CN1858620A - 镀膜光学元件 - Google Patents

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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
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Abstract

一种镀膜光学元件，具有基底、膜堆及补偿膜层。基底以透光材料制成且具有上、下表面，膜堆镀于基底的上表面，补偿膜层为镀于基底的下表面的单层薄膜。采用上述结构可使镀膜光学元件的制程简化、成本降低。

Description

镀膜光学元件
【技术领域】
本发明关于一种镀膜光学元件，特别是一种可补偿膜应力的镀膜光学元件。
【背景技术】
镀膜技术的应用广泛，其可应用于电子(微电子、光电子等)、机械、光学、能源等工业方面。在光学工业中，光学镀膜主要是运用物理或化学的方法在光学元器件表面制作单一或多层膜，利用膜层对波长与膜厚相近之入射光所产生的干涉现象，而达到筛选特定频谱的目的。如当光线通过未镀有任何光学薄膜的镜片时，绝大部分的光线将穿透该镜片，此类镜片通常用来使光线聚焦、发散或对准。但当镜片上镀有光学薄膜后，除可增强特定波长光线的穿透率外，也可使部分波长的光线完全反射而具有滤光的效果。
通常在玻璃基底上镀红外线截止膜制作红外线滤光片(即IR-cut Filter)时，往往会在玻璃基底一侧表面镀上数层甚至数十层膜而形成膜堆，这些膜层造成之内应力或外张力以及温度效应会造成基底翘曲变形甚至导致膜脱落。请参阅图1，其为一现有的滤光片100’。在基底1’两侧各镀上形成红外线截止功能的厚度近似的部分膜堆2’、3’，从而共同地实现红外线滤光功能之滤光片100’。由于基底1’夹在两侧膜堆2’、3’中间，因此可藉由两侧膜堆2’、3’产生应力的抵销作用，达到减轻或消除镀膜后基底1翘曲的问题。
然而，上述滤光片100’存在不足：由于两侧膜堆2’、3’需要互相搭配才能实现红外线截止的功能，因此限制了膜堆2’、3’的厚度、材质及层数改变的自由度，不易有效地产生相互抵销的应力，减轻基底1’翘曲的效果有限，而为达到应力抵销的目的，往往需要增加很多层数以达到厚度近似，使得制程复杂及成本增加。
【发明内容】
有鉴于此，有必要提供一种制程简单且成本较低的可补偿膜应力的镀膜光学元件。
一种镀膜光学元件，具有基底、膜堆及补偿膜层。基底以透光材料制成且具有上、下表面，膜堆镀于基底的上表面，补偿膜层是单层薄膜，其镀于基底的下表面。
与现有技术相比，所述的镀膜光学元件由于镀在基底的上表面的膜堆可独立实现光学性能而不需要镀在基底下表面的单层薄膜的配合，单层薄膜仅作为应力补偿使用且不会影响光学元件的特性，此外单层薄膜易于镀制，因此可使所述镀膜光学元件的制程简化、成本降低。
【附图说明】
图1是现有的镀膜光学元件的示意图。
图2是本发明的镀膜光学元件的示意图。
【具体实施方式】
请参阅图2，其为本发明一具体实施方式的镀膜光学元件的示意图。本实施方式的优选的镀膜光学元件是一红外线滤光片100。该滤光片100具有基底1、膜堆2及补偿膜层3。该基底1为玻璃材料制成(可以理解地，其亦可由光学塑料或其它透光材料制成)，其具有上、下表面10、12。膜堆2是由具有红外线截止功能的若干膜层组成，利用溅射镀膜、蒸发镀膜或其它传统的镀膜方法镀在基底1的上表面10上。补偿膜层3是单层透光薄膜，厚度(T)为半波长(λ/2)膜厚的整数倍(n)，即T＝nλ/2，其亦利用溅射镀膜、蒸发镀膜或其它传统的镀膜方法镀在基底1的下表面12上。补偿膜层3对于不同波长的入射光的穿透率均满足大于等于95％、小于等于100％。本实施方式优选的补偿膜层3的薄膜材料为SiO2。
镀在基底1之上表面10的膜堆2可独立、完整地实现对入射至滤光片100的红外线截止功能，而镀在基底1下表面的补偿膜层3仅作为应力补偿使用而且基本不会影响滤光片100的滤光特性。膜堆2产生的应力使基底1的上表面10产生翘曲变形的趋势，而补偿膜层3亦会在基底1的下表面12产生使基底1产生反向翘曲变形的应力。测算出膜堆2产生的应力，相应改变半波长膜厚的倍数，从而可控制补偿膜层3的厚度以产生与膜堆2大小相等的反向应力，该两相对应力相互抵销从而使基底1的翘曲变形得以降低甚至消除。
本发明的镀膜光学元件的制备方法包括：提供一基底1，利用溅射镀膜、蒸发镀膜或其它现有的镀膜方法在基底1的上表面10镀上若干膜层组成的预定厚度的膜堆2，在基底1的下表面12镀上一定厚度的补偿膜层3以补偿上表面10的膜堆2产生的应力。补偿膜层3的厚度(T)为半波长(λ/2)膜厚的整数倍(n)，即T＝nλ/2。由于膜堆2的材质、厚度等是预定值，因此可依据该预定值测算出膜堆2的应力，从而选择适当的补偿膜层材料及相应地调整倍数n值以控制补偿膜层3的厚度T，使补偿膜层3产生的应力可以平衡膜堆2的应力。上述基底1、膜堆2及补偿膜层3的材料的选用需满足一定的要求，诸如在光学特性方面，要求折射率稳定、散射率低及吸收小；在物理特性方面，要求材料具有良好的热传导性与低膨胀系数；在机械性能方面，要求材料的附着力、硬度、断裂强度大及应力小等等。
可以理解地，本发明的镀膜光学元件及制备方法不仅限于红外线滤光片，也可适用于滤除其它特定波长光线的滤光片；不仅限于可使部分波长的光线完全反射而具有滤光功能，也可适用于其它需消除膜应力的镀膜的光学元件，如增强特定波长光线的穿透率的增透镜等。

