DE2049738C3 - Multi-layer anti-reflective coating for visible light - Google Patents
Multi-layer anti-reflective coating for visible lightInfo
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Description
Die Erfindung begebt sich auf einen Antireflexbelag • hiharcs Licht für optische Glaser mit einem S'funSdex von mindestens 1.7, begebend aus drei ς-Sen" von denen die erste, zum Medium (Luftj SUiCtitea, einen BrecH,,ng?index von etwaThe invention relates to an anti-reflective coating • hiharcs light for optical glasses with a S'funSdex of at least 1.7, consisting of three ς-Sen "of which the first, to the medium (Luftj SUiCtitea, a Brec H ,, ng? In dex of about
fe'HieWan ^ Ό.^ einen. Viertel derfe'HieWan ^ Ό . ^ a . Quarter of the
£:," |L|lenl«nge des reflexionsfreien bereich* aufg\™5SS,M3n«IuninuorW (MgF2) besteht.£ :, "| length of the anechoic area * on \ ™ 5SS, M3n« IuninuorW (MgF 2 ).
we«'HJ bezjehi sich die Erfindung auch auf einen Werteren J« sjchtbares Ucht für optische Glascr we '' HJ inscribed j e, the invention also hi a Werteren J "sjchtbares UCHT optical Glascr
Amiretlew^ b sindex kleiner oder größer 1,7, m'jS vier Schichten, von denen die erste, zum benachbarte Schicht gleichfalls einen d von etwa 1,39 und eine optische Dicke J^K V iertel der Zentralwellen änge des refle-JfnJJJ,e„ Breiches aufweist und aus MagnesiumfluondAmiretlew ^ b SINDEX less than or greater than 1.7, 'm jS four layers, the first of which, the adjacent layer also a d of about 1.39 and an optical thickness J ^ K V iertel the center shafts ength of refle-Jf n JJJ, e " Breich it has and made of magnesium fluoride
^JgJJJJtht^ JgJJJJtht
^
von ^
from
bekannte Antireflex.onsbelag ist ein aus MgF2 einer optischen Dicke e der Zentralwellenlänge (Xs) des zu Bereiches. Weiterhin ist es für zu ^lnde Gläser hohen Brechun.gsindexes bekannt, en'sp.ege' .htbe|ag vorzu5ehen. dessen obersteknown Antireflex.onsbelag is made of MgF 2 an optical thickness e of the central wavelength (Xs) of the range . Furthermore, it is known for glasses with a high refractive index to be 'en'sp.ege'. htbe | ag to be provided . its top one
e,nen °PP ine As/4 dicke Mgh-Schicht .st unde, nen ° PP ine As / 4 thick Mgh layer .st and
Sd»chl*JS schicht eine Dicke von λ^/2 besitzt, so dessen .„,,„ langenbereich. für den Entspiegelung dalJaer - ^^ bejter wj.d Ejn solcher Sd "ch l * JS layer has a thickness of λ ^ / 2 has, its." ,, "langenber calibration. for the anti-reflective coating dalJaer - ^^ bejter wj . d One such
Antireflexbeli-g ist jedoch für eine gesamten fichtbaren Bereich nochHowever, anti-reflective is for one entire visible area
worin n, den Brechungsindex des Substrates und /J2 den der zweiten Schicht bedeutenwhere n denotes the refractive index of the substrate and / J 2 denotes that of the second layer
