CN114127622A - 使用者可配戴的光学制品、用于生产光学制品的方法以及使用光学制品的眼睛配戴物 - Google Patents

使用者可配戴的光学制品、用于生产光学制品的方法以及使用光学制品的眼睛配戴物 Download PDF

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Abstract

一种使用者可配戴的光学制品,包括光学基材和干涉涂层。干涉涂层可以被设置在基材上并且可以被配置为选择性地反射入射光在近红外光谱中的至少一个波长范围的光。在光学制品的基本上法向上测得的峰值反射率可以是至少70%。还披露了一种包括光学制品的眼睛配戴物和一种用于生产光学制品的方法。该方法可以包括提供光学基材和提供被设置在光学基材上的干涉涂层。干涉涂层可以选择性地反射入射光在近红外光谱中的至少一个波长范围的光。峰值反射率可以是至少70%,并且该干涉涂层在可见光范围内具有小于1.5%的平均反射率。

Description

使用者可配戴的光学制品、用于生产光学制品的方法以及使 用光学制品的眼睛配戴物
技术领域
本披露内容涉及一种光学制品、一种用于生产该光学制品的方法以及一种使用该光学制品的眼睛配戴物。
背景技术
据估计,全世界约有60%的人口使用眼镜来进行某种视力矫正。如果还考虑隐形眼镜和主要不具有矫正功能的眼镜,例如安全眼镜、太阳镜和游泳镜,则此数字要高得多。大多数眼镜都具有某种镜架来将一副镜片固持就位,使得当镜架搁靠在面部特征(例如,鼻子和耳朵)上时,镜片就被放置在眼睛的前方。大多数类型的已知眼镜调整要由配戴眼镜的观察者接收到的光和/或图像,并且可以进一步具有美学和人体工程学特征。
现今,数字装置已经成为每个人日常生活的一部分,为使用者带来了很多便利和好处。然而,也存在与使用数字装置相关联的某些风险,例如眼睛疲劳、视力下降等。实际上,很多家长相信,不正确使用数字装置会导致他们孩子的近视发展、或近视早发。许多人可能需要镜片来矫正近视或控制近视的发展。
因此,需要提供用于减少近视发生和/或控制发展的手段。
现今,大多数数字多功能装置(例如,智能手机、平板电脑)已经具有它们的内置接近度传感器。这种接近度传感器发射红外光,并且通过测量来自物体的反射红外光,可以确定在接近度传感器与物体之间的距离。此功能最常见的用途是确定在通话期间手机是否放置得靠近使用者的耳朵。在此情况下,接近度传感器可以激活后台应用,该后台应用将关闭数字屏幕,以便避免误触屏幕而导致的不期望操作。
本发明旨在提供一种使用者可配戴的光学制品,该使用者可配戴的光学制品具有干涉涂层以增强由使用者可配戴的光学制品反射的NIR信号的反射,因此使用者可配戴的光学制品可以与数字屏幕结合使用以指示在屏幕与使用者可配戴的光学制品之间的距离,并且因此也指示在数字屏幕与使用者的眼睛(双眼)之间的距离。这种距离可以用于提醒使用者他的阅读距离不在最佳或健康范围内。
为了实现NIR辐射的高反射,现有技术中已经提出了各种解决方案。如文件US4793669 A、US 2004/240093 A1和US 4556599 A中提出的一种已知的现有技术解决方案是多层(通常超过10层)四分之一波长反射堆叠体,该堆叠体由交替的高折射率层和低折射率层组成。如名称所暗示的那样,这种堆叠体中每一层的光学厚度为λ/4,除了最外低折射率层的为λ/8,其中λ是反射带的目标中心波长。有时,这种四分之一波长堆叠体也从λ/8最内低折射率层开始。本发明的图3至图8还描绘了这种四分之一波长反射堆叠体的一些示例。通过改变中心波长λ的值可以很容易地调整反射带的峰值位置。这种涂层的最大反射率随着堆叠体中四分之一波长层数的增加而增加,并且如果有足够数量的层,甚至可以接近100%。然而,为了具有足够的反射率(例如,在940nm或850nm处>70%),该四分之一波长反射堆叠体的总厚度非常厚,典型地≥1000nm,这不适用于常用的用于使用者可配戴的光学制品的有机基材。而且,这些四分之一波长反射堆叠体的反射率值(Rv)典型地约为2%或更高。
用于实现高NIR反射的另一种现有技术解决方案是通过一般的干涉多层堆叠体,其中所有层的光学厚度可以彼此非常不同,不再限于λ/4。例如,文件EP 3282292 A1和US2018/196285 A1披露了一些具有高NIR反射的多层干涉AR堆叠体。这些文件中的AR堆叠体设计策略是在从780nm到1400nm的NIR区域(Rm NIR)中最大化平均反射,同时在可见光区域保持抗反射效果。在这种设计策略下,在限制该AR堆叠体的总厚度(例如<800nm)的情况下,难以在特定的感兴趣波长(例如940nm或850nm)处实现高反射率(~70%)。这些文件中所有示例AR堆叠体在感兴趣波长(940nm或850nm)处的反射低于45%。
