CN108169825A - 一种高硬度增透膜的成型方法 - Google Patents

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刘勇
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Abstract

本发明涉及光学镜头镜片加工技术领域，具体涉及一种高硬度增透膜的成型方法，包括：(1)待镀光学玻璃表面清洗；(2)依次镀制第一层SiO2、第二层Al2O3、第三层ZrO2、第四层SiO2，在镀制的过程中不停的用离子源轰击待镀面；所述第一层SiO2的厚度为15.6～20nm；第二层Al2O3的厚度为110～150nm；第三层ZrO2的厚度为100～135nm；第四层SiO2的厚度为80～95nm；镀膜时的温度保持在130～150℃；本发明提供的增透膜的成型方法，通过在光学玻璃表面形成四层折射率不同的高硬度材料，同时，在膜层成型的过程中，结合离子源的辅助轰击及高温成膜环境，确保高增透效果的同时，有效提高该增透膜的膜层硬度，防止其在使用过程中造成玻璃镜片的划伤。

Description

一种高硬度增透膜的成型方法
技术领域
本发明涉及光学镜头镜片加工技术领域，具体涉及一种高硬度增透膜的成型方法。
背景技术
在众多的光学系统中，一个相当重要的组成部分是镜片上能降低反射的镀膜。在很多应用领域中，增透膜是不可缺少的，否则，无法达到应用的要求。就拿一个由18块透镜组成的35mm的自动变焦的照相机来说，假定每个玻璃和空气的界面有4％的反射，没有增透的镜头光透光率为27％，镀有一层膜(剩余的反射为1.3％)的镜头光透过率为66％，镀多层膜(剩余的反射为0.5％)的为85％。
经典的单层增透膜是由一薄层MgF2构成，MgF2在510nm时的折射率为1.38，需要的膜厚为92nm，因此，在510nm波长时膜层有一个光学密度(厚度)n*d为1/4的波长，镀在加热到250～300℃的玻璃基底上的MgF2，不但牢固、稳定，并且相当方便，经济；想得到更低的反射率，最简单的方法是镀一层CeF3和一层MgF2(各为1/4的光学厚度)，但是这样的镀膜结构在红、蓝端的反射率仍有上升过快的缺点；为了达到更理想的低反射效果，必须使用三层或多层镀膜结构，经典的三层膜由一层1/4光学厚度的中折射率物质，一层1/2光学厚度的高折射率物质和一层1/4光学厚度的低折射率物质组成，最常用的是Al2O3，ZrO2和MgF2，如此，在整个光学敏感段(410～680nm)的反射率低于0.5％。
常规的光学玻璃，在750g负重下其表面硬度可达到7H，即便是质量较差的玻璃，其表面硬度也有6H，而常规的镜头表面增透膜较薄，增透膜硬度较差，成膜后的镜头表面硬度低于原玻璃硬度，使用过程中极易造成镜头表面的划伤，严重影响手机的成像功能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高硬度增透膜的成型方法，在确保光学镜头增透效果的同时，提高光学镜头的表面硬度。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种高硬度增透膜的成型方法，包括以下步骤：
(1)对待镀光学玻璃表面进行清洗；
(2)依次向光学玻璃表面镀制第一层SiO2、第二层Al2O3、第三层ZrO2、第四层SiO2，在镀制的过程中不停的用离子源轰击待镀面，镀制完成即可得到所述的增透膜；
所述第一层SiO2的厚度为15.6～20nm；第二层Al2O3的厚度为110～150nm；第三层ZrO2的厚度为100～135nm；第四层SiO2的厚度为80～95nm；
镀膜时的温度保持在130～150℃。
本发明中，采用在镜头镀膜工艺膜系中使用的三种高硬度材料，以低折射率材料SiO2、中折射率材料Al2O3、高折射率材料ZrO2，合理设计膜系参数，达到增透膜的要求。
为了提高增透膜在待镀光学玻璃表面的附着力，对待镀光学玻璃表面进行清洗处理，优选的，本发明使用离子源轰击清洗待镀光学玻璃表面，离子束不仅能有效的清洗待镀光学玻璃表面，还能消除表面静电，有效改善镀膜与待镀光学玻璃表面的结合。
采用本发明提供的膜系参数，在确保足够增透效果的同时，结合成膜过程中不停的离子源轰击辅助，膜层的致密性显著提高，成膜的硬度也显著的提高。
镀膜过程中，设备的腔室内温度保持在130～150℃，采用高温环境中进行镀膜，有效的降低了水分的存在，确保更高、更纯的成膜环境，对增加膜层硬度及附着力有利，但是该温度不宜过高，过高时易造成印刷油墨的龟裂，过低时膜层硬度及附着力的提高不明显。
为了进一步的提高增透膜的膜层硬度，本发明中，所述的步骤(2)后，在增透膜的表面加镀一层防指纹膜层。本发明对所述的防指纹膜层的具体材质不做特殊的要求，可以为所属领域技术人员所熟知的，具体的，例如，采用真空蒸镀的方式在增透膜的上面蒸镀一层有机氟化物材料。该氟化物材料不仅具有防水、防油、防指纹的作用，还能间接的提高增透膜的抗刮伤能力。
与现有技术相比，本发明提供的增透膜的成型方法，通过在光学玻璃表面形成四层折射率不同的高硬度材料，同时，在膜层成型的过程中，结合离子源的辅助轰击及高温成膜环境，确保高增透效果的同时，有效提高该增透膜的膜层硬度，防止其在使用过程中造成玻璃镜片的划伤。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1
