CN115552290A - 在可见光区和近红外区中反射非常低的光学制品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光学制品,包括具有前主面和后主面的透明基材,主面中的至少一个涂覆有多层干涉涂层,该多层干涉涂层包括具有高于或等于1.55的折射率的至少一个高折射率层(HI)和具有小于1.55的折射率的至少一个低折射率层(LI)的堆叠体,其特征在于,多层干涉涂层针对范围从445nm到大于或等于1185nm的预定最大波长的波长在小于或等于45°的入射角时具有小于或等于2.9%,优选地是2.6%的平均反射系数,记为Rm(445‑≥1185)。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学制品,该光学制品包括多层干涉涂层,尤其是在可见光区和近红外(NIR)区(也就是说波长范围约为400nm到1200nm、优选400nm到1000nm)都明显减少反射的抗反射涂层。光学制品尤其可以是眼科镜片,比如眼镜镜片。
本发明还涉及一种光学装置,该光学装置包括所述光学制品并且可以适合于例如形成增强现实装置、虚拟现实装置或眼睛跟踪装置。
相关技术说明
NIR范围常用于照射眼睛以进行眼睛追踪,因为NIR光对用户来说是不可见的,同时允许瞳孔上的对比度非常好,这使得可以获得眼睛目光方向或眼睛运动测量的高准确度和高可靠性以及或任何其他测量的高准确度和高可靠性,其他测量比如与瞳孔大小和位置、角膜表面上的眼睛反射、眼睛晶状体表面、眼睑等相关。
这样的测量可以通过特定的光学装置进行,除了眼科镜片之外,还包括深红色和NIR光源和摄像机。
然而,当深红色和NIR光源向配戴这样的设备的用户的眼睛发送光时,眼科镜片的面上会发生多重反射。这种多次反射会对相机的检测器产生噪声,从而无法正确定位瞳孔。
因此,有必要限制眼科镜片上的深红色光和NIR光反射。
此外,由于这样的光学装置的几何设置旨在用于例如新的数字应用,比如增强现实(AR)或虚拟现实(VR),因此NIR性能在通常高于或等于45°的高入射角时尤为重要。
此外,对于眼科镜片配戴者的舒适度来说,限制在380nm到780nm范围内的可见光区内的反射也很重要。
标记上的典型抗反射涂层不具有范围从400nm到1200nm、优选地从400nm到1000nm的大波长宽带。特别是,尤其是在比如高于35°的高入射角时,这些典型抗反射涂层不能针对范围从400nm到1200nm、优选地400nm到1000nm的波长获得非常低的反射。
因此,需要提供无论入射角如何(例如0°到60°),在可见光区和NIR区都具有非常好的抗反射特性的新型干涉涂层。
还需要提供优选地同时具有坚固特性和美观的外观(即,颜色消色差)的这种新型干涉涂层,而这无论入射角如何也是如此。
发明内容
因此,本发明的一个目的是通过寻求开发一种透明光学制品、尤其是比如眼镜镜片的眼科镜片来弥补上述缺点,该光学制品包括无机或有机玻璃质基材,该基材至少包括干涉涂层,比如抗反射涂层,所述抗反射涂层在可见光区中具有非常好的抗反射性能,同时在NIR区中反射也非常低,并且这样做不会影响其制造的经济和/或工业可行性。
因此,本发明涉及光学制品、优选地眼科镜片,其包括具有前主面和后主面的透明基材,主面中的至少一个涂覆有多层干涉涂层(尤其是多层抗反射涂层),该多层干涉涂层包括具有高于或等于1.55的折射率的至少一个高折射率层(HI)和具有低于1.55的折射率的至少一个低折射率层(LI)的堆叠体,其特征在于,所述多层干涉涂层针对范围从445nm到至少等于或高于1185nm的预定最大波长在小于或等于45°的入射角时具有小于或等于2.9%、优选地为2.6%的平均反射系数,记为Rm(445-≥1185)。
通常,预定最大波长范围从1185nm到1200nm并且可以对应于例如1185nm或1200nm。
因此,根据本发明的光学制品包括在可见光区和NIR区中反射都非常低的高效抗反射(AR)涂层。
本发明还提供一种光学装置,该光学装置可以是增强现实装置、虚拟现实装置和眼睛跟踪装置,包括这种光学制品和在深红色区和近红外区发光的光源。
附图说明
为了更全面理解本文提供的说明和其优点,现在结合附图和详细描述参考以下简要说明,其中相同的附图标记代表相同的部分。
图1是在特定实施例中包括根据本发明的光学装置的增强现实装置或虚拟现实装置的示意图;
图2a示出了针对0°入射角时的光谱函数W(λ),作为可见光区(380-780nm)和大致NIR区(780-1175nm)中的波长的函数,分别在实施例1至4中制备的根据本发明的镜片1至4的前表面上的反射(R,%)的变化;
图2b示出了针对0°入射角时的光谱函数W(λ),作为可见光区(380-780nm)和大致NIR区(780-1175nm)中的波长的函数,分别在实施例1和5中制备的根据本发明的镜片1和5的前表面上以及在对比示例1和2中制备的对比镜片1和2的前表面上的反射(R,%)的变化。
具体实施方式
在下面的描述中,附图不一定是按比例绘制的,并且出于清楚和简洁的目的或出于信息目的,某些特征可以以概括或示意性形式示出。此外,本文讨论的实施例仅仅是代表性的而不限制本发明的范围。
1.定义
术语“包括”(及其任何语法变化形式,如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”)、“具有”(及其任何语法变化形式,如“具有(has)”和“具有(having)”)、“包含”(及其任何语法变化形式,如“包含(contains)”和“包含(containing)”)、以及“包括”(及其任何语法变化形式,如“包括(includes)”和“包括(including)”)都是开放式连系动词。它们用于指明其所述特征、整数、步骤或组分或群组的存在,但不排除其一个或多个其他特征、整数、步骤或组分或群组的存在或加入。因此,“包括(comprises)”、“具有(has)”、“包含(contains)”或“包括(includes)”一个或多个步骤或要素的方法或方法中的步骤具备那一个或多个步骤或要素,但不限于仅那一个或多个步骤或要素。
除非另外指明,否则本文使用的所有关于成分、反应条件等的数量的数字或表述应被理解为在所有情况下均受术语“约”修饰。
并且,除非另有指示,否则根据本发明的“X到Y”或“X到Y之间”的值区间的指示意指含X和Y的值。此外,除非另有指示,否则对于值区间,“低于X”或“高于Y”的表述不含X或Y的值。
在本申请中,当光学制品在其表面上包括一个或多个涂层时,表述“将层或涂层沉积到制品上”旨在指将层或涂层沉积到制品的外涂层的外(外露)的表面上,即,其离基材最远的涂层上。
在基材“上”或沉积在基材“上”的涂层被定义为以下涂层:(i)定位在基材上方,(ii)不一定与基材接触,也就是说,一个或多个中间涂层可以布置在所讨论的基材与涂层之间,并且(iii)不一定完全覆盖基材。
