TWI652522B - Multi-band and full range of laser goggles and their lenses - Google Patents
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Abstract
本發明關於一種多波段及全方位之雷射光護目鏡及其鏡片，一鏡片本體設有第一表面及第二表面；一第一隔離層結合於該第一表面上，係由8層至11層的膜層所構成；一第二隔離層結合於該第二表面上，分別由膜堆週期數為15至30之間任一正整數的高、低折射率層交叉排列所構成，遠離該第二表面有1/3至1/4數量層的該等高、低折射率層厚度分別介於40.19~82.54nm、43.21~142.13nm，其餘該等高、低折射率層厚度分別為53.65nm、86.35nm。藉以阻絕紫外光區、紅外光區與可見光區之雷射光。
Description
本發明係有關於一種可以用於阻絕紫外光區、紅外光區與可見光區之雷射光的護目鏡及鏡片之構造。
目前一般從事雷射光作業的工作者，其眼睛如果被高強度雷射光照射後，將會造成眼睛不同程度的損傷，以致使視力減退、角膜炎、視網膜灼傷、白內障或甚至永久性失明。因此，為了保護雷射光工作者的眼睛，以及相關光電感測、探測裝置設備免於被雷射光傷害，不少業者都進行雷射光護目鏡的研製工作，但多數是採用吸收式玻璃濾色片和塑膠濾色片所製成。
由於吸收式濾色玻璃或染色塑膠鏡片都是依靠其強烈吸收雷射光輻射能量，而達到保護眼睛的目的。由於濾色玻璃對雷射光有很高的吸收率，故其抵抗雷射光熱衝擊破壞的能力有限，容易在較低的雷射光能量下即被擊穿。
因此有西元1989年7月19日中國大陸所公開之發明第CN1034070A號「全反射激光防護鏡」專利案，其係揭露：一種全反射雷射防護鏡，屬於抗雷射損傷的防護目鏡。其係採用真空蒸發技術，在平面光學玻璃基片鍍以多層介質光學薄膜，通過恰當控制鍍制工藝條件，使之對3000~14000A°範圍內的不同波長的雷射高反射，而在可見光波段5300~5800A°範圍內具有良好的透明度。該雷射防護鏡抗雷射破壞閾值高，化學穩定性好、佩戴輕便，能夠承受軍
事活動環境中氣候變化、溫度、濕度變化的影響。該防護鏡還可用作光電感測器、光電探測器的窗口不致被強雷射損壞。
惟該專利前案的雷射防護鏡之技術，只針對波段300~1400nm範圍內不同波長的雷射高反射，並沒有涵蓋紫外光區、紅外光區，以及可見光區所有雷射光波段，同時亦無法達到全方位防護的光譜要求。
又有中華民國107年5月21日所公告之發明第I624441號「具有色弱矯正功能的低輻射節能結構」專利案，其係揭露：包含第一透明基板；以及層疊於第一透明基板上之節能鍍膜，其中節能鍍膜由最遠離至最接近第一透明基板依序包含第一低折射率層、第一高折射率層、第一金屬層以及第二高折射率層。其係針對全太陽能光譜範圍280nm~2500nm，在玻璃的其中一表面進行兼具紅、綠色弱矯正與節能功能的濾光設計，使色弱患者可擁有全彩的窗外景觀。
該專利前案之低輻射玻璃針對太陽光譜範圍為280nm~2500nm，可見光區的平均透射率要求可以不高，而雷射光的光譜範圍為280nm~10600nm，可見光區的平均透射率要求比較高，因為必須全方位阻絕可見光區的特定波長之雷射光，而該專利前案已經犧牲部分透射率，無法確保高光學密度OD值，且無法針對部分光譜範圍為2500nm以上的雷射光進行阻絕。
又有中華民國105年10月21日所公告之發明第I554791號「色弱矯正濾光裝置」專利案，其係揭露：設置於光學元件之相對於使用者之眼睛的一側，其包含複數個高折射層及複數個低折射層。其中，複數個高折射層與複數個低折射層為交替地堆疊設置，且最遠離及最靠近於光學元件的層為高折射層。並藉此可在不犧牲可見光區透射率的情況下，達到可以充分分辨紅色、綠
色與防止有害光線進入眼睛的功能，而有效地對色弱矯正，且可防護有害藍光及紫外光。
該專利前案雖然在可見光區於高透射率的情況下，優化交叉排列之高、低折射率材料膜層，以符合色弱矯正所需的光譜要求。惟其層數與本發明的構造不同，且對於光譜的要求亦與本發明完全不同，尤其該專利前案無法於全方位阻絕可見光區特定波長的雷射光，以及確保在高光學密度OD值的條件下阻絕雷射光。
爰此，有鑑於目前的雷射光護目鏡及其鏡片具有上述之缺點。故本發明提供一種多波段及全方位之雷射光護目鏡片，包含有：一鏡片本體，設有一第一表面及一第二表面；一第一隔離層，其係結合於該第一表面上，該第一隔離層係由8層至11層的膜層所構成，該第一隔離層係選自下列四種膜層的任一種：8層的膜層，距離該第一表面由遠而近排列的膜層，依序為第一膜層係為二氧化矽，厚度為60.67nm，第二膜層係為矽，厚度為6.35nm，第三膜層係為金，厚度為25.0nm，第四膜層係為二氧化矽，厚度為129.33nm，第五膜層係為金，厚度為25.0nm，第六膜層係為二氧化矽，厚度為129.06nm，第七膜層係為金，厚度為25.0nm，第八膜層係為矽，厚度為8.93nm；9層的膜層，距離該第一表面由遠而近排列的膜層，依序為第一膜層係為二氧化矽，厚度為53.50nm，第二膜層係為矽，厚度為7.0nm，第三膜層係為銀，厚度為16.0nm，第四膜層係為二氧化矽，厚度為135.0nm，第五膜層係為銀，厚度為16.0nm，第六膜層係為二氧化矽，厚度為125.0nm，第七膜層係為銀，厚度為16.0nm，第八膜層係為二氧化矽，厚度為150.51nm，第九膜層係為矽，厚度為58.0nm；
