CN106341981B - 用于确定由干涉滤光片反射的比色特性的方法，用于沉积这种干涉滤光片的方法，以及由干涉滤光片和物体形成的组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于确定由干涉滤光片反射的比色特性的方法，所述方法包括以下步骤：确定(E30)物体的比色坐标；以及根据所确定的比色坐标，遵守等感知定律，确定(E32，E34)由该干涉滤光片反射的至少一种比色特性(C＊f)。本发明涉及用于沉积这种干涉滤光片的方法以及由干涉滤光片和物体组成的组件。
Description
技术领域
本发明总体上涉及沉积在例如光学物品(例如眼科镜片)上的干涉滤光片(以干涉叠层的形式产生的)。
本发明更具体地涉及用于确定干涉滤光片的反射的比色特性的方法。
本发明还涉及用于将干涉滤光片沉积在光学物品上的方法，以及由干涉滤光片和物体形成的组件。
背景技术
已知将干涉滤光片(通常以薄膜的叠层的形式产生的)沉积在光学物品(例如眼科镜片)上，以便获得特定的效果，例如减反射处理或镜样外观。
根据所使用的干涉滤光片的物理特性，由该物品反射的光可以具有某种颜色。当这种效果不受控制时，可能证明是不利的，特别是因为从一个镜片到下一个镜片的颜色的可变性。在眼科镜片的情况下，颜色可变性例如在用于一副眼镜的情况下(在这种情况下，两个单独的镜片彼此靠近放置)是成问题的。
相比之下，在专利申请FR 2 896 045中已经提出通过生产其减反射涂层具有不同强度的残余反射颜色的光学物品来利用比色特性的差异。
发明内容
在此背景下，本发明提供了用于确定干涉滤光片的反射的比色特性的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-确定物体的比色坐标；
-根据所确定的比色坐标同时遵守等感知定律(iso-perception law)，确定该干涉滤光片的反射的至少一种比色特性。
因此，使用客观方式来确定干涉滤光片的比色特性，该干涉滤光片将具有被感知为与物体的颜色反射相同的颜色反射。当物体旨在位于干涉滤光片附近时，例如当该物体是眼镜架并且该干涉滤光片旨在被沉积在要安装在该框架中的眼镜或眼镜片上时，这是特别有利的。当希望获得特定颜色(例如与公司或品牌的形象相关联的颜色)的反射时，这也是有利的。
如下面更详细地解释的，用于确定比色特性的方法典型地通过为此目的设计的装置，例如为此目的编程的计算机来实施。
反射的比色特性可以根据对于干涉滤光片所希望的反射率来确定。具体地，在这种情况下，可以根据应用来选择反射率。
该反射率可以是视觉反射率(Rv)，也称为平均光反射率，其对应于通过人眼的能量灵敏度曲线加权的在380与780nm之间的全部可见光谱中的反射系数，或者平均反射率(Rm)，即在400与700nm之间的全部可见光谱中的光谱反射的(未加权的)平均值。这些因数是本领域技术人员熟知的。
“平均反射率”，记为Rm，在标准ISO 13666：1998中定义并且可以根据标准ISO8980-4直接在通过本发明的方法获得的物品上测量(以小于17°、典型地15°的入射角)。
“平均光反射率”，记为Rv，在标准ISO 13666：1998中定义。它可以根据标准ISO8980-4直接在通过本发明的方法获得的物品上测量(以小于17°、典型地15°的入射角)。
物体的比色坐标可以特别地包括物体的亮度水平和物体的颜色饱和度值；所述确定干涉滤光片的反射的至少一种比色特性的步骤可以然后包括以下子步骤：
-将该物体的亮度水平转换为等效反射率；
-根据对于该干涉滤光片所希望的反射率、该物体的等效反射率和颜色饱和度值，同时遵守等感知定律，确定该干涉滤光片的反射颜色饱和度值。
如下所解释，如此确定的该干涉滤光片的反射颜色饱和度值允许获得来自该干涉滤光片的反射颜色和物体的颜色的给定感知，不管在该干涉滤光片与该物体的反射率之间可能存在的任何差异。
