KR20230005199A - 가시 영역 및 근적외선 영역에서 매우 낮은 반사를 갖는 광학 물품 - Google Patents
가시 영역 및 근적외선 영역에서 매우 낮은 반사를 갖는 광학 물품 Download PDFInfo
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- G02B2027/0118—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility
Abstract
본 발명은 전방 주면 및 후방 주면을 갖는 투명한 기판을 포함하는 광학 물품에 관한 것으로, 상기 주면 중 적어도 하나는 1.55 이상의 굴절률을 갖는 적어도 하나의 고 굴절률 층(HI) 및 1.55 미만의 굴절률 층을 갖는 적어도 하나의 저 굴절률 층(LI)의 스택을 포함하는 다층화 간섭 코팅으로 코팅되고, 상기 다층화 간섭 코팅은 45° 이하의 입사각에서 2.9% 이하, 바람직하게는 2.6%인, Rm (445 - 1185)로 표시되는, 445 nm 내지 1185 nm 이상의 소정의 최대 파장에 걸친 파장에 대한 평균 반사율을 갖는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 가시 영역 및 근적외선(NIR) 영역 모두에서, 즉 대략 400 내지 1200 nm, 바람직하게는 400 내지 1000 nm 범위의 파장에 대해서 반사가 크게 감소된, 다층화 간섭 코팅, 특히 반사 방지 코팅을 포함하는 광학 물품에 관한 것이다. 광학 물품은 특히 안경 렌즈와 같은 안과용 렌즈일 수 있다.
본 발명은 또한 예를 들어 증강 현실 장치, 가상 현실 장치 또는 시선 추적 장치를 구성하는 데 적합할 수 있는, 상기 광학 물품을 포함하는 광학 장치에 관한 것이다.
NIR 범위는 일반적으로 시선 추적 목적으로 눈을 조명하는 광에 흔히 사용되며, 그 이유는 NIR 광을 사용자가 볼 수 없고, 동시에 동공에서 매우 우수한 콘트라스트를 허용하여, 시선 방향 또는 눈 움직임 측정, 또는 동공 크기와 위치, 각막 면 상의 눈 반사, 눈 수정체 표면, 눈썹 등과 관련된 다른 임의의 측정을 높은 정확도 및 높은 신뢰도로 얻을 수 있게 하기 때문이다.
그러한 측정은, 안과용 렌즈 외에도, 짙은 적색 및 NIR 광원 및 비디오 카메라를 포함하는 특정 광학 장치를 통해 이루어질 수 있다.
그러나, 짙은 적색 및 NIR 광원이 그러한 장비를 착용하는 사용자의 눈을 향하여 발광하면, 안과용 렌즈의 면에 다중 반사가 발생한다. 그러한 다중 반사는 카메라 감지기에 노이즈를 생성하여, 동공의 위치를 제대로 파악할 수 없게 할 것이다.
따라서, 안과용 렌즈에서 짙은 적색 및 NIR 광 반사를 제한할 필요가 있다.
또한, 예를 들어 증강 현실(AR) 또는 가상 현실(VR)과 같은 새로운 디지털 응용에서 사용되는 그러한 광학 장치의 기하학적 구성으로 인하여, NIR 성능은 전형적으로 45° 이상인 높은 입사각에서 특히 중요하다.
또한, 안과용 렌즈의 착용자 편리함을 위해서 380 nm 내지 780 nm 범위의 가시 범위에서 반사를 제한하는 것이 또한 중요하다.
마킹(marking) 상의 전형적인 반사 방지 코팅은 400 내지 1200 nm, 바람직하게는 400 내지 1000 nm 범위의 큰 파장 광대역을 갖지 않는다. 특히, 이들은 400 내지 1200 nm, 바람직하게는 400 내지 1000 nm 범위의 파장에 대해, 특히 35° 초과와 같은 높은 입사각에서 매우 낮은 반사를 달성할 수 없다.
따라서, 입사각에 상관 없이(예를 들어, 0° 내지 60°) 가시 영역 및 NIR 영역 둘 모두에서 매우 우수한 반사 방지 특성을 갖는 신규한 간섭 코팅을 제공할 필요성이 있다.
또한, 입사각에 상관 없이, 바람직하게는 견고성 및 미적 외관(즉, 색의 수색성(color achromaticity))을 동시에 갖는 그러한 신규한 간섭 코팅을 제공할 필요성이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 적어도 간섭 코팅, 즉 그러한 반사 방지 코팅을 포함하는 무기 또는 유기 유리 중의 기판을 포함하는 투명한 광학 물품, 특히 안경 렌즈와 같은 안과용 렌즈의 개발을 모색함으로써 상기 단점들을 해결하는 것이며, 상기 반사 방지 코팅은 그 제조의 경제적 및/또는 산업적 실행가능성을 손상시키지 않으면서 가시 영역에서 매우 우수한 반사 방지 성능을 지니는 한편, NIR 영역에서도 매우 낮은 반사를 또한 갖는다.
따라서, 본 발명은 전방 주면 및 후방 주면을 갖는 투명한 기판을 포함하는 광학 물품, 바람직하게는 안과용 렌즈에 관한 것으로, 주면 중 적어도 하나는 1.55 이상의 굴절률을 갖는 적어도 하나의 고 굴절률 층(HI) 및 1.55 미만의 굴절률 층을 갖는 적어도 하나의 저 굴절률 층(LI)의 스택을 포함하는 다층화 간섭 코팅(특히, 다층화 반사 방지 코팅)으로 코팅되고, 상기 다층화 간섭 코팅은 45° 이하의 입사각에서 2.9% 이하, 바람직하게는 2.6%인, Rm (445 - 1185)로 표시되는, 445 nm 내지 적어도 1185 nm 이상의 소정의 최대 파장에 걸친 파장에 대한 평균 반사율을 갖는 것을 특징으로 한다.
일반적으로, 소정의 최대 파장은 1185 nm 내지 1200 nm 범위이고, 예를 들어 1185 nm 또는 1200 nm에 해당할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 광학 물품은 가시 영역 및 NIR 영역 모두에서 매우 낮은 반사를 갖는 고도로 효율적인 반사 방지(AR) 코팅을 포함한다.
본 발명은 또한 그러한 광학 물품 및 짙은 적색 및 근적외선 영역에서 방출되는 광원을 포함하는, 증강 현실 장치, 가상 현실 장치 및 시선 추적 장치일 수 있는 광학 장치를 제공한다.
본 발명의 내용에 포함됨.
본원에 제공된 설명 및 그 이점의 보다 완전한 이해를 위해, 첨부 도면 및 상세한 설명과 관련하여 이루어지는 이하의 간략한 설명을 이제 참조할 것이며, 여기서 유사한 참조 번호는 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 특정 실시형태에서 본 발명에 따른 광학 장치를 포함하는 증강 현실 장치 또는 가상 현실 장치의 개략도이다;
도 2a는 가시 영역(380 내지 780 nm) 및 대략 NIR 영역(780 내지 1175 nm)에서의 파장의 함수로서 0°의 입사각에서 스펙트럼 함수 W(λ)에 대한, 각각 실시예 1 내지 4에서 제조된 본 발명에 따른 렌즈 1 내지 4의 전면 상의 반사의 변화(R, %)를 나타낸다;
도 2b는 가시 영역(380 내지 780 nm) 및 대략 NIR 영역(780 내지 1175 nm)에서의 파장의 함수로서 0°의 입사각에서 스펙트럼 함수 W(λ)에 대한, 각각 실시예 1 내지 5에서 제조된 본 발명에 따른 렌즈 1 내지 5, 및 각각 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 렌즈 1 및 2의 전면 상의 반사의 변화(R, %)를 나타낸다.
도 1은 특정 실시형태에서 본 발명에 따른 광학 장치를 포함하는 증강 현실 장치 또는 가상 현실 장치의 개략도이다;
도 2a는 가시 영역(380 내지 780 nm) 및 대략 NIR 영역(780 내지 1175 nm)에서의 파장의 함수로서 0°의 입사각에서 스펙트럼 함수 W(λ)에 대한, 각각 실시예 1 내지 4에서 제조된 본 발명에 따른 렌즈 1 내지 4의 전면 상의 반사의 변화(R, %)를 나타낸다;
도 2b는 가시 영역(380 내지 780 nm) 및 대략 NIR 영역(780 내지 1175 nm)에서의 파장의 함수로서 0°의 입사각에서 스펙트럼 함수 W(λ)에 대한, 각각 실시예 1 내지 5에서 제조된 본 발명에 따른 렌즈 1 내지 5, 및 각각 비교예 1 및 2에서 제조된 비교용 렌즈 1 및 2의 전면 상의 반사의 변화(R, %)를 나타낸다.
이하의 설명에서, 도면은 반드시 실제 축척일 필요는 없으며, 특정 특징부가 명확성과 간결함을 위해 또는 정보 목적을 위해 일반화되거나 개략적인 형태로 도시될 수 있다. 또한, 본원에서 논의되는 실시형태는 단지 대표적인 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
1. 정의
용어 "포함한다"(및 "포함하다" 및 "포함하는"과 같은 임의의 문법적 변형어), "갖는다"(및 "가진다" 및 "갖는"과 같은 임의의 문법적 변형어), "함유한다"(및 "함유하다" 및 "함유하는"과 같은 임의의 문법적 변형어), 및 "포함된다"(및 "포함되다" 및 "포함되는"과 같은 임의의 문법적 변형어)는 개방형 연결 동사이다. 이들은 언급된 특징, 정수, 단계 또는 구성 요소 또는 이들의 그룹의 존재를 명시하기 위해 사용되지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계 또는 구성 요소 또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지는 않는다. 따라서, 하나 이상의 단계 또는 요소를 "포함하는", "갖는", "함유하는", 또는 "포함되는" 방법 또는 방법의 단계는 그러한 하나 이상의 단계 또는 요소를 갖지만, 그러한 하나 이상의 단계 또는 요소만을 갖는 것으로 제한되지 않는다.
달리 명시되지 않는 한, 본원에 사용된 성분의 양, 반응 조건 등을 언급하는 모든 숫자 또는 표현은 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 달리 명시되지 않는 한, 본 발명에 따른 
로부터 Y까지
또는 "X 내지 Y" 값들의 간격의 표시는 X 및 Y의 값을 포함함을 의미한다. 또한, 달리 명시되지 않는 한, 값들의 간격에 대해서, 표현 "X 미만" 또는 "Y 초과"는 X 또는 Y 값을 포함하지 않는다.
