CN2788123Y - 双光路自准直镀膜厚度光学监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种监控镀膜的镜面反射率的双光路自准直镀膜厚度光学监控装置，为了解决实现透射与反射监控模式间转换、消除系统漂移问题，本装置采用了由斜面镀有反射膜的直角分束棱镜(7)和直角反射棱镜(8)构成的分光元件(15)，在直角分束棱镜(7)上还覆盖一条挡光铝箔(13)，真空室(11)内安装自准直透镜(5)和比较片(6)。通过光闸(9)的上下往复运动，分别挡住参考光束和信号光束，形成双光路选择，参考光束和信号光束通过透镜L3将光信号聚焦到单色仪(12)上。由于本装置可以方便地取下直角分束棱镜(7)和自准直透镜(5)，不但实现透射与反射监控模式间转换、光斑小、光量利用率高，而且结构简单、维护方便、成本低，消除了系统漂移的问题。

Description

双光路自准直镀膜厚度光学监控装置

技术领域

本实用新型涉及一种光学仪器，特别是涉及一种监控镀膜的镜面反射率的光学测试装置。

背景技术

监控光学镀膜厚度有单光束法和双光束法。早期的膜层结构为规整的膜系，各层光学厚度均相同或为整数倍，通常采用的是透射法，在一个比较片上用一个监控波长对整个膜系进行控制。近年来，一方面随着膜系设计软件的发展，为了获得优化的光谱曲线，逐渐采用了非规整的膜系，要在一个或几个比较片上完成这样整个膜系的控制是不可能的，须在十几个或几十个比较片上进行切换几十个监控点才能完成，这样就要求监控光路在比较片上的投影光斑必须非常小，才能使一个比较片上容纳更多的监控点；而另一方面，现代的镀膜机上都装备了功率很大的离子源，且需放在镀膜机的回转中心的位置上才能达到最佳的效果，这与单束光路透射系统产生了冲突。目前，如附图6，以德国莱宝光学镀膜机为代表的上反射法监控光学镀膜厚度的双光路系统已应运而生，此镀膜机采用了双调制扇，在光源的两侧引出了参考光和信号光，而信号光测量比较片上的反射率是通过一个Y型的光纤导入单色光仪探测器中而实现的，此反射测量光斑的直径大约为10毫米，以入射角度15度左右的光倾斜入射，无法与透射法相兼容，而且光斑尺寸大，只能切换12个比较片。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种光斑小、光量利用率高、设备简单、成本低、能方便实现透射与反射监控模式间转换的双光路自准直镀膜厚度光学监控装置。

本实用新型目的是这样实现的，一种双光路自准直镀膜厚度光学监控装置，由光源、透镜、调制器、分光元件、自准直透镜、比较片、光闸及单色仪组成，所述的分光元件分别由直角分束棱镜和直角反射棱镜构成；所述的直角分束棱镜的斜面镀有反射膜，其上还覆盖一条挡光铝箔，直角分束棱镜的水平面与斜面的相交线为分束棱；所述的自准直透镜和比较片放置在真空室内；所述的光闸是通过电磁铁驱动的连杆拉动，沿圆形轨迹进行往复运动的。当光源光束自上而下垂直入射时，同时产生了左、右侧的参考光束和信号光束；右侧的信号光束经自准直透镜聚焦于比较片的下表面的镀膜面上，经该表面反射后又从光轴左侧向上通过自准直透镜传播，经直角分束棱镜的斜面反射，沿左侧的水平光轴反射出去，光斑为向上的半圆；而左侧的参考光束经直角分束棱镜的斜面的反射后水平向右传播，再经直角反射棱镜的180度的反射，沿水平光轴向左传播，光斑为向下的半圆。上下运动的光闸分别挡住光轴下方的参考光束和光轴上方的信号光束，形成双光路选择；参考光束和信号光束通过透镜将光信号聚焦到单色仪上。根据需要，可以方便地取下直角分束棱镜和自准直透镜，实现透射与反射监控模式间转换。

由于本实用新型采用了斜面镀膜的棱镜为分光元件，利用反射作用产生参考光、消除了系统漂移问题，且根据需要方便地取下直角分束棱镜和自准直透镜，实现了透射与反射监控模式间转换，本装置结构简单、维护方便、成本低。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的原理示意图；

图2为本实用新型的光闸结构示意图；

图3为本实用新型的直角分束棱镜箱的俯视图；

图4为本实用新型的直角分束棱镜箱的A-A剖视图；

图5为本实用新型去掉自准直透镜和分光元件的原理示意图；

图6为德国莱宝光学镀膜机的光学监控系统原理图。

图中，1光源、2透镜L1、3调制器、4透镜L2、5自准直透镜、6比较片、7直角分束棱镜、8直角反射棱镜、9光闸、10透镜L3、11真空室、12单色仪、13挡光铝箔、14分光棱、15分光元件、16电磁铁、17连杆、18闸轴

