DE3126922A1 - Optisches schichtsystem auf gekruemmter oberflaeche und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Optisches schichtsystem auf gekruemmter oberflaeche und verfahren zu dessen herstellung

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DE3126922A1
DE3126922A1 DE19813126922 DE3126922A DE3126922A1 DE 3126922 A1 DE3126922 A1 DE 3126922A1 DE 19813126922 DE19813126922 DE 19813126922 DE 3126922 A DE3126922 A DE 3126922A DE 3126922 A1 DE3126922 A1 DE 3126922A1
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Istvan Dr. 1036 Budapest Bolla
Istvan Dr. 2120 Dunakeszi Csanyi
Laszlo 1031 Budapest Varkonyi
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Description

  • OPTISCHES SCHICHTSYSTEM AUF GEKRÜMMTER OBERFLÄCHE UND VERFAHREN
  • ZUR DESSEN HERSTELLUNG Die Erfindung betrifft ein aus Dielektriken auf gekrümmter Oberfläche ausgebildetes optisches Schichtsystem und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Das erfindungsgemäße Schichten system bildet auf den gekrümmten Oberflächen von bauchigen Objekten, insbesondere von bei Lichtquellen angewendeten Glokken einen Überzug, der im Bereich der sichtbaren elektromagnetischen Strahlung durch eine Transmissionscharakteristik der Kaltspiegel, d.h. durch einen ausgeglichenen Ablauf der Transmission gekennzeichnet ist, und vor allem zur Herstellung von Reflektorglocken gekrümmter Oberfläche geeignet ist.
  • In der Lichtquellenindustrie bildet die Herstellung von Kaltspiegeln eine wichtige Aufgabe. Die Kaltspiegel werfen einen bedeutenden Teil der einfallenden sichtharen elektromagnetiaschen Strahlung zurück, jedoch gewährleisten sie die Durchlassung eines überwiegenden Teiles der die Wärmestrahlung bildenden infraroten Strahlen Die Kaltspiegel, die vor allem oeim Projizieren Anwendung finden, werden als Schichtsystem durch Dämpfung mittels eines Streugases auf einer Trägeroberfläche ausgebildet: das Schichtsystem enthalt Dünnschichten, und wird allgemein auf zwei Wellenlängen abbetönt. Das Schichtsystem wird z.B. mit Je zehn Dünnschichten den beiden Wellenlängen der Abtönung /z.B. 500 nm und 600 nm/ entsprechend ausbebildet, wobei die zu verschiedenen Wellenlängun gehörenden Dünnschichten abwechselungsweise gelagert und aus zwei verschiedenen Stoffen vorbereitet werden. Ihre optische Dicke beträgt A/4, wobei # die Wellenlänge der dem gegebenen Stoff entsprechenden Abtönung bedeutet. Die optische Dicke ist mit einer hohen, zumindest 3 % betragenden Genauigkeit einzuhalten, anderenfalls können die Kalt spiegel die Qualitätserforderungen nicht erfüllen Diese Forderungen sind die nachfolgenden: eine zumindest 95 %-ige Reflexion im Bereich des sichtbaren Lichts und eine zumindest 85 ziege Transmission für die infrarote Strahlung. Die Stoffe der Dünnschichten werden allgemein derart ausgewählt, daß einer der Stoffe durch einen relativ hohen, und der andere durch einen relativ niedrigen Wert der Brechungszahl zu kennzeichnen ist.
  • Derartige Stoffpaere bilden z.B. das TiO2 und das SiO2, woraus harte, durch Dämpfung schwer herstellbare Schichten ausgebildet werden können, oder das ZnS und das MgF2, die weiche, durch Dämpfung leicht ablagerbare Schichten sichern.