본 출원에서, 광학 물품이 이의 표면 상에 하나 이상의 코팅을 포함하는 경우, 표현 "물품 상으로 층 또는 코팅을 증착하기 위한"은 물품의 외측 코팅(즉, 기판으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 이의 코팅)의 외부(노출) 표면 상으로 층 또는 코팅이 증착됨을 의미하는 것으로 의도된다.
기판 "상에" 있거나 기판 "상으로" 증착된다고 언급되는 코팅은, (i) 기판 위에 위치되고, (ii) 기판과 반드시 접촉될 필요는 없으며(즉, 하나 이상의 중간 코팅이 기판과 해당 코팅 사이에 배치될 수 있음), (iii) 반드시 기판을 완전히 커버할 필요는 없는, 코팅으로 정의된다.
바람직한 실시형태에서, 기판 상의 코팅, 또는 기판 상으로 증착된 코팅은, 이러한 기판과 직접 접촉된다.
"층 1이 층 2 아래에 놓인다"의 경우, 층 2는 층 1보다 기판으로부터 더 멀리 있음을 의미하도록 의도된다.
하기에 기재된 실시형태에 따라, 다층화 간섭 코팅은 바람직하게는 다층화 반사 방지 코팅이다. 따라서, 본 명세서의 나머지에서, 이들 두 용어는 유사하다.
다층화 반사 방지 코팅의 최외측 층이란, 기판으로부터 가장 먼 반사 방지(AR) 코팅의 층을 의미한다.
다층화 반사 방지 코팅의 최내측 층이란, 기판으로부터 가장 가까운 반사 방지 코팅의 층을 의미한다.
다층화 반사 방지 코팅의 내측 층이란, 상기 AR 코팅의 최외측 층을 제외한 반사 방지 코팅의 임의의 층을 의미한다.
또한, 달리 언급되지 않는 한, 본 출원에 개시된 모든 두께는 물리적 두께에 관한 것이다.
용어 다층화 반사 방지 코팅 또는 AR 코팅 및 AR 스택은 동일한 의미를 갖는다.
달리 명시되지 않는 한, 본 출원에서 언급되는 굴절률은 550 nm의 파장으로 25℃에서 표현된다.
본 발명에 따른 다층화 반사 방지 코팅은, 베어(bare) 기판, 즉 코팅되지 않은 기판의 주면 중 적어도 하나 상에 형성될 수 있거나, 하나 이상의 기능성 코팅, 예컨대 마모 방지 코팅으로 미리 코팅된 기판의 주면 중 적어도 하나 상에 형성될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 기판의 후면(또는 내측면 또는 오목면 또는 CC 면)은, 물품을 사용할 때 착용자의 눈으로부터 가장 가까운 면을 의미하도록 의도된다. 이는 일반적으로 오목면이다. 대조적으로, 기판의 전면(또는 볼록면 또는 CX 면)은, 물품을 사용할 때 착용자의 눈으로부터 가장 멀리 있는 면이다. 이는 일반적으로 볼록면이다.
또한, 본원에서 사용되는 바와 같이, "투명한 기판"은 콘트라스트의 상당한 손실 없이 상기 기판을 통한 이미지의 관찰이 지각될 때, 즉 이미지 품질에 악영향을 주지 않으면서 상기 기판을 통한 이미지의 형성이 얻어질 때 투명한 것으로 이해된다.
용어 미용적 외관은 투과 시에 육안으로 평가되고 바람직하게는 아크 램프 하에 측정되는 미용적 결함이 시간이 경과함에 따라 없거나, 거의 없음을 의미한다.
본 발명에서 안과용 렌즈와 같은 광학 물품의 "견고성"이라는 용어는 그의 제조 과정에 의해 유발되는 변화에도 불구하고 변화에 저항하는 상기 렌즈의 능력으로서 정의된다. 이러한 변화는, 예를 들어 사용되는 기판의 유형, 제조 기계의 설정(온도 계획, 적절한 시간, 전자 총의 설정 등) 및/또는 이의 사용 모드, 상기 제조 기계를 다른 것으로 대체함에 좌우된다.
실제로, 다층화 반사 방지 코팅이 산업적 규모로 제조될 때, 일반적으로 각각의 층에 대해 약간의 두께 변화가 발생한다. 이러한 변화는 반사 성능을 상이하게 하고, 특히 다층화 반사 방지 코팅의 지각된 잔류 반사 색을 상이하게 한다. 2개의 렌즈의 반사 방지 코팅의 지각된 잔류 반사 색이 상이한 경우, 이러한 렌즈는 상이하게 보이며, 쌍으로 연결할 수 없을 것이다.
본 발명에 따라, "입사각(기호 θ)"은, 안과용 렌즈 표면 상에 입사되는 광선과 입사 지점의 표면에 대한 법선에 의해 형성된 각도이다. 예를 들어, 광선은 국제 비색계 CIE L*a*b*(1976)에 정의된 바와 같은 발광 광원, 예컨대 표준 광원 D65이다. 일반적으로, 입사각은 0°(수직 입사)로부터 90°(그레이징 입사(grazing incidence))까지 변화한다. 입사각의 일반적인 범위는 0° 내지 75°이다.
국제 비색계 CIE L*a*b*(1976)에서 본 발명의 광학 물품의 비색 계수(예컨대, 채도 C* 및 색조 "h")는 표준 광원 D 65 및 관찰자(10°의 각도)를 고려하여 380 내지 780 nm에서 계산된다. 관찰자는 국제 비색계 CIE L*a*b*에 정의된 바와 같은 "표준 관찰자"이다. 실제로, CIE L*a*b* 공간으로, 전체적인 색의 변화뿐만 아니라 파라미터 L*, a* 및 b* 중 하나 이상에 대해 표현할 수 있다. 이는 새로운 파라미터를 정의하고 이들을 시각적 감각의 속성과 관련시키는 데 사용될 수 있다. 명도와 관련된 선명도는 직접적으로 L* 값으로 나타낸다. 채도: C* = (a*2 + b 2 )1/2은 지각 색도를 정의한다. 색조의 각도: h = tg-1 (b*/a*) ("도"로 나타냄); 색조와 관련된다.
Tm으로 축약되는 평균 투과율은 ISO 13666:1998 표준에 정의된 바와 같고 (일반적으로 17° 미만, 전형적으로 15°의 입사각에서) ISO 8980-4 표준에 따라 측정되며, 즉 이는 400 nm 내지 700 nm의 전체 광 스펙트럼 내에서의 스펙트럼 투과율 (비가중) 평균을 나타낸다.
유추하면, 시스템의 "발광 투과율"로도 불리는 평균 투과율은 445 nm 내지 1185 nm에서 정의되며, "Tm(445-1185)"로 축약되고, 445 nm 내지 1185 nm의 파장 범위 내에서의 스펙트럼 투과율 (비가중) 평균에 상응한다.
본 명세서에서, 달리 명시되지 않는 한, 투과도/투과율은, 0° 내지 15° 범위, 바람직하게는 0°의 입사각에서, 0.7 내지 2 mm, 바람직하게는 0.8 내지 1.5 mm 범위의 두께에 대한 광학 물품의 중심에서 측정된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 투과된 광은 광학 물품의 전방 주면 상에 도달하여 렌즈를 통과한 광을 지칭한다.
여기서, Rv로 표시되는 "발광 반사도"는 ISO 13666:1998 표준에 정의된 바와 같고, ISO 8980-4에 따라 측정되며, 즉 이는 380 내지 780 nm의 전체 가시 스펙트럼에 걸친 가중된 스펙트럼 반사 평균이다. Rv는 보통 17° 미만, 전형적으로는 15°의 입사각에 대해 측정되지만, 임의의 입사각에 대해 평가될 수 있다.
본 출원에서, Rm (X-Y)로 표시되는 "평균 반사율"은 ISO 13666:1998 표준에 정의된 바와 같고, ISO 8980-4 표준에 따라 측정되며, 즉 이는 "X" 내지 "Y" nm 파장의 전자기 스펙트럼에 걸친 (비가중) 스펙트럼 반사 평균이다. 본 발명에 따라, Rm은 여러 입사각에 대해 측정된다.
예를 들어, Rm (900 -1000)으로 표시되는, 900 nm 내지 1000 nm 범위의 파장에 대한 특징적인 평균 반사율은 하기 식으로 정의되며, 1 nm의 측정 단계를 가정한다.
R m(900 -1000) = 
여기서, R(λ)는 파장(λ)에서의 반사율을 나타낸다.
Rm (900 -1000)은 동일한 입사각에서 측정된 R(λ)에 기초하여, 임의의 입사각(θ)에 대해 측정될 수 있다.
또한, 본 발명에 따라, 각각 Rmax (400-1200) 또는 Rmax (445-1185)로 표시되는 400 nm 내지 1200 nm 범위 또는 445 nm 내지 1185 nm 범위의 전체 스펙트럼에 걸친 최대 반사도는 각각 400 nm 내지 1200 nm 또는 445 nm 내지 1185 nm 범위의 전체 스펙트럼에 대해 측정된 최대 반사도 값(최고 값)에 상응한다.
2. 광학 물품
본 발명에 따른 광학 물품은 투명한 광학 물품, 바람직하게는 렌즈 또는 렌즈 블랭크, 보다 바람직하게는 안과용 렌즈 또는 렌즈 블랭크이다. 광학 물품은 볼록 주면(전면), 오목 주면(후면), 또는 양 면 상에 본 발명의 다층화 반사 방지 코팅이 코팅될 수 있다.
A) 기판
일반적으로, 반사 방지 코팅(하기에서 AR 코팅으로 지칭됨)일 수 있는 본 발명에 따른 광학 물품의 다층화 간섭 코팅은 임의의 기판, 바람직하게는 유기 렌즈 기판, 예를 들어 열가소성 또는 열경화성 플라스틱 재료 상으로 증착될 수 있다.
열가소성 재료는, 예를 들어, 폴리아미드; 폴리이미드; 폴리설폰; 폴리카보네이트 및 이들의 공중합체; 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로부터 선택될 수 있다.
