DE2237822A1 - Neutraldichtefilterelement und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Neutraldichtefilterelement und verfahren zu dessen herstellungInfo
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B5/20—Filters
- G02B5/205—Neutral density filters
Description
- Λ Heutraldiehtefilterelement und Verfahren zu dessen
Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Neutraldichtefilterelement aus einem transparenten Schichtträger und mindestens einer darauf
aufgebrachten lichtschwächenden und/oder lichtreflektierenden
Schicht, und sie betrifft ferner ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Die Wirksamkeit photographischer Kameras wird bekanntlich durch Erweiterung des für die Bildaufnahme zur Verfügung gestellten
Blendenbereichs dauernd erhöht, was. jedoch in nachteiliger Weise dazu führt, daß unerwünschte Lichtbrechungsuiid
-beugungseffekte auftreten, insbesondere, wenn die Blendenöffnung eng und länglich ist. Es ist bereits bekannt, derartige
unerwünschte Beugungseffekte dadurch zu vermindern, daß in die optische Achse der Kamera ein Neutraldichtefilterelement
eingesetzt wird. Filterelemente, die durch Ablagerung einer Metall- oder Metallegierungsschicht auf einem Schicht- "
träger gebildet werden, haben sich für diesen Zweck als recht brauchbar erwiesen, da die durch sie bewirkte Lichtabschwächung
durch Absorption und Reflexion, und nicht durch Absorption und LichtZerstreuung erzielt wird. Derartige bekannte
Filterelemente zerstören daher nicht die Bilderzeugungscharakteristika optischer Systeme in Kameras.
Nachteilig an den bekannten Filterelementen, die aus einer auf einem Schichtträger aufgebrachten Metall- oder Metall-Iegierungsschicht
bestehen, ist jedoch deren hohes Reflexionsvermögen, das in der Filmebene der Kamera zu unerwünschten
Geisterbildern führen kann. Bei Verwendung höherempfindlicher
Filme mit dem Ziele, die heutige Lichtphotographie unter Lichtbedingungen
eines möglichst breiten Bereichs durchführen zu können, wird das aufgezeigte Problem noch verschärft, da derartige
Filme die Verwendung noch engerer Blendenöffnungen bei gegebener, für die Belichtung zur Verfügung stehender Lichbmenge
erforderlich machen und darüber hinaus auch noch empfindlicher gegenüber dem Auftreten unerwünschter Geisterbilder sind.
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_ ρ —
Es sind bereits Schichtelemente bekannt, die aus Schichtträgern und darauf aufgebrachten Schichten des verschiedensten
Typs aufgebaut sind. So wird z. B. in der USA-Reissue-Patentschrift
26 390 eine mit mehreren Metallegierungsschichten
versehene Linse beschrieben. Bei der verwendeten Metallegierung handelt es sich um eine unter dem
geschützten Handelsnamen " Inconel" bekannte Nickellegierung,
die etwa 79,5 % Nickel, 13 % Chrom und 6,5 % Eisen enthält. Durch diese bekannten Schichten kann daher nur eine
lichtabschwächende, nicht jedoch eine Antireflexionswirkung
erzielt werden.
Schichtelemente mit metallhaltigen Schichten, die sich im
Kontakt mit Schichten aus siliciumhaltigen Materialien befinden, sind z. B. aus der USA-Patentschrift 3 4-32 225 bekannt,
in der derartige, auf einer synthetischen Kunststoffoberfläche aufgebrachte Schichten mit abwechselnd höherem
und niedrigerem Refraktionsindex beschrieben werden. Ferner ist aus der USA-Patentschrift 2 366 687 ein transparenter
Formkörper bekannt, der im Vakuum aufgedampfte Schichten aus Metall und keramischen Stoffen aufweist. Aus der USA-Patentschrift
2 799 600 ist es bekannt, auf siliciumhaltige Oberflächen die angegebene Nickellegierung in Form von Schichten
im Vakuum aufzutragen. Aus der USA-Patentschrift 2 907 672 ist Plexiglas bekannt, das aufeinanderfolgende Schichten aus
Germanium, Siliciumoxyd und Gold aufweist. In der USA-Patentschrift
3 1OQ 723 wird ein Verfahren zur abwechselnden Ablagerung
von Schichten aus leitfähigen und isolierenden Stoffen auf einen Schichtträger beschrieben. Aus der USA-Patentschrift
3 113 889 sind sandwichartige Überzüge aus Siliciumoxyd
und einem supraleitfähigen Metall, die im Vakuum auf einen Schichtträger abgelagert werden, bekannt. Aus der USA-Paten
b schrift 3 505 092 sind ferner vakuum-beschichtete transparente
Kunststoffe mit einer Metall- oder Metallegierungsschicht und Siliciumoxydschicht bekannt.
