一种防偏色瞄准镜滤光膜、制备方法及滤光片
技术领域
本发明涉及一种防偏色瞄准镜滤光膜、制备方法及滤光片，主要应用在反射式红点瞄准镜的物镜上。
背景技术
反射式瞄准镜通常也称为红点瞄准镜，因为这种瞄准镜的瞄准标记通常是一个红色或鲜橙色的光点，其光学系统与望远式瞄准镜原理不一样，通常没有放大系统，也没有倒像系统。其原理采用凹面镜上镀有多层反光膜，由照明系统发出的光线通过分划板然后在凹面镜上形成圆点并反射以平行光进入人眼，同时人眼透过凹面镜看到目标，当瞄准标记与目标重叠时即完成瞄准。一个精度高的反射式瞄准镜，其凹面镜的曲率是十分讲究的，因为它必须保证即使射手的眼睛不是正对着瞄准镜的轴线，都能保证瞄准标记在弹着点上。也因为其容许眼睛不需要对准瞄准镜轴线，因此瞄准反应速度快，被各国大量使用于军事枪械甚至战机的HUD(抬头显示器)上。另外，其光线除了可由LED灯生成外，亦可由自然光或极低放射性的放射物(半永久有效)提供。
对于早期凹面反射镜来说只是采用红光高反膜，其反射带宽超过一百多纳米，除650nm的光线反射外其他颜色也发生反射，因此成像出现缺色，无法真实呈现瞄准物本来的面目。随着技术的发展，单纯的凹面镜发射式瞄准镜已无法满足射手的需求。在红点瞄准的同时，射手希望不仅能分辨瞄准物的颜色，而且能通过物镜还原瞄准物的实际色彩。因此提供一种在红光650nm具有较强反射率且其带宽只有30nm，同时在可见和近红外都具有高透过的防偏色瞄准镜滤光膜及其制备方法极其重要。
发明内容
本发明提供一种防偏色瞄准镜滤光膜、制备方法及滤光片，将本发明制备的防偏色瞄准镜滤光膜设置在两片玻璃基底的胶合面之间，不仅能分辨瞄准物的颜色，而且能通过物镜还原瞄准物的实际色彩。
本发明技术方案如下：
一种防偏色瞄准镜滤光膜，所述的滤光膜由如下35层膜层依次堆叠而成：第一M2膜层、第一Ta2O5膜层、第二M2膜层、第二Ta2O5膜层、第三M2膜层、第三Ta2O5膜层、第四M2膜层、第四Ta2O5膜层、第五M2膜层、第五Ta2O5膜层、第六M2膜层、第六Ta2O5膜层、第七M2膜层、第七Ta2O5膜层、第八M2膜层、第八Ta2O5膜层、第九M2膜层、第九Ta2O5膜层、第十M2膜层、第十Ta2O5膜层、第十一M2膜层、第十一Ta2O5膜层、第十二M2膜层、第十二Ta2O5膜层、第十三M2膜层、第十三Ta2O5膜层、第十四M2膜层、第十四Ta2O5膜层、第十五M2膜层、第十五Ta2O5膜层、第十六M2膜层、第十六Ta2O5膜层、第十七M2膜层、第十七Ta2O5膜层和第十八M2膜层。
进一步地，所述的第一M2膜层的物理厚度为59.23～61.23nm，所述的第一Ta2O5膜层的物理厚度为21.1～21.8nm，所述第二M2膜层的物理厚度为111.65～113.5nm，所述第二Ta2O5膜层的物理厚度为116.16～118.9nm，所述第三M2膜层的物理厚度为19.67～20.5nm，所述第三Ta2O5膜层的物理厚度为121.13～125.6nm，所述第四M2膜层的物理厚度为34.31～36.1nm，所述第四Ta2O5膜层的物理厚度为122.7～125.5nm，所述第五M2膜层的物理厚度为30.13～31.2nm，所述第五Ta2O5膜层的物理厚度为122.6～125.3nm，所述第六M2膜层的物理厚度为33.04～34.6nm，所述第六Ta2O5膜层的物理厚度为123.64～126.8nm，所述第七M2膜层的物理厚度为34.59～35.98nm，所述第七Ta2O5膜层的物理厚度为121.31～124.3nm，所述第八M2膜层的物理厚度为37.38～38.52nm，所述第八Ta2O5膜层的物理厚度为120.92～123.8nm，所述第九M2膜层的物理厚度为40.01～41.5nm，第九Ta2O