10層的膜層，距離該第一表面由遠而近排列的膜層，依序為第一膜層係為二氧化矽，厚度為60.96nm，第二膜層係為矽，厚度為7.42nm，第三膜層係為金，厚度為25.0nm，第四膜層係為二氧化矽，厚度為136.65nm，第五膜層係為金，厚度為25.0nm，第六膜層係為二氧化矽，厚度為129.02nm，第七膜層係為金，厚度為25.0nm，第八膜層係為二氧化矽，厚度為135.63nm，第九膜層係為金，厚度為25.0nm，第十膜層(210)係為矽，厚度為10.33nm；11層的膜層，距離該第一表面由遠而近排列的膜層，依序為第一膜層係為二氧化矽，厚度為59.88nm，第二膜層係為矽，厚度為7.0nm，第三膜層係為銀，厚度為16.0nm或20.0nm，第四膜層係為二氧化矽，厚度為135.74nm，第五膜層係為銀，厚度為16.0nm或20.0nm，第六膜層係為二氧化矽，厚度為123.33nm，第七膜層係為銀，厚度為16.0nm或20.0nm，第八膜層係為二氧化矽，厚度為126.14nm，第九膜層係為銀，厚度為16.0nm或20.0nm，第十膜層係為二氧化矽，厚度為149.34nm，第十一膜層係為矽，厚度為55.98nm；一第二隔離層，係結合於該第二表面上，該第二隔離層之層數係為30至60之間任一正整偶數，該第二隔離層係分別由膜堆週期數為15至30之間任一正整數的高折射率層及低折射率層交叉排列所構成，距離該第二表面最近的係為其中一該高折射率層，而距離該第二表面最遠的係為其中一該低折射率層，又遠離該第二表面有1/3至1/4數量層的該等高折射率層的厚度介於40.19nm~82.54nm之間，以及遠離該第二表面有1/3至1/4數量層的該等低折射率層的厚度則介於43.21nm~142.13nm之間，而其餘2/3至3/4數量層的該等高折射率層之厚度係為53.65nm，其餘2/3至3/4數量層的該等低折射率層之厚度則為86.35nm。
上述鏡片本體係為壓克力、聚碳酸酯或玻璃之材質所製成。
上述高折射率層係為二氧化鈦之高折射率材料所製成，該低折射率層係為氟鋁酸鈉、氟化鎂、二氧化矽或氧化鋁之低折射率材料所製成。
上述8層的膜層，對於紫外光區、可見光區、紅外光區的平均透射率分別為0.222%、35.571%、4.831×10-2%，對於特定雷射光波長850nm、1064nm、10600nm的平均透射率分別為0.32%、1.932×10-2%、6，888×10-6%。
上述9層的膜層，對於紫外光區、可見光區、紅外光區的平均透射率分別為0.152%、61.941%、0.279%，對於特定雷射光波長850nm、1064nm、10600nm的平均透射率分別為0.154%、1.883×10-2%、8.056×10-4%。
上述10層的膜層，對於紫外光區、可見光區、紅外光區的平均透射率分別為1.673×10-2%、27.732%、4.608×10-3%，對於特定雷射光波長850nm、1064nm、10600nm的平均透射率分別為3.737×10-3%、9.641×10-5%、3.04×10-6%。
上述11層的膜層，該銀之厚度為16.0nm，對於紫外光區、可見光區、紅外光區的平均透射率分別為7.858×10-2%、58.514%、1.141×10-2%，對於特定雷射光波長850nm、1064nm、10600nm的平均透射率分別為1.763×10-2%、1.178×10-3%、8.153×10-5%。
上述11層的膜層，該銀之厚度為20.0nm，對於特定雷射光波長850nm、1064nm、10600nm的平均透射率分別為1.766×10-3%、1.554×10-4%、2.590×10-5%。
上述高折射率層及該等低折射率層之折射率比值係介於1.322~1.768之間。
本發明亦可為一種多波段及全方位之雷射光護目鏡，包含一鏡架，該鏡架係結合有上述之多波段及全方位之雷射光護目鏡片。
上述技術特徵具有下列之優點：
1.利用雷射光護目鏡片不會產生吸收式濾色玻璃或染色塑膠鏡片因強烈吸收雷射光輻射能量，而被熱衝擊破壞擊穿的缺點。
2.可以阻絕多波段雷射光，包括紫外光區、紅外光區，以及可見光區特定的雷射光。
3.在可見光區的平均透射率最高化，並確保高光學密度〔OD〕，以及在任何入射角度的條件下，雷射光之入射角度從0度至89度皆能有效阻絕各光區所有的雷射光。
(1)‧‧‧鏡片本體
(11)‧‧‧第一表面
(12)‧‧‧第二表面
