一種用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種漸變折射率的高顯色性窄帶負濾光片及其制備工藝，濾光片的膜系結(jié)構(gòu)采用傅立葉變換方法來設(shè)計，可用于眼底激光治療裝置。濾光片膜系包括了匹配層、褶皺膜層和減反膜層三部分，其中，匹配層的折射率由基板開始遞增并過渡到褶皺膜層的中間折射率，褶皺膜層為主體膜系，折射率呈正弦形變化，并采用切趾函數(shù)，減反膜層由兩層高低折射率薄膜組成。本發(fā)明的負濾光片包含多個反射帶，可在眼底激光治療裝置中對照明光源的光譜進行調(diào)節(jié)，提高照明系統(tǒng)的顯色性能。該濾光片具有顯色效果好、性能穩(wěn)定、易于制備等優(yōu)點。
【專利說明】一種用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片及其制備
工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)濾光片的設(shè)計與制備領(lǐng)域，具體涉及一種用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]在眼底激光治療儀中，照明光源的光路與治療激光的光路部分重疊，照明光源經(jīng)過一部分激光濾光片之后，缺少了部分光譜成分，導(dǎo)致在眼底照明時顯色指數(shù)下降，醫(yī)生的觀察視野出現(xiàn)色偏差，不易區(qū)分病人的眼底組織，嚴重影響病灶區(qū)域的準確判斷與定位。為提高照明系統(tǒng)的顯色性能，必須在觀察光路中增設(shè)濾光片，對眼底反射的照明光源的光譜進行選擇性濾波。這種濾光片稱為顯色性窄帶負濾光片，是眼底激光治療設(shè)備中的關(guān)鍵器件，其核心技術(shù)涉及光學(xué)薄膜的優(yōu)化設(shè)計與精密制備。
[0003]負濾光片的設(shè)計有階躍折射率和漸變折射率兩種方式。階躍折射率設(shè)計的膜厚相對較小，但反射帶帶寬難以達到30 nm以內(nèi)，且通帶透過率不高，制備的可重復(fù)性低。漸變折射率設(shè)計雖然膜厚較大，但是反射帶帶寬可以達到20 nm以內(nèi)，容易實現(xiàn)多反射帶設(shè)計，且通帶波紋小，透過率較高，加工重復(fù)性較好，所以，具有多個反射帶的高顯色性窄帶負濾光片一般采用漸變折射率進行設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片及其制備工藝，包括基板和膜系結(jié)構(gòu)，其特征性在于:所述的膜系結(jié)構(gòu)依次設(shè)有匹配層、褶皺膜層和減反膜層，所述匹配層與基板相貼合。
[0005]所述的基板可以是B270、K9、BK7等透明介質(zhì)材料。
[0006]所述的用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片，其特征性在于:所述的匹配層和褶皺膜層都是漸變折射率膜層，所述的匹配層連接基片與褶皺膜層，折射率由基板逐漸遞增并過渡到褶皺膜層的中間折射率，所述的褶皺膜層折射率呈正弦形變化，所述的減反膜層由兩層高低折射率薄膜組成，位于整體膜系的最外層。
[0007]所述高顯色性窄帶負濾光片的匹配層厚度大于400 nm，褶皺膜層厚度大于10μ m,減反膜層膜厚約為180 nm。
[0008]所述的用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片，其特征性在于:所述膜層的材料為SiOxNy。
[0009]所述的用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片，其特征在于:所述的濾光片的透過率在可見光范圍內(nèi)包含若干個反射帶，通帶的平均透過率超過90%。
[0010]所述的用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片，其特征性在于反射帶數(shù)量可以是2個，且反射帶中心波長分別為532 nm和590 nm。
[0011]所述高顯色性窄帶負濾光片膜系的顯色性能是以一般顯色指數(shù)兄和特殊顯色指數(shù)疋作為評價指標。
[0012]一種用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片的制備工藝，其特征在于:所述的高顯色性窄帶負濾光片的制備工藝包括:
1)根據(jù)已知照明光源的發(fā)光光譜和眼底激光的工作波長，構(gòu)建濾光片的初始透過率曲線模型；
2)以顯色指數(shù)作為評價函數(shù)，對初始透過率曲線進行優(yōu)化；
3)對優(yōu)化后的透過率曲線進行傅立葉變換，得到高顯色性窄帶負濾光片的折射率分
布；
4)選用550nm作為參考波長，根據(jù)該波長下SiOxNy材料折射率與反應(yīng)氣體比例的對應(yīng)關(guān)系確定濾光片膜系制備時氣體流量的變化曲線，以0.01為間隔對折射率進行等間距線性插值采樣，得到所需的折射率、反應(yīng)氣體比例、流量對應(yīng)關(guān)系；
