一種色彩增強的太陽鏡片、太陽鏡、裝備及其制造方法與流程

本發明涉及一種生活設備，具體涉及一種色彩增強的太陽鏡片、太陽鏡、裝備及其制造方法，可應用于顯示、生命醫學等領域。
背景技術：
：人眼具有分辨黑白和色彩的能力，是因為人眼視網膜上存在著視桿細胞和視錐細胞。視桿細胞可以察覺外部環境的亮度信息，而視錐細胞則主要用來分辨各種顏色，其中視錐細胞細胞又可以分為L、M、S三種類型的視錐細胞。每種視錐細胞對入射光譜有不同的光譜響應程度，L類視錐細胞主要對可見光譜的長波區域響應，S類視錐細胞對可見光譜的短波區域響應，M類視錐細胞則對可見光譜的中間波段響應。正常的人眼，L類視錐細胞和M類視錐細胞光譜響應曲線有40納米左右的偏移。當M類視錐細胞和L類視錐細胞光譜響應曲線接近甚至重合時，人眼色覺就會發生異常，這是常見的紅綠色覺異常。這種紅綠色覺異常是一種隱形基因控制的先天性異常，在男性群體中出現幾率為5％-7％，在女性群體中出現幾率小于1％。目前并沒有藥物或其他醫學方法對該種色覺異常進行治療或者矯正。然而通過過濾重疊光譜響應區域，增強人眼對色彩的感知能力，可以大大提高色覺異常群體認識多彩世界的能力，豐富他們的色彩空間。發明專利文獻“一種色覺矯正鏡片、色覺矯正裝備及其制造方法”(公開號105842877A)提出了一種高透過的可有效濾除重疊光譜相應區域而增強人眼對色彩感知能力的方法。雖然該發明可有效濾除M類視錐細胞和L類視錐細胞異常重疊光譜響應區域，但是其濾除的最主要波段是綠色的重要組成部分，因而這種濾除會影響綠色相關的視覺效果。事實上，在室外光線充足的環境下，有效降低進入人眼的光線對于人眼舒適度、視覺效果有著非同尋常的作用，也即具有相關濾波功能的太陽鏡有著廣泛的市場。此外，對于復色光而言，有效濾除主要顏色的旁帶可以充分提高顏色的視覺飽和度和純度從而達到色彩增強的效果。因此，具有色彩增強視覺效果，適用于色覺異常群體的太陽鏡是急需的。技術實現要素：本發明提供的一種色彩增強的太陽鏡片，以及帶有該鏡片的眼鏡設備，利用該鏡片可以極大地提高色覺異常人群的色彩感知能力，提高人眼對所見顏色的飽和度和純度從而增強，而且該鏡片以及裝備結構簡單、性能穩定、環境友好，可在室外強光或光線充足環境下廣泛使用，因而本發明可以為相關群體提供一種高效可靠的色彩增強方案，極大提高該群體室外活動(學習、生活、工作)的質量和滿意度，從而促進人類社會的向前發展。本發明還提供了一種色彩增強的太陽鏡片的制備方法，該方法只需使用到真空沉積技術，避免了電子束曝光、激光直寫或者納米壓印等復雜技術，整個方法步驟簡單，適于工業化生產。一種色彩增強的太陽鏡片，包括鏡片本體，所述鏡片本體正面沉積有具有兩個選擇透射截止帶特性的全介質多層膜堆，鏡片背面沉積有可見光波段的寬波段中性衰減多層膜堆或者寬波段減反膜系，所述鏡片本體以及鏡片背面膜系可由三種結構組成：(1)鏡片材料為普通空白玻璃或樹脂，在鏡片背面沉積可見光波段的寬波段中性衰減多層膜堆；(2)鏡片材料為摻雜氧化銅、氧化錳、氧化鈷、氧化鐵的黑色有色玻璃，在鏡片背面沉積可見光波段的寬波段減反多層膜堆；(3)鏡片材料為浸染過染色液溶液的黑色樹脂片，在鏡片背面沉積可見光波段的寬波段減反多層膜堆；(4)鏡片材料為偏光玻璃鏡片或者偏光樹脂鏡片，在鏡片背面沉積可見光波段的寬波段減反射膜堆。