为使用眼睛追踪装置的装置提供视觉矫正的光学制品的制作方法

本发明涉及一种光学制品，该光学制品包括多层干涉涂层、并且尤其是明显减少在可见光区(即：380至780nm)和近红外(nir)区(尤其是对于范围大致从900至2000nm的波长)两者中的反射的抗反射涂层，而同时与在红外波长中工作的眼睛追踪器(et)系统是兼容的。光学制品尤其可以是眼科镜片，如眼镜镜片。本发明还涉及一种光学装置，该光学装置值得注意地包括所述光学制品并且可以适合于例如形成增强现实装置、虚拟现实装置或眼睛追踪装置。

背景技术：

1、nir范围常用于照射眼睛以进行眼睛追踪的光，因为nir光对用户来说是不可见的，并且同时允许瞳孔上的对比度非常好，这使得可以获得眼睛目光方向或眼睛运动测量的高准确度和高可靠性或任何其他测量的高准确度和高可靠性，其他测量如与瞳孔大小和位置、角膜表面上的眼睛反射、眼睛晶状体表面、眼睑等相关。

2、这样的测量可以通过特定的光学装置进行，除了眼科镜片之外，还包括深红色和nir光源和摄像机。

3、然而，当深红色和nir光源向配戴这样的设备的用户的眼睛发送光时，眼科镜片的面上会发生多次反射。这样的多次反射会对相机的检测器产生噪声，从而无法正确定位瞳孔。

4、例如文献us 2018/003961描述了一种投影系统(参见该文献的图4)。该投影系统包括投影表面(如镜片)、红外(ir)光束发射器(ir源)和接收来自用户眼睛的ir光的红外光束接收器。结合到投影表面的全息光学元件(hoe)将光反射到眼睛或到达眼睛。因此，在该文献中，提出了一种反射解决方案来追踪眼睛。用户可以通过投影表面看到真实世界，并且还可以通过全息光学元件和可见的附加光源显示虚拟图像。然而，在这种投影系统中，需要在投影表面上提供抗反射涂层。事实上，来自该投影表面的反射可能会降低图像品质(形成重影)，并且可能会限制眼睛追踪(et)性能。

5、如本文中所使用的并且如图1所示，重影3是镜片1内部内反射的物理现象。它仅对具有屈光度的镜片或棱镜是可见的，因为它将重影3与光源2的图像分开。当通过镜片1看光源时，重影3是可见的。取决于其颜色和强度，重影可能是佩戴者不舒适的原因。

6、文献us 2018/113508描述了一种用于虚拟和混合或增强现实(vr/ar)头戴式显示器(hmd)的眼睛追踪系统。特别地，该眼睛追踪系统可以包括安装在可佩戴外壳中的显示图像的显示器和两个目镜镜片。该显示器可以是透明的，并且因此也允许用户看到真实世界。用户通过目镜镜片看到显示器。目镜镜片在通常接近目镜镜片的光学无限远的设计距离处形成所显示内容的虚拟图像。ir相机通过目镜镜片捕捉用户面部。然而，在该文献中，由于镜片表面上的反射，也可能产生重影。

7、因此，需要提供一种用于虚拟和混合或增强现实(vr/ar)头戴式显示器(hmd)的光学制品，其使得对该hmd的佩戴者/用户的正确折射成为可能。特别地，需要提供一种光学制品，其能够限制在ir波长下工作的et系统的用户的重影，同时与其(反射或透射et系统)兼容，即：其对et所使用的ir波长足够透明，以限制et照明系统所需的功率消耗。

8、还需要提供一种用于vr/ar hmd的光学制品，其限制可以到达用户眼睛的ir光和来自hmd的外部环境的ir光(以下称为“外部ir”)。事实上，已知的是，ir光可能导致视觉问题，如白内障风险增加、干眼综合征、泪膜改变等。此外，减少来自环境的ir光、尤其是近红外光(nir)也是平衡由et系统提供的额外的nir光的方式，使得到达眼睛的总nir光保持不变或得到改善(即：即使在使用眼睛追踪器时也是整体减少的)。