Claims (10)

1.一种镀膜光学元件，具有一基底、一膜堆及一补偿膜层，该基底以透光材料制成且具有上、下表面，该膜堆镀于基底的上表面，该补偿膜层镀于基底的下表面，其特征在于：该补偿膜层为单层薄膜。
2.根据权利要求1所述的镀膜光学元件，其特征在于：该补偿膜层镀于基底的全部下表面上。
3.根据权利要求1所述的镀膜光学元件，其特征在于：该补偿膜层厚度为半波长膜厚的整数倍。
4.根据权利要求1所述的镀膜光学元件，其特征在于：该膜堆可独立实现其光学性能而不需要该补偿膜层的配合。
5.根据权利要求1所述的镀膜光学元件，其特征在于：该补偿膜层是低折射率材料制成之透光薄膜。
6.根据权利要求5所述的镀膜光学元件，其特征在于：入射至该补偿膜层针对不同波长的入射光的穿透率均大于等于95％、小于等于100％。
7.根据权利要求5所述的镀膜光学元件，其特征在于：该补偿膜层之薄膜材料为SiO2。
8.一种镀膜光学元件的制备方法，该方法包括以下步骤：
提供一基底；
在该基底的上表面镀以由若干膜层组成的膜堆；
在该基底的下表面镀以补偿膜堆产生的应力的补偿膜层。
9.根据权利要求8所述的镀膜光学元件的制备方法，其特征在于：在该基底的下表面全部镀以补偿膜层。
10.根据权利要求8所述的镀膜光学元件的制备方法，其特征在于：该补偿膜层是低折射率材料制成的单层透光薄膜，厚度为半波长膜厚的整数倍，改变该材料及倍数控制补偿膜层的膜厚以使之产生的补偿应力与膜堆应力相当。
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