DE102017126711A1

DE102017126711A1 - Optical filter

Info

Publication number: DE102017126711A1
Application number: DE102017126711.5A
Authority: DE
Inventors: Helmut Jorke; Klaus Rohwer
Original assignee: Infitec GmbH
Current assignee: Infitec GmbH
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2019-05-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen nicht-planen, optischen insbesondere schmalbandigen Filter 1 mit wenigstens einem Durchlass- oder Sperrbereich mit einer mittleren Bandbreite von unter 30 nm. Er zeigt einen schichtförmigen Aufbau mit einer Trägerschicht 2 und einem auf eine Oberfläche der Trägerschicht 2 aufgebrachten Stapel 3 aus einer Vielzahl von Metalloxidschichten zur Festlegung der optischen Filtereigenschaften. Erfindungsgemäß ist eine Deckschicht 4 vorgesehen, die auf der der Trägerschicht 2 abgewandten Oberfläche des Stapels 3 flächig aufgebracht ist und die eine Dicke 4a zeigt, die der Dicke 2a der Trägerschicht 2 entspricht. Durch diesen erfindungsgemäßen Aufbau des nicht-planen, optischen Filters 1 gelingt es, den Stapel 3 aus einer Vielzahl von Metalloxidschichten in eine im Wesentlichen symmetrische Struktur aus Trägerschicht 2 und Deckschicht 3 einzubringen und durch diese zu umschließen. Durch diesen besonderen Aufbau gelingt es, die Anzahl an Störstellen insbesondere Bruchstellen insbesondere in den sehr dünnen Metalloxidschichten des Stapels 3 zu reduzieren und die optische Qualität des Filters 1 zu verbessern.The invention relates to a non-planar, optical, in particular narrow-band, filter 1 having at least one transmission or blocking region with an average bandwidth of less than 30 nm. It exhibits a layered structure with a carrier layer 2 and a stack 3 applied to a surface of the carrier layer 2 a plurality of metal oxide layers for determining the optical filter properties. According to the invention, a cover layer 4 is provided, which is applied on the surface of the stack 3 remote from the carrier layer 2 in a planar manner and which has a thickness 4a which corresponds to the thickness 2a of the carrier layer 2. This construction according to the invention of the non-planar, optical filter 1 makes it possible to introduce the stack 3 of a multiplicity of metal oxide layers into a substantially symmetrical structure of carrier layer 2 and cover layer 3 and to enclose them. By means of this special structure, it is possible to reduce the number of defects, in particular break points, in particular in the very thin metal oxide layers of the stack 3 and to improve the optical quality of the filter 1.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung betrifft einen optischen Filter mit wenigstens einem Durchlass- oder Sperrbereich insbesondere einen schmalbandigen Filter mit wenigstens einem Durchlass- oder Sperrbereich mit einer mittleren Bandbreite von unter 30 nm.The invention relates to an optical filter having at least one passband or stopband, in particular a narrowband filter having at least one passband or stopband having an average bandwidth of less than 30 nm.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Es existieren verschiedene Techniken zur dreidimensionalen Wiedergabe von Bildern und Videodaten sowie CAD-Daten. Aus der DE 198 08 264 C2 ist ein Stereosystem nach der Wellenlängenmultiplex-Technologie bekannt. Dabei werden von einem Objekt zwei Stereohalbbilder, auch Perspektivteilbilder, erzeugt, die das Objekt unter unterschiedlichen Bildwinkeln darstellen. Der Bildwinkelunterschied entspricht dabei bevorzugt der Augenparallaxe des menschlichen Betrachters.There are various techniques for the three-dimensional reproduction of images and video data as well as CAD data. From the DE 198 08 264 C2 is a stereo system according to the wavelength division multiplexing technology known. In this case, two stereo fields, including perspective partial images, are generated by an object, which represent the object at different image angles. The image angle difference preferably corresponds to the eye parallax of the human observer.

Zur Erzeugung eines räumlichen Eindrucks des Objektes wirken ein Stereoprojektor und eine Stereobrille derart zusammen, dass ein Betrachter, der die projizierten Stereobilder durch die Brillengläser der Betrachtungsvorrichtung hindurch betrachtet, das dem rechten Auge zugeordnete Stereohalbbild nur mit dem rechten Auge und das dem linken Auge zugeordnete Stereohalbbild nur mit dem linken Auge sieht.To generate a spatial impression of the object, a stereo projector and a stereo eyeglasses cooperate in such a way that a viewer who views the projected stereo images through the eyeglass lenses of the viewing device, the stereo field associated with the right eye only with the right eye and the stereo field associated with the left eye only with the left eye sees.

Bei dem hier beschriebenen Wellenlängenmultiplex-Stereosystem werden die beiden Stereohalbbilder mit zueinander orthogonalen Emissions- oder Projektionsspektren auf einem Projektionsschirm, beispielsweise eine Kinoleinwand projiziert. Unter orthogonalen Emissions- oder Projektionsspektren werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung allgemein Emissions-oder Projektionsspektren verstanden, deren Spektralbänder einander im sichtbaren Bereich im Wesentlichen nicht überlappen.In the wavelength division multiplex stereo system described here, the two stereo fields with mutually orthogonal emission or projection spectra are projected onto a projection screen, for example a cinema screen. In the context of the present description, orthogonal emission or projection spectra are generally understood to mean emission or projection spectra whose spectral bands do not substantially overlap one another in the visible range.

Beim Wellenlängenmultiplexing werden mehrere voneinander beabstandete, schmalbandige Spektralbänder zur Projektion verwendet, die sich bezüglich der Lage an der spektralen Empfindlichkeit der drei Farbrezeptoren des menschlichen Auges orientieren. Dabei unterscheiden sich die Bänder des Emissions- oder Projektionsspektrums für das rechte Stereohalbbild von den Bändern des Emissions- oder Projektionsspektrums für das linke Stereohalbbild derart, dass die oben erläuterte Bedingung der Orthogonalität der Emissions- oder Projektionsspektren erfüllt ist.Wavelength division multiplexing uses a plurality of spaced-apart, narrow-band spectral bands for projection, which are orientated relative to the position by the spectral sensitivity of the three color receptors of the human eye. In this case, the bands of the emission or projection spectrum for the right stereo field differ from the bands of the emission or projection spectrum for the left stereo field in such a way that the above-explained condition of the orthogonality of the emission or projection spectra is fulfilled.