在优选的实施例中,基材上的涂层或沉积在基材上的涂层与基材直接接触。
当“层1位于层2下面”时,旨在是指层2比层1距基材更远。
根据下文描述的实施例,多层干涉涂层优选地是多层抗反射涂层。因此,对于其余的描述,这两个术语是相似的。
多层抗反射涂层的最外层是指抗反射(AR)涂层的离基材最远的层。
多层抗反射涂层的最内层是指抗反射涂层的最靠近基材的层。
多层抗反射涂层的内层是指抗反射涂层的除所述AR涂层的最外层之外的任何层。
并且,除非另外说明,否则本申请中披露的所有厚度涉及物理厚度。
术语“多层抗反射涂层”或“AR涂层”和“AR堆叠体”具有相同的含义。
除非另外指明,否则本申请中提及的折射率是在25℃、550nm波长处表达的。
根据本发明的多层抗反射涂层可以形成在裸基材(即,未涂覆的基材)的主面中的至少一个上或已经涂覆有一个或多个功能性涂层的基材的主面中的至少一个上。
如本文中使用的,基材的后(或内或凹或凸)面旨在意指当使用制品时离配戴者的眼睛最近的面。其通常是凹面。相反,基材的前面(或凸面或凹面)是当使用制品时离配戴者的眼睛最远的面。其通常是凸面。
并且,如在本文中使用的,“透明基材”应理解为当通过所述基材观察图像没有感知到显著对比度损失时,即当获得通过所述基材的图像形成,而没有不利地影响图像的品质时,是透明的。
术语“美观外观”是指在一段时间内透视评估为不存在或几乎不存在外观缺陷并且优选地是在弧光灯下测量的。
在本发明中术语“光学制品(比如眼科镜片)的坚固性”被定义为此镜片抵抗变化的能力,而不管其制造过程引起的变化如何。例如,这些变化取决于所使用的基材类型、制造机器的设置(温度计划、适当的时间、电子枪的设置……)和/或其使用模式、所述制造机器由另一个替换。
实际上,当以工业规模制造多层抗反射涂层时,每层通常会发生一些厚度变化。这些变化导致反射性能不同,尤其是感知到的多层抗反射涂层的残余反射颜色不同。如果感知到的两个镜片的抗反射涂层的残余反射颜色不同,这些镜片就会显得不同并且无法成对关联。
根据本发明,“入射角(符号θ)”是由入射在眼科镜片表面上的光线与入射点处表面的法线形成的角度。光线是例如发光的光源,比如在国际比色CIE L*a*b*(1976)中定义的标准光源D65。总体上,入射角从0°(正入射)至90°(掠入射)变化。入射角的一般范围是0°到75°。
本发明的光学制品在国际比色系CIE L*a*b*(1976)中的比色系数(比如色度C*和色调“h”))是在380nm到780nm之间计算的,将标准光源D65和观察者考虑在内(角度10°)。观察者是如在国际比色系CIE L*a*b*中定义的“标准观察者”。实际上,在CIE L*a*b*空间中,不仅可以表示颜色的整体变化,还可以表示与参数L*、a*和b*中的一个或多个相关的变化。这可用于定义新参数并将它们与视觉属性相关联。与光度相关的清晰度直接由L*的值表示。色度:C*=(a*2+b2)1/2定义色度。色调角:h=tg-1(b*/a*)(以度数表示);与色调有关。
平均透射比系数,缩写Tm,是在ISO 13666:1998标准中定义的并且是根据标准ISO8980-4测量的(通常是在小于17°、典型地是15°的入射角时),即,它表示400nm到700nm的整个光谱内的光谱透射(未加权)平均值。
通过类推,平均透射系数还被称为***的“光透射率”,是在445nm到1185nm之间定义的,缩写“Tm(445-1185)”,其对应于445nm到1185nm的波长范围内的光谱反射率(未加权)平均值。
在本说明书中,除非另外指明,透光率/透射率是在厚度范围从0.7mm到2mm、优选从0.8mm到1.5mm的光学制品的中心处在范围从0°到15°、优选0°的入射角时测量的。如本文所用,透射光是指到达光学制品的前主面上并穿过镜片的光。
本文中,记为Rv“光反射率”是在ISO 13666:1998标准中定义的,并且是根据ISO8980-4测量的,即这是在380nm到780nm之间的整个可见光谱内的加权光谱反射平均值。Rv通常是针对小于17°、典型地为15°的入射角来测量的,但可以针对任何入射角来评估。
在本申请中,“平均光反射系数”,记为Rm(X-Y),是在ISO13666:1998标准中定义的,并且是根据ISO 8980-4测量的,即这是在“X”到“Y”nm之间的整个电磁谱内的(非加权)光谱反射平均值。根据本发明,Rm是针对不同的入射角测量的。
例如,针对范围从900nm到1000nm的波长的特征平均反射系数,记为Rm(900-1000),由公式定义并假设测量步长为1nm:
其中,R(λ)表示在波长λ处的反射因数。
Rm(900-1000)可以是基于在相同入射角时测量的R(λ)针对任何入射角θ测量的。
并且,根据本发明,在范围从400nm到1200nm或从445nm到1185nm的整个光谱内的最大反射率,分别记为Rmax(400-1200)或Rmax(445-1185),对应于在范围从400nm到1200nm或445nm到1185nm的整个光谱内测量的最大反射率值(最高值)。
2.光学物品
根据本发明的光学制品是透明光学制品、优选地是镜片或镜片毛坯、更优选地是眼科镜片或镜片毛坯。光学制品可以在其凸面主面(正面)、凹面主面(背面)或两侧都涂覆有本发明的多层抗反射涂层。
A°)基材
一般而言,根据本发明的光学制品的干涉多层涂层可以是抗反射涂层(下文中称为AR涂层),可以沉积在任何基材上,优选地沉积在有机镜片基材上,例如热塑性或热固性塑料材料。
热塑性塑料可以选自,例如:聚酰胺;聚酰亚胺;聚砜;聚碳酸酯及其共聚物;聚(对苯二甲酸乙二酯)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
热固性材料可以选自,例如:环烯烃共聚物,如乙烯/降冰片烯或乙烯/环戊二烯共聚物;直链或支链脂族或芳族多元醇的碳酸烯丙酯的均聚物和共聚物,如二乙二醇双(碳酸烯丙酯)的均聚物可以衍生自双酚A的(甲基)丙烯酸及其酯的均聚物和共聚物;硫代(甲基)丙烯酸及其酯的聚合物和共聚物,可以衍生自双酚A或邻苯二甲酸和烯丙基芳烃如苯乙烯的烯丙基酯的聚合物和共聚物,尿烷和硫代尿烷的聚合物和共聚物,环氧树脂的聚合物和共聚物,以及硫化物、二硫化物和环硫化物的聚合物和共聚物,以及其组合。
如本文中所使用的,(共)聚合物旨在意指共聚物或聚合物。如本文中所使用的,(甲基)丙烯酸酯旨在意指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。如本文中所使用的,聚碳酸酯(PC)旨在意指均聚碳酸酯或者共聚碳酸酯和嵌段共聚碳酸酯。
在沉积本发明的抗反射涂层之前,基材可以涂覆有一种或多种功能涂层。惯常用于光学器件中的这些功能性涂层可以是并不限于耐冲击底漆层、耐磨损涂层和/或耐划伤涂层、偏振涂层、光致变色涂层或着色涂层。在下文中,基材是指裸基材或这种涂覆后的基材。