具体实施方式

本装置主要由光源1、透镜、调制器3、分光元件15、自准直透镜5、比较片6、光闸9及单色仪12组成，所述的光源1为普通的50瓦溴钨灯，其电源是稳压稳流源；所述的透镜分别由透镜L1、透镜L2、透镜L3构成；所述的分光元件15是个直角三棱镜组，分别由斜面上镀有反射膜的直角分束棱镜7和直角反射棱镜8组成的；所述的直角分束棱镜7的一个直角面是水平放置的、斜面向上放置的，水平面与斜面相交的45度角棱为分光棱14，直角分束棱镜7的斜面反射膜上还覆盖一条2毫米宽的挡光铝箔13。当光源1经过透镜L1聚焦、调制器3的调制，通过透镜L2后产生平行光束，直角分束棱镜7上的分光棱14将光束平分成相等的两部分，左侧的参考光束和右侧的信号光束。右侧的信号光束经过真空室11内的自准直透镜5聚焦在真空室11内的比较片6的下表面上，所述的比较片6的下表面是被监控的镀膜面，光束经该下表面反射后，又经过自准直透镜5后，沿光轴左侧向分光元件15中直角分束棱镜7的下表面入射，该光束为上行反射信号光束，经直角分束棱镜7斜面的内全反射90度后，从另一直角面沿水平轴左侧射出，此时的光闸9接收到的光斑为一个向上的半圆；由于直角分束棱镜7上的挡光铝箔13遮挡了照射到直角分束棱镜7分光棱上的入射光，消除了直角分束棱镜7分光棱产生的散射。左侧的参考光经过直角分束棱镜7斜面的反射偏转90度后，沿水平方向右传播，该光束经直角反射棱镜8的180度的反射，沿水平光轴向左侧传播，此时光闸9接收到的光斑为一个向下的半圆。这样参考光束和信号光束都向左侧传播，沿圆形运动轨迹上下往复运动的光闸9分别遮挡了下方的参考光束和上方的信号光束，形成双光路选择，实现消除系统漂移的功能。由光闸9选择的信号通过光纤、透镜L3聚焦，被传递到镀膜机下方的单色仪12中。所述的光闸9，如图2所示，是由钼片制成，它通过电磁铁16驱动连杆17，使光闸9以闸轴18为轴沿圆形运动轨迹上下往复运动的。为了进行反射和标准透射监控模式间的转换，可将真空室11内自准直透镜5和真空室11外的直角分束棱镜7组件方便地取出，如图5所示。采用的另一技术方案是，可用一个45度角放置的具高反射面的平面镜作为直角分束棱镜7。

实施例1

由北京东方盖德公司生产的镀膜机上进行的改造，原镀膜机上只有透射光路，而且经调制后的监控平行光束的光斑直径约有10毫米，光斑尺寸交大。为了实现双光路、反射与透射相兼容的高准确度的自准直镀膜厚度光学监控系统，在原镀膜机的光路中用放置分束镜的矩形盒来固定直角分束棱镜7和直角反射棱镜8，自准直透镜7通过一个套筒固定在比较片6的托架上，通过直角分束棱镜7的圆盘上的三个螺杆固定了光闸组件9和光纤束组件；信号光与参考光通过光纤束被传递到镀膜机下方的单色仪12中。由于在原装置中添加了分光元件、光闸及自准直透镜，使得光路形成了双光路系统，光斑直径小于1毫米，可以非常方便地转换成透射监控。

Claims (6)

1、一种双光路镀膜厚度光学监控装置，主要由光源、透镜、调制器、分光元件、比较片、自准直透镜、光闸及单色仪组成，其特征在于：所述的分光元件(15)由斜面镀反射膜的直角分束棱镜(7)和直角反射棱镜(8)构成，所述的直角分束棱镜(7)的斜面的反射膜上覆盖一条挡光铝箔(13)，直角分束棱镜(7)上有一条分光棱(14)，所述的自准直透镜(5)和比较片(6)放置在真空室(11)内。

2、根据权利要求1所述的双光路镀膜厚度光学监控装置，其特征在于：所述的分光棱(14)为直角分束棱镜(7)的水平面与斜面的相交线。

3、根据权利要求2所述的双光路镀膜厚度光学监控装置，其特征在于：所述的分光棱(14)与直角反射棱镜(8)的直角棱在一个水平面内。

4、根据权利要求3所述的双光路镀膜厚度光学监控装置，其特征在于：所述的直角分束棱镜(7)上的分光棱(14)与自准直透镜(5)的中心轴是垂直相交的。

5、根据权利要求1所述的双光路镀膜厚度光学监控装置，其特征在于：所述的光闸(9)是由钼片制成。

6、根据权利要求1或5所述的双光路镀膜厚度光学监控装置，其特征在于：所述的光闸(9)通过电磁铁(16)驱动连杆(17)拉动，以闸轴(18)为轴上下往复运动。

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