具有选择性透射率和反射率的光学滤光器制造技术

一种提供光的目标波长的选择性透射率和可调节的差分正面和背面表面反射率的光学滤光器。

Optical filters with selective transmittance and reflectivity

An optical filter that provides selective transmittance of the target wavelength and adjustable differential front and back surface reflectivity.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有选择性透射率和反射率的光学滤光器相关申请本申请要求名称为“OpticalFilterwithselectivetransmittanceandReflectance”、申请号为62/241,030、申请日为2015年10月13日的美国临时申请的权益和优先权，在此通过引用将其整体并入本文。
本专利技术涉及光学滤光器，并且更具体地涉及具有选择性透射率和可调节的差分正面和背面表面反射率的光学滤光器，采用该光学滤光器的光学制品及其形成方法。
技术介绍
本领域已知紫外线(UV)，即在ANSI标准下在280nm至380nm之间的光波长以及在其他AUS/NZ标准下为400nm的光波长对人眼有害。最近，高能量可见光HEV(其特征在于具有从400nm到500nm的波长)也对眼睛健康和其他活组织构成可能的威胁，这也开始变得明显。这种风险发生在HEV光谱的最高能量或最低波长处。这个光范围也归因于其他有益的生物因素，例如调节昼夜节律。因此，正在开发应用来选择性地减少和/或控制入射到眼睛上的这些高能量、UV和HEV波长。降低入射到眼睛上的UV和HEV波长的一种方法是在眼镜中或眼镜上采用光学滤光器。这种滤光器可以以各种方式创建，包括通过物理气相沉积、PVD技术。通常使用减少和控制镜片表面反射的涂层(称为抗反射AR涂层)。AR涂层的示例可以在授予Nelson的美国专利第6,165,598号；授予Blunckenhagen的美国专利第8,425,035号；授予Beinat的美国专利第8,007,901号和授予Yip的美国专利第6,768,581号中找到，将其整体并入本文。Macleod,Angus；ThinFilmOpticalFilters(第3版)IOP,2001，将其整体并入本文，提供了AR涂层和光学滤光器设计背后的详细信息和理论。在形成AR涂层中的常见考虑是1)在整个可见光谱范围内(例如，从380到780nm)实现高透射率；2)实现中性或吸引人的反射色彩；3)控制偏角颜色；以及4)在涂层中或涂层上提供层用来改善可清洁性，例如疏水性或疏油性。通常，AR涂层采用至少两种材料的交替层。材料被选择为使得一种材料具有小于1.6的折射率，例如二氧化硅(SiO2)，以及其他材料具有大于1.6的折射率，例如二氧化钛(TiO2)或二氧化锆(ZrO2)。也可以采用多于两种不同的材料来获得涂层的所需特性。另外，可以采用导电层，例如氧化铟锡，如在授予Marechal的美国专利第6,852,406号中所述，将其整体并入本文，或者薄的金属层，例如0.2nm的Au，如在授予Beinat的美国专利第8,007,901号中所述，以赋予涂层抗静电性能。在这些情况下，选择导电层以最大化透射率，同时保持所需的抗静电性能，即该层对光的吸收最小化，即贯穿可见光范围的吸收小于5％，例如小于1％。在光学滤光器系统中，光被透射(T)、反射(R)或吸收(A)。如果总入射光强度是Io，则：Io＝T+R+A此外，如Macleod所述，透射是不变的，即保持恒量，并且不依赖于人正在目视透镜的哪一侧。在基底(例如光学透镜材料)中没有吸收，上述关系产生了一种情况，其中来自透镜的正面和透镜的背面的反射必须相等。上述参考专利在光谱的可见部分不包含任何明显的吸收，因为它们由透明介电材料构成。因此，从透镜的任一侧观看时，反射都是相同的，忽略了基底的任何影响。这对用于阻挡光谱的HEV部分的光学滤光器的设计提出了挑战。阻挡这种波长的最常用方法是通过边缘滤光器，该边缘滤光器具有低于特定波长时的高反射和高于该波长时的低反射。然而，实现高的正表面反射必然导致高的背表面反射，即使是仅施加到透镜正面的涂层。因此，HEV波长将从背表面反射到眼睛中。在某些应用中，这个问题会变得更加严重。例如，汽车上的时髦HID前照灯的蓝光发射强度可能会让迎面而来的汽车驾驶员分心。HID前照灯的蓝光散射在表面上，导致眩光。这个问题随着驾驶员年龄的增长而变得更差。在眼镜上使用“边缘”光学滤光器可以通过反射来自透镜正面的蓝光来帮助减少这个问题。但是，驾驶员背后的汽车灯光会反射到眼睛中。即使边缘滤光器仅应用于透镜的正面，这一点也是如此，特别是因为大多数光学透镜材料不会优先衰减蓝光。这种影响可能会让驾驶员分心，甚至可能由于过往车辆这种影响暂时使驾驶员失明。