发明内容
本发明的一个目的是解决上述问题。
本披露内容的第一方面涉及一种使用者可配戴的光学制品。该使用者可配戴的光学制品(为了简单起见在本文中也称为光学制品)可以包括光学基材和干涉涂层。该光学基材可以在相反的两侧上具有前主面和后主面,其中该前主面用于在使用者戴着该光学制品时面向该使用者。该干涉涂层可以被设置在该前主面和该后主面中的至少一个上并且可以被配置为选择性地反射入射光在近红外光谱中的至少一个波长范围的光。在该光学制品的基本上法向上在850nm或940nm处测得的峰值反射率可以是至少70%。
根据各种实施例,该干涉涂层可以在可见光范围内具有小于1.5%的平均反射率。
根据各种实施例,该干涉涂层可以包括至少两个低折射率层和至少两个高折射率层,其中低折射率层和高折射率层处于交替顺序,例如作为层的堆叠体。低折射率层可以是低折射率材料层。高折射率层可以是高折射率材料层。低折射率层的折射率可以低于高折射率层的折射率。每个低折射率层可以具有低于1.60的折射率并且每个高折射率层可以具有高于1.80的折射率。
根据各种实施例,层的堆叠体可以是例如四分之一波长堆叠体(在本文中也称为四分之一波长干涉涂层)或者抗反射(AR)堆叠体(在本文中也称为抗反射干涉涂层)。抗反射可以是指减少可见光谱的至少一部分中的反射,例如在整个可见光谱中的反射。堆叠体被优化用于增强近红外中的反射。
根据各种实施例,在高折射率层中的最高折射率与在低折射率层中的最低折射率之比可以大于1.30,例如大于1.40。
根据各种实施例,低折射率层可以具有第一折射率的低折射率材料成分以及第一厚度,并且高折射率层可以具有与第一折射率不同的第二折射率的高折射率材料成分以及与第一厚度不同的第二厚度。
根据各种实施例,干涉涂层可以包括处于交替顺序的低折射率层和高折射率层。每层低折射率层的光学厚度可以等于目标中心反射波长的四分之一。每层高折射率层的光学厚度可以等于目标中心反射波长的四分之一。干涉涂层可以包括外高折射率层,该外高折射率层在高折射率层中距光学基材最远。干涉涂层可以进一步包括外低折射率层,该外低折射率层被设置在外高折射率层上、在远离光学基材的一侧上。该外低折射率层可以具有等于目标波长的八分之一的光学厚度。
根据各种实施例,多层干涉涂层可以包括至少8层。
根据各种实施例,干涉涂层在850nm处的反射率和/或干涉涂层在940nm处的反射率为至少70%,例如至少80%。
根据各种实施例,光学滤光片的峰值反射率是在850nm+/-10nm或940nm+/-10nm处。
根据各种实施例,光学制品可以是一种选自由以下各项组成的组的制品:眼镜镜片、太阳镜镜片、隐形眼镜、头戴式装置的光学镜片、增强现实装置的光学镜片、虚拟现实装置的光学镜片。
根据各种实施例,光学滤光片可以具有等于或低于1.5%、例如等于或低于0.5%、例如等于或低于0.1%的反射率值(Rv)。
根据各种实施例,光学制品可以用于在预防或治疗视疲劳和/或近视中使用。
本披露内容的第二方面涉及一种包括根据各种实施例的光学制品的眼睛配戴物。
本披露内容的第三方面涉及一种用于生产光学制品的方法。该方法可以包括提供光学基材。该方法可以进一步包括提供被设置在该光学基材的前主面和后主面中的至少一个上的干涉涂层。该干涉涂层可以被配置为选择性地反射入射光在近红外光谱中的至少一个波长范围的光。在光学基材的基本上法向上在850nm或940nm处测得的峰值反射率可以是至少70%。
根据各种实施例,该方法可以进一步包括获得包括红外接近度传感器的多用途移动计算装置(例如智能手机)的产品型号名称。该方法可以进一步包括从预先填充的数据库中获得该红外接近度传感器的操作波长、或其得出的值。在该方法中,提供干涉涂层可以包括提供入射光在近红外光谱中的至少一个波长范围,以与该红外接近度传感器的操作波长重叠。
附图说明
现在将通过示例并且参考以下附图描述本发明的实施例,在附图中:
-图1示出了根据各种实施例的包括光学基材21和干涉涂层22的使用者可配戴的光学制品20的示意图;
-图2示出了根据一些实施例的基材21上的示例性干涉涂层22的细节;
-图3至图8示出了根据一些实施例的包括四分之一波长堆叠体的干涉涂层的示例;
-图9示出了根据一些实施例的基材21上的示例性干涉涂层22的细节;
-图10至图15示出了根据一些实施例的包括抗反射干涉涂层的干涉涂层的示例;
-图16示出了根据各种实施例的包括使用者可配戴的光学制品的眼镜的示意图;
这些附图是示意性的,并且其中的要素可以具有不同的比例或不同的位置,以提高可读性。
具体实施方式