根据由本发明提供的任选的，即非限制性的特征：
-该等效反射率和所希望的反射率是视觉反射率；
-所述确定干涉滤光片的反射颜色饱和度值的步骤是使得该干涉滤光片的反射颜色饱和度值与所希望的反射率的比率等于该物体的颜色饱和度值与该等效反射率的比率；
-物体的比色坐标包括该物体的色调值；
-该方法包括根据该物体的该值确定该干涉滤光片的反射的色调值的步骤；
-所确定的色调值与该物体的色调值相同；
-所述确定该物体的比色坐标的步骤包括使用比色计测量的步骤；
-所述确定比色坐标的步骤包括将所测量的比色坐标转换为极坐标(例如特别地包括物体的颜色饱和度值和物体的色调值)的步骤；
-该物体具有与品牌或公司相关联的颜色；
-该干涉滤光片旨在被沉积在光学物品，例如眼科镜片，例如眼镜片上；
-该物体是眼镜架，例如旨在承载上述眼镜片。
该干涉滤光片例如被沉积，特别是在减反射处理的情况下或为了获得镜样外观，在眼科镜片的前面(即相对于该眼科镜片位于与眼镜佩戴者的眼睛相反的该眼科镜片的面)上。
本发明还提供了用于将干涉滤光片沉积在光学物品上的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-使用诸如以上描述的方法确定该干涉滤光片的反射的比色特性；
-根据所确定的比色特性确定该干涉滤光片的物理特性；
-以所确定的物理特性将该干涉滤光片沉积在该光学物品上。
所述确定物理特性的步骤可以包括以数字方式模拟干涉滤光片的物理行为的步骤。
该干涉滤光片例如以包括多个层的干涉叠层的形式生产，并且所述确定该干涉滤光片的物理特性的步骤可以然后包括确定所述层的对应厚度的步骤。
该干涉叠层例如包括由与低折射率层交替的高折射率层构成的叠层。
高折射率层(也称为HI层)意思是指具有高于或等于1.50、优选高于或等于1.60、还更好是高于或等于1.8、并且特别是从1.8至2.2的折射率的层；并且低折射率的层(称为LI层)意思是指具有低于1.50并且优选低于1.48的折射率的层。除非另外指明，否则在本专利申请中指明的所有折射率是针对550nm的参比波长并且在25℃的温度下表示的。
一般地，高折射率(HI)层包括，非限制性地，一种或多种金属氧化物，例如TiO2、PrTiO3、LaTiO3、ZrO2、Ta2O5、Y2O3、Ce2O3、La2O3、Dy2O5、Nd2O5、HfO2、Sc2O3、Pr2O3或Al2O3、和Si3N4，或它们的混合物之一，优选ZrO2、TiO2、或Pr2O3，并且特别是ZrO2。高折射率层可以任选地包括低折射率材料如SiO2。这些材料的一种或多种混合物是这样的，即，使得所得到的层具有如上所定义，即高于或等于1.50的折射率。
低折射率(LI)层例如包括，非限制性地，SiO2、SiOx(其中1≤x＜2)、MgF2、ZrF4、Al2O3、AlF3、锥冰晶石(Na3Al3F14)、冰晶石(Na3[AlF6])，或它们的混合物，优选SiO2或掺杂有允许增加叠层的临界温度的Al2O3的SiO2。具体地，低折射率层包含SiO2。另外，这些材料的一种或多种混合物是这样的，即，使得所得到的层具有如上所定义，即低于1.50的折射率。
当使用混合物SiO2/Al2O3时，相对于该低折射率层中的二氧化硅与氧化铝的总重量，这个层优选地包含按重量计从1％至10％，特别是从1％至8％并且甚至还更好地从1％至5％的Al2O3。具体地说，氧化铝的比例过高可能有损涂层的粘附性。
例如，可以采用掺杂有按重量计4％或更少的Al2O3的SiO2层，或者掺杂有8％Al2O3的SiO2层。可以使用可商购的SiO2/Al2O3混合物，如由优美科材料股份公司(UMICOREMATERIALS AG)出售的
混合物(折射率包括在1.48与1.50之间)、或默克集团(MERCK KGaA)出售的物质