  • Die Transmission und dic Reflexion bilden physikalische Größen, die von der Stoff der g(':ebenen Schicht sowie von der Wellenlänge abhängig sind, Bei einer bestirwnten Wellenlänge, für den in normaler Richtung gesicherten Einfall des Lichtes können die beiden Größen aufgrund der Maxwellschen Gleichungen relativ leicht gerechnet werden. Falls das Licht nicht in normaler Richtung die Oberfläche erreicht und die Veränderung der 'Wellenlänge in Betracht zu ziehen ist, und insbesondere für den relativ breiten Wellenlängenbereich der sichtbaren Strahlung können die theoretischen Berechnungen auch durchgeführt werden, Jedoch benötigen sie die Anwendung einer Rechenmaschine, wenn die obenerwähnten Genauigkeitsanforderungen zu erfüllen sind. Die optische Qualität des Schichtsystems wird eben derart bestimmt, vrie gut die Gleichmäßigkeit der optischen Schichtdicke auf der Trägeroberfläche ist, d.h. in welchem Maße sie im Wellenlängenbereich der sichtbaren Strahlung durch die Gleichmäßigkeit der auf verschiedenen Oberflächenpunkten gemessenen Transmissionskurven gekennzeichnet ist. Die Prüfung de Qualität der Kaltspiegel wird allgemein mit Anwendung von normalen Lichtstrahlen durch führt obwohl immer mehr Anwendungsgebiete sich ergeben und immer mehr Spielgelkonstruktionen bearbeitet worden sind, bei deren in praktischen Arbeitsbedingungen der Lichtstrahl nicht in normaler Richtung einfällt, und es möglich ist, daß der Einfallswinkel der in Bezug zur Normalen der Oberfläche bestimmt wird einer bestimmten Funktion gemäß veränderlich ist. Falls die Schichten des Systems auf der Oberfläche mit einer überall gleiohren Dichte, den Bedingungen des normalen Einfalls entsprechend ausgebildet werden, verändern sich ihre Reflexions- und Transmissionskennzeichen in einem breiten Bereich bei Veränderungen des Einfallswinkels, du das Licht in den Schichten Wege von verschiedenen Längen zurücklegt.
  • Die Entwicklung der Dünnschichtentechnoloie zufolge wird zur Zeit die Herstellung von optischen Schichtsystemen auf bauchigen Objekten hoher Krümmung, # insbesondere auf gekrümmten Spiegeln von Projektoranlagen möglich geworden. Den bekannten über Lösungen gemäß jedoch wurden die züge lediglich mit nicht veränderlicher Schichtdicke hergestellt.
  • Beim mittels flacher optischer Elemente durchzuführenden Projizieren ist die Schichtdicke, bzw. die bei der gegebenen Wellen länge gültige optische Schichtdicke /d.h. die Quotient der phySikalischen Schichtdicke und der Brechungszahl/ aufgrund des bekannten Einfallswinkels zu bestimmen. Im Falle von gekrümmten Oberflächen wurden zur Zeit keine Versuche notiert, die das Ziel gesetzt haben, auf solchen Oberflächen ein derartiges Schichtsystem zu schaffen, das die bei den Kalt spiegeln aufgestellten Erforderungen erfüllt. Da in den Erzeugungsprogrammen der Lichtdem quellenindustrie die auf Interferenzprinzip beruhenden d.h.
  • bin aus Schichten von der der Wellenlänge t/4 entsprechenden optischen Dicke bestehendes Schichtsystem aufweisenden Kalt- und einen Warmfilter, Projektorspiegel gekrümmter Oberfläche/immer größexen Teil einnehmen, ist die praktische Lösung der Aufgabe wichtig.
  • Der Kaltspiegel wird allgemein, nach heutiger Praxis auf einer Ellipsoidoberfläche hergestellt, wobei zum Projizieren ein niedri-Durchmesser ger Wert des 7 -Tiefe-Verhaltnisses zu gewährleisten ist.