2. Antireflexbelag für sichtbares Licht für optische Gläser mit einem Brechungsindex kleiner 1.6 oder größer 1.7 bestehend aus vier Schichten, von denen die erste, zum Medium (Luft) benachbart·; Schicht einen Brechungsindex ve etwa 1.39 und eine optische Dicke von einem Viertel der Zentralwellenlänge des reflexionsfreien Bereiches aufweist und aus Magnesiumfluorid (MgF2) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite, dritte und vierte Schicht je eine optische Dicke gleich der haloen Zentralwellenlänge besitzen, daß die zweite zur ersten Schicht benachbarte Schicht einen Brechungsinde von etwa 2.0 bis etwa 2.1 besitzt und aus einer Substanz aufgebaut .st. die aus der aus Titanoxid (TiO2). ZirkonoKid (ZrO2), ^onumox.d (ThO.) und Ceroxid (CeO2) bestehenden Gruppe ausgewählt ist. daß die vierte, zum Subs rat benachbarte Schicht einen Brechungsindex von etwa 13 besitzt und aus Lanthanoxid (La2O,) aufgebaut , ist. daß die dritte, zwischen zweiter und vierter2. Anti-reflective coating for visible light for optical glasses with a refractive index less than 1.6 or greater than 1.7 consisting of four layers, the first of which is adjacent to the medium (air); Layer has a refractive index ve about 1.39 and an optical thickness of a quarter of the central wavelength of the reflection-free area and consists of magnesium fluoride (MgF 2 ), characterized in that the second, third and fourth layers each have an optical thickness equal to the halo central wavelength, that the second layer adjacent to the first layer has a refractive cortex of about 2.0 to about 2.1 and is made up of a substance. those made from titanium oxide (TiO 2 ). ZirkonoKid (ZrO 2 ), ^ onumox.d (ThO.) And cerium oxide (CeO 2 ) is selected. that the fourth, for Subs rat adjacent layer has a refractive index of about 13 owns and composed of lanthanum oxide (La 2 O), is. that the third, between second and fourth J"r.Jle bekannt, für den Antireflexionsbelag drei H'f nnch mehr Einzelschichten zu verwenden. So sind ^1" "J0J8 ^2 47 385 und 31 85 020 (GB-PS 9 78 471) aus aeii u dreischichtige AntireflexbelägeJ "r .Jl e be known to use three H'F nnch me hr individual layers of the antireflection coating. Thus, ^ 1" "J 0 J 8 ^ 2 47 385, and 31 85 020 (GB-PS 9 78 471) from aeii u three-layer anti-reflective coverings
/ΐ,-λ,/4-λ. ,-λ,/4-Lutt entsiegelndes Glas oder Substrat). Weiterhin ^/Vt1,rner vorgeschlagen, statt der Dicke von hai M-. · Substrat benachbarte Schicht eines/ ΐ, -λ, / 4-λ. , -λ, / 4-Lutt unsealing glass or substrate). Furthermore ^ / Vt 1 , r ner suggested instead of the thickness of hai M-. · Adjacent layer of a substrate
solchen·dreiscnwmgsuch · dreiscnwmg
vo" ^ 4 ^zu n dreiscnichtigen Antiref|exbelägen from "^ 4 ^ to n three-notch anti-fire coverings
baL· Bereich möglich, und die Entspiebesonders schlecht für Gläser eines S von mehr als 1.7. Hinzu kommt noch. £tet geforderten Brechung^indizes der ^^henschichten häufig mit chemisch oder Zw^gje beständigen Schichtmate- b a L · range possible, and the despatches are particularly bad for glasses with an S of more than 1.7. Additionally. £ te t required refraction indexes of the ^^ layers often with chemically or Zw ^ gje resistant layering mate-
Gruppe ausgewähK ist, und daß die Brechungsindizes von Substrat und dritter Schicht voneinander verschieden sind und die folgende Beziehung erfüllen) .Group is selected and that the refractive indices of the substrate and the third layer are different from each other and have the following relationship fulfill) .
O,85/ö<ni<U5/fe,O, 85 / ö <n i <U5 / fe,
woriti ^ und ^3 den Brechungsindex vo» pzWvdritterSchichtbedeuten.woriti ^ and ^ 3 mean the refractive index of the third layer.