5)采用脈沖磁控反應(yīng)濺射進行膜系制備，靶材為硅，薄膜材料為SiOxNy，濺射功率為2.0 kW，輸入氧氣和氮氣的混合氣體參與反應(yīng)，氣體流量采用主/從配置方式進行控制，即在沉積過程中對氮氣流量進行主動控制，氧氣流量進行相應(yīng)的隨從變化，得到所需比例的混合反應(yīng)氣體后施加閉環(huán)控制；
6)薄膜的連續(xù)濺射沉積需要歷時215-220分鐘，然后在300°C下退火10分鐘即得到所需的高顯色性窄帶負濾光片。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種一種用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片及其制備工藝，具有多項功能，包括對532 nm治療激光的高反射，阻止眼底反射或散射的治療激光進入醫(yī)生的眼睛，同時對眼底反射光譜進行濾波調(diào)節(jié)，真實反映出眼底組織的顏色特征，以利于醫(yī)生對病灶的準確定位和激光治療，此外，濾光片還要保證能夠透過足夠多的照明光能量，使醫(yī)生能看到明亮清晰的眼底結(jié)構(gòu)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明設(shè)計的高顯色性窄帶負濾光片膜系結(jié)構(gòu)示意圖，圖中標號:1是基板，2是匹配層，3是褶皺層，4是減反膜層。
[0015]圖2為本發(fā)明設(shè)計的高顯色性窄帶負濾光片的初始透過率曲線。
[0016]圖3為本發(fā)明設(shè)計的雙反射帶高顯色性窄帶負濾光片的最優(yōu)化透過率曲線。
[0017]圖4為本發(fā)明設(shè)計的雙反射帶高顯色性窄帶負濾光片的折射率分布。
[0018]圖5為本發(fā)明設(shè)計的三反射帶高顯色性窄帶負濾光片的最優(yōu)化透過率曲線。
[0019]圖6為本發(fā)明設(shè)計的三反射帶高顯色性窄帶負濾光片的折射率分布。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明提供了一種用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片及其制備工藝，包括基板和膜系結(jié)構(gòu)，基板為玻璃材料，膜系結(jié)構(gòu)依次設(shè)有匹配層、褶皺膜層和減反膜層，匹配層與基板相貼合。匹配層上設(shè)有褶皺膜層，匹配層和褶皺膜層都是漸變折射率膜層，匹配層連接基片與褶皺膜層，折射率由基板逐漸遞增并過渡到褶皺膜層的中間折射率，褶皺膜層折射率呈正弦形變化，減反膜層由兩層高低折射率薄膜組成，位于整體膜系的最外層。
[0021]用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片，其透過率在可見光范圍內(nèi)包含若干個反射帶，反射帶數(shù)量可以是2個，且反射帶中心波長分別為532 nm和590 nm ;反射帶數(shù)量也可以是3個，且反射帶中心波長分別為475 nm、532 nm和590 nm。
[0022]實例I
雙反射帶高顯色性窄帶負濾光片的設(shè)計與制備步驟:
(O已知照明光源的發(fā)光光譜和眼底激光的工作波長532 nm，構(gòu)建濾光片的初始透過率曲線模型(見圖2)，在可見光范圍內(nèi)只有中心波長為532 nm的一個反射帶，其余均為通帶;
(2)以顯色指數(shù)作為評價函數(shù)，對初始透過率曲線進行優(yōu)化，出現(xiàn)中心波長為590nm的第二個反射帶(見圖3)，反射率峰值達到70%時，一般顯色指數(shù)兄達到86，特殊顯色指數(shù)兄達到98 ；
(3)對優(yōu)化后的透過率曲線進行傅立葉變換，得到雙反射帶高顯色性窄帶負濾光片的折射率分布(見圖4)；
(4)選用550nm作為參考波長，根據(jù)該波長下SiOxNy材料折射率與反應(yīng)氣體比例的對應(yīng)關(guān)系確定濾光片膜系制備時氣體流量的變化曲線，以0.01為間隔對折射率進行等間距線性插值采樣，得到所需的折射率、反應(yīng)氣體比例、流量對應(yīng)關(guān)系；
(5)采用脈沖磁控反應(yīng)濺射進行膜系制備，靶材為硅，薄膜材料為SiOxNy，濺射功率為2.0 kW，輸入氧氣和氮氣的混合氣體參與反應(yīng)，氣體流量采用主/從配置方式進行控制，即在沉積過程中對氮氣流量進行主動控制，氧氣流量進行相應(yīng)的隨從變化，得到所需比例的混合反應(yīng)氣體后施加閉環(huán)控制；
(6)薄膜的連續(xù)濺射沉積需要歷時220分鐘左右，然后在300°C下退火10分鐘即得到所需的雙反射帶高顯色性窄帶負濾光片。
[0023]實例2
三反射帶高顯色性窄帶負濾光片的設(shè)計與制備步驟:
(O已知照明光源的發(fā)光光譜和眼底激光的工作波長532 nm，構(gòu)建濾光片的初始透過率曲線模型(見圖2)，在可見光范圍內(nèi)只有中心波長為532 nm的一個反射帶，其余均為通帶;
(2)以顯色指數(shù)作為評價函數(shù)，對初始透過率曲線進行優(yōu)化，首先出現(xiàn)中心波長為590nm的第二個反射帶，反射率峰值為75%，然后出現(xiàn)中心波長為475nm的第三個反射帶，反射率峰值為45% (見圖5)，此時，一般顯色指數(shù)兄達到90，特殊顯色指數(shù)兄達到99 ；
(3)對優(yōu)化后的透過率曲線進行傅立葉變換，得到三反射帶高顯色性窄帶負濾光片的折射率分布(見圖6);
(4)選用550nm作為參考波長，根據(jù)該波長下SiOxNy材料折射率與反應(yīng)氣體比例的對應(yīng)關(guān)系確定濾光片膜系制備時氣體流量的變化曲線，以0.01為間隔對折射率進行等間距線性插值采樣，得到所需的折射率、反應(yīng)氣體比例、流量對應(yīng)關(guān)系；
(5)采用脈沖磁控反應(yīng)濺射進行膜系制備，靶材為硅，薄膜材料為SiOxNy，濺射功率為
2.0 kW，輸入氧氣和氮氣的混合氣體參與反應(yīng)，氣體流量采用主/從配置方式進行控制，即在沉積過程中對氮氣流量進行主動控制，氧氣流量進行相應(yīng)的隨從變化，得到所需比例的混合反應(yīng)氣體后施加閉環(huán)控制；
(6)薄膜的連續(xù)濺射沉積需要歷時215分鐘左右，然后在300°C下退火10分鐘即得到所需的三反射帶高顯色性窄帶負濾光片。
[0024]實例1、實例2設(shè)計與制備的兩種窄帶負濾光片在可見光范圍內(nèi)包含多個反射帶，通帶的平均透過率超過90%，在眼底激光治療儀中使用，可以提高照明系統(tǒng)的顯色性能，同時對532 nm的治療激光有很高的反射，能夠有效保護醫(yī)生的眼睛不受激光傷害。
【權(quán)利要求】
1.一種用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片，包括基板和膜系結(jié)構(gòu)，其特征性在于:所述的基板為玻璃材料，所述的膜系結(jié)構(gòu)依次設(shè)有匹配層、褶皺膜層和減反膜層，所述匹配層與基板相貼合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片，其特征性在于:所述的匹配層和褶皺膜層都是漸變折射率膜層，所述的匹配層連接基片與褶皺膜層，折射率由基板逐漸遞增并過渡到褶皺膜層的中間折射率，所述的褶皺膜層折射率呈正弦形變化，所述的減反膜層由兩層高低折射率薄膜組成，位于整體膜系的最外層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片，其特征性在于:所述膜層的材料為SiOxNy。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片，其特征在于:所述的濾光片的透過率在可見光范圍內(nèi)包含若干個反射帶，通帶的平均透過率超過90%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片，其特征性在于反射帶數(shù)量可以是2個,且反射帶中心波長分別為532 nm和590 nm。
6.一種用于眼底激光治療的高顯色性窄帶負濾光片的制備工藝，其特征在于:所述的高顯色性窄帶負濾光片的制備工藝包括: (1)根據(jù)已知照明光源的發(fā)光光譜和眼底激光的工作波長，構(gòu)建濾光片的初始透過率曲線模型； (2)以顯色指數(shù)作為評價函數(shù)，對初始透過率曲線進行優(yōu)化； (3)對優(yōu)化后的透過率曲線進行傅立葉變換，得到高顯色性窄帶負濾光片的折射率分布； (4)選用550nm作為參考波長，根據(jù)該波長下SiOxNy材料折射率與反應(yīng)氣體比例的對應(yīng)關(guān)系確定濾光片膜系制備時氣體流量的變化曲線，以0.01為間隔對折射率進行等間距線性插值采樣，得到所需的折射率、反應(yīng)氣體比例、流量對應(yīng)關(guān)系； (5)采用脈沖磁控反應(yīng)濺射進行膜系制備，靶材為硅，薄膜材料為SiOxNy，濺射功率為.2.0 kW，輸入氧氣和氮氣的混合氣體參與反應(yīng)，氣體流量采用主/從配置方式進行控制，即在沉積過程中對氮氣流量進行主動控制，氧氣流量進行相應(yīng)的隨從變化，得到所需比例的混合反應(yīng)氣體后施加閉環(huán)控制； (6)薄膜的連續(xù)濺射沉積需要歷時215-220分鐘，然后在300°C下退火10分鐘即得到所需的高顯色性窄帶負濾光片。
【文檔編號】G02B5/26GK103592709SQ201310529535
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】厲以宇, 陳嬌潔, 馮海華, 周朝輝, 陳浩, 瞿佳 申請人:溫州醫(yī)科大學(xué), 溫州醫(yī)科大學(xué)眼視光研究院, 溫州新境界視光科技有限公司