9、事实上，使用常规解决方案来保护眼睛免受外部ir可能导致使用ir波长的et系统的性能较差，或者相反地，使用有效的et解决方案可能会导致保护眼睛免受外部ir的解决方案差。事实上，例如，任何被设计来减少外部ir的可用的nir反射堆叠体将给et系统如果设计不当，则产生非常令人困扰的重影，而任何被设计来限制眼睛追踪中使用的ir范围的反射的可用的nir反射堆叠体如果设计不当，则将不会截留外部ir。另一种解决方案是在镜片中添加吸收染料。然而，如果眼睛追踪器通过镜片对眼睛照明或成像，则任何可用的吸收染料都会导致透射et系统的透明度差，并且因此需要更高的功率水平才能用ir源照亮眼睛。

10、此外，对于光学制品配戴者的舒适度来说，限制范围从380nm到780nm的可见光区内的反射也很重要。

11、因此，需要提供用于旨在用于增强现实装置、虚拟现实装置、或眼睛追踪装置的光学制品的新型干涉涂层，这些干涉涂层解决了上述问题中的至少一个、并且优选所有的问题。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是通过寻求开发一种透明光学制品、尤其是如眼镜镜片的眼科镜片来弥补上述缺陷，该光学制品包括无机或有机玻璃质基材，该基材至少包括干涉涂层，如抗反射涂层，所述抗反射涂层在可见光区中具有非常好的抗反射性能，同时在nir区中也具有非常特定的反射，并且这样做不会损害其制造的经济和/或工业可行性。

2、因此，本发明涉及一种光学制品、优选眼科镜片，其包括具有前主面和后主面的透明基材，主面中的至少一个涂覆有多层干涉涂层，该多层干涉涂层包括至少一个具有高于或等于1.55的折射率的高折射率层(hi)和至少一个具有低于1.55的折射率层的低折射率层(li)的堆叠体，其中所述多层干涉涂层具有或赋予该光学制品：

3、■对于至少小于或等于35°的入射角，小于或等于2.5％的在可见光区中的平均光反射系数，记为rv；

4、■在小于或等于20°的入射角时，小于或等于1.5％的针对范围从800nm至900nm波长的平均反射系数，记为rmet(800-900)，其特征在于：

5、■所述多层干涉涂层在小于或等于20°的入射角时具有大于或等于12％的在范围从900nm至2000nm的近红外(nir)区中的平均反射系数，记为rmnir，和/或所述透明基材包括至少一种吸收染料，该吸收染料在波长范围从900至2000nm的近红外区域中吸收。

6、因此，根据本发明的光学制品包括高效多层干涉涂层，该多层干涉涂层具有在可见光区中非常低反射、在常规眼睛追踪器中使用的nir范围(即：从800至900nm)中非常低的反射(以下称为rmet(800-900))、以及在可能值得注意地来自光学制品佩戴者/用户的外部环境的范围从900至2000nm的nir区中高的反射。

7、因此，本发明的多层干涉涂层能够截止来自光学制品佩戴者/用户的环境的潜在有害ir光以保护眼睛，同时为眼睛追踪器(et)系统中使用的nir光提供良好的性能(不截止)以便保护et照明系统以免出现重影和高功率消耗。

8、本发明还提供一种光学装置，该光学装置可以是增强现实装置、虚拟现实装置和眼睛追踪装置，包括如上所述的这样的光学制品和在深红色区和近红外区发光的光源。

技术特征：

1.一种光学制品，其包括具有前主面和后主面的透明基材，所述主面中的至少一个涂覆有多层干涉涂层，所述多层干涉涂层包括至少一个具有大于或等于1.55的折射率的高折射率层(hi)和至少一个具有小于1.55的折射率层的低折射率层(li)的堆叠体，其中所述多层干涉涂层具有：

2.根据权利要求1所述的光学制品，其中，所述多层干涉涂层在小于或等于20°的入射角时具有的在近红外中的平均反射系数rmnir大于或等于12％、优选大于或等于13％、更优选大于或等于15％、典型地大于或等于20％、并且特别地大于或等于30％，如大于或等于40％。

