專利名稱：光學(xué)鍍膜測量系統(tǒng)反射式光路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與光路裝置有關(guān)，特別與光學(xué)鍍膜測量系統(tǒng)反射式光路裝置有關(guān)。
背景技術(shù)：
在線檢測、控制膜厚生長的厚度和質(zhì)量(如光潔度等指標(biāo))是鍍膜生產(chǎn)的關(guān)鍵技 術(shù)之一。真空鍍膜技術(shù)中，光學(xué)鍍膜用得越來越廣、越來越普遍。真空光學(xué)鍍膜生產(chǎn)過程中， 膜厚在線測試光路系統(tǒng)的研制尤為重要，它關(guān)系到整個光控系統(tǒng)的各波長范圍內(nèi)的信號強(qiáng) 度及穩(wěn)定性，光學(xué)鍍膜在線測量系統(tǒng)中光路部分主要作用是完成光的傳輸及傳輸過程中的光 路準(zhǔn)直、偶合、導(dǎo)向的功能。也就是說把光穩(wěn)定的從光源引出，通過真空鍍膜室中被鍍測量 片(一般稱比較片)，最后再進(jìn)入單色儀的過程。測量真空光學(xué)鍍膜過程中的光路部分目前通常是采用透射式方法，也就是依靠凸 透鏡使光束準(zhǔn)直和匯聚的方法。目前用的最廣泛的方法是可見光波長范圍(400nm SOOnm)的光電極值法測膜 厚，這樣光譜范圍比較窄，全光譜通過透鏡后的色散、色差還不算明顯，跟光纖的偶合還能 比較好，但是隨著近年來科技水平的提高，對鍍膜要求的不斷上升，現(xiàn)有的鍍膜工藝已不能 滿足市場需求，許多特定材料的在線測量需要采用紫外或紅外這樣寬光譜范圍的光電極值 法測膜厚；這樣一般透射式光路中的凸透鏡材料所產(chǎn)生的色散、色差就比較大，影響了和光 纖偶合的效果，或是不能兼顧紫、紅外兩端的偶合，造成紫、紅外端光能損失比較大，影響測 量結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服以上不足，提供一種在寬光譜測量條件下，能提高鍍膜膜 厚的精確度的光學(xué)鍍膜測量系統(tǒng)反射式光路裝置。本發(fā)明的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明光學(xué)鍍膜測量系統(tǒng)反射式光路裝置，包括置于真空鍍膜室內(nèi)光束交叉點(diǎn)上 的比較片，位于真空鍍膜室外的裝在真空鍍膜室頂部的發(fā)射端光路耦合器、第一接收端光 路耦合器，位于真空鍍膜室外的裝于真空鍍膜室底部的第二接收端光路耦合器，發(fā)射端光 路耦合器中有位于發(fā)射端殼體內(nèi)裝在底板上的裝有發(fā)射端光纖連接頭的發(fā)射端光纖連接 架、發(fā)射端反射準(zhǔn)直架，裝于發(fā)射端反射準(zhǔn)直架上的發(fā)射端二維調(diào)節(jié)架，發(fā)射端反射鏡片裝 在發(fā)射端二維調(diào)節(jié)架上，入射傳輸光纖一端進(jìn)入發(fā)射端光路耦合器殼體內(nèi)連接在發(fā)射端光 纖連接頭上，第一接收端光路耦合器、第二接收端光路耦合器中分別有位于接收端光路耦 合器殼體內(nèi)的裝在底板上的帶接收端光纖連接頭的接收端光纖連接架、帶接收端第一反射 鏡片的第一反射匯聚架、帶接收端第二反射鏡片的第二反射匯聚架，接收端第一反射鏡片 和第二反射鏡片鏡面相對，出射傳輸光纖一端進(jìn)入接收端光路耦合器殼體內(nèi)裝在接收端光 纖連接頭上，光束從光源由入射傳輸光纖引入發(fā)射端光路耦合器被準(zhǔn)直后進(jìn)入真空鍍膜室射到比較片上，一部分光透射過比較片后進(jìn)入第二接收端光路耦合器而另一部分光被比較 片反射后進(jìn)入第一接收端光路耦合器，第一、第二接收端光路耦合器再分別將光束偶合進(jìn) 入光纖、再根據(jù)鍍膜工藝需求選其一(入射光或反射光)送入檢測系統(tǒng)。