Die erzeugten Stereohalbbilder werden auf dem Projektionsschirm deckend aufeinander projiziert. Dabei ist es möglich, die unterschiedlichen Emissions- oder Projektionsspektren durch den Einsatz von jeweils drei sehr schmalbandigen Lichtquellen insbesondere mittels Lasern zu realisieren, deren Emissions- oder Projektionsspektren im roten, grünen bzw. blauen Spektralbereich liegen und paarweise zueinander versetzt sind.The generated stereo fields are projected on the projection screen opaque to each other. In this case, it is possible to realize the different emission or projection spectra by using in each case three very narrowband light sources, in particular by means of lasers whose emission or projection spectra are in the red, green or blue spectral range and are offset in pairs from one another.

Alternativ ist beschrieben, die Emissions- oder Projektionsspektren mittels schmalbandiger Interferenzfilter aus einer breitbandigen Weißlichtquelle zu generieren.Alternatively, it is described to generate the emission or projection spectra by means of narrowband interference filters from a broadband white light source.

Die Stereobrille zeigt dabei Brillengläser, die als Interferenzfilter entsprechend den Projektorinterferenzfiltern ausgebildet sind. Diese selektiven und trennscharfen Interferenzfilter zur Erzeugung des linken Stereohalbbildes im Projektor und zur Selektion im linken Brillenglas sind identisch ausgebildet, so dass mit Hilfe des linken Brillenglases das durch den entsprechenden Interferenzfilter im Projektor erzeugte linke Stereohalbbild durchgelassen wird, während das rechte Stereohalbbild mittels eines orthogonalen Interferenzfilters für das rechte Stereohalbbild gesperrt wird. In entsprechender Weise erfolgt dies umgekehrt mit dem rechten Brillenglas der Stereobrille, das den gleichen Interferenzfilter mit der gleichen Spektralstruktur wie der Interferenzfilter im Projektor für das rechte Stereohalbbild aufweist. Durch diese Ausbildung der Stereobrille, die auf den Stereoprojektor mit seinen Emissions-oder Projektionsspektren abgestimmt ist, wird eine verlässliche Kanaltrennung geschaffen.The stereo glasses shows spectacle lenses which are designed as interference filters corresponding to the projector interference filters. These selective and selective interference filter for generating the left stereo field in the projector and for selection in the left lens are designed identically, so that with the aid of the left lens the left stereo field generated by the corresponding interference filter in the projector is transmitted, while the right stereo field by means of an orthogonal interference filter locked for the right stereo field. Correspondingly, this is done inversely with the right lens of the stereo glasses, which has the same interference filter with the same spectral structure as the interference filter in the projector for the right stereo field. Through this design of the stereo glasses, which is tuned to the stereo projector with its emission or projection spectra, a reliable channel separation is created.

Die Interferenzfilter, wie sie in der DE 198 08 264 C2 verwendet werden, stellen plane, optische Filter dar, die auf einem aus Klarglas gebildeten Träger mehrere sehr dünne Reflexionsschichten aus Metalloxiden und sehr dünne dielektrische, farblose Schichten aufgebracht haben. Dabei zeigen die aufgebrachten Schichten wechselweise unterschiedliche Brechungsindices. An jeder Grenzfläche zwischen zwei Materialien wird die auftreffende elektromagnetische Strahlung in einen Teil aufgespalten, der reflektiert wird und in einen anderen Teil, der durchgelassen wird. An den vielen Grenzschichten entstehen sehr viele Teilstrahlen, die sich wechselseitig überlagern und auslöschen also interferieren können, so dass bei geeigneter Materialwahl und Dickenwahl der Schichten die Filtereigenschaften spezifisch gewählt werden können. Gerade wenn sehr kantensteile Filtercharakteristiken und starke Blockungen gewünscht sind, werden viele spezifische Interferenzschichten benötigt, die die planen Interferenzfilter sehr aufwändig machen. Da Interferenzfilter sehr flankensteile Durchlassbereiche und gute Blockungen ermöglichen, sind sie für die Wellenlängenmultiplex-Stereotechnologie besonders geeignet. Sie zeigen jedoch eine starke Abhängigkeit der Durchlassbereiche von der Blickrichtung einer die Brille tragenden Person, was den Einsatz einschränkt. Weiterhin erweisen sich diese planen Interferenzfilter als sehr steif und spröde; werden diese Interferenzfilter gebogen, entstehen Störstellen insbesondere Bruchstellen an verschiedenen Bereichen der Trägerschicht oder der einzelnen der vielen Metalloxidschichten. Diese Bruchstellen wirken sich negativ auf die optischen Eigenschaften aus.The interference filters as used in the DE 198 08 264 C2 are used, represent plane, optical filters, which have applied to a support made of clear glass several very thin reflection layers of metal oxides and very thin dielectric, colorless layers. The applied layers show alternately different refractive indices. At each interface between two materials, the incident electromagnetic radiation is split into a part that is reflected and another part that is transmitted. At the many boundary layers, a large number of partial beams are created, which can mutually overlap and extinguish so that they can interfere, so that the filter properties can be specifically selected with a suitable choice of material and thickness of the layers. Especially when very edge-to-edge filter characteristics and strong blockages are desired, many specific interference layers are needed, which make the plane interference filters very expensive. Since interference filters allow very low passband passages and good blocking, they are particularly suitable for wavelength division multiplex stereo technology. However, they show a strong dependence of the passbands on the line of sight the person wearing the glasses, which limits the use. Furthermore, these plane interference filters prove to be very stiff and brittle; If these interference filters are bent, defects occur, in particular fractures on different regions of the carrier layer or of the individual ones of the many metal oxide layers. These breakages have a negative effect on the optical properties.

