DE3134477C2 - Absorbierender Entspiegelungsbelag für eine metallische Schicht - Google Patents

Abstract

Es wird ein metallischer Antireflexfilm beschrieben, der aus einer relativ dicken, d.h. lichtundurchlässigen Metallschicht besteht, auf dem sich mindestens eine dünne zweite metallische Schicht befindet. Die zweite metallische Schicht auf einer oder auch auf beiden Seiten der dicken Metallschicht besteht zweckmäßig aus Chromoxid. Der beschriebene Antireflexfilm erleichtert die Herstellung insbesondere bei seiner Verwendung für Streulichtblenden oder Ringspalte in optischen Instrumenten wie Endoskopen oder Mikroskopen.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf .pinen absorbierenden Entspiegelungsbelag gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere handelt es sich hierbei um einen Belag auf der Oberfläche von optischen Bauelementen wie Blenden oder Ringspaltelementen, wie sie für Endoskope oder Mikroskope oder ähnliche optische Instrumente verwendet werden. Er soll verhindern, daß Licht im sichtbaren Bereich von der Oberfläche reflektiert wird.

Gewöhnlich wird zur Herstellung einer Blende oder eines Ringspalts, wie sie für ein Endoskop oder Mikroskop benötigt werden, eine Linsenfläche oder eine ebene Glasfläche mit schwarzer Farbe bestrichen und ein Öffnungsteil, durch den Licht hindurchtreten soll, zum Abziehen der Farbe ausgeschnitten. Man kann aber zur Herstellung der Blende oder des Ringspalts auch auf die Linsenfläche bzw. auf die ebene Glasfläche einen Metallfilm aufdampfen, in welchem Fall auf die Oberfläche des Metallfilms ein dielektrischer Antireflexbelag aufgebracht und dann eine öffnung durch Fotoätzen gebildet wurde. Bei dieser Fotoätzmethode zur Bildung der Öffnung mußten der dielektrische Film und der Metallfilm jeweils gesondert unter Verwendung unterschiedlicher Ätzlösungen für den dielektrischen Film bzw. für das Metall geätzt werden.

Aus dem Buch »Dünne Schichten Tür die Optik« von Dr. H. Anders, 1965, Seite 67 ist bekannt, daß man nicht nur durch Verwendung homogener absorbierender Schichten, sondern auch durch Aufbringen einer dünnen Metallschicht auf eine absorptionsfreie Schicht den störend hohen Reflexionsgrad von als Skalen. Masken und Blenden dienenden Metallschichten herabsetzen kann. Weil hierbei nur für eine bestimmte Wellenlänge eine Nullstelle der Reflexion erreichbar ist. während für weißes Licht eine große Reflexion übrigbleibt, soll zunächst auf eine Glasfläche eine inhomogene absorbierende Schicht mit einer vom Glas aus kontinuierlich ansteigenden Brechzahl und hierauf die Metallschicht aufgebracht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen absorbierenden Antireflexbelag zur Entspiegelung einer metallischen Schicht zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Entspiegelungsbelag gelöst.

Der hier beschriebene Entspiegelungsbelag hat den Vorteil, daß der Reflexionsfaktor im Bereich des sichtbaren Lichtes etwa von 400 bis 700 mn je nach Wellenlänge und der Parametern ri und A- zwischen nahezu null und weniger als 10% gehalten werden kann, und ..war ohne die Notwendigkeit, spezielle Bedingungen hinsichtlich der lichtundurchlässigen metallischen Schicht, insbesondere deren Brechungsindex einzuhalten. Der Entspiegelungsbelag kann insbesondere für eine Streulichtblende oder für einen Ringspalt verwendet werden, deren Herstellung dadurch vereinfacht wird, daß der Entspiegelungsbelag mit demselben Ätzmittel behandelt werden kann wie die dicke metallische Schicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 Schnittansichten von drei verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung;

Fig. 4 bis 6 die Kurven des spektralen Reflexionsfaktors, die sich bei den genannten drei Ausführungsbeispielen ergeben; und

Fig. 7 den Verlauf des spektralen Reflexionsfaktors bei einer Anordnung ohne Entspiegelungsmaßnahmen.

