AR反射防止ガラスがカバーする選択肢は、多くの図面が想定するよりも広範囲に及び、その違いが性能と価格の双方を決める。本稿では、AR/VRおよびスマートグラスで利用可能な実用的な選択肢—基板、コーティング工程、厚み、公差—を比較し、各トレードオフが奏功する場合とそうでない場合を示す。
AR/VRおよびスマートグラスにおけるAR反射防止ガラス
AR/VRおよびスマートグラスにおいて、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。頭部装着型光学は数センチメートルの距離で人間の目によって評価されるため、ヘイズ、迷光、および色シフトは即座に可視である。重量と厚みが工業デザインを駆動し、設計者を薄いまたは極薄のガラス、ウェハスケール加工、および着用・落下・毎日の洗浄に耐えるコーティングへと押しやる。
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。AR/VRおよびスマートグラスにおいて、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。
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。AR/VRおよびスマートグラスにおいて、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。
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。AR/VRおよびスマートグラスにおいて、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。
コーティングと成膜の検討事項
ARスタックは、帯域全体で反射率曲線を平坦にするために、4層、6層以上に成膜される、低屈折率シリカとより高い屈折率の酸化物（ニオブ、タンタル、またはチタン酸化物）の交互積層から構成される。より広い帯域とより低い反射率の両方にはより多い層が必要であり、各層が干渉バランスに寄与するため、より多い層はより厳しいプロセス制御を意味する。イオンアシスト成膜は耐久性のために好まれる：得られる膜は緻密であるため、湿気に耐え、摩耗に耐え、湿度が変化しても色がシフトしない。撥水性および撥油性の最外層はタッチ面によく追加され、導電性または帯電防止層はホコリの保持が問題となる場所で役立つ。AR/VRおよびスマートグラスについては、成膜プロセスは、コーティングを両面に1回で適用できるか、2回のパスが必要かも決定する。
AR/VRおよびスマートグラスに特有の要件
AR/VRおよびスマートグラスにおいて、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。頭部装着型光学は数センチメートルの距離で人間の目によって評価されるため、ヘイズ、迷光、および色シフトは即座に可視である。重量と厚みが工業デザインを駆動し、設計者を薄いまたは極薄のガラス、ウェハスケール加工、および着用・落下・毎日の洗浄に耐えるコーティングへと押しやる。
- シースルーコンバイナ光路用の0.1%未満のヘイズ
- 薄板ガラス用のウェハスケール厚み均一性
- 定義された入射角での波長選択挙動
- 耐衝撃性をもつ軽量
光学図面のISO 10110、完成機器のIEC 62368コンテキスト、およびRoHSおよびREACH宣言。
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
熱処理または強化ガラスをコーティングできますか？
はい、しかし強化サイクルがほとんどの薄膜スタックを損傷するため、コーティングは強化後に適用されなければならない。コーティングされた部品をその後強化しなければならない場合、コーティング設計は熱安定性用に選択されなければならない。
なぜ反射が青または緑に見えるのですか？
スタックは各波長で同一ではなく、帯域全体で反射率をバランスさせるためである。残留色は中性に調整できるが、通常より多い層を必要とするため、許容できる残留色を明示的に指定する。
反射防止に加えて防眩処理も提供しますか？
はい。反射防止コーティングは透過光を最大化し、防眩エッチングは視認性のために反射光を散乱させる。多くのディスプレイ製品は、顧客が両方を望む場合、コーティングされた前面とエッチングされた表面を組み合わせる。