绿色薄膜的膜系结构 本发明涉及一种绿色薄膜的膜系结构，它属于光学膜薄领域，适用于眼镜、表蒙、灯罩、望远物镜目镜、门窗玻璃、墙玻璃、透明装饰等产品表面镀绿色薄膜。
对各种颜色反射或透射的膜系结构，许多专利做了报导。94年11月23日公告的专利号92104868.8详细论述了一种两层减反膜，下层以含有色素的Ti(OC3H7)为主要成份，上层以Si(CO2H5)为主要成份，各层膜的厚度均为0.1μm；U·S专利号4927239介绍的是镀有有机物半反射薄膜的光学元件；实用新型专利号92212383.7给出了镀有三层或四层薄膜的多功能宽带增透眼镜片，三层膜系结构为基片-Al2O3膜层λ/4-ITO膜厚λo/2-MgF2膜厚λ/4，四层膜系结构为基片-ITO膜层-MgF2膜层-ITO膜层-MgF2表面层。上述专利给出的膜系结构，在镜片上对于可见光光谱均为中性色度或无色度的效果，不是绿色薄膜。发明专利90110297.0披露了设计的四类三十二种矫正色盲眼镜的光谱特性曲线，但没有给出矫正色盲眼镜的膜系结构。实用新型专利93205201.0公布了矫正色觉眼镜片的表面镀有色觉分布互补色地矫正色膜，同时给出了三种类型矫正色膜的光谱特性参数，以及第一类型矫正色膜，抑制绿色，透过兰色和红色，波长在420～460nm范围(即兰光)和波长在590～710nm范围(即红光)内，透过率上限极值仅为85％，也就是还有15％的兰光和红光被矫正色膜反射或吸收了，但没有给出校正色膜的膜系结构(即膜层的材料及其厚度)。
在1974年国防工业出版社出版的《光学薄膜技术》第103～104页公布了一种“用于电影摄影物镜的宽带减反射膜”，其原理结构是基片-2H-L，H和L分别为λo/4的高折射率膜层和低折射率膜层，λo是控制波长，并且Nh＝1.85，Nl＝1.38，膜系在两个波长出现零反射率。内层是λ/2的La2O3或CeO2的高折射率物质，外层是λ/4的低折射率材料，如MgF2。这个两层膜的膜系结构已由GerhardLessam-an于1960年2月提出申请(顺序号No1152)得到解决。后来美国专利第3716574号又提供了完全相同的两层减反膜系结构，不同的是其中一层薄膜的折射率从内表面到外表面由低到高变化，并提供制造方法。这种膜系结构“基片-2H-L”对于电影摄影物镜的减反射有一定的效果，在可见光谱的中央λo＝5200埃的两则各出现一个零反射率波长，能使靠近绿色的青色和黄色光谱被减反射，而稍微远离绿色的紫、兰、和橙、红色光谱则减反射效果较差，它的绿色反射率不大于1.6％，不能适用于绿色反射率较高的产品。
本发明的目的是在透明基体表面上设计一种膜系结构，对于绿色光谱具有高反射率，而对绿色光谱两则的紫、兰、青和黄、橙、红等六色光谱均具有低反射率的效果。
人们在早晨、中午、黄昏的不同时辰，对于同一光谱的视感度有所差异，按照国际照明委员会认可的标准色度规定，绿色光谱是λ＝5000埃～5300埃。通常取λo＝5200埃～5100埃绿色光谱的中央波长较为适宜。
本发明的目的可以通过以下措施来达到：