Ein ähnliches System ist aus der WO 2008/140787 A2 bekannt. Zum Betrachten stereoskopischer Bilder wird bei diesem System eine Brille mit gebogenen Brillengläsern verwendet, die jeweils spektral komplementäre Filter darstellen. Infolge der Krümmung der Brillengläser und dadurch auch der Filter werden Wellenlängenverschiebungen der Transmissionseigenschaften der Filter, die von der Blickrichtung einer die Brille tragenden Person abhängig sind, kompensiert. Die gebogenen Interferenzfilter der Brillengläser zeigen mehrere auf einem aus Klarglas gebildeten Träger aufgebrachte sehr dünne Reflexionsschichten aus Metalloxiden. Bei der Herstellung dieser nicht-planen Interferenzfilter hat es sich gezeigt, dass Störstellen insbesondere Bruchstellen an verschiedenen Bereichen der Trägerschicht oder der einzelnen der vielen Metalloxidschichten entstehen. Diese Bruchstellen wirken sich negativ auf die optischen Eigenschaften aus.A similar system is from the WO 2008/140787 A2 known. For viewing stereoscopic images, this system uses spectacles with curved spectacle lenses, each representing spectrally complementary filters. As a result of the curvature of the lenses and thereby also of the filter, wavelength shifts of the transmission properties of the filters, which are dependent on the viewing direction of a person wearing the spectacles, are compensated. The bent interference filters of the spectacle lenses show a plurality of very thin reflection layers of metal oxides applied to a carrier formed from clear glass. In the production of these non-planar interference filters, it has been found that impurities, in particular fractures, occur at different regions of the carrier layer or the individual of the many metal oxide layers. These breakages have a negative effect on the optical properties.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen optischen Filter insbesondere einen schmalbandigen optischen Filter anzugeben, der weniger Störstellen insbesondere Bruchstellen an verschiedenen Bereichen der Trägerschicht
oder der einzelnen der vielen Metalloxidschichten als der Stand der Technik aufweist und damit bessere optische Eigenschaften zeigt.The object of the invention is to specify an optical filter, in particular a narrow-band optical filter, which has fewer impurities, in particular break points, at different regions of the carrier layer
or the individual one of the many metal oxide layers as the prior art and thus shows better optical properties.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen nicht-planen optischen Filter, welcher die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, gelöst.The object is achieved by a non-planar optical filter, which has the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße, nicht-plane optische Filter zeigt wenigstens einen Durchlass- oder Sperrbereich und weist einen schichtförmigen Aufbau mit einer Trägerschicht und einen auf eine Oberfläche der Trägerschicht aufgebrachten Stapel aus einer Vielzahl von Metalloxidschichten zur Festlegung der optischen insbesondere schmalbandigen Filtereigenschaften auf. Der erfindungsgemäße, optische Filter ist dabei insbesondere als schmalbandiger optischer Filter mit wenigstens einem Durchlass- oder Sperrbereich mit einer mittleren Bandbreite von unter 30 nm ausgebildet.The non-planar optical filter according to the invention exhibits at least one transmission or blocking region and has a layered structure with a carrier layer and a stack of a multiplicity of metal oxide layers applied to a surface of the carrier layer for determining the optical, in particular narrowband filter properties. The optical filter according to the invention is designed in particular as a narrow-band optical filter with at least one passband or stopband with an average bandwidth of less than 30 nm.

Erfindungsgemäß ist eine Deckschicht vorgesehen, die auf der der Trägerschicht abgewandten Oberfläche des Stapels flächig aufgebracht ist und die eine Dicke zeigt, die der Dicke der Trägerschicht entspricht.According to the invention, a covering layer is provided which is applied in a planar manner on the surface of the stack facing away from the carrier layer and which exhibits a thickness which corresponds to the thickness of the carrier layer.

Durch diesen erfindungsgemäßen Aufbau des nicht-planen, optischen Filters gelingt es, den Stapel aus einer Vielzahl von Metalloxidschichten in eine im Wesentlichen symmetrische Struktur aus Trägerschicht und Deckschicht einzubringen und durch diese zu umschließen. Durch diesen besonderen Aufbau gelingt es, die Anzahl an Störstellen insbesondere Bruchstellen insbesondere in den sehr dünnen Metalloxidschichten des Stapels zu reduzieren. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Stapel in einen Bereich des erfindungsgemäßen Filters zum Liegen kommt, in dem die beim Biegen des Filters entstehenden Kompressionsspannungen und die Dehnungsspannungen weitgehend oder ganz ausgeglichen sind. Dabei treten die Kompressionsspannungen auf der Innenseite des gebogenen Filters - im Bereich des Innenradius - und die Dehnungsspannungen auf der Außenseite des gebogenen Filters - im Bereich des Außenradius - auf. Dies wird dadurch erfindungsgemäß möglich, dass zusätzlich eine Deckschicht vorgesehen ist, die in ihrer Dicke der Dicke der Trägerschicht entspricht. Dadurch wird der Stapel erfindungsgemäß in den Bereich einer neutralen Dehnungszone verschoben. Dabei müssen die Dicken nicht gleich gewählt sein, sondern können deutlich voneinander abweichen, soweit die Anzahl der Störstellen insbesondere Bruchstellen im Stapel deutlich reduziert bleibt. Dickenunterschiede ergeben sich insbesondere bei der Verwendung von unterschiedlichen Materialien für die Trägerschicht beziehungsweise für die Deckschicht.This construction according to the invention of the non-planar, optical filter makes it possible to introduce the stack of a plurality of metal oxide layers into a substantially symmetrical structure of carrier layer and cover layer and to enclose them. By means of this special design, it is possible to reduce the number of defects, in particular fractures, in particular in the very thin metal oxide layers of the stack. This is inventively achieved in that the stack comes to rest in a region of the filter according to the invention, in which the compressive stresses and the strain stresses arising during bending of the filter are largely or completely balanced. The compression stresses on the inside of the curved filter - in the area of the inner radius - and the expansion stresses on the outside of the curved filter - in the outer radius - on. This is possible according to the invention, that in addition a cover layer is provided, which corresponds in thickness to the thickness of the carrier layer. As a result, according to the invention, the stack is moved into the region of a neutral expansion zone. The thicknesses do not have to be chosen the same, but may differ significantly, as far as the number of defects in particular breaking points in the stack remains significantly reduced. Thickness differences arise in particular when using different materials for the carrier layer or for the cover layer.