(针对500nm的波长的折射率等于1.48)。
典型地，该一个或多个低折射率层由SiO2组成并且该一个或多个高折射率层由ZrO2组成。
干涉叠层例如包括相同数目的高和低折射率层。
通常，在不考虑任选的子层下，干涉叠层包括从4至6个层，典型地4个层。
在一个可设想的实施例中，该干涉叠层包括，从基底的表面开始，ZrO2制成的第一高折射率层，SiO2制成的第二低折射率层，ZrO2制成的第三高折射率层和SiO2制成的第四低折射率层。
例如，该干涉涂层包括从该基底开始具有以下物理厚度的至少四个顺续层的叠层：
-对于高折射率层(例如ZrO2)，从100至120nm；以及
-对于低折射率层(例如SiO2)，从110至140nm；
-对于高折射率层(例如ZrO2)，从75至95nm；以及
-对于低折射率层(例如SiO2)，从55至77nm。
总体而言，该干涉叠层的这些层的比率(这些低折射率层的总物理厚度)/(这些高折射率层的总物理厚度)从0.6至1.2变化。
除非另外指明，否则本专利申请中所披露的所有层厚都是物理厚度，而不是光学厚度。
此外，该干涉叠层例如被沉积在例如由SiO2制成的粘合子层上，该粘合子层在交替的高和低折射率层的叠层与基底的表面之间。
该粘合子层通常具有从50至250nm的厚度。
该干涉叠层的这些层，例如其目的是产生减反射处理或镜样外观，可以通过任何已知的手段如蒸发(任选通过离子束辅助)，通过离子束溅射，通过阴极溅射，或通过等离子体增强化学气相沉积或通过真空室中蒸发来沉积。
该干涉叠层的这些层还可以通过高压阴极溅射沉积。
眼科镜片的基底优选地由有机玻璃(例如，热塑性塑料或热固性塑料)制成。
关于适用于基底的热塑性塑料，可以提及(甲基)丙烯酸(共)聚合物，具体地，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、硫代(甲基)丙烯酸(共)聚合物、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)、聚硫胺甲酸酯、多元醇(碳酸烯丙基酯)(共)聚合物、热塑性乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、聚酯(诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT))、多环硫化合物、聚环氧化物、聚碳酸酯/聚酯共聚物、环烯烃共聚物(诸如乙烯/降冰片烯或乙烯/环戊二烯共聚物)及其共混物。
术语“(共)聚合物”被理解为指共聚物或均聚物。术语“(甲基)丙烯酸酯”应理解为意思指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。术语“聚碳酸酯(PC)”在本发明的上下文中被理解为指均聚碳酸酯和共聚碳酸酯二者以及定序共聚碳酸酯。
最特别推荐的基底是通过二乙二醇双烯丙基碳酸酯的(共)聚合获得的那些基底(例如，由PPG工业公司以商品名CR-出售(依视路
镜片))或通过硫代(甲基)丙烯酸类单体的聚合获得的那些基底(如法国专利申请FR 2734827中描述的那些)。这些基底可以通过以上单体的共混物的聚合获得，或者甚至可以包括这些聚合物和(共)聚合物的共混物。
其他可用的基底是聚碳酸酯。
该干涉叠层可以沉积在裸基底上，即其主面是未涂覆的，或沉积在已经涂覆的基底上，即其主面涂覆有一个或多个功能性涂层。
具体地，位于基底“上”或已经沉积在该基底“上”的涂层或层被定义为以下的涂层，该涂层：
(i)定位在该裸基底主面之一的上方；
(ii)不一定与该基底接触(尽管优选接触)，即，可以将一个或多个中间涂层(通常功能性涂层)置于所讨论的裸基底与涂层之间；并且
(iii)不一定完全覆盖该基底的主面(尽管优选该主面由其覆盖)。
