CN213814005U - 一种超低反射率的光学增透膜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种超低反射率的光学增透膜，超低剩余反射率的光学增透膜包括用于固定至光学玻璃的增透膜主体，增透膜主体具有用以固定至光学玻璃的近端、以及远离光学玻璃的远端；增透膜主体包括十三层膜层，十三层膜层包括七层氟化镁膜层以及六层钛酸镧膜层，氟化镁膜层与钛酸镧膜层由近至远依次交替层叠布设。采用13层膜设计，钛酸镧膜层和氟化镁膜层两种高低折射率膜层交替分布。具有剩余反射率低，膜层敏感性低、无薄层，膜系工艺稳定性好的优点。

Description

一种超低反射率的光学增透膜

技术领域

本实用新型涉及光学增透膜技术领域，特别涉及一种超低反射率的光学增透膜。

背景技术

光是一种电磁波，当电磁波由一种介质传播到另一种介质时，由于介质物理性质的不同，电磁场的能量将在界面上重新分配，而增透膜的作用，即是通过改变光学玻璃与空气交界面的边界条件，影响光传播过程中的能量分布，从而达到增强透射光的效果。

普通光学玻璃在表面不镀膜的情况下，反射率高达4％以上，随着光学系统性能要求越来越高，一个变焦光学系统中可能需要多达20枚光学镜片，如果没有增透膜，那么系统的能量透过率将只剩20％，而且4％的反射光会在光学系统内多次折射反射形成杂散光，这些都将严重影响光学系统的实际性能。目前主流光学增透膜的剩余反射率约为0.5％，那么20枚镜片的光学系统能量透过率约为82％。这是仅考虑镜片表面反射的结果，如果综合考虑光学材料吸收率、膜层吸收率、光学系统渐晕等因素，总的系统透过率将会更低。而如果光学增透膜的剩余反射率能够控制在0.1％以下，那么20枚镜片的光学系统理论能量透过率可达96％，相比于剩余反射率为0.5％，具有明显的提升。由以上分析可以看出，光学增透膜剩余反射率的进一步压低，不仅可以有效抑制剩余反射光造成的系统杂散光，而且有利于保证光学系统的透过率性能，并将明显提升光学系统在微光甚至夜晚环境下的成像能力。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种超低反射率的光学增透膜，旨在改善现有技术中，光学增透膜技术剩余反射率过高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种超低反射率的光学增透膜，应用于光学玻璃上，所述超低剩余反射率的光学增透膜包括用于固定至所述光学玻璃的增透膜主体，所述增透膜主体具有用以固定至所述光学玻璃的近端、以及远离所述光学玻璃的远端；

所述增透膜主体包括十三层膜层，所述十三层膜层包括七层氟化镁膜层以及六层钛酸镧膜层，所述氟化镁膜层与所述钛酸镧膜层由近至远依次交替层叠布设。

可选地，所述十三层膜层中每一所述膜层的厚度大于10nm。

可选地，所述七层氟化镁膜层由近至远分别为第一氟化镁膜层、第二氟化镁膜层、第三氟化镁膜层、第四氟化镁膜层、第五氟化镁膜层、第六氟化镁膜层、第七氟化镁膜层；

所述第一氟化镁膜层，厚度为26.85nm-27.05nm；和/或，

所述第二氟化镁膜层，厚度为204.04nm-204.24nm；和/或，

所述第三氟化镁膜层，厚度为15.90nm-16.10nm；和/或，

所述第四氟化镁膜层，厚度为54.66nm-54.86nm；和/或，

所述第五氟化镁膜层，厚度为83.14nm-83.34nm；和/或，

所述第六氟化镁膜层，厚度为14.90nm-15.20nm；和/或，

所述第七氟化镁膜层，厚度为97.41nm-97.61nm。

可选地，所述第一氟化镁膜层厚度为26.95nm，所述第二氟化镁膜层厚度为204.14nm，所述第三氟化镁膜层厚度为16.00nm，所述第四氟化镁膜层厚度为54.76nm，所述第五氟化镁膜层厚度为83.24nm，所述第六氟化镁膜层厚度为15.00nm，所述第七氟化镁膜层厚度为97.51nm。

可选地，所述六层钛酸镧膜层由近至远分别为第一钛酸镧膜层、第二钛酸镧膜层、第三钛酸镧膜层、第四钛酸镧膜层、第五钛酸镧膜层、第六钛酸镧膜层；

所述第一钛酸镧膜层，厚度为14.98nm-15.18nm；和/或，

所述第二钛酸镧膜层，厚度为17.91nm-18.11nm；和/或，

所述第三钛酸镧膜层，厚度为112.53nm-112.73nm；和/或，

所述第四钛酸镧膜层，厚度为14.90nm-15.10nm；和/或，

所述第五钛酸镧膜层，厚度为43.36nm-43.56nm；和/或，

所述第六钛酸镧膜层，厚度为61.39nm-61.59nm。

可选地，所述第一钛酸镧膜层厚度为15.08nm，所述第二钛酸镧膜层厚度为18.01nm，所述第三钛酸镧膜层厚度为112.63nm，所述第四钛酸镧膜层厚度为15.00nm，所述第五钛酸镧膜层厚度为43.46nm，所述第六钛酸镧膜层厚度为61.49nm。