在下面的描述中,附图不一定是按比例绘制的,并且出于清楚和简洁的目的或出于信息目的,某些特征可以以概括或示意性形式示出。另外,尽管在下文详细讨论了制造和使用多个不同实施例,但应理解如本文所述提供了可以在多种环境下实施的许多发明构思。本文中讨论的实施例仅是代表性的而非限制性的。
本文披露的各种实施例涉及本披露内容的各个方面,比如系统、操作该系统的方法、计算机程序产品、以及计算装置。结合一个实施例披露的实施例及其解释可以适用于其他实施例。例如,对该系统的实施例和解释可以适用于该方法。
如本文所用并且根据各种实施例,术语“使用者可配戴的光学制品”或简称为“光学制品”可以是指被配置为由使用者例如配戴在使用者的眼睛前方的光学制品。例如,使用者可配戴的光学制品可以选自由以下各项组成的组:眼镜镜片、太阳镜镜片、隐形眼镜、头戴式装置的光学镜片、增强现实装置的光学镜片、虚拟现实装置的光学镜片。根据各种实施例,“镜片”可以具有矫正焦度或可以不具有矫正焦度(例如平光镜片)。
如本文所用并且根据各种实施例,术语“眼睛配戴物”可以是指要配戴在眼睛上/与眼睛有关的物体,例如眼镜。根据各种实施例的眼睛配戴物可以包括使用者可配戴的光学制品,例如一个或多个使用者可配戴的光学制品。眼睛配戴物可以选自由以下各项组成的组:眼镜、太阳镜、头戴式装置、增强现实装置、虚拟现实装置。
如本文所用并且根据各种实施例,表述“可见光谱”可以被定义为在真空中具有从380nm至780nm的波长的光。
如本文所用并且根据各种实施例,表述“近红外光谱”(或缩写的NIR光谱)可以被定义为在真空中具有长于780nm且短于或等于1400nm(例如短于1100nm,可选地从800nm到1000nm)的波长的光。
根据各种实施例,Rv被描述并且可以用下面的等式来确定,其中R(λ)是λ波长处的反射率,V(λ)是CIE 1931中的眼睛敏感度函数,并且D65(λ)是标准CIE S005/E-1998中所定义的日光光源。
Figure BDA0003474651790000071
如本文所使用的,术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项的任何和所有组合。
图1示出了根据各种实施例的包括光学基材21和干涉涂层22的使用者可配戴的光学制品20的示意图。使用者可配戴的光学制品20可以包括光学基材21和干涉涂层22。光学基材21可以具有在相反的两侧上的前主面1和后主面2,其中前主面1用于在使用者戴着光学制品20时面向使用者。干涉涂层21可以被设置在前主面1和后主面2中的至少一个上并且可以被配置为选择性地反射入射光I1在近红外光谱中的至少一个波长范围的光。在光学制品的基本上法向上测得的峰值反射率可以是至少70%。如本文所用并且根据各种实施例,表述“基本上法向”可以是指与光可以入射到其上的表面(例如,使用者可配戴的光学制品的表面3)在光I1入射的点处的几何法线成15度角以内。
根据各种实施例,光学基材可以包括,例如,由以下组成:透明材料、透明矿物玻璃、透明有机材料。有机基材可以包括,例如,由以下组成:热固性或热塑性材料,例如市售材料:Orma、1.56、MR8、MR7、聚碳酸酯。作为透明材料的替代方案或附加于其,光学基材可以包括例如用于太阳镜的基材,该基材例如由着色材料组成。术语“透明”可以是指例如在可见光谱中在任何或所有相关波长中的至少95%、优选地至少98%的峰值透射率。在示例中,基材厚度可以选自0.3mm至2mm的范围。
根据各种实施例,干涉涂层可以包括至少两个低折射率层和至少两个高折射率层,其中低折射率层和高折射率层处于交替顺序。低折射率层可以是低折射率材料层。高折射率层可以是高折射率材料层。低折射率层的折射率可以低于高折射率层的折射率。
光学基材21上的示例性干涉涂层22在图2中示意性地图示出。根据各种实施例,干涉涂层可以包括处于交替顺序的低折射率层m1和高折射率层m2,从而形成堆叠体。图2的干涉涂层22包括低折射率层m1和高折射率层m2,它们形成堆叠体23。除了堆叠体的第一层和最后一层,每个低折射率层m1可以与两个高折射率层m2接触,反之亦然。每层低折射率层m1的光学厚度可以等于目标中心反射波长的四分之一。每层高折射率层m2的光学厚度可以等于目标中心反射波长的四分之一。干涉涂层22可以包括外低折射率层24,该外低折射率层被设置在外高折射率层上、在远离光学基材21的一侧上。外低折射率层24可以具有等于目标波长的八分之一的光学厚度。外低折射率层24可以被配置为例如使堆叠体23与空气光学地界接。