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Die "bekannten Schichtelemente sind jedoch als Neutraldichtefilterelemente
für Aperturblenden wenn überhaupt, nur "bedingt geeignet, da sie die aufgezeigten Probleme in bezug auf Licht—
beugung und Erzeugung von Geisterbildern nicht in völlig zufriedenstellender*
Weise zu lösen vermögen.
Aufgabe der Erfindung ist es ein in einfacher und wirtschaftlicher
Weise herzustellendes Neutraldichtefilterelement für photographische Kameras anzugeben, das sich durch eine verbesserte
Antireflexionswirkung auszeichnet.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die angegebene Aufgabe dadurch lösbar ist, daß auf einen Schichtträger
abwechselnd Schichten aus einem Metall oder einer Metalllegierung genau definierten Typs und Schichten aus einem- dielektrischen
Stoff genau definierten Typs in bestimmter Reihenfolge aufgebracht werden.
Gegenstand der Erfindung ist ein Neutraldichtefilterelement aus einem transparenten Schichtträger und mindestens einer
darauf aufgebrachten lichtschwächenden und/oder lichtreflektierenden Schicht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß auf
dem Schichtträger mindestens 5 Schichten aufgebracht sind, von denen die dem Schichtträger am nächsten befindliche
1. Schicht sowie die 3. und 5· Schicht aus einem Metall oder
einer Metallegierung mit hohem Refraktionsindex, und die 2. und 4. Schicht aus einem dielektrischen Stoff mit einem niedrigeren
Eefraktionsindex als demjenigen des Metalls oder der Metallegierung bestehen.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von derartigen Neutraldichtefilterelementen mit vorbestimmter
optischer Dichte, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
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a) auf das anfänglich nur aus dem Schichtträger .bestehende
Element, während des gesamten Herstellungsvorganges einen
Lichtstrahl richtet und das hindurch tretende sowie reflektierte
Licht mit Hilfe von optischen MeBvorriehtuugen
regi striert,
I)) auf de in Schichtträger eine erste Schicht aus einem Metall
oder einer Hetallegierung ablagert, bis das Gebildete Element eine ν or be stimm te optische Dichte auf weißt, die; geringer
i st air. diejenige des herr.ustell enden Filtcreleinents,
c) auf der erhalteneji ernten IletaJl- oder j
Hchiclit eine erste Schicht aus einem dielektrischen ütoif
abla{ioj'it ti s dan vom gebildeten Element reflelitiei't e Licht
auf einen Hinimalwert vermindert ist,
d) aui doi (ii'haltenen (-raten dielektrischen Schicht eine
zweite ilchioht aus dem lletall odei1 dei* lletallef;] trunß
abl u{_;ei't, bis dat. gebildete L'lf.'iucnt tine optische Lichte
aui weist, die praliti scli {deich der vorbestimmten optischen
Dielite d( ;■ herzustellenden Filtea-elements ist,
e) auf doi' ei'iialtcne?) r.v.'eiten Hrtall- oder IletallcRierunfjB-schicht
eine zweite Schicht aus dem dielektrischen ßtoff
ablagert:, bis das von vom fccibildeten Element reflektierte
Lieh MUi' einen Minimal wert vermindert ist, und
Ij auf der erlialtenen zweiten dielektrischen Schicht eine
dritte 'Schicht aus dem Metall oder der Metallegierung
ablagert, lx;; das gebildete Element eine optische Dichte
aufweist, die gleich der vorbestimmten optischen Dichte
des herzustellenden Filterelements ist.
