DD211881A1

DD211881A1 - Schichtanordnung zur farbkorrektur optischer systeme

Info

Publication number: DD211881A1
Application number: DD24538282A
Authority: DD
Inventors: Horst Schwadke; Peter Fischer
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1982-12-01
Filing date: 1982-12-01
Publication date: 1984-07-25

Abstract

Es wird eine Anordnung von Interferenzschichten vorgeschlagen, mit der die Farbverfaelschung in optischen Systemen zur Bildaufnahme, Bilduebertragung und Bildwiedergabe, verursacht durch Absorption der Glaeser und selektiv wirkender Entspiegelungsinterferenzschichten, dadurch korrigiert wird, dass selektiv reflektierende Korrekturschichten anstelle der Entspiegelungsschichten aufgebracht werden, die die wirksamen optischen Dichten der Farbbereiche der auf dem Empfaenger gelangenden Strahlung so veraendern, dass bedingt gleiche Farbwiedergabe moeglich wird. Weiterhin werden Vorschlaege fuer eine optimale Lage der Korrekturschichten genannt.

Description

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Titel der Erfindung

SchichtanOrdnung zur Farbkorrektur optischer Systeme

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung "betrifft eine Schichtanordnung zur Farbkorrektur optischer Systeme zur Bildwiedergabe, Bildübertragung oder Bildaufnahme durch Interferenz,, deren optische Bauelemente durch selektive Absorption vor allem im kurzwelligen Spektralbereich sowie durch selektiv wirkende Entspiegelungsschichten Farbverfälschungen verursachen, die insbesondere bei einer großen Zahl von Linsen oder optischen Elementen mit den dem Stand der Technik"entsprechenden Methoden nicht ausreichend korrigiert werden können.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Entspiegelungs-Interferenzschichten in optischen Systemen, die über einen breiten Spektralbereich die Rest-

Ί5 reflexion auf kleinste Werte bringen. Dabei werden die spektrale Bandbreite und der Bntspiegelungsgrad durch steigende Schichtzahlen je Schichtanordnung vergrößert, wie im WP G 02 B/ 206392 bereits vorgeschlagen. Bekannt ist weiterhin, die optischen Dicken der Vergütungsschichten einzelner Flächen verschieden von einander zu wählen, so daß die Durchlässigkeit wenig von der Wellenlänge abhängt.. Erwähnt wird auch, daß die Bestreflexion einer Schichtanordnung nach bestimmten Erfordernissen wie Empfindlichkeit, Filterdurchlässigkeitsfunktionen usw. optimal errechnet werden kann.

Es wurde bereits vorgeschlagen, Farbkorrekturen an Mikroskopen durch selektiv v/irkende Mehrfachinterferenzschichten mit mehr als sieben Schichten vorzunehmen. (DB. 26 32. 34-1 A1)

Die Farbkorrektur wird dabei dadurch erreicht, daß die Energieverteilung der auf den Empfänger gelangenden Strahlung an das Emissionsspektrum der Lichtquelle angepaßt wird. Wie aus- der Literatur hervorgeht, können bedingt gleiche 5.Farben durch verschiedene Spektralfunktionen realisiert werden» Die Zusammenhänge.zwischen Farbtemperatur, spektraler Verteilung des Lichtes, Korrektur an Mikroskopen sind mit dem Ergebnis untersucht worden, daß eine Anpassung der Beleuchtungseinrichtung an die Farbtemperatur des Aufnahmematerialsallein nicht-ausreichend ist bzw. auch eine FiI- - terung für das Filmmaterial möglich ist, mit der der Farbstich innerhalb der Toleranzen am geringsten wird. Nach DHT. 45 22 Bl. 5_r6 werden.·' Farbwiedergabe-Kennzahlen für Aufnahme.ob-jektive festgelegt,- die sowohl die Farbtemperatur als auch eine mittlere Filmempfindlichkeit berücksichtigen. Damit wird deutlich, daß die in BE 26 32 341 A1. offenbarte Lösung-einer Anpassung der spektralen Energieverteilung mit Mehrfachinterferenzschichten an das Emissionsspektrum einer Bezugslichtquelle eine an dessen Spektralfunktion invertierte Korrekturfunktion erfordert, die im gesamten Spektralbereich engtoleriert sein muß. und zu hoher selektiver Eeflexion führt, wobei.das entstehende Streulicht Farbschleier verursacht und kontrastmindernd wirkt» Für Aufnähme objektive wird dadurch der Transmissionsgrad auf unzulässige Werte gesenkt, Herstellungstoleranzen der Schichten haben aufgrund sehr steiler Filterkanten erheblichen Einfluß auf das Korrekturergebnis. Eine weitere Möglichkeit zur empirischen Farbkorrektur-von Aufnahme objektiv en durch verschiedene Anordnung der Entspiegelungsschwerpunkte der Einzelschichten, um im Durchlaßbereich eine gewisse Wenigkeit zu erzeugen mit der der grüne Farbanteil reduziert werden kann, hat ebenfalls Nachteile. So wirken sich Herstellungstoleranzen der Schichten stark auf die Korrektur aus, da die Farbkorrektur durch die Überlagerung der Filterkanten erreicht wird und wegen flach verlaufender Filterkanten Sinfachinterferenzschichten eingesetzt werden müssen und Kompensation nur bis zu einem bestimmten Grad möglich ist.

