CN210119590U

CN210119590U - 镀膜镜片及光学成像装置

Info

Publication number: CN210119590U
Application number: CN201920994782.3U
Authority: CN
Inventors: 余荣军; 唐大维; 蒯泽文
Original assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Sunny Optics Co Ltd
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2019-06-28
Publication date: 2020-02-28
Anticipated expiration: 2029-06-28

Abstract

本申请实施例提供了一种镀膜镜片及光学成像装置。镀膜镜片包括：镜片基底；多个高折射率膜层，折射率大于或等于2.0；以及多个低折射率膜层，折射率小于或等于1.6，其中，所述多个高折射率膜层的总膜层厚度D_H总与所述多个低折射率膜层的总膜层厚度D_L总满足0.50<D_H总/D_L总<1.50。

Description

镀膜镜片及光学成像装置

技术领域

本申请涉及光学元件领域，具体地，涉及一种镀膜镜片及光学成像装置。

背景技术

通常减反射膜被镀制在透镜、棱镜等光学部件的表面，用以提高由多个透镜组成的光学元件的透射率，特别是通过抑制可见光谱的反射，使图像的亮度和改进后的光学仪器变得容易可见。然而一般现有的减反射膜对可见光区域反射率低，但是对于近红外区域，反射率随着波长的增加而升高。因此开发出一种考虑近红外区域的反射的镀膜镜片就显得十分必要。

发明内容

本申请实施例提供一种镀膜镜片及光学成像装置。

本申请的一方面提供一种镀膜镜片，所述镀膜镜片包括：镜片基底；多个高折射率膜层，折射率大于或等于2.0；以及多个低折射率膜层，折射率小于或等于1.6，其中，所述多个高折射率膜层的总膜层厚度D_H总与所述多个低折射率膜层的总膜层厚度D_L总满足0.50<D_H总/D_L总<1.50。

根据本申请实施方式，从所述镜片基底起，所述多个高折射率膜层和所述多个低折射率膜层按照以下顺序中的一种顺序堆叠：(H-L)m；(H-L)m-H；(L-H)m；以及L-(H-L)m，其中，H表示高折射率膜层，L表示低折射率膜层，并且m表示重复的次数。

根据本申请实施方式，所述高折射率膜层包括以下材料中的任一种：氮化物材料、氟化物材料、硫化物材料、硒化物材料、氢化硅、氢化硅锗、SiC、Nb₂O₅、Ta₂O₅以及Ti的氧化物。

根据本申请实施方式，所述低折射率膜层包括以下材料中的任一种：SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅、MgF₂、NbTiO_x、ZrO₂、Y₂O₃、HfO₂、S₃N₄、NbTiO_x、硼基材料以及磷基材料。

根据本申请实施方式，所述高折射率膜层由Ti₃O₅制成，并且所述低折射率膜层由Al₂O₃和SiO₂制成。

根据本申请实施方式，所述高折射率膜层的折射率n(H)满足2.2≤n(H)≤2.3；所述低折射率膜层的折射率n(L)满足1.4≤n(L)≤1.6。

根据本申请实施方式，所述镜片基底由EP、APEL、Zeonex以及PMMA中的至少一种制成。

根据本申请实施方式，所述镜片基底的材料的折射率n(sub)满足1.5≤n(sub)≤1.7。

根据本申请实施方式，所述镀膜镜片从所述镜片基底起依次堆叠有第一高折射率膜层、第一低折射率膜层、第二高折射率膜层和第二低折射率膜层，其中，所述第一高折射率膜层至所述第二低折射率膜层的厚度比值为3:3:12:10。

根据本申请实施方式，第一高折射率膜层的膜层厚度范围为30～50nm；第一低折射率膜层的膜层厚度范围为30～40nm；第二高折射率膜层的膜层厚度范围为90～120nm；以及第二低折射率膜层的膜层厚度范围为100～150nm。

根据本申请实施方式，所述镀膜镜片从所述镜片基底起依次堆叠有第一高折射率膜层、第一低折射率膜层、第二高折射率膜层、第二低折射率膜层、第三高折射率膜层、第三低折射率膜层、第四高折射率膜层以及第四低折射率膜层，其中，所述第一高折射率膜层至所述第四低折射率膜层的厚度比值为1:5:3:2:7:1:3:9。