所述太陽鏡片滿足，可根據實際需要選擇定制：在475nm-505nm波段透過率小于等于3％；在580nm-610nm波段透過率小于等于3％；在420nm-465nm波段透過率為10～60％；在510nm-575nm波段透過率為10～60％；在615nm-670nm波段透過率為10～60％。其中，所述全介質多層膜堆滿足：在475nm-505nm波段透過率小于等于3％；在580nm-610nm波段透過率小于等于3％；在420nm-465nm波段透過率大于90％；在510nm-575nm波段透過率大于90％；在615nm-670nm波段透過率大于90％。作為優選，所述太陽鏡片滿足：在475nm-505nm波段透過率小于等于3％；在580nm-610nm波段透過率小于等于3％；在420nm-465nm波段透過率為25～35％；在510nm-575nm波段透過率為25～35％；在615nm-670nm波段透過率為25～35％。作為進一步優選，所述太陽鏡片滿足：在475nm-505nm波段透過率小于等于3％；在580nm-610nm波段透過率小于等于3％；在420nm-465nm波段透過率為30％；在510nm-575nm波段透過率為30％；在615nm-670nm波段透過率為30％。本發明中，兩塊鏡片上的特殊膜系實現的光學特性與一般的無該膜系的太陽鏡片有明顯不同。一般的太陽鏡片，只需要在可見光波段380nm-780nm范圍內實現均勻透過(每一個波長上透過率幾乎相同)。而本發明一種色彩增強的太陽鏡裝置中的鏡片在可見光波段380nm-780nm范圍內有著特殊的光譜調制特性。(1)在特定波段475nm-505nm波段透過率小于等于3％。該波段介于自然光藍色光波段和綠色光波段之間，而自然界中的光往往是一種復色光，也即由不同波長的單色光組成，如果過濾掉這個波段的成分，那么復色光中的藍綠色光的純度將會大大提高。因此，我們將該波段透過率設置為小于等于3％的范圍，提高透過鏡片的顏色飽和度，從而增強藍色和綠色為主的復色光。(2)在特定波段580nm-610nm波段透過率小于等于3％。該波段介于自然光綠色光波段和紅色光波段之間，由前所述，自然界中的光往往是一種復色光，也即由不同波長的單色光組成，如果過濾掉這個波段的成分，那么復色光中的紅綠色光的純度將會大大提高。因此，我們將該波段透過率設置為小于等于3％的范圍，提高透過鏡片的顏色飽和度，從而增強綠色和紅色為主的復色光。(3)在420nm-465nm波段透過率為25～35％。此波段的光譜特性設置是為了實現藍色光的主要波長能透過鏡片，從而不影響人眼的藍色色覺感知。(4)在510nm-575nm波段透過率為25～35％。此波段的光譜特性設置是為了實現綠色光的主要波長能透過鏡片，從而不影響人眼的綠色色覺感知。(3)在615nm-670nm波段透過率為25～35％。此波段的光譜特性設置是為了實現紅色光的主要波長能透過鏡片，從而不影響人眼的紅色色覺感知。由于該鏡片膜系反射光為特定窄帶的高反射光，因而其鏡片的外觀將呈現亮彩色，這意味著本發明外觀上看起來與目前很多炫酷的亮彩膜太陽鏡相似，避免了出現綠色或者紅色等明顯的顏色，能夠有效保護色覺異常人群的隱私。