上述的發(fā)射端反射準(zhǔn)直架頂部有調(diào)節(jié)槽，發(fā)射端二維調(diào)節(jié)架中有一端從調(diào)節(jié)槽底 部穿過調(diào)節(jié)槽的調(diào)節(jié)螺釘，與調(diào)節(jié)螺釘伸出端螺紋連接的調(diào)節(jié)臂，裝反射鏡片的反射鏡架 與調(diào)節(jié)臂上裝有螺旋調(diào)節(jié)器，在反射鏡架和調(diào)節(jié)臂相對應(yīng)位置上分別有沉頭孔，套筒裝在 兩沉頭孔上，兩沉頭孔的沉頭部分別裝有多塊彈片，兩調(diào)節(jié)螺釘一端分別穿過兩沉頭部上 的彈片與套筒螺紋連接，調(diào)節(jié)兩調(diào)節(jié)螺釘，可微調(diào)反射鏡片的角度。上述的可發(fā)射端準(zhǔn)直架底座上、光纖連接架底座上分別有調(diào)節(jié)槽，多個調(diào)節(jié)螺釘 一端分別穿過發(fā)射端準(zhǔn)直架底座上的調(diào)節(jié)槽，光纖連接架底座上的連接槽將發(fā)射端準(zhǔn)直 架、光纖連接架連接在底板上。上述的發(fā)射端光纖連接頭、接收端光纖連接頭采用型號為SMA905光纖連接頭。上述的光束傳槽路徑與豎直方向成3 18度夾角。上述的光束傳播路徑與豎直方向成9度夾角。本發(fā)明裝置工作時光源光通過聚焦后進(jìn)入與之相連的入射傳輸光纖，入射傳輸光 纖的另一端連接到發(fā)射端光路耦合器，發(fā)射端光路耦合器將光源送來的光通過固定于發(fā)射 端反射準(zhǔn)直架上的反射鏡片反射和準(zhǔn)直后，形成準(zhǔn)直光束送入真空鍍膜室中，光束傳輸?shù)?比較片后，一部分光被比較片(即比較片上的被鍍膜層)反射傳輸?shù)浇邮斩斯饴否詈掀?(此路光被稱為反射光路)通過接收端光路耦合器中固定于第一反射匯聚架上的第一反射 鏡片和固定于第二反射匯聚架上的第二反射鏡片的聚焦、偶合后，反射光被偶合進(jìn)出射傳 輸光纖。另一部分光透過比較片(即比較片上的被鍍膜層)傳輸?shù)降诙邮斩斯饴否詈?器，(此路光被稱為透射光路)同樣，通過接收端光路耦合器中固定于第一反射匯聚架上的 第一反射鏡片和固定于第二反射匯聚架上的第二反射鏡片聚焦、偶合后，透射光被偶合進(jìn)
出射傳輸光纖。反射光或者透射光光能大小與比較片上鍍膜的厚度與所選波長的j波長成
4
周期變化，在4波長范圍內(nèi)光能大小與膜層厚度成比例變化。及每到達(dá)一個光能變化周期 4
與就增加一個之相對應(yīng)的鍍膜厚度，所以只需要計算出有多少這樣的光能變化周期就能累 計計算出總共的鍍膜厚度。反射光或透射光(取決于鍍膜形式和鍍膜工藝的需要)由發(fā)射 出射傳輸光纖或傳輸?shù)絾紊珒x，單色光最后經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后，由膜厚控制器進(jìn)行信號收集 處理，最后通過IPC計算出膜厚，實(shí)現(xiàn)在線膜厚測量。本發(fā)明裝置是一種利用物理鏡面全光譜等角度反射匯聚原理實(shí)現(xiàn)光學(xué)鍍膜在線 測量中寬光譜(300mm 1600mm)測量的光學(xué)系統(tǒng)裝置本發(fā)明裝置彌補(bǔ)了在寬光譜測量條 件下透射式光路系統(tǒng)中由于色散、色差所產(chǎn)生的光路與光纖偶合效果差、輸出信號弱的問 題，提高了測量的精確性，實(shí)現(xiàn)寬光譜反射片是對寬光譜條件下的光能的高反射率的保證 反射光路結(jié)構(gòu)克服了透射式傳輸光路在寬光譜傳輸時的色散。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為發(fā)射端光路耦合器結(jié)構(gòu)示意圖。