(2)‧‧‧第一隔離層
(201)‧‧‧第一膜層
(202)‧‧‧第二膜層
(203)‧‧‧第三膜層
(204)‧‧‧第四膜層
(205)‧‧‧第五膜層
(206)‧‧‧第六膜層
(207)‧‧‧第七膜層
(208)‧‧‧第八膜層
(209)‧‧‧第九膜層
(210)‧‧‧第十膜層
(211)‧‧‧第十一膜層
(3)‧‧‧第二隔離層
(31)‧‧‧高折射率層
(32)‧‧‧低折射率層
(4)‧‧‧鏡架
(5)‧‧‧雷射光護目鏡片
[第一圖]係為本發明實施例雷射光護目鏡片的組合剖視圖。
[第二圖]係為本發明實施例第一隔離層的組合剖視圖。
[第三圖]係為本發明實施例具有8層膜層之透射率光譜特性的曲線圖。
[第四圖]係為本發明實施例具有9層膜層之透射率光譜特性的曲線圖。
[第五圖]係為本發明實施例具有10層膜層之透射率光譜特性的曲線圖。
[第六圖]係為本發明實施例具有11層膜層之透射率光譜特性的曲線圖。
[第七圖]係為本發明實施例第二隔離層的部分組合剖視圖。
[第八圖]係為本發明實施例第二隔離層單獨對於450nm雷射光之透射率光譜特性的曲線圖。
[第九圖]係為本發明實施例第二隔離層單獨對於450nm雷射光之入射角-波長之透射率三維俯視圖。
[第十圖]係為本發明實施例第二隔離層使用二氧化鈦及氧化釔之透射率光譜特性的曲線圖。
[第十一圖]係為本發明實施例第二隔離層單獨對於532nm雷射光之透射率光譜特性的曲線圖。
[第十二圖]係為本發明實施例第二隔離層單獨對於633nm雷射光之透射率光譜特性的曲線圖。
[第十三圖]係為本發明實施例第一隔離層及第二隔離層同時對於450nm雷射光之透射率光譜特性的曲線圖。
[第十四圖]係為本發明實施例第一隔離層及第二隔離層對於450nm雷射光之入射角-波長之透射率三維俯視圖。
[第十五圖]係為本發明實施例第一隔離層及第二隔離層同時對於532nm雷射光之透射率光譜特性的曲線圖。
[第十六圖]係為本發明實施例第一隔離層及第二隔離層對於532nm雷射光之入射角-波長之透射率三維俯視圖。
[第十七圖]係為本發明實施例第一隔離層及第二隔離層同時對於633nm雷射光之透射率光譜特性的曲線圖。
[第十八圖]係為本發明實施例第一隔離層及第二隔離層對於633nm雷射光之入射角-波長之透射率三維俯視圖。
[第十九圖]係為本發明另一實施例多波段及全方位之雷射光護目鏡的立體示意圖。
請參閱第一圖及第二圖所示，本發明實施例係為一種多波段及全方位之雷射光護目鏡片，係包含有鏡片本體(1)、第一隔離層(2)及第二隔離層(3)，其中：鏡片本體(1)，其係為壓克力〔PMMA〕、聚碳酸酯〔PC〕或玻璃等材質所製成。該鏡片本體(1)係相對設有一第一表面(11)及一第二表面(12)。
第一隔離層(2)，其係結合於該鏡片本體(1)之該第一表面(11)上。該第一隔離層(2)係由8層至11層的膜層所構成。其係可用以阻絕紫外光區(UV)280nm~400nm與紅外光區(IR)700nm~10600nm之雷射光。其主要係在可見光區的平均透射率最高化，並確保高光學密度〔OD〕，以及在任何入射角度的條件下，皆能完全阻絕紫外光區與紅外光區所有的雷射光。
請參考第二圖所示，該第一隔離層(2)係包含有8層的膜層，其中，距離該第一表面(11)由遠而近排列的膜層，依序為第一膜層(201)係為二氧化矽，厚度為60.67nm。第二膜層(202)係為矽，厚度為6.35nm。第三膜層(203)係為金，厚度為25.0nm。第四膜層(204)係為二氧化矽，厚度為129.33nm。第五膜層(205)係為金，厚度為25.0nm。第六膜層(206)係為二氧化矽，厚度為129.06nm。第七膜層(207)係為金，厚度為25.0nm。第八膜層(208)係為矽，厚度為8.93nm。
該8層膜層之結構，對於紫外光區、可見光區、紅外光區的平均透射率分別為0.222%、35.571%、4.831×10-2%，透射率光譜特性如第三圖所示，對於特定雷射光波長850nm、1064nm、10600nm的平均透射率分別為0.32%、1.932×10-2%、6.888×10-6%。
請參考第二圖所示，該第一隔離層(2)如果包含有9層的膜層，其中，距離該第一表面(11)由遠而近排列的膜層，依序為第一膜層(201)係為二氧化矽，厚度為53.50nm。第二膜層(202)係為矽，厚度為7.0nm。第三膜層(203)係為銀，厚度為16.0nm。第四膜層(204)係為二氧化矽，厚度為135.0nm。第五膜層(205)係為銀，厚度為16.0nm。第六膜層(206)係為二氧化矽，厚度為125.0nm。第七膜層(207)係為銀，厚度為16.0nm。第八膜層(208)係為二氧化矽，厚度為150.51nm。第九膜層(209)係為矽，厚度為58.0nm。
該9層膜層之結構，對於紫外光區、可見光區、紅外光區的平均透射率分別為0.152%、61.941%、0.279%，透射率光譜特性如第四圖所示，對於特定雷射光波長850nm、1064nm、10600nm的平均透射率分別為0.154%、1.883×10-2%、8.056×10-4%。