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Ziel der Erfindung;

Das Ziel der Erfindung "besteht darin,- die "beschriebenen Nachteile, wie Kontrastverschlechterung durch Streulicht (Falschlicht), Verminderung der Transmission bei erhöhter Schichtzahl, Nichteinhaltung des Farbdichtenverhältnisses bzw. der Farborttoleranz in der !Fertigung und unzureichende Kompensation der Farbverfälschung, mit an sich bekannten Interferenzschichten selektiv wirkende optische Systeme so zu korrigieren, daß eine bedingt gleiche Farbwiedergabe im Rahmen vorgegebener Farbtoleranzen, z, B. Farbmaßzahlen nach DIN 4-5 22 oder Farbortlage nach TGL 94 4-0, mit diesem System;erreicht und der Einfluß von Herstellungstoleranzen dünner Schichten minimiert werden kann. Dabei soll das zu Farbschleiern führende selektive Streulicht auf das unbedingt erforderliche Maß beschränkt bleiben und der Licht-· transmissionsgrad soll die von der Farbverfälschung mitbestimmte physikalische Grenze erreichen.

Darlegung; des Wesens der-Erfindung;

Aufgabe der Erfindung ist-es, auf'einfache Weise ohne zusätzliche optische Bauelemente und ohne zusätzliche Inter— ferenzschichten die Farbverfälschung zu korrigieren und dabei die bekannten Entspiegelungsschichten optimiert anzulegen. Die technischen Ursachen der Mängel, der bekannten Lösungen sind darin zu suchen, daß die Farbkorrektur optischer Systeme durch die Kompensation der auf den Empfänger gelangenden Strahlung auf das Emissionsspektrum von Bezugslichtquellen erreicht wird. Diese Korrektur erfordert Korrekturschichten, die im gesamten Spektralbereich optimal an das optische System angepaßt sein müssen* Das führt zu Mehrfachinterferenzschichtsystemen"mit erheblicher Reflexion und steil verlaufenden Filterkanten auch in den anzuhebenden Farbbereichen.

Im Gegensatz zur unbedingt gleichen Farbwiedergabe, für die nur ein spezieller spektraler Verlauf existiert, können bei den bedingt gleichen Farbwiedergaben unterschiedliche spektrale Bnergieverläufe "zum gleichen Farbeindruck führen, vorausgesetzt,, das Verhältnis der wirksamen optischen Dichten der Farbbereiche ist gleich.

Unter diesem Gesichtspunkt sind für Objektive Farbwiedergabe-Kennaahlen festgelegt worden, die nicht nur. die Farbtemperatur einer Bezugslichtquelle, sondern auch die.spektrale Empfindlichkeit des Smpfängers, z. B. Farbfilm, berücksichtigen. .

Da die spektrale Empfindlichkeit des Empfängers den Lutherbedingungen wenigstens annähernd entsprechen sollte, gibt es Spektralbereiche, die nicht so stark gewichtet sind wie die Sättigungsmaxima der Farbbereiche. Bei vorgegebenen Farbdichtetoleranzen sind also in gewissen Spektralbereichen größere. Abweichungen der Transmission zulässig. Die spektrale Transmission optischer Systeme ergibt sich einerseits aus der. Absorption.. (Beintransmission) der verwendeten Gläser nach dem Beerschen Gesetz, sie bewirkt im all- J 15 gemeinen eine Gelbverschiebung,-. andererseits durch, die selektive Wirkung der Entspiegelungsinterferenzschichten, die ebenfalls die optisch wirksamen Farbdichten nichtlinear verändern und z* B,.. Grünverschiebungen zur Folge haben können. Sin angenommenes. System, z,. B, aus gleichartigen optischen Elementen, ändert-seine Transmission exponentiell-mit deren Anzahl. Entsprechend verringert sich auch die Bandbreite. Zur Farbwiedergabe hat der Empfänger drei verschiedene spektrale Smpfindlichkeitsfunktionen, deren spektrale Lage vorgegeben ist. Einschränkungen der Bandbreite bewirken, daß die in die

