CN109991690A

CN109991690A - 一种光学干涉膜及包含其的镜片

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Publication number: CN109991690A
Application number: CN201910151182.5A
Authority: CN
Inventors: 王周连
Original assignee: 王周连
Current assignee: TAIZHOU TIANHE OPTICS GLASSES CO.,LTD.
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2019-07-09
Anticipated expiration: 2039-02-28
Also published as: CN109991690B

Abstract

本发明属于视觉科学领域，涉及一种光干涉膜及包含该光学干涉膜的镜片。所述光学干涉膜为多层膜结构，其由低折射率层和高折射率层交替堆叠而成，其中所述低折射率层为氟化镁层或二氧化硅层，所述高折射率层为二氧化锆层或二氧化钛层。所述镜片外表面包含如上所述的光学干涉膜。

Description

一种光学干涉膜及包含其的镜片

技术领域

本发明属于视觉科学领域，涉及一种光干涉膜及包含该光学干涉膜的镜片。

背景技术

光学干涉膜通过膜干涉光的输出，以达到我们想要的在某一或是多个波段范围内的光的全部透过或光的全部反射或是光的偏振分离等各特殊形态的光，分成四种：反射膜、增透膜、滤光膜和光学保护膜。光学反射膜为在光学表面上镀一层折射率高于基体材料的薄膜，用以增加光学表面的反射率；光学增透膜沉积在光学元件表面，用以减少表面反射，增加光学系统透射，又称减反射膜；光学滤光膜用来衰减光强度或改变光谱成分；光学保护膜沉积在材料表面，用以增加其强度或稳定性，改进光学性质。其中，减反射膜常用于眼镜镜片领域，减少在可见光区域内镜片表面光的反射，从而提高人眼的视觉质量。

然而在不同光亮度水平下，人类不同视觉系统发挥作用，人眼的敏感度也会有所不同。在明亮环境中(大于3cd/m²的亮度水平)，视网膜锥体细胞起作用，分辨颜色和细部；在暗环境里(0.001cd/m²以下的亮度水平)，杆状细部起作用，此时视觉只有黑灰白三色；此外，人眼在低亮度条件下和暗视觉情形下对眩光更为敏感。驾驶员在夜间行车时，由于灯光照射范围和亮度有限，视力减弱，视野变得很狭窄，加上灯光随路面起伏不平而晃动，容易产生眩光，使驾驶员对各种交通情况和行进方向的判断均感困难，增大了交通事故的发生。如何提供能够有效提高在暗环境下视觉敏锐度的眼镜，是许多眼镜厂家的索求，也是夜间驾车人的需要。

发明内容

本发明的目的提供一种光学干涉膜及包含该膜的镜片，旨在帮助夜间行车的驾驶员在暗环境下获得良好的视觉，减轻心理压力，提高行车安全。

为了达到本发明的一个目的，本发明采用以下技术方案：一种光学干涉膜，所述光学干涉膜为多层膜结构，其由低折射率层和高折射率层交替堆叠而成，其中所述低折射率层为氟化镁层或二氧化硅层，所述高折射率层为二氧化锆层或二氧化钛层。

作为优选，所述光学干涉膜的第一层和最后一层分别为氟化镁层和二氧化硅层。

作为优选，所述光学干涉膜为五层膜结构，所述五层膜依次为氟化镁层、二氧化锆层或二氧化钛层、二氧化硅层、二氧化锆层或二氧化钛层和二氧化硅层。

作为优选，所述五层膜依次为氟化镁层、二氧化锆层、二氧化硅层、二氧化锆层和二氧化硅层。

作为优选，所述氟化镁层、二氧化锆层、二氧化硅层、二氧化锆层和二氧化硅层厚度分别为80-100nm、140-180nm、85-105nm、156-196nm和75-110nm。。

作为优选，所述氟化镁层、二氧化锆层、二氧化硅层、二氧化锆层和二氧化硅层厚度分别为85-90nm、140-160nm、90-95nm、160-170nm和80-90nm。

进一步优选，所述氟化镁层、二氧化锆层、二氧化硅层、二氧化锆层和二氧化硅层厚度分别为88nm、152nm、90nm、164nm和89nm。

作为优选，所述五层膜依次为氟化镁层、二氧化钛层、二氧化硅层、二氧化钛层和二氧化硅层。

作为优选，所述氟化镁层、二氧化钛层、二氧化硅层、二氧化钛层和二氧化硅层厚度分别为80-100nm、120-164nm、85-105nm、130-180nm和70-120nm。