3.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品，其中，所述多层干涉涂层在小于或等于20°的入射角时具有的平均反射系数小于或等于1％、优选小于或等于0.9％、典型地小于或等于0.8％、并且特别地小于或等于0.7％。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品，其中，所述多层干涉涂层在小于或等于20°的入射角时具有的平均反射系数和/或平均反射系数小于或等于1％、优选小于或等于0.9％、典型地小于或等于0.8％。

5.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品，其中，所述光学制品在小于或等于20°的入射角时具有大于或等于60％、优选大于或等于70％、并且特别地大于或等于75％的针对范围从800nm至900nm波长的平均透射系数，记为

6.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品，其中，所述光学制品在小于或等于20°的入射角时具有小于或等于80％、优选小于或等于75％、并且典型地小于或等于65％的针对范围从900nm至1500nm波长的平均透射系数，记为tm(900-1500)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品，其中，所述至少一种吸收染料能够透射至少50％、优选至少60％的波长范围从800至900nm、优选范围从700至1000nm的至少到达所述基材的所述主面中的一个上的光并且阻挡至少30％、优选40％的波长范围从1000至1500nm的至少到达所述基材的所述主面中的一个上的光。

8.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品，其中，所述多层干涉涂层交替地包括hi层和li层，并且具有的层数大于或等于4。

9.根据权利要求8所述的光学制品，其中，所述多层干涉涂层在远离所述基材的方向上至少包括：

10.根据权利要求8所述的光学制品，其中，所述多层干涉涂层在远离所述基材的方向上至少包括：

11.根据权利要求8所述的光学制品，其中，所述多层干涉涂层进一步包括至少一个连续的金属层，所述至少一个连续的金属层由至少一种或多种选自以下的金属制成：银(ag)、铝(al)、金(au)、钡(ba)、硼(b)、镉(cd)、铈(ce)、钴(co)、铬(cr)、铜(cu)、铁(fe)、锗(ge)、铪(hf)、铟(in)、铱(ir)、钾(k)、镧(la)、镁(mg)、锰(mn)、钼(mo)、镍(ni)、钕(nd)、铌(nb)、铅(pb)、钯(pd)、铂(pt)、铼(re)、锑(sb)、硒(se)、硅(si)、锡(sn)、锶(sr)、钽(ta)、钛(ti)、碲(te)、铊(tl)、钒(v)、钨(n)、锌(zn)或锆(zr)；或其组合，并且优选是金(au)。

12.根据权利要求11所述的光学制品，其中，所述多层干涉涂层在远离所述基材的方向上至少包括：

13.根据前述权利要求中任一项所述的光学制品，其中，所述光学制品的两个主面涂覆有所述多层干涉涂层。

14.一种光学装置，其包括在深红色和近红外区中发光的光源，其特征在于，所述光学装置包括根据前述权利要求1至13中所述的光学制品。

15.根据权利要求14所述的光学装置，其特征在于，所述光学装置是增强现实装置、虚拟现实装置或眼睛追踪装置。

技术总结
本发明涉及一种光学制品，其包括具有前主面和后主面的透明基材，这些主面中的至少一个涂覆有多层干涉涂层，该多层干涉涂层包括至少一个具有大于或等于1.55的折射率的高折射率层(HI)和至少一个具有小于1.55的折射率层的低折射率层(LI)的堆叠体，其中所述多层干涉涂层具有：■对于至少小于或等于35°的入射角，小于或等于2.5％的在可见光区中的平均光反射系数，记为Rv；■在小于或等于20°的入射角时，小于或等于1.5％的针对范围从800nm至900nm波长的平均反射系数，记为Rm<supgt;ET</supgt;(800<supgt;‑</supgt;900)，其特征在于：■所述多层干涉涂层在小于或等于20°的入射角时具有大于或等于11.5％的在范围从900nm至2000nm的近红外(NIR)区中的平均反射系数，记为R<subgt;m</subgt;<supgt;NIR</supgt;，和/或所述透明基材包含至少一种吸收染料，该吸收染料在波长范围从900至2000nm的近红外区中吸收。

技术研发人员：H·莫里
受保护的技术使用者：依视路国际公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13