Durch die Erfindung soll die Reflexion von Licht auf einer Metalloberfläche mit einem metallischen oder aus Chromoxid bestehenden Belag verhindert werden. Gemäß Fig. 1 wird der Belag I auf eine metallische Unterlage in Form einer dicken, für Licht im wesentlichen undurchlässigen Schicht II aufgebracht. Der komplexe Brechungsindex des Belages I ist h₂ = n₂ — /A₂. die Belagdicke beträgt </,, der komplexe Index der dicken metallischen Schicht II ist A₁ = H₃-Jk₃ und der Index des Mediums (Luft oder eine Glasplatte) über der Oberfläche A des Belages I ist /i,. Der auf die Gesamtstärke bezogene Reflexionsfaktor R entspricht dann bei senkrecht auf die Oberfläche A auffallendem Licht der folgenden Beziehung (1). wobei p_l2 und p₂₃ die Absolutwerte des komplexen Verhältnisses der Amplituden der reflektierten und auftreffenden Wellen an den Oberflächen des Belages I bzw. der Schicht II und φ₁₂ bzw. φ_2ί die zugehörigen Phasen bedeuten:

+k\

₁₂p₂₃cos(<i)₁₂ + ^₂3-2;;₂i/) (1)

n\ + k\— n\

_{2 =} (n₃-n₂)²+(k₃-k₂)²

2π

Damit Reflexion verhindert werden kann, können daher die Faktoren n₂, A₂ und (I₁ so gewählt werden, daß sie die Amplitudenbeziehung und die Phasenbeziehung gemäß den beiden folgenden Formel» (2) bzw. (3) erfüllen:

3 4

p\-,e^lky + p\ e~^2t2ⁿ —Ip₁-Jp₂₃ = O (2) Kurve α tatsächlich gemessene Werte and die Kurve b

φ~ _φ _-> _ _+π (3) berechnete Werte. Die Darstellung zeigt, daß die tat-

² sächlich gemessenen Werte nicht wesentlich von den

errechneten Werten abweichen.

Selbst wenn die obige Formel (2) nicht streng erfüllt 5 Die gemäß dem zweiten Ausfuhrungsbeispiel gebildete

sein sollte, ist bei Erfüllung der Formel (3) eine weit- Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt. Hier sollen beide

gehende Reflexionsverhinderung möglich, wenn für Oberflächen der dicken metallischen Schicht Reflexion

1 ^n₁ ^ 2 die Faktoren n₂, A-,, «j und λ-j in den folgenden verhindern, weshalb auch auf die zum Belag I entge-

Grenzen gehalten werden: gengesetzte Seite der Schicht II ein Entspiegelungsbelag

<-,<?„<-* n^i- <m 10 III aufsebracht ist. Die Indices und Dicken der betref-

'-~ "~ _," ,. fenden Filme nahen folgende Werte:

O.o ^ n₃ ^ 4. 2^Ar₃SlO

_ß . . " ^l "¹I_94-04.- _d _₄₇ -> „„ *£gj gA J^OjJ £ "l

In der Praxis kann es sogar genügen, wenn die Formel

_ß I_{94-04 d} _₄₇ > „

(3) ebenfalls nicht streng, sondern nur im wesentlichen *£gj „ gA J^_OjJ £ "genüeel _dkk

oder ungefähr erfüllt ist. 15 _{Belae In Cr o} · _->₄ /%Ί

Zur Verhinderte von Reflexion auf beiden Ober- JA", ^{C 2}°³ "⁴I,';

flächen kann gemäß Fig. 2 die metallische Schicht II

als Basis verwendet und auf jede ihrer Oberflächen je Die Charakteristiken des spektralen Reflexionsfaktors

ein Entspiegelungsbelag I bzw. III aufgebracht werden. (berechnete Werte) des zweiten Ausführungsbeispieis

Mit G ist in Fig. 2 eine Glasplatte bezeichnet. 20 sind in Fig. 5 dargestellt. Dort repräsentiert die Kurve

Die obigen Erläuterungen bezogen sich auf einschich- a_x die allgemeinen Reflexionsfaktoren „uf der in Betige Beläge. Der Belag I kann aber auch mehrere Schichten rührung mit Luft stehendenden Seite und die Kurve a₂ einschließlich einer dielektrischen Schicht enthalten. diejenigen auf der Glasseite.