可选地，所述氟化镁膜层的折射率为1.364-1.384。

可选地，所述氟化镁膜层的折射率为1.374。

可选地，所述钛酸镧膜层的折射率为2.054-2.074。

可选地，所述钛酸镧膜层的折射率为2.064。

在本实用新型提供的技术方案中，采用13层膜设计，MGF2和H4两种高低折射率膜层交替分布。本实用新型所述的一种高品质低剩余反射率光学增透膜，其在410nm～740nm的超宽波长范围内的剩余反射率低于0.1％，而且反射率曲线平坦，无明显反射峰。采用本发明不仅可以有效降低镜片表面的剩余反射率，抑制系统杂散光，更有利于保证光学系统的透过率性能，并将明显提升光学系统在微光甚至夜晚环境下的成像能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的超低反射率的光学增透膜一实施例的结构示意图；

图2为图1中超低反射率的光学增透膜剩余反射率曲线图；

图3图1中超低反射率的光学增透膜各膜层的敏感度示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	超低反射率的光学增透膜	101	光学玻璃

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。还有就是，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

光是一种电磁波，当电磁波由一种介质传播到另一种介质时，由于介质物理性质的不同，电磁场的能量将在界面上重新分配，而增透膜的作用，即是通过改变光学玻璃与空气交界面的边界条件，影响光传播过程中的能量分布，从而达到增强透射光的效果。

普通光学玻璃在表面不镀膜的情况下，反射率高达4％以上，随着光学系统性能要求越来越高，一个变焦光学系统中可能需要多达20枚光学镜片，如果没有增透膜，那么系统的能量透过率将只剩20％，而且4％的反射光会在光学系统内多次折射反射形成杂散光，这些都将严重影响光学系统的实际性能。目前主流光学增透膜的剩余反射率约为0.5％，那么20枚镜片的光学系统能量透过率约为82％。这是仅考虑镜片表面反射的结果，如果综合考虑光学材料吸收率、膜层吸收率、光学系统渐晕等因素，总的系统透过率将会更低。而如果光学增透膜的剩余反射率能够控制在0.1％以下，那么20枚镜片的光学系统理论能量透过率可达96％，相比于剩余反射率为0.5％，具有明显的提升。由以上分析可以看出，光学增透膜剩余反射率的进一步压低，不仅可以有效抑制剩余反射光造成的系统杂散光，而且有利于保证光学系统的透过率性能，并将明显提升光学系统在微光甚至夜晚环境下的成像能力。

鉴于此，本实用新型提供一种超低反射率的光学增透膜，旨在改善现有技术中，光学增透膜技术剩余反射率过高的技术问题。请参阅图1至图3为本实用新型提供的超低反射率的光学增透膜的一实施例。

本实施例提供的一种超低反射率的光学增透膜100，超低剩余反射率的光学增透膜100包括用于固定至光学玻璃101的增透膜主体，增透膜主体具有用以固定至光学玻璃的近端、以及远离光学玻璃的远端；增透膜主体包括十三层膜层，十三层膜层包括七层氟化镁膜层以及六层钛酸镧膜层，氟化镁膜层与钛酸镧膜层由近至远依次交替层叠布设。采用13层膜设计，氟化镁膜层(MGF2)和钛酸镧膜层(H4)两种高低折射率膜层交替分布。本发明的光学增透膜具有剩余反射率低，膜层敏感性低、无薄层，膜系工艺稳定性好的优点。最大的优势在于其在410nm～740nm的超宽波长范围内剩余反射率低于0.1％，相对于普通增透膜，不仅可以有效降低镜片表面的剩余反射率，抑制系统杂散光，更有利于保证光学系统的透过率性能，并明显提升相应光学系统在微光甚至夜晚环境下的成像能力。

如图1所示为本发明一种低剩余反射率光学增透膜100的结构示意图，共包含以高低折射率的膜层交替分布的13层膜系，膜系的基底材料为常用光学玻璃101H-ZF4A_SCHOTT，其在550nm处的折射率为1.733。13层膜系结构为G|(LH)6L|A，其中G表示基底光学玻璃101H-ZF4A，L表示低折射率氟化镁膜层(MGF2)、H表示高折射率钛酸镧膜层(H4)、A表示空气。低折射率膜料氟化镁膜层(MGF2)和高折射率钛酸镧膜层(H4)。上述低剩余反射率光学增透膜中采用的两种镀膜材料均为常用镀膜材料，具有性能稳定，消光系数小的优点，利于膜系的品质保证。

