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望远镜光学薄膜(镀膜)概略
作者:admin      时间:2015-12-7 10:00:15      阅读:1205 次
 

光学薄膜概略

光学薄膜在望远镜组成部分中占有重要的位置,其品质的好坏直接影响着望远镜成像优劣。为什么这样说?其实道理很简单,这和照相机成像要求是一致的,把物体真实的本样尽可能还原出来,包括色彩和亮度的还原,这也正是望远镜光学薄膜所要解决的问题。

那什么样的光学薄膜才能满足望远镜成像还原问题呢?


一、光的组成及波长

首先我们都知道白光由七种不同波段光组成,各波段的光呈现不同的颜色,一旦缺失某波段的光,剩余的光就不能再组成白光。当一束白光入射到光学镜片上,如果镜片的光学薄膜品质不好,对某种波长的反射过大,剩余的光将按颜色互补原则,呈现补色入射到光学系统中,最终将导致望远镜成像后色彩失真。

第二是光线入射到光学镜片上会产生反射和吸收,如果不镀膜,光学镜片每个面约有4%的光线损失,这样光线经过光学镜片的层层反射和吸收,最终进入系统的光线会很少,导致望远镜所观察的物体发暗,分辨率降低。

所以我们应选择在人眼观察到的可见光波长(400-700nm)范围内,具有较强减少反射功能的光学薄膜作为满足望远镜成像的光学薄膜,换句话说,能最大限度地还原物体色彩和亮度的光学薄膜,我们认为才是好的。作为超宽薄膜(400-1000nm),实际上是功能薄膜,它对可见光(400-700nm)范围内的透过率是没有改良的,相反它在700-1000nm要求减反后,黄昏指数可以提高,但可见光波段内的反射会有所增加。


二、光学薄膜的功能

说到薄膜功能,我们将望远镜光学薄膜使用大致分为以下几种功能:

1..减少反射功能,如400-700nm,平均反射率小于0.5%的宽带减反膜,我们一般做到0.3-0.4%。现在随着薄膜工艺的不断发展,及对薄膜的深入研究和检测手段的提高,宽带减反膜平均反射率已达到0.2%-0.3%,有的甚至达到0.2%以下。反射率越低,望远镜还原物体色彩和亮度越好,但就带来了成本的增加。

 

2..保护功能,如ZF7ZF13ZK9等材料,质地软,化学稳定性差,容易与空气中的氧气、水分发生化学反应,镀膜后与空气隔绝,加上镀膜的介质材料化学稳定性好,机械强度都高,可使镜片得到薄膜的保护,不易生成印子,也不易被划伤。

3.特殊功能,如防水防雾膜,激光防护膜等,镜片镀上防水防雾膜后,它可以增加水珠与镜片之间的憎水角,当镜片倾斜时,水珠会因重力牵引而滑落,目前因膜料材质偏软,成膜后薄膜容易擦伤,可见光较宽带减反膜约有0.1%的损失;激光防护膜有可见光(560NM)的高反射膜,它能有效地阻止刺眼的激光穿过;还有军用激光防护膜,如906NM1080NM反射率大于99.9%激光防护膜,它能有效地阻止906NM1080NM的激光穿过,从而避免人眼受到激光地灼伤。


三、光学玻璃的材料种类

目前组成望远镜光学系统镜片的材料很多,K9F4ZF6ZK9等,数不胜数,根据其折射率的不同,我们把这些材料分为三类:

1. 低折射率N=1.52以下

2. 中折射率N=1.60左右

3. 高折射率N=1.70以上

针对不同折射率的光学镜片,我们镀制的薄膜工艺是不同的,设计出的膜系也不尽相同,加上薄膜反射率较低,色彩敏感较强,宽带减反膜或呈现偏绿或呈现偏兰,这些都属于正常。对一些特殊要求的,我们可以做出适当调整来满足要求,但反射越大,色彩失真越大,所以调整是适量的。


四、常用光学镀膜的方式

常用光学薄膜的的方式有两种;真空镀膜、涂镀(也称为化学镀膜)。

1、真空镀膜是在真空度达到4X10-3Pa. 温度达到300℃下,镀上单层(氟化镁)或多层(二氧化硅,三氧化二铝,氧化锆,氟化镁),一般宽带膜为三层或四层膜。其特点是强度高,牢固性好,透过率高。

2、涂镀多用于树脂(PMMA)材料上的镀膜。比如:眼镜;涂镀熔点很低,在常温下就可以进行,160℃时就会融化。为什么眼镜可以使用涂镀呢,因为眼镜只是单片玻璃,损失的光肉眼是看不出来的,而望远镜是很多层玻璃。目前市场上也有一些光学镜片采用此技术。但其牢固性、强度较差,透过率远不如真空镀膜。

五、薄膜认识的误区

现在有的人认为宽带减反膜应是绿的,不是绿的就不是宽带减反膜,这些都是误区,为什么比望远镜要求高的照相机,没有人去讨论膜层的颜色,而是去看像质的还原性就是这个道理,实际宽带减反膜是不论颜色的,更注重的是其带宽内反射率的高低,加上高低折射率光学镜片胶合,组合,最终尽可能还原物体色彩和亮度,这才是我们所要追求的。

 

 

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