열경화성 재료는, 예를 들어 에틸렌/노르보르넨 또는 에틸렌/시클로펜타디엔 공중합체와 같은 시클로올레핀 공중합체; 디에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트)(CR 39®)의 단일중합체와 같은, 선형 또는 분지형 지방족 또는 방향족 폴리올의 알릴 카보네이트의 단일중합체 및 공중합체; 비스페놀 A로부터 유도될 수 있는, (메트)아크릴산 및 이의 에스테르의 단일중합체 및 공중합체; 티오(메트)아크릴산 및 이의 에스테르의 중합체 및 공중합체, 스티렌과 같은 알릴 방향족 및 비스페놀 A 또는 프탈산으로부터 유도될 수 있는 알릴 에스테르의 중합체 및 공중합체, 우레탄 및 티오우레탄의 중합체 및 공중합체, 에폭시의 중합체 및 공중합체, 및 설파이드, 디설파이드 및 에피설파이드의 중합체 및 공중합체, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, (공)중합체는, 공중합체 또는 중합체를 의미하는 것으로 의도된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, (메트)아크릴레이트는, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트를 의미하는 것으로 의도된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 폴리카보네이트(PC)는 호모폴리카보네이트 또는 코폴리카보네이트 및 블록 코폴리카보네이트를 의미하는 것으로 의도된다.
디에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트)(CR 39®)의 단일중합체, 1.54 내지 1.58의 굴절률을 갖는, 알릴 및 (메트)아크릴 공중합체, 티오우레탄의 중합체 및 공중합체, 폴리카보네이트가 바람직하다.
기판은 본 발명의 반사 방지 코팅을 증착하기 전에 하나 이상의 기능성 코팅으로 코팅될 수 있다. 광학계에 통상적으로 사용되는 이러한 기능성 코팅은, 제한 없이, 내충격성 프라이머 층, 내마모성 코팅 및/또는 내스크래치성 코팅, 편광 코팅, 광변색 코팅 또는 착색 코팅일 수 있다. 이하에서, 기판은 베어 기판 또는 그러한 코팅된 기판을 의미한다.
바람직하게는, 기판 및 상기 기판 상으로 일반적으로 코팅되는 선택적인 내마모성 코팅 및/또는 내스크래치성 코팅은 프린지(fringe) 또는 미용적 결함을 방지하도록 유사하거나/근접한 굴절률을 갖는다.
반사 방지 코팅을 증착하기 전에, 상기 기판의 표면은 보통 반사 방지 코팅의 접착력을 강화하도록 물리적 또는 화학적 표면 활성화 처리된다. 이러한 전처리는 일반적으로 진공상태에서 수행된다. 이는 활성 종 및/또는 반응성 종을 통한, 예를 들어 이온빔을 통한("이온 전세정(Ion Pre-Cleaning)" 또는 "IPC") 또는 전자빔을 통한 충격, 코로나 방전 처리, 이온 파쇄 처리, 자외선 처리, 또는 일반적으로 산소 또는 아르곤 플라즈마를 사용하는, 진공상태에서의 플라즈마 매개 처리일 수 있다. 또한, 이는 산 또는 염기 처리, 및/또는 용매 기반 처리(물, 과산화수소 또는 임의의 유기 용매)일 수 있다.
B) 다층화 반사 방지 코팅
본 발명의 다층화 반사 방지 코팅이 이제 후술될 것이다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명의 다층화 반사 방지 코팅은 높은 입사각, 특히 45° 이상의 입사각에 대해서, 445 nm 내지 1185 nm 범위의 파장(따라서, 대략 가시 영역 내지 NIR 영역에 해당함)으로부터의 광대역 반사 방지 코팅이다.
실제로, 다층화 반사 방지 코팅은 Rm (445 - 1185)로 표시되는, 445 nm 내지 1185 nm 이상의 소정의 최대 파장에 걸친 파장에 대한 평균 반사율을 갖고, 이는 45° 이하의 입사각에서 2.9% 이하, 바람직하게는 2.8% 이하, 특히 바람직하게는 2.7% 이하, 전형적으로 바람직하게는 2.6% 이하이다.
일반적으로, 소정의 최대 파장은 1185 nm 내지 1200 nm 범위이고, 예를 들어 1185 nm 또는 1200 nm에 해당할 수 있다.
특히, Rm (445 - 1185)로 표시되는, 445 nm 내지 1185 nm 범위의 파장에 대한 평균 반사율은 45° 이하의 입사각에서 2.9% 이하, 바람직하게는 2.8% 이하, 특히 바람직하게는 2.7% 이하, 전형적으로 바람직하게는 2.6% 이하이다.
본 발명의 특징에 따라, 다층화 간섭 코팅은 60° 이하의 입사각에서 7% 이하, 바람직하게는 6.8% 이하, 특히 바람직하게는 2.7% 이하, 전형적으로 바람직하게는 2.6% 이하인 평균 반사율 Rm (445 - 1185)를 갖는다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 다층화 간섭 코팅은 0°의 입사각에서 4.5% 이하, 바람직하게는 3% 이하, 전형적으로는 2.55% 이하인, Rmax (445-1185)로 표시되는, 445 nm 내지 1185 nm 범위의 전체 스펙트럼에 걸친 최대 반사도를 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 4.5% 이하의 간격은 다음의 값 및/또는 이들 값들(한계값 포함) 사이에 포함되는 임의의 간격을 포함한다: 4.4; 4.3; 4.2; 4.1; 4.0; 3.9; 3.8; 3.7; 3.6; 3.5; 3.4; 3.3; 3.2; 3.1; 3.0; 2.9; 2.8; 2.7; 2.6; 2.5; 2.49; 2.48; 2.47 등.
따라서, 놀랍게도 본 출원인은 본 발명에 따른 다층화 반사 방지 코팅이 입사각(0° 내지 60°)에 상관 없이 가시 영역 및 NIR(445 내지 1185 nm) 둘 모두에서 낮은 반사도를 얻게 할 수 있음을 발견하였다. 이러한 놀라운 효과는 하기 실시예에서 입증된다.
또한, 본 발명에 따른 다층화 반사 방지 코팅은 우수한 견고성 및 미적 외관을 갖는다는 장점을 제공하며, 이 또한 입사각에 상관 없다. 하기에 설명되는 바와 같이, 0° 내지 30° 범위의 낮은 입사각에 대해서, 채도 C*은 20 이하이고, 높은 입사각(30° 이상)에 대해서, 채도 C*은 10 미만이다. 따라서, 본 발명의 다층화 반사 방지 코팅은 우수한 색의 수색성을 갖는다. 특히, 본 발명에 따른 반사 방지 코팅은 제조 공정 동안, 특히 산업적 규모에서의 제조 공정 동안 생길 수 있는 2개의 광학 물품/렌즈(상기 반사 방지 코팅을 포함함) 사이의 반사 방지 코팅의 (관찰자에 의한) 지각된 잔류 반사 색의 변화를 극복하기 위해, 포화된 색이 거의 없는 잔류 반사 색을 갖는다.
일 실시형태에서, 본 발명에 따른 다층화 반사 방지 코팅은 가시 및 NIR 영역에서 흡수하지 않거나, 많이 흡수하지 않으며, 이는 본 출원과 관련하여 Tmin (445-1185)로 표시되는, 445 내지 1185의 최소 투과율이 0°의 입사각에서 92% 초과, 보다 바람직하게는 95% 초과, 보다 더 바람직하게는 96% 초과, 가장 바람직하게는 97% 초과, 특히 97.5% 초과임을 의미한다.
특히, 0° 내지 15° 범위의 입사각에 대해서, 투과율 Tm (445-1185)는 바람직하게는 98% 초과, 보다 바람직하게는 98.6% 초과이다.
또한, 60°와 같이 높은 입사각에 대해서, 투과율 Tm (445-1185)는 바람직하게는 92.8% 초과, 보다 바람직하게는 93% 초과, 특히 93.4% 초과이다.
특히, 본 발명에 따른 다층화 반사 방지 코팅은 또한 900 내지 1000 nm에서(즉, 780 내지 1400 nm 범위의 NIR 영역의 중간에서) 반사가 매우 낮고, 하기 기재된 바와 같이 여러 입사각에 대해 900 내지 1200 nm에서 바람직하게는 또한 반사가 매우 낮다.
실제로, 다층화 간섭 코팅은 특히 35° 미만의 입사각에서 또는 30° 이하의 입사각에서 1% 이하인, Rm (900 -1000)으로 표시되는, 900 nm 내지 1000 nm 범위의 파장에 대한, 바람직하게는 Rm (900 -1200)으로 표시되는, 900 nm 내지 1200 nm 범위의 파장에 대한 평균 반사율을 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 1.0% 이하의 간격은 다음의 값 및/또는 이들 값들(한계값 포함) 사이에 포함되는 임의의 간격을 포함한다: 0.99; 0.98; 0.97; 0.96; 0.95; 0.94; 0.93; 0.92; 0.91; 0.90; 0.89; 0.85; 0.80; 0.79; 0.78; 0.77; 0.76; 0.75; 0.74; 0.73; 0.72; 0.70 등.
더 높은 입사각, 특히 35° 내지 45° 범위, 예컨대 45°의 입사각에 대해서, 바람직하게는 다층화 간섭 코팅은 4% 이하, 바람직하게는 3% 이하, 전형적으로는 2.0% 이하인 Rm (900 -1000) 또는 Rm (900 -1200)을 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 4.0% 이하의 간격은 다음의 값 및/또는 이들 값들(한계값 포함) 사이에 포함되는 임의의 간격을 포함한다: 3.9; 3.8; 3.7; 3.6; 3.5; 3.4; 3.3; 3.2; 3.1; 3.0; 2.9; 2.8; 2.7; 2.6; 2.5; 2.49; 2.48; 2.47; 2.46. 2.45. 2.40; 2.38; 2.36; 2.34; 2.32; 2.3; 2.2; 2.1; 2.0; 1.9; 1.8; 1.7; 1.6; 1.5; 1.4; 1.3; 1.2; 1.1 등.
또한, 60°의 보다 더 높은 입사각에 대해서, 바람직하게는 다층화 간섭 코팅은 60°의 입사각에서 9% 이하, 바람직하게는 7% 이하, 전형적으로는 6% 이하인 Rm (900 -1000) 또는 Rm (900 -1200)을 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 9% 이하의 간격은 다음의 값 및/또는 이들 값들(한계값 포함) 사이에 포함되는 임의의 간격을 포함한다: 9; 8.9; 8.7; 8.6; 8.5; 8.4; 8.3; 8.2; 8.1; 8.0; 7.9; 7.8; 7.6; 7.5; 7.4; 7.3; 7.2; 7.1; 7.0; 6.9; 6.8; 6.7; 6.6; 6.5; 6.4; 6.3; 6.2; 6.1; 6.0; 5.9; 5.8; 5.7; 5.6; 5.5; 5.4 등.
