CN113985504A

CN113985504A - 光学镜片

Info

Publication number: CN113985504A
Application number: CN202111607142.0A
Authority: CN
Inventors: 王书宪; 王佳; 王萍萍; 贺豪炜; 言俊杰
Original assignee: AAC Optics Suzhou Co Ltd
Current assignee: Chenrui Optics Suzhou Co ltd
Priority date: 2021-12-27
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2022-01-28
Anticipated expiration: 2041-12-27
Also published as: CN113985504B

Abstract

本发明公开了一种光学镜片，包括镜片主体和形成于所述镜片主体上的抗反射膜层，所述抗反射膜层包括由片状结构形成的超疏松多孔抗反射膜层；所述超疏松多孔抗反射膜层的孔隙率大于50%。本发明的光学镜片对380 nm~1050 nm的宽范围波长的光均具有低于0.3%的超低反射率。

Description

光学镜片

技术领域

本发明涉及光学成像设备技术领域，尤其涉及一种光学镜片。

背景技术

随着手机镜头的不断发展，对光学镜片的抗反射率要求越来越高，即不仅需使光学镜片的反射率越来越低，而且要求抗反射对应的波长范围越来越宽，即在可见光波长范围内均具有较低的反射率，以避免高反射造成的成像出现鬼影的问题。

然而，现有光学镜片的反射率与波长的对应关系如图1所示，从图中可以看到：现有光学镜片对400nm~700nm的波长的光的平均反射率大于0.2%，且当波长大于800nm后，反射率急剧升高，低反射率的波长宽度过窄。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对380 nm~1050 nm的宽范围波长的光均具有低于0.3%的超低反射率的光学镜片。

本发明的技术方案如下：

一种光学镜片，包括镜片主体和形成于所述镜片主体上的抗反射膜层，所述抗反射膜层包括由片状结构形成的超疏松多孔抗反射膜层；所述超疏松多孔抗反射膜层的孔隙率大于50%；

所述片状结构的厚度为0.7 nm~1.3 nm；所述片状结构的径厚比为50~500，其中，所述径厚比=

，其中S表示所述片状结构的面积，m表示所述片状结构的厚度；

所述片状结构为片状水合氧化铝。

优选的，所述超疏松多孔抗反射膜层的厚度为100 nm~500 nm。

优选的，所述超疏松多孔抗反射膜层由非晶态氧化铝层在60 ℃~100 ℃热水中处理形成，所述非晶态氧化铝层通过物理气相沉积、化学气相沉积、磁控溅射或溶胶凝胶获得。

优选的，所述抗反射膜层对波长范围为380 nm~1050 nm的光的平均反射率小于0.2%。

优选的，所述抗反射膜层对波长范围为400 nm~700nm的光的平均反射率小于0.1%，所述抗反射膜层对波长范围为400 nm~700nm的光的最高反射率小于0.2%，以及所述抗反射膜层对波长范围为700 nm~1050nm的光的最高反射率小于0.3%。

优选的，还包括设置于所述镜片主体和所述抗反射膜层之间的多层介质膜层，所述多层介质膜层由高折射率膜层和低折射率膜层交替构成。

优选的，各所述高折射率膜层分别独立选自氧化钛膜层、氧化铌膜层、氟化钇膜层、氧化钽膜层和氧化铪膜层中的一种或两种以上；

各所述低折射率膜层分别独立选自氧化硅膜层、氮化硅膜层、氧化铝膜层和硅铝混合物膜层中的一种或两种以上。

优选的，所述镜片主体包括塑胶镜片或玻璃镜片。

本发明的有益效果在于：

通过形成厚度为0.7 nm~1.3 nm且径厚比为50~500的超薄片状水合氧化铝颗粒，水合氧化铝颗粒越薄，反射率越低；通过形成孔隙率大于50%的超疏松多孔抗反射膜层，结构越疏松，反射率越低，因此，本发明形成的抗反射膜层能够显著降低宽范围波长的光线的反射率，经实验验证，不仅具有超低的反射率，在400 nm~700 nm波长范围内的平均反射率小于0.1%，最高反射率小于0.2%，而且在超宽的波长范围内反射率均比较低，在380 nm~1050 nm范围内最高反射率小于0.3%，因此，本发明的光学镜片在较宽波长范围内均具有显著的低反射率，可以避免成像出现鬼影的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的光学镜片的反射率与波长的对应关系图。