优选地,基材和通常涂覆在所述基材上的可选耐磨涂层和/或耐划伤涂层具有相似/接近的折射率以避免条纹或外观缺陷。
在沉积抗反射涂层之前,通常对所述基材的表面进行物理或化学表面活化处理,以增强抗反射涂层的粘附力。这种预处理通常在真空下进行。这种预处理可以是用高能和/或反应性组分、例如用离子束(“离子预清理”或“IPC”)或用电子束进行的轰击、电晕放电处理、离子散裂处理、紫外线辐射处理或真空下等离子体介导处理(通常使用氧或氩等离子体)。这种预处理还可以是酸性或碱性处理和/或基于溶剂的处理(水、过氧化氢或任何有机溶剂)。
B°)多层抗反射涂层
下文中现在将描述本发明的多层抗反射涂层。
如前所述,本发明的多层抗反射涂层是范围从445nm到1185nm的波长的宽带抗反射涂层,因此大约从可见光区到NIR区,并且这是针对高入射角,尤其是高于或等于45°的入射角。
实际上,多层抗反射涂层在小于或等于45°的入射角时针对范围从445nm到大于或等于1185nm的波长具有小于或等于2.9%、优选地小于或等于2.8%、尤其优选地小于或等于2.7%、典型地优选小于或等于2.6%的平均反射系数,记Rm(445-≥1185)。
通常,预定最大波长范围从1185nm到1200nm并且可以对应于例如1185nm或1200nm。
特别是,在小于或等于45°的入射角时针对范围从445nm到1185nm的波长的平均反射系数记为Rm(445-1185),小于或等于2.9%、优选地小于或等于2.8%、尤其优选地小于或等于2.7%、典型地优选小于或等于2.6%。
根据本发明的特征,多层干涉涂层在小于或等于60°的入射角时具有小于或等于7%、优选地小于或等于6.8%、尤其优选地小于或等于2.7%、典型地优选小于或等于2.6%的平均反射系数Rm(445-≥1185)。
根据本发明的另一个特征,多层干涉涂层在范围从445nm到1185nm的整个光谱内在0°入射角时具有小于或等于4.5%、优选地小于或等于3%、通常小于或等于2.55%的最大反射率,记为Rm(445-1185)。
如本文所用,小于或等于4.5%的区间包括以下值和/或包括在这些值之间的任何区间(含极限):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;等。
因此,申请人惊奇地发现,根据本发明的多层抗反射涂层能够在可见光区和NIR(445nm到1185nm)中获得低反射率,并且这无论入射角(0°至60°)如何也是如此。在以下示例中示出了这种令人惊讶的效果。
此外,根据本发明的多层抗反射涂层呈现出具有良好坚固性和美观外观的优点,并且这无论入射角如何也如此。在下面将解释,对于范围从0°到30°的低入射角,色度C*等于或低于20,而对于更高的入射角(高于或等于30°),色度C*小于10。因此,本发明的多层抗反射涂层具有良好的颜色消色差。特别地,根据本发明的抗反射涂层具有饱和颜色很少的残余反射颜色,从而克服了(由观察者)感知到的、在两个光学制品/镜片(包括所述抗反射涂层)之间的抗反射涂层可能在制造过程中、尤其工业规模的制造过程中出现的残余反射颜色的变化。
在一个实施例中,根据本发明的多层抗反射涂层在可见光区和NIR区不吸收或吸收不多,这意味着,在本申请的上下文中,其记为Tmin(445-1185)的最小透射系数在445至1185之间在0°入射角时大于92%、更优选地大于95%、甚至更优选地大于96%、最优选地大于97%、尤其大于97.5%。
特别地,对于范围从0°到15°的入射角,透射系数Tm(445-1185)优选地高于98%、更优选地高于98.6%。
此外,对于比如60°的更高的入射角,透射系数Tm(445-1185)优选地高于92.8%、更优选地高于93%、尤其高于93.4%。
特别地,根据本发明的多层抗反射涂层在900nm到1000nm之间(也就是说范围从780nm到1400nm的NIR区的中间)也具有非常低的反射,并且还优选针对比如下述不同的入射角在900nm到1200nm之间具有非常低的反射。
实际上,多层干涉涂层在小于或等于35°的入射角时或在等于或小于30°的入射角时针对范围从900nm到1000nm的波长的记为Rm(900-1000)的平均反射系数、优选地针对范围从900nm到1200nm的波长的记Rm(900-1200)的平均反射系数特别地具有小于或等于1%。
如本文所用,小于或等于1.0%的区间包括以下值和/或包括在这些值之间的任何区间(含极限):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;等。
针对特别是范围从35°到45°(比如45°)的更高的入射角,多层干涉涂层优选地具有小于或等于4%、优选地小于或等于3%、典型地小于或等于2.0%的Rm(900-1000)或Rm(900-1200)。
如本文所用,小于或等于4.0%的区间包括以下值和/或包括在这些值之间的任何区间(含极限):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;等。
此外,针对60°的甚至更高的入射角,在60°入射角时,多层干涉涂层优选地具有小于或等于9%、优选地小于或等于7%、典型地小于或等于6%的Rm(900-1000)或Rm(900-1200)。
如本文所用,小于或等于9%的区间包括以下值和/或包括在这些值之间的任何区间(含极限):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;等。
多层干涉涂层的特征还在于,尤其是针对范围从0°到60°、尤其是范围从45°到60°的高入射角,其比率Rm(900-1000)/Rm(445-1185)一般小于或等于1.1、优选地小于或等于1.0、典型地小于或等于0.9。这里,Rm(900-1000)如上定义,并且Rm(445-1185)对应于针对范围从445nm到1185nm的波长的平均反射系数。
此外,多层干涉涂层的特征还在于,尤其是针对范围从0°到60°、尤其是范围从45°到60°的高入射角,其比率Rm(900-1200)/Rm(445-1185)一般小于或等于1.1、优选地小于或等于1.0、典型地小于或等于0.9。这里,Rm(900-1200)如上定义,并且Rm(445-1185)对应于针对范围从445nm到1185nm的波长的平均反射系数。
此外,根据本发明的多层抗反射涂层在可见光区中、尤其是针对范围从400nm到700nm的波长也具有非常低的反射,这针对如下所述的不同的入射角也如此。
实际上,多层干涉涂层有利地针对范围从400nm到700nm的波长在等于或小于45°的入射角时具有小于或等于3.0%、优选地小于或等于2.5%、典型地小于或等于2.3%的平均反射系数,记为Rm(400-700)。