功能性涂层是众所周知的并且包括，通过举例的方式，用于粘附性和/或耐冲击性的底漆、和/或耐磨涂层、和/或偏振涂层、和/或光致变色涂层。
最后，本发明提供了由干涉滤光片和具有由确定的比色坐标表示的颜色的物体形成的组件，其特征在于，该干涉滤光片的反射的至少一种比色特性和该物体的比色坐标遵守等感知定律。
该物体可以物理上靠近眼科镜片(如将在下面描述的)或与其远离。在后一种情况下，一个实例是与可容易识别的特定颜色相关联的知名品牌的情况。
如已经指明的，该干涉滤光片可以沉积在眼镜片上，并且该物体可以然后是承载所述眼镜片的眼镜架。
附图说明
参照通过非限制性实例给出的附图，以下说明将使得容易理解本发明的本质以及可以如何实现本发明。在这些附图中：
-图1示出了其中可以实施本发明的示例性环境；
-图2示出了根据本发明的传授内容的用于将干涉滤光片沉积在光学物品上的方法的主要步骤；
-图3示出了根据本发明的传授内容的用于确定这种干涉滤光片的反射的比色特性的方法的主要步骤。
具体实施方式
图1示意性地示出了物体4(这里是眼镜架)和眼科镜片12(这里是旨在安装在该眼镜架中的眼镜片)，在该镜片上希望沉积干涉滤光片(例如目的是获得减反射处理或镜样外观)，该干涉滤光片具有由观察者感知的与该物体的颜色相同的反射颜色。
下面参照图2和3描述的方法特别通过为此目的编程的计算机来实施，该计算机包括处理器6(例如微处理器)和数据存储器件8(例如半导体存储器或者，作为变体，硬盘)。
数据存储器件8特别存储计算机程序，该计算机程序当其由处理器6执行时适用于实施在图2和3中的方法的某些步骤；数据存储器件8还存储在实施这些方法的环境中使用的数据，如下所解释。
以下呈现图1中所示的其他元件。
现在将参照图2描述用于将干涉滤光片沉积在光学物品(这里是眼科镜片12)上的示例性方法。
该方法以步骤E20开始，其中使用用于测量颜色的装置(例如比色计2)测量物体4的某些比色特性。
这里使用的比色计2是由Konica 
供应的“读色计(Color Reader)”CR-10，其测量由国际照明委员会(Commission Internationale 
)(CIE)定义的L＊a＊b＊比色空间中的物体的比色坐标L＊、a＊、b＊，对于在标准光源D65下处于10°的标准观察者(二者也都由该CIE定义)。
如已经指明的，该物体是例如旨在接收该眼科镜片的框架4或该框架的有色部分。作为变体，该物体可以是公司或品牌的标志(或者这种标志或这种品牌的有色部分)，例如像是在印刷介质上表示的。根据另一个可设想的实施例，该物体可以是色板(例如，该板的颜色对应于Pantone色调)。
在所描述的实例中，框架4是例如红色的，并且由比色计2进行的测量给出了对于框架4的颜色的以下比色坐标：L＊＝43.4；a＊＝54；b＊＝26。
图1中的方法用确定该干涉滤光片的比色特性的步骤E22继续，这里根据该物体的比色坐标，即如在步骤E20中测量的颜色度量坐标。为此，所测量的比色坐标例如通过交换器件(例如有线连接或无线通信器件)从比色计2传输到处理器6。
此确定步骤E22由处理器6进行，如下面参照图3详细描述的，同时遵守等感知定律，这样使得该干涉滤光片具有被感知为与该物体4的颜色反射相同的颜色反射。
在上述框架的情况下，并且如果希望获得特征在于1％的视觉反射率RVf的减反射处理(参见下面关于这一主题的图3的描述)，如以下所解释的获得饱和度值C＊f＝4.5和色调值h＊f＝26，其表征该干涉滤光片的反射颜色。
接下来，在步骤E24中，确定允许获得在步骤E22中确定的比色特性的该干涉滤光片的物理特性(通常是形成该干涉滤光片的薄层的数目、厚度和材料)。
该确定物理特性的步骤E24例如通过借助于处理器6实施该干涉滤光片的物理行为的数值模拟来进行。该数值模拟通过在处理器6中执行模拟软件包，例如软件包“TheEssential Macleod”来进行。