Neben der Möglichkeit, den optischen insbesondere schmalbandigen optischen Filter mit seiner Trägerschicht, seiner Deckschicht und seinem Stapel punktuell beziehungsweise mehrfach lokal begrenzt zu verbinden, hat es sich besonders bewährt, den Filter mit seiner Trägerschicht, seiner Deckschicht und seinem Stapel flächig insbesondere vollflächig miteinander zu verbinden. Durch die flächige insbesondere vollflächige Verbindung ist der erfindungsgemäße Verbund und damit die Möglichkeit des Ausgleichs der Kompressions- und Dehnungsspannungen im Bereich des Stapels im besonderen Maße gewährleistet. Durch das vollflächige Verbinden gelingt es, eine gleichmäßige Verteilung der Spannungen über den gesamten Filter zu ermöglichen und Bereiche mit Bruch- oder Knick- oder Abplatzgefahr zu reduzieren. Damit ist ein sehr effizienter, wenig anfälliger optischer Filter mit guten optischen Eigenschaften ermöglicht.In addition to the possibility of selectively connecting the optical narrow-band optical filter with its carrier layer, its cover layer and its stack locally or locally, it has proven particularly useful to connect the filter with its carrier layer, its cover layer and its stack, in particular over the entire surface , Due to the flat especially full-surface connection of the composite according to the invention and thus the possibility of balancing the compression and expansion stresses in the area of the stack is guaranteed in a particular degree. Full-surface bonding makes it possible to distribute the stresses evenly across the entire filter and to reduce areas where there is a risk of breakage, breakage or splintering. This allows a very efficient, less prone optical filter with good optical properties.

Dabei hat es sich besonders bewährt, bei dem erfindungsgemäßen, nicht-planen, optischer Filter die Dicke der Trägerschicht und/oder der Decksicht mit etwa mehrere hundert µm zu wählen und/oder die Gesamtdicke des Filters zwischen 300 µm und 800 µm zu wählen. Hierdurch gelingt es, einen Aufbau des nicht-planen Filters zu erreichen, der in der Dicke deutlich durch die symmetrisch um den Stapel angeordnete Träger- und Deckschicht dominiert ist, indem der Stapel in seiner Dicke typisch auf etwa 10 µm begrenzt ist. Durch diesen besonderen Aufbau gelingt es, die Anzahl an Störstellen insbesondere Bruchstellen insbesondere in den sehr dünnen Metalloxidschichten des Stapels zu reduzieren und die besonderen optischen Qualitäten des Filters zu gewährleisten. Weiterhin gelingt es gerade durch diese Dimensionierungen die Gefahr eines Abplatzens von Filterteilen zu verhindern und dadurch die Gefahr einer Verletzung des Auges eines Trägers einer Brille mit derartigen Filtern erheblich zu reduzieren. It has proven particularly useful in the inventive, non-planar, optical filter to choose the thickness of the carrier layer and / or the cover with about several hundred microns and / or to choose the total thickness of the filter between 300 microns and 800 microns. This makes it possible to achieve a structure of the non-planar filter, which is clearly dominated in thickness by the symmetrically arranged around the stack carrier and cover layer by the stack in its thickness is typically limited to about 10 microns. By means of this special design, it is possible to reduce the number of defects, in particular break points, in particular in the very thin metal oxide layers of the stack and to ensure the special optical qualities of the filter. Furthermore, it is possible precisely through these dimensions to prevent the risk of spalling of filter parts and thereby significantly reduce the risk of injury to the eye of a wearer of glasses with such filters.

Alternativ hierzu hat es sich besonders bewährt, bei dem erfindungsgemäßen, nicht-planen, optischen Filter, der insbesondere einen schmalbandigen Filter darstellt, die Dicke der Trägerschicht größer als 100 µm und/oder die Dicke der Decksicht größer als 50 µm zu wählen beziehungsweise die Gesamtdicke des optischen Filters zwischen 300 µm und 800 µm zu wählen. Durch diesen besonderen Aufbau gelingt es, die für diese Dicken typische Anzahl an Störstellen insbesondere Bruchstellen insbesondere in den sehr dünnen Metalloxidschichten des Stapels zu reduzieren und die besonderen optischen Qualitäten des Filters zu gewährleisten. Weiterhin gelingt es gerade durch diese Dimensionierungen die Gefahr eines Abplatzens von Filterteilen zu verhindern und dadurch die Gefahr einer Verletzung des Auges eines Trägers einer Brille mit derartigen Filtern erheblich zu reduzieren.Alternatively, it has proven particularly useful in the non-planar optical filter according to the invention, which is in particular a narrow-band filter, to choose the thickness of the carrier layer greater than 100 μm and / or the thickness of the cover view greater than 50 μm or the total thickness of the optical filter between 300 microns and 800 microns to choose. By means of this special structure, it is possible to reduce the number of impurities typical of these thicknesses, in particular fracture points, in particular in the very thin metal oxide layers of the stack, and to ensure the special optical qualities of the filter. Furthermore, it is possible precisely through these dimensions to prevent the risk of spalling of filter parts and thereby significantly reduce the risk of injury to the eye of a wearer of glasses with such filters.