BAD ORIGINAL
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Durch, die Erfindung wird erreicht, daß äußerst effektive,
in photοgraphischen Kameras verwendbare Neutraldichtefilterelemente
zur Verfugung stehen, deren optische Dichte vorbestinunbar ist und die einfach herzustellen sind.
Gemäß einer besonders vorteilhaften" Ausführungsform werden
erfindungsgemäß als Metallegierung die angegebene, unter dem Handelsnamen "Inconel" bekannte nickellegierung
mit einem ungefähren Gehalt an 79»5 % Nickel, 13 % Chrom
und 6,5 % Eisen, und als dielektrischer Stoff beispielsweise Siliciummonoxyd verwendet. Die Erfindung wird durch
die beigefügte Zeichnung näher veranschaulicht, worin darstellen:
Figur 1 eine zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung
geeignete Beschichtungsvorrichtung im Schema und
Figur 2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Neutraldichtefilterelement
im Schema.
Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung sind,Beschichtungsvorrichtungen
üblichen bekannten Typs verwendbar, so daß es sich erübrigt, in Fig. 1 auf Einzelteile, die auch
anders als in der angegebenen Weise ausgestaltet sein können, gesondert hinzuweisen.
Das in Fig. 1 dargestellte Glockengefäß 10 ist auf der Grundplatte
12 in solcher Weise angeordnet, daß eine luftdichte Verbindung geschaffen wird. Im Glockengefäß 10 kann mit Hilfe
einer nicht gezeigten Vakuumpumpe, deren Absaugkanal an eine in der Grundplatte 12 befindliche Vakuumleitung 14- angeschlossen
werden kann, ein Vakuum erzeugt werden. Der erfindungsgemäß zu beschichtende Schichtträger 16 kann innerhalb des
Glockengefäßes 10 durch ein Paar Schichtträgerarme 18 gehalten werden. Der Schichtträger 16 isb in solcher Weise ange-
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ordnet, daß er beschichtet werden kann mit Stoffen, die v/ahlweise
einem der beiden Tiegel 20 bzw. 21 entstammen. Im Tiegel 20 ist ein spektral neutrales Metall oder eine spektral neutrale
Metallegierung mit einem vergleichsweise hohen Refraktionsindex, z. B. die angegebene Nickellegierung, untergebracht.
Im Tiegel 21 ist ein dielektrischer Stoff mit einem niedrigeren Refraktionsindex als demjenigen des Metalls oder
der Metallegierung, ζ. B. SiIiciummonoxyd, untergebracht;.
Die Menge des aus den Tiegeln 20 und 21 stammenden, in Form einer Schicht aufgebrachten Materials wird mit Hilfe einer
üblichen bekannten Dichteregistriervorrichtung gesteuert. Eine
Lichtquelle 22 ist in solcher Weise angeordnet, daß ein Lichtstrahl gegen den Schichtträger 16 gerichtet wird. Wird
auf dem Schichtträger 16 eine Schicht erzeugt, so wird ein Teil des Lichtstrahls in der in Pig. 1 dargestellten Weise
zur Grundplatte 12 zurückreflektiert, und der geschwächte Lichtstrahl tritt durch den Schichtträger 16 hindurch. Eine
erste optische Meßvorrichtung 24-, bestehend aus einem auf Licht ansprechenden Gerät 26 und einem Anzeigegerät 28, ist
oberhalb des Schichtträgers 16 in solcher Weise angeordnet, daß der durch den Schichtträger 16 hindurchtretende abgeschwächte
Lichtstrahl überwacht wird. Eine zweite optische Meßvorrichtung 30, bestehend aus einem auf Licht ansprechbaren
Gerät 32 und einem Anzeigegerät 34-, ist benachbart zur
Grundplatte 12 in solcher Weise angeordnet, daß der liückreflektrierte
Lichtstrahl überwacht wird. Ein lichtundurchlässiger Schirm 36 ist zwischen der Lichtquelle 22 und der optischen
Heßvorrichtung 30 angeordnet, so daß die Empfindlichkeit der
Moßvorrichtung 30 gegenüber Licht, das direkt von der LichtquelLe
22 kommt, auf ein Minimum herabgesetzt ist.
Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird ein Schichtträger
16 auf die innerhalb des GLockengefäßes 10 befiiullictiou
HaLter 18 gelegt. Danach wird im Glockengefäß 10 ein Vakuum
erzeugt .ciifc Hilfe einer du die Vakuumleitung 1'J- angeschlotv; o-·
! 0 ) Η 0 Π / 0 7 S fi
neu Vakuuiipuj-π e, wobei vorzugsweise ein Druck von unter
1 :: 10 Torr -erzeugt wird. Danach wird der "Tiegel 20
aktiviert, ι ο daß das darin befindliche Iletallmaterial,
z. l·:. die anrrgebcne1 IUekel legierung, zu verdampf en beginnt.
Bein Verdampfen des Iletalls, oder, um beim Beispiel
der abgegebenen Nickellegierung au bleiben, diesez* Nickellegierung, wird auf dem Schichtträger 16 eine dünne Schicht
au π IiicLellf ricrmifj gebildet. Das Verdampfen-wird solange
fortgesetzt·, bis eine optische Dichte von etwa'-0,25' erzielt
ir-.t, wie ci.ch mit Hilfe der optischen Ileßvorrichtung 24
leicht festntcilea läßt. Zu diesem Zcitpiinkt wird das Verdi;n;".fen
aus 'dar. Tiegel 20 abgebrochen. ITunmehr wird der
Tio[;t:l 21 in Gang gesetzt, so daß die Verdampfung des darin (
nlhalte.-ncn ßiliciuiainonoxyds beginnt. Während "der Ablagerung
einer dünnen Schicht aus 'Siliciummonoxyd auf der auf dem
iiü laicht träger 16 bereits befindlichen nickel legierungsschicht
wird das reflektierte Licht von der Ileßvorrichtung JO überv/üclit,
und Eouald die Reflexion dei1- sich bildenden Schicht
auf ein riiniinuii vermindert ist, wird die Verdampfung des
Siliciummoiiox^-ds beendet. Danach wird erneut der Tiegel 20
aktiviert und eine neue Schicht aus nickellegierung auf der
ίΆϊϊ den ,So]ii ein träger "16 gc-bildeteu ßiliciummonoxydschicht
ab ge lagert, b.-i « die optische Dichte des gebildeten Elements den
gewüriEchten Wert, z. B. cine^ optische Dichte von 0,90,
erreichυ hat, was mit Hilfe der Ileßvorrichtung 24 überwacht;
wii'd. Die Verdampfung der nickellegierung wird sodann beendet,
Danach \;±x-·: erneut der Tiegel 21 alc.tiviert, so daß die Vor- ■
damofung vy. ,Jüiciununonoxyd erneut beginnt und die Sein entabla£er-a::j;:
vira so lange fortgesetzt,- bis das r.eflekti(;."te
Licht ur^iu-- auf einen llinimalwert vermindert \rurde, was mit
Hilfe der optischen ileßvorrichtung 50 festgestellt v/erden
kann. Die abschließende Verfahrensstufe besteht aus einer
Realitivierüiig des Tiegels 20, so daß auf dem Schichtträger
16 eine dritlr Schicht aus der angegebenen Nickellegierung
aufgedampft wird, wobei die Schichtablagerung so lange fort-
BAD -.
309309/0755
gesetzt wird, bis die gewünschte optische Dichte, die im vorliegenden
Beispiel mit 0,90 angenommen wurde, wiederum erreicht ist, was mit Hilfe der Meßvorrichtung 24 festgestellt
werden kann.
In Fig. 2 wird ein nach dem angegebenen Verfahren hergestelltes Neutraldichtefilterelement nach der Erfindung dargestellt,
wobei mit A die Schichten aus der angegebenen Nickellegierung, und mit B die Schichten aus Siliciummonoxyd bezeichnet werden.