5膜层的物理厚度为120.01～122.8nm，所述第十M2膜层的物理厚度为37.79～38.8nm，所述第十Ta2O5膜层的物理厚度为121.41～123.41nm，所述第十一M2膜层的物理厚度为37.26～38.26nm，所述第十一Ta2O5膜层的物理厚度为120.4～123.4nm，所述第十二M2膜层的物理厚度为38.08～39.08nm，所述第十二Ta2O5膜层的物理厚度为121.92～123.9nm，所述第十三M2膜层的物理厚度为35.03～36.5nm，所述第十三Ta2O5膜层的物理厚度为120.45～123.45nm，所述第十四M2膜层的物理厚度为26.02～27.16nm，所述第十四Ta2O5膜层的物理厚度为103.8～105.8nm，所述第十五M2膜层的物理厚度为111.38～113.56nm，所述第十五Ta2O5膜层的物理厚度为208.35～212.8，所述第十六M2膜层的物理厚度为137.69～139.99nm，所述第十六Ta2O5膜层的物理厚度为24.05～25.15nm，所述第十七M2膜层的物理厚度为151.24～154.84nm，所述第十七Ta2O5膜层的物理厚度为28.26～29.56nm，所述第十八M2膜层的物理厚度为207.66～210.66nm。
一种防偏色瞄准镜滤光膜的制备方法，包括以下步骤：
(一)选择高折射率Ta2O5和中折射率M2作为镀膜材料；
对玻璃基底一进行抛光和超声波清洗，然后烘干；
使用射频离子源对清洗后的玻璃基底刻蚀10-15分钟；
使用离子源辅助沉积法在经过步骤处理的玻璃基底一表面从里向外依次交替镀制如下35层膜层：第一M2膜层、第一Ta2O5膜层、第二M2膜层、第二Ta2O5膜层、第三M2膜层、第三Ta2O5膜层、第四M2膜层、第四Ta2O5膜层、第五M2膜层、第五Ta2O5膜层、第六M2膜层、第六Ta2O5膜层、第七M2膜层、第七Ta2O5膜层、第八M2膜层、第八Ta2O5膜层、第九M2膜层、第九Ta2O5膜层、第十M2膜层、第十Ta2O5膜层、第十一M2膜层、第十一Ta2O5膜层、第十二M2膜层、第十二Ta2O5膜层、第十三M2膜层、第十三Ta2O5膜层、第十四M2膜层、第十四Ta2O5膜层、第十五M2膜层、第十五Ta2O5膜层、第十六M2膜层、第十六Ta2O5膜层、第十七M2膜层、第十七Ta2O5膜层和第十八M2膜层。
进一步地，步骤采用射频RF离子源刻蚀玻璃基底时采用纯度为99.99％的氩气作为反应气体进行刻蚀，氩气流量为40-60SCCM，氧气流量为10-15SCCM,Beam电压为50-100V，Beam电流为120-180mA。
进一步地，在步骤(四)沉积镀制第一M2膜层(1)前,控制镀制环境的真空度低于3*10-3Pa，沉积温度在250-300℃之间且恒温10-20分钟；
沉积镀制每一层M2膜层时，控制沉积速率为0.2-0.3nm/s，氩气流量为40-60SCCM，氧气流量为5-10SCCM,Beam电压为900-1200V，Beam电流为800-1000mA；
沉积镀制每一层Ta2O5膜层时，控制沉积速率为0.2-0.3nm/s，氩气流量为40-60SCCM，氧气流量为15-25SCCM,Beam电压为1000-1300V，Beam电流为1000-1200mA。
完成步骤(四)后，将玻璃基底二(200)胶合在步骤(四)镀制好的35层膜层外侧。
进一步地，包括玻璃基底一、玻璃基底二及夹设于两者之间的所述的一种防偏色瞄准镜滤光膜。
进一步地，所述的玻璃基底一和玻璃基底二的折射率在1.46-1.92之间。
进一步地，所述的玻璃基底一和玻璃基底二采用K9玻璃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