Antireflexbeläge bekannt, der einen oder anderenAntireflective coatings known one way or another
einen vierschichtigen Antireflexbelag des Aufbaues Ug-XjA -KJA - XJTkJA - Lufta four-layer anti-reflective coating of the structure Ug-XjA -KJA - XJTkJA - Luft
in Vorschlag gebracht, während die GB-PS 9 9163Sun& to die CH-PS 475£ö6s vierscjiichtige Antireflexbeläge '" beschreiben, bei $epen sämtliche Zwischenschichten weit dijnner ati:M#5ind. Hierher genört auch die &pT-PS i 42 463Rdi^e'ui%n /kntifeflexiorisbejag aus einer "y\ta W utfädtytjlßir Schichten aus nur zvyei Materialien 6s in alternifefendef feilienfolge bescfi^ibt, Die Verwendung sehr dünner Schichten (d.h. Schichten, die wesentlich dunne?; s's Λ/4 sind) !.T.piiziert aber SeimiengksitSB fest 4& Messung solch geringerbrought in the proposal, while the GB-PS 9 9163Sun & to describe the CH-PS 475 £ ö6s vierscjiichtige antireflective coatings'", at $ epen all interlayers far dijnner ati: M # 5ind subheadings genört the & pT-PS i 42463 R. di ^ e'ui% n / kntifeflexiorisbejag from a "y \ ta W utfädtytjlßir layers of only zvyei materials 6s in alternifefendef filing sequence bescfi ^ ibt, the use of very thin layers (i.e. layers that are substantially thin ?; s's Λ / 4) ! .T. but SeimiengksitSB firmly 4 & measurement such less
Schichtdicken und bei der Einhaltung der im Einzelfall genau gewünschten Dicken-Werte. Wie dem auch sei, diese bekannten vierschichtigen Antircflexbcläge gestatten aber auch glcichfaiis nich eine Entspiegelung im gesamten sichtbaren Bereich (4000 bis 7000 A) und nehmen häufig auch Zufiucht zu nicht sonderlich stabilen Schichtmatcrialicn.Layer thicknesses and in compliance with the in individual cases exactly the desired thickness values. Be that as it may, these well-known four-layer anti-reflective coatings permit but also not an anti-reflective coating in the entire visible range (4000 to 7000 A) and often do not resort to too much stable layer materials.
Antireflexionsbeläge werden im allgemeinen nach folgenden Methoden entworfen:Anti-reflective coverings are generally designed using the following methods:
). Beobachtungsverfahren auf Grund der Analysebedingungen, ). Observation method based on the analysis conditions,
2. grafisches Annäherungsverfahten, wie im Falle der Doppel- und Dreifachschichten-Antireflexbeläge von A.F. Turner oder unter Verwendung des Vektorsystems oder eines Smithschen Diagrammes und2. graphical approximation, as in the case of the Double and triple layer anti-reflective coverings by A.F. Turner or using the Vector system or a Smith's diagram and
3, numerische Berechnung unter Verwendung der Entwurfsparameter wie Bre .hungsindex, optische Dicke der Schicht usw.3, numerical calculation using the design parameters such as refractive index, optical Thickness of the layer, etc.
Diese Verfahren sind jedoch zur Reflexionsunterdrückung nur dann voll wirksam, wenn dieses in vergleichsweise engen Spektralbereichen einer jeweü, gewünschten Zentralwellenlänge λ, geschehen soll. Sie versagen aber, wenn die Reflexion im ganzen sichtbaren Bereich unterdrückt werden soll.However, these methods are for reflection suppression only fully effective if this is in comparatively narrow spectral ranges of a respective desired central wavelength λ should happen. They fail, however, when the reflection is visible as a whole Area should be suppressed.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Abwandlung der vorstehend beschriebenen Methoden einen drei- bzw. vierschichtigen Antireflexbelag mit einer MgF2-Schicht als oberster Schicht zu schaffen, der im ganzen sichtbaren Bereich das Reflexionsvermögen auf kleinere Werte als 0.2 bis 0,3% zu unterdrücken vermsg. nicht mit uliradünnen Schichten arbeitet, chemisch und physikalisch stabil ist und auch Gläser eines Brechungsindexes von mehr als 1 7 zu entspiegeln gestattet. The object of the invention is therefore, by modifying the methods described above, a to create three or four-layer anti-reflective coating with an MgF2 layer as the top layer, which is in the to suppress the reflectivity to values smaller than 0.2 to 0.3% in the entire visible area. does not work with ultra thin layers, is chemically and physically stable and also allows glasses with a refractive index of more than 17 to be anti-reflective.
D'.e erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist für den dreischichtigen und vierschichtigen Antireflexbelag der einleitend beschriebenen Art im kennzeichnenden Teil der Ansprüche ! bzw. 2 angegeben.D'.e inventive solution to this problem is for the three-layer and four-layer anti-reflective flooring of the type described in the introduction in the characterizing part of the claims! and 2 respectively.