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圖3為圖2的俯視圖。圖4為圖3中套筒與反射鏡架和調(diào)節(jié)臂的位置關(guān)系示意圖。圖5為接收端光路耦合器結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖5的俯視圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1 圖5，本實(shí)施例光學(xué)鍍膜測量系統(tǒng)反射式光路裝置，包括置于真空鍍膜 室1內(nèi)光束交叉點(diǎn)上的比較片2，位于真空鍍膜室外的分別通過連接法蘭裝在真空鍍膜室 頂部的發(fā)射端光路耦合器3、第一接收端光路耦合器4，位于真空鍍膜室外的通過連接法蘭 裝于真空鍍膜室底部的第二接收端光路耦合器5。發(fā)射端光路耦合器中有位于發(fā)射端殼體 6內(nèi)的裝有發(fā)射端光纖連接頭7的發(fā)射端光纖連接架8、發(fā)射端反射準(zhǔn)直架9，發(fā)射端二維調(diào) 節(jié)架10，裝有發(fā)射端反射鏡片11的反射鏡架12裝在發(fā)射端二維調(diào)節(jié)架上。發(fā)射端準(zhǔn)直架 底座上、光纖連接架底座上分別有調(diào)節(jié)槽13、14，多個調(diào)節(jié)螺釘15、16 —端分別穿過發(fā)射端 準(zhǔn)直架底座上的調(diào)節(jié)槽、光纖連接架底座上的調(diào)節(jié)槽將發(fā)射端準(zhǔn)直架、光纖連接架連接在 底板17上。發(fā)射端反射準(zhǔn)直架頂部有調(diào)節(jié)槽18，發(fā)射端二維調(diào)節(jié)架中有一端從調(diào)節(jié)槽底部 穿過調(diào)節(jié)槽的調(diào)節(jié)螺釘19，與調(diào)節(jié)螺釘伸出端螺紋連接的調(diào)節(jié)臂20。在反射鏡架與調(diào)節(jié)臂 上裝有外購的螺旋調(diào)節(jié)器21。在反射鏡架和調(diào)節(jié)臂相對 應(yīng)位置上分別有沉頭孔22、23，套 筒24裝在沉頭孔22、23上，兩沉頭孔的沉頭部分別裝有多塊彈片25，兩調(diào)節(jié)螺釘26、27 — 端分別穿過兩沉頭部上的彈片與套筒兩端螺紋連接。入射傳輸光纖28 —端進(jìn)入發(fā)射端殼 體內(nèi)連接在發(fā)射端光纖連接頭上。第一接收端光路耦合器、第二接收端光路耦合器中分別 有位于接收端光路耦合器殼體29內(nèi)的裝在底板30上的帶接收端光纖連接頭31的接收端 光纖連接架32、帶接收端第一反射鏡片33的第一反射匯聚架34、帶接收端第二反射鏡片35 的第二反射匯聚架36。接收端第一反射鏡片和第二反射鏡片鏡面相對。出射傳輸光纖37 一端進(jìn)入接收端光路耦合器殼體內(nèi)裝在接收端光纖連接頭上。光束從光源由入射光引入發(fā) 射端光路耦合器被準(zhǔn)直后進(jìn)入真空鍍膜室射到比較片上，一部分光透射過比較片后進(jìn)入第 二接收端光路耦合器而另一部分光被比較片反射后進(jìn)入第一接收端光路耦合器，第一、第 二接收端光路耦合器再將光束偶合進(jìn)入出射傳輸光纖、再根據(jù)鍍膜工藝需求選其一(入射 光或反射光)送入檢測系統(tǒng)。發(fā)射端光纖連接頭、接收端光纖連接頭采用型號為SMA905光纖連接頭。參見圖1，光束傳播路徑與豎直方向成9度夾角。上述實(shí)施例是對本發(fā)明的上述內(nèi)容作進(jìn)一步的說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上 述主題的范圍僅限于上述實(shí)施例。凡基于上述內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
光學(xué)鍍膜測量系統(tǒng)反射式光路裝置，其特征在于包括置于真空鍍膜室內(nèi)光束交叉點(diǎn)上的比較片，位于真空鍍膜室外的裝在真空鍍膜室頂部的發(fā)射端光路耦合器、第一接收端光路耦合器，位于真空鍍膜室外的裝于真空鍍膜室底部的第二接收端光路耦合器，發(fā)射端光路耦合器中有位于發(fā)射端光路耦合器殼體內(nèi)裝在底板上的裝有發(fā)射端光纖連接頭的發(fā)射端光纖連接架、發(fā)射端反射準(zhǔn)直架，裝于發(fā)射端反射準(zhǔn)直架上的發(fā)射端二維調(diào)節(jié)架，發(fā)射端反射鏡片裝在發(fā)射端二維調(diào)節(jié)架上，