CN115961247A - 一种高透光率的光学物品 - Google Patents
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Abstract
一种高透光率的光学物品,包括一基层、一设于镀设在所述基层一侧上的第一镀膜层以及一一侧镀设在所述基层另一侧上的第二镀膜层,所述第一镀膜层为(MgF2/TiO2)xMgF2,所述第二镀膜层为(SiO2/Ta2O5)xSiO2。在本发明中,通过设置第一镀膜层为(MgF2/TiO2)xMgF2,第二镀膜层为(SiO2/Ta2O5)xSiO2提高光学物品中蓝光的穿透率,提高光学物品的成像效果,减少物体色彩偏差。
Description
技术领域
本发明涉及光学物品领域,尤其是指一种高透光率的光学物品。
背景技术
现有的光学物品中在基层表面镀上透明薄膜,利用薄膜介质与特定波长产生干涉现象,让蓝光400nm~470nm之波长有效降低穿透率或反射,或者在基层表面上染上特定颜色,利用色彩的R.G.B三原色产生互补色,在物理视觉定义为色光与物体反射关系,让蓝光400nm~470nm之波长有效降低光强度,吸收或改变波长。
使用光谱仪扫描检测现有的光学物品,镜片样品1测试的截止波长在383nm穿透率达2%,镜片样品2测试的截止波长在384nm穿透率达2%,镜片样品3测试的截止波长390nm穿透率达2%,此外三个样品在蓝光波长450nm光穿透率达93%,在绿光波长550nm光穿透率达97%,在红光波长650nm光穿透率达99.3%。
就目前而言,光学物品若阻隔的蓝光过多,则会使得物体看起来太暗,造成物体色彩偏差,降低了蓝光的穿透率。
发明内容
本发明提供一种高透光率的光学物品,其主要目的在于克服现有的光学物品中蓝光的穿透率低,使得物体看起来太暗,造成物体色彩偏差的缺陷。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种高透光率的光学物品,包括一基层、一设于镀设在所述基层一侧上的第一镀膜层以及一一侧镀设在所述基层另一侧上的第二镀膜层,所述第一镀膜层为(MgF2/TiO2)xMgF2,所述第二镀膜层为(SiO2/Ta2O5)xSiO2。
进一步的,在所述(MgF2/TiO2)xMgF2中,TiO2为高折射率材料,折射率为2.54、氟化镁(MgF2)为低折射率材料,折射率为1.3。
进一步的,在所述(SiO2/Ta2O5)xSiO2中Ta2O5为高折射率材料,折射率为2.2,二氧化硅(SiO2)为低折射率材料,折射率为1.47。
进一步的,所述基层为硼硅酸盐冕玻璃,折射率为1.52,入射角度为0度。
进一步的,所述第一镀膜层为十五层结构,每层厚度依次为空气|1.66L、0.75H、0.7L、0.88H、0.76L、0.88H、0.76L、0.88H、0.76L、0.88H、0.76L、0.88H、0.55L、0.89H、0.4L|基层,H、M、L分别表示为四分之一波长高、中、低折射率膜层膜厚。
进一步的,所述第二镀膜层为十五层结构,每层厚度依次为空气|2L、0.66H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.55L、0.66H、0.44L|基层,H、M、L分别表示为四分之一波长高、中、低折射率膜层膜厚。
进一步的,所述第一镀膜层为二十三层结构,每层厚度依次为空气|1.66L、0.76H、0.69L、0.99H、0.69L、0.99H、0.69L、0.99H、0.69L、0.99H、0.62L、0.99H、0.62L、0.99H、0.56L、0.88H、0.56L、0.88H、0.56L、0.88H、0.42L、0.51H、0.42L|基层,H、M、L分别表示为四分之一波长高、中、低折射率膜层膜厚。
进一步的,所述第二镀膜层为二十三层结构,每层厚度依次为空气|1.47L、0.66H、0.81L、0.77H、0.81L、0.77H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.44H、0.73L|基层,H、ML分别表示四分之一波长高、中、低折射率膜层膜厚。
