CN112987139A - 一种多功能光学镀膜护目镜片及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了光学器件领域的一种多功能光学镀膜护目镜片及制备方法，包括镜片本体，镜片本体表面镀有防护膜系和减反膜系，防护膜系包括由内向外的交替镀制的二氧化钛膜层和二氧化硅膜层，减反膜系包括由内而外镀制的氧化铝膜层、钛酸镧膜层、氟化镁膜层和二氧化硅膜层。本发明能够有效减少紫外、蓝光、近红外对人眼的伤害，且透光性能好。

Description

一种多功能光学镀膜护目镜片及制备方法

技术领域

本发明涉及光学器件技术领域，特别是指一种多功能光学镀膜护目镜片及制备方法。

背景技术

人类处于各种各样的光照环境中，无论是自然光还是人造光源，一方面它们为人们带来了光明，帮助人们形成视觉，观察认知世界；但是另一方面它们产生的紫外线、可见光、红外光都对人眼有不同程度地伤害。近年来随着科技及多媒体平台的发展，电视、电脑、手机等电子屏幕都不断充斥着人们生活，网络技术的发达及现代家庭、办公的需求，促使更多年轻人成了电脑族、手机控，眼睛健康问题日趋严重。这些屏幕中均含有对人眼有很大危害的蓝光，蓝光会使眼睛内的黄斑区毒素量增高，损害眼球，影响视力，严重威胁人们的眼睛健康。而很多用于医疗的近红外光学设备在操作人员使用的过程中也不可避免地通过各种途径反射甚至因为误操作直射入人眼，这些眼损伤的高危人群非常有必要佩戴防护镜片以有效防止各种波段的光对眼睛造成的伤害。

其中紫外线对人眼的主要损伤部位为角膜及晶状体，还可损伤视网膜、玻璃体黄斑部等。反复的紫外线照射，可引起慢性睑缘炎和急性角膜结膜炎。

蓝光是最靠近紫外线光波及能量最高的光，波长在400-500nm之间。长久接触蓝光同样会对视网膜造成损害，严重者会导致视力受损，引发黄斑病变，可能会出现红眼，眼干，眼涩，视力模糊，视力疲劳，头、肩膀及颈椎疼痛等症状。研究显示，蓝光不仅存在于太阳光中，还大量存在于电脑显示器、荧光灯、手机、数码产品、投影仪等。短波蓝光具有极高能量，能够穿透晶状体直达视网膜，对视网膜造成光损伤，直接或间接导致黄斑区细胞的损害，蓝光会使眼睛内的黄斑区毒素量增高严重威胁人们的眼底健康。

红外线(主要是780-1400nm的近红外波长)对眼睛的伤害主要是高温导致角膜基质蛋白损伤、角膜混浊，晶状体局部混浊引起白内障。也可导致慢性睑缘炎、结膜炎。在红外线下长期工作的工人，也可因为泪膜的不断蒸发，副泪腺分泌不畅而出现干眼的症状，有些还可以出现眼调节衰退的早老现象。

研究表明，当光线照射到眼睛上时，约有4％从角膜反射掉，大部分将通过角膜、房水、晶状体和玻璃体逐个被吸收，最后达到视网膜。而大功率人造光源所发出的光多为非全色光谱，光谱成分中含有红外和紫外光，晶体和角膜对紫外线吸收量最大。因此长期受到含紫外线丰富的灯照射会诱发电光性眼炎，引起晶体混浊，发生白内障和角膜和结膜炎症。光滑洁白的纸张的光反射系数高达90％，比草地、森林或毛面装饰物高10倍左右。现在的许多刊物用的纸张非常的光滑鲜艳，反射率很高，很短时间内就会感觉到眼睛累。另据研究表明，长时间的阅读特别光滑纸张的书可对人眼的角膜和虹膜造成伤害，抑制视网膜感光细胞功能的发挥，引起视疲劳和视力下降。我国高中生近视率高达60％，有关专家认为视觉环境是形成近视的主要原因，而不是用眼习惯。

公开号为CN207424281U的中国发明专利公开了一种镀膜镜片，包括镜片，在所述镜片的前表面由外而内依次设置有防护膜层、第一折射层、二氧化钛薄膜、第二折射层、锗薄膜，其中所述防护膜层包括由外而内依次设置的三醋酸纤维薄膜、聚乙烯醇薄膜和三醋酸纤维薄膜，在所述镜片的后表面由内而外依次设置有加硬膜层和蓝光减反膜层。上述专利的防护膜是用于防止镜片刮花，无法有效减少紫外、蓝光、近红外对人眼的伤害。