本發明一種色彩增強太陽鏡裝置的選擇性透射的光學特性是通過在鏡片表面沉積高低折射率介質膜堆(HL)s來實現。此時的多層膜堆可以使得420nm-465nm波段、510nm-575nm波段、615nm-670nm波段的外界可見光幾乎都透射進入人眼，形成各種外界信息，同時將475nm-505nm波段以及580nm-610nm波段的外界可見光排除在人眼之外，充分提高紅綠藍各波段的顏色純度，增加顏色的飽和度。鏡片背面的中性衰減膜系可以使得透過鏡片的外界光大大衰減，從而達到減弱強光照射、提高外界顏色分辨度的作用。作為優選，所述全介質多層膜堆由交替設置的高折射率材料膜層和低折射率材料膜層組成，其中全介質多層膜堆頂面和底面均為低折射率材料膜層；所述寬波段中性衰減多層膜堆由交替設置的低折射率材料膜層和金屬材料膜層組成，其中頂面和底面均為低折射率材料膜層；所述寬波段減反射多層膜堆由交替設置的高折射率材料膜層和低折射率材料膜層組成，其中靠近鏡片本體的第一層為高折射率材料膜層，最頂層為低折射率材料膜層。一般的，(HL)s膜系中，高折射率材料可以選擇二氧化鈦、二氧化鉿，五氧化二鉭、氮化硅、硫化鋅；進一步優選為二氧化鈦。低折射率材料可以選擇二氧化硅、三氧化二鋁、氟化鎂或其他氟化物；進一步優選為二氧化硅。介質-金屬膜系(寬波段中性衰減多層膜堆)中，介質為低折射率材料，可以選擇二氧化硅、三氧化二鋁、氟化鎂或其他氟化物；進一步優選為二氧化硅。金屬材料可以選擇鉻、鈦、鎳、銅、鋁、銀、以及其他金屬或金屬合金；進一步優選為鉻。鏡片材料可以選擇白玻璃、K9玻璃、BK7玻璃、環氧樹脂、ZF6玻璃、紫外熔融石英、ZF52、有機玻璃(亞克力、PMMA、聚甲基丙烯酸甲酯等)、CR-39(聚丙烯基二甘醇碳酸酯)、PC(聚乙碳酸酯)、PS(苯乙烯)。根據所選的高低折射率材料和鏡片材料，可以根據所需要的透射光譜特性，優化設計出所需要的結構尺寸。高低折射率材料的折射率差值會影響選擇性透射截止的帶寬，折射率差值越大，透射截止的帶寬越寬。一般的，寬波段減反膜系由高低折射率介質膜堆(HL)s組成，高折射率材料可以選擇二氧化鈦、二氧化鉿，五氧化二鉭、氮化硅、硫化鋅；進一步優選為二氧化鈦。低折射率材料可以選擇二氧化硅、三氧化二鋁、氟化鎂或其他氟化物；進一步優選為二氧化硅。作為優選，多層介質膜系中，高折射率材料選自二氧化鈦、二氧化鉿、五氧化二鉭、氮化硅、硫化鋅；低折射率材料選自二氧化硅、三氧化二鋁、氟化鎂。作為優選，所述低折射率材料為二氧化硅；所述高折射率材料為二氧化鈦。在寬波段中性衰減多層膜系中，低折射率材料為二氧化硅、三氧化二鋁、氟化鎂或其他氟化物，進一步優選為二氧化硅；金屬材料選自鉻、鈦、鎳、銅、鋁、銀、以及其他金屬或金屬合金，進一步優選為鉻；作為優選，所述全介質多層膜堆的總層數為55～65層，其中高折射率材料膜層厚度為10～350nm，低折射率材料膜層厚度為10～400nm；作為優選，所述寬波段中性衰減多層膜堆的總層數為3～7層，其中低折射率材料膜層厚度為60～200nm，金屬材料膜層厚度為1～20nm。