根据本申请实施方式，第一高折射率膜层的膜层厚度范围为10～15nm；第一低折射率膜层的膜层厚度范围为40～50nm；第二高折射率膜层的膜层厚度范围为30～40nm；第二低折射率膜层的膜层厚度范围为10～20nm；第三高折射率膜层的膜层厚度范围为70～90nm；第三低折射率膜层的膜层厚度范围为10～20nm；第四高折射率膜层的膜层厚度范围为20～30nm；以及第四低折射率膜层的膜层厚度范围为90～110nm。

根据本申请实施方式，所述镀膜镜片在830nm至1050nm的波长范围内的最大反射率R_max满足：R_max≤0.8％。

根据本申请实施方式，所述镀膜镜片在920nm至980nm的波长范围内的平均反射率R_ave满足：R_ave≤0.3％。

根据本申请实施方式，所述镀膜镜片的反射率峰值落在430nm至570nm的波长范围内，并且峰值反射率R_peak满足：R_peak≤32％。

根据本申请实施方式，所述镀膜镜片在430nm至630nm的波长范围内的最大反射率R_max和平均反射率R_ave满足：R_max≤3％且R_ave≤1.8％；所述镀膜镜片在630nm至900nm的波长范围内的最大反射率R_max和平均反射率R_ave满足：R_max≤2％且R_ave≤1.6％；以及所述镀膜镜片在900nm至980nm的波长范围内的最大反射率R_max和平均反射率R_ave满足：R_max≤0.7％，R_ave≤0.5％。

本申请的一方面提供一种光学成像装置，其特征在于，所述光学成像装置包括至少四片上述镀膜镜片。该光学成像装置在430nm至900nm的波长范围内的平均透射率T_ave≥88％且最小透射率T_min≥74.5％；在900nm至1050nm的波长范围内的平均透射率T_ave≥97.4％。

本申请提供的镀膜镜片及光学成像装置对可见光和近红外光具有很好的透射效果，减少了光线的反射。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例1的镀膜镜片的结构示意图；

图2A为本申请实施例1的不同入射光波长对应的镀膜镜片反射率曲线关系示意图；

图2B为本申请实施例1的不同入射光波长对应的光学成像装置的透射率曲线关系示意图；

图3为本申请实施例2的镀膜镜片的结构示意图；

图4A为本申请实施例2的不同入射光波长对应的镀膜镜片反射率曲线关系示意图；

图4B为本申请实施例2的不同入射光波长对应的光学成像装置的透射率曲线关系示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了膜层的厚度、尺寸和形状。具体来讲，附图中所示的球面或非球面的形状通过示例的方式示出。即，球面或非球面的形状不限于附图中示出的球面或非球面的形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

以下对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。

为了满足传感器对可见光以及近红外光的透射，本申请实施例提供一种镀膜镜片。该镀膜镜片包括镜片基底、多个高折射率膜层以及多个低折射率膜层。高折射率膜层的折射率大于或等于2.0，并且低折射率膜层的折射率小于或等于1.6，且多个高折射率膜层的总膜层厚度D_H总与多个低折射率膜层的总膜层厚度D_L总满足0.50<D_H总/D_L总<1.50。

具体地，本申请实施例提供的镀膜镜片在镜片基底的基础上依次交替镀制多个高折射率膜层以及多个低折射率膜层形成。例如，在一个实施例中，可在镜片基底上先镀制一层高折射率膜层，然后在高折射率膜层上镀制一层低折射率膜层。然后，在此低折射率膜层上再次镀制一层高折射率膜层，最后在镀制的最外层的高折射率膜层上再镀制一层低折射率膜层，以此类推，以获得需要的镀膜镜片。高折射率膜层的折射率均大于或等于2.0，低折射率膜层的折射率均小于或等于1.6。所有高折射率膜层的总膜层厚度D_H总与所有低折射率膜层的总膜层厚度D_L总满足0.50<D_H总/D_L总<1.50，从而获得镀制有上述膜层结构的镀膜镜片，使得该镀膜镜片对可见光和近红外光具有很好的透射效果，减少光线反射。