請參考第二圖所示，該第一隔離層(2)係包含有10層的膜層，其中，距離該第一表面(11)由遠而近排列的膜層，依序為第一膜層(201)係為二氧化矽，厚度為60.96nm。第二膜層(202)係為矽，厚度為7.42nm。第三膜層(203)係為金，厚度為25.0nm。第四膜層(204)係為二氧化矽，厚度為136.65nm。第五膜層(205)係為金，厚度為25.0nm。第六膜層(206)係為二氧化矽，厚度為129.02nm。第七膜層(207)係為金，厚度為25.0nm。第八膜層(208)係為二氧化矽，厚度為135.63nm。第九膜層(209)係為金，厚度為25.0nm。第十膜層(210)係為矽，厚度為10.33nm。
該10層膜層之結構，對於紫外光區、可見光區、紅外光區的平均透射率分別為1.673×10-2%、27.732%、4.608×10-3%，透射率光譜特性如第五圖所示，對於特定雷射光波長850nm、1064nm、10600nm的平均透射率分別為3.737×10-3%(OD 5)、9.641×10-5%(OD 6)、3.04×10-6%(OD 8)。
如第二圖所示，該第一隔離層(2)如果包含有11層的膜層，其中，距離該第一表面(11)由遠而近排列的膜層，依序為第一膜層(201)係為二氧化矽，厚度為59.88nm。第二膜層(202)係為矽，厚度為7.0nm。第三膜層(203)係為銀，厚度為16.0nm。第四膜層(204)係為二氧化矽，厚度為135.74nm。第五膜層(205)係為銀，厚度為16.0nm。第六膜層(206)係為二氧化矽，厚度為123.33nm。第七膜層(207)係為銀，厚度為16.0nm。第八膜層(208)係為二氧化矽，厚度為126.14nm。第九膜層(209)係為銀，厚度為16.0nm。第十膜層(210)係為二氧化矽，厚度為149.34nm。第十一膜層(211)係為矽，厚度為55.98nm。
該11層膜層之結構，對於紫外光區、可見光區、紅外光區的平均透射率分別為7.858×10-2%、58.514%、1.141×10-2%，透射率光譜特性如第六圖所示，對於特定雷射光波長850nm、1064nm、10600nm的平均透射率分別為1.763×10-2%(OD 4)、1.178×10-3%(OD 5)、8.153×10-5%(OD 6+)。若該銀膜層之厚度更改為20.0nm，對於特定雷射光波長850nm、1064nm、10600nm的平均透射率分別為1.766×10-3%(OD 5)、1.554×10-4%(OD 6)、2.590×10-5%(OD 7)。
第二隔離層(3)，其係結合於該鏡片本體(1)之該第二表面(12)上。如第七圖所示，該第二隔離層(3)之層數係為30至60之間任一正整偶數，該第二隔離層(3)係分別由膜堆週期數為15至30之間任一正整數的高折射率層(31)及低折射率層(32)交叉排列所構成。本發明實施例中之膜堆是指(HL)m，其中，H是指1/4波厚的高折射率材料，L是指1/4波厚的低折射率材料，m為膜堆週期數。因此，若該膜堆週期數為15，則代表層數為30層，同理，若膜堆週期數為30，代表層數為60層。換言之，該膜堆週期數是否需要愈大，係根據實際產品設計時之光譜特性要求而定。基本上，只要取其符合設計光譜要求的有效最低膜堆週期數即可，否則，膜堆週期數愈大，代表層數愈多，光譜特性雖佳，但性價比
不見得是正比提升。因此本發明實施例之膜堆週期數為15至30之間任一正整數，係可以包括15、16、17、18.....30的倍數。例如，膜堆週期數15可以符合設計光譜要求，膜堆週期數15以上，同樣也可以滿足設計要求。惟膜堆週期數30，代表層數為60層，若再增加膜堆週期數，光譜特性理論上會更好(如OD值更高)，但如上所述，性價比反而會下降，因此層數為60層以上者，則為本發明實施例所排除。該高折射率層(31)係為二氧化鈦〔TiO2〕之高折射率材料所製成。該低折射率層(32)係為氟鋁酸鈉〔Na3AlF6〕、氟化鎂〔MgF2〕、二氧化矽〔SiO2〕、氧化鋁〔Al2O3〕、氧化釔〔Y2O3〕等低折射率材料所製成。距離該第二表面(12)最近的係為其中一該高折射率層(31)，而距離該第二表面(12)最遠的係為其中一該低折射率層(32)。該第二隔離層(3)係可用以阻絕可見光區(VIS)400nm~700nm之雷射光。其主要係在於可見光區的平均透射率最高化，並確保高光學密度〔OD〕，以及在任何入射角度的條件下，皆能完全阻絕可見光區的雷射光，例如波長450nm、532nm、633nm等雷射光。