在一些实施例中,低折射率层可以具有第一折射率的低折射率材料成分以及第一厚度,并且高折射率层可以具有与第一折射率不同的第二折射率的高折射率材料成分以及与第一厚度不同的第二厚度。例如,每个低折射率层可以具有第一折射率的低折射率材料成分并且可以具有第一厚度;每个高折射率层可以具有第二折射率的高折射率材料成分并且可以具有第二厚度。
每个低折射率层可以具有低于1.60的折射率并且每个高折射率层可以具有高于1.80的折射率。低折射率层可以包括或由以下各项形成:SiO2、SiO2-Al2O3复合物(其中Al2O3小于20mol%)、MgF2、及其混合物。高折射率层可以包括或由以下各项形成:SiN、TiO2、Nb2O5、ZrO2、Ta2O5、Nd2O3、Pr2O3、PrTiO3、La2O3、及其混合物。根据各种实施例,如果没有另外定义,材料的折射率是指材料在真空中在550nm波长处的折射率。
图3至图8示出了根据一些实施例的包括四分之一波长堆叠体的干涉涂层的示例。
图3示出了具有针对940nm优化的干涉涂层的层配置的表格,从左到右的列代表:材料成分、940nm波长的光学厚度、和以纳米(nm)为单位的物理厚度。在图3中,干涉涂层包括交替的SiO2层(作为低折射率层)和SiN层(作为高折射率层)的堆叠体。低折射率层和高折射率层中的每一个的光学厚度为0.25。每个低折射率层的物理厚度为162nm,并且每个高折射率层的物理厚度为122nm。干涉涂层进一步包括光学厚度为0.125并且物理厚度为81nm的SiO2的外低折射率层(表格的第一行)。图3还示出了具有从6层(6L)、8层、10层、16层和24层(24L)变化的堆叠体的干涉涂层的随波长而变的反射率图。层数自下而上增加。可以看出,使用图3的示例性配置,10层或更多层的堆叠体提供在与光学制品的基本上法向上测得的峰值反射率为至少70%。
图4示出了具有针对850nm优化的干涉涂层的层配置的另一个表格,从左到右的列代表:材料成分、850nm波长的光学厚度、和以纳米(nm)为单位的物理厚度。在图4中,干涉涂层包括交替的SiO2层(作为低折射率层)和SiN层(作为高折射率层)的堆叠体。低折射率层和高折射率层中的每一个的光学厚度为0.25。每个低折射率层的物理厚度为110nm,并且每个高折射率层的物理厚度为146nm。干涉涂层进一步包括光学厚度为0.125并且物理厚度为73nm的SiO2的外低折射率层(表格的第一行)。图4还示出了具有从6层(6L)、8层、10层、16层和24层(24L)变化的堆叠体的干涉涂层的随波长而变的反射率图。层数自下而上增加。可以看出,使用图4的示例性配置,10层或更多层的堆叠体提供在光学制品的基本上法向上测得的峰值反射率为至少70%。
图3和图4示出了SiN/SiO2四分之一波长反射滤光片的结构和反射光谱。应该注意,这些反射滤光片的在940nm或850nm处的反射率随着堆叠体层数的增加而逐渐增加,而可见光区的平均反射率变化不大,其中Rv保持在2%左右。使用大约24层(12层SiN和12层SiO2),可以在940nm或850nm处实现大约100%的反射率。
图5示出了具有针对940nm优化的干涉涂层的层配置的另一个表格,从左到右的列代表:材料成分、940nm波长的光学厚度、和以纳米(nm)为单位的物理厚度。在图5中,干涉涂层包括交替的SiO2层(作为低折射率层)和ZrO2层(作为高折射率层)的堆叠体。低折射率层和高折射率层中的每一个的光学厚度为0.25。每个低折射率层的物理厚度为159nm,并且每个高折射率层的物理厚度为119nm。干涉涂层进一步包括光学厚度为0.125并且物理厚度为79nm的SiO2的外低折射率层(表格的第一行)。图5还示出了具有从6层(6L)、8层、10层、16层和24层(24L)变化的堆叠体的干涉涂层的随波长而变的反射率图。层数自下而上增加。可以看出,使用图5的示例性配置,8层或更多层的堆叠体提供在光学制品的基本上法向上测得的峰值反射率为至少70%。
图6示出了具有针对850nm优化的干涉涂层的层配置的另一个表格,从左到右的列代表:材料成分、850nm波长的光学厚度、和以纳米(nm)为单位的物理厚度。在图6中,干涉涂层包括交替的SiO2层(作为低折射率层)和ZrO2层(作为高折射率层)的堆叠体。低折射率层和高折射率层中的每一个的光学厚度为0.25。每个低折射率层的物理厚度为144nm,并且每个高折射率层的物理厚度为108nm。干涉涂层进一步包括光学厚度为0.125并且物理厚度为72nm的SiO2的外低折射率层(表格的第一行)。图6还示出了具有从6层(6L)、8层、10层、16层和24层(24L)变化的堆叠体的干涉涂层的随波长而变的反射率图。层数自下而上增加。可以看出,使用图6的示例性配置,8层或更多层的堆叠体提供在光学制品的基本上法向上测得的峰值反射率为至少70%。