进一步的,还包括一镀设在所述第二镀膜层另一侧上的第三镀膜层,所述第三镀膜层包括一第一二氧化硅膜、复数层第一五氧化三钛膜以及复数层第二二氧化硅膜,每一层所述第二二氧化硅膜的两侧均分别对应镀设有一层所述第一五氧化三钛膜,所述第一五氧化三钛膜的厚度大于所述第二二氧化硅膜的厚度,最外侧的一层所述第一五氧化三钛膜镀设在所述第一二氧化硅膜的一侧上,所述第一二氧化硅膜的另一侧与所述第一镀膜层之间通过光胶的方式连成一体,所述第二二氧化硅膜的厚度为四分之一波长光学厚度的A倍,所述第一五氧化三钛膜的厚度为四分之一波长光学厚度的A倍,所述A的取值范围为0.5~1.5。
进一步的,所述基层的厚度为0.3186mm,加工厚度公差±0.002mm,所述基层的光轴平行于通光面。
和现有技术相比,本发明产生的有益效果在于:
1、本发明结构简单、实用性强,通过设置第一镀膜层为(MgF2/TiO2)xMgF2,第二镀膜层为(SiO2/Ta2O5)xSiO2提高光学物品在蓝光的穿透率,提高光学物品的成像效果,减少物体色彩偏差。
2、在本发明中,通过设置第一镀膜层为十五层结构,每层厚度依次为空气|1.66L、0.75H、0.7L、0.88H、0.76L、0.88H、0.76L、0.88H、0.76L、0.88H、0.76L、0.88H、0.55L、0.89H、0.4L|基层,使得第一镀膜层在紫外光波长400nm的穿透率为5%,在蓝光波长450nm的光穿透率为97.2%,在黄绿光波长550nm的光穿透率达95.6%,在红光波长650nm的光穿透率为98.8%。
3、在本发明中,通过设置第二镀膜层为十五层结构,每层厚度依次为空气|2L、0.66H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.55L、0.66H、0.44L|基层,使得该第二镀膜层在紫外光波长400nm的穿透率为5%,在蓝光波长450nm的光穿透率为97.2%,在黄绿光波长550nm光的穿透率为95.8%,在红光波长650nm的光穿透率为98.8%。
4、在本发明中,通过设置第一镀膜层为二十三层结构,每层厚度依次为空气|1.66L、0.76H、0.69L、0.99H、0.69L、0.99H、0.69L、0.99H、0.69L、0.99H、0.62L、0.99H、0.62L、0.99H、0.56L、0.88H、0.56L、0.88H、0.56L、0.88H、0.42L、0.51H、0.42L|基层,使得第一镀膜层在紫外光波长380nm的穿透率为2%,在蓝光波长450nm的光穿透率为99.1%,在黄绿光波长550nm的光穿透率为96.4%,在红光波长650nm的光穿透率为95.5%。
5、在本发明中,通过设置第二镀膜层为二十三层结构,每层厚度依次为空气|1.47L、0.66H、0.81L、0.77H、0.81L、0.77H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.44H、0.73L|基层,使得第二镀膜层在紫外光波长380nm的穿透率为2%,在蓝光波长450nm的光穿透率为99.1%,在黄绿光波长550nm的光穿透率为96.5%,在红光波长650nm的光穿透率为95.6%。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为(MgF2/TiO2)xMgF2十五层结构与二十三层结构的穿透率光谱。
图3为(SiO2/Ta2O5)xSiO2十五层结构与二十三层结构的穿透率光谱。
图4为实施例三的结构示意图。
图5为茶色20%抗蓝光镜片的蓝光穿透图谱。
图6为实施例五的结构示意图。
图7为实施例五中光路的示意图。
图8为实施例七的结构示意图。
图9为实施例四中染色方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。
实施例一,参照图1,一种高透光率的光学物品,包括一基层12、一一侧设于镀设在基层12一侧上的第一镀膜层11以及一一侧镀设在基层12另一侧上的第二镀膜层13,基层12可以制作成镜片形状。
参照图1,第一镀膜层11为(MgF2/TiO2)xMgF2,第二镀膜层13为(SiO2/Ta2O5)xSiO2。
参照图1,通过设置第一镀膜层11为(MgF2/TiO2)xMgF2,第二镀膜层13为(SiO2/Ta2O5)xSiO2提高光学物品中蓝光的穿透率,提高光学物品的成像效果,减少物体色彩偏差。