发明内容

本发明提出一种多功能光学镀膜护目镜片及制备方法，能够有效减少紫外、蓝光、近红外对人眼的伤害，且透光性能好。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种多功能光学镀膜护目镜片，包括镜片本体，所述镜片本体表面镀有防护膜系和减反膜系，所述防护膜系包括由内向外的交替镀制的二氧化钛膜层和二氧化硅膜层，所述减反膜系包括由内而外镀制的氧化铝膜层、钛酸镧膜层、氟化镁膜层和二氧化硅膜层。

作为本发明的一个优选实施例，所述防护膜系共10～16层膜层，其中二氧化钛膜层和二氧化硅膜层的数量相同。

作为本发明的一个优选实施例，所述防护膜系内端和外端的二氧化钛膜层的厚度比中间的二氧化钛膜层的厚度薄。

作为本发明的一个优选实施例，所述防护膜系内端和外端的二氧化硅膜层的厚度值比中间的二氧化硅膜层的厚度值高。

作为本发明的一个优选实施例，所述氧化铝膜层的厚度范围为127～136nm。

作为本发明的一个优选实施例，所述钛酸镧膜层的厚度范围为16～26nm。

作为本发明的一个优选实施例，所述氟化镁膜层的厚度范围为108～120nm。

作为本发明的一个优选实施例，所述二氧化硅膜层的厚度范围为8～12nm。

作为本发明的一个优选实施例，所述镜片在防护膜系和减反膜系表面镀有AF/AS膜层。

一种多功能光学镀膜护目镜片的制备方法，具体包括以下步骤：

S1，膜料选择：获取膜料的光学参数、机械性能、化学稳定性和蒸发稳定性；

S2，膜系设计：为镜片设计防护膜系和减反膜系，确定防护膜系和减反膜系的功能、初始膜系和膜系参数；所述防护膜系包括由内向外的交替镀制的二氧化钛膜层和二氧化硅膜层，所述减反膜系包括由内而外镀制的氧化铝膜层、钛酸镧膜层、氟化镁膜层和二氧化硅膜层；

S3，仿真设计：基于仿真软件，建立镜片、防护膜系和减反膜系的仿真模型，获得膜系参数对应的仿真结果，并根据仿真结果调整膜系参数；

S4，镀制膜系：设定镀制温度和工艺参数，采用电子束蒸发方式镀制防护膜系和减反膜系；

S5，测试分析：对镀制完毕的镜片进行光谱测试与分析。

作为本发明的一个优选实施例，还包括以下步骤：

S6，防水镀膜：在镜片的前后两侧分别采用电阻蒸发的方式镀制AF/AS膜。

本发明的有益效果在于：能够有效减少紫外、蓝光、近红外对人眼的伤害，且透光性能好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种多功能光学镀膜护目镜片一个实施例的结构示意图；

图2为本发明一种多功能光学镀膜护目镜片一个实施例的流程图；

图3为本发明一种多功能光学镀膜护目镜片的实测光谱透过率曲线；

图4为本发明一种多功能光学镀膜护目镜片的防水测试示意图。

图中，1-镜片本体；2-防护膜系；3-减反膜系；4-AF/AS膜层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

二氧化硅(SiO₂)：透光波段0.2um-2um，0.2um-4um无吸收、折射率1.46、化学性能稳定、机械性能极为牢固、无吸湿性、抗耐磨腐蚀、对光的散射吸收小、二氧化硅不溶于水，不与水和一般的酸起反应，蒸发比较稳定，一般不需要预熔。二氧化钛(TiO₂)：透光波段0.35-12um，折射率2.3、薄膜性能稳定、机械性能牢固。氟化镁(MgF₂)：透光波段0.21um-10um，折射率1.38、热镀基础上机械性能牢固和化学性能稳定、在250度沉积膜层与基底粘结牢固，但是放气量较大需要预熔。氧化铝(Al₂O₃)：透光波段0.23um-2um(无吸收)，吸收较小、其折射率与基底的温度有关，温室1.53-1.60,300℃时的折射率1.60-1.64(550nm波长处)、膜层机械强度高，即使是厚膜层与基底的牢固性也非常好。钛酸镧(H4，LaTiO₃)：透光波段360-7000nm、折射率2.1、机械性能良好、化学性能稳定。

