CN104297833B - 低反射型中性密度滤光片 - Google Patents

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Abstract

本发明属光能衰减光学元件领域，尤其涉及一种低反射型中性密度滤光片，包括基底及镀制其上的膜系层；所述膜系层结构为G|A M B或B M|G|M B；其中M为实现透射衰减及中性透射的金属层；G为基底；A及B为匹配实现金属宽光谱减反射的膜堆；所述膜堆A和膜堆B由介质层与金属层M交替镀制而成；所述金属层M采用Ni‑Cr或Ni‑Cr‑Fe材料；所述介质层采用TiO2、SiO2、Al2O3、HfO2、Ta2O5或Nb2O5。本发明可实现较宽光谱范围内的低反射和透射光谱中性二者性能上的兼顾。

Description

低反射型中性密度滤光片
技术领域
本发明属光能衰减光学元件领域，尤其涉及一种低反射型中性密度滤光片。
背景技术
中性密度滤光片能够在很宽的波段内对光进行同比例的均匀衰减，对波长没有选择性，广泛应用在各种对光能量衰减有要求的仪器和设备中。中性密度滤光片传统的制备方法是在基底表面镀制一层坚固的金属膜，利用金属对光的吸收和反射功能实现对光能的衰减。然而这类中性密度滤光片往往对光具有很强的反射效果，反射率一般在50%以上，这使它无法应用在成像领域。
应用在成像领域的中性密度滤光片有2点基本技术要求：①光谱中性——插入中性密度滤光片后不改变物体本来的颜色；②反射率低——插入中性密度滤光片后不降低成像质量（多次反射会形成虚影）。
目前，市场上有一种低反射型中性密度滤光片，但它是以树脂片为基底，通过化学反应方式获得的，这种树脂基底的低反射中性密度滤光片存在中性度不佳（偏色）等缺点，无法满足高端的仪器和设备的需求。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种较宽光谱范围内的低反射和透射光谱中性二者兼顾的低反射型中性密度滤光片。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的。
一种低反射型中性密度滤光片，它包括基底及镀制其上的膜系层；所述膜系层结构为G|A M B或B M| G|M B；其中M为实现透射衰减及中性透射的金属层；G为基底；A及B为匹配实现金属宽光谱减反射的膜堆；所述膜堆A 和膜堆B由介质层与金属层M交替镀制而成。
作为一种优选方案，本发明所述金属层M采用Ni-Cr或Ni-Cr-Fe材料。
进一步地，本发明所述介质层采用TiO2、SiO2、Al2O3、HfO2、Ta2O5或Nb2O5。
本发明可实现较宽光谱范围内的低反射和透射光谱中性二者性能上的兼顾。
基底单面镀膜：
平均反射率Rave<8% @ 400nm-700nm；
光谱中性度优于±8% @ 400nm-700nm。
基底双面镀膜：
平均反射率Rave<4% @ 400nm-700nm；
光谱中性度优于±8% @ 400nm-700nm。
低反射型中性密度滤光片（以下简称“密度片”）可应用在望远镜、显微镜、航空/卫星相机、摄影摄像等领域中。
望远镜使用密度片可以在比较亮的条件下观察物体，例如用天文望远镜观察月亮或者日食。密度片对进入望远镜的光进行了强烈的衰减，从而确保了人和望远镜的安全。
显微镜为获得最佳观察效果，需要将照明光源调到恰当的亮度，但有些显微镜的照明光源并不可调，此时就需要配备一组不同密度值的密度片。
航空/航天/卫星照相所能遇到的环境更为复杂，虽然相机可以通过调节快门和光圈来调整曝光量，但在遇到一些特殊情况下也可能造成过曝光，比如反光较强的水面、积雪覆盖地区、阳光照射，在遇到这些强光情况时就需要采用密度片来衰减进入镜头的光。
在摄影摄像领域，这种低反射型中性密度滤光片的应用更加普遍。通过使用这种密度片，可减少进入镜头的光，从而可以延长曝光时间，光密度越高，光衰减就越多，曝光时间就越长，其效果是静止物体图像清晰细腻，运动物体得到一个平滑轨迹，进而使拍摄的照片宛如仙境，给人更强的美感。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为本发明单面镀 Glass | A M B示意图。
图2为本发明双面镀 B M | Glass | M B 结构示意图。
图3为本发明图1结构膜面反射率曲线。
图4为本发明图1结构非膜面反射率曲线。
图5为本发明图1结构光密度曲线。
具体实施方式
如图所示，一种低反射型中性密度滤光片，它包括基底及镀制其上的膜系层；所述膜系层结构为G|A M B或B M| G|M B；其中M为实现透射衰减及中性透射的金属层；G为基底；A及B为匹配实现金属宽光谱减反射的膜堆；所述膜堆A 和膜堆B由介质层与金属层M交替镀制而成。
本发明所述金属层M采用Ni-Cr或Ni-Cr-Fe材料。本发明所述介质层采用TiO2、SiO2、Al2O3、HfO2、Ta2O5或Nb2O5。
在具体加工时，本发明是这样实现的：
1）本发明选用透明光学玻璃（Glass）作为基底；
2）本发明在所述的基底上镀制以下膜系结构： A + M + B（如图1所示）；
3）本发明所述M为金属层，选用材料为镍铬合金（Ni-Cr）或镍铬铁合金（Ni-Ci-Fe）。该层主要利用金属对光的吸收原理来获得所需的光密度值，该层厚度应根据需要的光密度来确定；
4）本发明中所述A为匹配实现金属宽光谱减反射的膜堆，它是利用光的干涉原理来实现对金属层的宽光谱减反射。该膜堆采用介质层和金属层材料交替镀制而形成，各层厚度根据所选材料进行优化。常用的介质材料有TiO2，SiO2，Al2O3, HfO2, Ta2O5, Nb2O5等。匹配膜堆A中所用介质材料不限于一种；
5）A + M + B中所述B为另一匹配实现金属宽光谱减反射的膜堆，与膜堆A的结构和功能类似，各层厚度根据所选材料进行优化；
6）可根据使用需求选择在基底的一侧镀上述膜系，或选择在基底两侧镀相同的上述膜系以达到更好的降低反射的效果。当采用基底两侧双面镀膜时，匹配膜堆A可酌情取消（如图2所示）；
7）采用上述膜系设计方法，可在很宽的光谱波段内（如400nm-700nm）保证良好的光谱中性度，同时有效降低光谱反射率。
实施例。
示例1：单面镀膜结构
基底：B270玻璃
介质材料：TiO2、SiO2
金属材料：Ni-Cr。
在基底的一侧镀制如下膜系。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种低反射型中性密度滤光片，其特征在于，包括基底及镀制在基底一侧上的膜系层；所述基底及膜系层结构为G|A M B；其中M为实现透射衰减及中性透射的金属层；G为基底；A及B为匹配实现金属宽光谱减反射的膜堆；所述A和B由介质层与M交替镀制而成；所述基底采用B270玻璃；所述M采用Ni-Cr；所述介质层采用TiO2、SiO2；
所述膜系层为：
。
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