图7示出了具有针对940nm优化的干涉涂层的层配置的另一个表格,从左到右的列代表:材料成分、940nm波长的光学厚度、和以纳米(nm)为单位的物理厚度。在图7中,干涉涂层包括交替的SiO2层(作为低折射率层)和Ta2O5层(作为高折射率层)的堆叠体。低折射率层和高折射率层中的每一个的光学厚度为0.25。每个低折射率层的物理厚度为159nm,并且每个高折射率层的物理厚度为114nm。干涉涂层进一步包括光学厚度为0.125并且物理厚度为80nm的SiO2的外低折射率层(表格的第一行)。图7还示出了具有从6层(6L)、8层、10层、16层和24层(24L)变化的堆叠体的干涉涂层的随波长而变的反射率图。层数自下而上增加。可以看出,使用图7的示例性配置,8层或更多层的堆叠体提供在光学制品的基本上法向上测得的峰值反射率为至少70%。
图8示出了具有针对850nm优化的干涉涂层的层配置的另一个表格,从左到右的列代表:材料成分、850nm波长的光学厚度、和以纳米(nm)为单位的物理厚度。在图8中,干涉涂层包括交替的SiO2层(作为低折射率层)和Ta2O5层(作为高折射率层)的堆叠体。低折射率层和高折射率层中的每一个的光学厚度为0.25。每个低折射率层的物理厚度为144nm,并且每个高折射率层的物理厚度为103nm。干涉涂层进一步包括光学厚度为0.125并且物理厚度为80nm的SiO2的外低折射率层(表格的第一行)。图8还示出了具有从6层(6L)、8层、10层、16层和24层(24L)变化的堆叠体的干涉涂层的随波长而变的反射率图。层数自下而上增加。可以看出,使用8图的示例性配置,8层或更多层的堆叠体提供在光学制品的基本上法向上测得的峰值反射率为至少70%。
总之,图3至图8示出了使用四分之一波长(λ/4)干涉涂层在850nm或940nm处实现高反射率的方法,该四分之一波长干涉涂层包括多层光学材料,多层光学材料包括至少一种低折射率材料和一种高折射率材料。每层的光学厚度为λ/4,其中λ为反射带的中心波长。在一些实施例中,10%的变化是可以接受的。在本披露内容中,可以将外低折射率层添加到光学厚度可以为λ/8而不是λ/4的干涉涂层,以便最小化可见光区域中的反射。为了具有70%或更高的反射率,在一些实施例中,需要至少8层堆叠体,并且因此,总涂层厚度≥920nm(对于以850nm为中心的滤光片)或≥1020nm(对于以940nm为中心的滤光片)。例如,如果期望增强的附着力,基材可以是矿物镜片基材。
图9示出了如上所述的干涉涂层22,例如结合图2,除了低折射率层m1的厚度可以彼此不同并且高折射率层m2的厚度可以彼此不同。此外,低折射率层不一定是相同的材料,并且高折射率层也不一定是相同的材料。层的厚度可以例如使用传递矩阵法来确定。图9的干涉涂层22的示例是抗反射(AR)堆叠体,在本文中也称为抗反射干涉涂层。在图9的示例中,干涉涂层22被示出为包括6个层的堆叠体23,然而本披露内容不限于此。使用优化的层厚度,这种堆叠体23能够以比结合图3和图8解释的先前示例更少的层来实现至少70%的峰值反射率。同时,这种堆叠体能够实现可见光区域中的平均光反射系数Rv低于或等于1.5%,并且可选地低于或等于1%,这对于四分之一波长(λ/4)干涉涂层而言是不可实现的。这种堆叠体23的总厚度小于750nm。最外(离基材最远)高折射率和低折射率双层m1+m2的厚度小于180nm,而最内(邻近基材)高折射率和低折射率双层m1+m2的厚度大于240nm。
根据各种实施例,在高折射率层中的最高折射率与在低折射率层中的最低折射率之比可以大于1.30,例如大于1.40。
对于由两种材料组成的堆叠体,可以将折射率比确定为m2的折射率与m1的折射率之比。两种材料可以是指所有低折射率材料层具有相同的材料并且所有高折射率材料层具有相同的材料。对于由三种或更多材料组成的堆叠体,可以将折射率比确定为最高折射率与最低折射率之比。例如,在由SiO2层、ZrO2层和TiO2层组成的8层AR堆叠体中,将折射率比确定为TiO2的折射率与SiO2的折射率之比。
图10(a)示出了具有根据各种实施例的干涉涂层的材料成分和层厚度(以nm为单位)的表格。干涉涂层包括在基材上交替堆叠的SiO2的低折射率层和TiO2的高折射率层。堆叠体的结构被优化以展现出在850nm处具有最大反射,并且在可见光区域中具有抗反射行为。此示例堆叠体的总厚度为627nm。最外(离基材最远)高折射率和低折射率双层的厚度为154nm,而最内(邻近基材)高折射率和低折射率双层的厚度为242nm。在图10(b)中示出了干涉涂层的反射率光谱,可以看出在光学制品的基本上法向上测得的峰值反射率大于70%。图10(c)中的表格示出了从反射率光谱中提取的参数,在此情况下,在850nm处的反射率为76.5%并且在940nm处的反射率为72.7%。可见光区域中的平均光反射系数Rv等于0.82%。
