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AR涂层如何增加镜头的透过率?

日期:2025-06-15 00:50
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摘要:AR涂层如何增加镜头的透过率?

AR涂层如何增加镜头的透过率?

镜头的作用是收集并汇聚光线,那我们肯定希望能有更多有效的光线能够穿过光学系统并到达CMOS上。然而现实中,想让镜头进光量等于到达CMOS上的光量是不可能的,由于菲涅尔反射,在镜片界面光会有约4%的反射,如果不加以控制,一束光经过一块棱镜就将损失约8%的能量。但是增透(减反)膜的出现极大的改善了透过率的问题。

图1. 光在平板玻璃表面的透射和反射

通过增加透射率,增强对比度和消除重影来大大提高光学器件的效率。大多数增透膜也非常耐用,可以抵抗物理和环境损害。由于这些原因,如今绝大多数透射光学器件都包含某种形式的防反射涂层。在指定适合您应用的增透膜时,您必须首先充分了解系统工作的光谱范围。虽然增透膜可以大大改善光学系统的性能,但是在设计波长范围之外的波长使用增透膜可能会降低系统的性能。

AR涂层的设计应使在薄膜的上下边界处反射的光束之间的相对相移为180°。在两个反射光束之间会发生相消干涉,也就是说这两 个光束在离开表面前会相互抵消(图2)。要做到这点, 光学涂 层的光学厚度必 须是λ/ 4的奇数倍(其中λ是增透膜的设计波长), 以便在反射光束之间获得所需的λ/ 2光程差 。 完全消除反射光束所需的薄膜折射率(n_f)可通过使用入射介质的折射率(n_0)与基板(n_s)求出:

新知达人, AR涂层如何增加镜头的透过率?


图2.  控制涂层的折射率和厚度,使反射光束之间达到相消干涉

这里大家可能会有疑问,为什么相消干涉会达到增透效果呢? 按照波动理论,光是一种波,是传递能量的一种形式。 当两列本该反射的相 干波相遇时,如果波程差恰好等于半波长的奇数倍,即波峰与波谷相遇,则两列波相互抵消,合振幅为零,即振动能量减弱至零。 而光传播的总能量是守恒的,反射光能量减弱,必有透射光能量增强,故可增透。

新知达人, AR涂层如何增加镜头的透过率?

图3.  镀膜后的镜片颜色

此外,大家都有这样的体验,很多涂过增透膜的镜头上都呈现淡淡的紫色,是因为射来的白光中含有由红到紫的七种单色光,其波长各不相同,人们便选择薄膜的厚度使之等于绿光在薄膜中传播时波长的1/4,于是反射的绿色被较好地抵消,其余的光抵消较弱,特别是波长与绿光相差较远的红光和紫光,故镜头看起来呈淡紫色。

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