다층화 간섭 코팅은 또한, 특히 0° 내지 60° 범위, 특히 45° 내지 60° 범위의 높은 입사각에 대해서 일반적으로 1.1 이하, 바람직하게는 1.0 이하, 전형적으로는 0.9 이하인 Rm (900 -1000) / Rm (445 -1185) 비를 특징으로 한다. 여기서, Rm (900 -1000)은 상기 정의된 바와 같고, Rm (445 -1185)는 445 nm 내지 1185 nm 범위의 파장에 대한 평균 반사율에 상응한다.
또한, 다층화 간섭 코팅은 또한, 특히 0° 내지 60° 범위, 특히 45° 내지 60° 범위의 높은 입사각에 대해서 일반적으로 1.1 이하, 바람직하게는 1.0 이하, 전형적으로는 0.9 이하인 Rm (900 -1200) / Rm (445 -1185) 비를 특징으로 한다. 여기서, Rm (900 -1200)은 상기 정의된 바와 같고, Rm (445 -1185)는 445 nm 내지 1185 nm 범위의 파장에 대한 평균 반사율에 상응한다.
또한, 본 발명에 따른 다층화 반사 방지 코팅은 또한 가시 영역에서, 특히 400 내지 700 nm 범위의 파장에 대해 그리고 하기 기재된 바와 같은 여러 입사각에 대해서 반사가 매우 낮다.
실제로, 유리하게는 다층화 간섭 코팅은 45° 이하의 입사각에서 3.0% 이하, 바람직하게는 2.5% 이하, 전형적으로는 2.3% 이하인, Rm (400-700)으로 표시되는, 400 nm 내지 700 nm 범위의 파장에 대한 평균 반사율을 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 4.0% 이하의 간격은 다음의 값 및/또는 이들 값들(한계값 포함) 사이에 포함되는 임의의 간격을 포함한다: 3.0; 2.9; 2.8; 2.7; 2.6; 2.5; 2.49; 2.48; 2.47; 2.46. 2.45. 2.40; 2.38; 2.36; 2.34; 2.32; 2.3; 2.2; 2.1; 2.0; 1.9; 1.8; 1.7; 1.6; 1.5; 1.4; 1.3; 1.2; 1.1 등.
더 나아가, 상기 언급한 바와 같이, 본 발명의 다층화 간섭 코팅은 
의 입사각에 따라 부드럽게 지각되는 잔류 색 변화를 갖는다.
실제로, 본 발명의 특징에 따라, 바람직하게는 다층화 간섭 코팅은 30° 미만(예컨대, 0° 내지 15°의 범위)의 입사각에서 반사된 광의 채도 C*(표준 광원 D65를 사용하여 국제 비색계 CIE L*a*b*에 따라 측정됨)이 20 이하이다. 동일한 입사각에 대해서, 채도 C*은 일반적으로 8 이상, 특히 9 이상이다.
마찬가지로, 30° 미만, 특히 0° 내지 15° 범위의 입사각에 대해서, 하기에서 Δh (0°-15°)로 명칭되는, 색조 "h"의 변화(예를 들어, 0°에서의 색조 값 및 15°에서의 색조 값)는 매우 짧다. 실제로, Δh (0°-15°)는 일반적으로 10 이하, 바람직하게는 9 이하, 전형적으로는 5 이하이다.
다층화 간섭 코팅은 또한 30° 이상의 입사각에 대해, 바람직하게는 45° 내지 65°의 입사각에 대해 바람직하게는 반사된 광의 채도 C*이 10 이하, 바람직하게는 6.8 이하, 전형적으로는 6 이하인 것을 특징으로 한다. 동일한 입사각에 대해, 채도 C*은 일반적으로 0.5 이상, 특히 1 이상이다.
이러한 입사각에 대해, 여러 입사각 30°, 45° 및 60° 사이의 색조는 약간 달라진다. 그러나, 채도 C*이 매우 낮기 때문에, 이러한 색조 변화는 관찰자에게 보이지 않는다.
따라서, 하기 실시예에서 예시되는 바와 같이, 반사 방지 코팅의 색조 h는 실질적으로 일정하고(색조 "Δh"의 변화는 매우 낮다), 즉 0° 내지 15° 범위로 달라지는 입사각에 대해 전형적으로 280° 내지 320°이다. 실제로, 입사각이 0 내지 15°로 달라질 때 지각된 잔류 반사 색은 정상 시력을 갖는 관찰자에게, 심지어 채도가 8 내지 20의 범위인 경우에도 "동일하다". 30° 이상(예컨대, 30°, 45° 및 60°)의 입사각에 대해서 반사 방지 코팅의 색조가 달라지기 시작할 때, 채도 C*은 매우 낮고(10 이하), 즉 지각된 잔류 반사 색은 잔류 반사 색이 관찰자에 의해 지각될 수 없거나 거의 알아챌 수 없도록 매우 옅다. 따라서, 본 발명에 따른 렌즈의 반사 방지 코팅의 잔류 반사 색은 입사각에 상관 없이 균일하다. 따라서, 이는 우수한 미적 성능을 갖는다(입사각에 따른 부드러운 색 변화).
따라서, 본 발명에 따른 반사 방지 코팅은 제조 공정 동안, 특히 산업적 규모에서의 제조 공정 동안 생길 수 있는 2개의 렌즈(상기 반사 방지 코팅을 포함함) 사이의 상기 반사 방지 코팅의 (관찰자에 의한) 지각된 잔류 반사 색의 변화를 극복하기 위해, 포화된 색이 거의 없는 잔류 반사 색을 갖는다.
임의의 이론에 구속되는 일 없이, 본 발명에 따른 AR 코팅에 대한 380 내지 780 nm 범위의 가시 영역에서 적어도 2개의 극대점 또는 피크의 존재(즉, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 렌즈 1 내지 4에 대한 2개의 최대 파장 및 본 발명에 따른 렌즈 5에 대한 3개의 최대 파장)는 심지어 매우 낮은 입사각에서도, 더 나은 색 향상 및/또는 균형성을 얻을 수 있게 하며, 따라서 더 나은 색의 수색성을 얻을 수 있게 하는 것으로 보인다. 2개 또는 3개의 극대점은 포화된 색이 거의 없는 반사를 제공하기 위해 서로 보상될 수 있는 것으로 보인다. 예를 들어, 비교예 1(0°의 입사각의 경우)은 채도 C*이 25인 반면, 본 발명에 따른 실시예 1은 18에 근접하다. 이는 비교예 1의 채도 C*의 거의 절반이며, 따라서 본 발명에 따른 AR 코팅의 색은 훨씬 덜 가시적으로 존재한다. 또한, 2개의 극대점은 착용자의 눈에 전달되는 이미지에 약간의 영향을 미칠 것이며, 이러한 이중 수준으로 색의 왜곡 효과를 보상하는 것이 더 용이할 것으로 보인다.
본 발명의 다층화 반사 방지 코팅의 상이한 구조가 이제 후술될 것이다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명의 다층화 반사 방지 코팅은 고 굴절률(HI) 및 저 굴절률(LI)을 갖는 유전체 재료로 제조된 적어도 2개의 층의 스택을 포함한다.
바람직하게는, 반사 방지 코팅은 저 굴절률(LI)을 갖는 적어도 2개의 층, 보다 바람직하게는 적어도 3개의 층, 및 고 굴절률(HI)을 갖는 적어도 2개의 층, 보다 바람직하게는 적어도 3개의 층을 포함한다. 반사 방지 코팅의 전체 층 수는 4개 이상, 일반적으로 14개 이하이므로, 이것은 본원에서 단순한 스택이다.
본 발명의 특징에 따라, 반사 방지 코팅의 전체 층 수는 4개 이상, 보다 바람직하게는 6개 이상, 전형적으로는 7개 이상, 특히 8개 이상이고, 10개 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 반사 방지 코팅의 전체 층 수는 14개 이하, 보다 바람직하게는 12개 이하, 보다 더 바람직하게는 10개 이하이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 반사 방지 코팅의 층은 두께가 1 nm 이상인 것으로 정의된다. 따라서, 반사 방지 코팅의 층 수를 계산할 때, 두께가 1 nm 미만인 임의의 층은 고려되지 않을 것이다. 반사 방지 코팅의 층 수를 계산할 때 하기 기재되는 바와 같은 서브-층은 고려되지 않는다.
본 발명의 일 실시형태에 따라 HI 층 및 LI 층은 스택에서 서로 교번될 수도 있지만 반드시 그럴 필요는 없다. 2개(또는 그 이상)의 HI 층이 서로 위에 증착될 수 있을 뿐만 아니라, 2개(또는 그 이상)의 LI 층이 서로 위에 증착될 수 있다.
일반적으로, HI 층 및 LI 층은 본 발명에 따른 AR 코팅의 스택에서 서로 교번한다.
유리하게는, 다층화 간섭 코팅은 교번하는 HI 층 및 LI 층을 포함하고, 4개 이상, 바람직하게는 6개 이상의 층 수를 갖는다.
바람직하게는, 반사 방지 코팅의 총 두께는 650 nm 이하, 보다 바람직하게는 600 nm 이하, 보다 더 바람직하게는 560 nm 이하이다. 반사 방지 코팅의 총 두께는 일반적으로 300 nm 초과, 바람직하게는 320 nm 이상이다. 전형적으로, 상기 반사 방지 코팅의 물리적 두께는 320 내지 560 nm 범위이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 650 nm 이하의 간격은 다음의 값 및/또는 이들 값들(한계값 포함) 사이에 포함되는 임의의 간격을 포함한다: 650; 600; 550; 540; 530; 520; 510; 500; 490; 480; 470; 480; 470; 460; 450; 440; 430; 420; 410; 400; 390; 380; 370; 360; 350; 340; 330; 320; 310; 300 등.
달리 언급되지 않는 한, 본 출원에 개시된 모든 두께는 물리적 두께에 관한 것이다.
본 발명의 특징에 따라, 다층화 간섭(AR) 코팅은 적어도 상기 기판을 향해 이동하는 방향으로(공기로부터 기판으로) 하기 "일반적인 구조"를 포함한다:
- L1: 95 nm 내지 130 nm, 바람직하게는 100 nm 내지 120 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- L2: 30 nm 내지 60 nm, 바람직하게는 40 nm 내지 50 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층;
- L3: 5 nm 내지 25 nm, 바람직하게는 8 nm 내지 20 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- L4: 80 nm 내지 130 nm, 바람직하게는 90 nm 내지 125 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층;
- L5: 5 nm 내지 40 nm, 바람직하게는 8 nm 내지 35 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- L6: 15 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 20 nm 내지 40 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층.