Flanken des Bandpasses fallenden Farbdichten nichtlinear vergrößert werden und Farbverfälschungen hervorrufen* -" ' Eine Möglichkeit, diese Farbverfälschungen zu korrigieren, bieten spektrale Verläufe, die selektive Transmission derart aufweisen, daß die Farbwerte bzw. die wirksamen optischen Dichten der Farbbereiche so geändert werden, daß das Farbgleichgewicht innerhalb vorgegebener Grenzen wieder hergestellt wird. Es ist nur erforderlich, die Integrale der optischen DiGhten zu ändern. Damit ist die spezielle spektrale Form der Korrekturschicht in hohem Maße variabel.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die optischen Schichte! ic ken und Brechwerte der Interferenzschichten/schicht sowie die Trägermaterialien variierbar

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sind, daß die Korrekturschichten von den gewichteten Integralen der Transmission "bestimmt werden und die auf den Empfänger gelangende Strahlung in ihren wirksamen optischen Farbdichten dadurch korrigierbar ist, daß Minima der Reflexion einer oder mehrerer Korrekturschichten in die bezüglich der Dichte zu reduzierenden Farbbereiche und die Maxima der Reflexion in,die anzuhebenden IFärbbereiche gelegt und so geordnet sind, daß in den vorgegebenen Farbtoleranzen bedingt gleiche Farbwiedergabe entsteht.

Vorteilhaft ist eine Schichtanordnung zur Farbkorrektur optischer Systeme, wenn auf einem in bekannter Weise entspiegelten System eine oder mehrere Korrekturschichten aus absorptionsarmen, dielektrischen Materialien bestehen, deren optische Schichtdicke größer oder gleich 5/4- Wellenlängen der-.Wellenlänge des kurzwelligen Reflexionsminimums .ist und deren Welligkeit der Reflexion so gewählt wird, daß das kurzwellige.-Minimum in den Farbbereich Blau fällt, das Reflexionsmaximum die wirksame optische Dichte des Farbbereiches Grün erhöht und ein weiteres Minimum den Farbbereich Rot korrigiert»

Eine weitere vorteilhafte Anordnung, vorzugsv/eise für optische Systeme mit geringer Anzahl von Glas-Luft-Flächen, ergibt sich daraus, daß- Mehrfachinterferenzschichtanordnungen mit entsprechender Welligkeit der Reflexion verwendet werden, deren Reflexionsmaximum in dem in seiner Dichte anzuhebenden Farbbereich kleiner als das der Sinfachinterferenzschichten ist.

-ils zweckmäßig erweist es sich, wenn die selektiv reflektierende Korrekturschicht so im optischen Strahlengang angeordnet ist, daß durch Reflexion entstehendes Streulicht nur vom abgeblendeten Strahl verursacht wird oder die der Lichtquelle zugekehrte Frontfläche zur Korrektur verwendet wird.

Sine weitere vorteilhafte Lösung wird erreicht, wenn die Korrekturschicht durch das optische System so in der Empfängerebene abgebildet wird, daß die Beleuchtungsstärke

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des selektiven Streulichts unter der Empfindlichkeitsschwelle des Empfängers gehalten wird -oder sich innerhalb der Palschlichttoleranz bewegt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel in einer Korrekturschicht näher erläutert werden. Der Kurvenverlauf.einer Korrekturschicht an einem 10-linsigen optischen System zeige ein Eeflexionsminimuin, mit dem der Farbbereich Blau entspiegelt wird, bei 4-50 nm. Mit dem zweiten Heflexionsminimum bei 750 nm wird, der !Parkbereich Hot teilweise entspiegelt. Das Maximum der Beflexion entspricht dem'des unentspiegelten Glases und dämpft den grünen Parbbereich ausreichend. Muß der J?arbbereich Bot stärker angehoben werden, so ist eine Korrekturschicht mit einer optischen Dicke, von 7/4- geeigneter, da der Abstand der Extreme, geringer- wird. . .. .

Die Earbkorrektur erfolgt rechnergestützt, in dem die äquidistanten spektralen Transmissionswerte des Systems ohne Korrekturflächen, mit. der Transmission der Korrekturflachen gewichtet und nach bekannten Farbberechnungsverfahren die

Farbortlage bzw. die wirksamen optischen Farbdichten be-

rechnet werden.