1.设计的绿色薄膜膜系结构为G5M5H6L，G代表基体，其折射率通常记为Ng，M和L各代表一层低折射率物质的膜层，其折射率通常记为Nm和Nl。H代表一层高折射率物质的膜层，其折射率通常记为Nh。取绿色光谱中央波长为λo，在折射率为Ng的透明基体(1)上镀制厚度均为5(λo/4)的低折射率Nm膜层(2)和高折射率Nh膜层(3)，以及厚度为6(λo/4)的低折射率Nl膜层(4)，即基体(1)上镀制光学厚度为λo的五级次干涉极值的低折射率膜层(2)和高折射率膜层(3)以及光学厚度为λo的六级次干涉极值的低折射率膜层(4)，基体(1)与膜层(2)、(3)、(4)组合，构成绿色薄膜的膜系结构，参见图1。基体折射率和膜层的折射率之间应满足Nh＞Ng＞Nl＞Nm，高射率膜层(3)选用属于折射率高的硫化物或氧化物，如ZnS，Ti2O3，TiO2，Ta2O5、ZrO2、MgO；低射率膜层(2)、(4)选用属于折射率低的氟化物或氧化物，如MgF2、CaF2、SiO2。本发明膜系结构的光谱反射特性，在绿色光谱中央波长λo(510mm)两侧有四个极小反射率波长。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到：
2.为了镀制深浅不同的绿色薄膜，可以通过选择不同折射率数值的物质作为膜层进行组合来达到。欲莸得绿色较深时，选用高折射率物质中的折射率数值偏高的一种物质，如ZnS或Ti2O3作为膜层(3)，同时选用低折射率物质中的折射率数值偏低的两种物质，如MgF2或SiO2分别作为膜层(2)和膜层(4)，膜层(2)和(4)可以是相同的物质，也可以是不相同的物质。将基体(1)和膜层(2)、(3)、(4)进行组合，就构成了绿色较深的膜系结构，其光谱反射特性，在绿色光谱中央λo两侧有四个极小反射率波长。而绿色光谱反射率是很高的。
例1，选定用光学玻璃作为基体(1)，ZnS物质作为膜层(3)，MgF2物质作为膜层(2)和膜层(4)，进行组合属于软膜膜系，构成较深绿色膜系结构的光谱特特性如图2所示，图2中λo(510nm)两侧的四个极小反射率波长是413nm、450nm、558nm和667nm。绿色光谱的反射率峰值达到了40％。
例2，选定用光学玻璃作为基体(1)，Ti2O3物质作为膜层(3)，SiO2物质作为膜层(2)和膜层(4)，进行组合属于硬膜膜系结构，其光谱特性如图3所示。绿色光谱反射率峰值达到了30％。
例3，选定用光学玻璃作为基体(1)，Ti2O3物质作为膜层(3)MgF2物质作为膜层(2)，SiO2物质作为膜层(4)，组合构成绿色膜系结构的光谱特性如图4所示。绿色光谱反射率峰值达到了34％。
欲莸得绿色较浅时，选用高折射率物质中折射率数值偏低的一种物质，如Ta2O5或ZrO2或MgO作为膜层(3)，同时选用两种低折射率物质，如MgF2和SiO2分别作为膜层(2)和膜层(4)，将基体(1)和膜层(2)、(3)、(4)进行组合；或者取消膜层(2)，将基体(1)和膜层(3)、(4)进行组合，均能构成较浅绿色膜系结构，其光谱特性在绿色光中央λo两侧都有四个极小反射率波长。并且在取消膜层(2)之后，绿色光谱反射率相对地更低些。
例4，选定用光学玻璃作为基体(1)，ZrO2物质作为膜层(3)，SiO2物质作为膜层(2)和膜层(4)，组合构成绿色膜系结构的光谱特性如图5所示，在λo两侧的四个极小反射率波长是409nm、459nm、575nm和680nm。绿色光谱反射率峰值是19％。
例5，选定用光学玻璃作为基体(1)，ZrO2物质作为膜层(3)，SiO2物质作为膜层(4)，取消膜层(2)，组合构成绿色膜系结构的光谱特性如图6所示。绿色光谱反射率峰值是16％。