图11(a)示出了具有根据各种实施例的干涉涂层的材料成分和层厚度(以nm为单位)的表格。干涉涂层包括在基材上交替堆叠的SiO2的低折射率层和Nb2O5的高折射率层。堆叠体的结构被优化以展现出在850nm处具有最大反射,并且在可见光区域中具有抗反射行为。此示例堆叠体的总厚度为623nm。最外(离基材最远)高折射率和低折射率双层的厚度为153nm,而最内(邻近基材)高折射率和低折射率双层的厚度为241nm。在图11(b)中示出了干涉涂层的反射率光谱,可以看出在光学制品的基本上法向上测得的峰值反射率大于70%。图11(c)中的表格示出了从反射率光谱中提取的参数,在此情况下,在850nm处的反射率为78.0%并且在940nm处的反射率为74.6%。可见光区域中的平均光反射系数Rv等于0.84%。
图12(a)示出了具有3个示例性干涉涂层ExA、ExB、ExC的材料成分和层厚度(以nm为单位)的表格。干涉涂层包括在各自的基材上堆叠的SiO2的低折射率层和ZrO2与TiO2的高折射率层。这些示例堆叠体的总厚度分别为636nm、658nm和699nm。在这些示例堆叠体中,最外(离基材最远)和最内(邻近基材)高折射率层由两种高折射率材料(ZrO2和TiO2)组成。最外双合高折射率和低折射率双层的厚度分别为149nm、157nm、165nm,而最内双合高折射率和低折射率双层的厚度分别为258nm、267nm和290nm。从图12(b)中所示的反射率光谱可以看出,反射率峰从ExA到ExC向更长波长移动,其中ExA的反射率在850nm处为76.4%并且在940nm处为72.3%,ExB的反射率在850nm处为75.0%并且在940nm处为73.7%,以及ExC的反射率在850nm处为70.5%并且在940nm处为74.1%。随着反射率峰从ExA到ExC向更长波长移动,可见光区域中的平均光反射系数Rv显著地从0.80%(ExA)降低到0.40%(ExB)并进一步降低到0.10%(ExC)。可以看出,对于所有3个示例,在光学制品的基本上法向上测得的峰值反射率均大于70%。
图13(a)示出了具有根据各种实施例的干涉涂层的材料成分和层厚度(以nm为单位)的表格。干涉涂层包括在基材上交替堆叠的SiO2的低折射率层和TiO2的高折射率层。堆叠体的结构被优化以展现出在940nm处具有最大反射,并在可见光区域中具有抗反射行为。此示例堆叠体的总厚度为687nm。最外(离基材最远)高折射率和低折射率双层的厚度为166nm,而最内(邻近基材)高折射率和低折射率双层的厚度为265nm。在图13(b)中示出了干涉涂层的反射率光谱,可以看出在光学制品的基本上法向上测得的峰值反射率大于70%。图13(c)中的表格示出了从反射率光谱中提取的参数,在此情况下,在850nm处的反射率为70.0%并且在940nm处的反射率为76.5%。可见光区域中的平均光反射系数Rv等于0.81%。
图14(a)示出了具有根据各种实施例的干涉涂层的材料成分和层厚度(以nm为单位)的表格。干涉涂层包括在基材上交替堆叠的SiO2的低折射率层和Nb2O5的高折射率层。堆叠体的结构被优化以展现出在940nm处具有最大反射,并在可见光区域中具有抗反射行为。此示例堆叠体的总厚度为666nm。最外(离基材最远)高折射率和低折射率双层的厚度为160nm,而最内(邻近基材)高折射率和低折射率双层的厚度为259nm。在图14(b)中示出了干涉涂层的反射率光谱,可以看出在光学制品的基本上法向上测得的峰值反射率大于70%。图14(c)中的表格示出了从反射率光谱中提取的参数,在此情况下,在850nm处的反射率为74.6%并且在940nm处的反射率为78.3%。可见光区域中的平均光反射系数Rv等于0.85%。
图15(a)示出了具有3个示例性干涉涂层ExD、ExE、ExF的材料成分和层厚度(以nm为单位)的表格。干涉涂层包括在各自的基材上堆叠的SiO2的低折射率层和ZrO2与TiO2的高折射率层。这些示例堆叠体的总厚度分别为682nm、705nm和713nm。在这些示例堆叠体中,最外(离基材最远)和最内(邻近基材)高折射率层由两种高折射率材料(ZrO2和TiO2)组成。最外双合高折射率和低折射率双层的厚度分别为162nm、154nm、165nm,而最内双合高折射率和低折射率双层的厚度分别为271nm、296nm和298nm。从图15(b)中所示的反射率光谱可以看出,所有3个反射率光谱都是相似的,其中ExD的反射率在850nm处为71.9%并且在940nm处为76.7%,ExE的反射率在850nm处为69.1%并且在940nm处为75.2%,以及ExF的反射率在850nm处为68.4%并且在940nm处为74.4%。随着反射率峰值从ExD到ExF向更长波长移动,可见光区域中的平均光反射系数Rv显著地从0.80%(ExD)降低到0.40%(ExE)并进一步降低到0.10%(ExF)。可以看出,对于所有3个示例,在光学制品的基本上法向上测得的峰值反射率在940nm处均大于70%。
