蚍侄绒D(zhuǎn) 動(dòng)，直寫(xiě)物鏡每轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)設(shè)定角度，水平轉(zhuǎn)臺(tái)2帶動(dòng)球形工件11沿AA’軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠5 驅(qū)動(dòng)弧形導(dǎo)軌6帶動(dòng)球形工件11繞DD’軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，使直寫(xiě)物鏡焦斑在球形工件凹面上刻劃 出一條投影水平線。當(dāng)直寫(xiě)物鏡16順時(shí)針轉(zhuǎn)至工件下沿(原上沿)時(shí)，半球凹面上全口徑 投影平行線就刻劃完畢了。本發(fā)明半球凹面上生成投影平行線的激光直寫(xiě)法的具體步驟是(參考圖3)，首先 安裝球形工件11與導(dǎo)軌滑塊8之間固定，將球形工件11轉(zhuǎn)至圖1俯視圖的位置(圖中以 半球母線邊緣為例，實(shí)際以待刻線口徑邊緣為準(zhǔn))，即直寫(xiě)焦斑處于工件口徑邊緣，直寫(xiě)物 鏡16轉(zhuǎn)至焦斑處于球形工件11 口徑下沿位置。打開(kāi)光路，通過(guò)水平轉(zhuǎn)臺(tái)2帶動(dòng)球形工件 11沿AA’軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)絲杠5驅(qū)動(dòng)弧形導(dǎo)軌6帶動(dòng)球形工件11繞DD’軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，刻 劃出一條在半球口徑平面上投影為平行線的線條。本發(fā)明的原理機(jī)構(gòu)只要再增加一個(gè)球形工件11與導(dǎo)軌滑塊8間可拆卸后旋轉(zhuǎn) 90°能重新安裝旋轉(zhuǎn)的滑塊結(jié)構(gòu)，就可以生成半球凹面上全口徑投影平行網(wǎng)格圖形。依據(jù) 結(jié)構(gòu)尺寸和工件口徑與半徑之比調(diào)整轉(zhuǎn)角和運(yùn)動(dòng)范圍，本發(fā)明也可推廣至超半球上網(wǎng)格圖 形的加工。
權(quán)利要求
一種球形凹面上投影平行線圖形的激光直寫(xiě)方法，其特征在于包括下述步驟(1)設(shè)定垂直軸AA’、第一水平軸CC’、第二水平軸DD’和旋轉(zhuǎn)軸BB’；所述垂直軸AA’、第一水平軸CC’、第二水平軸DD’和旋轉(zhuǎn)軸BB’相交于球形工件的球心O，并且第一水平軸CC’與第二水平軸DD’垂直相交，旋轉(zhuǎn)軸BB’與垂直軸AA’之間的夾角為α，0∠α∠90°；(2)直寫(xiě)物鏡繞第一水平軸CC’在球形工件的最低點(diǎn)與凹面頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角度β范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；直寫(xiě)物鏡每轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)設(shè)定角度，控制球形工件在繞垂直軸AA’轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也繞第二水平軸DD’向下轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)球形工件轉(zhuǎn)至側(cè)立狀態(tài)時(shí)，直寫(xiě)物鏡焦斑處于球形工件最低點(diǎn)與凹面頂點(diǎn)的連線上；此時(shí)，控制球形工件在繞垂直軸AA’轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也繞第二水平軸DD’向上轉(zhuǎn)動(dòng)；在球形工件轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，控制激光快門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，使直寫(xiě)物鏡焦斑在球形工件凹面上刻劃出一條投影水平線；重復(fù)該過(guò)程直至完成球形工件的凹面頂點(diǎn)與最低點(diǎn)之間投影平行線的刻劃；(3)使球形工件繞旋轉(zhuǎn)軸BB’轉(zhuǎn)動(dòng)180°；(4)直寫(xiě)物鏡繞第一水平軸CC’在球形工件的最低點(diǎn)與凹面頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的角度β范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；直寫(xiě)物鏡每轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)設(shè)定角度，控制球形工件在繞垂直軸AA’轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也繞第二水平軸DD’向下轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