DE2210505A1

DE2210505A1 - Verfahren zur herstellung einer entspiegelungsschicht auf optischen elementen aus transparentem thermisch empfindlichem material, insbesondere aus kunststoff

Info

Publication number: DE2210505A1
Application number: DE2210505A
Authority: DE
Inventors: Hermann R Dr Dobler; Rudolf Dr Eichinger
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1972-03-04
Filing date: 1972-03-04
Publication date: 1973-09-20
Also published as: AT322236B; CH549221A; AU473789B2; FR2174920B1; JPS514865B2; IT979700B; ES412299A1; GB1380025A; AU5265473A; JPS48104555A; FR2174920A1

Description

FIRMA CARl"; ZEISS, 7920 HEIDENHEIM (BIiEWS)

Verfahren zur Herstellung einer Entapiegelungsschioht auf optischen Elementen aus transparentem thermisch empfindlichem i'laterial, insbesondere aus Kunststoff

Die vorliegende Erfindung besieht sich auf ein Verfahren zxv Herstellung einer EntSpiegelungsschicht auf optischen Firmenben aus transparentem thermisch empfindlichem liaterial, insbesondere aus Kunststoff.

Die Oberflächen samtlieber optischer Elemente reflektieren einen gewissen Prozentsatz des einfallenden Lichten, was auf die Wirkungsweise dieser Elemente einen nachteiligen Einfluß hat.

Es ist bekannt, auf optische Elemente aus Glas eine sogenannte EntSpiegelungsschicht aufzubringen, die so aufgebaut und dimensioniert ist, daß sie den Prozentsatz des reflektierten Lichtes wesentlich herabsetzt. Sind die Schichten mechanischen und atmosphärischen Einflüssen ausgesetzt - wie bei Brillengläsern - dann sind die an solche Entspiegel ungsschichten gestellten Anforderungen sehr hoch. Hie Schichten müssen hart, haftfest, absorptionsfrei, chemisch beständig und tropenfest sein und sollen zudem eine niedrige ßestreflexion sowie eine geringe Winkelabhängigkeit der Restreflexion aufweisen.

Eine Entspiegelungsschicht aus MgF^erfüllt die erwähnten Anforderungen, wenn die MgFp-Schicht einer Temperaturbehandlung unterzogen wird, in deren Verlauf sie eine Temperatur von 300° C erreicht. Es ist deshalb üblich, die Entspiegelung optischer Elemente aus Glas durch Aufbringen, vorzugsweise Aufdampfen einer MgF,,-Schicht zu bewirken.

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In der Optik finden in zunehmendem Umfang transparente Kunststoffe Verwendung. So ist es bekannt, Brillenlinsen aus Kunststoff herzustellen, wobei vorzugsweise der unter der Bezeichnung CR 39 bekannte Kunststoff Verwendung findet.

Optische Elemente aus Kunststoff müssen zur Vermeidung nachteiliger Wirkungen ebenfallε ent spiegelt werden. Die bei Glas übliche MgFp-Schicht kann hier jedoch nicht verwendet werden, da der Kunststoff die notwendige Wärmebehandlung nicht ohne Schaden übersteht.

Es fehlt nicht an Versuchen, ein geeignetes Entspiegelungsverfahren für optische Elemente aus thermisch empfindlichem Material zu entwickeln. So ist es bekannt, die Haftfestigkeit von Entspiegelungsschichten aus Magnesium- oder Kalzium-Fluorid auf Kunststoffoberflächen dadurch zu erhöhen, daß auf die Kunststoffoberfläche zunächst eine Schicht aus Metalloxyd, vorzugsweise Aluminiumoxyd aufgebracht wird, die dann die eigentliche EntSpiegelungsschicht trägt. Die mechanischen und chemischen Eigenschaften dieser und aller bisher bekannten Entspiegelungsschichten auf Kunststoffen entsprechend jedoch nicht höheren Anforderungen, wie sie z.B. an entspiegelte Brillengläser gestellt werden müssen.

Es ist nun das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Ent Spiegelungsschicht auf optischen Elementen aus transparentem thermisch empfindlichem Material, insbesondere aus Kunststoff ζμ schaffen, das ohne Temperaturbehandlung zu einer Schicht führt, die haftfest, hart, absorptionsfrei, chemisch beständig und tropenfest ist und welche eine sehr niedrige Restreflexion sowie eine geringe Winkelabhängigkeit der Restreflexion aufweist.

Das Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß auf die zu ent spiegelnde Fläche zunächst eine Schicht aus

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einem Siliziumoxyd aufgebracht wird, daß darauf aufbauend durch kontinuierliches oder diskontinuierliches Zufügen von absorptionsfreien Substanzen mit höherer Brechzahl die Brechzahl der Schicht auf einen Wert erhöht wird, der höher liegt als derjenige des Kunststoffes und daß abschließend auf diese Schicht die eigentliche Ent Spiegelungsschicht aufgebracht wird.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, auf die au entspiegelnde Fläche eine absorptionsfreie inhomogene Schicht aus einem Siliziumoxyd und einer Substanz mit höherer Brechzahl aufzudampfen und abschließend auf diese Schicht eine λ/ζμ dicke Schicht aus einem Siliziumoxyd aufzubringen. Hierbei ist Λ eine Wellenlänge des Lichts innerhalb des EntSpiegelungsbereiches. Die erste und letzte Schicht besteht bei diesem Verfahren also aus einem Siliziumoxyd.