作為優選，所述寬波段減反射多層膜堆的總層數為6～10層，其中高折射率材料膜層厚度為7～75nm，低折射率材料膜層厚度為8～95nm。作為優選，所述鏡片材料為白玻璃。本發明提供了一種色彩增強的太陽鏡裝備，包括上述任一技術方案所述的色彩增強的太陽鏡鏡片。作為優選，一種色彩增強的太陽鏡眼鏡，包括一個鏡框、兩塊鏡片、兩個鏡腳，其中兩塊鏡片根據需要可以是平光鏡片、近視鏡片、遠視鏡片等，特別地，鏡片正面上沉積上特定波段不透射，其余波段高透的多層全介質薄膜，鏡片背面沉積上可見光波段的寬波段中性衰減膜系。本發明還提供了一種色覺增強的太陽鏡片的制備方法，包括如下步驟：(1)對于選定的高低折射率材料，金屬材料，鏡片材料，根據確定的選擇性透射截止帶的中心波長和帶寬以及其余波段的透射率要求，優化設計出具有選擇透射截止光譜特性的多層膜系以及可見光波段中性衰減膜系或寬波段減反射多層膜系；(2)根據需要，將兩塊鏡片用乙醇、丙酮分別進行擦拭清洗；(3)將兩塊鏡片同時置于真空鍍膜設備中，控制沉積參數，在鏡片的正面沉積由(1)設計所得的具有選擇透射截止光譜特性的多層介質膜系，得到全介質多層膜堆；(4)將兩塊鏡片翻面置于真空鍍膜設備中，控制沉積參數，在鏡片的背面沉積由(1)設計所得的可見光波段中性衰減膜系或寬波段減反射多層膜系，得到可見光波段的寬波段中性衰減膜堆或寬波段減反射多層膜堆。(5)得到色彩增強的太陽鏡片，將制備好的鏡片安裝在鏡架上，配上鏡腳，得到色彩增強的太陽鏡。作為優選的組合：所述高折射率材料為二氧化鈦，所述低折射率材料為二氧化硅，金屬材料為鉻，所述鏡片材料為白玻璃，鏡片正面沉積的具有選擇截止功能的多層介質膜系的沉積參數為：作為優選的組合：所述高折射率材料為二氧化鈦，所述低折射率材料為二氧化硅，金屬材料為鉻，所述鏡片材料為白玻璃，鏡片背面沉積的可見波段中性衰減膜系的沉積參數為：膜層材料厚度/nm1SiO2168.42Cr8.83SiO293.2當選用寬波段減反射多層膜系的設計方案時，作為優選的組合：所述高折射率材料為二氧化鈦，所述低折射率材料為二氧化硅，所述鏡片材料為K9玻璃，鏡片背面沉積的可見波段減反射膜系的沉積參數為：膜層材料厚度/nm1TiO27.292SiO247.413TiO224.184SiO221.085TiO272.886SiO210.387TiO2298SiO290.47本發明的色彩增強的太陽鏡裝備，它巧妙去除了紅綠藍波段旁帶的可見光波段，同時考慮衰減進入人眼的外界自然光，利用合適的高低折射率膜層設計實現了雙通道的負濾光片透射特性，以及合適的介質-金屬膜系實現了可見光寬波段的中性衰減特性，從而使得在特定波段截止透射，而紅綠藍可見光波段特定衰減透過，得到全部的環境具象信息、亮暗信息和增強的色彩信息，大大減弱目標群體的色覺異常問題，極大提高該群體室外活動(學習、工作、生活)的質量和滿意度，進而推動人類社會進步。而且，本發明的色彩增強的太陽眼鏡裝備整體結構緊湊、制造過程簡單，成本低，便于大規模、批量化生產。因此該發明有望在顯示、生命醫學等領域廣泛應用。