将本发明的防偏色瞄准镜滤光膜镀制在两片玻璃基底的胶合层上形成一个滤光片，能保证在可见光400-620nm和近红外700-950nm范围内的光高透同时，将650nm附近的反射带缩小到30nm，能还原瞄准物原有的颜色，因此不仅能分辨瞄准物的颜色，而且能通过物镜还原瞄准物的实际色彩。
该滤光膜所采用的膜料的使用量少，仅是三倍频的1/3。
本发明采用中高折射率膜料匹配或者中低折射率匹配的设计，解决了中高折射率匹配带宽超宽的问题。
附图说明
图1是本发明防偏色瞄准镜滤光膜的结构示意图。
图2是本发明实施例1的防偏色瞄准镜滤光膜光谱曲线。
图3是本发明实施例2的防偏色瞄准镜滤光膜光谱曲线。
图4是本发明实施例3的防偏色瞄准镜滤光膜光谱曲线。
具体实施实例
下面结合说明书附图1-4对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本实施例1所述的滤光膜由如下35层膜层在玻璃基底表面上从里至外依次堆叠而成：第一M2膜层、第一Ta2O5膜层、第二M2膜层、第二Ta2O5膜层、第三M2膜层、第三Ta2O5膜层、第四M2膜层、第四Ta2O5膜层、第五M2膜层、第五Ta2O5膜层、第六M2膜层、第六Ta2O5膜层、第七M2膜层、第七Ta2O5膜层、第八M2膜层、第八Ta2O5膜层、第九M2膜层、第九Ta2O5膜层、第十M2膜层、第十Ta2O5膜层、第十一M2膜层、第十一Ta2O5膜层、第十二M2膜层、第十二Ta2O5膜层、第十三M2膜层、第十三Ta2O5膜层、第十四M2膜层、第十四Ta2O5膜层、第十五M2膜层、第十五Ta2O5膜层、第十六M2膜层、第十六Ta2O5膜层、第十七M2膜层、第十七Ta2O5膜层和第十八M2膜层。
所述的滤光膜中心波长为650nm，第一M2膜层的物理厚度为60.23nm，第一Ta2O5膜层的物理厚度为21.6nm，第二M2膜层的物理厚度为112.65nm，第二Ta2O5膜层的物理厚度为118.16nm，第三M2膜层的物理厚度为19.97nm，第三Ta2O5膜层的物理厚度为123.13nm，第四M2膜层的物理厚度为35.31nm，第四Ta2O5膜层的物理厚度为124.7nm，第五M2膜层的物理厚度为31.13nm，第五Ta2O5膜层的物理厚度为124.6nm，第六M2膜层的物理厚度为34.04nm，第六Ta2O5膜层的物理厚度为125.64nm，第七M2膜层的物理厚度为35.59nm，第七Ta2O5膜层的物理厚度为122.31nm，第八M2膜层的物理厚度为38.38nm，第八Ta2O5膜层的物理厚度为121.92nm，第九M2膜层的物理厚度为41.01nm，第九Ta2O5膜层的物理厚度为120.71nm，第十M2膜层的物理厚度为38.79nm，第十Ta2O5膜层的物理厚度为122.41nm，第十一M2膜层的物理厚度为38.26nm，第十一Ta2O5膜层的物理厚度为121.4nm，第十二M2膜层的物理厚度为38.98nm，第十二Ta2O5膜层的物理厚度为122.92nm，第十三M2膜层的物理厚度为36.03nm，第十三Ta2O5膜层的物理厚度为121.45nm，第十四M2膜层的物理厚度为26.32nm，第十四Ta2O5膜层的物理厚度为104.8nm，第十五M2膜层的物理厚度为112.38nm，第十五Ta2O5膜层的物理厚度为210.35，第十六M2膜层的物理厚度为138.69nm，第十六Ta2O5膜层的物理厚度为24.45nm，第十七M2膜层的物理厚度为153.24nm，第十七Ta2O5膜层的物理厚度为28.86nm，第十八M2膜层的物理厚度为209.67nm。
一种防偏色瞄准镜滤光膜的制备方法，包括以下步骤：
(二)选择高折射率Ta2O5和中折射率M2作为镀膜材料；