根据本申请实施方式，镀膜镜片中的多个高折射率膜层和多个低折射率膜层从镜片基底起按照以下顺序中的一种顺序堆叠：(H-L)m、(H-L)m-H、(L-H)m以及L-(H-L)m，其中，H表示高折射率膜层，L表示低折射率膜层，并且m表示重复的次数。在镀膜顺序为(H-L)m的情况下，高折射率膜层与低折射率膜层依次相互交替镀制，交替镀制次数为m次。在镀膜顺序为(H-L)m-H的情况下，高折射率膜层与低折射率膜层依次相互交替镀制m次后，最后再镀制一层高折射率膜层。在镀膜顺序为(L-H)m的情况下，低折射率膜层与高折射率膜层依次相互交替镀制，交替镀制次数为m次。在镀膜顺序为L-(H-L)m的情况下，在镜片基底上先镀制一层低折射率膜层，然后再依次相互交替镀制m次的高折射率膜层与低折射率膜层。

根据本申请实施方式，镀膜镜片中的高折射率膜层包括以下材料中的任一种：氮化物材料、氟化物材料、硫化物材料、硒化物材料、氢化硅、氢化硅锗、SiC、Nb₂O₅、Ta₂O₅以及Ti的氧化物。根据本申请实施方式，镀膜镜片中的低折射率膜层包括以下材料中的任一种：SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅、MgF₂、NbTiO_x、ZrO₂、Y₂O₃、HfO₂、S₃N₄、NbTiO_x、硼基材料以及磷基材料。

根据本申请实施方式，镀膜镜片中的高折射率膜层由Ti₃O₅制成，并且低折射率膜层由Al₂O₃和SiO₂制成。

根据本申请实施方式，镀膜镜片中的高折射率膜层的折射率n(H)满足2.2≤n(H)≤2.3；低折射率膜层的折射率n(L)满足1.4≤n(L)≤1.6。

根据本申请实施方式，镀膜镜片中的镜片基底由EP、APEL、Zeonex以及PMMA中的至少一种制成。根据本申请实施方式，镀膜镜片中的镜片基底的材料的折射率n(sub)满足1.5≤n(sub)≤1.7。

根据本申请实施方式，镀膜镜片中的镀膜镜片从镜片基底起依次堆叠有第一高折射率膜层、第一低折射率膜层、第二高折射率膜层和第二低折射率膜层，其中，第一高折射率膜层至第二低折射率膜层的厚度比值为3:3:12:10。本申请实施例提供的镀膜镜片可通过4层膜层镀制获得，且各膜层物理厚度具有一定的比例关系。合理设置该比例关系，可有效提高镀膜镜片对可见光以及近红外光的透射率。

根据本申请实施方式，镀膜镜片中的第一高折射率膜层的膜层厚度范围为30～50nm；第一低折射率膜层的膜层厚度范围为30～40nm；第二高折射率膜层的膜层厚度范围为90～120nm；以及第二低折射率膜层的膜层厚度范围为100～150nm。

根据本申请实施方式，镀膜镜片中的镀膜镜片从镜片基底起依次堆叠有第一高折射率膜层、第一低折射率膜层、第二高折射率膜层、第二低折射率膜层、第三高折射率膜层、第三低折射率膜层、第四高折射率膜层以及第四低折射率膜层，其中，第一高折射率膜层至第四低折射率膜层的厚度比值为1:5:3:2:7:1:3:9。即本申请实施例提供的镀膜镜片可通过8层膜层镀制获得，各膜层物理厚度具有一定的比例关系。通过合理设置该比例关系，可有效提高镀膜镜片对可见光以及近红外光的透射率。

根据本申请实施方式，在镀膜镜片中：第一高折射率膜层的膜层厚度范围为10～15nm；第一低折射率膜层的膜层厚度范围为40～50nm；第二高折射率膜层的膜层厚度范围为30～40nm；第二低折射率膜层的膜层厚度范围为10～20nm；第三高折射率膜层的膜层厚度范围为70～90nm；第三低折射率膜层的膜层厚度范围为10～20nm；第四高折射率膜层的膜层厚度范围为20～30nm以及第四低折射率膜层的膜层厚度范围为90～110nm。

根据本申请实施方式，镀膜镜片在830nm至1050nm的波长范围内的最大反射率R_max满足R_max≤0.8％。根据本申请实施方式，镀膜镜片在920nm至980nm的波长范围内的平均反射率R_ave满足R_ave≤0.3％。