Durch die erfindungsgemäß getroffene Auswahl von Dicke und Materialien der einzelnen Schichten des Antireflexionsbelages wird erreicht, daß bei guter chemischer und physikalischer Beständigkeit eine Reflexunterdrückung im gesamten sichtbaren Bereich auf Werte kleiner als 0,2 bis C3°/o möglich wird, und zwar im Falle des dreischichtigen Antireflexbelages für optische Gläser eines Brechungsindexes größer als 1,7 und im Falle des Vierschichten-Antirefiexbelages nicht nur für Gläser eines Brechungsindexes von 1,7 und darüber, sondern auch für Gläser eines Brechungsindexes kleiner als 1,6. !m Prinzip ist der erfindungsgemäße Vierschichtbelag aus dem erfindungsgemäßen Drei schichtbelag dadurch entstanden, daß zwischen Substrat und dem Dreischichtbelag noch eine vierte Schicht der im Anspruch 2 angegebenen Art eingefügt worden ist.The selection made according to the invention of the thickness and materials of the individual layers of the Antireflection coating is achieved that with good chemical and physical resistance Reflex suppression is possible in the entire visible range to values less than 0.2 to C3%, and in the case of the three-layer anti-reflective coating for optical glasses with a refractive index greater than 1.7 and in the case of the four-layer anti-reflective coating not only for glasses with a refractive index of 1.7 and above, but also for glasses with a refractive index less than 1.6. ! m principle is that according to the invention Four-layer covering from the three-layer covering according to the invention resulted from the fact that between the substrate and a fourth layer of the type specified in claim 2 has been added to the three-layer covering.
Nachstehend sind die beiden Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. F.s zeigtThe two embodiments of the invention are detailed below with reference to the drawing described. F.s shows
F i g. 1 das spektrale Reflexionsvermögen der ersten AusfUhrungsform der Erfindung im Vergleich zum bekannten zweischichtigen Belag, F i g. 2 den Aufbau der ersten Ausführungsform,F i g. 1 the spectral reflectivity of the first embodiment of the invention in comparison to known two-layer covering, F i g. 2 shows the structure of the first embodiment,
Fig.3 ein Vektordiagramm zur Darstellung des Reflexionsvermögens bei 400 μπι und 700 μηι der zweiten Ausführungsform der Erfindung sowie deren Aufbau, 6S 3 shows a vector diagram to illustrate the reflectivity at 400 μm and 700 μm of the second embodiment of the invention and its structure, 6 p
F i g. 4 das spektrale Reflexionsvermögen der zweiten
Auslührungsform,
Fig. 5 den Aufbau der zweiien Ausführungsform.F i g. 4 the spectral reflectivity of the second embodiment,
5 shows the structure of the two embodiments.
Erste AusführungsformFirst embodiment
Um (Jos Reflexionsvermögen in neben dem Bereich von 400 bis etwa 630 μπι liegenden Bereichen bei dem bekannten Doppelschichtbelag (siehe gestrichelte Kurve in Fig. 1) zu verbessern, wird gemäß der ErfindungTo (Jos reflectivity in next to the range from 400 to about 630 μπι lying areas in the known double-layer covering (see dashed curve in Fig. 1) to improve, according to the invention
/ν-λί/2-/ ν-λί / 2-
Luftair
gewühlt, Hierbei ist für die ersle Schicht (benachbart zur Luft) eine MgF2-Schicht einer optischen Dicke von As/4 vorgesehen, ferner für die zweite Schicht eine TiCV oder ZrOa-Schicht einer Dicke von XJ2 und eines Brechungsindexes von 2,0 bis 2,1, weiter für die dritte Schicht eine AbOj- oder CeFj-Schicht einer optischen Dicke von %J2 und eines Brechungsindexes von 1,6 und schließlich für den Brechungsindex des Glases die BedingungHere, an MgF2 layer with an optical thickness of As / 4 is provided for the first layer (adjacent to the air), and a TiCV or ZrOa layer with a thickness of XJ2 and a refractive index of 2.0 to 2 for the second layer , 1, further for the third layer an AbOj or CeFj layer with an optical thickness of % J2 and a refractive index of 1.6 and finally the condition for the refractive index of the glass
d.h. rig ist größer als 1.7 (ng=>Brechungsindex des Glases, Π2 = Brechungsindex der /weiten Schicht).ie rig is greater than 1.7 (n g => refractive index of the glass, Π2 = refractive index of the / wide layer).