(二)对玻璃基底一100进行抛光和超声波清洗，然后烘干；
(三)使用射频离子源对清洗后的玻璃基底刻蚀10分钟；
(四)使用离子源辅助沉积法在经过步骤(三)处理的玻璃基底一100表面从里向外依次交替镀制如上35层膜层。然后将玻璃基底二(200)胶合在步骤(四)镀制好的35层膜层上。
步骤(三)采用射频RF离子源刻蚀玻璃基底时采用纯度为99.99％的氩气作为反应气体进行刻蚀，氩气流量为40SCCM，氧气流量为10SCCM,Beam电压为50V，Beam电流为120mA。
在步骤(四)沉积镀制第一M2膜层(1)前在本底真空度低于3*10-3Pa、沉积温度为250℃的状态下恒温10分钟；
沉积镀制每一层M2膜层时，控制沉积速率为0.2nm/s，氩气流量为40SCCM，氧气流量为5SCCM,Beam电压为900V，Beam电流为800mA；
沉积镀制每一层Ta2O5膜层时，控制沉积速率为0.2nm/s，氩气流量为40SCCM，氧气流量为15SCCM,Beam电压为1000V，Beam电流为1000mA。
一种防偏色瞄准镜滤光片，包括玻璃基底一100、玻璃基底二200及夹设于两者之间的一种防偏色瞄准镜滤光膜。
所述的玻璃基底一100和玻璃基底二200的折射率在1.46-1.92之间(本实施例都采用K9玻璃)。本实施例的玻璃基底一和玻璃基底二的胶合面可以为平面或者相互配合的凹凸面。
如图2所示，本实施例的所得的滤光膜设置在两片玻璃基底的胶合面之间，所得到的滤光片在可见光400-620nm光谱范围内透过率大于95％，在近红外700-950nm光谱范围内透过率大于92％，但在波长650nm处反射率大于90％，且650nm范围附近的反射带缩小到30nm之内，因此其不仅能分辨瞄准物的颜色，而且能通过物镜还原瞄准物的实际色彩。
实施例2
本实施例2所述的滤光膜由如下35层膜层在玻璃基底表面上从里至外依次堆叠而成：第一M2膜层、第一Ta2O5膜层、第二M2膜层、第二Ta2O5膜层、第三M2膜层、第三Ta2O5膜层、第四M2膜层、第四Ta2O5膜层、第五M2膜层、第五Ta2O5膜层、第六M2膜层、第六Ta2O5膜层、第七M2膜层、第七Ta2O5膜层、第八M2膜层、第八Ta2O5膜层、第九M2膜层、第九Ta2O5膜层、第十M2膜层、第十Ta2O5膜层、第十一M2膜层、第十一Ta2O5膜层、第十二M2膜层、第十二Ta2O5膜层、第十三M2膜层、第十三Ta2O5膜层、第十四M2膜层、第十四Ta2O5膜层、第十五M2膜层、第十五Ta2O5膜层、第十六M2膜层、第十六Ta2O5膜层、第十七M2膜层、第十七Ta2O5膜层和第十八M2膜层。
所述的滤光膜中心波长为650nm，第一M2膜层的物理厚度为61.23nm，第一Ta2O5膜层的物理厚度为21.1nm，第二M2膜层的物理厚度为113.5nm，第二Ta2O5膜层的物理厚度为116.16nm，第三M2膜层的物理厚度为20.5nm，第三Ta2O5膜层的物理厚度为121.13nm，第四M2膜层的物理厚度为36.1nm，第四Ta2O5膜层的物理厚度为122.7nm，第五M2膜层的物理厚度为31.2nm，第五Ta2O5膜层的物理厚度为122.6nm，第六M2膜层的物理厚度为34.6nm，第六Ta2O5膜层的物理厚度为123.64nm，第七M2膜层的物理厚度为35.98nm，第七Ta2O5膜层的物理厚度为121.31nm，第八M2膜层的物理厚度为38.52nm，第八Ta2O5膜层的物理厚度为120.92nm，第九M2膜层的物理厚度为41.5nm，第九Ta2O5膜层的物理厚度为120.01nm，第十M2膜层的物理厚度为38.8nm，第十Ta2O5膜层的物理厚度为121.41nm，第十一M2膜层的物理厚度为38.26nm，第十一Ta2O5膜层的物