如本文所用,小于或等于4.0%的区间包括以下值和/或包括在这些值之间的任何区间(含极限):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;等。
另外,如上所述,本发明的多层干涉涂层根据入射角θ具有平滑的感知残余颜色变化。
实际上,根据本发明的特征,在低于30°的入射角(比如范围从0°到15°)时,多层干涉涂层优选地具有小于或等于反射20的反射光色度C*(根据国际比色系CIE L*a*b*用标准光源D65测量)。针对相同的入射角,色度C*一般大于或等于8,特别是大于或等于9。
同时,对于低于30°的入射角,尤其是范围0°到15°的入射角,色调“h”的变化(例如0°时的色调值和15°时的色调值),下文中命名为Δh(0°-15°),非常短。实际上,Δh(0°-15°)通常等于或低于10,优选地等于或低于9,典型地等于或低于5。
多层干涉涂层的特征还在于,针对大于或等于30°的入射角,优选地针对范围从45°到65°的入射角,多层干涉涂层的反射光色度C*优选地小于或等于10,优选地小于或等于6.8,典型地小于或等于6。针对相同的入射角,色度C*一般大于或等于0.5,特别是大于或等于1。
对于这些入射角,不同入射角30°、45°和60°之间的色调略有不同。然而,由于色度C*非常低,因此观察者不会看到这些色调变化。
因此,如将在以下示例中说明的,针对范围从0°到15°变化的入射角,抗反射涂层的色调h基本上是恒定的(色调“Δh”的变化非常小),也就是说,典型地在280°到320°之间。实际上,当入射角在0到15°之间变化时,感知到的残余反射颜色对于具有正常视力的观察者来说是“相同的”,这即使在色度范围从8到20也如此。当抗反射涂层的色调针对大于或等于30°(例如30°、45°和60°)的入射角开始变化时,色度C*非常低(小于或等于10),也就是说,感知到的残余反射颜色非常浅,使得观察者无法感知到或几乎察觉不到残余反射颜色。因此,无论入射角如何,根据本发明的镜片的抗反射涂层的残余反射颜色都是均匀的。因此,抗反射涂层具有良好的美学性能(根据入射角的平滑颜色变化)。
因此,根据本发明的抗反射涂层具有饱和颜色很少的残余反射颜色,从而克服了(由观察者)感知到的、在两个镜片(包括所述抗反射涂层)之间的所述抗反射涂层可能在制造过程中、尤其工业规模的制造过程中出现的残余反射颜色的变化。
不受任何理论的束缚,似乎本发明的AR涂层在380nm到780nm的可见光区中存在至少两个局部最大值或峰值(即,如图2a和图2b所示,根据本发明的镜片1到4的两个最大波长和根据本发明的镜片5的三个最大波长)能够获得更好的颜色增强和/或平衡特性,这甚至在非常低的入射角时也如此,因此能够获得更好的颜色消色差。似乎两个或三个局部最大值可以相互补偿,以便提供具有较少饱和颜色的反射。例如,对比示例1(针对0°的入射角)具有25的色度C*,而根据本发明的示例1接近18。这接近对比示例1的色度C*的一半,因此,根据本发明的AR涂层的颜色的可见性并且存在性小得多。还似乎这两个局部最大值会稍微影响配戴者的眼睛中的图像,并且使用这种双重水平更容易补偿颜色失真效应。
现在将描述本发明的多层抗反射涂层的不同结构。
如前所述,本发明的多层抗反射涂层包括由具有高折射率(HI)和低折射率(LI)的介电材料制成的至少两层的堆叠体。
优选地,抗反射涂层包括折射率(LI)低的至少两个层、更优选地至少三个层、和带有高折射率层(HI)的至少两个层、更优选地至少三个层。这里是一个简单的堆叠体,因为抗反射涂层中的层总数大于或等于4,通常小于或等于14。
根据本发明的特征,抗反射涂层中的层总数大于或等于4,更优选大于或等于6,典型地大于或等于7,特别是大于或等于8,并且可以大于或等于10。
根据本发明的另一个特征,抗反射涂层中的层总数小于或等于14,更优选地小于或等于12,甚至更优选地小于或等于10。
如本文中使用的,抗反射涂层的层被定义为具有大于或等于1nm的厚度。因此,当对抗反射涂层中的层数计数时,将不考虑任何厚度小于1nm的层。在对抗反射涂层的层数计数时,不考虑如下文所述的子层。
HI层和LI层不必在堆叠体中彼此交替,但是根据本发明的一个实施例它们也可以交替。两个HI层(或更多)可以彼此上下沉积,以及两个LI层(或更多)也可以彼此上下沉积。
通常,HI层和LI层在根据本发明的AR涂层的堆叠体中彼此交替。
有利地,多层干涉涂层交替地包括HI层和LI层并且具有大于或等于4、优选地大于或等于6的层数。
优选地,抗反射涂层的总厚度小于或等于650nm,更优选地小于或等于600nm,甚至更优选地小于或等于560nm。抗反射涂层的总厚度通常大于300nm,优选地大于或等于320nm。通常,所述抗反射涂层的物理厚度范围从320nm到560nm。
如本文所用,小于或等于650nm的区间包括以下值和/或包括在这些值之间的任何区间(含极限):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等
除非另外说明,否则本申请中披露的所有厚度涉及物理厚度。
根据本发明的特征,多层干涉(AR)涂层在朝向所述基材(从空气到基材)的方向上至少包括以下“一般结构”:
-L1:一个LI层,具有95nm到130nm、优选地100nm到120nm的物理厚度;
-L2:一个HI层,具有30nm到60nm、优选地40nm到50nm的物理厚度;
-L3:一个LI层,具有5nm到25nm、优选地8nm到20nm的物理厚度;
-L4:一个HI层,具有80nm到130nm、优选地90nm到125nm的物理厚度;
-L5:一个LI层,具有5nm到40nm、优选地8nm到35nm的物理厚度;
-L6:一个HI层,具有15nm到50nm、优选地20nm到40nm的物理厚度。
尤其,根据第一实施例,多层干涉(AR)涂层在朝向所述基材(从空气到基材)的方向上至少包括:
-L1:一个LI层,具有100nm到125nm、优选地115nm到120nm的物理厚度;
-L2:一个HI层,具有40nm到55nm、优选地35nm到50nm的物理厚度;
-L3:一个LI层,具有8nm到25nm、优选地10nm到20nm的物理厚度;
-L4:一个HI层,具有85nm到120nm、优选地90nm到110nm的物理厚度;
-L5:一个LI层,具有5nm到30nm、优选地8nm到25nm的物理厚度;
-L6:一个HI层,具有20nm到45nm、优选地25nm到40nm的物理厚度。
根据一般实施例和第一实施例,多层干涉(AR)涂层在朝向所述基材(从空气到基材)的方向上还可以包括附加层:
-L7:一个LI层,具有15nm到55nm、优选地20nm到50nm的物理厚度;
-可选L8:一个HI层,具有3nm到35nm、优选地5nm到30nm的物理厚度;