Wie ersichtlich, sind die angegebenen Schichten auf dem Schicht· träger 16 aufgebracht, wobei sich eine der Nickellegierungsschichten
benachbart zum Schichtträger befindet und auch die zuoberst angeordnete Schicht aus einer Nickellegierungsschicht
besteht.
Neben den in besonders vorteilhafter Weise verwendbaren Materialien,
nämlich der angegebenen Nickellegierung und Siliciummonoxyd, sind zur Herstellung der Lichtabschwächungsschichten
und Antireflexionsschichten auch Stoffe anderen Typs geeignet. Insbesondere sind zur Herstellung der lichtabschwächenden
Schichten übliche bekannte spektral neutrale Metalle oder Metallegierungen verwendbar. Ferner sind zur Herstellung der
Antitfeflexionsschichten übliche bekannte dielektrische Stoffe
verwendbar, die einen niedrigeren Refraktionsindex als die zur Herstellung der Lichtabschwächungsschichten verwendeten
Metalle oder Metallegierungen haben.
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Claims (4)
- PatentansprücheNeutraldichtefilterelement aus einem transparenten Schichtträger und mindestens einer darauf aufgebrachten lichtschwächenden und/oder lichtreflektierenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schichtträger mindestens 5 Schichten aufgebracht sind, von denen die dem Schichtträger am nächsten befindliche 1. Schicht sowie die 3· und 5· Schicht aus einem Metall oder einer Metallegierung mit hohem Refraktionsindex, und die 2. und 4·.. Schicht aus einem dielektrischen Stoff mit einem niedrigeren Refraktionsindex als demjenigen des Metalls oder der Metallegierung bestehen.
- 2. Neutraldichtefilterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Metallegierung aus einer im Handel befindlichen Nickellegierung besteht, die etwa 79»5 % Nickel, 13 % Chrom und 6,5 % Eisen enthält.
- 3. Neutraldichtefilterelement nach Ansprüchen 1 und'2, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Stoff aus Siliciummonoxyd besteht.
- 4. Verfahren zur Herstellung von Neutraldichtefilterelementenvorbestimmter optischer Dichte nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mana) auf das anfänglich nur aus dem Schichtträger bestehende Element während des gesamten Herstellungsvorganges einen Lichtstrahl richtet und das hindurchtretende sowie reflektierte Licht mit Hilfe von optischen Meßvorrichtungen registriert,309809/0755- ίο - .b) auf dem Schichtträger eine erste Schicht aus einem Metall oder einer Metallegierung ablagert, bis das gebildete Element eine vorbestimmte optische Dichte aufweist, die geringer ist als diejenige des herzustellenden Filterelements,c) auf der erhaltenen ersten Metall- oder Metallegierungsschicht eine erste Schicht aus einem dielektrischen Stoff ablagert, bis das vom gebildeten Element reflektierte Licht auf einen Minimalwert vermindert ist,d) auf der erhaltenen ersten dielektrischen Schicht eine zweite Schicht aus dem Metall oder der Metallegierung ablagert, bis das gebildete Element eine optische Dichte aufweist, die praktisch gleich der vorbestimmten optischen Dichte des herzustellenden Filterelements ist,e) auf der erhaltenen zweiten Metall- oder Metallegierungsschicht eine zweite Schicht aus dem dielektrischen Stoff ablagert, bis das von vom gebildeten Element reflektierte Licht auf einen Minimalwert vermindert ist, undf) auf der erhaltenen zweiten dielektrischen Schicht eine dritte Schicht aus dem Metall oder der Metallegierung ablagert, bis das gebildete Element eine optische Dichte aufweist, die gleich der vorbestimmten optischen Dichte des herzustellenden Filterelements ist.Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Verfahrensstufen (b), (d) und (f) eine dünne Schicht aus einer im Handel befindlichen Nickellegierung, die etwa 79,5 % Nickel, 1J % Chrom und 6,5 % Eisen enthält, ablagert.309809/0755Verfahren nach Ansprüchen 4 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß man in den Verfahrensstufen (c) und (e) eine dünne Schicht aus Siliciummonoxyd ablagert.309809/0765Leerseite
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