DE2616171C2

DE2616171C2 - Dreischichtiger Antireflexbelag für optisches Glas

Info

Publication number: DE2616171C2
Application number: DE19762616171
Authority: DE
Original assignee: Hoya Lens Corp
Current assignee: Hoya Lens Corp
Priority date: 1976-04-13
Filing date: 1976-04-13
Publication date: 1978-01-19
Also published as: DE2616171B1

Description

Die Erfindung betrifft einen dreischichtigen Antireflexbelag für optisches Glas, mit einer auf dem Glas angeordneten Schicht mit einer Dicke von A/4 und einem mittleren Brechungsindex von etwa 1,58 bis 1,70, mit einer darauf angeordneten Schicht mit einer Dicke von A/2 und einem hohen Brechungsindex von etwa 1,85 bis 2,40 und mit einer darüber angeordneten Schicht mit einer Dicke von A/4 und einem niedrigen Brechungsindex von etwa 1,30 bis 1,45, wobei A eine Bezugswellenlänge ist.

Ein Antireflexbelag dieser Art ist bekannt (US-PS 3185 020) und in der beigefügten Fig. 1 dargestellt. Dieser Antireflexbelag besteht aus der λ/4-Schicht 2 mit mittlerem Brechungsindex, z. B. aus CeFj oder Al₂Oj, der A/2-Schicht 3 mit hohem Brechungsindex, z. B. aus ZrO₂, und der äußeren A/4-Schicht 4 mit niedrigem Brechungsindex, z. B. aus MgF₂. Solche Antireflexbeläge werden normalerweise durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht. Das Reliexionsverhältnis eines optischen Glases mit einem Brechungsindex von 1,52, welches mit einem solchen Antireflexbelag versehen ist, ist in der beigefügten F i g. 3 bei a gezeigt. Das Reflexionsverhältnis bei der Bezugswellenlänge A von 500 nm beträgt ungefähr 1 %. Das ist ein unerwünchst hoher Wert. Das Reflexionsverhältnis ist abhängig von der Einheitlichkeit der Schicht mit hohem Brechungsindex. Bei abnehmender Einheitlichkeit steigt das Reflexionsverhältnis bei der Bczugswellcnlänge A.

Bevorzugt wird in den mehrschichtigen Antireflexbelägen auf optischen Gläsern ZrO₂ als Material mil hohem Brechungsindex wegen der guten Absorption, der guten Haftung auf dem Glas und den anderen Schichten und der Stabilität des Brechungsindex bevorzugt. Wenn jedoch ZrO₂ auf Glas aufgedampft wird, nimmt die molekulare Dichte mit zunehmender Schichtdicke ab. Somit werden uneinheitliche Schichten erhalten, die eine Verringerung des Brechungsindex und

somit des Reflexionsverhältnisses bewirken.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden,

einen Antireflexbelag zu schaffen, bei welchem das Reflexionsverhältnis durch eine zunehmende Dicke der Schicht mit hohem Brechungsindex nicht nachteilig beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem dreischichtigen Antireflexbelag der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die A/2-Schicht aus ίο Einzelschichten mit einer Dicke von jeweils A/8 besteht, zwischen denen Zwischenschichten mit einer Dicke von 1 bis 10 nm mit dem niedrigen Brechungsindex angeordnet sind.

Dadurch, daß das Material der Einzelschichten nur bis zu einer Schichtdicke von A/8 aufgebracht und dazwischen Zwischenschichten aus einem Material mit dem niedrigen Brechungsindex aufgebracht werden, wird vermieden, daß die A/2-Schicht uneinheitlich wird.

Das Aufbringen der A/8-Einzelschichten und der Zwischenschichten wird wiederholt, bis die gewünschte Gesamtschichtdicke erreicht ist.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung wird

als Schicht mit niedrigem Brechungsindex MgF₂, als Schicht mit mittlerem Brechungsindex CeFj oder AI₂Oj

²S und als Schicht mit hohem Brechungsindex CeO₂ oder ZrO₂ eingesetzt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Dicke der Zwischenschichten jeweils 5 nm.

Zuir. besseren Verständnis der Erfindung wird auf die nachfolgende Beschreibung von mehreren Ausführungsbeispielen und auf die Zeichnung Bezug genommen. Es zeigt

F i g. 1 einen vergrößerten Schnitt durch einen bekannten dreischichtigen Antireflexbelag,
Fig.2 einen vergrößerten Schnitt durch einen dreischichtigen Antireflexbelag nach der Erfindung,

F i g. 3 für optische Gläser nach F i g. 1 bzw. 2 in einem Diagramm jeweils das Reflexionsverhältnis in Abhängigkeit von der Wellenlänge, und

Fig.4 in einem Diagramm die Beziehung zwischen der Dicke einer ZrO₂-Schicht und dem Brechungsindex.

Antireflexbeläge der im folgenden beschriebenen Art eignen sich zur Aufdampfung auf photographische Filter, Fernrohrlinsen, optische Filter usw. und auf die so behandelten Gläser und Linsen.

Für die dreischichtigen Antireflexbeläge werden zweckmäßig folgende Materialien eingesetzt:
als Materialien mit hohem Brechungsindex: CeO₂ und ZrO₂, als Materialien mit mittlerem Brechungsindex: CeFj und AI₂Oj, und als Materialien mit niedrigem Brechungsindex: MgF₂.