)球形工件轉(zhuǎn)至側(cè)立狀態(tài)時(shí)，直寫(xiě)物鏡焦斑處于球形工件最低點(diǎn)與凹面頂點(diǎn)的連線上；此時(shí)，控制球形工件在繞垂直軸AA’轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也繞第二水平軸DD’向上轉(zhuǎn)動(dòng)；在球形工件轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，控制激光快門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉，使直寫(xiě)物鏡焦斑在球形工件凹面上刻劃出一條投影水平線；重復(fù)該過(guò)程直至完成球形工件的凹面頂點(diǎn)與最低點(diǎn)之間投影平行線的刻劃。
2.一種球形凹面上投影平行線圖形的激光直寫(xiě)裝置，基座(1)，水平轉(zhuǎn)臺(tái)(2)，立柱 (3)，直寫(xiě)物鏡(16)，軸座(20)，第一反射鏡(17)，第二反射鏡(12)，第三反射鏡(13)，激光 快門(mén)18)和激光直寫(xiě)與校準(zhǔn)系統(tǒng)(19)；水平轉(zhuǎn)臺(tái)(2)安裝在基座⑴上，可相對(duì)于基座⑴ 繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；立柱(3)固定在水平轉(zhuǎn)臺(tái)(2)上偏離水平轉(zhuǎn)臺(tái)軸線的位置，軸座(20)與 基座(1)固連為一體；第二反射鏡(13)、第三反射鏡(12)固定在軸座(20)的外側(cè)，激光直 寫(xiě)與校準(zhǔn)系統(tǒng)(19)出射的平行激光束經(jīng)激光快門(mén)18入射到第二反射鏡(13)，經(jīng)第二反射 鏡(13)、第三反射鏡(12)和第一反射鏡(17)轉(zhuǎn)向入射到直寫(xiě)物鏡(16)，聚焦在球形工件 (11)的凹面上；其特征在于還包括絲母座(4)，絲杠(5)，弧形導(dǎo)軌(6)，支撐塊(7)，導(dǎo)軌滑 塊(8)，分度軸座(9)，分度軸(10)，俯仰軸(15)；絲杠(5)通過(guò)絲母座(4)與立柱(3)連 接；支撐塊(7)與絲杠(5)的頂端連接，可在絲杠(5)的驅(qū)動(dòng)下垂直移動(dòng)；支撐塊(7)浮動(dòng) 支撐導(dǎo)軌滑塊(8)；分度軸座(9固定在立柱(3)上，分度軸(10)安裝在分度軸座(9)上， 分度軸(10)與導(dǎo)軌滑塊(8)采用滑塊結(jié)構(gòu)連接；弧形導(dǎo)軌(6)固定在立柱(3)上；球形工 件(11)與導(dǎo)軌滑塊(8)固定連接，可隨導(dǎo)軌滑塊(8)沿弧形導(dǎo)軌(6)轉(zhuǎn)動(dòng)；直寫(xiě)物鏡(16) 和第一反射鏡(17)安裝定位在俯仰軸(15)上，俯仰軸(15)安裝在軸座(20)上，直寫(xiě)物鏡 (16)、第一反射鏡(17)和俯仰軸(15)可繞俯仰軸(15)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；水平轉(zhuǎn)臺(tái)、分度軸(10) 和俯仰軸(15)的軸線相交于球形工件的球心，分度軸(10)的軸線與水平轉(zhuǎn)臺(tái)的軸線之間 的夾角α在0°和90°之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種球形凹面上投影平行線圖形的激光直寫(xiě)方法，該方法包括下述步驟設(shè)定垂直軸AA’、第一水平軸CC’、第二水平軸DD’和旋轉(zhuǎn)軸BB’；直寫(xiě)物鏡繞第一水平軸CC’每轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)設(shè)定角度，控制球形工件在繞垂直軸AA’轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)也繞第二水平軸DD’轉(zhuǎn)動(dòng)；在球形工件轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，控制激光快門(mén)，使直寫(xiě)物鏡焦斑在球形工件凹面上刻劃出一條投影水平線；重復(fù)該過(guò)程直至完成球形工件凹面投影平行線的刻劃。本發(fā)明能夠在球形工件凹面上刻劃出投影平行線，將球形工件再旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)投影平行線的刻劃過(guò)程即可在球形工件凹面上生成占空比基本一致的網(wǎng)格圖形，使制備該非連續(xù)透明導(dǎo)電膜的整流罩從中心至邊緣光學(xué)透過(guò)性能一致。
文檔編號(hào)B23K26/00GK101885111SQ201010190079
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者馮曉國(guó), 梁鳳超, 趙晶麗, 高勁松 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所