本发明膜系结构的优点是在可见光光谱中央λo波长两则有四个极小反射率波长，对于波长大于绿色的黄、橙、红色光谱和波长小于绿色光谱的兰、紫色光谱均有低反射率的效果，唯有绿色光谱具有不同程度的高反射率。以H层选用ZnS，M和L层选用MgF2为例，绿色光谱中央的反射率达到了40％，而绿色光谱两侧的紫、兰、橙、红色光谱的反射率仅只有百分之零点几到二。根据无吸收薄膜的透、反颜色互补的原理，本发明膜系反射的绿颜色是很耀眼的了。
本膜系结构的另一特点是规整的结构；每一层薄膜的光学厚度均为λo/4的整数倍，并且对选用膜层的折射率参数要求得不严格。镀制本膜系结构投入的成本就比较低廉。
本发明的附图图面说明如下：
图1是本发明绿色薄膜膜系结构的模型，1-透明基体；2-低折射率膜层；3-高折射率膜层；4-低折射率膜层。
图2是较深绿色软膜膜系结构的光谱特性曲线，纵坐标表示光谱反射率％，横坐标表示波长(nm)，取Ng＝1.52，Nh＝2.36，Nm＝Nl＝1.38。
图3是较深绿色硬膜膜系结构的光谱特性曲线，取Ng＝1.52，Nh＝2.2，Nm＝Nl＝1.45。
图4是较深绿色软膜膜系结构的光谱特性曲线，取Ng＝1.52，Nh＝2.2，Nm＝1.38，Nl＝1.45。
图5是较浅绿色硬膜膜系结构的光谱特性曲线，取Ng＝1.52，Nh＝1.9，Nm＝Nl＝1.45。
图6是较浅绿色硬膜膜系结构的光谱特性曲线，取Ng＝1.52，Nh＝1.9，Nl＝1.45。
图7是镀制绿色膜系结构的真空镀膜设备示意图，1-基体；2-真空室；3-膜料蒸发舟；4-机械泵；5-高真空泵；6-光电管电源；7-光电管；8-膜层厚度监示仪；9-电子束；10-基体的加热器；11-灯源。
图8是根据产品的要求，绿色光谱反射率15％左右，按照本发明应用图7镀制浅绿色膜系结构的实测光谱特性曲线。
下边结合附图叙述绿色膜系结构G5M5H6L实施例的镀膜工艺。
镀制绿色薄膜可采用真空物理镀膜方法。图7是真空镀膜设备示意图。根据被镀产品的尺寸大小和生产批量来选择商品镀膜机的型号和被镀零件的清洗机，膜料采用商品MgF2、SiO2、ZrO2、Ta2O5、TiO2、Ti2O3、ZnS等膜料，镀膜工艺程序如下：
1.按照常规的镀膜要求，清洁真空室和被镀膜的基体。
2.清洁好的基体和备好的膜料装入真空室规定的位置上。
3.抽真空并烘烤加热被镀的基体，真空度达到1～10-3Pa，基体温度达到200℃～300℃，并保持恒温。对于不可承受烘烤加热的基体，拟采用光学薄膜技术领域中常规的离子辅助镀技术或离子镀技术，以代替烘烤加热。
4.预熔膜料，彻底除完吸附在膜料上的残余气体，并使膜料达到气化的程度，才停止预熔。
5.预热膜厚监示系统的仪器，确定监示波长λo±Δλo；调校膜厚监示仪的零位与百位。
6.重复预热膜料的过程后，开始蒸镀膜层，由监示仪显示每一层的光学厚度，当膜层厚度达到预定的五级次干涉极值和六级次干涉极值时，停止蒸镀。
7.按照常规的镀膜工艺从真空室里取出已镀上膜层的零件。
8.重复1～7镀膜工艺流程。
产品要求的绿色光谱反射率15％左右，按照本发明膜系结构G5M5H6L的实施例，G是玻璃基片。该实例镀制的绿色薄膜光谱曲线如图8。在绿色光谱中央波长λo＝520nm两侧的四个极小反射率波长分别为400nm、466nm、560nm、650nm。