图2为本发明一具体实施例的光学镜片的结构示意图。

图3为本发明一具体实施例制备的光学镜片的抗反射膜层的SEM图片。

图4为本发明一具体实施例制备的光学镜片的抗反射膜层的TEM图片。

图5是图4所示抗反射膜层的反射率与波长的对应关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

参考图2，本发明公开了一种光学镜片，包括镜片主体01和形成于镜片主体01上的抗反射膜层02，抗反射膜层02包括由片状结构04形成的超疏松多孔抗反射膜层，具体的，参考图2，超疏松多孔抗反射膜层的微观结构包括错落堆叠的片状结构04，超疏松多孔抗反射膜层的孔隙率大于50%，超疏松多孔抗反射膜层的厚度为100 nm~500 nm。通过形成由片状结构04形成的孔隙率大于50%的超疏松多孔抗反射膜层，能够显著降低宽范围波长的光线的反射率，经实验验证，不仅具有超低的反射率，在400 nm~700 nm波长范围内的平均反射率小于0.1%，最高反射率小于0.2%，而且在超宽的波长范围内反射率均比较低，在380 nm~1050 nm范围内最高反射率小于0.3%，因此，本发明的光学镜片在较宽波长范围内均具有显著的低反射率，可以避免成像出现鬼影的问题。

在本发明中，孔隙率是指抗反射膜层02内部孔隙的体积占抗反射膜层02总体积的百分率。

在一具体实施例中，片状结构04的厚度可以为0.7 nm~1.3 nm，参考图3，具体的，在图3所示的图片中，测量不同片状结构04的厚度，分别为1.028 nm、1.115 nm、0.8499 nm以及0.9502 nm。

在一具体实施例中，参考图4，片状结构04的径厚比可以为50~500，其中，径厚比=

，其中S表示片状结构04的面积，m表示片状结构04的厚度。上述形貌的片状结构04错落堆叠形成孔隙率大于50%的超疏松多孔抗反射层。

进一步的，在一具体实施例中，片状结构04为片状水合氧化铝，片状水合氧化铝的厚度可以为0.7 nm~1.3 nm，径厚比为50~500。

具体的，在一具体实施例中，超疏松多孔抗反射膜层由非晶态氧化铝层通过热水处理形成，其中，非晶态氧化铝层可以通过物理气相沉积、化学气相沉积、磁控溅射或溶胶凝胶等方法获得。具体的，可以先采用物理气相沉积、化学气相沉积、磁控溅射或溶胶凝胶等方法在镜片主体01表面沉积形成厚度为20 nm~80 nm的非晶态氧化铝层，然后将形成有非晶态氧化铝层的镜片主体01浸入60 ℃~100 ℃的热水中处理，非晶态氧化铝层与水发生水解反应生成厚度为100 nm~500 nm的超疏松多孔抗反射膜层，超疏松多孔抗反射膜层的微观结构包括错落堆叠的片状水合氧化铝。上述制备方法制得的片状水合氧化铝的厚度可以为0.7 nm~1.3 nm，径厚比可以为50~500，其中，热水的温度对形成的片状水合氧化铝的形貌和尺寸具有重要影响。

参考图2，在一具体实施例中，光学镜片还包括设置于镜片主体01和抗反射膜层02之间的多层介质膜层03，多层介质膜层03可以由高折射率膜层和低折射率膜层交替构成。多层介质膜层03可以包括2层~8层的依次交替的高折射率膜层和低折射率膜层。多层介质膜层03的总厚度可以为50 nm~200 nm。

具体的，各高折射率膜层可以分别独立选自氧化钛膜层（包括TiO₂膜层或Ti₃O₅膜层等）、氧化铌膜层、氟化钇膜层、氧化钽膜层和氧化铪膜层中的一种或两种以上。当选择上述两种以上膜层时，表示由依次层叠的两种以上膜层复合形成一个高折射率膜层。

各低折射率膜层分别独立选自氧化硅膜层、氮化硅膜层、氧化铝膜层和硅铝混合物膜层中的一种或两种以上。当选择上述两种以上膜层时，表示由依次层叠的两种以上膜层复合形成一个低折射率膜层。

上述多层介质膜层的任意一膜层均可以通过物理气相沉积、化学气相沉积、磁控溅射或溶胶凝胶等方法获得。

镜片主体01可以包括塑胶镜片或玻璃镜片。塑胶镜片的材料可以包括聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、聚烯烃、环烯烃共聚物、环烯烃和乙烯共聚物等中的一种或两种以上。

本发明还提供了一种上述光学镜片的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：提供镜片主体01。

步骤2：将镜片主体01置于真空镀膜腔，具体的，真空镀膜腔的真空度可以在1.5E-2 Pa~1.0E-3 Pa之间。

步骤3：蒸发抗反射膜层02材料，抗反射膜层02材料被气化形成原子、分子或离子，原子、分子或离子形态的抗反射膜层02材料沉积在镜片主体01表面形成抗反射膜层02。

进一步的，在一具体实施例中，蒸发的抗反射膜层02材料为氧化铝，氧化铝在沉积过程中，被气化形成氧原子和铝原子，气化的氧原子和铝原子在镜片主体01表面沉积形成非晶态氧化铝层。非晶态氧化铝层的厚度为20 nm~80 nm。