作为优选，所述氟化镁层、二氧化钛层、二氧化硅层、二氧化钛层和二氧化硅层厚度分别为84-96nm、120-130nm、89-100nm、130-150nm和70-85nm。

进一步优选，所述氟化镁层、二氧化钛层、二氧化硅层、二氧化钛层和二氧化硅层厚度分别为90nm、124nm、90nm、144nm和76nm。

本发明的另一个目的，采用以下技术方案实现：一种镜片，所述镜片外表面包含如上所述的光学干涉膜。

作为优选，所述镜片为K9玻璃或者有机玻璃。有机玻璃选自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺、聚酰亚胺等。

作为优选，靠近镜片外表面的第一层为氟化镁层，最外层为二氧化硅层。自镜片而上分别为氟化镁层、二氧化锆层或二氧化钛层、二氧化硅层、二氧化锆层或二氧化钛层和二氧化硅层。

人眼在暗处环境下，对波长为507nm为中心波长的黄绿光感觉效率最高，也就是说，这种黄绿光的辐射人眼最敏感，可引起人眼最大的视觉；而对波长为430nm中心的蓝紫光不敏感。本发明的光学干涉膜就是根据人眼的视觉敏感特性设计的，通过低折射率层和高折射率层的交替堆叠，并限定不同膜层成分和厚度，从而实现增强绿光和黄光的透过率的同时降低紫光和蓝光的透过率，提高人眼在暗处下的视觉敏感度和成像清晰度。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。

本发明的光学干涉膜为多层膜结构，由低折射率层和高折射率层交替堆叠而成，采用的低折射率层为氟化镁层或二氧化硅层，采用的高折射率层为二氧化锆层或二氧化钛层。其中，氟化镁的折射率为1.3～1.4，二氧化硅的折射率为1.4～1.5，二氧化钛的折射率为2.3～2.5，二氧化锆的折射率为2.1～2.2。通过氟化镁层或二氧化硅层和二氧化高层或二氧化钛层之间的相互交替堆叠，形成具有良好光线透过率的膜层。

优选具有5层膜结构的光学干涉膜，所述五层膜依次为氟化镁层、二氧化锆层或二氧化钛层、二氧化硅层、二氧化锆层或二氧化钛层和二氧化硅层。

各层膜的厚度根据膜层结构而定，为了达到更好的暗视觉效果，需要对膜厚度进行精密调控。

如果光学干涉膜的膜层构造为氟化镁层、二氧化锆层、二氧化硅层、二氧化锆层和二氧化硅层，选用厚度分别为80-100nm、140-180nm、85-105nm、156-196nm和75-110nm。进一步优选厚度分别为85-90nm、140-160nm、90-95nm、160-170nm和80-90nm，特别优选厚度分别为88nm、152nm、90nm、164nm和89nm。

如果光学干涉膜的膜层构造为氟化镁层、二氧化钛层、二氧化硅层、二氧化钛层和二氧化硅层，选用厚度分别为80-100nm、120-164nm、85-105nm、130-180nm和70-120nm。进一步优选厚度分别为84-96nm、120-130nm、89-100nm、130-150nm和70-85nm，特别优选厚度分别为90nm、124nm、90nm、144nm和76nm。