특히, 제1 실시형태에 따라, 다층화 간섭(AR) 코팅은 적어도 상기 기판을 향해 이동하는 방향으로(공기로부터 기판으로) 다음을 포함한다:
- L1: 100 nm 내지 125 nm, 바람직하게는 115 nm 내지 120 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- L2: 40 nm 내지 55 nm, 바람직하게는 35 nm 내지 50 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층;
- L3: 8 nm 내지 25 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 20 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- L4: 85 nm 내지 120 nm, 바람직하게는 90 nm 내지 110 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층;
- L5: 5 nm 내지 30 nm, 바람직하게는 8 nm 내지 25 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- L6: 20 nm 내지 45 nm, 바람직하게는 25 nm 내지 40 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층.
일반적인 실시형태 및 제1 실시형태에 따라, 다층화 간섭(AR) 코팅은 또한 상기 기판을 향해 이동하는 방향으로(공기로부터 기판으로) 다음의 추가의 층을 포함할 수 있다:
- L7: 15 nm 내지 55 nm, 바람직하게는 20 nm 내지 50 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- 선택적인 L8: 3 nm 내지 35 nm, 바람직하게는 5 nm 내지 30 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층;
- 선택적인 L9: 8 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 45 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층; 및
- 선택적인 L10: 1 nm 내지 10 nm, 바람직하게는 1 nm 내지 5 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층.
특정한 실시형태에 따라, 다층화 간섭(AR) 코팅은 또한 상기 기판을 향해 이동하는 방향으로(공기로부터 기판으로), 특히 L6 HI 층과 기판 사이에 상기 기재된 일반적인 구조에 대한 다음의 추가 층을 포함할 수 있다:
- L7: 15 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 20 nm 내지 50 nm, 보다 바람직하게는 40 nm 내지 50 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- L8: 5 nm 내지 30 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 30 nm, 보다 바람직하게는 10 nm 내지 20 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층;
- L9: 10 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 30 nm 내지 50 nm, 보다 바람직하게는 40 nm 내지 50 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층; 및
- L10: 1 nm 내지 10 nm, 바람직하게는 1 nm 내지 5 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층.
제2 실시형태에 따라, 본 발명의 다층화 간섭 코팅은 기판으로부터 가장 가까운 위치에 있는 두꺼운 LI 층을 포함할 수 있다. 특히, 이러한 층은 상기 기재된 일반적인 구조에 대한 추가의 LI 층이며, L7'에 상응한다. 따라서, 다층화 간섭 코팅은 상기 기판으로부터 가장 가까운 위치에 있는 하나의 추가 LI 층을 포함할 수 있고, 이는 180 nm 이상, 바람직하게는 200 nm 내지 250 nm 범위의 물리적 두께를 갖는다.
본 출원인은 이러한 두꺼운 LI 층, L7'가 광학 층으로서뿐만 아니라 또한 AR 코팅의 내스크래치성을 상당히 증가시키는 층으로서 작용할 수 있음을 발견하였다. 또한, 이러한 제2 실시형태는 가시 영역 및 NIR 영역 둘 모두에서 반사가 매우 낮다(하기 실시예에서 본 발명에 따른 렌즈 5 참조).
특히, 이러한 제2 실시형태에 따라, 다층화 간섭(AR) 코팅은 적어도 상기 기판을 향해 이동하는 방향으로(공기로부터 기판으로) 다음을 포함한다:
- L1: 95 nm 내지 130 nm, 바람직하게는 100 nm 내지 120 nm, 전형적으로는 110 nm 내지 115 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- L2: 30 nm 내지 60 nm, 바람직하게는 40 nm 내지 50 nm, 전형적으로는 40 nm 내지 45 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층;
- L3: 5 nm 내지 25 nm, 바람직하게는 8 nm 내지 20 nm, 전형적으로는 8 nm 내지 15 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- L4: 80 nm 내지 130 nm, 바람직하게는 90 nm 내지 125 nm, 전형적으로는 105 nm 내지 120 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층;
- L5: 5 nm 내지 40 nm, 바람직하게는 8 nm 내지 35 nm, 전형적으로는 28 nm 내지 35 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- L6: 15 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 20 nm 내지 40 nm, 전형적으로는 20 nm 내지 30 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층;
- L7': 180 nm 내지 250 nm, 바람직하게는 200 nm 내지 220 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 두꺼운 LI 층.
본 발명의 다른 특징에 따라, AR 코팅은 하기 기재된 바와 같은 정전기 방지 층(또한 전기 전도성 층으로서 명칭됨)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 이러한 정전기 방지 층은 기판으로부터 멀리 이동하는 방향으로, "LI 외층" 아래, 바람직하게는 바로 아래, 즉 L1 아래에 위치한다.
본 발명에 따라, HI 층은 당업계에 잘 알려진 통상적인 고 굴절률 층이다. 이는 일반적으로 제한 없이, 지르코니아(ZrO2), 알루미나(Al2O3), 오산화탄탈럼(Ta2O5), 산화프라세오디뮴(Pr2O3), 티탄산프라세오디뮴(PrTiO3), 산화란탄(La2O3), 산화이트륨(Y2O3), 산화니오븀(Nb2O5), 이산화티타늄(TiO2) 및 이들의 혼합물과 같은 하나 이상의 금속 산화물을 포함한다. 바람직한 재료에는 지르코니아(ZrO2), 오산화탄탈럼(Ta2O5)이 포함된다. 본 발명의 특징에 따라, HI 층은 지르코니아(ZrO2)(1.997의 굴절률)이다. 선택적으로, HI 층은 실리카 또는 저 굴절률을 갖는 다른 재료를 추가로 함유할 수 있되, 단 이들은 본원에서 상기 나타낸 바와 같이 1.55 이상, 바람직하게는 1.6 이상의 굴절률을 가져야 한다.
또한, LI 층은 잘 알려져 있으며, 제한 없이, MgF2, SiO2, 실리카와 알루미나의 혼합물, 특히 알루미나로 도핑된 실리카(후자는 반사 방지 코팅 내열성을 증가시키는 데 기여함), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. LI 층은 층의 총 중량에 대해, 바람직하게는 적어도 80 중량%의 실리카, 보다 바람직하게는 적어도 90 중량%의 실리카를 포함하는 층이며, 보다 더 바람직하게는 실리카 층(SiO2)(1.473의 굴절률)으로 이루어진다. 선택적으로, LI 층은, 높은 굴절률 또는 매우 높은 굴절률을 갖는 재료를 추가로 함유할 수 있되, 단 생성된 층의 굴절률은 1.55 미만이어야 한다.
SiO2와 Al2O3의 혼합물을 포함하는 LI 층이 사용되는 경우, LI 층은 그러한 층 중의 SiO2 + Al2O3 총 중량에 대해 바람직하게는 1 내지 10 중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 8 중량%, 보다 더 바람직하게는 1 내지 5 중량%의 Al2O3을 포함한다.
예를 들어, 4 중량% 이하의 Al2O3으로 도핑된 SiO2, 또는 8%의 Al2O3으로 도핑된 SiO2가 사용될 수 있다. Umicore Materials AG 사에서 판매하는 LIMA®(550 nm에서 굴절률 n = 1.48 내지 1.50), 또는 Merck KGaA 사에서 판매하는 L5®(500 nm에서 굴절률 n = 1.48)와 같은 시장에서 입수가능한 SiO2/Al2O3 혼합물이 사용될 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 본 발명의 안과용 렌즈는 적어도 하나의 전기 전도성 층을 물품의 표면 상에 존재하는 스택에 포함시킴으로써 정전기 방지로 제조될 수 있고, 즉 상당한 정전하를 유지하고/하거나 발생시키지 않도록 제조될 수 있다.
천 조각으로 문지르거나 임의의 다른 절차를 사용하여 정전하(코로나 등에 의해 인가된 전하)를 발생시킨 후 얻어진 정전하를 제거하는 유리의 능력은 상기 전하가 소멸하는 데 걸리는 시간을 측정하여 정량화될 수 있다. 따라서, 정전기 방지 유리는 약 수백 밀리초, 바람직하게는 500 ms 이하의 방전 시간을 갖는 반면, 정전기 유리의 경우 방전 시간은 약 수십 초이다. 본 출원에서, 방전 시간은 프랑스 특허 출원 FR 2 943 798에 개시된 방법에 따라 측정된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "전기 전도성 층" 또는 "정전기 방지 층"은 비정전기 방지 기판의 표면 상에 존재하여(즉, 500 ms 초과의 방전 시간을 가짐), 정전하가 표면 상에 인가된 후 500 ms 이하의 방전 시간을 가지게 할 수 있는 층을 의미하는 것으로 의도된다.
전기 전도성 층은 스택의 다양한 위치에, 일반적으로는 반사 방지 코팅 내에 또는 반사 방지 코팅과 접촉하여 위치할 수 있되, 단 이의 반사 방지 특성은 영향을 받지 않아야 한다. 이는 바람직하게는 반사 방지 코팅의 두 층 사이에 위치하고/하거나, 그러한 반사 방지 코팅의 고 굴절률을 갖는 층에 인접한다. 바람직하게는, 전기 전도성 층은 반사 방지 코팅의 저 굴절률을 갖는 층 바로 아래에 위치하고, 가장 바람직하게는 반사 방지 코팅의 실리카 기반의 외층, 예를 들어 "LI 외층" 바로 아래에 위치함으로써 반사 방지 코팅의 끝에서 두 번째 층이다.
전기 전도성 층은 반사 방지 코팅의 투명도를 변경하지 않을 정도로 충분히 얇아야 한다. 전기 전도성 층은 바람직하게는 전기 전도성의 매우 투명한 재료, 일반적으로는 선택적으로 도핑된 금속 산화물로 제조된다. 이 경우, 이의 두께는 바람직하게는 1 내지 15 nm, 보다 바람직하게는 1 내지 10 nm로 다양하다. 바람직하게는, 전기 전도성 층은 인듐, 주석, 아연 산화물, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는, 선택적으로 도핑된 금속 산화물을 포함한다. 주석-인듐 산화물(In2O3:Sn, 주석 도핑된 인듐 산화물), 알루미늄 도핑된 아연 산화물(ZnO:Al), 산화인듐(In2O3), 및 산화주석(SnO2)이 바람직하다. 가장 바람직한 실시형태에서, 전기 전도성의 광학적으로 투명한 층은 ITO 층으로 표시되는 주석-인듐 산화물 층 또는 산화주석 층이다.