理厚度为120.4nm，第十二M2膜层的物理厚度为39.08nm，第十二Ta2O5膜层的物理厚度为121.92nm，第十三M2膜层的物理厚度为36.5nm，第十三Ta2O5膜层的物理厚度为120.45nm，第十四M2膜层的物理厚度为27.16nm，第十四Ta2O5膜层的物理厚度为103.8nm，第十五M2膜层的物理厚度为113.56nm，第十五Ta2O5膜层的物理厚度为208.35nm，第十六M2膜层的物理厚度为139.99nm，第十六Ta2O5膜层的物理厚度为24.05nm，第十七M2膜层的物理厚度为154.84nm，第十七Ta2O5膜层的物理厚度为28.26nm，第十八M2膜层的物理厚度为210.66nm。
一种防偏色瞄准镜滤光膜的制备方法，包括以下步骤：
(三)选择高折射率Ta2O5和中折射率M2作为镀膜材料；
(二)对玻璃基底一进行抛光和超声波清洗，然后烘干；
(三)使用射频离子源对清洗后的玻璃基底刻蚀15分钟；
(四)使用离子源辅助沉积法在经过步骤(三)处理的玻璃基底一表面从里向外依次交替镀制如上35层膜层。然后将玻璃基底二(200)胶合在步骤(四)镀制好的35层膜层上。
进一步地，步骤(三)采用射频RF离子源刻蚀玻璃基底时采用纯度为99.99％的氩气作为反应气体进行刻蚀，氩气流量为60SCCM，氧气流量为15SCCM,Beam电压为100V，Beam电流为180mA。
在步骤(四)沉积镀制第一M2膜层(1)前在本底真空度低于3*10-3Pa、沉积温度为300℃的状态下恒温20分钟；
沉积镀制每一层M2膜层时，控制沉积速率为0.3nm/s，氩气流量为60SCCM，氧气流量为10SCCM,Beam电压为1200V，Beam电流为1000mA；
沉积镀制每一层Ta2O5膜层时，控制沉积速率为0.3nm/s，氩气流量为60SCCM，氧气流量为25SCCM,Beam电压为1300V，Beam电流为1200mA。
一种防偏色瞄准镜滤光片，包括玻璃基底一100、玻璃基底二200及夹设于两者之间的一种防偏色瞄准镜滤光膜。
所述的玻璃基底一100和玻璃基底二200的折射率在1.46-1.92之间(本实施例都采用K9玻璃)。本实施例的玻璃基底一和玻璃基底二的胶合面可以为平面或者相互配合的凹凸面。
如图3所示，本实施例的所得的滤光膜设置在两片玻璃基底的胶合面之间，所得到的滤光片在可见光400-620nm光谱范围内透过率大于95％，在近红外700-950nm光谱范围内透过率大于92％，但在波长650nm处反射率大于90％，且650nm范围附近的反射带缩小到30nm之内，因此其不仅能分辨瞄准物的颜色，而且能通过物镜还原瞄准物的实际色彩。
实施例3
本实施例3所述的滤光膜由如下35层膜层在玻璃基底表面上从里至外依次堆叠而成：第一M2膜层、第一Ta2O5膜层、第二M2膜层、第二Ta2O5膜层、第三M2膜层、第三Ta2O5膜层、第四M2膜层、第四Ta2O5膜层、第五M2膜层、第五Ta2O5膜层、第六M2膜层、第六Ta2O5膜层、第七M2膜层、第七Ta2O5膜层、第八M2膜层、第八Ta2O5膜层、第九M2膜层、第九Ta2O5膜层、第十M2膜层、第十Ta2O5膜层、第十一M2膜层、第十一Ta2O5膜层、第十二M2膜层、第十二Ta2O5膜层、第十三M2膜层、第十三Ta2O5膜层、第十四M2膜层、第十四Ta2O5膜层、第十五M2膜层、第十五Ta2O5膜层、第十六M2膜层、第十六Ta2O5膜层、第十七M2膜层、第十七Ta2O5膜层和第十八M2膜层。