本發明實施例該第二隔離層(3)係以50層為例做說明，如第七圖所示，該高折射率層(31)及該低折射率層(32)係各為25層交叉排列構成。其中，遠離該第二表面(12)有1/3至1/4數量層的該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)進行優化。本發明實施例係以1/3數量層〔該高折射率層(31)及該低折射率層(32)合計有17層〕做為優化之說明，即有8層遠離該第二表面(12)之該等高折射率層(31)的厚度介於40.19nm~82.54nm之間，又有9層遠離該第二表面(12)之該低折射率層(32)的厚度介於43.21nm~142.13nm之間。至於其餘2/3數量層的該等高折射率層(31)之厚度係為53.65nm，而其餘2/3數量層的該等低折射率層(32)之厚度則為86.35nm。經過優化的前17層〔即1/3數量層〕該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)，該第二隔離層(3)單獨之透射率光譜特性如第八圖所示，並經由實驗的統計數據顯示，雷射光垂直入射時〔實線〕，短波長可見光區的平均透射
率72.514%，長波長可見光區的平均透射率77.98%，450nm的平均透射率6.669×10-4%(OD 5+)，而雷射光以89度入射時〔虛線〕，450nm的平均透射率5.120×10-4%(OD 5+)。
因此本發明實施例，可以藉由調整優化該第二隔離層(3)遠離該第二表面(12)之1/3至1/4數量層的該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)的層數，而使遠離該第二表面(12)而與空氣接觸的最大電場強度之峰值從界面上移往膜層內，尤其是移往低折射率材料膜層內，有助於提高雷射光損傷的安全係數，當電場強度峰值移往低折射率材料膜層內，抵抗雷射光損傷的能力更強，即損傷閾值更高。並經實驗證明可以提高雷射光損傷閾值，如第九圖所示，該第二隔離層(3)係為入射角-波長之透射率三維俯視圖。由第九圖中可知450nm雷射光不論入射角為何，皆可有效的被本發明實施例的該雷射光護目鏡片所阻絕，並且可見光區維持高平均透射率的特性。
因此本發明實施例若是改變該第二隔離層(3)之層數，不論0度或89度入射，每增加或減少10層數，雷射光護目鏡片之OD將加減1。例如，該第二隔離層(3)之層數為60層時，其OD為5；反之，40層之層數時，其OD減為3；30層之層數時，其OD減為2。
另外，若是該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)係使用不同的高、低折射率材料，例如高、低折射率材料以二氧化鈦〔TiO2〕及氧化釔〔Y2O3〕的組合，該第二隔離層(3)之層數為30層，該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)之厚度分別為49.77nm、65.81nm，其透射率光譜特性如第十圖所示。由該第十圖中的統計數據顯示，雷射光垂直入射〔實線〕與及89度入射〔虛線〕，450nm的平均透射率4.797×10-1%(OD 2)。因此為了有效全方位阻絕450nm雷射光，該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)之交叉排列的層數必須足夠，
以確保高OD值。該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)之折射率比值需介於1.322~1.768之間，皆可滿足450nm雷射光護目鏡片之光譜要求，差別在於比值愈小，截止帶寬度愈小，意即平均透射率愈高。
又本發明實施例，該第二隔離層(3)為了能阻絕可見光區532nm的雷射光，係使用高折射率材料二氧化鈦〔TiO2〕，低折射率材料可以為氟鋁酸鈉〔Na3AlF6〕、氟化鎂〔MgF2〕、二氧化矽〔SiO2〕、氧化鋁〔Al2O3〕。例如該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)使用之高、低折射率材料以二氧化鈦〔TiO2〕及二氧化矽〔SiO2〕的組合，該第二隔離層(3)之層數為30層。該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)之厚度分別為65.45nm、102.88nm，優化遠離該第二表面(12)之20層數量的該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)，該等高折射率層(31)之厚度介於60.02nm~110.55nm之間，該等低折射率層(32)之厚度介於38.31nm~108.65nm之間，該第二隔離層(3)單獨之透射率光譜特性如第十一圖所示。由該第十一圖的統計數據顯示，雷射光垂直入射時〔實線〕，短波長可見光區的平均透射率82.032%，長波長可見光區的平均透射率21.095%，532nm的平均透射率5.67×10-3%(OD 4+)，而雷射光以89度入射時〔虛線〕，532nm的平均透射率5.551×10-3%(OD 4+)。