在上述减反射处理的情况下，并且如果例如使用具有总共4层的由ZrO2和SiO2的层的交替形成的干涉叠层，则步骤E24给出了这些层的厚度的以下值(以便获得具有以上实例的比色特性的干涉滤光片)，从基底开始：
第1层([ZrO2])：[23nm]；第2层([SiO2])：[19nm]；第3层([ZrO2])：[85nm]；第4层([SiO2])：[71nm]。
最后，在眼科镜片12上并通过一件真空沉积设备10，沉积具有所确定的物理特性的薄层，由此允许获得干涉滤光片(这里为减反射处理)，该干涉滤光片的反射颜色被感知为与物体4(在这种情况下旨在接收该镜片的框架)的反射颜色相同。为此，该件真空沉积设备10的操作例如由处理器6控制。
现在将参照图3描述用于确定干涉滤光片的反射的比色特性的示例性方法，并且通过该方法实施上述步骤E22。该方法例如由处理器6通过执行为此目的编写的计算机程序的指令来实施。
该方法在步骤E30中以将测量的比色坐标L＊、a＊、b＊转换为极坐标L＊、C＊、h°开始。
测量的颜色的色调h°和饱和度(或色度)C＊被定义为h°＝(180/π).arctan(b＊/a＊)并且C＊＝(a＊2+b＊2)1/2(即在上述实例中h°＝26°并且C＊＝59.93)。
将注意到，坐标L＊(其表示物体的颜色的亮度)在这两种表示中都使用并且因此不被步骤E30修改。
接着，在步骤E32中，将该亮度值L＊转换为等效视觉反射率RVeq。
该视觉反射率通过定义对应于由CIE定义的XYZ比色空间的Y坐标。物体的亮度值L＊和等效视觉反射率RVeq因此通过以下等式(其是基于用于将XYZ空间中的坐标转换为L＊a＊b＊空间中的坐标的公式)关联：
如果RV/Yr＞0.008856，则L＊＝116.(RVeq/Yr)1/3-16；并且
如果不是，则L＊＝903.3.RVeq/Yr，其中Yr是用于构造所讨论的L＊a＊b＊空间的光源的XYZ空间中的Y坐标。
当使用标准光源D65时，如在此已经指明的正是如此，这些公式可以写为：
如果RVeq＞0.9％，则L＊＝25.RVeq 1/3-16；并且
如果不是，则L＊＝9.RVeq。
在其中L＊＝43.4，RVeq＝13.41％的上述实例中。
因此，已经可能确定代表物体的(在所述实例中，框架4的)颜色的特性：等效视觉反射率RVeq、饱和度C＊和色调h°。
基于代表物体的颜色的这些特性，同时遵守颜色的等感知定律，提出确定该干涉滤光片的反射的比色特性。
在这里描述的实例中，根据目标应用，预定义干涉滤光片的视觉反射率RVf(例如，经由与处理器6相关联的输入器件输入并存储在数据存储器件8中)。在减反射处理应用的情况下，例如选择低于2.5％并且典型地包括在0.1％与2.5％之间的值RVf，这里值RVf＝1％。作为变体，如果目标应用是例如镜面效果，则预定义的视觉反射率RVf可以例如包括在10％与80％之间并且优选在40％与60％之间。
为了获得对于物体和由干涉滤光片反射的辐射相同的色调，该干涉滤光片的反射的色调值h°f被确定为等于该物体的色调值h°，即如在步骤E30中获得的色调值。
关于饱和度，诸位发明人已经注意到，对于给定的饱和度值，如果视觉反射率变化，则感知的颜色变化。相比之下，已经注意到，对于给定的色调和饱和度，视觉反射率增加越多，由该视觉反射率表示的颜色越多，并且该给定的饱和度和色调被感知为消色差的。
因此，这里提出了基于对于干涉滤光片预先定义的视觉反射因数RVf、物体的等效反射率RVeq和饱和度值C＊(在步骤E30中确定的)，同时遵守等感知定律确定该干涉滤光片的反射颜色饱和度C＊f，例如这样使得该视觉反射率RVeq与饱和度C＊(该物体的特性)的比率等于该视觉反射率RVf与饱和度C＊f(该干涉滤光片的特性)的比率。
换句话说，该干涉滤光片的反射颜色饱和度C＊f为：
C＊f＝C＊.RVf/RVeq。