如图1所示，本发明提出了一种多功能光学镀膜护目镜片，包括镜片本体1，镜片本体1表面镀有防护膜系2和减反膜系3，防护膜系2包括由内向外的交替镀制的二氧化钛膜层和二氧化硅膜层，减反膜系3包括由内而外镀制的氧化铝膜层、钛酸镧膜层、氟化镁膜层和二氧化硅膜层。防护膜系2主要用于对各个波段的保护，减反膜系3主要用于提高透过区域的透过率。

防护膜系2的初始模系G|HL0.6(0.5HL0.5H)∧3 1.85(0.5LH0.5L)∧3|Air，其中H为TiO₂，L为SiO₂；减反膜系3的初始膜系为G|M2HAB|Air，其中M为Al₂O₃，H为LaTiO₃，A为MgF2，B为SiO₂，

防护膜系2共10～16层膜层，其中二氧化钛膜层和二氧化硅膜层的数量相同。优选的，防护膜系2的层数还可以为12层或14层。

防护膜系2内端和外端的二氧化钛膜层的厚度比中间的二氧化钛膜层的厚度薄。防护膜系2内端和外端的二氧化硅膜层的厚度值比中间的二氧化硅膜层的厚度值高。每层的厚度范围为TiO₂10～12nm，SiO₂68～74nm，TiO₂10～14nm，SiO₂175～185nm，TiO₂14～18nm，SiO₂48～54nm，TiO₂48～54nm，SiO₂25～30nm，TiO₂152～162nm，SiO₂181～171nm，TiO₂100～110nm，SiO₂172～182nm，TiO₂100～108nm，SiO₂80～90nm。

本发明一个实施例的防护膜的膜系参数如下表所示。

层数	膜料	厚度(nm)
			1	TIO<sub>2</sub>	11.82
2	SIO<sub>2</sub>	71.94
			3	TIO<sub>2</sub>	12.90
4	SIO<sub>2</sub>	180.18
			5	TIO<sub>2</sub>	16.61
6	SIO<sub>2</sub>	51.63
			7	TIO<sub>2</sub>	51.30
8	SIO<sub>2</sub>	27.73
			9	TIO<sub>2</sub>	157.95
10	SIO<sub>2</sub>	186.90
			11	TIO<sub>2</sub>	106.23
12	SIO<sub>2</sub>	177.78
			13	TIO<sub>2</sub>	103.19
14	SIO<sub>2</sub>	85.27

氧化铝膜层的厚度范围为127～136nm。钛酸镧膜层的厚度范围为16～26nm。氟化镁膜层的厚度范围为108～120nm。二氧化硅膜层的厚度范围为8～12nm。

本发明一个实施例的减反膜的膜系参数如下表所示：

层数	膜料	厚度(nm)
			1	AL<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	132.14
2	H4	21.40
			3	MGF<sub>2</sub>	114.60
4	SIO<sub>2</sub>	10.00

如图2所示，本发明还提出了一种多功能光学镀膜护目镜片的制备方法，具体包括以下步骤：

S1，膜料选择：获取膜料的光学参数、机械性能、化学稳定性和蒸发稳定性；

S2，膜系设计：为镜片设计防护膜系和减反膜系，确定防护膜系和减反膜系的功能、初始膜系和膜系参数；所述防护膜系包括由内向外的交替镀制的二氧化钛膜层和二氧化硅膜层，所述减反膜系包括由内而外镀制的氧化铝膜层、钛酸镧膜层、氟化镁膜层和二氧化硅膜层；

S3，仿真设计：基于仿真软件，建立镜片、防护膜系和减反膜系的仿真模型，获得膜系参数对应的仿真结果，并根据仿真结果调整膜系参数；

S4，镀制膜系：设定镀制温度和工艺参数，采用电子束蒸发方式镀制防护膜系和减反膜系；

S5，测试分析：对镀制完毕的镜片进行光谱测试与分析。

S6，防水镀膜：在镜片的前后两侧分别采用电阻蒸发的方式镀制AF/AS膜。

在具体实施过程中，本发明通过仿真结果调整膜系参数的取值，直至达到最优参数取值范围，还可以将检测镀制完毕的镜片的实际光谱测试值以及镀制误差值作为膜系参数取值调整的因子。