Es hat sich gezeigt, daß Aufdampfschichten aus SipO^ und aus SiO₂ auf Kunststoff vor allem auf CR 39 sehr haftfest sind. Die Siliziumoxyde ergeben ohne weitere Temperaturbehandlung harte, absorptionsfreie und chemisch beständige Schichten, sie reichen jedoch für eine brauchbare .EntSpiegelungswirkung nicht aus, da sich ihr Brechungsindex von demjenigen des Kunststoffes nicht wesentlich unterscheidet. Dieser Nachteil wird gemäß dem Verfahren der Erfindung dadurch beseitigt, daß aufbauend auf der ersten haftfesten und sehr dünnen Siliziumoxyd-Schicht unter Verwendung von absorptionsfreien Substanzen mit höherer Brechzahl eine Schicht aufgebaut wird, deren Brechzahl schließlich so weit über derjenigen des Kunststoffes liegt, daß die eigentliche Entspiegelung mit einer Einfachschicht aus einen Siliziumoxyd oder mit Mehrfachschichten gelingt.

Wird die äußerste Entspiegelungsschicht aus einem Siliziumoxyd hergestellt, so ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß

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die so entspiegelten Linsen für die Anwendung eines Antibeschlagmittels geeignet sind. Dies ist insbesondere bei Brillengläsern von großem Vorteil. . .

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung findet besonders vorteilhafte Anwendung zur Entspiegelung von Brillenlinsen aus Kunststoff.

Das neue Verfahren wird im folgenden an Hand eines in den Figuren 1 und 2 der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführung sbei spie Is näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine nach dem neuen Verfahren entspiegelte Kunststofflinse im Schnitt, wobei die Schichtdicken nicht maßstäblich gezeichnet sind;

Fig. 2 den Verlauf der Brechzahlen entlang des Schnittes II-II der in Fig. 1 dargestellten Linse.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Linse aus Kunststoff mit dem Brechungsindex n_?, beispielsweise aus GR 39 bezeichnet. Auf der zu entspiegelnden Oberfläche dieser Linse ist eine inhomogene Schicht 2 aufgebracht, welche so ausgebildet ist, daß auf der Oberfläche der Linse 1 zunächst eine sehr dünne Schicht aus einem Siliziumoxyd besteht und daß sich daran anschließend eine Schicht mit ansteigender Brechzahl aufbaut, wie dies aus der Kurvendarstellung der Fig. 2 ersichtlich ist. Die Oberfläche der Schicht 2 weist den Brechungsindex η auf. Auf diese Oberfläche ist die eigentliche EntSpiegelungsschicht 3 aufgebracht, welche in dem hier dargestellten Beispiel als Einfachschicht aus Siliziumoxyd ausgebildet ist, deren Brechungsindex die Bezeichnung n, trägt.

Die Herstellung der inhomogenen Schicht 2 erfolgt zweckmäßig dadurch, daß Siliziumoxyd und eine Substanz höherer Brechzahl gleichzeitig, jedoch mit zeitlich gesteuerter unterschiedlicher Beschichtungsrate aufgebracht werden. Auf diese Weise läßt sich

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eine Schicht 2 herstellen, welche zunächst aus einem Siliziumoxyd besteht und in der in weiterem Aufbau die Substanzen mit höheren Brechzahlen überwiegen. Als Substanzen mit höherer Brechzahl finden zweckmäßig Oxyde von Cer, Tantal, Titan oder Zirkon Verwendung. Es ist jedoch auch möglich, andere Substanzen höherer Brechzahl zu verwenden.

Der Wert n_ der Schicht 2 wird zweckmäßig so gewählt, daß er in etwa dem Quadrat der Brechzahl n, der abschließenden Entspiegelungsschicht 3 entspricht, um optimale Entspiegelungswirkung zu erreichen.

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Claims

- 6 Patentansprüche

1.j Verfahren zur Herstellung einer Entspiegelungsschicht auf optischen Elementen aus transparentem thermisch empfindlichem Material, insbesondere aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu entspiegelnde Fläche zunächst eine Schicht aus einem Siliziumoxyd aufgebracht wird, daß darauf aufbauend durch kontinuierliches oder diskontinuierliches Zufügen von absorptionsfreien Substanzen mit höherer Brechzahl die Brechzahl der Schicht auf einen Wert erhöht wird, der höher liegt als derjenige des Kunststoffes und daß abschließend auf diese Schicht die eigentliche Entspiegelungsschicht aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu entspiegelnde Fläche eine absorptionsfreie inhomogene Schicht aus einem Siliziumoxyd und einer Substanz mit höherer Brechzahl aufgebracht wird und daß abschließend auf diese Schicht eine ^/4 dicke Schicht aus einem Siliziumoxyd aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen von Siliziumoxyd und der Substanz mit höherer Brechzahl gleichzeitig, jedoch mit zeitlich gesteuerter unterschiedlicher BeSchichtungsrate erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß die Brechzahl der auf der zu entspiegelnden Fläche aufgebrachten Schicht auf einen Wert erhöht wird, der in etwa dem Quadrat der Brechzahl der abschließenden Siliziumoxyd-Schicht entspricht.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als Substanzen mit höherer Brechzahl Oxyde von Cer, Tantal, Titan oder Zirkon verwendet werden.

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6. Verfahren nach Anspruch 1 - 5* gekennzeichnet durch seine Anwendung zur Entspiegelung von Brillenlinsen aus Kunststoff.

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