进一步地，在本实施例中，所述十三层膜层中每一所述膜层的厚度大于10nm。一般而言，增透膜膜系中薄层易敏感，一般要求最薄层不低于10nm，上述13层膜系中最薄层厚度为15nm，避免了膜层厚度过薄导致的加工稳定性问题。

进一步地，在本实施例中，所述七层氟化镁膜层由近至远分别为第一氟化镁膜层、第二氟化镁膜层、第三氟化镁膜层、第四氟化镁膜层、第五氟化镁膜层、第六氟化镁膜层、第七氟化镁膜层。所述第一氟化镁膜层，厚度为26.85nm-27.05nm；所述第二氟化镁膜层，厚度为204.04nm-204.24nm；所述第三氟化镁膜层，厚度为15.90nm-16.10nm；所述第四氟化镁膜层，厚度为54.66nm-54.86nm；所述第五氟化镁膜层，厚度为83.14nm-83.34nm；所述第六氟化镁膜层，厚度为14.90nm-15.20nm；所述第七氟化镁膜层，厚度为97.41nm-97.61nm。

进一步地，在本实施例中，所述第一氟化镁膜层厚度为26.95nm，所述第二氟化镁膜层厚度为204.14nm，所述第三氟化镁膜层厚度为16.00nm，所述第四氟化镁膜层厚度为54.76nm，所述第五氟化镁膜层厚度为83.24nm，所述第六氟化镁膜层厚度为15.00nm，所述第七氟化镁膜层厚度为97.51nm。

进一步地，在本实施例中，所述六层钛酸镧膜层由近至远分别为第一钛酸镧膜层、第二钛酸镧膜层、第三钛酸镧膜层、第四钛酸镧膜层、第五钛酸镧膜层、第六钛酸镧膜层；所述第一钛酸镧膜层，厚度为14.98nm-15.18nm；所述第二钛酸镧膜层，厚度为17.91nm-18.11nm；所述第三钛酸镧膜层，厚度为112.53nm-112.73nm；所述第四钛酸镧膜层，厚度为14.90nm-15.10nm；所述第五钛酸镧膜层，厚度为43.36nm-43.56nm；所述第六钛酸镧膜层，厚度为61.39nm-61.59nm。

进一步地，在本实施例中，所述第一钛酸镧膜层厚度为15.08nm，所述第二钛酸镧膜层厚度为18.01nm，所述第三钛酸镧膜层厚度为112.63nm，所述第四钛酸镧膜层厚度为15.00nm，所述第五钛酸镧膜层厚度为43.46nm，所述第六钛酸镧膜层厚度为61.49nm。

此膜系的剩余反射率在410nm～740nm的宽波长范围内低于0.1％，反射率曲线较平坦，无明显反射峰。

进一步地，在本实施例中，所述氟化镁膜层的折射率为1.364-1.384。

具体地，所述氟化镁膜层的折射率为1.374。氟化镁膜层在镀膜机台生产中的实测折射率分别为1.374。基底光学玻璃101折射率为1.733，测试波长为550nm，光线入射角度为0°。

进一步地，在本实施例中，所述钛酸镧膜层的折射率为2.054-2.074。

具体地，钛酸镧膜层的折射率为2.064。钛酸镧膜层在镀膜机台生产中的实测折射率分别为2.064。基底光学玻璃折射率为1.733，测试波长为550nm，光线入射角度为0°。

采用13层膜系结构，第1层MGF2膜层厚度为：26.95nm；第2层H4膜层厚度为：15.08nm；第3层MGF2膜层厚度为：204.14nm；第4层H4膜层厚度为：18.01nm；第5层MGF2膜层厚度为：16.00nm；第6层H4膜层厚度为：112.63nm；第7层MGF2膜层厚度为：54.76nm；第8层H4膜层厚度为：15.00nm；第9层MGF2膜层厚度为：83.24nm；第10层H4膜层厚度为：43.46nm；第11层MGF2膜层厚度为：15.00nm；第12层H4膜层厚度为：61.49nm；第13层MGF2膜层厚度为：97.51nm。

图2中所示为本发明所述的光学增透膜的剩余反射率曲线，可以看出本发明所述具有如下优点：剩余反射率曲线非常平坦，在410nm～740nm的超宽波长范围内剩余反射率均低于0.1％，而且无明显反射峰，因此该高品质低剩余反射率光学增透膜无明显膜色。上述光学增透膜不仅可以有效降低镜片表面的剩余反射率，抑制系统杂散光，更有利于保证光学系统的透过率性能。设计中约束的剩余反射率波长范围相对于常用波段范围420nm～680nm而言较宽，主要目的是为膜层的加工工艺留有足够的公差范围，并且在该膜系应用于曲率半径较小的镜片时，充分保证镜片边缘膜层的性能。