参照图1,在(MgF2/TiO2)xMgF2和(SiO2/Ta2O5)xSiO2中的X取值为7或11。在本实施例中具体的(MgF2/TiO2)xMgF2为(MgF2/TiO2)7MgF2或(MgF2/TiO2)11MgF2,(SiO2/Ta2O5)xSiO2为(SiO2/Ta2O5)7SiO2或(SiO2/Ta2O5)11SiO2。
参照图1,在(MgF2/TiO2)xMgF2中,二氧化钛(TiO2)为高折射率材料,折射率为2.54、氟化镁(MgF2)为低折射率材料,折射率为1.3。
参照图1,在(SiO2/Ta2O5)xSiO2中五氧化二钽(Ta2O5)为高折射率材料,折射率为2.2,二氧化硅(SiO2)为低折射率材料,折射率为1.47。
参照图1,基层12为硼硅酸盐冕玻璃,折射率为1.52、入射角度为0度。
参照图1和图2,第一镀膜层11为十五层结构,每层厚度依次为空气|1.66L、0.75H、0.7L、0.88H、0.76L、0.88H、0.76L、0.88H、0.76L、0.88H、0.76L、0.88H、0.55L、0.89H、0.4L|基层12,使得光学物品在紫外光波长400nm的穿透率为5%,在蓝光波长450nm的光穿透率为97.2%,在黄绿光波长550nm的光穿透率达95.6%,在红光波长650nm的光穿透率为98.8%。第一镀膜层11厚度为694nm。
参照图1和图3,第二镀膜层13为十五层结构,每层厚度依次为空气|2L、0.66H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.55L、0.66H、0.44L|基层12,使得该光学物品在紫外光波长400nm的穿透率为5%,在蓝光波长450nm的光穿透率为97.2%,在黄绿光波长550nm光的穿透率为95.8%,在红光波长650nm的光穿透率为98.8%,第二镀膜层13的厚度为741nm。
在本实施例中H、M、L分别表示为四分之一波长高、中、低折射率膜层膜厚。
参照图1、图2和图3,在本实施例中,第一镀膜层11的十五层薄膜结构的截止波长在373nm穿透率为4.4%与现有的镜片的截止波长在383nm~389nm穿透率为2%相差2.4%,其于蓝光450nm波长、黄绿光550nm波长、红光650nm波长穿透率比现有的镜片上高约1~2%。
参照图1、图2和图3,在本实施例中,第二镀膜层13的十五层薄膜结构的截止波长在390nm穿透率为2.1%与现有的镜片的截止波长在383nm~389nm穿透率为2%相似,其于蓝光450nm波长、黄绿光550nm波长、红光650nm波长穿透率比现有的镜片上高约1~2%。
参照图1、图2和图3,在本实施例中使用的紫外光/可见光(UV/VIS)光谱仪检测镜片的穿透光谱以检测该镜片在可见光波段的光学穿透率,其量测波段为紫外(UV)到近红外(NIR)波段,波长的量测范围为200~1000nm。
参照图1,将基层12的两侧分别抛光后第一镀膜层11的一侧通过深化光胶的方式镀设在一设于镀设在基层12一侧上,第二镀膜层13的一侧通过深化光胶的方式镀设在基层12另一侧上。
深化光胶:光胶后可放置在压力炉中深化,烘烤60~100小时,镀膜温度为180~220℃,真空度为1.5~3.5*10-3帕,压力炉温度小于300℃,使得第三镀膜层17更为牢固的设置在第二镀膜层13上不易从第二镀膜层13上脱落且无需使用胶水。
实施例二,参照图1、图2和图3,本实施例二与实施例一的不同之处在于:第一镀膜层11为二十三层结构,每层厚度依次为空气|1.66L、0.76H、0.69L、0.99H、0.69L、0.99H、0.69L、0.99H、0.69L、0.99H、0.62L、0.99H、0.62L、0.99H、0.56L、0.88H、0.56L、0.88H、0.56L、0.88H、0.42L、0.51H、0.42L|基层12,使得第一镀膜层11在紫外光波长380nm的穿透率为2%,在蓝光波长450nm的光穿透率为99.1%,在黄绿光波长550nm的光穿透率为96.4%,在红光波长650nm的光穿透率为95.5%,第一镀膜层11厚度为979nm。
参照图1、图2和图3,第二镀膜层13为二十三层结构,每层厚度依次为空气|1.47L、0.66H、0.81L、0.77H、0.81L、0.77H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.44H、0.73L|基层12,使得第二镀膜层13在紫外光波长380nm的穿透率为2%,在蓝光波长450nm的光穿透率为99.1%,在黄绿光波长550nm的光穿透率为96.5%,在红光波长650nm的光穿透率为95.6%,第二镀膜层13厚度为1100nm。