通过膜层结构与膜层厚度的精密调控，使得最终的光学干涉膜在暗环境下，最大化增强绿光和黄光的透过率，同时降低紫光和蓝光的透过率，从而提高人眼视觉敏感度和成像清晰度。

本发明的镜片外表面蒸镀上如上所述的光学干涉膜。

采用电子枪蒸发真空镀膜机进行蒸镀，主要工艺要求有：真空度3*10^-3Pa-1.5*10^-5Pa，电子枪电压为4.5-7.5KV，蒸发温度230-280C。

形成的镜片自镜片而上分别为氟化镁层、二氧化锆层或二氧化钛层、二氧化硅层、二氧化锆层或二氧化钛层和二氧化硅层。

实施例1

本实施例的光学干涉膜层结构参数如表1所示：

表1

膜层	1	2	3	4	5
						材料	氟化镁	二氧化锆	二氧化硅	二氧化锆	二氧化硅
厚度(nm)	88	130	90	135	89

实施例2

本实施例的光学干涉膜层结构参数如表2所示：

表2

膜层	1	2	3	4	5
						材料	氟化镁	二氧化锆	二氧化硅	二氧化锆	二氧化硅
厚度(nm)	88	170	90	180	89

实施例3

本实施例的光学干涉膜层结构参数如表3所示：

表3

膜层	1	2	3	4	5
						材料	氟化镁	二氧化锆	二氧化硅	二氧化锆	二氧化硅
厚度(nm)	88	185	90	200	89

实施例4

本实施例的光学干涉膜层结构参数如表4所示：

表4

膜层	1	2	3	4	5
						材料	氟化镁	二氧化锆	二氧化硅	二氧化锆	二氧化硅
厚度(nm)	87	148	93	168	85

实施例5

本实施例的光学干涉膜层结构参数如表5所示：

表5

膜层	1	2	3	4	5
						材料	氟化镁	二氧化锆	二氧化硅	二氧化锆	二氧化硅
厚度(nm)	88	152	90	164	89

实施例6

本实施例的光学干涉膜层结构参数如表6所示：

表6

膜层	1	2	3	4	5
						材料	氟化镁	二氧化锆	二氧化硅	二氧化锆	二氧化硅
厚度(nm)	77	152	82	164	73

实施例7

本实施例的光学干涉膜层结构参数如表7所示：

表7

膜层	1	2	3	4	5
						材料	氟化镁	二氧化钛	二氧化硅	二氧化钛	二氧化硅
厚度(nm)	90	110	90	120	76

实施例8

本实施例的光学干涉膜层结构参数如表8所示：

表8

膜层	1	2	3	4	5
						材料	氟化镁	二氧化钛	二氧化硅	二氧化钛	二氧化硅
厚度(nm)	90	140	90	160	76

实施例9

本实施例的光学干涉膜层结构参数如表9所示：

表9

膜层	1	2	3	4	5
						材料	氟化镁	二氧化钛	二氧化硅	二氧化钛	二氧化硅
厚度(nm)	90	170	90	185	76

实施例10

本实施例的光学干涉膜层结构参数如表10所示：

表10

膜层	1	2	3	4	5
						材料	氟化镁	二氧化钛	二氧化硅	二氧化钛	二氧化硅
厚度(nm)	94	120	98	140	80

实施例11

本实施例的光学干涉膜层结构参数如表11所示：

表11

膜层	1	2	3	4	5
						材料	氟化镁	二氧化钛	二氧化硅	二氧化钛	二氧化硅
厚度(nm)	90	124	90	144	76

实施例12

本实施例的光学干涉膜层结构参数如表12所示：

表12

膜层	1	2	3	4	5
						材料	氟化镁	二氧化钛	二氧化硅	二氧化钛	二氧化硅
厚度(nm)	78	124	83	144	65

对比例1

对比例1的光学干涉膜层结构参数如表13所示：

表13

膜层	1	2	3
				材料	氟化镁	二氧化锆	二氧化硅
厚度(nm)	87	148	93

对比例2

对比例2的光学干涉膜层结构参数如表14所示：

表14

对比例3

对比例3的光学干涉膜层结构参数如表15所示：

表15

膜层	1	2	3	4	5
						材料	二氧化硅	二氧化锆	氟化镁	二氧化锆	二氧化硅
厚度(nm)	90	152	88	164	89

对比例4

对比例4的光学干涉膜层结构参数如表16所示：

表16

膜层	1	2	3	4	5
						材料	二氧化锆	氟化镁	二氧化锆	二氧化硅	二氧化锆
厚度(nm)	143	88	152	90	164

对比例5

对比例5的光学干涉膜层结构参数如表17所示：

表17

膜层	1	2	3	4	5
						材料	二氧化硅	二氧化锆	二氧化硅	二氧化锆	二氧化硅
厚度(nm)	88	152	90	164	89

对比例6

对比例6的光学干涉膜层结构参数如表18所示：

表18

膜层	1	2	3	4	5
						材料	氟化镁	二氧化锆	氟化镁	二氧化锆	氟化镁
厚度(nm)	88	152	90	164	89

对比例7

对比例7的光学干涉膜层结构参数如表19所示：

表19

膜层	1	2	3	4	5
						材料	氟化镁	二氧化钛	二氧化硅	二氧化锆	二氧化硅
厚度(nm)	88	124	90	164	89

将实施例1-12和对比例1-7的光学干涉膜分别蒸镀至K9玻璃镜片外表面，膜层编号为1的作为镜片外表面第一层，得到镜片1-19，再将实施例5的光学干涉膜蒸镀至K9玻璃镜片外表面，其中膜层编号为5的二氧化硅层作为镜片外表面第一层，得到镜片20。将镜片1-20进行光透过实验，分别在波长507nm和波长430nm下，测试相应波长光的透过率，结果如表18所示。