일반적으로, 전기 전도성 층은 두께가 얇기 때문에 스택 내에서 제한된 방식으로 반사 방지 특성을 얻는 데 기여하며, 반사 방지 코팅에서 고 굴절률을 갖는 층을 나타낸다. 이는 ITO 층과 같은 전기 전도성의 매우 투명한 재료로 제조된 층의 경우이다.
반사 방지 코팅은 산화인듐을 기준으로 20 nm 이상, 바람직하게는 15 nm 초과의 두께를 갖는 임의의 층을 포함하지 않는다. 복수개의 산화인듐 기반의 층이 반사 방지 코팅에 존재하는 경우, 이의 총 두께는 바람직하게는 20 nm 미만, 보다 바람직하게는 15 nm 미만이다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 산화인듐 기반의 층은 층의 총 중량에 대해 적어도 50 중량%의 산화인듐을 포함하는 층을 의미하는 것으로 의도된다.
바람직한 실시형태에 따라, 반사 방지 코팅은 20 nm 이상, 바람직하게는 15 nm 초과의 두께를 갖는 산화인듐, 산화주석 또는 산화아연을 포함하는 임의의 층을 포함하지 않는다. 산화인듐, 산화주석 또는 산화아연을 포함하는 복수개의 층이 반사 방지 코팅에 존재하는 경우, 이의 총 두께는 바람직하게는 20 nm 미만, 보다 바람직하게는 15 nm 미만이다.
C) 서브-층
본 발명의 일 실시형태에 따라, 반사 방지 코팅은 서브-층 상으로 증착될 수 있다. 그러한 서브-층은 반사 방지 코팅에 속하지 않음에 유의해야 한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 서브-층 또는 접착 층은, 상기 코팅의 내마모성 및/또는 내스크래치성과 같은 기계적 특성을 개선하기 위해, 및/또는 기판 또는 하부 코팅에 대한 이의 접착력을 강화하기 위해 사용되는, 비교적 두꺼운 코팅을 의미하는 것으로 의도된다.
비교적 큰 두께로 인해, 서브-층은 특히 하부 기판(일반적으로 마모 방지 및 스크래치 방지 코팅 또는 베어 기판임)의 굴절률에 가까운 굴절률을 갖는 경우, 일반적으로 반사 방지 광학 활동에 관여하지 않는다.
서브-층은 반사 방지 코팅의 내마모성을 촉진시키기에 충분하지만, 바람직하게는 흡광을 유발할 수 없는 정도의 두께를 가져야 하며, 서브-층의 특징에 따라, 상대 투과율 τv을 상당히 감소시킬 수 있다. 이의 두께는 일반적으로 300 nm 미만, 보다 바람직하게는 200 nm 미만이고, 일반적으로 90 nm 초과, 보다 바람직하게는 100 nm 초과이다.
바람직하게는, 서브-층은 SiO2 기반의 층을 포함하며, 이러한 층은, 층의 총 중량에 대해, 바람직하게는 적어도 80 중량%의 실리카, 보다 바람직하게는 적어도 90 중량%의 실리카를 포함하고, 보다 더 바람직하게는 실리카 층으로 이루어진다. 그러한 실리카 기반의 층의 두께는 일반적으로 300 nm 미만, 보다 바람직하게는 200 nm 미만이고, 일반적으로 90 nm 초과, 보다 바람직하게는 100 nm 초과이다.
다른 실시형태에서, 이러한 SiO2 기반의 층은 상기 정의된 것과 같은 양의 알루미나 도핑된 실리카 층이고, 바람직하게는 알루미나 도핑된 실리카 층으로 이루어진다.
구체적인 실시형태에서, 서브-층은 SiO2 층으로 이루어진다.
단일 층 유형의 서브-층이 바람직하게는 사용될 것이다. 그러나, 서브-층은 특히 서브-층 및 하부 기판이 실질적으로 상이한 굴절률을 갖는 경우, 다층 유형일 수 있다. 이는 특히 하부 기판이 고 굴절률, 즉 1.55 이상, 바람직하게는 1.57 이상의 굴절률을 갖는 경우 적용된다.
이러한 경우, 서브-층은 주요 층으로 불리는 90 내지 300 nm 두께의 층 외에도, 바람직하게는 많아야 3개의 추가 층, 보다 바람직하게는 많아야 2개의 추가 층을 포함할 수 있고, 이는 선택적으로 코팅된 기판과 그러한 90 내지 300 nm 두께의 층(이는 일반적으로 실리카 기반의 층임) 사이에 개재된다. 이러한 추가 층은 바람직하게는 얇은 층이고, 서브-층 / 하부 코팅 계면에서 또는 서브-층 / 기판 계면에서 적절한 경우 반사를 제한하는 목적으로 작용한다.
다층화 서브-층은 바람직하게는 주요 층 외에도, 고 굴절률 및 80 nm 이하, 보다 바람직하게는 50 nm 이하, 가장 바람직하게는 30 nm 이하의 두께를 갖는 층을 포함한다. 고 굴절률을 갖는 그러한 층은 고 굴절률을 갖는 기판 또는 고 굴절률을 갖는 하부 코팅과 적절한 경우 직접 접촉한다. 물론, 이 실시형태는 기판(또는 하부 코팅)이 1.55 미만의 굴절률을 갖는 경우에도 사용될 수 있다.
대안적으로, 서브-층은 주요 층 및 상기 언급한 고 굴절률을 갖는 층 외에도, 1.55 이하, 바람직하게는 1.52 이하, 보다 바람직하게는 1.50 이하의 굴절률, 및 80 nm 이하, 보다 바람직하게는 50 nm 이하, 보다 더 바람직하게는 30 nm 이하의 두께를 갖는 SiO2 기반의 재료로 제조된 층(즉, 바람직하게는 적어도 80 중량%의 실리카를 포함)을 포함하며, 고 굴절률을 갖는 상기 층이 그 위에 증착된다. 전형적으로, 이러한 경우, 서브-층은 선택적으로 코팅된 기판 상으로, 25 nm 두께의 SiO2 층, 10 nm 두께의 ZrO2 또는 Ta2O5 층 및 이어서 서브-층의 주요 층을 포함하며, 이 순서대로 증착된다.
일 실시형태에 따라, 반사 방지 코팅은 전술한 바와 같은 서브-층 상으로 증착되지 않는다. 예를 들어, 본 발명에 따른 AR 코팅의 제2 실시형태에 대해서, 광학 물품은 일반적으로 서브-층을 포함하지 않는다.
D) 방법
반사 방지 코팅의 다양한 층 및 선택적인 서브-층은 임의의 다음의 방법에 따라, 바람직하게는 진공상태에서 화학 기상 증착에 의해 증착된다: i) 선택적으로 이온빔 지원 증발에 의해; ii) 이온빔 스퍼터링에 의해; iii) 캐소드 스퍼터링에 의해; iv) 플라즈마 지원 화학 기상 증착에 의해. 이러한 다양한 방법은 문헌["Thin Film Processes" 및 "Thin Film Processes II", Vossen & Kern, Ed., Academic Press, 각각 1978년 및 1991년]에 기재되어 있다. 특히 권장되는 방법은 진공상태에서의 증발이다.
바람직하게는, 반사 방지 코팅의 각각의 층 및 선택적인 서브-층의 증착은, 진공상태에서의 증발에 의해 수행된다.
E) 다른 기능성 층
일반적으로, 반사 방지 코팅이 증착될 기판의 전방 및/또는 후방 주면은, 내충격성 프라이머 층, 마모 방지 및/또는 스크래치 방지 코팅으로 코팅되거나, 마모 방지 및/또는 스크래치 방지 코팅으로 코팅된 내충격성 프라이머 층으로 코팅된다.
본 발명의 반사 방지 코팅은 바람직하게는 마모 방지 및/또는 스크래치 방지 코팅 상으로 증착된다. 마모 방지 및/또는 내스크래치성 코팅은, 안과용 렌즈 분야에서 마모 방지 및/또는 스크래치 방지 코팅으로 통상적으로 사용되는 임의의 층일 수 있다.
바람직하게는, 마모 방지 및/또는 내스크래치성 코팅은, 폴리(메트)아크릴레이트 또는 실란을 기반으로 하는 하드 코팅이며, 일반적으로, 경화될 때 코팅의 경도 및/또는 굴절률을 증가시키도록 의도된 하나 이상의 무기 충전제를 포함한다.
바람직하게는, 마모 방지 및/또는 내스크래치성 하드 코팅은, 예를 들어 염산 용액을 사용한 가수 분해 및 선택적으로 축합 및/또는 경화 촉매를 통해 수득되는, 적어도 하나의 알콕시실란 및/또는 이의 가수분해물을 포함하는 조성물로부터 제조된다.
본 발명에 권장되는 적합한 코팅은, 특허 FR 2 702 486(EP 0 614 957), US 4,211,823 및 US 5,015,523에 기재된 것과 같은 에폭시실란 가수분해물을 기반으로 하는 코팅을 포함한다.
마모 방지 및/또는 내스크래치성 코팅 조성물은, 딥-코팅 또는 스핀-코팅에 의해 기판의 주면 상으로 증착될 수 있다. 그 다음, 이는 적합한 방법으로(바람직하게는 열 또는 자외선 방사를 사용하여) 경화된다.
마모 방지 및/또는 내스크래치성 코팅의 두께는 일반적으로 2 내지 10 ㎛, 바람직하게는 3 내지 5 ㎛로 다양하다.
내마모성 코팅 및/또는 내스크래치성 코팅을 증착하기 전에, 최종 제품에서 후속 층의 접착력 및/또는 내충격성을 개선하기 위한 프라이머 코팅을 기판 상으로 도포하는 것이 가능하다. 이러한 코팅은, 안과용 렌즈와 같은 투명 중합체 재료의 물품에 통상적으로 사용되는 임의의 내충격성 프라이머 층일 수 있다.
바람직한 프라이머 조성물은, 폴리우레탄을 기반으로 한 조성물, 및 라텍스, 특히 폴리에스테르 단위를 선택적으로 함유하는 폴리우레탄 유형 라텍스를 기반으로 한 조성물이다.