在本实施例中H、M、L分别表示为四分之一波长高、中、低折射率膜层膜厚。
参照图1、图2和图3,在本实施例中第一镀膜层的二十三层薄膜结构的截止波长在380nm其穿透率为3.9%与现有的镜片上截止波长在383nm~389nm穿透率为2%相似,其于蓝光450nm波长比现有的镜片高5%、黄绿光550nm波长、红光650nm波长穿透率与现有的镜片相差约3~5%。
参照图1、图2和图3,在本实施例中第二镀膜层13的二十三层薄膜的截止波长在390nm穿透率为1.5%与现有的镜片上截止波长在383nm~389nm穿透率为2%相差0.5%,其于蓝光450nm波长、黄绿光550nm波长、红光650nm波长穿透率皆高于现有的镜片约3~5%。
其它结构与实施例一相似,在此就不再赘述。
实施例三,参照图4,本实施例三与实施例一的不同之处在于:该光学物品还包括一镀设在第二镀膜层13另一侧上的第三镀膜层17,第三镀膜层17与第一镀膜层11之间采用深化光胶的方式连成一体。
参照图4,第三镀膜层17层包括一第一二氧化硅膜15、复数层第一五氧化三钛膜16以及复数层第二二氧化硅膜14,每一层第二二氧化硅膜14的两侧均分别对应镀设有一层第一五氧化三钛膜16,第一五氧化三钛膜16的厚度大于第二二氧化硅膜14的厚度,最外侧的一层第一五氧化三钛膜16镀设在第一二氧化硅膜15的一侧上,第一二氧化硅膜15的另一侧与第一镀膜层11之间通过深化光胶的方式连成一体。
参照图4,通过设置第三镀膜层为复数层第二二氧化硅膜14以及复数层第一五氧化三钛膜16,每一层第二二氧化硅膜14的两侧均分别对应镀设有一层第一五氧化三钛膜16,最外侧的一层第一五氧化三钛膜16镀设在光学玻璃层上,第一五氧化三钛膜16的厚度大于第二二氧化硅膜14的厚度,从而提高镜片的清晰度使得镜片具更好成像效果。
参照图4,每一层第二二氧化硅膜14的两侧均分别对应镀设有一层第一五氧化三钛膜16,在本实施例中具体的复数层第二二氧化硅膜14以及复数层第一五氧化三钛膜16相互层叠在一起,使得一层第二二氧化硅膜14夹设在两层第一五氧化三钛膜16之间,最外侧的一层第一五氧化三钛膜16镀设在基层12上,第一五氧化三钛膜16的厚度大于第二二氧化硅膜14的厚度。
参照图4,基层12在光感应波段为400nm~950nm的折射率小于1.55,在本实施例中优选的基层12在光感应波段为400nm、550nm以及700的折射率小于1.55。
参照图4,第二二氧化硅膜14的厚度为四分之一波长光学厚度的A倍,第一五氧化三钛膜16的厚度为四分之一波长光学厚度的A倍,A的取值范围为0.5~1.5,使得当可见光或红外光的反射角为0度时,该光学物品的反射率大于4%,此时在可见光或红外光区域的穿透率约为94%~96%,光学厚度是指材料的厚度乘以它的折射率,四分之一光学厚度就是1/4乘以λ。λ是该光束它的波长。
参照图4,当可见光或红外光的反射角为45度时,反射率大于6%。在可见光及红外光区域的穿透率约为92%~98%。
参照图4,当可见光或红外光的反射角为50度时,反射率大于6%。从而用于反射可见光。
参照图4,第二二氧化硅膜14的折射率为1.4~1.5,第一五氧化三钛膜16的折射率为2.4~2.6。
参照图4,第一五氧化三钛膜16的总层数为七~八层,第二二氧化硅膜14的总层数为六~七层。
参照图4,以第一五氧化三钛膜16的总层数为八层,第二二氧化硅膜14的总层数为七层举例,使用光学镀膜机在第一层第一五氧化三钛膜16上镀设第一层第二二氧化硅膜14,在第一层第二二氧化硅膜14上镀设第二层第一五氧化三钛膜16,七层的第二二氧化硅膜14和八层的第一五氧化三钛膜16循环层叠镀设在一起,直至第八层的第一五氧化三钛膜16镀设在第七层的第二二氧化硅膜14上后结束镀膜。
参照图4,通过设置复数层具有较高折射率的第一五氧化三钛膜16和较低折射率的二氧化硅相互层叠在一起形成第三镀膜层17,第三镀膜层17对第二镀膜层13的一侧外表面起到保护的作用,使得第二镀膜层13的外表面在受到外界冲击后不易损坏。