根据本申请实施方式，镀膜镜片的反射率峰值落在430nm至570nm的波长范围内，并且峰值反射率R_peak满足R_peak≤32％。

根据本申请实施方式，镀膜镜片在430nm至630nm的波长范围内的最大反射率R_max和平均反射率R_ave满足：R_max≤3％且R_ave≤1.8％；镀膜镜片在630nm至900nm的波长范围内的最大反射率R_max和平均反射率R_ave满足：R_max≤2％且R_ave≤1.6％；以及镀膜镜片在900nm至980nm的波长范围内的最大反射率R_max和平均反射率R_ave满足：R_max≤0.7％，R_ave≤0.5％。

本申请还提供一种光学成像装置，该光学成像装置包括至少四片上述各实施例提供的镀膜镜片。本申请提供的光学成像装置可充分利用镀膜镜片对可见光和近红外光的良好透射率以实现高质量的光学成像。

优化镜片对于近红外光区域的透射率在诸多应用场景下是有裨益的。例如，在3D摄像头领域，这一镀膜镜片具有很好的应用前景。3D摄像头采用红外线作为发射光线，能够解决可见光的环境光照影响问题。目前行业内所采用的主流3D视觉技术有三种：结构光技术、飞行时间法(TOF)以及双目多角立体成像。TOF方案因其使用便捷、成本较低等优点而最具前景。其中，TOF方案通过专用传感器，捕捉近红外光从发射到接收的飞行时间，从而判断物体距离。这种传感器一般为近红外传感器，其需要接收并透射近红外光线。本申请提供的这种镀膜镜片可以很好地满足其应用需求。

为进一步具体说明本申请实施例提供的镀膜镜片结构，现以以下实施例具体说明。

实施例1

图1为本申请实施例1的镀膜镜片的结构示意图。如图1所示，本申请实施例提供的镀膜镜片包括镜片基底100以及四层膜结构。该四层膜结构详述如下。从镜片基底一侧开始的第一层为第一高折射率膜层201，第二层为第一低折射率膜层202，第三层为第二高折射率膜层203，第四层为第二低折射率膜层204。各高折射率膜层的材料为Ti₃O₅，各低折射率膜层的材料为Al₂O₃和SiO₂的混合物。这里的四层膜系结构的各膜层物理厚度比为3:3:12:10，其厚度单位为nm。第一高折射率膜层201的厚度为30～50nm。第一低折射率膜层202的厚度为30～40nm。第二高折射率膜层203的厚度为90～120nm。第二低折射率膜层204的厚度为100～150nm。

图2A为本申请实施例1的不同入射光波长对应的镀膜镜片反射率曲线关系示意图。如图2A所示，利用该膜系结构使得其镀膜镜片在近红外波段830nm～1050nm范围内的最大反射率R_max≤0.8％，在可见光波段430nm～570nm范围内，该镀膜镜片的峰值反射率R_peak≤32％。

图2B为本申请实施例1的不同入射光波长对应的包含至少四片上述镜片的光学成像装置的透射率曲线关系示意图。如图2B所示，包含至少四片上述镜片的光学成像装置在近红外波段830nm～1050nm范围内的平均透射率T_ave≥98％，在430nm～570nm范围内的最小透射率T_min≥19.6％。

本申请实施例1提供的镀膜镜片及光学成像装置符合近红外波段的使用需求，并保证了镜片的颜色外观要求。

实施例2

图3为本申请实施例2的镀膜镜片的结构示意图，如图3所示，本申请提供的镀膜镜片包括镜片基底100以及八层膜结构。该八层膜结构详述如下。从镜片基底100一侧开始，第一层为第一高折射率膜层201，第二层为第一低折射率膜层202，第三层为第二高折射率膜层203，第四层为第二低折射率膜层204，第五层为第三高折射率膜层205，第六层为第三低折射率膜层206，第七层为第四高折射率膜层207，第八层为第四低折射率膜层208。各高折射率膜层的膜层材料为Ti₃O₅，各低折射率膜层的膜层材料为Al₂O₃和SiO₂的混合物。这里的八层膜系结构的各膜层物理厚度比为1:5:3:2:7:1:3:9，其厚度单位为nm。第一高折射率膜层201的厚度为10～15nm。第一低折射率膜层202的厚度为40～50nm。第二高折射率膜层203的厚度为30～40nm，第二低折射率膜层204的厚度为10～20nm，第三高折射率膜层205的厚度为70～90nm，第三低折射率膜层206的厚度为10～20nm，第四高折射率膜层207的厚度为20～30nm，第四低折射率膜层208的厚度为90～110nm。