그러한 프라이머 조성물은 딥-코팅 또는 스핀-코팅에 의해 물품 면 상으로 증착될 수 있으며, 그 후에, 적어도 70℃ 그리고 100℃이하, 바람직하게는 약 90℃의 온도로, 2분 내지 2시간 범위, 일반적으로 약 15분의 기간 동안 건조됨으로써, 경화 후에, 0.2 내지 2.5 ㎛, 바람직하게는 0.5 내지 1.5 ㎛의 두께를 갖는 프라이머 층이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 안과용 렌즈는, 반사 방지 코팅 상에 형성되어 이의 표면 특성을 변경할 수 있는 코팅(예를 들어, 소수성 및/또는 소유성(oleophobic) 코팅(오염 방지 탑 코트))을 포함할 수 있다. 이들 코팅은 바람직하게는 반사 방지 코팅의 외층 상으로 증착된다. 일반적으로, 이들의 두께는 10 nm 이하이고, 바람직하게는 1 내지 10 nm의 범위, 보다 바람직하게는 1 내지 5 nm의 범위이다.
소수성 코팅 대신에, 김서림 방지 특성을 제공하는 친수성 코팅, 또는 계면활성제와 결합될 때 김서림 방지 특성을 제공하는 김서림 방지 전구체 코팅이 사용될 수 있다. 그러한 김서림 방지 전구체 코팅의 예는 특허 출원 공개 WO 2011/080472에 기재되어 있다.
전형적으로, 본 발명에 따른 안과용 렌즈는, 그의 후면 상에, 내충격성 프라이머 층, 마모 방지 및 내스크래치성 층, UV 방지, 반사 방지 코팅으로, 그리고 소수성 및/또는 소유성 코팅으로, 또는 김서림 방지 특성을 제공하는 친수성 코팅, 또는 김서림 방지 전구체 코팅으로 연속적으로 코팅되는 기판을 포함한다.
안과용 렌즈의 기판의 전면은 내충격성 프라이머 층, 내마모성 층 및/또는 내스크래치성 층, 본 발명에 따른 반사 방지 코팅으로, 그리고 소수성 및/또는 소유성 코팅으로 연속적으로 코팅될 수 있다.
본 발명에 따른 광학 물품은 바람직하게는 안과용 렌즈, 예컨대 안경 렌즈, 또는 안경 렌즈용 블랭크이다. 렌즈는 편광 렌즈, 광변색 렌즈 또는 태양광 렌즈일 수 있고, 이들은 착색되거나 되지 않을 수 있고, 교정되거나 교정되지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명은 비교적 얇은 층들로 제조된 스택을 포함하는 개선된 고안의 반사 방지 코팅을 제공하며, 이의 두께 및 재료는 만족스러운 반사 방지 성능을 얻고, 견고성 및 우수한 미용적 외관을 가지면서도, NIR 영역 및 가시 영역에서 동시에 매우 낮은 반사를 가짐을 우수하게 절충하도록 선택된다.
3. 광학 장치
본 발명은 또한 후술될 광학 장치에 관한 것이다.
특히, 광학 장치는 적어도 짙은 적색 및 근적외선 영역에서 방출되는 광원 및 상기 정의된 바와 같은 광학 물품을 포함한다. 일반적으로, 광학 물품은 안과용 렌즈이고, 본 발명에 따른 광학 물품에 대해 상기 기재된 모든 특징들을 조합하거나 조합하지 않고 포함한다. 일반적으로, 이러한 광학 물품은 시선 추적 장치, 증강 현실 장치 또는 가상 현실 장치이거나, 그에 포함된다.
예를 들어, 광학 장치는 특허 출원 PCT/EP2019/074697에 기재된 것에 상응할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 광학 장치는 안과용 렌즈(상기 기재된 바와 같음) 및 짙은 적색 및 근적외선 영역, 즉 700 nm 내지 2500 nm 범위의 파장에서 방출되는 광원을 포함할 수 있다.
예를 들어, 광원은 발광 다이오드(LED)일 수 있다.
해당 광원으로부터 방출되는 광을 검출하기 위해, NIR 파장에 민감한 비디오 카메라, 예를 들어, 임의의 짙은 적색 및 NIR 필터가 없는 CCD(전하 결합 장치) 유형 또는 CMOS(상보적 금속 산화물 반도체) 유형의 카메라를 사용할 수 있다. 변형으로서, 카메라 대신에, 단일 짙은 적색 및 NIR 센서 또는 PSD(위치 감지 검출기) 센서 또는 다른 임의의 적절한 센서의 어레이를 사용할 수 있다.
예를 들어, 도 1은 본 발명에 따른 광학 장치를 포함하는 증강 현실 장치 또는 가상 현실 장치에서의 비제한적인 배열의 예를 나타낸다.
광학 장치는, 한편의 사용자의 눈(14)과 다른 한편의 광 광학 요소(12) 사이에 배치된 안과용 렌즈(10)를 포함한다. 광 광학 요소(12)는, 예를 들어, 광을 사용자의 눈(14)에 커플링하기 위한 커플링 수단 및 광을 사용자의 눈(14) 쪽으로 아웃커플링하기 위한 아웃커플링 수단을 갖는 도파관일 수 있어서, 사용자가 가상 이미지를 지각할 수 있다.
광 광학 요소(12)를 통과하고 안과용 렌즈(10)를 통과하는 수평 화살표(11)는 환경으로부터 나오는 광을 나타낸다.
짙은 적색 및 NIR 시선 추적기가 또한 증강 현실 장치 또는 가상 현실 장치에 포함된다. 짙은 적색 및 NIR 시선 추적기는 짙은 적색 및 NIR 카메라(16) 및 적어도 하나의 짙은 적색 및 NIR 광원(18)을 포함하며, 광원(18)은 본 발명에 따른 광학 장치에 포함된다.
도 1에 나타낸 실시형태에서, 광원(18)은 광 광학 요소(12)와 안과용 렌즈(10) 사이에 배치되는 한편, 카메라(16)는 광 광학 요소(12) 앞에 배치된다.
변형으로서, 카메라(16) 및 광원(18)은 광 광학 요소(12) 앞에 배치될 수 있다.
다른 변형으로서, 광 광학 요소(12)는 가상 이미지를 제공하고 광 조명을 제공하는 데 모두 사용될 수 있다. 이어서, 눈(14)에 의해 반사되는 광은 광 광학 요소(12)로 다시 돌아와 짙은 적색 및 NIR 광 센서로 재지향될 수 있다.
안과용 렌즈(10)는 사용자에게 광학 기능을 제공할 수 있다. 이는, 예를 들어, 교정 렌즈, 즉, 근시, 원시, 난시, 및/또는 노안을 치료하기 위한 굴절이상이 있는 사용자를 위한 구면형, 원통형, 및/또는 추가 유형의 파워 렌즈일 수 있다. 렌즈(10)는, 일정한 파워를 가질 수 있어서, 단초점 렌즈처럼 파워를 제공하거나 가변 파워를 갖는 누진 렌즈일 수 있다.
이는 또한 그의 후방 주면 및/또는 전방 주면 상에 가시 영역 및 NIR 영역 둘 모두에서 매우 낮은 반사도를 갖는 상기 언급한 AR 코팅을 포함한다.
따라서, 반사 방지 코팅은 짙은 적색 및 NIR 범위에서의 반사가 감소되도록 설계되어, 입사각에 상관 없이(0° 내지 60°) 카메라(16)가 렌즈(10) 상의 반사로부터 오는 광을 거의 수신하지 못하게 된다.
다음 실시예는 본 발명을 더 상세히, 비제한적인 방식으로 예시한다.
4. 실시예
A) 일반적인 절차
실시예에서 사용된 광학 물품은 그의 전면에 1.59의 굴절률을 갖는 3 μm 두께의 하드 코트(elis mithril 1.6 하드코트)가 코팅된, 65 mm 직경, 1.60의 굴절률 및 -2,00 디옵터의 파워 및 1.2 mm의 중심 두께를 갖는 렌즈 기판(MITSUI의 MR-8® 렌즈)을 포함한다.
기판을 가열하지 않고 진공상태에서 증발하여 반사 방지 코팅의 층을 시험된 렌즈의 전면 상으로 증착하였다(증발원: 전자 총).
증착 프레임은, 산화물을 증발시키기 위한 전자 총(ESV14(8 kV))이 장착되고, 아르곤 이온(IPC)을 사용하여 기판의 표면을 제조하는 예비 단계를 위한 이온 총(Commonwealth Mark II)이 구비된 Leybold 1104 기계이다.
층의 두께는 석영 마이크로저울에 의해 제어되었다. 스펙트럼 측정은, URA 부속품(Universal Reflectance Accessory)을 갖는 가변 입사-분광광도계 Perkin-Elmer Lambda 850을 통해 수행되었다.
B) 시험 절차
광학 물품/렌즈를 제조하는 방법은 마모 방지 및 내스크래치성 코팅으로 코팅된 기판을 진공 증착 챔버 내로 도입하는 단계, 고 진공이 될 때까지 펌핑하는 단계, 아르곤 이온 빔을 사용하여 기판의 전면을 활성화하고(애노드 전류: 1 A, 애노드 전압: 100 V, 중화 전류: 130 mA), 이온 조사를 중단하고, 연속적 증발에 의해 반사 방지 코팅의 다양한 층을 후면 상에 형성하는 단계, 및 최종 환기 단계를 포함한다.
비교를 위해, 2개의 비교예를 재현하였다: 비교예 1(Nikon으로부터의 제품 Seecoat) 및 비교예 2(PCT/EP2019/074697). 비교예 1은 Mithril 하드코트 1.6 상으로 코팅된 SiO2로 제조된 서브-층을 포함하고, 90% 산화인듐으로 구성된 ITO(주석 도핑된 인듐 산화물)의 층을 포함한다.
C) 결과
본 발명에 따른 실시예 1 내지 5에서 얻은 안과용 렌즈 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2(종래 기술)에서 얻은 비교용 렌즈 1 및 2의 구조적 특징 및 광학 성능이 하기에 상세히 기재되어 있다.
이러한 렌즈 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2의 307 내지 1175 nm에서의 반사 그래프가 0°의 입사각으로 도 2a 및 도 2b에 예시되어 있다.
광학 값은 전면의 것이다. 반사된 광의 인자 Tm, Rm 및 Rmax는 0°, 15°, 30°, 45° 및 60° 입사각, 표준 광원 D65 및 표준 관찰자(각도 10°)에 대하여 제공된다.