表20镜片1-20在波长507nm和430nm下的透过率

在本发明实验中发现，光学干涉膜中高折射率层(二氧化锆或二氧化钛)的厚度控制是实现干涉膜高黄绿光透过率、低蓝紫光透过率的关键因素。以二氧化锆层厚度为例，在实施例1中，实验采用的两层二氧化锆层厚度分别为130nm和135nm，低于实施例5的152nm、164nm，则实施例1制成的镜片1的波长507nm透过率低于实施例5制成的镜片5，波长430nm透过率高于镜片5；在实施例2中，实验采用的两层二氧化锆层厚度分别为170nm和180nm，以及实施例3中，采用的两层二氧化锆层厚度分别为185nm和200nm，均高于实施例5的152nm、164nm，则实施例2制成的镜片2和实施例3制成的镜片3的波长507nm透过率低于镜片5，波长430nm透过率高于镜片5。同样的，二氧化钛层厚度对镜片透过率的影响见实施例7-11。当然低折射率层的厚度同样也会有影响光透射率，如实施例6和实施例12所示，两者的低折射率层厚度分别低于实施例5和实施例11的，镜片6和镜片12的波长507nm透过率低于镜片5，波长430nm透过率高于镜片5。故而，本发明光学干涉膜的各层厚度需要合理控制。而蒸镀实施例5和实施例11光干涉膜的镜片5和镜片10的波长507nm透过率最佳，波长430nm下的透过率最低，实现最大程度的黄绿光透过和最小程度的蓝紫光透过，实施例5和实施例11为本发明较优光干涉膜

佩戴镜片1-20进行CSF检查：使用Optec-6500型对比敏感度检查仪检查，模拟6m检查距离在暗光(光亮度为1cd/m²)和暗眩光(眩光光照强度为28Lux)状态下4种不同空间频率(1.5c*d^-1、3.0c*d^-1、6.0c*d^-1、12.0c*d^-1)下的CSF，结果见表19。

表21佩戴镜片1-20后在暗光、暗眩光下CSF比较

在暗光、暗眩光状态下，佩戴镜片1-12的CSF在4个空间频率下均高于镜片13-20，且实施例5和实施例11为本发明最优实施例，佩戴由其制备的镜片5和镜片11具有最高的CSF值。本发明通过调控膜层材料及膜层厚度，获得的光学干涉膜在暗环境中具有良好的视觉质量，提高驾驶员夜间行车的安全性。

另外，本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种光学干涉膜，其特征在于，所述光学干涉膜为多层膜结构，其由低折射率层和高折射率层交替堆叠而成，其中所述低折射率层为氟化镁层或二氧化硅层，所述高折射率层为二氧化锆层或二氧化钛层。

2.根据权利要求1所述的一种光学干涉膜，其特征在于，所述光学干涉膜为五层膜结构，所述五层膜依次为氟化镁层、二氧化锆层或二氧化钛层、二氧化硅层、二氧化锆层或二氧化钛层和二氧化硅层。

3.根据权利要求2所述的一种光学干涉膜，其特征在于，所述五层膜依次为氟化镁层、二氧化锆层、二氧化硅层、二氧化锆层和二氧化硅层。

4.根据权利要求3所述的一种光学干涉膜，其特征在于，所述氟化镁层、二氧化锆层、二氧化硅层、二氧化锆层和二氧化硅层厚度分别为80-100nm、140-180nm、85-105nm、156-196nm和75-110nm。

5.根据权利要求3或4所述的一种光学干涉膜，其特征在于，所述氟化镁层、二氧化锆层、二氧化硅层、二氧化锆层和二氧化硅层厚度分别为85-90nm、140-160nm、90-95nm、160-170nm和80-90nm。

6.根据权利要求2所述的一种光学干涉膜，其特征在于，所述五层膜依次为氟化镁层、二氧化钛层、二氧化硅层、二氧化钛层和二氧化硅层。

7.根据权利要求6所述的一种光学干涉膜，其特征在于，所述氟化镁层、二氧化钛层、二氧化硅层、二氧化钛层和二氧化硅层厚度分别为80-100nm、120-164nm、85-105nm、130-180nm和70-120nm。

8.根据权利要求6或7所述的一种光学干涉膜，其特征在于，所述氟化镁层、二氧化钛层、二氧化硅层、二氧化钛层和二氧化硅层厚度分别为84-96nm、120-130nm、89-100nm、130-150nm和70-85nm。

9.一种镜片，其特征在于，所述镜片外表面包含权利要求1-8任一所述的光学干涉膜。

10.根据权利要求9所述的一种镜片，其特征在于，靠近镜片外表面的第一层为氟化镁层，最外层为二氧化硅层。