所述的滤光膜中心波长为650nm，第一M2膜层的物理厚度为59.23nm，第一Ta2O5膜层的物理厚度为21.8nm，第二M2膜层的物理厚度为111.65nm，第二Ta2O5膜层的物理厚度为118.9nm，第三M2膜层的物理厚度为19.67nm，第三Ta2O5膜层的物理厚度为125.6nm，第四M2膜层的物理厚度为34.31nm，第四Ta2O5膜层的物理厚度为125.5nm，第五M2膜层的物理厚度为30.13nm，第五Ta2O5膜层的物理厚度为125.3nm，第六M2膜层的物理厚度为33.04nm，第六Ta2O5膜层的物理厚度为126.8nm，第七M2膜层的物理厚度为34.59nm，第七Ta2O5膜层的物理厚度为124.3nm，第八M2膜层的物理厚度为37.38nm，第八Ta2O5膜层的物理厚度为123.8nm，第九M2膜层的物理厚度为40.01nm，第九Ta2O5膜层的物理厚度为122.8nm，第十M2膜层的物理厚度为37.79nm，第十Ta2O5膜层的物理厚度为123.41nm，第十一M2膜层的物理厚度为37.26nm，第十一Ta2O5膜层的物理厚度为123.4nm，第十二M2膜层的物理厚度为38.08nm，第十二Ta2O5膜层的物理厚度为123.9nm，第十三M2膜层的物理厚度为35.03nm，第十三Ta2O5膜层的物理厚度为123.45nm，第十四M2膜层的物理厚度为26.02nm，第十四Ta2O5膜层的物理厚度为105.8nm，第十五M2膜层的物理厚度为111.38nm，第十五Ta2O5膜层的物理厚度为212.8nm，第十六M2膜层的物理厚度为137.69nm，第十六Ta2O5膜层的物理厚度为25.15nm，第十七M2膜层的物理厚度为151.24nm，第十七Ta2O5膜层的物理厚度为29.56nm，第十八M2膜层的物理厚度为207.66nm。
一种防偏色瞄准镜滤光膜的制备方法，包括以下步骤：
(四)选择高折射率Ta2O5和中折射率M2作为镀膜材料；
(二)对玻璃基底进行抛光和超声波清洗，然后烘干；
(三)使用射频离子源对清洗后的玻璃基底刻蚀13分钟；
(四)使用离子源辅助沉积法在经过步骤(三)处理的玻璃基底表面从里向外依次交替镀制如上35层膜层。然后将玻璃基底二(200)胶合在步骤(四)镀制好的35层膜层上。
进一步地，步骤(三)采用射频RF离子源刻蚀玻璃基底时采用纯度为99.99％的氩气作为反应气体进行刻蚀，氩气流量为50SCCM，氧气流量为12SCCM,Beam电压为80V，Beam电流为160mA。
在步骤(四)沉积镀制第一M2膜层(1)前在本底真空度低于3*10-3Pa、沉积温度为280℃的状态下恒温15分钟；
沉积镀制每一层M2膜层时，控制沉积速率为0.25nm/s，氩气流量为50SCCM，氧气流量为8SCCM,Beam电压为1100V，Beam电流为900mA；
沉积镀制每一层Ta2O5膜层时，控制沉积速率为0.25nm/s，氩气流量为50SCCM，氧气流量为20SCCM,Beam电压为1100V，Beam电流为1100mA。
一种防偏色瞄准镜滤光片，包括玻璃基底一100、玻璃基底二200及夹设于两者之间的一种防偏色瞄准镜滤光膜。
所述的玻璃基底一100和玻璃基底二200的折射率在1.46-1.92之间(本实施例都采用K9玻璃)。本实施例的玻璃基底一和玻璃基底二的胶合面可以为平面或者相互配合的凹凸面。
如图4所示，本实施例的所得的滤光膜设置在两片玻璃基底的胶合面之间，所得到的滤光片在可见光400-620nm光谱范围内透过率大于95％，在近红外700-950nm光谱范围内透过率大于92％，但在波长650nm处反射率大于90％，且650nm范围附近的反射带缩小到30nm之内，因此其不仅能分辨瞄准物的颜色，而且能通过物镜还原瞄准物的实际色彩。
上述具体实施方式只是以两种常用的玻璃基底材料作为技术方案进行详细解释，本发明不仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。
