DD203983A1 - Interferenzfilter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Interferenzfilter fuer konvergent einfallende Lichtstrahlen, der in spektral arbeitenden Aufnahmesystemen, Abtastsystemen oder Beleuchtungseinrichtungen zum Einsatz kommen kann. Mit einem erfindungsgemaeszen Interferenzfilter kann ueber die gesamte Filterflaeche fuer konvergent einfallende Lichtstrahlen eine gleiche Transmission realisiert werden.Auf ein Traegermaterial ist ein Wechselschichtsystem aufgebracht, das ausgehend vom Beruehrungspunkt des senkrecht auftreffenden Lichtstrahls in jeder Schicht radial nach auszen eine kontinuierlich verlaufende Dickenzunahme besitzt.Die Dickenzunahme Delta d verlaeuft in Abhaengigkeit vom Einfallswinkel Alpha der Lichtstrahlen nach der Vorschrift (Formel) wobei N eine das Wechselschichtsystem charakterisierende Konstante ist.

Description

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Titel der Erfindung: Interferenzfilter

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein Interferenzfilter für konvergent einfallende Lichtstrahlen, der in spektral arbeitenden Aufnahmesystemen, Abtastsystemen oder Beleuchtungseinrichtungen zum Einsatz kommen kann.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Es ist bekannt, daß sich der Bereich der spektralen Trans mission von. Interferenzfiltern bei Lichte infallsvvinke In

cC ^ 0° in Richtung kurze Wellen, gegenüber dem Transmissionsbereich bei cC = 0°, verschiebt.

Diese Problematik der Verschiebung des Transmissionsbereiches von Interferenzfiltern bei schräger Durchstrahlung wird u.a. in der Erfindungsbeschreibung OS 21 36 266 dargestellt.

Auf Grund der geometrischen Anordnung des Interferenfil~ ters im Strahlengang eines Aufnahmesystems und der damit verbundenen unterschiedlich schrägen Durchstrahlung des Interferenzfilters kommt es dazu, daß in jedem Bildpunkt ein anderer spektraler Transmissionsbereich wirksam wird. Dieser nachteilige Effekt ist in den Randzonen der fotografischen Aufnahme besonders stark ausgeprägt, da hier der Lichteinfallswinkel cC gegenüber dem Zentrum mit oC = 0 am größten ist. Bei der Auswertung solcher Aufnahmen kann es zu Pehlinterpretationen kommen.

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In der Präzis wird versucht durch die Wahl geeigneter hoch- und niedrigbrechender Materialien bzw. die Wahl geeigneter Schichtsysteme einen möglichst hohen effektiven Brechungsindex des Schichtsystems zu erhalten, um dadurch die Verschiebung des Bereiches der spektralen Transmission möglichst gering zu halten. Diese Variante der Minimierung der Verschiebung sind jedoch durch die Materialien Grenzen gesetzt. Eine Lösung wie die Verschiebung des Transmissionsbereiches von Interferenzfiltern bei schräger Durchstrahlung zu umgehen ist, wird in der Erfindungsbeschreibung OS 21 36 299 vorgestellt. Der in dieser Erfindungsbeschreibung dargestellte Interferenzfilter für konvergent einfallende Lichtstrahlen ist so aufgebaut, daß die Ein- und Austrittsflächen des Trägermaterials so gekrümmt sind, daß diese Flächen überall unter gleichem Winkel von den einfallenden Lichtstrahlen getroffen werden. Die genannte Lösung ist jedoch technologisch schwer zu realisieren, da ganz spezielle und komplizierte gerätetechnische Voraussetzungen erforderlich sind, um über die gesamte gekrümmte Oberfläche des Trägermaterials absolut gleichdicke Wechselschichten aufzubringen.

Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist es, ,mit geringstem Aufwand ein Interferenzfilter herzustellen, dessen Transmission über die gesamte Filterfläche für konvergent einfallende Lichtstrahlen gleich ist.

Wesen der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Interferenzfilter zu schaffen, bei dem in j-edem Punkt der Pläche der gleiche Transmissionsbereich realisiert wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Interferenzfilter für konvergent einfallende Lichtstrahlen, bei dem ein Trägermaterial mit einem Wechselschichtsystem vorhanden ist, dadurch gelöst, daß das Wechselschichtsystem ausgehend vom Berührungspunkt des senkrecht auftretenden Lichtstrahls in .jeder Schicht radial nach außen eine kontinuierlich verlaufende Dickenzunahme aufweist, und daß die Dickenzunahme /^d

in Abhängigkeit vom Einfallswinkel oC der Lichtstrahlen nach der Vorschrift

A _

erfolgt, wobei Ή eine das Wechselschichtsyatem charakterisierende Konstante darstellt.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mit geringem Aufwand ein Interferenzfilter hergestellt werden kann, dessen Transmission über die gesamte Pilterflache für konvergent einfallende Lichtstrahlen gleich ist.