总之,图10到图12示出了在850nm附近具有最大反射率的一些示例AR堆叠体。类似地,图13到图15示出了在940nm处具有最大反射率的一些示例AR堆叠体。在这些图中也示出了这些AR堆叠体的层结构和主要光学特性(包括850nm和940nm处的反射率)。除了在850nm和/或940nm处具有高反射率,所有这些堆叠体都具有低Rv(等于或小于0.85%)。对于特定的8层ZTiQTiQTiZQ堆叠体(例如,图12中的ExC和图15中的ExF的示例),可以实现极低的Rv(~0.1%)。对于这些堆叠体中的一些堆叠体,850nm或940nm处的反射率高于70%。即使仅镜片的一个表面涂覆有这种涂层,目标波长(850nm或940nm)的反射率也高于70%。如果两个表面都涂覆有这种涂层,则可以实现80%以上的反射率。TaQTaQ堆叠体的反射率在850nm或940nm处>63%,如果两个表面都涂覆有这种涂层,则可以实现高于70%的总反射率。
根据一些实施例,干涉涂层的厚度可以等于或小于750nm,例如等于或小于710nm,并且例如等于或小于650nm。这样的厚度确保干涉涂层的机械可靠性。根据一些实施例,干涉涂层的最外(离基材最远)高折射率和低折射率双层的厚度可以低于180nm,例如等于或小于170nm,并且例如等于或小于165nm。根据一些实施例,最内(邻近基材)高折射率和低折射率双层m1+m2的厚度可以高于240nm,例如等于或高于250nm,并且例如等于或高于260nm。
根据各种实施例的使用者可配戴的光学制品在对于人眼不可见的近红外光谱中具有增加的反射率。干涉涂层可以用于例如识别传感器近侧的使用者可配戴的光学制品的存在。例如,由于干涉涂层,可以增强由使用者可配戴的光学制品反射的NIR信号的反射。在一个示例性应用中,使用者可配戴的光学制品可以与例如移动电话的数字屏幕(例如用于阅读)结合使用,距离传感器可以指示在屏幕与使用者可配戴的光学制品之间的距离,并且因此也指示在数字屏幕与使用者的眼睛(双眼)之间的距离。这种距离可以用于提醒使用者他的阅读距离不在最佳或健康范围内。
现今,大多数数字多功能装置(例如,智能手机、平板电脑)已经具有它们的内置接近度传感器。这种接近度传感器发射红外光(例如850nm或940nm),并且通过测量来自物体的反射红外光,可以确定在接近度传感器与物体之间的距离。此功能最常见的用途是确定在通话期间手机是否放置得靠近使用者的耳朵。在此情况下,接近度传感器可以激活后台应用,该后台应用将关闭数字屏幕,以便避免误触屏幕而导致的不期望操作。当今主流数字装置中的内置接近度传感器和后台应用的这种组合将在两厘米或更短的距离范围内关闭屏幕。
根据各种实施例的干涉涂层在接近度传感器的工作波长处具有强反射水平。此强反射可能在比当前定义的两厘米(或更短)距离更长的距离处触发接近度传感器。
使用市售的智能手机对根据本披露内容的光学制品(包括上述实施例)进行一组测试。操作波长为940nm。对于同一部智能手机,到屏幕关闭的光学制品的距离为6.19cm,这显著大于没有干涉涂层的对比示例的4.97cm的距离。对于第二部手机,到屏幕关闭的光学制品的距离为6.90cm,这显著大于没有干涉涂层的对比示例的3.93cm的距离。对于第三部手机,到屏幕关闭的光学制品的距离为11.15cm,这显著大于没有干涉涂层的对比示例的7.18cm的距离。将手放在智能手机前方的其他对比示例进一步将距离减半。
此较长的距离激活后台应用来关闭数字屏幕可以用于控制阅读距离:当阅读距离足够远时,数字屏幕将保持开启,而阅读距离变短,反射红外光会触发接近度传感器,屏幕将自动关闭,无需任何干预。使用者只需将数字装置移远一点,并且屏幕就会自动重新开启。在一些实施例中,不需要特定的附加硬件(使用现有的内置接近度传感器)。在其他实施例中,例如,没有这种内置接近度传感器的传统显示装置(例如传统TV),可以添加附加的NIR距离传感器,例如外部距离传感器。进一步,根据各种实施例,可能仅需要简单的后台软件应用来关闭屏幕。
图16示出了眼睛配戴物30,该眼睛配戴物被图示为包括根据各种实施例的光学制品20的眼镜。眼睛配戴物可以包括如本文所述的光学制品。