구조
본 발명에 따라 시험된 렌즈 1 내지 5 및 비교용 렌즈 1 및 2는 공기로부터 기판을 향해 이동하는 방향으로(L1 내지 L10) 다음의 구조(nm 단위 - 물리적 두께)를 갖는다("Mat"는 재료를 의미함):
[표 1]
[표 2]
445 내지 1185 nm 범위의 반사도
이러한 표 2로부터, 본 발명에 따른 렌즈 1 내지 5가 종래 기술에 따른 렌즈에 비해 입사각에 상관 없이(0° 내지 60°) 가시 영역 및 NIR 영역 둘 모두에서 매우 우수한 반사 방지 특성을 갖는다는 것을 관찰할 수 있다.
실제로, 0°의 입사각에서 최대 반사도는 445 내지 1185 nm 범위의 파장에 대해 매우 낮은, 1.82(렌즈 5) 내지 2.50(렌즈 2) 범위인 반면, 최대 반사도는 비교용 렌즈 1에 대해 8.84% 비교용 렌즈 2에 대해 5.02%이다.
또한, 445 내지 1185 nm 범위의 파장에 대해서 여러 입사각 0°, 15°, 30°, 45° 및 60°에 대한 평균 반사도 Rm은 비교용 렌즈 1 및 2의 평균 반사도와 비교할 때 매우 낮다.
[표 3]
445 내지 1185 nm 범위의 투과율
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 0°의 입사각에서 445 내지 1185 nm 범위의 파장에 대한 최소 투과율 Tmin은 비교용 렌즈 1 및 2보다 본 발명의 렌즈 1 내지 5에 대해서 더 높다. 또한, 이는 특히 60°의 입사각에서의 평균 투과율에 대해서도 마찬가지이다.
[표 4]
900 내지 1200 nm 범위의 평균 반사도
상기 표 4는 0°, 15°, 30°, 45° 및 60°의 여러 입사각에 있어서 900 내지 1200 nm 범위의 파장에 대한 평균 반사 Rm이 비교예 1 및 2보다 본 발명의 렌즈 1 내지 5에 대해서 더 낮음을 보여준다.
[표 5]
400 내지 700 nm 범위의 평균 반사도(가시 영역)
[표 6]
380 nm 내지 780 nm 범위의 가시 영역에서 색조 h° 및 채도 C*
본 발명에 따른 렌즈 1 내지 5의 AR 코팅은 0° 내지 15° 범위로 달라지는 입사각에 대해 실질적으로 일정한 색조를 얻게 할 수 있음을 관찰할 수 있다. 실제로, Δh(색조의 변화)는 매우 낮고, 4(렌즈 5) 내지 9(렌즈 4)의 범위이다. 마찬가지로, 채도 C*은 20 미만이다. 따라서, 입사각이 0 내지 15°로 달라질 때 지각된 잔류 반사 색은 정상 시력을 갖는 관찰자에게, 심지어 채도가 8 내지 20의 범위인 경우에도 "동일하다".
또한, 30° 이상(예컨대, 30°, 45° 및 60°)의 입사각에 대해, 렌즈 1 내지 5의 AR 코팅의 채도 C*이 매우 낮음(10 이하)을 관찰할 수 있다. 따라서, 지각된 잔류 반사 색은 잔류 반사 색이 관찰자에 의해 지각될 수 없거나 거의 알아챌 수 없도록 심지어 색조가 달라지는 경우에도 매우 옅다.
따라서, 렌즈 1 내지 5는, 특히 비교용 렌즈 1과 비교할 경우(잔류 반사 색이 보다 포화된 색이고, 즉, 25의 채도, 색조가 달라지는 경우에도 여전히 높음) 우수한 미적 성능(입사각에 따른 부드러운 색 변화)을 갖는다.
[표 7]
380 nm 내지 780 nm 범위의 가시 영역에서 Rm (400-700 nm) 및 Rv
렌즈 1 내지 5는, 특히 비교예 1과 비교할 경우 입사각에 상관 없이 가시 영역에서 매우 낮은 Rv 값을 갖는다는 것을 관찰할 수 있다.
Claims (15)
- 전방 주면 및 후방 주면을 갖는 투명한 기판을 포함하는 광학 물품으로서, 상기 주면 중 적어도 하나는 1.55 이상의 굴절률을 갖는 적어도 하나의 고 굴절률 층(HI) 및 1.55 미만의 굴절률 층을 갖는 적어도 하나의 저 굴절률 층(LI)의 스택을 포함하는 다층화 간섭 코팅으로 코팅되고, 상기 다층화 간섭 코팅은 45° 이하의 입사각에서 2.9% 이하인, Rm (445 - 1185)로 표시되는, 445 nm 내지 1185 nm 이상의 소정의 최대 파장에 걸친 파장에 대한 평균 반사율을 갖는 것을 특징으로 하는, 광학 물품.
- 제1항에 있어서,
상기 다층화 간섭 코팅은 60° 이하의 입사각에서 7% 이하, 바람직하게는 6.8% 이하인 평균 반사율 Rm (445 - 1185)를 갖는, 광학 물품. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 다층화 간섭 코팅은 0°의 입사각에서 4.5% 이하, 바람직하게는 3% 이하, 전형적으로는 2.55% 이하인, Rmax (445-1185)로 표시되는, 445 nm 내지 1185 nm 범위의 전체 스펙트럼에 걸친 최대 반사도를 갖는, 광학 물품. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층화 간섭 코팅은 35° 미만의 입사각, 바람직하게는 30° 이하의 입사각에서 1% 이하인, Rm (900 - 1000)으로 표시되는, 900 nm 내지 1000 nm 범위의 파장에 대한 평균 반사율을 갖는, 광학 물품. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층화 간섭 코팅은 35° 내지 45° 범위의 입사각에서 4% 이하, 바람직하게는 3% 이하, 전형적으로는 2.0% 이하인, Rm (900 - 1000)으로 표시되는, 900 nm 내지 1000 nm 범위의 파장 또는 Rm (900 - 1200)으로 표시되는, 900 nm 내지 1200 nm 범위의 파장에 대한 평균 반사율을 갖는, 광학 물품. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층화 간섭 코팅은 60°의 입사각에서 9% 이하, 바람직하게는 7% 이하, 전형적으로는 6.0% 이하인, Rm (900 - 1000)으로 표시되는, 900 nm 내지 1000 nm 범위의 파장 또는 Rm (900 - 1200)으로 표시되는, 900 nm 내지 1200 nm 범위의 파장에 대한 평균 반사율을 갖는, 광학 물품. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층화 간섭 코팅은 0° 내지 60°범위, 바람직하게는 45° 내지 60° 범위의 입사각에서, 비 Rm (900 -1000) / Rm (445 -1185)가 1.1 이하, 바람직하게는 1.0 이하, 전형적으로는 0.9 이하이도록 하는 Rm (900 - 1000)으로 표시되는, 900 nm 내지 1000 nm 범위의 파장에 대한 평균 반사율 및 Rm (445 - 1185)로 표시되는, 445 nm 내지 1185 nm 범위의 파장에 대한 평균 반사율을 갖는, 광학 물품. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층화 간섭 코팅은 표준 광원 D65를 사용하여 국제 비색계 CIE L*a*b*에 따를 때 30° 미만의 입사각에서 반사된 광의 채도 C*이 20 이하인, 광학 물품. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층화 간섭 코팅은 표준 광원 D65를 사용하여 국제 비색계 CIE L*a*b*에 따를 때 30° 이상의 입사각에서, 바람직하게는 45° 내지 65° 범위의 입사각에서 반사된 광의 채도 C*이 10 이하인, 광학 물품. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층화 간섭 코팅은 교번하는 HI 층 및 LI 층을 포함하고, 4개 이상, 바람직하게는 6개 이상의 층 수를 갖는, 광학 물품. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층화 간섭 코팅은 적어도 상기 기판을 향해 이동하는 방향으로 다음을 포함하는, 광학 물품:
- 95 nm 내지 130 nm, 바람직하게는 100 nm 내지 120 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- 30 nm 내지 60 nm, 바람직하게는 40 nm 내지 50 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층;
- 5 nm 내지 25 nm, 바람직하게는 8 nm 내지 20 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- 80 nm 내지 130 nm, 바람직하게는 90 nm 내지 125 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층;
- 5 nm 내지 40 nm, 바람직하게는 8 nm 내지 35 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- 15 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 20 nm 내지 40 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층. - 제11항에 있어서,
상기 다층화 간섭 코팅은 상기 기판으로부터 가장 가까운 위치에 있는 하나의 추가 LI 층을 포함하고, 이는 180 nm 이상, 바람직하게는 200 nm 내지 250 nm 범위의 물리적 두께를 갖는, 광학 물품. - 제11항에 있어서,
상기 다층화 간섭 코팅은 상기 기판을 향해 이동하는 방향으로 15 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 20 nm 내지 40 nm의 물리적 두께를 갖는 HI 층과 기판 사이에 다음의 추가 층을 포함하는, 광학 물품:
- 15 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 20 nm 내지 50 nm, 보다 바람직하게는 40 nm 내지 50 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- 5 nm 내지 30 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 30 nm, 보다 바람직하게는 10 nm 내지 20 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층;
- 10 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 30 nm 내지 50 nm, 보다 바람직하게는 40 nm 내지 50 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 LI 층;
- 1 nm 내지 10 nm, 바람직하게는 1 nm 내지 5 nm의 물리적 두께를 갖는 하나의 HI 층. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 적어도 HI 층은 지르코니아(ZrO2), 이산화티타늄(TiO2), 알루미나(Al2O3), 오산화탄탈넘(Ta2O5), 산화네오디뮴(Nd2O5), 산화프라세오디뮴(Pr2O3), 티탄산프라세오디뮴(PrTiO3), 산화란탄(La2O3), 산화니오븀(Nb2O5), 산화이트륨(Y2O3)으로부터 선택되는 하나 이상의 금속 산화물을 포함하고, 바람직하게는 지르코니아이고,
- 상기 LI 층은 실리카(SiO2)를 포함하는, 광학 물품. - 짙은 적색 및 근적외선 영역에서 방출되는 광원을 포함하는 광학 장치로서, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에서 정의된 광학 물품을 포함하고, 증강 현실 장치, 가상 현실 장치 또는 시선 추적 장치인 것을 특징으로 하는, 광학 장치.
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