减反射膜-AR

在比较复杂的光学系统中， 入射光的能量往往因多次反射而损失。例如，高级照相机的镜头有六、七个透镜组成。反射损失的 光能约占入射光能的一半，同时反射的杂散光还要影响成像的质量。为了减少入射光能在透镜玻璃表面上反射时所引起的损失，常 在镜面上镀一层厚度均匀的透明薄膜（常用氟化镁 MgF2，其折射率为 1.38，介于玻璃与空气之间），利用薄膜的干涉使反射光能 减到最小，这样的薄膜称为增透膜。
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！
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。
一、为什么需要镀减反射膜？ 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。
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、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。
投射率为：
例如，折射率为 1。52 的冕牌玻璃，每个表面的反射约为 4．2％左右。折射率较高的火石玻璃，则表面反射更为显著．这种表 面反射造成了两个严重的后果：光能量损失，使象的亮度降低；表面反射光经过多次反射或漫射，有一部分成为杂散光，最后也到 达象平面，使象的衬度降低，从而影响系统的成象质量，特别是电视、电影摄影镜头等复杂系统，都包台了很多个与空气相邻的表 面，如不敷上增透膜将完全不能应用．
有些光学器件需要减少其透射率，以增加反射光的强度。如氦氖激光器中的谐振腔反射镜，要求对波长 λ=632.8nm 的单色光的 反射率达 99%以上。如果把低折射率的膜改成同样厚度的高折射率的膜，则薄膜上下表面的两反射光使干涉加强，这就使反射光增 强了，而透射光就减弱，这样的薄膜就是增反膜或高反射膜。一般的单层增反膜可使反射率提高到 30%以上，而多层增反膜可以提 高的更多。由于这种介质膜对光的吸收很少，所以比镀银、镀铝的反射镜效果更佳
一、镀减反射膜有什么好处
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*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。
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、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。 2.位相条件 膜层厚度应为基准光的 1/4 波长。d=λ/4 λ=555nm 时，d=555/4=139nm 对于减反射膜层，许多眼镜片生产商采用人眼敏感度较高的光波（波长为 555nm)。当镀膜的厚度过薄（〈139nm),反射光会显出 浅棕黄色，如果呈蓝色则表示镀膜的厚度过厚（ 〉139nm）。 镀膜反射膜层的目的是要减少光线的反射，但并不可能做到没有反射光线。镜片的表面也总会有残留的颜色，但残留颜色哪种是最 好的，其实并没有标准，目前主要是以个人对颜色的喜好为主，较多为绿色色系。 我们也会发现残留颜色在镜片凸面与凹面的曲率不同也使镀膜的速度不同，因此在镜片中央部分呈绿色，而在边缘部分则为淡紫红 色或其它颜色。 3.镀减反射膜技术 有机镜片镀膜的难度要比玻璃镜片高。玻璃材料能够承受 300 °C 以上的高温，而有机镜片在超过 100 °C 时便会发黄，随后很快分 解。 可以用于玻璃镜片的减反射膜材料通常采用氟化镁（MgF2），但由于氟化镁的镀膜工艺必须在高于 200°C 的环境下进行，否则不 能附着于镜片的表面，所以有机镜片并不采用它。 20 世纪 90 年代以后，随着真空镀膜技术的发展，利用离子束轰击技术，使得膜层与镜片的结合，膜层间的结合得到了改良。而且 提炼出的象氧化钛，氧化锆等高纯度金属氧化物材料可以通过蒸发工艺镀于树脂镜片的表面，达到良好的减反射效果。 以下对有机镜片的减反射膜镀膜技术作一介绍。 1.镀膜前的准备 镜片在接受镀膜前必须进行预清洗，这种清洗要求很高，达到分子级。在清洗槽中分别放置各种清洗液，并采用超声波加强清洗效 果，当镜片清洗完后，放进真空舱内，在此过程中要特别注意避免空气中的灰尘和垃圾再黏附在镜片表面。最后的清洗是在真空舱 内，在此过程中要特别注意避免空气中的灰尘和垃圾再黏附在镜片表面。最后的清洗是在真空舱内镀前进行的，放置在真空舱内的 离子枪将轰击镜片的表面（例如用氩离子），完成此道清洗工序后即进行减反射膜的镀膜。 2.真空镀膜 真空蒸发工艺能够保证将纯质的镀膜材料镀于镜片的表面，同时在蒸发过程中，对镀膜材料的化学成分能严密控制。真空蒸发工艺 能够对于膜层的厚度精确控制，精度达到。 3.膜层牢固性
定义其设计：
二十世纪三十年代发现的增透膜促进了薄膜光学的早期发展．对于技术光学的推动来说，在所有的光学薄膜中，增透膜也起着 最重要的作用．直至今天，就其生产的总量来说，它仍然超过所有其他的薄膜 因此，研究增透膜的设计和制备教术，对于生产实 践有着重要的意义．
我们都知道，当光线从折射率 n0 的介质射入折射率为 n1 的另一介质时，在两介质的分界面上就会产生光的反射．如果介质没 有吸收，分界面是一光学表面，光线又是垂直入射，则反射率 R 为透射率为
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。
目前已有很多不同类型的增透膜可供利用．以满足技术光学领域的极大部分需要．可是复杂的光学系统和激光光学，对减反射 性能往往有特殊严格的要求．例如．大功率激光系统要求某些元件有极低的表面反射，以避免敏感元件受到不需要的反射的破坏．此 外，宽带增透膜提高了象质量、色平衡和作用距离，而使系统的全部性能增强．因此，生产实际的需要促使了减反射膜的不断发展．
对比度的计算公式为：D＝（a-b)/(a+b)