航空宇宙および防衛光学における光学的課題を解決する方法は常に複数存在し、各選択肢がすべてにおいて同等に優れているわけではない。本稿では、ARコーティングガラスを競合する材料・工程・設計アプローチと、商業的に重要な基準—性能、耐久性、単価、納期—に基づいて比較する。
航空宇宙および防衛光学におけるAR反射防止ガラス
航空宇宙および防衛光学において、それは品質に対する一般的な好みではなく、特定の要件セットに翻訳される。航空宇宙光学は熱真空、振動、衝撃、および放射環境に対して認定され、一度認定されると変更が困難であり、これが文書化と再現性を支配的な要件とする。重量は重要であり、コーティングは水分吸収なしで生存しなければならず、すべての部品は認定の足跡を担う。
代替手段との比較
コーティングの代替には、より低い屈折率の基板の使用、屈折率整合接着剤へのガラスの積層、エッチングまたはテクスチャ化された防眩表面の使用、および単に反射を受け入れることが含まれる。エッチングされた防眩ガラスは反射を抑制するのではなく光を散乱させ、これは明るい環境での視認性には優れるが、結像や透過には劣る。積層による屈折率整合はスタック内ではうまく機能するが、最外表面には何もしない。コーティングなしのガラスは機械的窓にはしばしば許容されるが、ユーザーやセンサが通して見るものにはほとんど許容されない。航空宇宙および防衛光学において、決定的な問いは、システムがより多くの透過光を必要とするか、より少ない反射光を必要とするかである—それらは関連するが同一ではなく、防眩処理は最初を犠牲にして2つ目を解決する。
基板と材料の選定
基板は、コーティングが対処しなければならないものを決定する。B270と超透明フロートガラスはディスプレイおよび計器窓の標準的な担体であり、低コストで高い透過率を提供する。ホウケイ酸ガラスは熱安定性を追加し、ガラスが強化、積層、または熱にさらされる場合に重要である。石英と溶融石英は帯域を紫外線側へ拡張し、コーティングがより高いエネルギーに耐えなければならない場所で使用される。アクリルとポリカーボネートは、耐擦傷性よりも重量が重要な場合にコーティングされるが、低温成膜を必要とし、一般的に最も硬い酸化物スタックを受け入れられない。航空宇宙および防衛光学において、材料は利用可能な厚み範囲も設定し、1 mm未満の薄い基板は、反りがリスクとなるコーティング時と、クランプ応力が光学歪として現れる組立時の両方で注意を要する。
コストと納期を左右する要因
ARコーティングのコストは、層数、コーティングされた面積、および片面か両面かの処理に応じて増大する。片面の4層広帯域スタックが経済的なベースラインである；平均反射率を0.2%未満に押し下げること、帯域を拡張すること、または撥水および帯電防止機能を追加することは、それぞれ層を追加し工程の感度を高める。両面のコーティングはプロセスコストを約2倍にするが、通常、2つの片面部品よりも安価である。パターン化されたコーティング、有効口径、およびマスク領域は、コストがマスクに支配されるリソグラフィまたはマスキング工程を追加する。航空宇宙および防衛光学において、最も安価な改善はほぼ常に第2面をコーティングすることである。なぜなら未コーティングの裏面は、前面のコーティングが除去する以上の反射光を寄与することが多いからである。
実際に重要な公差
AR仕様は寸法的ではなく測光的である。有用な数値は、指定帯域全体の平均反射率、最悪波長での最大反射率、透過率、ヘイズ、および反射の残留色である。面あたり0.5%未満の平均反射率は通常の工業仕様であり、0.2%未満はより多い層で達成可能である；ヘイズは0.3%未満、理想的には0.1%未満に留めるべきである。なぜならヘイズは観察者が灰色の膜として知覚するものだからである。寸法公差—外形、厚み、面取り、エッジ品質—はハウジングに従う。航空宇宙および防衛光学において、最も頻繁に見落とされる仕様項目は残留反射の色である：すべての測光目標を満たすコーティングでも、目に見えて青または緑に読まれ得、ディスプレイや建築窓にとってその色は顧客が最初に見るものである。
規格・文書・トレーサビリティ
ARコーティングガラスは、光学性能仕様に加えて耐久性およびコンプライアンス文書によって認定される。光学受入れは、定義された測定幾何学を伴う、指定帯域にわたる反射率、透過率、およびヘイズの目標によって定義される。耐久性は通常、摩耗、密着性、および湿度についてMIL-C-48497に従い、屋外暴露または洗浄体制のための追加の顧客固有試験を伴う。環境コンプライアンスはRoHSおよびREACH宣言を通じて文書化される。航空宇宙および防衛光学において、出荷を最も頻繁に遅らせる規格は顧客独自のものである：特定の洗浄薬品耐性リスト、接合に必要な表面エネルギー、または表面抵抗で表される帯電防止要件。
航空宇宙および防衛光学に特有の要件
航空宇宙および防衛光学において、それは品質に対する一般的な好みではなく、特定の要件セットに翻訳される。航空宇宙光学は熱真空、振動、衝撃、および放射環境に対して認定され、一度認定されると変更が困難であり、これが文書化と再現性を支配的な要件とする。重量は重要であり、コーティングは水分吸収なしで生存しなければならず、すべての部品は認定の足跡を担う。
- 熱真空および振動の生存
- 高い比剛性をもつ軽量
- 水分シフトのないコーティング安定性
- 完全な初回納品およびプロセス文書
AS9100品質システム、コーティングおよび表面品質のMIL仕様、および顧客固有の環境認定プロトコル。
選定データ一覧
| パラメータ | 標準値 | 備考 |
|---|---|---|
| 面あたり反射率 | R ≤ 0.5 %平均、R ≤ 0.2 %達成可能 | 420 - 680 nm |
| 透過向上 | 片面最大99 %、両面で> 99 % | コーティングなしB270の92 %に対して |
| 帯域オプション | 400-700、400-1100、900-1700 nm、デュアルバンド | 広帯域またはチューニング |
| 基板 | B270、超透明、ホウケイ酸ガラス、石英、アクリル | 0.5 - 12 mm |
| ヘイズ | ≤ 0.3 %、通常≤ 0.1 % | ヘイズメータ |
| 耐摩耗性 | 鉛筆硬度9H、スチールウール0000合格 | 硬質酸化物スタック |
| 密着性 | テープ試験4B以上 | クロスハッチ |
| 環境 | 85/85湿度、塩水噴霧、UV安定 | 屋外グレードあり |
| コーティングパターン | 全面、有効口径のみ、またはマスク | マージン0.5 - 1 mmが標準 |
よくある質問
ARコーティングは実際にどの反射率に達しますか？
面あたり平均0.5%未満は日常的なものであり、0.2%未満は多層スタックで可視帯域全体で達成可能である。両面がコーティングされるとき、99%を超える全透過率が可能である。
片面か両面か、どちらをコーティングすべきですか？
予算が許す限り両面である。未コーティングの裏面は通常、前面のコーティングが除去するのと同じだけの光を反射するため、それをむき出しにすると利益の大部分を放棄し、しばしば可視のゴーストを導入する。
タッチスクリーンのコーティングの耐久性はどの程度ですか？
硬質酸化物スタックは9H鉛筆試験と0000スチールウール摩耗に合格し、指紋耐性のために最外層を追加できる。日々の指紋油暴露下での耐久性は、通常、コーティングではなく洗浄方法によって制限される。