Eine besonders bevorzugte Ausbildung der Erfindung zeigt eine Trägerschicht aus optisch transparentem Material insbesondere aus Glas und/oder Polyethylenterephthalat (PET) und/oder Polycarbonat (PC). Dadurch gelingt es, einerseits eine unerwünschte selektive deutliche Dämpfung des den nicht-planen, optischen Filter durchstrahlenden Lichts insbesondere sichtbaren Lichts zu verhindern und andererseits die Möglichkeit zu schaffen, den Stapel mit den vielen filteraktiven Schichten flächig, sicher und dauerhaft mit der Trägerschicht zu verbinden und dadurch die mechanischen und optischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Filters dauerhaft zu gewährleisten und zu fördern. Gerade diese beiden ausgewählten Materialien ermöglichen die mechanische Stabilität, das Aufbringen des Stapels, das Biegen des Filters im besonderen Maße. Bevorzugt wird die Trägerschicht aus einem einzigen Material insbesondere aus diesen beiden Materialien gebildet. Dennoch ist auch eine Kombination verschiedener Materialien insbesondere dieser beiden bevorzugten Materialien zur Bildung der Trägerschicht möglich.A particularly preferred embodiment of the invention shows a carrier layer of optically transparent material, in particular of glass and / or polyethylene terephthalate (PET) and / or polycarbonate (PC). This makes it possible on the one hand to prevent unwanted selective significant attenuation of the non-planar, optical filter radiating light, in particular visible light and on the other hand to create the possibility to connect the stack with the many filter-active layers areally, safely and permanently with the carrier layer and thereby permanently ensuring and promoting the mechanical and optical properties of the filter according to the invention. Especially these two selected materials allow the mechanical stability, the application of the stack, the bending of the filter to a particular extent. The carrier layer is preferably formed from a single material, in particular from these two materials. Nevertheless, a combination of different materials, in particular these two preferred materials for forming the carrier layer is possible.

Vorzugsweise ist die Deckschicht des nicht-planen, optischen Filters aus optisch transparentem Material insbesondere aus Glas, Polyethylenterephthalat (PET), Polycarbonat (PC) und/oder Cellulosetriacetat (TAC) gebildet. Polyethylenterephthalat (Kurzzeichen PET) ist ein durch Polykondensation hergestellter thermoplastischer Kunststoff aus der Familie der Polyester. Es kann amorph verarbeitet werden und ist in dieser Form absolut farblos und von hoher Lichtdurchlässigkeit. Polycarbonat (Kurzzeichen PC) ist ein thermoplastischer Kunststoff. Er ist formal ein Polyester der Kohlensäure. Der typisch wasserklare Kunststoff zeichnet sich durch glasähnliche Licht-Transmissionsgrade (88 % bei drei Millimetern Dicke nach DIN 5036-1 ) und Brechungsindices (1,59 nach ISO 489-A ) aus. Cellulosetriacetat ist ein Essigsäuretriester der Cellulose (Kurzzeichen TAC). Cellulosetriacetat ist typisch glasklar, glänzend und zeichnet sich durch eine sehr hohe Transparenz und gute Beschichtbarkeit und Bedruckbarkeit aus. Durch die erfindungsgemäße Auswahl dieser Materialien für die Deckschicht des erfindungsgemäßen Filters gelingt es, eine unerwünschte selektive deutliche Dämpfung des den optischen insbesondere schmalbandigen Filter durchstrahlenden Lichts insbesondere sichtbaren Lichts zu verhindern. Weiterhin ist die Möglichkeit geschaffen, den Stapel mit der Deckschicht sicher und dauerhaft zu verbinden und dadurch die mechanischen und optischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Filters insbesondere hinsichtlich der Reduzierung der Störstellen im gebogenen Zustand dauerhaft zu gewährleisten und zu fördern.Preferably, the cover layer of the non-planar optical filter is formed from optically transparent material, in particular glass, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC) and / or cellulose triacetate (TAC). Polyethylene terephthalate (abbreviation PET) is a thermoplastic produced by polycondensation from the family of polyesters. It can be processed amorphously and is absolutely colorless in this form and of high light transmission. Polycarbonate (abbreviation PC) is a thermoplastic material. He is formally a carbonated polyester. The typical water-clear plastic is characterized by glass-like light transmittances (88% at three millimeters thickness) DIN 5036-1 ) and refractive indices (1.59 after ISO 489-A ) out. Cellulose triacetate is an acetic acid triester of cellulose (abbreviated TAC). Cellulose triacetate is typically crystal clear, glossy and characterized by a very high transparency and good coatability and printability. By the inventive selection of these materials for the cover layer of the filter according to the invention, it is possible to prevent an undesirable selective significant attenuation of the light, in particular visible light, which radiates through the optical filter, in particular narrowband filter. Furthermore, the possibility is created to safely and permanently connect the stack with the cover layer and thereby permanently to ensure and promote the mechanical and optical properties of the filter according to the invention, in particular with regard to the reduction of defects in the bent state.

Ergänzend hat es sich besonders bewährt, die Deckschicht und den Stapel des nicht-planen, optischen Filters mittels einer flächigen Klebeschicht zu verbinden. Dadurch ist eine sichere Verbindung der Deckschicht und des Stapels gegeben, die mechanisch besonders stabil ist und eine gleichmäßige Biegung des Filters unter Vermeidung von Störungen insbesondere in dem Stapel erreicht. Dabei hat sich insbesondere das Verbinden der Deckschicht und des Stapels durch Auflaminieren bewährt. Durch die Nutzung der Laminierkleberschicht gelingt es, einen zusätzlichen Ausgleich zwischen den verschiedenen Eigenschaften der Schichten zu schaffen und dadurch eine mechanisch besonders robuste und wenig störanfällige Verbindung zu schaffen.In addition, it has proven particularly useful to connect the cover layer and the stack of non-planar, optical filter by means of a flat adhesive layer. As a result, a secure connection of the cover layer and the stack is given, which is mechanically very stable and reaches a uniform bending of the filter while avoiding disturbances, especially in the stack. In particular, the bonding of the cover layer and the stack has proven by lamination. By using the laminating adhesive layer, it is possible to create an additional balance between the various properties of the layers and thereby to create a mechanically particularly robust and less susceptible to interference connection.

In einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist der erfindungsgemäße nicht-plane, optische Filter mit einen Rahmen verbunden, der den Filter an seinem Rand aufnimmt und den Filter mechanisch so umschließt, dass der Filter in seiner nicht-planen Form gehalten wird. Dadurch werden die Steifigkeit und damit die mechanische Sicherheit des Filters auch unter schwierigen Bedingungen gewährleistet. Gerade bei flexiblen oder elastischen Filtern hat sich diese Ausbildung des Filters mit steifem Rahmen besonders bewährt.In a particularly preferred embodiment of the invention, the inventive non-planar, optical filter is connected to a frame which receives the filter at its edge and mechanically surrounds the filter so that the filter in his non-plan shape is kept. This ensures the rigidity and thus the mechanical safety of the filter even under difficult conditions. Especially with flexible or elastic filters, this design of the filter with rigid frame has proven particularly useful.