Wenn im Falle eines Mehrschicht-Belages der sich dann Ergänzend und zum Vergleich zeigt Fig. 7 die Refle-

aus der entsprechenden Kombination ergebende äquiva- 25 xionsfai-i'.orkurven von nicht gegen Reflexion geschützten

lente komplexe Index in den oben angegebenen Grenzen Proben. Auch hier repräsentiert die Kurve α, die Fak-

für /j, und k₂ gehalten wird, ergibt sich derselbe Refle- toren auf der Luftseite und die Kurve a₂ diejenigen

xionsverhinderungseffekt wie bei einer einzigen Schicht. auf der Glasseite. Der erfindungsgemäß erreichte be-

Bei einem solchen Mehrschicht-Belag kann im übrigen merkenswerte Antireflexeffekt geht aus einem Vergleich

besonders zweckmäßig für die erste Schicht ein Metall 30 der Fig. 7 und 5 deutlich hervor.

verwendet werden, bei dem die obigen Grenzen für das Das dritte Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemäß

Metall eingehalten werden. gebildeten Filmes ist in Fig. 3 dargestellt. Hier besteht

Im folgenden werden Einzelheiten der beschriebenen Hp-- Entspiegelungsbelag I aus zwei Schichten. Die Indices

Ausfuhrungsbeispiele erläutert. Bei dem ersten Ausfüh- und Filmdicken haben bei diesem Ausführungsbeispiel

rungsbeispiel gemäß Fig. 1 hat der Belag I einen komple- 35 folgende Werte:
xen Index von 2.4 bis 0.41, eine Dicke von 44.7 ηιμ und
besteht aus Cr₂O₃. Die Schicht II ist so dick, daß im
wesentlichen kein Licht durchdrineen kann, hat einen
komplexen Index von 1.97 bis 3.31 und besteht aus

einer Legierung (Inconel) aus 75.3% Ni. 15.6% Cr. ₄₀

7.7% Fe und 1,4% anderen Elementen. Eine Glas- Die spektralen Reflexionsfaktorkurven (berechnete

platte mit dem Index n, = 1.52 befindet sich auf der Werte) des dritten Ausführungsbeispiels sind in Fig. 6

Auffallseite des Belages I. Die Kurve des spektralen dargestellt. Erfindungsgemäß kann auch in diesem Fall

Reflexionsfaktors eines derart gebildeten Entspiege- Reflexion verhindert werden, obwohl ein metallhaltiger

lungsbelages ist in Fig. 4 dargeste'lt. Dort zeigt die 45 Belag aus zwei oder mehr Schichten verwendet wird.

Luft	"l	= 1	el·-,	= 45 ΐτμ	dick
Belag I	'':	= 2.4-0,4/.	d'i	= 5,1 mμ
	«'■>'	= 1,97-3,3/,	dy	:genügend
Schicht	II «j	= 0.82-5.99/.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Absorbierender Entspiegelungsbelag für eine dicke metallische Schicht (II), die für Licht im wesentlichen undurchlässig ist, dadurch gekennzeichnet, daß der komplexe Brechungsindex (,n'—ik) des Entspiegelungsbelags (I) der folgenden Beziehung genügt:

10

0 <A" ^0,7.

2. Entspiegelungsbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Dicke d_x so gewählt ist, daß im wesentlichen die Phasenbeziehung

2π

mit η = -

erfüllt ist vobei φ_α und ^₁₂ die Phase des komplexen Verhältnisses der Amplituden der reflektierten und auftreffenden Wellen an der Oberfläche der dicken Schicht (II) bzw. des Entspiegelungsbelages (I) und A₀ eine gegebene Wellenlänge bedeuten.

3. Entspiegelungsbelag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Chromoxid besteht.