本发明提供了一种高硬度增透膜的成型方法：
(1)对待镀光学玻璃表面进行清洗；
(2)依次向光学玻璃表面镀制第一层SiO2、第二层Al2O3、第三层ZrO2、第四层SiO2，在镀制的过程中不停的用离子源轰击待镀面，镀制完成即可得到所述的增透膜；
所述第一层SiO2的厚度为18nm；第二层Al2O3的厚度为130nm；第三层ZrO2的厚度为120nm；第四层SiO2的厚度为90nm；
镀膜时的温度保持在140℃。
实施例2
本实施例与实施例1的高硬度增透膜的成型方法一致，不同的是，在得到的增透膜表面加镀制一层厚度为20nm的有机氟化物材料，其余不变，得到所述的高硬度增透膜。
实施例3
本发明提供了一种高硬度增透膜的成型方法：
(1)对待镀光学玻璃表面进行清洗；
(2)依次向光学玻璃表面镀制第一层SiO2、第二层Al2O3、第三层ZrO2、第四层SiO2，在镀制的过程中不停的用离子源轰击待镀面，镀制完成即可得到所述的增透膜；
所述第一层SiO2的厚度为15.6nm；第二层Al2O3的厚度为110nm；第三层ZrO2的厚度为100nm；第四层SiO2的厚度为80nm；
镀膜时的温度保持在130℃。
实施例4
本发明提供了一种高硬度增透膜的成型方法：
(1)对待镀光学玻璃表面进行清洗；
(2)依次向光学玻璃表面镀制第一层SiO2、第二层Al2O3、第三层ZrO2、第四层SiO2，在镀制的过程中不停的用离子源轰击待镀面，镀制完成即可得到所述的增透膜；
所述第一层SiO2的厚度为20nm；第二层Al2O3的厚度为150nm；第三层ZrO2的厚度为135nm；第四层SiO2的厚度为95nm；
镀膜时的温度保持在150℃。
对比例1
本实施例与实施例1的高硬度增透膜的成型方法一致，不同的是，镀膜腔体内不开启加温装置，其余不变，得到所述的高硬度增透膜。
对比例2
本实施例与实施例1的高硬度增透膜的成型方法一致，不同的是，本实施例中在镀制前与镀制过程中未采用离子源轰击处理，其余不变，得到所述的高硬度增透膜。
对比例3
本实施例与实施例1的高硬度增透膜的成型方法一致，不同的是，本实施例中所述的第一层SiO2的厚度为13nm，其余不变，得到所述的高硬度增透膜。
对比例4
本实施例与实施例1的高硬度增透膜的成型方法一致，不同的是，本实施例中所述的第二层Al2O3的厚度为100nm，其余不变，得到所述的高硬度增透膜。
对比例5
本实施例与实施例1的高硬度增透膜的成型方法一致，不同的是，本实施例中所述的第三层ZrO2的厚度为90nm，其余不变，得到所述的高硬度增透膜。
对比例6
本实施例与实施例1的高硬度增透膜的成型方法一致，不同的是，本实施例中所述的第四层SiO2的厚度为70nm，其余不变，得到所述的高硬度增透膜。
对比例7
本实施例与实施例1的高硬度增透膜的成型方法一致，不同的是，本实施例在镀膜过程中缺少离子源辅助，其余不变，得到所述的高硬度增透膜。
本发明提供的实施例通过以下测试方法进行相关性能的测试：
1、膜厚
本发明中各层膜厚由真空镀膜设备中的晶控膜监测仪(美国INFICON IC/5)测得。
2、硬度测试
采用BEVS 1301铅笔硬度计对增透膜表面的硬度进行测试，并将测试结果记录到表1中。
3、膜层结合强度测试：
将镀膜产品浸没到100℃热水中蒸煮30min，按如下程度评价膜层结合强度并将测试结果记录到表1中。
○：无脱膜无变色；
△：有轻微脱膜(膜层脱落面积不大于20％)、轻微变色现象；
╳：膜层脱落(脱落面积大于20％、针孔状脱膜现象)、膜层变色。
4、透光率测试
使用上海欣茂可见分光光度计723PCS(上海欣茂仪器公司)对镀制增透膜的光学玻璃测试透光率，并将测试结果记录到表1中。
本发明中采用的玻璃基材，在负重750g时测得未镀膜处理的玻璃表面硬度为7H，在420～680nm的平均透光率为91.8％。
表1：
从上述实验数据可以看出，本发明提供的高硬度增透膜的成型方法，得到的光学玻璃具有表面硬度高、膜层结合强度高、透光率高的优点。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种高硬度增透膜的成型方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)对待镀光学玻璃表面进行清洗；
(2)依次向光学玻璃表面镀制第一层SiO2、第二层Al2O3、第三层ZrO2、第四层SiO2，在镀制的过程中不停的用离子源轰击待镀面，镀制完成即可得到所述的增透膜；
所述第一层SiO2的厚度为15.6～20nm；第二层Al2O3的厚度为110～150nm；第三层ZrO2的厚度为100～135nm；第四层SiO2的厚度为80～95nm；
镀膜时的温度保持在130～150℃。
2.根据权利要求1所述的高硬度增透膜的成型方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，在真空镀膜设备中使用离子源轰击清洗待镀光学玻璃表面。
3.根据权利要求1所述的高硬度增透膜的成型方法，其特征在于：所述的步骤(2)后，在增透膜的表面加镀一层防指纹膜层。
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