Vorzugsweise wird der optische insbesondere schmalbandige Filter aus einen planen Zustand in den nicht-planen Zustand gebogen und im gebogenen Zustand in den Rahmen eingebracht und so verbunden, dass der Filter mechanisch so umschlossen ist, dass der Filter in seiner nicht-planen Form gehalten wird. Dadurch ist in besonderem Maße eine einfache Herstellung des gebogenen Filters ermöglicht und die Formstabilität des eingebauten Filters gewährleistet sowie das Risiko von verstärkten Störungen durch ein unerwünschtes wiederholtes oder verstärktes Biegen verringert, was die optische Qualität des erfindungsgemäßen Filters in besonderem Maße gewährleistet.Preferably, the optical, in particular narrow-band filter is bent from a flat state to the non-planar state and introduced in the bent state in the frame and connected so that the filter is mechanically enclosed so that the filter is held in its non-planar shape. As a result, a simple production of the bent filter is made possible and the dimensional stability of the built-in filter is ensured and the risk of increased interference due to undesired repeated or increased bending is reduced, which ensures the optical quality of the filter according to the invention to a particular degree.

Eine besonders bevorzugte Ausbildung der Erfindung zeigt eine Brille insbesondere eine 3D-Brille mit einem Brillenrahmen, in dem die zwei erfindungsgemäßen, nicht-planen, optischen insbesondere schmalbandigen Filter mit unterschiedlichen Stereo-Eigenschaften eingebracht sind. Durch diese bevorzugte Ausbildung der Erfindung als Brille insbesondere als 3D-Brille ist eine mechanisch stabile und sichere Filteranordnung geschaffen, mit deren Hilfe eine den Filter nutzende Person auf einfache und angenehme Weise durch die erfindungsgemäßen, optischen Filter insbesondere ein 3D-Bild mit hoher optischer Qualität betrachten kann. Zudem ist die Augensicherheit für den Benutzer durch diese erfindungsgemäße Brille verbessert.A particularly preferred embodiment of the invention shows a pair of spectacles, in particular a 3D pair of spectacles with a spectacle frame, in which the two non-planar, optical, in particular narrow-band, filters with different stereo properties according to the invention are inserted. This preferred embodiment of the invention as glasses in particular as 3D glasses, a mechanically stable and secure filter arrangement is created with the help of a person using the filter in a simple and pleasant way by the optical filter according to the invention, in particular a 3D image with high optical quality can look at. In addition, the eye safety for the user is improved by these glasses according to the invention.

Neben der Möglichkeit, den Filter in verschiedenen Richtungen zu biegen und dadurch zum Beispiel eine kugelschalenförmige Biegung des Filters zu erreichen, hat es sich besonders bewährt, den nicht-planen, optischen Filter uniaxial gebogen auszubilden. Dadurch wird die Möglichkeit des Auftretens von Störstellen insbesondere Bruchstellen stark reduziert, was die mechanischen und optischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Filters dauerhaft gewährleistet, ohne dass die negativen Effekte durch unterschiedliche Filtereigenschaften bei verschiedenen Blickrichtungen überwiegen. Dabei wird der Filter bevorzugt uniaxial um eine vertikale Biegeachse gebogen ausgebildet. Dies erfolgt bevorzugt so, dass der Filter teilzylinderförmig ausgebildet ist, so dass mögliche Störstellen weiter reduziert werden können.In addition to the ability to bend the filter in different directions and thereby achieve, for example, a spherical shell-shaped bend of the filter, it has proven particularly useful to form the non-planar optical filter uniaxially bent. As a result, the possibility of the occurrence of impurities, in particular fractures, is greatly reduced, which permanently ensures the mechanical and optical properties of the filter according to the invention, without the negative effects being outweighed by different filter properties in different viewing directions. In this case, the filter is preferably formed uniaxially bent about a vertical bending axis. This is preferably done so that the filter is formed partially cylindrical, so that possible defects can be further reduced.

Vorzugsweise ist der nicht-plane, optische Filter im Randbereich differenziert zur Mitte des Filters gebogen ausgebildet. Dabei ist der Biegeradius des Filters bevorzugt im Randbereich größer als in der Mitte, so dass dadurch im Randbereich die Anzahl der Störungen reduziert und die optische Verzerrungen geringer gehalten werden können, ohne dass ein unangenehmeres Tragegefühl für die nutzende Person entsteht. Dadurch wird die Akzeptanz eines solchen Filters gerade bei einer Realisierung in einer Brille insbesondere einer 3D-Brille gesteigert.Preferably, the non-planar optical filter is formed bent in the edge region differentiated to the center of the filter. In this case, the bending radius of the filter is preferably greater in the edge region than in the middle, so that thereby reduces the number of disturbances in the edge region and the optical distortions can be kept lower, without creating a more unpleasant feeling for the user. As a result, the acceptance of such a filter is increased just in the case of a realization in a pair of glasses, in particular a 3D pair of glasses.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Abbildungen beispielhaft erläutert. Die Erfindung ist nicht auf diese bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung den Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Filters und
2 zeigt eine schematische Darstellung einer 3D-Brille mit erfindungsgemäßen Filtern.

The invention will be explained by way of example with reference to preferred embodiments with reference to the figures. The invention is not limited to these preferred embodiments.

1 shows a schematic representation of the layer structure of a filter according to the invention and
2 shows a schematic representation of a 3D glasses with filters according to the invention.

In 1 ist schematisch der schichtförmige Aufbau des erfindungsgemäßen optischen schmalbandigen Filters 1 dargestellt. Der optische Filter 1 stellt einen gebogenen Filter dar, der nur um eine einzige Achse also uniaxial gebogen ausgebildet ist. Er zeigt somit eine Form, die einem Zylindermantelabschnitt entspricht.In 1 schematically is the layered structure of the optical narrow-band filter according to the invention 1 shown. The optical filter 1 represents a curved filter, which is thus formed uniaxially bent only about a single axis. He thus shows a shape that corresponds to a cylinder barrel section.