本发明中防护膜系2和减反膜系3是在国产南光镀膜机上镀制的，镀制温度为340℃，具体的工艺参数如下表所示。

在镀膜过程中除了SiO₂的蒸发稳定性比较好外，其它膜料都要进行预熔，主要是为了排除膜料放气量和一些杂质的影响，防水膜采电阻蒸发的方法镀制。

如图3所示，本发明的蓝光波段400-450nm透过率35％<T1<40％；即蓝光的拦截率在60％左右，可以很好地防止蓝光损害，还能保证留有部分的蓝光减少图像的偏色现象。

透过波段中500-760nm的平均通过率>96.5％；其中580-680nm的平均通过率>97.4％；此波段是人眼形成视觉的主要区域，极大地保证了可见光波段的高透过率，提高成像和视物质量。

紫外区域与蓝光区域同幅度抑制，在膜系设计过程中，紫外区域的透过率比蓝光区域更低。

近红外波段中800-1100nm的平均通过率T4<50％，其中900-1100nm的平均通过率T5<40％。对近红外波段进行了有效拦截，降低了热量射入量，减少对人眼的损害，提高成像和视物质量。

镜片在防护膜系2和减反膜系3表面镀有AF/AS膜层4，即防污膜(AS)，又称憎水膜或防***(AF膜)，具有防水、防油、防刮、防指纹、防污染以及易清洁等功能。有利于提高镜片在雨天、水淋、雾天、寒冷、手指印等情况下的使用性能。如图4所示，防水膜的水滴角测试结果为113度左右，防水性能优越，达到行业标准水平。

本发明能够有效减少紫外、蓝光、近红外对人眼的伤害，且透光性能好。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多功能光学镀膜护目镜片，包括镜片本体，其特征在于：所述镜片本体表面镀有防护膜系和减反膜系，所述防护膜系包括由内向外的交替镀制的二氧化钛膜层和二氧化硅膜层，所述减反膜系包括由内而外镀制的氧化铝膜层、钛酸镧膜层、氟化镁膜层和二氧化硅膜层。

2.根据权利要求1所述的一种多功能光学镀膜护目镜片，其特征在于：所述防护膜系共10～16层膜层，其中二氧化钛膜层和二氧化硅膜层的数量相同。

3.根据权利要求2所述的一种多功能光学镀膜护目镜片，其特征在于：所述防护膜系内端和外端的二氧化钛膜层的厚度比中间的二氧化钛膜层的厚度薄。

4.根据权利要求2所述的一种多功能光学镀膜护目镜片，其特征在于：所述防护膜系内端和外端的二氧化硅膜层的厚度值比中间的二氧化硅膜层的厚度值高。

5.根据权利要求1所述的一种多功能光学镀膜护目镜片，其特征在于：所述氧化铝膜层的厚度范围为127～136nm，所述钛酸镧膜层的厚度范围为16～26nm，所述氟化镁膜层的厚度范围为108～120nm，所述二氧化硅膜层的厚度范围为8～12nm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种多功能光学镀膜护目镜片，其特征在于：所述镜片在防护膜系和减反膜系表面镀有AF/AS膜层。

7.一种多功能光学镀膜护目镜片的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1，膜料选择：获取膜料的光学参数、机械性能、化学稳定性和蒸发稳定性；

S2，膜系设计：为镜片设计防护膜系和减反膜系，确定防护膜系和减反膜系的功能、初始膜系和膜系参数；所述防护膜系包括由内向外的交替镀制的二氧化钛膜层和二氧化硅膜层，所述减反膜系包括由内而外镀制的氧化铝膜层、钛酸镧膜层、氟化镁膜层和二氧化硅膜层；

S3，仿真设计：基于仿真软件，建立镜片、防护膜系和减反膜系的仿真模型，获得膜系参数对应的仿真结果，并根据仿真结果调整膜系参数；

S4，镀制膜系：设定镀制温度和工艺参数，采用电子束蒸发方式镀制防护膜系和减反膜系；

S5，测试分析：对镀制完毕的镜片进行光谱测试与分析。

8.根据权利要求7所述的一种多功能光学镀膜护目镜片的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S6，防水镀膜：在镜片的前后两侧分别采用电阻蒸发的方式镀制AF/AS膜。

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