-可选L9:一个LI层,具有8nm到50nm、优选地10nm到45nm的物理厚度;以及
-可选L10:一个HI层,具有1nm到10nm、优选地1nm到5nm的物理厚度。
根据具体的实施例,多层干涉(AR)涂层在朝向所述基材(从空气到基材)的方向上、尤其是在L6 HI层与基材之间还可以包括相对于上述一般结构的附加层:
-L7:一个LI层,具有15nm到50nm、优选地20nm到50nm、更优选40nm到50nm的物理厚度;
-L8:一个HI层,具有5nm到30nm、优选地10nm到30nm、更优选地10nm到20nm的物理厚度;
-L9:一个LI层,具有10nm到50nm、优选地30nm到50nm、更优选40nm到50nm的物理厚度;以及
-L10:一个HI层,具有1nm到10nm、优选地1nm到5nm的物理厚度。
根据第二实施例,本发明的多层干涉涂层可以包括定位成离基材最近的厚LI层。尤其,这个层是相对于上述一般结构的附加LI层,并对应于L7′。因此,多层干涉涂层可以包括一个附加LI层,其定位成离所述基材最近并且具有大于或等于180nm、优选地范围从200nm到250nm的物理厚度。
申请人发现,这个厚LI层L7′不仅能够作为光学层,而且能够作为显着增加AR涂层的耐划伤性的层。此外,此第二实施例在可见光区和NIR区都具有非常低的反射(参见以下示例中的根据本发明的镜片5)。
特别地,根据此第二实施例,多层干涉(AR)涂层可以在朝向所述基材(从空气到基材)的方向上至少包括:
-L1:一个LI层,具有95nm到130nm、优选地100nm到120nm、典型地110nm到115nm的物理厚度;
-L2:一个HI层,具有30nm到60nm、优选地40nm到50nm、典型地40nm到45nm的物理厚度;
-L3:一个LI层,具有5nm到25nm、优选地8nm到20nm、典型地8nm到15nm的物理厚度;
-L4:一个HI层,具有80nm到130nm、优选地90nm到125nm、典型地105nm到120nm的物理厚度;
-L5:一个LI层,具有5nm到40nm、优选地8nm到35nm、典型地28nm到35nm的物理厚度;
-L6:一个HI层,具有15nm到50nm、优选地20nm到40nm、典型地20nm到30nm的物理厚度;
-L7′:一个厚LI层,具有180nm到250nm、优选地200nm到220nm的物理厚度。
根据本发明的另一个特征,AR涂层可以包括如下所述的抗静电层(又称为导电层)。通常,此抗静电层在背离基材的方向上定位于“LI外层”下方、优选地正下方,也就是说在L1下方。
根据本发明,HI层是本领域公知的传统高折射率层。其通常包含一种或多种金属氧化物,比如但不限于氧化锆(ZrO2)、氧化铝(Al2O3)、五氧化二钽(Ta2O5)、氧化镨(Pr2O3)、钛酸镨(PrTiO3)、氧化镧(La2O3)、氧化钇(Y2O3)、氧化铌(Nb2O5)、二氧化钛(TiO2)及其混合物。优选的材料包括氧化锆(ZrO2)、五氧化二钽(Ta2O5)。根据本发明的特征,HI层是氧化锆(ZrO2)(折射率为1.997)。可选地,HI层可以进一步包含具有低折射率的二氧化硅或其他材料,条件是它们具有上文所指示的大于或等于1.55、优选地大于或等于1.6的折射率。
LI层也是公知的并且可以包括但不限于MgF2、SiO2、二氧化硅和氧化铝的混合物、尤其是掺杂氧化铝的二氧化硅(氧化铝有助于增加抗反射涂层的耐热性)、或它们的混合物。LI层优选地是相对于层总重量包括至少80%重量的二氧化硅、更优选地至少90%重量的二氧化硅的层,甚至更优选地由二氧化硅层(SiO2)(折射率为1.473)组成。可选地,LI层可以进一步包含具有高折射率或非常高的折射率的材料,条件是产生的层的折射率小于1.55。
当使用包含SiO2和Al2O3的混合物的LI层时,其相对于这样层的SiO2+Al2O3总重量优选地包含1%到10%重量、更优选1%到8%重量、甚至更优选地1%到5%重量的Al2O3。
例如,可以使用掺有4%重量或者更少的Al2O3的SiO2、或者掺有8%Al2O3的SiO2。可以使用市场上可买到的SiO2/Al2O3混合物,比如优美科材料科技股份有限公司(UmicoreMaterials AG)销售的(在550nm处,折射率n=1.48-1.50),或默克公司(MerckKGaA)销售的(在500nm处,折射率n=1.48)。
如上所述,可以通过将至少一个导电层结合到存在于制品表面上的堆叠体中来使本发明的眼科镜片抗静电,也就是说不保留和/或不形成大量静电荷。
玻璃镜片将用一块布进行摩擦或使用任何其他产生静电荷(由电晕等施加的电荷……)的程序之后获得的静电荷排空的能力可以通过测量所述电荷消散所需要的时间来进行量化。因此,抗静电玻璃镜片具有约几百毫秒、优选地500ms或更少的放电时间,而静电玻璃镜片为约几十秒。在本申请中,根据法国申请FR 2 943 798中披露的方法来测量放电时间。
如本文所用,“导电层”或“抗静电层”旨在是指由于其存在于非抗静电基材的表面上(即,具有高于500ms的放电时间)而能够在其表面施加静电荷后具有500ms或更短的放电时间的层。
导电层可以位于堆叠体中的不同位置,通常在抗反射涂层中或与抗反射涂层接触,条件是其抗反射特性不受影响。导电层优选地位于抗反射涂层的两个层之间,和/或与这种抗反射涂层的高折射率层相邻。优选地,导电层直接位于抗反射涂层的低折射率层下面,最优选地是抗反射涂层的倒数第二层(直接位于抗反射涂层的二氧化硅基外层(例如“LI外层”)下面)。
导电层应该足够薄以便不改变抗反射涂层的透明度。导电层优选地是由导电且高度透明的材料(通常是可选地掺杂的金属氧化物)制成。在这种情况下,导电层的厚度优选地在1nm到15nm、更优选地在1nm到10nm变化。优选地,导电层包含可选地掺杂的金属氧化物,该金属氧化物选自铟、锡、锌氧化物及其混合物。优选氧化铟锡(In2O3:Sn,掺杂锡的氧化铟)、掺杂铝的氧化锌(ZnO:Al)、氧化铟(In2O3)以及氧化锡(SnO2)。在最优选的实施例中,导电且光透明层是氧化铟锡层,记为ITO层或氧化锡层。
通常,导电层由于其厚度小而在堆叠体内帮助(但以有限方式)获得抗反射特性并且在所述抗反射涂层中典型地表示高折射率层。由导电且高度透明的材料制成的那些层(比如ITO层)就是这种情况。
抗反射涂层不包括任何厚度大于或等于20nm、优选大于15nm的、基于氧化铟的层。当抗反射涂层中存在多个基于氧化铟的层时,它们的总厚度优选地小于20nm、更优选小于15nm。如本文中所用,基于氧化铟的层旨在指包含相对于层总重量至少50%重量的氧化铟的层。
根据优选实施例,抗反射涂层不包括任何厚度大于或等于20nm、优选地大于15nm的、包含氧化铟、氧化锡或氧化锌的层。当抗反射涂层中存在多个包含氧化铟、氧化锡或氧化锌的层时,它们的总厚度优选地小于20nm、更优选小于15nm。