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt

Pig. 1 eine schematische Darstellung eines Interferenzfilters gemäß der Erfindung in einem konvergenten

Strahlengang einer Lichtquelle.

In dem Schema nach Pig. 1 ist.eine Punktlichtquelle 1 mit konvergenten Strahlengang, eine Blende 2 und ein Interferenzfilter 3j bestehend aus einem Wechselschichtsystem 4 und ei-

IQ nem Träger 5 dargestellt. Der konvergente Strahlengang der Punktlichtquelle 1 wird durch die Blende 2 begrenzt und somit ein maximaler Lichteinfallswinkel cC _maz für den Interferenzfilter 3 festgelegt. Wie aus Pig. 1 ersichtlich,, .nimmt die Dicke d des Wechselschichtsystems 4 von einem Zentrum 7 ausgehend nach außen kontinuierlich zu. Jeder beliebige Lichtstrahl 6 des konvergenten Strahlenbündels,, dem ein Lichteinfallswinkel oC_x zugeordnet ist, soll den gleichen Bereich der spektralen Transmission wie das Zentrum 7 des Interferenzfilters 3 haben. Im Zentrum 7 mit einem Lichteinfallswinkel oC = 0 wird das Wechselschichtsystem 4 für die Schwerpunktwellenlänge A₀ aufgebaut. Das Wechselschichtsystem 4 kann dabei folgende Struktur haben:

G 10 ( HL ) 2 H 10 ( LH ) A

4L «J U H / U O

G - Glasträger A - Luft

H - ^q / _ Schicht eines Materials mit hohem Brechungsindex ^L ~ ⁰A ~ Schicht eines Materials mit niedrigem Brechungsindes

Der effektive Brechungsindex des gesamten Interferenzschichtsystems sei II, (d.h. Έ ist eine Konstante, die das Wechselschichtsystem 4 charakterisiert) wobei seine Dicke d durch Aq definiert wird.

Pur jeden beliebigen Punkt des Interferenzfilters 3 niit dem diesem Punkt zugeordneten Lichteinfallswinkel C¹C_x-( 0 ^- cC-χ ^ oC_mQX ) wird die Dicke d des Wechselschichtsystems 4 und damit der Bereich der spektralen Transmission zunächst für einen theoretischen Lichtstrahl mit dem Lichteinfallswinkel aC = 0° durch die Wellenlänge Λ χ = Λ Q -j- Δ A festgelegt. Dabei wird

Ay gerade so gewählt, daß durch den tatsächlich einfallenden Lichtstrahl 6 mit einem Lichteinfallswinkel gegenüber dem theoretischen Lichtstrahl mit dem Lichteinfallswinkel oC = 0 und die damit verbundene Verschiebung des Bereichs der spektralen Transmission in Richtung kurze Wellen den Betrag Δ A kompensiert. Da für einen Interferenzfiltertyp Έ als Systemkonstante feststeht und je nach Anwendungsziel ausgewählt wird, ist damit die Dicke der /U. ~ Schichten bzw, die Dicke d des Wechselschichtsystems 4 an jedem beliebigen Punkt des Interferenzfilters 3 durch die Beziehung

~\j 1 -f sin CC_x W

V /ν j

bekannt.

Somit kommt es bei dem erfindungsgemäßen Interferenzfilter 3 in jedem Punkt durch den tatsächlich einfallenden Lichtstrahl 6 mit dem Lichteinfallswinkel cC_x zu einer Verschiebung der Schwerpunktswellenlänge des Bereichs der spektralen Transmission von A^ zu Aq den Bereich der spektralen

Transmission, .der im Zentrum 7 realisiert wird. D.h. bei einer Dickenzunähme A d

Ad = d

bezüglich der Dicke d im Zentrum 7 des Wechselschichtsystems 4 wird gewährleistet, daß in jedem Punkt des Interferenzfilters 3 der gleiche Bereich der spektralen Transmission bei konvergent einfallenden Lichtstrahlen realisiert wird.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Interferenzfilter für konvergent einfallende Lichtstrahlen, bei dem ein Trägermaterial mit einem Wechselschichtsystem vorhanden ist, gekennzeichnet dadurch, daß das Wech.se!schichtsystem ausgehend vom Berührungspunkt des. senkrecht auftretenden Lichtstrahls in jeder Schicht radial nach außen eine kontinuierlich verlaufende Dickenzunahme aufweist, und daß die Dickenzunahme Aci in Abhängigkeit vom Einfallswinkel cC der Lichtstrahlen nach der Vorschrift

   d - el

   - 1

   erfolgt, wobei Ή eine das Wechselschichtsystem charakterisierende Konstante darstellt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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