参照图4,在本实施例中具体的第一五氧化三钛膜16和第二二氧化硅膜14具体的厚度,应当依据光反射率的需求而确定第一五氧化三钛膜16、第二二氧化硅膜14的厚度,依照光反射率的需求而确定第一五氧化三钛膜16、第二二氧化硅膜14的层数数量,使用一评价函数F来判断第三镀膜层17的光学厚度是否有所改善,其改善指标为评价函数F:式中I0(λk)为理想目标值,I(λk)为设计值,为在波长λk上的权重,当F变小时表示有改善。
参照图4,在本实施例中具体的将第二镀膜层13与第三镀膜层17的第一二氧化硅膜15的另一侧深化光胶在一起。
深化光胶:光胶后可放置在压力炉中深化,烘烤60~100小时,镀膜温度为180~220℃,真空度为1.5~3.5*10-3帕,压力炉温度小于300℃,使得第三镀膜层17更为牢固的设置在第二镀膜层13上不易从第二镀膜层13上脱落且无需使用胶水。
其它结构与实施例一相似,在此就不再赘述。
实施例四,参照图1、图5和图9,本实施例四与实施例一的不同之处在于:在本实施例中光学物品为镜片,基层12为硼硅酸盐冕玻璃,基层12的颜色为茶色20%抗蓝光镜片,光学物品的染色方法包括以下步骤:1、将镜片使用超音波槽振动或酒精以除镜片表面杂质;2、将镜片放入固定夹钓上,放入染剂槽内进行染色;3、取出样色镜片放在白纸面上;4、染剂槽有恒温装置(温度约80℃~90℃)以保持染剂一定的温度;5、当镜片离开染槽后,应立即采用清水洗涤以防颜色不均,并将放在白纸上的样色片比对颜色或浓度,以此循环达到正确颜色。
参照图1、图5和图9,当镜片进入高温染剂时,随着温度上升,镜片结构分子网状结构逐渐扩大,并且出现微观孔隙,当振动频率增大时,使得染剂内小分子加速向镜片扩散,当热能再提高时,染剂动能活化小分子进入镜片呈现浓度差,当温度下降后颜料冷却于镜片内,染剂深度约在0.3~0.1mm。
染剂基础颜色为黑、绿、蓝、红、黄、灰等,以R、G、B为主色系为了强化染剂颜色比,必顸采用助染剂如白色剂能使颜色加深,更可使蓝色加重,但过量时镜片表面呈横纹状;黄色剂能使颜色转淡,变黄,过量时不易溶解,引起颜色不均;黑色剂能使颜色转淡,变茶,过量时会引起染色不均或黑条纹;依镜片材质特性不同,染剂与温度也有所不同。
表1:使用光谱仪检测不同颜色镜片的穿透率检测表。
光学物品 | 光谱仪检测穿透率 |
粉红色 | 78.97% |
绿色 | 78.93% |
蓝色 | 91.39% |
紫色 | 87.82% |
茶色20% | 85.94% |
茶色30% | 77.23% |
镀蓝膜 | 92.52% |
黄色 | 70.23% |
表2:光学物品CIExy坐标彩色偏差百分比表。
光学物品 | x | y | x+y |
粉红色 | 1.17% | 7.65% | 8.82% |
绿色 | 0.97% | 16.29% | 17.26% |
蓝色 | 3.44% | 7.36% | 10.8% |
紫色 | 2.34% | 6.77% | 9.11% |
茶色20% | 1.75% | 0.79% | 2.54% |
茶色30% | 0.13% | 6.67% | 6.8% |
镀蓝膜 | 1.95% | 0.98% | 2.93% |
黄色 | 0.84% | 20.41% | 21.25 |
蓝色光学物品的蓝光穿透率比较高,其它颜色的光学物品的蓝光穿透率比较低,茶色20%光学物品及镀蓝膜镜片都具抗蓝光且对物体色彩偏差在仅3%,但是镀蓝膜光学物品的阻隔率只有8%左右所以选择茶色20%光学物品,因为它可以阻隔大约17%的蓝光,且价格较低。
在本实施例中使用的紫外光/可见光(UV/VIS)光谱仪检测镜片的穿透光谱以检测该镜片在可见光波段的光学穿透率,其量测波段为紫外(UV)到近红外(NIR)波段,波长的量测范围为200~1000nm。
其它结构与实施例一相似,在此就不再赘述。
实施例五,参照图6和图7,本实施例五与实施例一的不同之处在于:该光学物品1还包括至少一设于基层12外侧上的光轴311入射面、至少一设于基层12一侧上的第一通光面以及至少一设于基层12另一侧上的第二通光面。
参照图6和图7,第一通光面包括至少一设于基层12一侧的第一抛光面121以及至少一层设于第一抛光面121远离基层12一侧上的第二抛光面11。
参照图6和图7,第二通光面包括至少一设于基层12另一侧上的第二抛光面122、至少一设于第二抛光面122上远离基层12一侧的第二镀膜层13。
参照图6和图7,基层12外形尺寸可以是圆形,也可以是长方形或正方形。
参照图6和图7,基层12的厚度为0.3186mm,加工厚度公差±0.002mm,基层12的光轴311平行于通光面。光轴311可以是45°也可以是平行于通光面的其他任意角度