C°)子层
在本发明的一个实施例中,抗反射涂层可以沉积在子层上。应该注意,这样的子层不属于抗反射涂层。
如本文中使用的,子层或粘附层旨在是指为了提高所述涂层的机械特性(比如耐磨性和/或耐划伤性)和/或为了增强其与基材或下层涂层的粘附性而使用的相对厚的涂层。
由于其厚度相对较高,子层通常不参与抗反射光学活性,尤其是当子层的折射率接近下层基材(通常是抗磨损和抗划痕涂层或裸基材)时。
子层的厚度应足以提升抗反射涂层的耐磨性,但优选不要达到会引起光吸收的程度,这取决于子层的性质而可能会显着降低相对透射系数τv。此子层的厚度通常小于300nm、更优选地小于200nm,并且通常高于90nm、更优选地高于100nm。
子层优选地是基于SiO2的层,此层包括相对于层总重量优选地至少80%重量的二氧化硅、更优选地至少90%重量的二氧化硅、甚至更优选地由二氧化硅层组成。这种基于二氧化硅的层的厚度通常小于300nm、更优选地小于200nm,并且通常高于90nm、更优选地高于100nm。
在另一个实施例中,这个基于SiO2的层是按如上文所定义的量掺有氧化铝的二氧化硅层,优选地由掺有氧化铝的二氧化硅层组成。
在具体实施例中,子层由SiO2层组成。
优选使用单层类型的子层。然而,子层可以是多层类型的,尤其是当子层和下层基材具有显着不同的折射率时。这尤其适用于下层基材具有高折射率的情况,即折射率高于或等于1.55,优选地高于或等于1.57。
在这样的情况下,除了90-300nm厚的层(被称为主层)以外,子层还可以包括优选地最多三个附加层、更优选地最多两个附加层,这些附加层被***在可选地涂覆后的基材与这种90-300nm厚的层(其通常是基于二氧化硅的层)之间。这些附加层优选地是薄层,其功能的目的是限制在子层/下层涂层界面或在子层/基材界面(当适当时)处的多次反射。
除了主层之外,多层子层还优选地包括具有高折射率并且厚度小于或等于80nm、更优选地小于或等于50nm、甚至更优选地小于或等于30nm的层。这种具有高折射率的层直接接触具有高折射率的基材或具有高折射率的下层涂层(当适当时)。当然,即使基材(或下层涂层)具有小于1.55的折射率,也可以使用此实施例。
作为替代方案,除了主层和前述具有高折射率的层之外,子层还包括由基于SiO2的材料(也就是说优选地包含至少80%重量的二氧化硅)制成的层,该层的折射率小于或等于1.55、优选地低于或等于1.52、更优选地低于或等于1.50,并且厚度小于或等于80nm,更优选地小于或等于50nm,甚至更优选小于或等于30nm,在其上沉积有所述具有高折射率的层。典型地,在这种情况下,子层包括以此顺序沉积在可选涂覆后的基材上的25nm厚的SiO2层、10nm厚的ZrO2或Ta2O5层、接着是子层主层。
根据实施例,抗反射涂层不沉积到上述子层上。例如,对于根据本发明的AR涂层的第二实施例,光学制品通常不包括子层。
D°)过程
抗反射涂层的各种层以及可选子层优选地通过以下方法中的任何方法通过化学气相沉积在真空下沉积:i)通过可选地离子辅助蒸发;ii)通过离子束溅射沉积;iii)通过阴极溅射;iv)通过等离子体辅助的气相沉积。在以下的参考文件“Thin Film Processes[薄膜工艺]”和“Thin Film Processes II[薄膜工艺II]”,Vossen&Kern编著,AcademicPress[学术出版社],1978和1991中分别描述了这些不同的方法。特别推荐的方法是在真空下蒸发。
优选地,通过在真空下蒸发对减反射涂层中的每一层以及可选的子层进行沉积。
E°)其他功能层
通常,基材的将在其上沉积多层干涉涂层的前主面和/或后主面涂覆有耐冲击底漆层、抗磨损涂层和/或抗划伤涂层或涂覆有用抗磨损涂层和/或抗耐划伤涂层涂覆的耐冲击底漆层。
本发明的抗反射涂层优选地沉积在抗磨损涂层和/或抗划伤涂层上。抗磨损涂层和/或耐划伤涂层可以是眼科镜片领域中传统用作抗磨损涂层和/或耐划伤涂层的任何层。
抗磨损涂层和/或耐划伤涂层优选地是基于聚(甲基)丙烯酸酯或硅烷的硬涂层,这些硬涂层通常包括一种或多种矿物填料,这些矿物填料旨在增加涂层一旦固化后的硬度和/或折射率。
抗磨损涂层和/或耐划伤涂层优选地是由包括至少一种烷氧基硅烷和/或其水解产物的组合物制备的,该水解产物例如通过用盐酸溶液和可选地冷凝和/或固化催化剂水解获得。
针对本发明推荐的合适的涂层包括基于环氧硅烷水解产物的涂层,比如在专利FR2 702 486(EP 0 614 957)、US 4 211 823和US 5 015 523中描述的环氧硅烷水解产物。
可以通过浸涂或旋涂将抗磨损涂层和/或耐划伤涂层组合物沉积到基材的主面上。然后通过合适的方法(优选地使用热或紫外线辐射)将其固化。
(固化后的)抗磨损涂层和/或耐划伤涂层的厚度通常在2μm到10μm间、优选地在3μm到5μm间变化。
在沉积耐磨损涂层和/或耐划伤涂层之前,可以将底漆涂层施用到基材上以提高最终产品中的后续层的耐冲击性和/或粘附力。此涂层可以是惯常用于透明聚合物材料的制品如眼科镜片的任何耐冲击底漆层。
优选的底漆组合物是基于聚氨酯的组合物和基于乳胶的组合物,尤其是可选地包含聚酯单元的聚氨酯型乳胶。
这样的底漆组合物可以通过浸涂或旋涂沉积在制品面上,然后在至少70℃和最高100℃、优选地约90℃的温度干燥一段时间,时间范围为2分钟到2小时、通常约15分钟,以形成固化后厚度为0.2μm到2.5μm、优选0.5μm到1.5μm的底漆层。
根据本发明的眼科镜片还可以包括形成在抗反射涂层上并能够改变其表面特性的涂层,比如疏水性涂层和/或疏油性涂层(防污表涂层)。这些涂层优选地沉积到抗反射涂层的外层上。总体上,其厚度小于或等于10nm,优选地范围为从1nm到10nm、更优选地从1nm到5nm。
代替疏水性涂层,可以使用提供防雾特性的亲水性涂层、或当与表面活化剂关联时提供防雾特性的防雾前体涂层。在专利申请WO2011/080472中描述了这种防雾前体涂层的示例。
典型地,根据本发明的眼科镜片包括基材,该基材的后面上依次涂覆有耐冲击底漆层、抗磨损层和/或耐划伤层、抗UV、抗反射涂层、以及疏水性和/或疏油性涂层、或者提供防雾特性的亲水性涂层、或防雾前体涂层。
眼科镜片的基材的前面可以依次涂覆有耐冲击底漆层、耐磨层和/或耐划伤层、根据本发明的抗反射涂层、以及疏水性涂层和/或疏油性涂层。
根据本发明的光学制品优选地是眼科镜片,比如眼镜镜片,或眼镜镜片的毛坯。镜片可以是偏振镜片、光致变色镜片或太阳镜片,其可以是着色的或不带色的,可以是矫正的或非矫正的。
因此,本发明提供了一种改进了构思的抗反射涂层,包括由层构成的相对薄的堆叠体,其厚度和材料已被选择为获得令人满意的抗反射性能和同时在NIR区和可见光区非常低的反射之间的良好折衷,同时具有坚固特性和漂亮的美观外观。