由於該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)之折射率比值為1.768，該第二隔離層(3)之層數為60時，結果雷射光垂直入射時OD為2+，雷射光89度入射時OD為1+，顯見已無法充分滿足532nm雷射光護目鏡片之光譜要求，故材料須刪除氧化釔〔Y2O3〕。
又本發明實施例該第二隔離層(3)為了能阻絕可見光區633nm的雷射光，使用高折射率材料二氧化鈦〔TiO2〕，低折射率材料可以為氟鋁酸鈉
〔Na3AlF6〕、氟化鎂〔MgF2〕、二氧化矽〔SiO2〕。例如該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)使用之高、低折射率材料以二氧化鈦〔TiO2〕及二氧化矽〔SiO2〕的組合，該第二隔離層(3)之層數為60層。該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)之厚度分別為79.16nm、122.85nm，優化遠離該第二表面(12)之20層數量的該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)，該等高折射率層(31)之厚度介於75.63nm~80.92nm之間，該等低折射率層(32)之厚度介於66.83nm~137.36nm之間，該第二隔離層(3)單獨之透射率光譜特性如第十二圖所示；由該第十二圖的統計數據顯示，雷射光垂直入射時〔實線〕，短波長可見光區的平均透射率87.211%，633nm的平均透射率7.412×10-1%(OD 2+)，而雷射光以89度入射時〔虛線〕，633nm的平均透射率1.666×10-1%(OD 3)。
因此本發明實施例於該鏡片本體(1)之該第一表面(11)上同時結合有阻絕紫外光區與紅外光區雷射光的該第一隔離層(2)，該第一隔離層(2)係由8層至11層含金或銀材料的膜層所構成。另該第二表面(12)上同時結合有阻絕可見光區450nm雷射光的該第二隔離層(3)，該第二隔離層(3)利用使用50層的該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)交叉排列構成。該鏡片本體(1)與該第一隔離層(2)、該第二隔離層(3)結合後之透射率光譜特性如第十三圖所示。由該第十三圖的統計數據顯示，短波長通過帶之最高透射率為42.671%，在波長440.4nm處，最低透射率為1.695×10-1%，在波長447nm處，平均透射率為9.884%。長波長通過帶之最高透射率為60.198%，在波長641.85nm處，最低透射率為9.294×10-2%，在波長574nm處，平均透射率為43.952%。截止帶之最低透射率為8.321×10-8%，在波長502nm處。
如第十四圖所示，係為450nm雷射光結合構造之波長-入射角三維透射率光譜特性，由該第十四圖可知，包括紫外光區雷射光、紅外光區雷射光、可見光區450nm雷射光，雷射光入射角度從0度至89度，該雷射光護目鏡片皆能全方位有效阻絕。
因此本發明實施例，以同樣構造結合阻絕紫外光區、紅外光區、可見光區532nm的雷射光，該第二隔離層(3)利用使用60層的該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)交叉排列構成。該鏡片本體(1)與該第一隔離層(2)、該第二隔離層(3)結合後之透射率光譜特性，如第十五圖所示。由該第十五圖的統計數據顯示，短波長通過帶之最高透射率為67.057%，在波長525.97nm處，最低透射率為0.293%，在波長400nm處，平均透射率為39.674%。長波長通過帶之最高透射率為9.589%，在波長698.85nm處，最低透射率為6.162×10-2%，在波長687nm處，平均透射率為4.693%。截止帶之最低透射率為2.835×10-9%，在波長590.8nm處。
如第十六圖所示，係為532nm雷射光結合構造之波長-入射角三維透射率光譜特性，由該第十四圖可知，包括紫外光區雷射光、紅外光區雷射光、可見光區532nm雷射光，雷射光入射角度從0度至89度，該雷射光護目鏡片皆能全方位有效阻絕。
因此本發明實施例，以同樣構造結合阻絕紫外光區、紅外光區、可見光區633nm的雷射光，該第二隔離層(3)利用使用60層的該等高折射率層(31)及該等低折射率層(32)交叉排列構成。該鏡片本體(1)與該第一隔離層(2)、該第二隔離層(3)結合後之透射率光譜特性，如第十七圖所示。由該第十七圖的統計數據顯示，長波長通過帶之最高透射率為72.327%，在波長529nm處，最低透
射率為2.824×10-1%，在波長400nm處，平均透射率為52.466%。截止帶之最低透射率為8.568×10-10%，在波長700nm處。
如第十八圖所示，係為633nm雷射光結合構造之波長-入射角三維透射率光譜特性，由該第十八圖可知，包括紫外光區雷射光、紅外光區雷射光、可見光區633nm雷射光，雷射光入射角度從0度至89度，該雷射光護目鏡片皆能全方位有效阻絕。