参照图6和图7,基层12为石英晶体材料制成,即石英晶体材料加工厚度为0.3186mm,加工厚度公差为±0.0002mm,光轴311平行于石英晶体通光面,基层12既可用于633nm波长的红光也可用于532nm波长的绿光或者461nm波长的蓝光,都能满足光学物品的效果,波片是由石英晶体加工而成的单片低级石英波片,此种单片结构的波片具有较高的损伤阈值。
参照图6和图7,通过设置基层12使用石英晶体材料制成,相比于氟化镁晶体材料,石英晶体材料硬度更高易抛光加工形成通光面,一方面降低了光学物品的材料成本,降低了加工难度,降低了加工成本,另一方面提高了加工效率,便于批量化加工生产,起到了一举两得的功效。
参照图6和图7,光轴311与第一通光面之间的夹角为X,其中0°<X<360°,X的角度优选为45°。
参照图6和图7,光轴311与第二通光面之间的夹角为Y,其中0°<Y<360°,Y的角度优选为45°。
参照图6和图7,第二抛光面11镀通光深化光胶的方式与第一抛光面121连成一体。
参照图6和图7,第二镀膜层13通深化光胶的方式与第二抛光面122连成一体。
参照图6和图7,光路设计原理为:根据波片的光程差计算公式(No-Ne)D=±(2k+1)λ/2(k=0,1,2......)。其中No和Ne为波片中O光和E光的折射率,D为波片的加工厚度,λ为红绿蓝三种光源的波长,K为自然数,需设计一厚度D使得等式两边成立。并且同时满足红绿蓝三种光源对二分一波片的使用需求。
参照图6和图7,在本实施例中具体的选取正方形光学石英晶体原材料,光轴311为对角线,光轴311方向平行于通光面,第二抛光面122面和第一抛光面121,将石英晶体厚度加工到0.3186mm±0.002mm的尺寸范围,并且在晶体表面镀上第一镀膜层和第二镀膜层,减少表面反射损失。
参照图6和图7,为保证较高相位延迟精度,第一抛光面121和第二抛光面122的平行度需保证小于3秒,同时控制光轴311与方形边缘成45°角。
参照图6和图7,光路为:入射光线为红绿蓝波长的线偏光,且电矢量振动与基层12的光轴311成45°角,出射光的偏振态相对于入射光旋转了90°。
参照图6和图7,例如:例如:一束波长为461nm的线偏振光,当它垂直经过基层12后,出射光的偏振方向变成水平方向。
参照图6和图7,通过在第一抛光面121上设置第二抛光面11,从而减少红绿蓝光源在基层12表面的反射损失,提高光学物品的损伤阀值,延长光学物品的使用寿命。
参照图6和图7,通过在第二抛光面122上设置第二镀膜层13,从而减少红绿蓝光源在基层12表面的反射损失,提高光学物品的损伤阀值,延长光学物品的使用寿命。
参照图6,该光学物品的制造方法,步骤如下:
步骤S001,将石英晶体切割成厚度为0.3186mm的基层12,基层12的加工厚度公差为±0.0002mm,将石英晶体的外形切割为圆形或长方形或正方形;
步骤S002,将石英晶体的左右两侧面进行抛光,使得石英晶体的一侧面形成第一抛光面121,使得石英晶体的另一侧面形成第二抛光面122;
步骤S003,在第一抛光面121上通光深化光胶的方式与第二抛光面11相连接;
步骤S004,在第二抛光面122上通过深化光胶的方式与第二镀膜层13相连接;
参照图,6,第一镀膜层11为(MgF2/TiO2)xMgF2,第二镀膜层13为(SiO2/Ta2O5)xSiO2。
参照图6,通过设置第一镀膜层11为(MgF2/TiO2)xMgF2,第二镀膜层13为(SiO2/Ta2O5)xSiO2提高光学物品蓝光的穿透率,提高镜片的成像效果,减少物体色彩偏差。
参照图6,在(MgF2/TiO2)xMgF2和(SiO2/Ta2O5)xSiO2中的X取值为7或11。在本实施例中具体的(MgF2/TiO2)xMgF2为(MgF2/TiO2)7MgF2或(MgF2/TiO2)11MgF2,(SiO2/Ta2O5)xSiO2为(SiO2/Ta2O5)7SiO2或(SiO2/Ta2O5)11SiO2。
参照图6,在(MgF2/TiO2)xMgF2中,二氧化钛(TiO2)为高折射率材料,折射率为2.54、氟化镁(MgF2)为低折射率材料,折射率为1.3。
参照图6,在(SiO2/Ta2O5)xSiO2中五氧化二钽(Ta2O5)为高折射率材料,折射率为2.2,二氧化硅(SiO2)为低折射率材料,折射率为1.47。