3.光学装置
本发明还涉及将在下文描述的光学装置。
尤其,该光学装置包括至少在深红色区和近红外区中发光的光源和如上定义的光学制品。通常,光学制品是眼科镜片,并且包括根据本发明的光学制品的上述所有特征(组合或不组合)。通常,此光学制品是或结合到眼睛追踪装置、增强现实装置或虚拟现实装置中。
例如,光学装置可以对应于专利申请PCT/EP 2019/074697中描述的光学装置。
特别地,根据本发明的光学装置可以包括(比如上述的)眼科镜片和在深红色区和近红外区中(即,在范围从700nm到2500nm的波长处)发光的光源。
光源例如可以是发光二极管(LED)。
为了检测从该光源发出的光,可以使用对NIR波长敏感的摄像机,例如CCD(电荷耦合器件)类型或CMOS(互补金属氧化物半导体)类型的相机,无需任何深红色和NIR滤波器。作为变型,可以使用单个深红和NIR传感器或PSD(位置敏感探测器)传感器或任何其他适当传感器的阵列来代替相机。
例如,图1示出了包括根据本发明的光学装置的增强现实装置或虚拟现实装置中的布置的非限制性示例。
该光学装置包括眼科镜片10,该眼科镜片放置在一方面用户的眼睛14与另一方面光学元件12之间。光学元件12例如可以是波导,该波导具有用于将光耦合到用户的眼睛14中的耦合装置和用于将光耦合输出到用户的眼睛的耦合输出装置,使得用户可以感知到虚拟图像。
穿过光学元件12并穿过眼科镜片10的水平箭头11表示来自环境的光。
增强现实装置或虚拟现实装置中还包含深红色和NIR眼动仪。深红色和NIR眼动仪包括深红色和NIR相机16和至少一个深红色和NIR光源18,该光源18包括在根据本发明的光学装置中。
在图1所示的实施例中,光源18放置在光学元件12与眼科镜片10之间,而相机16放置在光学元件12的前面。
作为变型,相机16和光源18可以放置在光学元件12的前面。
作为另一个变型,光学元件12既可以用于提供虚像,也可以用于提供光照明。眼睛14反射的光然后可以返回到光学元件12并且被重新定向到深红色和NIR光传感器。
眼科镜片10可以为用户提供光学功能。例如,眼科镜片可以是矫正镜片,即,用于屈光不正用户的球镜、柱镜和/或下加光的焦度镜片,用于治疗近视、远视、散光和/或老花眼。镜片10可以具有恒定的焦度,使得镜片像单光镜片那样提供光焦度,或者镜片可以是具有可变焦度的渐进式镜片。
镜片还在其后主面和/或前主面上包括上述AR涂层,该涂层在可见光区和NIR区均具有非常低的反射率。
因此,抗反射涂层被设计成使得在深红色和NIR范围内的反射减少,使得相机16接收来自镜片10上的反射的光,而无论入射角如何(0°到60°)。
以下示例以更详细但非限制方式说明本发明。
4.实例
A°)一般程序
实施例中使用的光学制品包括镜片基材,其直径为65mm、折射率为1.60(MITSUI的镜片),焦度为-2,00屈光度,中心厚度为1.2mm,在其前面上涂覆有3μm厚的、折射率为1.59的硬涂层(elis mithril1.6硬涂层)。
将抗反射涂层的层沉积在测试镜片的前面上,而无需通过真空下蒸发(蒸发源:电子枪)加热基材。
沉积框架是配备有用于蒸发氧化物的电子枪(ESV14(8kV))的Leybold 1104机器,并设置有离子枪(Commonwealth Mark II)用于使用氩离子(IPC)准备基材表面的初步阶段。
层的厚度是使用石英微量天平来控制的。光谱测量在带有URA附件(通用反射率附件)的可变入射分光光度计Perkin-Elmer Lambda 850上实现。
B°)测试程序
用于制造光学制品/镜片的方法包括将涂覆有抗磨损涂层和耐划伤涂层的基材引入真空沉积室的步骤、抽气直至获得高真空的步骤、通过氩离子束(阳极电流:1A,阳极电压:100V,中和电流:130mA)活化基材的前面的步骤、关闭离子照射、通过在后面上相继蒸发形成抗反射涂层的各种层的步骤、以及最后一个通风步骤。
为了比较,复制了两个对比示例:对比示例1(尼康的Seecoat产品)和对比示例2(PCT/EP 2019/074697)。对比示例1包括由涂覆到秘银硬涂层1.6上的SiO2制成的子层,并包括由90%的氧化铟构成的ITO层(掺杂锡的氧化铟)。
C°)结果
以下详述在根据本发明的示例1至5中获得的眼科镜片1至5以及在对比示例1至2(现有技术)中获得的对比镜片1和2的结构特征和光学性能。
图2a和图2b中展示了这些镜片1至5和对比示例1-2在307nm到1175nm之间的反射图,入射角为0°。
光学值是前面的光学值。针对0°、15°、30°、45°和60°的入射角、标准光源D65和标准观察者(角度10°)提供反射光的系数Tm、Rm和Rmax。
结构
根据本发明的测试镜片1至5以及对比镜片1和2在从空气朝向基材L1至L10的方向上具有以下结构(以nm为单位-物理厚度)(“Mat”是指材料):
表1
范围从445nm到1185nm的反射率
表2
从这个表2可以看出,与根据现有技术的镜片相比,根据本发明的镜片1至5在可见光区和NIR区中无论入射角(0°到60°)如何都具有非常好的抗反射特性。
实际上,针对445nm到1185nm的波长,在0°入射角时的最大反射率非常低:范围从1.82(镜片5)到2.50(镜片2),而对比镜片1的最大反射率为8.84%,对比镜片2为5.02%。
此外,与对比镜片1和2的平均反射率相比,针对445nm到1185nm的波长,针对不同入射角0°、15°、30°、45°和60°的平均反射率Rm非常低。
范围从445nm到1185nm的透射率
表3
如上表3所示,本发明的镜片1至5在0°入射角时针对范围从445nm到1185nm的波长的最小透射率Tmin高于对比镜片1和2。此外,平均透射率也是如此,尤其是在入射角为60°时。
范围从900nm到1200nm的平均反射率
表4
上面的表4显示,本发明的镜片1至5针对0°、15°、30°、45°和60°的不同入射角针对范围从900nm到1200nm的波长的平均反射率Rm比对比示例1和2更低。
范围从400nm到700nm(可见光区)的平均反射率
表5
范围从380nm到780nm的可见光区中的色调h°和色度C*
表6
可以观察到,根据本发明的镜片1至5的AR涂层能够获得针对范围从0°到15°变化的入射角基本上恒定的色调。实际上,Δh(色调变化)非常低,范围从4(镜片5)到9(镜片4)。同时,色度C*低于20。因此,当入射角在0到15°之间变化时,感知到的残余反射颜色对于具有正常视力的观察者来说是“相同的”,这即使在色度范围从8到20也如此。
还可以观察到,针对大于或等于30°(如30°、45°和60°)的入射角,镜片1至5的AR涂层的色度C*非常低(低于或等于10)。因此,感知到的残余反射颜色非常浅,使得观察者无法感知或几乎察觉不到残余反射颜色,这在即使色调发生变化也是如此。