Als geeignetes Material mit hohem Brechungsindex

ist ZrO₂ bekannt. Wenn dieses Material auf erwärmtes Glas aufgedampft wird, nimmt mit zunehmender Schichtdicke der Brechungsindex des Antireflexbelages von 2,08 auf 1,92 ab. Bei einer Messung der Dicke der ZrOrSchicht und des Brechungsindex mit einem Polarimeter bei einer Glastemperatur von 280⁰C und einer Wellenlänge A von 500 nm konnte festgestellt werden, daß bei Schichtdicken von A/16, A/8, A/4 und A/2 Brechungsindexwerte von 2,08 bzw. 2,08 bzw. 2,05 bzw.

1,92 erhalten wurden. Bei einer Schicht aus CeO₂ und einer Schichtdicke von A/16, A/8, A/4 und und A/2 wurden Brechungsindizes von 2,28 bzw. 2,26 bzw. 2,02 bzw. 1,88 erhalten.

Aus diesen Versuchsreihen geht hervor, daß die Schicht bei einer Schichtdicke oberhalb von ungefähr A/8 uneinheitlich wird, wodurch sich starke Abweichun-

gen der Brechungsindizes ergeben.

Gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird als Schicht 2 mit mittlerem Brechungsindex CeFi in einer Dicke von A/4 im Vakuum auf ein Glas mit einem Brechungsindex von 1,52 aufgedampft. Auf diese Schicht 2 wird gem: J F i g. 2 eine Schicht 3 aus Ζ1Ό2 mit hohem Brechungsindex aufgedampft Um die gewünschten Eigenschaften zu gewährleisten, sollte diese ZrO2-Shicht eine Dicke von A/2 aufweisen. Um den Nachteil einer Uneinheitlichkeit der ZrO/-Schicht zu vermeiden, werden ZrOvEinzeischichten 3' mit einer Dicke von A/8 auf die CeFj-Schicht aufgedampft Zwischen einer jeden Aufdampfung einer ZrO₂-Einzelschicht der Dicke A/3 wird eine sehr dünne Zwischenschicht 5 aus einem Material mit niedrigem Brechungsindex, z. B. aus MgF2, aufgedampft. Die Zwischenschichten 5 haben eine Dicke von ungefähr 5 nm. Die Aufdampfung einer ZrO>-Schicht der Dicke A/8 und einer MgF2-Zwischensehicht wird wiederholt, bis die gewünschte ZrOrSchichtdicke von A/2 erreicht ist. Über die ZrCb-Schicht wird ein Material mit niedrigem Brechungsindex, z. B. MgF₂, als Schicht 4 in einer Dicke von ungefähr A/4 aufgebracht. Die Kurve eines solchen Glases, die das Reflexionsverhältnis in Abhängigkeit von der Bezugswellenlänge A zeigt, ist in F i g. 3 bei b angegeben. Diese Figur zeigt, daß das Reflexionsverhältnis bei einer Wellenlänge von 500 nm ungefähr 0,5% beträgt. Durch das vorstehend beschriebene Verfahren kann somit ein wesentlich reflexärmeres Glas hergestellt werden.

Mit CeO₂ als Material mit hohem Brechungsindex und Al₂O) als Material mit mittlerem Brechungsindex wurden ähnliche Resultate erzielt. Die sehr dünnen Zwischenschichten, die in diesem Fall eine Dicke zwischen 1 und 10 nm haben, stören hierbei nicht. Vorstehend ist zwar als bevorzugte Ausführungsform ein dreischichtiger Antireflexbelag beschrieben worden, in der Praxis werden jedoch Antireflexbeläge mit mehr als drei Schichten bevorzugt.

Unter den Materialien mit hohem Brechungsindex wird ZrO₂ wegen der hohen Absorption und der Brechungsindexstabilität bevorzugt. ZrO₂ hat nur den

'S Nachteil, daß bei Vakuumaufdampfung die molekulare Dichte bei zunehmender Schichtdicke abnimmt, wodurch der Brechungsindex erniedrigt wird. Hierdurch geht ein wesentlicher Prozentsatz des Reflexionsverhältnisses verloren. Gemäß der vorstehenden Beschreibung können diese Nachteile dadurch vermieden werden, daß in dem Material mit hohem Brechungsindex, wie z. B. ZrO₂, abwechselnd dünne Zwischenschichten mit niedrigem Brechungsindex angebracht werden, bis die gewünschte Schichtdicke erreicht ist, wobei das Material mit hohem Brechungsindex in Schichtdicken vis zu A/8 und die Zwischenschichten in einer Dicke zwischen 1 bis 10 nm aufgebracht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dreischichtiger Antireflexbelag für optisches Glas, mit einer auf dem Glas angeordneten Schicht mit einer Dicke von A/4 und einem mittleren Brechungsindex von etwa 148 bis 1,70, mit einer darauf angeordneten Schicht mit einer Dicke von A/2 und einem hohen Brechungsindex von 1,85 bis 2,40 und mit einer darüber angeordneten Schicht mit einer Dicke von λ/4 und einem niedrigen Brechungsindex von etwa 130 bis 1,45, wobei A eine Bezugswellenlänge ist, dadurch gekennzeichnet, daß die A/2-Schicht (3) aus Einzelschichten (3') mit einer Dicke von jeweils A/8 besteht, zwischen denen Zwischenschichten (5) mit einer Dicke von 1 bis 10 nm und dun niedrigen Brechungsindex angeordnet sind.

2. Antireflexbelag nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Schicht (4,5) mit niedrigem Brechungsindex MgF₂, als Schicht (2) mit mittlerem Brechungsindex CeFj oder AbOj und als Schicht (3, 3') mit hohem Brechungsindex CeO₂ oder ZrO₂ eingesetzt wird.

3. Antireflexbelag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zwischenschichten (5) jeweils 5 nm beträgt.