在另一具体实施例中，光学镜片还包括设置于镜片主体01和抗反射膜层02之间的多层介质膜层03，多层介质膜层03由高折射率膜层和低折射率膜层交替构成，多层介质膜层03的总厚度可以为50 nm~200 nm。在本实施例中，也采用蒸镀的方法形成多层介质膜层03，具体的，在形成抗反射膜层02之前，将镜片主体01置于真空镀膜腔后，先依次蒸发高折射率膜层材料和低折射率膜层材料，沉积形成多层介质膜层03。

步骤4：将形成有非晶态氧化铝层的镜片主体01浸入60 ℃~100 ℃的热水中进行水解处理，非晶态氧化铝与水发生水解反应生成超疏松多孔抗反射膜层，超疏松多孔抗反射膜层的厚度为100 nm~500 nm，超疏松多孔抗反射膜层的微观结构包括乱序堆叠的片状水合氧化铝。由片状水合氧化铝形成的超疏松多孔抗反射膜层，其SEM图片和TEM图片分别如图3和图4所示。参考图3，具体的，在图3所示的图片中，测量不同片状结构04的厚度，分别为1.028 nm、1.115 nm、0.8499 nm以及0.9502 nm。参考图4，片状结构04的径厚比可以为50~500。

对图4所得到的光学镜片的抗反射膜层02进行孔隙率测试，其孔隙率为86%。

对图4所得到的光学镜片的抗反射膜层02进行反射率测试，得到波长与反射率的关系图，如图5所示，从图中可以看到：

第一，本发明的抗反射膜层02具有超低的反射率，抗反射膜层02对波长范围为400nm~700nm的光的平均反射率小于0.1%，最高反射率也小于0.2%，比图1所示的现有技术的光学镜片的反射率（平均反射率大于0.2%）明显更低。

第二，本发明的抗反射膜层02的低反射率的波长范围超宽，在380 nm~1050 nm波长范围内，平均反射率小于0.2%，最高反射率也不超过0.3%，具体的，抗反射膜层02对波长范围为400 nm~700nm的光的平均反射率小于0.1%，抗反射膜层02对波长范围为400 nm~700nm的光的最高反射率小于0.2%，以及抗反射膜层02对波长范围为700 nm~1050nm的光的最高反射率小于0.3%。因此，能够满足670nm宽度的波长范围的反射率均较低，比图1所示的现有技术的光学镜片的低反射率的光波宽度（300 nm）明显宽得多。

第三，分别用光照射现有技术的光学镜片和本发明的光学镜片，可以看到：照射现有技术的光学镜片出现明显的鬼影，然而，照射本发明的光学镜片未出现鬼影，或者鬼影程度轻微。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种光学镜片，其特征在于，包括镜片主体和形成于所述镜片主体上的抗反射膜层，所述抗反射膜层包括由片状结构形成的超疏松多孔抗反射膜层；所述超疏松多孔抗反射膜层的孔隙率大于50%；

所述片状结构的厚度为0.7 nm~1.3 nm；

所述片状结构的径厚比为50~500，其中，所述径厚比=

所述片状结构为片状水合氧化铝。

2.根据权利要求1所述的光学镜片，其特征在于：所述超疏松多孔抗反射膜层的厚度为100 nm~500 nm。

3.根据权利要求2所述的光学镜片，其特征在于：所述超疏松多孔抗反射膜层由非晶态氧化铝层在60 ℃~100 ℃热水中处理形成，所述非晶态氧化铝层通过物理气相沉积、化学气相沉积、磁控溅射或溶胶凝胶获得。

4.根据权利要求1~3中任意一项所述的光学镜片，其特征在于：所述抗反射膜层对波长范围为380 nm~1050 nm的光的平均反射率小于0.2%。

5.根据权利要求4所述的光学镜片，其特征在于：所述抗反射膜层对波长范围为400 nm~700nm的光的平均反射率小于0.1%，所述抗反射膜层对波长范围为400 nm~700nm的光的最高反射率小于0.2%，以及所述抗反射膜层对波长范围为700 nm~1050nm的光的最高反射率小于0.3%。

6.根据权利要求1~3中任意一项所述的光学镜片，其特征在于：还包括设置于所述镜片主体和所述抗反射膜层之间的多层介质膜层，所述多层介质膜层由高折射率膜层和低折射率膜层交替构成。

7.根据权利要求6所述的光学镜片，其特征在于：各所述高折射率膜层分别独立选自氧化钛膜层、氧化铌膜层、氟化钇膜层、氧化钽膜层和氧化铪膜层中的一种或两种以上；

8.根据权利要求6所述的光学镜片，其特征在于：所述镜片主体包括塑胶镜片或玻璃镜片。