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顺安恒科技

又一篇干货|减反射膜介绍及镀膜技术

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发表时间:2017-12-28 00:00

  

一、镀减反射膜的好处

  1. 镜面反射

光线通过镜片的前后表面时,不但会产生折射,还会产生反射。这种在镜片前表面产生的反射光会使别人看戴镜者眼睛时,看到的却是镜片表面一片白光。拍照时,这种反光还会严重影响戴镜者的美观。



2.鬼影

眼镜光学理论认为眼镜片屈光力会使所视物体在戴镜者的远点形成一个清晰的像,也可以解释为所视物的光线通过镜片发生偏折并聚集于视网膜上,形成像点。但是由于屈光镜片的前后表面的曲率不同,并且存在一定量的反射光,它们之间会产生内反射光。内反射光会在远点球面附近产生虚像,也就是在视网膜的像点附近产生虚像点。这些虚像点会影响视物的清晰度和舒适性。


3.眩光

象所有光学系统一样,眼睛并不完美,在视网膜上所成的像不是一个点,而是一个模糊圈。因此,二个相邻点的感觉是由二个并列的或多或少重叠的模糊圈产生的。只要二点之间的距离足够大,在视网膜上的成像就会产生二点的感觉,但是如果二点太接近,那么二个模糊圈会趋向与重合,被误认为是一个点。对比度可以用来反映这种现象,表达视力的清晰度。对比值必须大于某一确定值(察觉阈,相当于1-2)才能够确保眼睛辨别二个邻近点。

对比度的计算公式为:

                                               D=(a-b)/(a+b)

其中C为对比度,二个相邻物点在视网膜上所成像的感觉最高值为a,相邻部份的最低值为b。如果对比度C值越高,说明视觉系统对该二点的分辨率越高,感觉越清晰;如果二个物点非常接近,它们的相邻部分的最低值比较接近于最高值,则C值低,说明视觉系统对该二点感到不清晰,或不能清晰分辨。


让我们来模拟这样一个场景产:夜晚,一位戴眼镜的驾车者清晰地看见对面远处有二辆自行车正冲着他的车骑过来。此时,尾随其后的汽车的前灯在驾车者镜片后表面上产生反射:该反射光在视网膜上形成的像增加了二个被观察点的强度(自行车车灯)。所以,a段和b段的长度增加,即然分母(a+b)增加,而分子(a-b)保持不变,于是就引起了C值的减少。对比减小的结果会令驾驶员最初产生的存在二个骑车人的感觉重合成为单一的像,就好比区分它们的角度被突然减小!


4.透过量

反射光占入射光的百分比取决于镜片材料的折射率,可通过反射量的公式进行计算。

反射量公式:

                                          R=(n-1)平方/(n+1)平方

     R:镜片的单面反射量  n:镜片材料的折射率

例如普通树脂材料的折射率为1.50,反射光R=(1.50-1)平方/(1.50+1)平方=0.04=4%。


镜片有两个表面,如果R1为镜片前表面的量,R2为镜片后表面的反射量,则镜片的总反射量R=R1+R2。(计算R2的反射量时,入射光为100%-R1)。镜片的透光量T=100%-R1-R2。


由此可见,高折射率的镜片如果没有减反射膜,反射光会对戴镜者带来的不适感比较强烈。



二、减反射膜原理

减反射膜是以光的波动性和干涉现象为基础的。二个振幅相同,波长相同的光波叠加,那么光波的振幅增强;如果二个光波原由相同,波程相差,如果这二个光波叠加,那么互相抵消了。减反射膜就是利用了这个原理,在镜片的表面镀上减反射膜,使得膜层前后表面产生的反射光互相干扰,从而抵消了反射光,达到减反射的效果。


1.振幅条件

膜层材料的折射率必须等于镜片片基材料折射率的平方根。


三、引用一篇已经公布的专利,版权归属作者


减反射膜及其制备方法


技术领域


本发明涉及具有良好的抗磨损性和良好的透明性的减反射膜和该减反射膜的制备方法。


背景技术


为了抑制在光学器件的光入射和射出界面处的光反射,以往已知通过将各自具有不同折射率的单层或多层光学膜层叠来形成减反射膜以使该减反射膜具有几十至几百纳米的厚度。为了形成这样的减反射膜,使用真空成膜法例如气相沉积或溅射或者湿式成膜法例如浸涂或旋涂。已知作为用于形成减反射膜的最外层的材料,使用具有低折射率的透明材料,其选自无机材料例如二氧化硅、氟化镁和氟化钙以及有机材料例如有机硅树脂和无定形氟树脂。近年来,已知为了 实现较低的反射率,将利用了空气的折射率1.0的低折射率膜用于减反射膜。通过在层中形成空隙,能够使二氧化硅或氟化镁的层的折射率减小。例如,通过在其中形成占薄膜的体积的30%的空隙,氟化镁的薄膜的折射率,即1.38能够减小到1.27。已知通过采用形成空隙的方法来设置具有低折射率的减反射膜,该形成空隙的方法包括用粘结剂将二氧化硅或氟化镁的细颗粒形成为膜和在该细颗粒之间的粘结剂中形成空隙(专利文献I和2)。而且,作为另一个形成空隙的方法,已知包括通过使用中空二氧化硅颗粒而在颗粒中形成空隙的方法。这是通过使用中空颗粒而形成减反射膜的方法(专利文献3)。另一方面,已知将中空二氧化硅颗粒用于制造光学部件例如减反射膜时,在光学部件的透明性和外观上可能产生问题。这是因为,中空二氧化硅颗粒与和该颗粒混合的有机溶剂和有机聚合物的亲和性差,因此将混合物形成为涂料时中空二氧化硅颗粒聚集,并且在光学部件中引起光散射。为了解决该问题,已知如下方法,其包括通过使用不含有机聚合物的涂料而形成膜,由此抑制聚集以制备不引起光散射的低折射率膜,并且使用该低折射率膜得到减反射膜(专利文献4)。引用列表专利文献PTLl:日本专利申请公开 N0.2006-151800PTL2:国际专利 W002/018982APTL3:日本专利申请公开 N0.2001-233611PTL4:日本专利申请公开N0.2009-73170但是,专利文献4中记载的减反射膜为了抑制光散射,不包括任何以有机聚合物为代表的粘结剂。要求减反射膜的最外层具有低折射率和良好的透明性并且还具有良好的抗磨损性,因此这样的不含粘结剂的膜具有抗磨损性不足的问题。


另一方面,还存在如下问题:为了对减反射膜提供较低的折射率,通过利用中空颗粒之间的间隙而在粘结剂中也形成空隙时,颗粒的聚集等引起空隙尺寸的不均匀,结果均具有较大尺寸的空隙局部存在,导致减反射膜中的透明性不足。



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