专利名称：光学镀膜膜厚反射率的测量及显示方法
技术领域：
本发明属于光学镀膜监控技术领域，具体是一种光学镀膜膜厚反射率的测量及显示方法。
背景技术：
目前在光学镀膜中，一般采用光学监控系统进行镀膜膜厚的监测和控制，即由光源系统发出的光束经过调制、准直、分光，投射到比较片上，再将比较片反射的膜厚光信号投在受光器上，经过光电转换，获得带有膜厚信息的电压信号。当电压信号达到通过理论计算或实验情况设定的某一极值时，即认为镀膜达到了要求的厚度而停止蒸镀。这种方法不能直观地看到镀膜反射率实时值的变化及停止蒸镀点的反射率值。而且因受镀膜机内的温度、真空度及蒸镀速率等各种随机因素的影响，其电压信号也不能准确地反映镀膜膜层本身的反射率实时值，也无法进行镀膜监控系统性能的分析评价和改进调整。对于这一问题，国内外尚没有较好的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于精确控制光学镀膜膜层厚度，能够直观，精确地实时显示当前膜厚下的反射率曲线，并能准确地确定和控制镀膜停止点的光学镀膜膜厚反射率的测量及显示方法。
为实现上述目的，本发明的光学镀膜膜厚反射率的测量及显示方法包括以下步骤(1)将反射率运算模型及当前膜层的理论镀膜曲线导入计算机处理软件；(2)当蒸镀监控开始后，将投光系统投射并经镀膜比较片反射的光信号通过光电转换及信号处理转换为电压信号；(3)由计算机驱动数据采集卡采集当前膜厚下的电压值，并传输给数据处理软件；(4)由计算机数据处理软件根据初始反射率、初始电压值和当前膜厚下的电压值计算出当前膜厚下的反射率，并在计算机屏幕上实时显示反射率变化曲线。
(5)由计算机根据实时反射率的变化曲线对理论镀膜曲线进行修正，同时绘制实际镀膜曲线；(6)当监测实际镀膜曲线进行到第一个峰值(高折射率膜料)或谷值(低折射率膜料)时，计算机根据实时反射率值运算确定蒸镀停止点的反射率值；(7)当实时反射率值达到蒸镀停止点的数值时，由计算机操作系统控制晶控，停止蒸镀。
按照上述方法可实现镀膜膜厚反射率的在线测量，并在计算机屏幕上直接显示反射率的实时值，能够直观、精确地观察当前膜层蒸镀过程，并可利用实时反射率值对监控电压信号的理论变化曲线进行修正，从而得到完全符合当前膜层蒸镀情况的真实参数，获得与膜层厚度变化相一致的电压信号变化曲线，并能准确地确定和控制蒸镀停止点，使镀膜精度大幅度提高，从而获得高精密度的光学镀膜件。
图1是本发明的流程图；图2是本发明的程序控制图。
图3是本发明的镀膜曲线图；
具体实施例方式
参看图1、图2，在光学镀膜过程中，随着膜层厚度的不断变化，反射率、折射率及其相应的反射光能量都在发生变化，而反射率或透射率、折射率是光学镀膜件的主要光谱特性。因而，对光学薄膜厚度的监控就是对薄膜的反射率或透射率进行测量和控制，监控时，一旦测量数值达到所要求的膜厚相对应的数值时，就立即关闭蒸镀挡板，停止膜层蒸镀。因此，本发明是利用计算机快速准确的数据处理功能，对薄膜蒸镀过程中反射率的变化进行在线测量和实时显示，以达到精确控制蒸镀膜层厚度的目的。所采用的方法是首先将反射率运算模型(当前膜厚下的反射率＝初始反射率×当前电压值÷初始电压值)及经过实验和运算绘制的理论镀膜曲线导入计算机处理软件。在蒸镀操作开始后，由膜厚信号转换处理系统对镀膜比较片反射的光信号进行光电转换，并对转换的电压信号进行放大、滤波、整流，转换为直流电压信号。然后，由计算机驱动数据采集卡采集当前膜厚下的电压值，并传输给计算机数据处理软件，再应用导入的运算模型计算出当前膜厚下的反射率值，并在屏幕上直接显示。
参见图3的镀膜曲线图，图中，横坐标是蒸镀时间t，纵坐标是反射率Rw，镀膜曲线呈近似正弦波形，在蒸镀高折射率膜料时，Lf是理论镀膜曲线峰值点，Lo是理论镀膜曲线停镀点，Sf是实际镀膜曲线的峰值点，So是实际镀膜停镀点；在蒸镀低折射率膜料时，Lg是理论镀膜曲线谷值点，Lo是理论镀膜曲线停镀点，Sg是实际镀膜曲线的谷值点，So是实际镀膜停镀点。通过计算机计算的实时反射率值，可以对理论镀膜曲线进行修正，并直接绘制出实际镀膜曲线。当监测到第一个峰值(蒸镀高折射率膜料)或谷值(蒸镀低折射率膜料)时，计算机计算并显示出蒸镀停止点的反射率值，当实时反射率达到该值时，计算机按照预先设定的操作程序即可自动操纵镀膜机停止当前膜层的蒸镀。由于本方法利用计算机对膜层反射率进行快速准确地在线测量和实时显示，并对蒸镀系统进行自动化操作，因而可使镀膜精度大大提高，其精度可控制在0.01％以内。
权利要求
1.种光学镀膜膜厚反射率的测量及显示方法，其特征在于它包括以下步骤(1)将反射率运算模型及当前膜层的理论镀膜曲线导入计算机处理软件；(2)当蒸镀监控开始后，将投光系统投射并经镀膜比较片反射的光信号通过光电转换及信号处理转换为电压信号；(3)由计算机驱动数据采集卡采集当前膜厚下的电压值，并传输给数据处理软件；(4)由计算机数据处理软件根据初始反射率、初始电压值和当前膜厚下的电压值计算出当前膜厚下的反射率，并在计算机屏幕上实时显示反射率变化曲线。(5)由计算机根据实时反射率的变化曲线对理论镀膜曲线进行修正，同时绘制实际镀膜曲线；(6)当监测实际镀膜曲线进行到第一个峰值(高折射率膜料)或谷值(低折射率膜料)时，计算机根据实时反射率值运算确定蒸镀停止点的反射率值；(7)当实时反射率值达到蒸镀停止点的数值时，由计算机操作系统控制晶控，停止蒸镀。
全文摘要
本发明涉及一种用于光学镀膜监控的光学镀膜膜厚反射率的测量及显示方法，它是利用计算机快速准确的数据处理功能，对薄膜蒸镀过程中反射率的变化进行在线测量和实时显示，并依据镀膜曲线峰值或谷值点的反射率值精确地确定蒸镀停止点。使用该方法，可以直观、精确地观察当前膜层蒸镀过程，更加快速地计算峰值点处光学基件的实际折射率和实际蒸镀膜厚，并能准确地确定和控制镀膜的停止点，从而获得高精密度的光学镀件。
文档编号G01M11/02GK101017211SQ200710054020
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月27日 优先权日2007年2月27日
发明者赵升林, 孙龙, 菊池和夫 申请人:河南中光学集团有限公司