本發明選擇合適的高低折射率膜層設計實現了雙通道的負濾光片透射特性巧妙去除了紅綠藍波段旁帶的可見光波段，以及合適的中性衰減鏡片組合實現了可見光寬波段的中性衰減特性，從而使得在特定波段截止透射，而紅綠藍可見光波段特定衰減透過，得到全部的環境具象信息、亮暗信息和大大增強的色彩信息，大大減弱目標群體的色覺異常問題，極大提高該群體室外活動質量和滿意度，進而推動人類社會進步。本發明結構緊湊、制造過程簡單，成本低，便于大規模生產。與發明專利文獻“一種色覺矯正鏡片、色覺矯正裝備及其制造方法”(公開號105842877A)不同的是本發明有效保留了綠色的重要組成部分，從而保證了綠色顏色相關的視覺效果。而且本發明提出的低透過率的透射截止特性可在強光或光線充足環境下廣泛使用，而發明專利文獻“一種色覺矯正鏡片、色覺矯正裝備及其制造方法”(公開號105842877A)并不適用。此外，對于復色光而言，本發明有效濾除主要顏色的旁帶充分提高顏色的視覺飽和度和純度從而達到色彩增強的效果。附圖說明圖1為本發明色彩增強的太陽眼鏡的結構示意圖，其中(a)為色彩增強的太陽眼鏡的立體圖，(b)為色彩增強的太陽眼鏡的剖視圖，(c)為色彩增強的太陽眼鏡的拆解圖；圖2為本發明色彩增強的太陽眼鏡的制造流程圖；圖3為本發明色彩增強的太陽鏡片優化過程中目標光譜；圖4為本發明采用二氧化鈦、二氧化硅作為高、低折射率材料，以鉻為金屬材料、以白玻璃為鏡片材料設計的色彩增強的太陽鏡片正面鍍膜后的透射光譜。圖5為本發明采用二氧化鈦、二氧化硅作為高、低折射率材料，以鉻為金屬材料、以白玻璃為鏡片材料設計的色彩增強的太陽鏡片正面背面均鍍膜后的透射光譜。具體實施方式下面結合附圖對本發明進行進一步地詳細說明。如圖1中(a)～(c)所示，一種色彩增強的太陽眼鏡，由鏡架1、固定在鏡架1上的兩塊鏡片2、兩個鏡腳3、多層膜堆4和多層膜堆5組成，其中多層膜堆4沉積在兩塊鏡片2的正面(我們定義遠離人眼睛的一側為正面)，多層膜堆5沉積在兩塊鏡片2的背面，兩塊鏡片可以是平光鏡片、近視鏡片或者遠視鏡片。本發明一種色彩增強的太陽眼鏡中，兩塊鏡片上的特殊膜系實現的光學特性與一般的無該膜系的太陽鏡片有明顯不同。一般的太陽鏡片，只需要在可見光波段380nm-780nm范圍內實現均勻透過(每一個波長上透過率幾乎相同)。而本發明一種色彩增強的太陽鏡裝置中的鏡片在可見光波段380nm-780nm范圍內有著特殊的光譜調制特性。本發明的色彩增強的太陽鏡裝備，它巧妙去除了紅、綠、藍波段旁帶的可見光波段，同時考慮衰減進入人眼的外界自然光，利用合適的高低折射率膜層設計實現了雙通道的負濾光片透射特性，以及合適的介質-金屬膜系實現了可見光寬波段的中性衰減特性，從而使得在特定波段截止透射，而紅綠藍可見光波段特定衰減透過，得到全部的環境具象信息、亮暗信息和增強的色彩信息，大大減弱目標群體的色覺異常問題，極大的提高了該群體室外活動(學習、工作、生活)的質量和滿意度，進而推動了人類社會進步。而且，本發明的色彩增強的太陽眼鏡裝備整體結構緊湊、制造過程簡單，成本低，便于大規模、批量化生產。因此該發明有望在顯示、生命醫學等領域廣泛應用。本發明的色彩增強的太陽鏡片結構，也可用于其他設備中，比如帶有鏡片的頭盔結構等。