图3中给出了本发明膜系的膜层一阶敏感性和二阶敏感性，图中横坐标表示不同的膜层，纵坐标表示该膜层的敏感性。敏感性系数越大，表示该膜层敏感性越高。可以看出，13层膜的敏感性系数都在10-6量级，表面膜层敏感度较低，也就是说即使在实际加工时出现一定误差，也不会明显影响膜系性能，因此本发明的高品质低剩余反射率光学增透膜具有稳定性好，满足一定规模批量生产的要求。

以上所述仅为本实用新型的可选地实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种超低剩余反射率的光学增透膜，应用于光学玻璃上，其特征在于，所述超低剩余反射率的光学增透膜包括用于固定至所述光学玻璃的增透膜主体，所述增透膜主体具有用以固定至所述光学玻璃的近端、以及远离所述光学玻璃的远端；

所述增透膜主体包括十三层膜层，所述十三层膜层包括七层氟化镁膜层以及六层钛酸镧膜层，所述氟化镁膜层与所述钛酸镧膜层由近至远依次交替层叠布设。

2.如权利要求1所述的超低剩余反射率的光学增透膜，其特征在于，所述十三层膜层中每一所述膜层的厚度大于10nm。

3.如权利要求1所述的超低剩余反射率的光学增透膜，其特征在于，所述七层氟化镁膜层由近至远分别为第一氟化镁膜层、第二氟化镁膜层、第三氟化镁膜层、第四氟化镁膜层、第五氟化镁膜层、第六氟化镁膜层、第七氟化镁膜层；

所述第一氟化镁膜层，厚度为26.85nm-27.05nm；和/或，

所述第二氟化镁膜层，厚度为204.04nm-204.24nm；和/或，

所述第三氟化镁膜层，厚度为15.90nm-16.10nm；和/或，

所述第四氟化镁膜层，厚度为54.66nm-54.86nm；和/或，

所述第五氟化镁膜层，厚度为83.14nm-83.34nm；和/或，

所述第六氟化镁膜层，厚度为14.90nm-15.20nm；和/或，

所述第七氟化镁膜层，厚度为97.41nm-97.61nm。

4.如权利要求3所述的超低剩余反射率的光学增透膜，其特征在于，所述第一氟化镁膜层厚度为26.95nm，所述第二氟化镁膜层厚度为204.14nm，所述第三氟化镁膜层厚度为16.00nm，所述第四氟化镁膜层厚度为54.76nm，所述第五氟化镁膜层厚度为83.24nm，所述第六氟化镁膜层厚度为15.00nm，所述第七氟化镁膜层厚度为97.51nm。

5.如权利要求1所述的超低剩余反射率的光学增透膜，其特征在于，所述六层钛酸镧膜层由近至远分别为第一钛酸镧膜层、第二钛酸镧膜层、第三钛酸镧膜层、第四钛酸镧膜层、第五钛酸镧膜层、第六钛酸镧膜层；

所述第一钛酸镧膜层，厚度为14.98nm-15.18nm；和/或，

所述第二钛酸镧膜层，厚度为17.91nm-18.11nm；和/或，

所述第三钛酸镧膜层，厚度为112.53nm-112.73nm；和/或，

所述第四钛酸镧膜层，厚度为14.90nm-15.10nm；和/或，

所述第五钛酸镧膜层，厚度为43.36nm-43.56nm；和/或，

所述第六钛酸镧膜层，厚度为61.39nm-61.59nm。

6.如权利要求5所述的超低剩余反射率的光学增透膜，其特征在于，所述第一钛酸镧膜层厚度为15.08nm，所述第二钛酸镧膜层厚度为18.01nm，所述第三钛酸镧膜层厚度为112.63nm，所述第四钛酸镧膜层厚度为15.00nm，所述第五钛酸镧膜层厚度为43.46nm，所述第六钛酸镧膜层厚度为61.49nm。

7.如权利要求1所述的超低剩余反射率的光学增透膜，其特征在于，所述氟化镁膜层的折射率为1.364-1.384。

8.如权利要求7所述的超低剩余反射率的光学增透膜，其特征在于，所述氟化镁膜层的折射率为1.374。

9.如权利要求1所述的超低剩余反射率的光学增透膜，其特征在于，所述钛酸镧膜层的折射率为2.054-2.074。

10.如权利要求9所述的超低剩余反射率的光学增透膜，其特征在于，所述钛酸镧膜层的折射率为2.064。

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