因此,镜片1到5具有良好的美学性能(根据入射角的颜色变化平滑),尤其是与对比镜片1相比(残余反射颜色更饱和,即:色度为25,当色调变化时,残余反射颜色仍然较高)。
在范围从380nm到780nm的可见光区中的Rm(400-700nm)和Rv
表7
可以观察到,无论入射角如何,尤其是与对比示例1相比,镜片1到5在可见光区中具有非常低的Rv值。
Claims (15)
1.一种光学制品,包括具有前主面和后主面的透明基材,所述主面中的至少一个涂覆有多层干涉涂层,所述多层干涉涂层包括具有高于或等于1.55的折射率的至少一个高折射率层(HI)和具有小于1.55的折射率的至少一个低折射率层(LI)的堆叠体,其特征在于,所述多层干涉涂层针对范围从445nm到大于或等于1185nm的预定最大波长的波长在小于或等于45°的入射角时具有小于或等于2.9%的平均反射系数,记为Rm(445-≥1185)。
2.根据权利要求1所述的光学制品,其中,所述多层干涉涂层在小于或等于60°的入射角时具有小于或等于7%、优选地小于或等于6.8%的平均反射系数Rm(445-≥1185)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的光学制品,其中,所述多层干涉涂层在范围从445nm到1185nm的整个光谱内在0°入射角时具有小于或等于4.5%、优选地小于或等于3%、典型地小于或等于2.55%的最大反射率,记为Rmax(445-1185)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品,其中,所述多层干涉涂层针对范围从900nm到1000nm的波长在小于或等于35°的入射角、优选地在小于或等于30°的入射角时具有小于或等于1%的平均反射系数,记为Rm(900-1000)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品,其中,所述多层干涉涂层在范围从35°到45°的入射角时针对范围从900nm到1000nm的波长具有的记为Rm(900-1000)的平均反射系数或针对范围从900nm到1200nm的波长具有的记为Rm(900-1200)的平均反射系数小于或等于4%、优选地小于或等于3%、典型地小于或等于2.0%。
6.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品,其中,所述多层干涉涂层在60°入射角时针对范围从900nm到1000nm的波长具有的记为Rm(900-1000)的平均反射系数或针对范围从900nm到1200nm的波长具有的记为Rm(900-1200)的平均反射系数小于或等于9%、优选地小于或等于7%、典型地小于或等于6.0%。
7.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品,其中,所述多层干涉涂层在范围从0°到60°、优选地范围从45°到60°的入射角时针对范围从900nm到1000nm的波长具有的记为Rm(900-1000)的平均反射系数或针对范围从445nm到1185nm的波长具有的记为Rm(445-1185)的平均反射系数使得:Rm(900-1000)/Rm(445-1185)小于或等于1.1、优选地小于或等于1.0、典型地小于或等于0.9。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品,其中,根据国际比色系CIE L*a*b*,使用标准光源D65,所述多层干涉涂层在低于30°的入射角时具有小于或等于20的反射光色度C*。
9.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品,其中,根据国际比色系CIE L*a*b*,使用所述标准光源D65,所述多层干涉涂层在高于或等于30°的入射角、优选地针对范围从45°到65°的入射角时具有小于或等于10的反射光色度C*。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品,其中,所述多层干涉涂层交替地包括HI层和LI层,并且具有的层数大于或等于4、优选大于或等于6。
11.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品,其中,所述多层干涉涂层在朝向所述基材的方向上至少包括:
-一个LI层,具有95nm到130nm、优选地100nm到120nm的物理厚度;
-一个HI层,具有30nm到60nm、优选地40nm到50nm的物理厚度;
-一个LI层,具有5nm到25nm、优选地8nm到20nm的物理厚度;
-一个HI层,具有80nm到130nm、优选地90nm到125nm的物理厚度;
-一个LI层,具有5nm到40nm、优选地8nm到35nm的物理厚度;
-一个HI层,具有15nm到50nm、优选地20nm到40nm的物理厚度。
12.根据权利要求11所述的光学制品,其中,所述多层干涉涂层包括一个附加LI层,所述层定位成离所述基材最近并且具有大于或等于180nm、优选地范围从200nm到250nm的物理厚度。
13.根据权利要求11所述的光学制品,其中,所述多层干涉涂层在朝向所述基材的方向上在所述物理厚度为15nm到50nm、优选地20nm到40nm的HI层与所述基材之间包括附加层:
-一个LI层,具有15nm到50nm、优选地20nm到50nm、更优选40nm到50nm的物理厚度;
-一个HI层,具有5nm到30nm、优选地10nm到30nm、更优选地10nm到20nm的物理厚度;
-一个LI层,具有10nm到50nm、优选地30nm到50nm、更优选40nm到50nm的物理厚度;
-一个HI层,具有1nm到10nm、优选地1nm到5nm的物理厚度。
14.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品,其中,
-所述至少一个HI层包含从以下当中选择的一种或多种金属氧化物:氧化锆(ZrO2)、二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)、五氧化二钽(Ta2O5)、氧化钕(Nd2O5)、氧化镨(Pr2O3)、钛酸镨(PrTiO3)、氧化镧(La2O3)、氧化铌(Nb2O5)、氧化钇(Y2O3),优选地是氧化锆,并且
-所述LI层包含二氧化硅(SiO2)。
15.一种光学装置,包括在深红色和近红外区中发光的光源,其特征在于,所述光学装置包括如前述权利要求1至13中所述的光学制品,并且所述光学装置是增强现实装置、虚拟现实装置或眼睛跟踪装置。
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