Der erfindungsgemäße, nicht-plane, schmalbandige Filter 1 zeigt wenigstens einen Durchlass- oder Sperrbereich mit einer mittleren Bandbreite von unter 30 nm. Eine solche Filtercharakteristik ist für eine Anwendung im Bereich der 3D-Darstellung von Bildern, Videos oder CAD-Daten von besonderer Bedeutung. Um dies zu ermöglichen, weist der Filter 1 einen schichtförmigen Aufbau mit einer Trägerschicht 2 und einen auf eine Oberfläche der Trägerschicht 2 aufgebrachten Stapel 3 aus einer Vielzahl von Metalloxidschichten zur Festlegung der optischen Filtereigenschaften auf. Erfindungsgemäß ist eine Deckschicht 4 vorgesehen, die auf der der Trägerschicht 2 abgewandten Oberfläche des Stapels 3 flächig aufgebracht ist und die eine Dicke 3a zeigt, die der Dicke 2a der Trägerschicht 2 entspricht.The inventive, non-planar, narrow-band filter 1 shows at least one passband or stopband having an average bandwidth of less than 30 nm. Such a filter characteristic is of particular importance for an application in the field of 3D display of images, videos or CAD data. To make this possible, rejects the filter 1 a layered structure with a carrier layer 2 and one on a surface of the carrier layer 2 applied pile 3 from a plurality of metal oxide layers for determining the optical filter properties. According to the invention, a cover layer 4 provided on the support layer 2 opposite surface of the stack 3 is applied flat and the one thickness 3a shows the thickness 2a the carrier layer 2 equivalent.

Dabei ist der Stapel 3 zwischen der Trägerschicht 2 und Deckschicht 4 eingebracht. Durch diese im Wesentlichen symmetrische Struktur des erfindungsgemäßen Aufbaus des nicht-planen, optischen Filters 1 gelingt es, den Stapel 3 aus einer Vielzahl von Metalloxidschichten durch die Trägerschicht 2 und die Deckschicht 4 zu umschließen und dadurch die Anzahl an Störstellen insbesondere Bruchstellen insbesondere in den sehr dünnen Metalloxidschichten des Stapels 3 zu reduzieren.This is the stack 3 between the carrier layer 2 and topcoat 4 brought in. By this substantially symmetrical structure of the structure according to the invention of the non-planar, optical filter 1 manages the pile 3 from a plurality of metal oxide layers through the carrier layer 2 and the topcoat 4 to enclose and thereby reduce the number of impurities, in particular fractures especially in the very thin metal oxide layers of the stack 3 to reduce.

Der Stapel 3 kommt in diesem Aufbau in einen Bereich des erfindungsgemäßen Filters 1 zum Liegen, in dem erfindungsgemäß die beim Biegen des Filters 1 entstehenden Kompressionsspannungen 6 und die Dehnungsspannungen 7 weitgehend oder ganz ausgeglichen sind.The stack 3 comes in this structure in a range of the filter according to the invention 1 for lying, according to the invention in the bending of the filter 1 emerging compressive stresses 6 and the strain stresses 7 are largely or completely balanced.

Dabei treten die Kompressionsspannungen 6 auf der Innenseite des gebogenen Filters 1 - im Bereich des Innenradius - und die Dehnungsspannungen 7 auf der Außenseite des uniaxial gebogenen Filters 1 - im Bereich des Außenradius - auf.The compression stresses occur 6 on the inside of the curved filter 1 - in the area of the inner radius - and the expansion stresses 7 on the outside of the uniaxially bent filter 1 - in the area of the outer radius - on.

Durch die zusätzliche Deckschicht 4, die in ihrer Dicke 4a der Dicke 2a der Trägerschicht 2 entspricht, gelingt es, den Stapel 3 erfindungsgemäß in den Bereich einer neutralen Dehnungszone 8 zu verschieben und dadurch die Anzahl der unerwünschten Stör- oder Bruchstellen zu reduzieren.Due to the additional cover layer 4 in their thickness 4a the thick 2a the carrier layer 2 corresponds, it succeeds, the stack 3 according to the invention in the region of a neutral expansion zone 8th to shift and thereby reduce the number of unwanted interference or breakages.

Diese Reduktion der Stör- oder Bruchstellen wird noch verstärkt, da der Filter 1 einen gleichmäßig uniaxial gebogenen Filter 1 darstellt. Durch diese Art der gewählten Biegung wird die Stärke der Biegung beschränkt, so dass ein unerwünschtes Überbiegen und das damit verbundene starke Erhöhen der Anzahl der Stör- beziehungsweise Bruchstellen mit den unerwünschten negativen Auswirkungen auf die optischen Eigenschaften vermieden oder zumindest beschränkt werden kann.This reduction of the interference or breakage points is further enhanced because of the filter 1 a uniformly uniaxially bent filter 1 represents. By this type of bending chosen, the strength of the bend is limited, so that an undesirable overbending and the associated large increase in the number of perturbations or break points with the undesirable negative effects on the optical properties can be avoided or at least limited.