Das deutlich bessere Reflexionsvermögen R(K) ist durch die ausgezogene Kurve in Fig. 1 dargestellt, während die gestrichelte Kurve das Reflexionsvermögen des bekannten /weischichtenbclagcs darstellt. F i g. 2 xeigt den Aufbau.The clearly better reflectivity R (K) is shown by the solid curve in FIG. 1, while the dashed curve shows the reflectivity of the known / white layer bag. F i g. 2 inclines the structure.
Zweite AusführungsformSecond embodiment
Die zweite Ausführungsform ist ein Antireflexionsbelag folgenden Aufbaus:The second embodiment is an anti-reflective coating following structure:
ng - λ/2 - λ/2 - λ/2 - λ/4 - Luft n g - λ / 2 - λ / 2 - λ / 2 - λ / 4 - air
der zur noch weiteren Verbesserung der ersten Ausführungsform erhalten wird, um das Reflexionsvermögen R im ganzen sichtbaren Bereich kleiner als 0,3% und dieses auch für Substratglüscr eines Brechungsindexes kleiner als 1,6 zu halten. Die Reflexionsvermögen bei 400 und 700 μη) sind in F i g. 3 an Hand eines Vektordiagrammes wiedergegeben. In diesem Fall sind, wie aus F i g. 3 hervorgeht, eine Schicht einer optischen Dicke von XJ2 und eines Brcrhungsindexes von 2,0 bis 2,1 und eine Schicht einer optischen Dicke von 3/2 K, und eines Brechungsindexes von 1,5 zur Kompensation der Schicht einer optischen Dicke von KJ2 erforderlich, um das Reflexionsvermögen in den Bereichen benachbart zu 400 und 700 (im kleiner als 03% zr halten. Im einzelnen ist erfindungsgemäß die erste zur Luft benachbarte Schicht eine optische Aj/4 dicke MgF2-Schicht; bei der zweiten Schicht handelt es sich um eine Schicht einer optischen Dicke von KJ2 aus T1O2, ZrC>2, ThOj, CeO3 usw; die dritte Schicht ist eine Schicht einer optischen Dicke von Aj/2eines Brechungsindexes von 1,6 und ist aus AI2O1, MgO. CeFj usw. hergestellt; und schließlich ist die vierte Schicht eine La2O3-Schicht einer optischen Dicke von Λ/2, die in Kontakt mit dem Glas steht, wobeiwhich is obtained for the still further improvement of the first embodiment, in order to keep the reflectivity R in the entire visible range less than 0.3% and this also for substrate glasses with a refractive index less than 1.6. The reflectivities at 400 and 700 μm) are shown in FIG. 3 reproduced on the basis of a vector diagram. In this case, as shown in FIG. 3, a layer of an optical thickness of XJ2 and a refractive index of 2.0 to 2.1 and a layer of an optical thickness of 3/2 K and a refractive index of 1.5 are required to compensate for the layer of an optical thickness of KJ2 in order to keep the reflectivity in the areas adjacent to 400 and 700 (im less than 03% zr. According to the invention, the first layer adjacent to the air is an optical Aj / 4 thick MgF2 layer; the second layer is a A layer of an optical thickness of KJ2 made of T1O2, ZrC> 2, ThOj, CeO3, etc.; the third layer is a layer of an optical thickness of Aj / 2, a refractive index of 1.6, and is made of Al 2 O 1 , MgO, CeFj, etc. ; and finally the fourth layer is a La2O 3 layer with an optical thickness of Λ / 2, which is in contact with the glass, where
\(ng-n})/ni\<0,i5\ (n g -n } ) / ni \ <0, i5
,mit Λ3=Brechungsindex der dritten Schicht) und ng< 1,6 oder > 1,7 gelten, so daß das Reflexionsvermögen R im ganzen sichtbaren Bereich kleiner als 0,3% gehalten werden kann. Das Reflexionsvermögen der Ausführungsform ist in F i g. 4 und deren Aufbau in F i g. 5 dargestellt., with Λ3 = refractive index of the third layer) and n g < 1.6 or> 1.7 apply, so that the reflectivity R can be kept below 0.3% in the entire visible range. The reflectivity of the embodiment is shown in FIG. 4 and their structure in FIG. 5 shown.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (1)
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