图4A为本申请实施例2的不同入射光波长对应的镀膜镜片反射率曲线关系示意图。如图4A所示，该膜系结构使得镀膜镜片在近红外波段830nm～1050nm范围内的平均透射率R_ave≤0.8％；在920nm～980nm范围内的平均透射率R_ave≤0.3％；在可见光波段430nm～630nm范围内的最大透射率R_max≤3％，平均透射率R_ave≤1.8％；在630nm～900nm范围内的最大透射率R_max≤2％，平均透射率R_ave≤1.6％。

图4B为本申请实施例2的不同入射光波长对应的包含至少四片上述镜片的光学成像装置的透射率曲线关系示意图，如图4B所示，包含至少四片该镜片的光学成像装置在近红外波段900nm～1050nm范围内的平均透射率T_ave≥97.4％；在可见光波段430nm～900nm，平均透射率T_ave≥88％且最小透射率T_min≥74％。

本申请实施例2提供的镀膜镜片及光学成像装置符合近红外波段的使用需求，且该光学成像镜头在可见光及近红外波段均达到透明度的使用要求。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims

1.一种镀膜镜片，其特征在于，所述镀膜镜片包括：

镜片基底；

多个高折射率膜层，折射率大于或等于2.0；以及

多个低折射率膜层，折射率小于或等于1.6，其中，

所述多个高折射率膜层的总膜层厚度D_H总与所述多个低折射率膜层的总膜层厚度D_L总满足0.50<D_H总/D_L总<1.50。

2.根据权利要求1所述的镀膜镜片，其特征在于，从所述镜片基底起，所述多个高折射率膜层和所述多个低折射率膜层按照以下顺序中的一种顺序堆叠：

(H-L)m；

(H-L)m-H；

(L-H)m；以及

L-(H-L)m，

其中，H表示高折射率膜层，L表示低折射率膜层，并且m表示重复的次数。

3.根据权利要求1所述的镀膜镜片，其特征在于，所述高折射率膜层的折射率n(H)满足2.2≤n(H)≤2.3；所述低折射率膜层的折射率n(L)满足1.4≤n(L)≤1.6。

4.根据权利要求1所述的镀膜镜片，其特征在于，所述镜片基底的材料的折射率n(sub)满足1.5≤n(sub)≤1.7。

5.根据权利要求1所述的镀膜镜片，其特征在于，所述镀膜镜片从所述镜片基底起依次堆叠有第一高折射率膜层、第一低折射率膜层、第二高折射率膜层和第二低折射率膜层，其中，所述第一高折射率膜层至所述第二低折射率膜层的厚度比值为3:3:12:10。

6.根据权利要求5所述的镀膜镜片，其特征在于：

第一高折射率膜层的膜层厚度范围为30～50nm；

第一低折射率膜层的膜层厚度范围为30～40nm；

第二高折射率膜层的膜层厚度范围为90～120nm；以及

第二低折射率膜层的膜层厚度范围为100～150nm。

7.根据权利要求1所述的镀膜镜片，其特征在于，所述镀膜镜片从所述镜片基底起依次堆叠有第一高折射率膜层、第一低折射率膜层、第二高折射率膜层、第二低折射率膜层、第三高折射率膜层、第三低折射率膜层、第四高折射率膜层以及第四低折射率膜层，其中，所述第一高折射率膜层至所述第四低折射率膜层的厚度比值为1:5:3:2:7:1:3:9。

8.根据权利要求7所述的镀膜镜片，其特征在于：

第一高折射率膜层的膜层厚度范围为10～15nm；

第一低折射率膜层的膜层厚度范围为40～50nm；

第二高折射率膜层的膜层厚度范围为30～40nm；

第二低折射率膜层的膜层厚度范围为10～20nm；

第三高折射率膜层的膜层厚度范围为70～90nm；

第三低折射率膜层的膜层厚度范围为10～20nm；

第四高折射率膜层的膜层厚度范围为20～30nm；以及

第四低折射率膜层的膜层厚度范围为90～110nm。

9.一种光学成像装置，其特征在于，所述光学成像装置包括至少四片根据权利要求1-8中任一项所述的镀膜镜片。