Die Anzahl der eingefügten Korrekturschichten hängt vom Grad der !Par "bverfälsc hung ab. Hat das optische System eigene Beleuchtung, so kann diese in die Korrektur einbezogen werden. Die optischen Baugruppen der Beleuchtung wie Lampe, Beilektor, Kondensoren können selbst Träger der. Korrekturinterferenzschichten sein. Die Korrekturschichten können aber auch auf Elemente der Empfänger wie Aufnahmeröhren, Filter und Halbleiterempfänger oder der Wiedergabeeinrichtung, Objektträger und Objekte selbst aufgebracht sein.

Die. Korrekturschicht wird im System so angeordnet, daß das Streulicht nur vom abgeblendeten Strahl entstehen kann, bei offenen Systemen könnte auch die Frontfläche Träger der Korrekturschicht sein. Eine zusätzliche Möglichkeit, die Wirkung des selektiven Streulichts auf den Empfänger zu reduzieren, besteht darin, die wirksame optische Dichte des Streulichts zu erhöhen, d. h. seine Bestrahlungsstärke unter

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die Smpfindlichkeitsscbwelle zu senken. ,Die korrigierenden Flächen sind so anzuordnen, daß die nachfolgende Optik sie vergrößernd in die Smpfängerebene abbildet. Ist der Farbort .vorgegeben,- so kann die LiGhttransiaission geändert werden, in dem sowohl die Entspiegelungsbandbreite wie auch komplementär die Korrekturschicht geändert wird. " -

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Claims

Erfindungs anspruch

1. Schichtanordnung zur Farbkorrektur optischer Systeme zur Bildaufnahme, Bildübertragung und Bildwiedergabe mit Hilfe von Interferenzschichten aus absorptionsarmen dielektrischen Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Schichtdicken und Brechwerte der Interferenzschichten sowie die Trägermaterialien variierbar sind, daß die Korrekturschichten von den gewichteten Integralen der Transmission bestimmt werden und die auf den Empfänger gelangende Strahlung in ihren wirksamen optischen Farbdichten dadurch korrigierbar ist, daß Minima der Reflexion einer oder-mehrerer Korrekturschichten in die bezüglich der Dichte zu reduzierenden Farbbereiche und die Maxima der-Reflexion in die anzuhebenden Farbbereiche gelegt und so geordnet sind, daß in den vorgegebenen Farbtoleranzen bedingt gleiche Farbwiedergäbe entsteht.

2. Schichtanordnung zur Farbkorrektur optischer Systeme nach Punkt Λ dadurch gekennzeichnet, daß zur Farbkorrektur in bekannter Weise entspiegelter Systeme eine oder mehrere Korrekturschichten aus absorptionsarmen dielektrischen Materialien aufgebracht werden, deren optische Schichtdicke größer oder gleich 5/4- Wellenlängen der Wellenlänge des kurzwelligen Eeflexiönsminimums beträgt und deren Welligkeit der !Reflexion so gewählt wird, daß das kurzwellige Minimum in den Farbbereich Blau fällt, daß das Reflexionsmaximum die wirksame optische Dichte des Farbbereichs Grün erhöht und ein weiteres Minimum den Farbbe-. reich Rot korrigiert.

3· Schichtanordnung zur Farbkorrektur optischer Systeme nach ; Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise für optische Systeme mit geringer Anzahl von Glas-Luft-Flächen Mehrfachinterferenzschichtanordnungen mit entsprechender Welligkeit der Reflexion verwendet werden können, deren Reflexionsmaximum in dem in seiner Dichte anzuhebenden Farbbereich kleiner als das der Einfachinterferenzschichten sein kann.

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4. Schichtanordnung zur Irarbkorrektur optischer Systeme nach ; Punkt- 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die selektiv reflektierende Korrekturschicht so im optischen Strahlengang angeordnet' ist, daß durch Reflexion entstehendes Streulicht nur vom abgeblendeten Strahl verursacht wird oder die der Lichtquelle zugekehrte Prontflache zur Korrektur verwendet wird.

5. Schichtanordnung zur Parbkorrektur optischer Systeme nach : Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschicht durch das optische System so in der Smpfängerebene abgebildet wird, daß die Beleuchtungsstärke des selektiven Streulichts unter die Empfindlichkeitsschwelle des Empfängers gehalten wird oder sich innerhalb der Palschlichttoleranz bewegt.

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