参照图6,在本实施例中具体的将石英晶体材料加工厚度为0.3186mm,加工厚度公差为±0.0002mm,光轴311平行于石英晶体通光面,使得基层12成为一单片低级石英波片,并在表面上分别镀上第一镀膜层11和第二镀膜层13。
本实施例中的光学物品为单片低级波片,结构简单,造价便宜,损伤阈值高,适用于批量化生产。
二分之一波片是偏振光路中经常使用的一种光学器件,在光路中线偏振光垂直入射到二分之一波片透射光仍然是线偏振光。假如入射时振动面和晶体光轴311之间的夹角为θ,则透射出来的线偏振光的振动面从原来的方位角转过2θ角。例如当θ=45°时,则利用二分之一波片可使得偏振光旋转90°偏振角度。因此,二分之一波片广泛运用于激光系统的偏振合束器件中。在激光系统中,尤其是在红绿蓝三波长的组合激光系统中,要求高透过率,高相位延迟精度,高损伤阈值的二分之一波片。
其它结构与实施例一相似,在此就不再赘述。
实施例六,参照图1,本实施例六与实施例一的不同之处在于:基层12为树脂材料制成,其它结构与实施例一相似,在此就不再赘述。
实施例七,参照图8,本实施例七与实施例一的不同之处在于:该光学物品还包括一镀设在第一镀膜层11另一侧上的第四镀膜层87,第四镀膜层87与第一镀膜层11之间采用深化光胶的方式连成一体。
参照图8,第四镀膜层87层包括一第三二氧化硅膜85、复数层第二五氧化三钛膜86以及复数层第四二氧化硅膜84,每一层第四二氧化硅膜84的两侧均分别对应镀设有一层第二五氧化三钛膜86,第二五氧化三钛膜86的厚度大于第四二氧化硅膜84的厚度,最外侧的一层第二五氧化三钛膜86镀设在第三二氧化硅膜85的一侧上,第三二氧化硅膜85的另一侧与(MgF2/TiO2)xMgF2之间通过深化光胶的方式连成一体。
参照图8,通过设置第三镀膜层为复数层第四二氧化硅膜84以及复数层第二五氧化三钛膜86,每一层第四二氧化硅膜84的两侧均分别对应镀设有一层第二五氧化三钛膜86,最外侧的一层第二五氧化三钛膜86镀设在光学玻璃层上,第二五氧化三钛膜86的厚度大于第四二氧化硅膜84的厚度,从而提高镜片的清晰度使得镜片具更好成像效果。
参照图8,每一层第四二氧化硅膜84的两侧均分别对应镀设有一层第二五氧化三钛膜86,在本实施例中具体的复数层第四二氧化硅膜84以及复数层第二五氧化三钛膜86相互层叠在一起,使得一层第四二氧化硅膜84夹设在两层第二五氧化三钛膜86之间,最外侧的一层第二五氧化三钛膜86镀设在基层12上,第二五氧化三钛膜86的厚度大于第四二氧化硅膜84的厚度。
参照图8,基层12在光感应波段为400nm~950nm的折射率小于1.55,在本实施例中优选的基层12在光感应波段为400nm、550nm以及700的折射率小于1.55。
参照图8,第四二氧化硅膜84的厚度为四分之一波长光学厚度的A倍,第二五氧化三钛膜86的厚度为四分之一波长光学厚度的A倍,A的取值范围为0.5~1.5,使得当可见光或红外光的反射角为0度时,该光学物品的反射率大于4%,此时在可见光或红外光区域的穿透率约为94%~96%。
参照图8,当可见光或红外光的反射角为45度时,反射率大于6%。在可见光及红外光区域的穿透率约为92%~98%。
参照图8,当可见光或红外光的反射角为50度时,反射率大于6%。从而用于反射可见光。
参照图8,光学厚度是指材料的厚度乘以它的折射率,四分之一光学厚度就是1/4乘以λ。λ是该光束它的波长。
参照图8,第四二氧化硅膜84的折射率为1.4~1.5,第二五氧化三钛膜86的折射率为2.4~2.6。
参照图8,第二五氧化三钛膜86的总层数为七~八层,第四二氧化硅膜84的总层数为六~七层。
参照图8,以第二五氧化三钛膜86的总层数为八层,第四二氧化硅膜84的总层数为七层举例,使用光学镀膜机在第一层第二五氧化三钛膜86上镀设第一层第四二氧化硅膜84,在第一层第四二氧化硅膜84上镀设第二层第二五氧化三钛膜86,七层的第四二氧化硅膜84和八层的第二五氧化三钛膜86循环层叠镀设在一起,直至第八层的第二五氧化三钛膜86镀设在第七层的第四二氧化硅膜84上后结束镀膜。
参照图8,通过设置复数层具有较高折射率的第二五氧化三钛膜86和较低折射率的第四二氧化硅膜84相互层叠在一起形成第四镀膜层87,第四镀膜层87对第一镀膜层11的一侧外表面起到保护的作用,使得第一镀膜层11的外表面在受到外界冲击后不易损坏。