具体地，诸位发明人已经观察到保持恒定的RV/C＊比率使得有可能确保由观察者感知的颜色保持不变。
在上述实例中，因此获得以下：C＊f＝4.5。
因此，已经可能确定代表该干涉滤光片的反射颜色的特性，所述特性是使得该反射颜色被感知为与该物体的(在所述实例中，框架4的)反射颜色相同：视觉反射率RVf(这里由用户选择)、饱和度C＊f和色调h°f。
Claims (10)
1.一种用于确定干涉滤光片的反射的比色特性的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-确定(E20，E30)物体(4)的比色坐标；
-根据所确定的比色坐标同时遵守等感知定律，确定(E32，E34)该干涉滤光片的反射的至少一种比色特性(C*f)，
其中该反射的比色特性(C*f)是根据对于该干涉滤光片所希望的反射率(RVf)确定的，
其中该物体的比色坐标包括该物体(4)的亮度水平(L*)和该物体(4)的颜色饱和度值(C*)并且其中所述确定该干涉滤光片的反射的至少一种比色特性(C*f)的步骤包括以下子步骤：
-将该物体(4)的亮度水平(L*)转换(E32)为等效反射率(RVeq)；
-根据对于该干涉滤光片所希望的该反射率(RVf)、该物体(4)的该等效反射率(RVeq)和该颜色饱和度值(C*)，同时遵守等感知规律，确定(E34)该干涉滤光片的反射颜色饱和度值(C*f)，
其中该等效反射率(RVeq)和该所希望的反射率(RVf)是视觉反射率，
其中所述确定该干涉滤光片的反射颜色饱和度值(C*f)的步骤(E34)是使得该干涉滤光片的反射颜色饱和度值(C*f)与该所希望的反射率(RVf)的比率等于该物体(4)的该颜色饱和度值(C*)与该等效反射率(RVeq)的比率。
2.如权利要求1所述的方法，其中该物体的比色坐标包括该物体(4)的色调值(h°)，该方法包括根据该物体(4)的该色调值(h°)确定该干涉滤光片的反射的色调值的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其中所确定的色调值与该物体(4)的该色调值(h°)相同。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述确定该物体的比色坐标的步骤包括使用比色计(2)测量的步骤(E20)。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述确定比色坐标的步骤包括将测量的比色坐标(L*，a*，b*)转换为极坐标(L*，C*，h°)的步骤(E30)。
6.如权利要求1至5之一所述的方法，其中该物体具有与品牌或公司相关联的颜色。
7.如权利要求1至5之一所述的方法，其中该干涉滤光片旨在被沉积在眼科镜片(12)上并且其中该物体(4)是眼镜架。
8.一种用于将干涉滤光片沉积在光学物品(12)上的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
-使用如权利要求1至7之一所述的方法确定(E20，E22)该干涉滤光片的反射的比色特性；
-根据所确定的比色特性确定(E24)该干涉滤光片的物理特性；
-以所确定的物理特性将该干涉滤光片沉积(E26)在该光学物品(12)上。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述确定(E24)物理特性的步骤包括以数字方式模拟干涉滤光片的物理行为的步骤。
10.如权利要求8或9所述的方法，其中该干涉滤光片是以包括多个层的干涉叠层的形式生产的，并且其中所述确定(E24)该干涉滤光片的这些物理特性的步骤包括确定所述层的对应厚度的步骤。
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