請參閱第十九圖所示，本發明另一實施例係為一種多波段及全方位之雷射光護目鏡，係包含一鏡架(4)，該鏡架(4)係結合有上述多波段及全方位之雷射光護目鏡片(5)。藉以利用該雷射光護目鏡片(5)之該第一隔離層可以阻絕紫外光區與紅外光區之雷射光，以及利用該第二隔離層可以阻絕可見光區之雷射光。因此，本發明實施例之該雷射光護目鏡片，係可供運用於軍事、工業、醫療、電腦半導體、3C產品、車燈照明、工業切割焊接、美容整形醫美、外科雷射光手術等技術領域，藉以能全方位有效阻絕各光區的雷射光。而且該雷射光護目鏡，雷射光損傷閾值高，完全符合全方位阻絕多波段雷射光之光譜要求，充分達到保護眼睛與光電感測、探測裝置設備之功能。
綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。
Claims (10)
- 一種多波段及全方位之雷射光護目鏡片，包含有：一鏡片本體，設有一第一表面及一第二表面；一第一隔離層，其係結合於該第一表面上，該第一隔離層係由8層至11層的膜層所構成，該第一隔離層係選自下列四種膜層的任一種：8層的膜層，距離該第一表面由遠而近排列的膜層，依序為第一膜層係為二氧化矽，厚度為60.67nm，第二膜層係為矽，厚度為6.35nm，第三膜層係為金，厚度為25.0nm，第四膜層係為二氧化矽，厚度為129.33nm，第五膜層係為金，厚度為25.0nm，第六膜層係為二氧化矽，厚度為129.06nm，第七膜層係為金，厚度為25.0nm，第八膜層係為矽，厚度為8.93nm；9層的膜層，距離該第一表面由遠而近排列的膜層，依序為第一膜層係為二氧化矽，厚度為53.50nm，第二膜層係為矽，厚度為7.0nm，第三膜層係為銀，厚度為16.0nm，第四膜層係為二氧化矽，厚度為135.0nm，第五膜層係為銀，厚度為16.0nm，第六膜層係為二氧化矽，厚度為125.0nm，第七膜層係為銀，厚度為16.0nm，第八膜層係為二氧化矽，厚度為150.51nm，第九膜層係為矽，厚度為58.0nm；10層的膜層，距離該第一表面由遠而近排列的膜層，依序為第一膜層係為二氧化矽，厚度為60.96nm，第二膜層係為矽，厚度為7.42nm，第三膜層係為金，厚度為25.0nm，第四膜層係為二氧化矽，厚度為136.65nm，第五膜層係為金，厚度為25.0nm，第六膜層係為二氧化矽，厚度為129.02nm，第七膜層係為金，厚度為25.0nm，第八膜層係為二氧化矽，厚度為135.63nm，第九膜層係為金，厚度為25.0nm，第十膜層(210)係為矽，厚度為10.33nm； 11層的膜層，距離該第一表面由遠而近排列的膜層，依序為第一膜層係為二氧化矽，厚度為59.88nm，第二膜層係為矽，厚度為7.0nm，第三膜層係為銀，厚度為16.0nm或20.0nm，第四膜層係為二氧化矽，厚度為135.74nm，第五膜層係為銀，厚度為16.0nm或20.0nm，第六膜層係為二氧化矽，厚度為123.33nm，第七膜層係為銀，厚度為16.0nm或20.0nm，第八膜層係為二氧化矽，厚度為126.14nm，第九膜層係為銀，厚度為16.0nm或20.0nm，第十膜層係為二氧化矽，厚度為149.34nm，第十一膜層係為矽，厚度為55.98nm；一第二隔離層，係結合於該第二表面上，該第二隔離層之層數係為30至60之間任一正整偶數，該第二隔離層係分別由膜堆週期數為15至30之間任一正整數的高折射率層及低折射率層交叉排列所構成，距離該第二表面最近的係為其中一該高折射率層，而距離該第二表面最遠的係為其中一該低折射率層，又遠離該第二表面有1/3至1/4數量層的該等高折射率層的厚度介於40.19nm~82.54nm之間，以及遠離該第二表面有1/3至1/4數量層的該等低折射率層的厚度則介於43.21nm~142.13nm之間，而其餘2/3至3/4數量層的該等高折射率層之厚度係為53.65nm，其餘2/3至3/4數量層的該等低折射率層之厚度則為86.35nm。
- 如申請專利範圍第1項所述多波段及全方位之雷射光護目鏡片，其中，該鏡片本體係為壓克力、聚碳酸酯或玻璃之材質所製成。
- 如申請專利範圍第1項所述多波段及全方位之雷射光護目鏡片，其中，該高折射率層係為二氧化鈦之高折射率材料所製成，該低折射率層係為氟鋁酸鈉、氟化鎂、二氧化矽或氧化鋁之低折射率材料所製成。
- 如申請專利範圍第1項所述多波段及全方位之雷射光護目鏡片，其中，該8層的膜層，對於紫外光區、可見光區、紅外光區的平均透射率分別為0.222%、35.571%、4.831×10-2%，對於特定雷射光波長850nm、1064nm、10600nm的平均透射率分別為0.32%、1.932×10-2%、6.888×10-6%。