Dabei ist der in 1 dargestellte Filter so aufgebaut, dass die Trägerschicht 2 aus Glas mit einer Dicke 2a von 200 µm, dass die Deckschicht 4 aus TAC mit einer Dicke 4a von 100 µm und dass der Stapel 3 aus einer Vielzahl von Metalloxidschichten mit einer Dicke von etwa 5 µm ausgebildet ist. Auf die Trägerschicht 2 ist der Stapel 3 mittels eines PVD- oder CVD-Verfahrens vollflächig aufgebracht, so dass zwischen diesen Schichten keine zusätzliche Kleberschicht vorgesehen ist. Zwischen dem Stapel 3 und der Deckschicht 4 befindet sich eine Kleberschicht 5, die durch Auflaminieren eine sichere flächige Verbindung zwischen der Deckschicht 4 und dem Stapel 3 mit Trägerschicht 2 gewährleistet. Die thermoplastische Kleberschicht 5 zeigt dabei eine Dicke von etwa 10 µm. Entsprechend zeigt der erfindungsgemäße optische Filter eine Gesamtdickte von etwa 300 µm. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Filters können die für diese Gesamtdicke typischen Stör- und Bruchstellen verringert werden und eine gute optische Qualität des optischen Filters erreicht werden.Here is the in 1 shown filter constructed so that the carrier layer 2 made of glass with a thickness 2a of 200 microns that the topcoat 4 made of TAC with a thickness 4a of 100 microns and that the stack 3 is formed of a plurality of metal oxide layers having a thickness of about 5 microns. On the carrier layer 2 is the stack 3 applied over the entire surface by means of a PVD or CVD method, so that no additional adhesive layer is provided between these layers. Between the stack 3 and the topcoat 4 there is an adhesive layer 5 , by laminating a secure surface connection between the top layer 4 and the pile 3 with carrier layer 2 guaranteed. The thermoplastic adhesive layer 5 shows a thickness of about 10 microns. Accordingly, the optical filter according to the invention exhibits a total thickness of about 300 μm. Due to the construction of the filter according to the invention, the interference and breaking points typical for this total thickness can be reduced and a good optical quality of the optical filter can be achieved.

In 2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Brille 10 mit erfindungsgemäßen, nicht-planen, optischen und schmalbandigen Filtern 1 wiedergegeben. Die Brille 10 stellt eine 3D-Brille 10 nach dem 3D-Interferenzkonzept dar.In 2 is a schematic representation of a spectacle according to the invention 10 with inventive, non-planar, optical and narrow band filters 1 played. The glasses 10 represents a 3D glasses 10 according to the 3D interference concept.

Die 3D-Brille 10 zeigt zwei Rahmen 11, die die uniaxial gebogenen, erfindungsgemäßen Filter 1 im Randbereich umschließen und diese mechanisch stabil in der gebogenen Form halten. Die beiden Rahmen 11 sind über den Nasensteg 12 miteinander so verbunden, dass die zwei Filter 1 mit Rahmen 11 und Nasensteg 12 auf die Nasenwurzel des Benutzers 100 aufgesetzt werden können. An der dem Nasensteg 12 abgewandten Seite des Rahmens 11 schließt sich jeweils ein Bügel 13 an, mit dessen Hilfe die Brille 10 hinter den Ohren des Benutzers 100 gehalten wird.The 3D glasses 10 shows two frames 11 , which are the uniaxially bent, inventive filter 1 enclose in the edge area and keep them mechanically stable in the curved shape. The two frames 11 are over the nose bridge 12 connected together so that the two filters 1 with frame 11 and nose bridge 12 on the nose of the user 100 can be put on. At the Nasensteg 12 opposite side of the frame 11 closes in each case a hanger 13 with whose help the glasses 10 behind the ears of the user 100 is held.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Optischer Filter, schmalbandiger optischer FilterOptical filter, narrow band optical filter
22: Trägerschichtbacking
2a2a: Dicke der TrägerschichtThickness of the carrier layer
33: Stapelstack
3a3a: Dicke des StapelsThickness of the pile
44: Deckschichttopcoat
4a4a: Dicke der DeckschichtThickness of the topcoat
55: Kleberschichtadhesive layer
66: Kompressionsspannungcompressive stress
77: Dehnungsspannungexpansion tension
88th: Neutraler BereichNeutral area
1010: Brilleglasses
1111: Rahmen für FilterFrame for filters
1212: Nasenstegnosepiece
1313: Bügelhanger
100100: Benutzeruser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19808264 C2 [0002, 0009]
WO 2008/140787 A2 [0010]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN 5036-1 [0021]
ISO 489-A [0021]

Claims

An optical filter having at least one transmission or blocking region, which exhibits a layered structure with a carrier layer and a stack of a multiplicity of metal oxide layers applied to a surface of the carrier layer for determining the optical filter properties and is non-planar, characterized in that Cover layer (4) is provided, which is applied on the surface of the stack (3) facing away from the carrier layer (2) and which has a thickness (4a) which corresponds to the thickness (2a) of the carrier layer (2).

Optical filter after Claim 1 , wherein the carrier layer (2), the cover layer (4) and the stack (3) are connected to one another in a flat manner, in particular over the whole area.

Optical filter according to one of the Claims 1 or 2 , wherein the thickness (2a) of the carrier layer (2) greater than 100 microns and / or the thickness (4a) of the cover sheet (4) is greater than 50 microns selected and / or the total thickness of the filter (1) between 300 microns and 800th μm is selected.

Optical filter according to one of the Claims 1 or 2 , wherein the thickness (2a, 4a) of the carrier layer (2) and / or the cover (4) is about several hundred microns and / or the total thickness of the optical filter (1) is between 300 microns and 800 microns.

Optical filter according to one of the Claims 1 to 4 , wherein the carrier layer (2) of optically transparent material, in particular of glass and / or polyethylene terephthalate (PET) and / or polycarbonate (PC) is formed.

Optical filter according to one of the Claims 1 to 5 , wherein the cover layer of optically transparent material in particular of glass, polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC) and / or cellulose triacetate (TAC) is formed.

Optical filter according to one of the Claims 1 to 6 , wherein the cover layer (4) and the stack (3) are connected by means of a flat adhesive layer (5), in particular by lamination.

Optical filter according to one of the Claims 1 to 7 , wherein the filter (1) is formed uniaxially bent.

Optical filter according to one of the Claims 1 to 8th , wherein the filter (1) in the edge region differentiated to the center of the filter (1) is formed bent.

Optical filter according to one of the Claims 1 to 9 in that the filter (1) is connected to a frame (11), which receives the filter (1) at its edge and mechanically surrounds the filter (1) so that the filter (1) is held in its non-planar shape ,

Optical filter after Claim 10 in that the filter (1) is bent from a plane state into the non-planar state and is introduced into the frame (11) in the bent state and connected in such a way that the filter (1) is mechanically enclosed in such a way that the filter ( 1) is kept in its non-planar form.

Glasses (10), in particular a 3D glasses (10) with a spectacle frame (11), the two optical particular narrow-band filter (1) according to one of the preceding claims receives.