授予Cado的美国专利第8,870,374号，将其整体并入本文，试图通过提供透镜的正面和背面反射(在它们各自的UV光谱上有所不同)来在UV光的背景下解决这个问题。这种方法是基于所用透镜材料固有的UV吸收以及在透镜的正面和背面应用不同的AR涂层。具体而言，将低UV反射AR施加到透镜的背面以防止反射到佩戴者的眼睛中。正面AR可以独立设计，并由透镜材料提供UV阻挡。因此，实现有效的UV阻挡的能力需要基底或透镜提供有效的阻挡特性。此外，Cado中显示的设计具有来自每个涂层的AR涂层正面和背面的对称反射，忽略了基底中的任何吸收。授予Apfel的美国专利第3,679,291号，将其整体并入本文，描述了采用吸收层的涂层，以独立影响来自表面的背面反射和正面反射。在本文中，“正面”是指包含光学涂层的透镜侧，即涂层的一侧是空气并且涂层的另一侧接近基底或透镜，而背面是与光学涂层相对的表面。该设计展示了正面和背面反射的巨大差异，然而，具有非常不可取的低于60％的透射率。此外，Apfel的设计限于整个可见光谱范围内的广泛透射(broadtransmission)。授予Dobrowolski的美国专利第5,521,759号描述了在滤光器设计中采用吸收层，特别是在陷波透射滤光器中抑制边带的目的，但是也没有特别考虑用于维持透射。因此，在本领域中需要用于独立地控制来自透镜的正表面和背表面的期望波长的光的反射的替代滤光器设计和系统，这与透镜材料中可能存在的任何吸收无关，不需要涂覆正面和背面涂层，并且因此制造更经济。在本领域中还需要用于其他光学和美学效果(例如消色差)的替代滤光器设计，而不用考虑增加对眼睛的背反射。
技术实现思路
本专利技术提供独立地控制来自滤光器或光学制品的正表面和背表面的期望波长的光的反射的光学滤光器、滤光器设计以及光学制品和系统，这与光学制品的基底中可能存在的任何吸收无关，其不需要在光学制品上涂覆正面和背面涂层，因此制造更为经济。这些目的部分地通过提供一种光学滤光器来实现，所述光学滤光器包括：具有不同折射率的多个透明介电材料交替层；至少一层厚度小于50nm的金属吸收材料；以及百分比透射率大于70％的光学滤光器。多个透明介电材料交替层包括折射率小于或等于1.6的材料。多个透明介电材料交替层包括折射率大于1.6的材料。所述至少一层金属吸收材料包括导电材料。所述至少一层金属吸收材料包括金、氮化钛和/或氮化锆。所述至少一层金属吸收材料直接插入具有不同折射率的多个透明介电材料交替层的两层之间。所述至少一层金属吸收材料直接插入所述多个透明介电材料交替层的层内。所述至少一层金属吸收材料位于所述多个透明介电材料交替层内，朝向光学滤光器的正面。所述至少一层金属吸收材料位于所述多个透明介电材料交替层内，朝向光学滤光器的背面。这些目的部分地通过提供一种包括透镜基底的验眼透镜来进一步实现；以及具有正表面和附接到所述透镜基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学滤光器，包括：具有不同折射率的多个透明介电材料交替层；至少一层厚度小于50nm的金属吸收材料；以及所述光学滤波器的百分比透射率大于70％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.13 US 62/241,0301.一种光学滤光器，包括：具有不同折射率的多个透明介电材料交替层；至少一层厚度小于50nm的金属吸收材料；以及所述光学滤波器的百分比透射率大于70％。2.根据权利要求1所述的光学滤光器，其特征在于，所述多个透明介电材料交替层包含折射率小于或等于1.6的材料。3.根据权利要求1所述的光学滤光器，其特征在于，所述多个透明介电材料交替层包含折射率大于1.6的材料。4.根据权利要求1所述的光学滤光器，其特征在于，所述至少一层金属吸收材料包含导电材料。5.根据权利要求1所述的光学滤光器，其特征在于，所述至少一层金属吸收材料包括金、氮化钛和/或氮化锆。6.根据权利要求1所述的光学滤光器，其特征在于，所述至少一层金属吸收材料直接插入具有不同折射率的所述多个透明介电材料交替层的两个层之间。7.根据权利要求1所述的光学滤光器，其特征在于，所述至少一层金属吸收材料直接插入所述多个透明介电材料交替层的层内。8.根据权利要求1所述的光学滤光器，其特征在于，所述至少一层金属吸收材料位于所述多个透明介电材料交替层内，朝向光学滤光器的正面。9.根据权利要求1所述的光学滤光器，其特征在于，所述至少一层金属吸收材料位于所述多个透明介电材料交替层内，朝向光学滤光器的背面。10.一种验眼透镜，包括：透镜基底；光学滤光器，具有附接到所述透镜基底正表面的正表面和背表面；以及来自所述验眼透镜的正表面的百分比反射率比来自所述光学滤光器的背表面的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·布朗，M·L·马歇尔，M·S·波林奴，
申请(专利权)人：视觉缓解公司，
类型：发明
国别省市：美国,US