参照图4,在本实施例中具体的第二五氧化三钛膜86和第四二氧化硅膜84具体的厚度,应当依据光反射率的需求而确定第二五氧化三钛膜86、第四二氧化硅膜84的厚度,依照光反射率的需求而确定第二五氧化三钛膜86、第四二氧化硅膜84的层数数量,使用一评价函数F来判断第四镀膜层87的光学厚度是否有所改善,其改善指标为评价函数F:式中I0(λk)为理想目标值,I(λk)为设计值,为在波长λk上的权重,当F变小时表示有改善。
参照图4,在本实施例中具体的将第一镀膜层11与第四镀膜层87的第三二氧化硅膜85的另一侧深化光胶在一起。
其它结构与实施例一相似,在此就不再赘述。
上述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (10)
1.一种高透光率的光学物品,其特征在于:包括一基层、至少一设于镀设在所述基层一侧上的第一镀膜层以及至少一一侧镀设在所述基层另一侧上的第二镀膜层,所述第一镀膜层为(MgF2/TiO2)xMgF2,所述第二镀膜层为(SiO2/Ta2O5)xSiO2。
2.如权利要求1所述一种高透光率的光学物品,其特征在于:在所述(MgF2/TiO2)xMgF2中,TiO2为高折射率材料,折射率为2.54、氟化镁(MgF2)为低折射率材料,折射率为1.3。
3.如权利要求1所述一种高透光率的光学物品,其特征在于:在所述(SiO2/Ta2O5)xSiO2中Ta2O5为高折射率材料,折射率为2.2,二氧化硅(SiO2)为低折射率材料,折射率为1.47。
4.如权利要求1所述一种高透光率的光学物品,其特征在于:所述基层为硼硅酸盐冕玻璃,折射率为1.52,入射角度为0度。
5.如权利要求1所述一种高透光率的光学物品,其特征在于:所述第一镀膜层为十五层结构,每层厚度依次为空气|1.66L、0.75H、0.7L、0.88H、0.76L、0.88H、0.76L、0.88H、0.76L、0.88H、0.76L、0.88H、0.55L、0.89H、0.4L|基层,H、M、L分别表示为四分之一波长高、中、低折射率膜层膜厚。
6.如权利要求1所述一种高透光率的光学物品,其特征在于:所述第二镀膜层为十五层结构,每层厚度依次为空气|2L、0.66H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.8L、0.88H、0.55L、0.66H、0.44L|基层,H、M、L分别表示为四分之一波长高、中、低折射率膜层膜厚。
7.如权利要求1所述一种高透光率的光学物品,其特征在于:所述第一镀膜层为二十三层结构,每层厚度依次为空气|1.66L、0.76H、0.69L、0.99H、0.69L、0.99H、0.69L、0.99H、0.69L、0.99H、0.62L、0.99H、0.62L、0.99H、0.56L、0.88H、0.56L、0.88H、0.56L、0.88H、0.42L、0.51H、0.42L|基层,H、M、L分别表示为四分之一波长高、中、低折射率膜层膜厚。
8.如权利要求1所述一种高透光率的光学物品,其特征在于:所述第二镀膜层为二十三层结构,每层厚度依次为空气|1.47L、0.66H、0.81L、0.77H、0.81L、0.77H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.87H、0.81L、0.44H、0.73L|基层,H、ML分别表示四分之一波长高、中、低折射率膜层膜厚。
9.如权利要求1所述一种高透光率的光学物品,其特征在于:还包括一镀设在所述第二镀膜层另一侧上的第三镀膜层,所述第三镀膜层包括一第一二氧化硅膜、复数层第一五氧化三钛膜以及复数层第二二氧化硅膜,每一层所述第二二氧化硅膜的两侧均分别对应镀设有一层所述第一五氧化三钛膜,所述第一五氧化三钛膜的厚度大于所述第二二氧化硅膜的厚度,最外侧的一层所述第一五氧化三钛膜镀设在所述第一二氧化硅膜的一侧上,所述第一二氧化硅膜的另一侧与所述第一镀膜层之间通过光胶的方式连成一体,所述第二二氧化硅膜的厚度为四分之一波长光学厚度的A倍,所述第一五氧化三钛膜的厚度为四分之一波长光学厚度的A倍,所述A的取值范围为0.5~1.5。
10.如权利要求1所述一种高透光率的光学物品,其特征在于:所述基层的厚度为0.3186mm,加工厚度公差±0.002mm,所述基层的光轴平行于通光面。
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