入射傳輸光纖一端進(jìn)入發(fā)射端光路耦合器殼體內(nèi)連接在發(fā)射端光纖連接頭上，第一接收端光路耦合器、第二接收端光路耦合器中分別有位于接收端光路耦合器殼體內(nèi)的裝在底板上的帶接收端光纖連接頭的接收端光纖連接架、帶接收端第一反射鏡片的第一反射匯聚架、帶接收端第二反射鏡片的第二反射匯聚架，接收端第一反射鏡片和第二反射鏡片鏡面相對，出射傳輸光纖一端進(jìn)入接收端光路耦合器殼體內(nèi)裝在接收端光纖連接頭上，光束從光源由入射傳輸光纖引入發(fā)射端光路耦合器被準(zhǔn)直后進(jìn)入真空鍍膜室射到比較片上，一部分光透射過比較片后進(jìn)入第二接收端光路耦合器而另一部分光被比較片反射后進(jìn)入第一接收端光路耦合器，第一、第二接收端光路耦合器再分別將光束偶合進(jìn)入光纖，再根據(jù)鍍膜工藝需求選其一送入檢測系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)鍍膜系統(tǒng)反射式光路裝置，其特征在于發(fā)射端反射準(zhǔn)直架 頂部有調(diào)節(jié)槽，發(fā)射端二維調(diào)節(jié)架中有一端從調(diào)節(jié)槽底部穿過調(diào)節(jié)槽的調(diào)節(jié)螺釘，與調(diào)節(jié) 螺釘伸出端螺紋連接的調(diào)節(jié)臂，裝反射鏡片的反射鏡架與調(diào)節(jié)臂上裝有螺旋調(diào)節(jié)器，在反 射鏡架和調(diào)節(jié)臂相對應(yīng)位置上分別有沉頭孔，套筒裝在兩沉頭孔上，兩沉頭孔的沉頭部分 別裝有多塊彈片，兩調(diào)節(jié)螺釘一端分別穿過兩沉頭部上的彈片與套筒螺紋連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)鍍膜系統(tǒng)反射式光路裝置，其特征在于發(fā)射端準(zhǔn)直架 底座上、光纖連接架底座上分別有調(diào)節(jié)槽，多個調(diào)節(jié)螺釘一端分別穿過發(fā)射端準(zhǔn)直架底座 上的調(diào)節(jié)槽、光纖連接架底座上的連接槽將發(fā)射端準(zhǔn)直架、光纖連接架連接在底板上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)鍍膜系統(tǒng)反射式光路裝置，其特征在于發(fā)射端光纖連 接頭、接收端光纖連接頭采用型號為SMA905光纖連接頭。
5.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)鍍膜系統(tǒng)反射式光路裝置，其特征在于光束傳播路徑 與豎直方向成3 18度夾角。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)鍍膜系統(tǒng)反射式光路裝置，其特征在于光束傳播路徑與豎 直方向成9度夾角。
全文摘要
本發(fā)明光學(xué)鍍膜測量系統(tǒng)反射式光路裝置，包括置于真空鍍膜室內(nèi)光束交叉點(diǎn)上的比較片，位于真空鍍膜室外的裝在真空鍍膜室頂部的發(fā)射端光路耦合器、第一接收端光路耦合器，位于真空鍍膜室外的裝于真空鍍膜室底部的第二接收端光路耦合器，光束從光源由入射光纖引入發(fā)射端光路耦合器被準(zhǔn)直后進(jìn)入真空鍍膜室射到比較片上，一部分光透射過比較片后進(jìn)入第二接收端光路耦合器而另一部分光被比較片反射后進(jìn)入第一接收端光路耦合器，第一、第二接收端光路耦合器再分別將光束偶合進(jìn)入光纖、送入檢測系統(tǒng)。本發(fā)明在寬光譜測量條件下，能提高鍍膜膜厚的測量精確度。
文檔編號G02B6/26GK101825437SQ20101013834
公開日2010年9月8日 申請日期2010年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者張博, 李劍輝, 薛尚清, 謝亮, 靳毅, 魏揚(yáng) 申請人:成都南光機(jī)器有限公司