本披露内容还涉及一种用于生产根据各种实施例描述的光学制品的方法。该方法可以包括提供光学基材。该方法可以进一步包括提供被设置在该光学基材的前主面和后主面中的至少一个上的干涉涂层。干涉涂层可以例如经由真空沉积或用于沉积光学膜的另一种合适的方法(例如磁控溅射)来沉积。
根据各种实施例,该方法可以进一步包括获得包括红外接近度传感器的多用途移动计算装置(例如智能手机)的产品型号名称。该方法可以进一步包括从预先填充的数据库(例如查找表)中获得该红外接近度传感器的操作波长、或其得出的值。例如,给定智能手机型号或产品代码,红外接近度传感器的操作波长可以从预先填充的数据库中获得。例如,操作波长可以是940nm。在该方法中,提供干涉涂层可以包括提供入射光在近红外光谱中的至少一个波长范围,以与该红外接近度传感器的操作波长重叠。

Claims (15)

1.一种使用者可配戴的光学制品(20),包括:
光学基材(21),所述光学基材具有前主面和后主面,用于在所述使用者戴着所述光学制品(20)时面向所述使用者;以及
干涉涂层(22),所述干涉涂层被设置在所述前主面和所述后主面中的至少一个上并且被配置为选择性地反射入射光在近红外光谱中的至少一个波长范围的光,使得在所述光学制品的基本上法向上测得的在850nm或940nm处的峰值反射率至少为70%,并且所述干涉涂层(22)在可见光范围内具有小于1.5%的平均反射率。
2.如权利要求1所述的光学制品(20),其中,所述干涉涂层的总厚度等于或小于750nm,可选地等于或小于710nm,以及可选地等于或小于650nm。
3.如权利要求1或2所述的光学制品(20),其中,所述干涉涂层(22)包括处于交替顺序的至少两个低折射率层和至少两个高折射率层(23),其中,所述低折射率层具有低于1.60的折射率并且所述高折射率层具有高于1.80的折射率。
4.如权利要求3所述的光学制品(20),其中,高折射率材料层的折射率中的最高折射率与低折射率材料层的折射率中的最低折射率之比大于1.30,可选地大于1.40。
5.如权利要求3或权利要求4所述的光学制品(20),其中,所述至少两个低折射率层的厚度彼此不同,并且所述至少两个高折射率层的厚度彼此不同。
6.如权利要求3至5中任一项所述的光学制品(20),其中,离所述光学基材最远的最外双层的厚度低于180nm,所述最外双层包括低折射率层和一个或两个高折射率层。
7.如权利要求3至6中任一项所述的光学制品(20),其中,邻近所述光学基材的最内双层的厚度高于240nm,所述最内双层包括低折射率层和一个或两个高折射率层。
8.如前述权利要求中任一项所述的光学制品(20),其中,所述干涉涂层(22)在850nm处的反射率和/或所述干涉涂层(22)在940nm处的反射率为至少80%。
9.如前述权利要求中任一项所述的光学制品(20),其中,所述近红外反射光谱的带宽在长于780nm到等于或短于1400nm、优选地长于780nm到等于或短于1100nm、更优选地800nm到1000nm的范围内。
10.如前述权利要求中任一项所述的光学制品(20),其中,所述光学滤光片的峰值反射率是在850nm+/-10nm处或在940nm+/-10nm处。
11.如前述权利要求中任一项所述的光学制品(20),所述光学制品选自由以下各项组成的组:眼镜镜片、太阳镜镜片、隐形眼镜、头戴式装置的光学镜片、增强现实装置的光学镜片、虚拟现实装置的光学镜片。
12.如前述权利要求中任一项所述的光学制品(20),用于在预防或治疗视疲劳和/或近视中使用。
13.一种眼睛配戴物,所述眼睛配戴物包括如权利要求1至12中任一项所述的光学制品(20)。
14.一种用于生产如权利要求1至13中任一项所述的光学制品(20)的方法,包括:
提供所述光学基材(21);以及
提供所述干涉涂层(22),所述干涉涂层被设置在所述光学基材(21)的前主面和后主面中的至少一个上并且被配置为选择性地反射入射光在近红外光谱中的至少一个波长范围的光,使得在所述光学基材的基本上法向上在850nm或940nm处测得的峰值反射率为至少70%,并且所述干涉涂层(22)在可见光范围内具有小于1.5%的平均反射率。
15.如权利要求14所述的方法,进一步包括:
获得包括红外接近度传感器的多用途移动计算装置的产品型号名称,以及
从预先填充的数据库中获得所述红外接近度传感器的操作波长、或其得出的值,并且
其中,提供所述干涉涂层(22)包括提供入射光在所述近红外光谱中的至少一个波长范围,以与所述红外接近度传感器的操作波长重叠。
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