如圖2所示，一種色彩增強的太陽眼鏡裝備的制造方法，包括以下步驟：1)選擇高、低折射率材料、金屬材料，鏡片材料，根據確定的選擇性透射截止帶的中心波長和帶寬以及其余波段的透射率要求(可以根據需求者的定制參數確定，也可根據大量實驗確定，本發明選用的參數均是通過大量的試樣確定，對各種色覺異常群體的色覺異常問題均具有顯著的改善作用)，優化設計出具有選擇透射截止光譜特性的多層膜系以及可見光波段中性衰減膜系，從而采用現有的仿真軟件得到多層膜系高、低折射率材料和低折射率材料、金屬材料鍍膜順序、鍍膜厚度和鍍膜層數等沉淀參數；優化設計過程中的目標透射光譜如圖3所示。目標光譜設置為420nm—465nm范圍內30％透射、475nm—505nm范圍內<3％透射、510nm—575nm范圍內30％透射、580nm—610nm范圍內<3％透射、615nm—670nm范圍內30％透射。本實施例中，高折射率材料為二氧化鈦，低折射率材料為二氧化硅，金屬材料為鉻，鏡片材料為白玻璃，由仿真方法得到的鏡片正面沉積的具有選擇截止功能的多層介質膜系的沉積參數為：在鏡片背面，低折射率材料為二氧化硅，金屬材料為鉻，鏡片背面沉積的可見波段中性衰減膜系的沉積參數為：膜層材料厚度/nm1SiO2168.42Cr8.83SiO293.22)將兩塊鏡片用乙醇、丙酮分別進行擦拭清洗；3)將兩塊鏡片同時置于真空鍍膜設備中，控制沉積參數，在鏡片的正面依次沉積由1)設計所得的具有選擇截止功能的多層介質膜系；4)將兩塊鏡片翻面置于真空鍍膜設備中，控制沉積參數，在鏡片的背面依次沉積由1)設計所得的可見光波段中性衰減膜系。5)將制備好的鏡片安裝在鏡架上，配上鏡腳，從而得到本發明一種色彩增強的太陽眼鏡裝備。最后得到的色彩增強的太陽鏡片正面鍍膜后的透射光譜如圖4所示。可以看到，各透射截止帶的光譜與目標光譜較為吻合，表現出良好的旁帶過濾特性；高透波段的平均透射率大于90％，說明足夠的光線能夠進入鏡片。采用二氧化鈦、二氧化硅作為高、低折射率材料，鉻為金屬材料，以白玻璃為鏡片材料，最后得到的色彩增強的太陽鏡片正面、背面均鍍膜后的透射光譜如圖5所示。與圖4相比，鏡片背面沉積寬波段中性衰減膜后，裝備的透過率明顯降低，其透過波段的平均透過率為30％左右，而且。與圖4相比，鏡片背面沉積寬波段減反膜后，鏡片的選擇性透射截止特性被完好地保存下來，也就是說，這種鏡片正面、背面均鍍膜后的透射光譜與目標光譜較為吻合，從而具有良好的色彩增強特性，同時保證良好的消除強光入射的太陽鏡性能。當然，鏡片材料也可采用摻雜氧化銅、氧化錳、氧化鈷、氧化鐵的黑色有色玻璃，此時在鏡片背面沉積可見光波段的寬波段減反多層膜堆；或者鏡片材料為浸染過染色液溶液的黑色樹脂片，在鏡片背面沉積可見光波段的寬波段減反多層膜堆；或者鏡片材料為偏光玻璃鏡片或者偏光樹脂鏡片，在鏡片背面沉積可見光波段的寬波段減反射膜堆。比如高折射率材料為二氧化鈦，所述低折射率材料為二氧化硅，所述鏡片材料為K9玻璃，鏡片背面沉積的可見波段減反射膜系的沉積參數為：膜層材料厚度/nm1TiO27.292SiO247.413TiO224.184SiO221.085TiO272.886SiO210.387TiO2298SiO290.47采用上述方案，也可得到與圖4和圖5相似的結果，從而進一步證明本發明具有良好的色彩增強特性。當前第1頁1 2 3