- 如申請專利範圍第1項所述多波段及全方位之雷射光護目鏡片，其中，該9層的膜層，對於紫外光區、可見光區、紅外光區的平均透射率分別為0.152%、61.941%、0.279%，對於特定雷射光波長850nm、1064nm、10600nm的平均透射率分別為0.154%、1.883×10-2%、8.056×10-4%。
- 如申請專利範圍第1項所述多波段及全方位之雷射光護目鏡片，其中，該10層的膜層，對於紫外光區、可見光區、紅外光區的平均透射率分別為1.673×10-2%、27.732%、4.608×10-3%，對於特定雷射光波長850nm、1064nm、10600nm的平均透射率分別為3.737×10-3%、9.641×10-5%、3.04×10-6%。
- 如申請專利範圍第1項所述多波段及全方位之雷射光護目鏡片，其中，該11層的膜層，該銀之厚度為16.0nm，對於紫外光區、可見光區、紅外光區的平均透射率分別為7.858×10-2%、58.514%、1.141×10-2%，對於特定雷射光波長850nm、1064nm、10600nm的平均透射率分別為1.763×10-2%、1.178×10-3%、8.153×10-5%。
- 如申請專利範圍第1項所述多波段及全方位之雷射光護目鏡片，其中，該11層的膜層，該銀之厚度為20.0nm，對於特定雷射光波長850nm、1064nm、10600nm的平均透射率分別為1.766×10-3%、1.554×10-4%、2.590×10-5%。
- 如申請專利範圍第1項所述多波段及全方位之雷射光護目鏡片，其中，該等高折射率層及該等低折射率層之折射率比值係介於1.322~1.768之間。
- 一種多波段及全方位之雷射光護目鏡，包含一鏡架，該鏡架係結合有如申請專利範圍第1項至第9項任一項所述之多波段及全方位之雷射光護目鏡片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW107121330A TWI652522B (zh) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | Multi-band and full range of laser goggles and their lenses |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW107121330A TWI652522B (zh) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | Multi-band and full range of laser goggles and their lenses |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI652522B true TWI652522B (zh) | 2019-03-01 |
| TW202001354A TW202001354A (zh) | 2020-01-01 |
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ID=66590998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW107121330A TWI652522B (zh) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | Multi-band and full range of laser goggles and their lenses |
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| TW (1) | TWI652522B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111856627A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-10-30 | 河南镀邦光电股份有限公司 | 具有选择性调制蓝光光强度的光学功能薄膜 |
-
2018
- 2018-06-21 TW TW107121330A patent/TWI652522B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111856627A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-10-30 | 河南镀邦光电股份有限公司 | 具有选择性调制蓝光光强度的光学功能薄膜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| TW202001354A (zh) | 2020-01-01 |
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