  • Im Fokus der Oberfläche wird eine Lichtquelle /eine Glühlampe, ein Entladungsrohr usw./ angeordnet. Bei einer derartigen Anordnung nimmt der Einfallswinkel des aus der Lichtquelle auszesendeten Lichtstrahls, d.h. der Winkel zwischen der Oberflächennormale des ellipsoidförmigen Spiegels und des Lichtstrahl einen von dem Mittelpunkt des Spiegels zu seiner Öffnung im Bereich Über von 0° bis zu 60° veränderlichen Wert an. fler / zug wurde zur Zeit mit einer gleichmäßigen Dicke hergestellt, Jedoch in diesem Falle .zeigt der Ablauf der Reflexion bedeutende Veränderungen entlang der Oberfläche, und die zum Maximalwert der Reflexion gehörende Wellenlänge kann im Vergleich mit der zumnormalem Einfall gehörenden auch mit 70 nm sich verschieben. Infolgedessen kommt die Veränderung der Farbe, des Farbeneffekts des Spiegels sowie die Ungleiohmäßikeit seiner Kalte vor. Die Veränderungen können theoretisch durch Lösung eines sehr komplizierten Gleichungsunter den Systems bestimmt werden, jedoch / Bedingungen der Massenerzeugung sind die Qualitätserforderungen lediglich durch weitere Versuche, experimentelle Prüfungen zu erfüllen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Lösung des obigen Problems ein Schichtsystem zu schaffen, wobei der auf aus der Lichtquelle die reflektierenden Oberflächenelemente einfallendö Lichtstrahl, unabhängig von der Krüminung einen Berücksichtigung unter / Toleranz gleichen Weg zurücklegt, d.h. alle Oberflächenelemente die gleiche Lichtinterferenz bewirken und das Schichtsystem, unabhängig von dem Wert des Einfallswinkels, das Licht gleicher Wellenlänge mit identischer Intensität bei den verschiedenen Oberflächenelementen zurückwirft oder durchläßt.
  • Die Erfindung beruht darauf, daß die zwischen der zum Maximalwert der Reflexion gehörenden Wellenlänge und dem Einfallswinkel vorhandene im Bereich des sichtbaren Lichtes bei den fÄaohsn Spiegeln wohl bestimmbare und lediglich von der Brechungsahl des Stoffes hon der Brechungszahl der Stoffe/ der Schichten abhängige Relation auch bei gekrümmten Oberflächen eine Auswahl der Herstellungsbedingungen /z.B. des Drucks des Streugases, der Position der Achse der Trägeroberfläche bezüglih der Quelle des auszudampfenden und abzulagernden Stoffes der Drehung der Trägeroberfläche um ihre eigene Achse usw./ ermöglicht, so daß das so ausgebildete Schichtsystem die Qualitätserforderungen des Kaltspiegels erfüllen kann.
  • Der Zweck der Erfindung besteht aufgrund der obigen Erkenntnis in der Schaffung eines Schichtsystems und eines Verfahrens zur Herstellung des Schichtsystems, mit dem die erforderlichen optischen Eigenschaften erreicht werden können, d.h. im Falle von gekrümmten Oberflächen des obenbeschriebene Problem gelöst werden kann.
  • Der Zweck der Erfindung wird durch Bearbeitung eines Schiohtsystems erreicht, wobei auf gekrümmter Oberfläche erfindungsgemäß Schichten von mit dem sich vergrößernden/vermindernden Einfallswinkel des Lichtstrahls derart sich vergrößernden vermindernden Dicke vorgesehen sind, daß die Spektralverteilung des durch die einzelnen Oberflächenelemente zurückgeworfenen Lichtes gleich oder annähernd gleich ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Schichtsystems beträgt die optische Dicke der Schichten wobei d(@) die gesuchte optische Dicke der Schichten in dem Oberflächenelement ist, bei der der Winkel zvaschen der das Element mit der LichtquelleverbindendenGeradenund der Oberflächennormale, d.h. der Einfallawinkel @ beträgt, die optische Dicke der Schichten bei der Wellenlänge der Abtönung im Palle des normalen Einfalls, #0(0) die zum Maximalwert der Reflexion bei normalem Einfalle, #0(#) die zum Maximalwert der Reflexion beim mit dem Winkel @ gekennzeichneten Sinfalle gehörende Wellenlänge bei den von aus dem gegebenen Stoff aus einer ebenen Platte vorbereiteten Schichten, und #'(#) das Verhältnis #0(0)/#0(#) bedeutet.
  • Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Schi chtsyst ems können die Qualitätsanforderungen erfüllende Kaltspiegel hergestellt werden Die Herstellung kann auf einer mittels einer Rechenmaschine bestimmbaren oder mittels Bemessungen wohl prüfbarren Abhängigkeit basiert werden.
  • Bei der Verwirklichung des Verfahrens wird das eine gekrümmte Oberfläche aufweisende ObJekt auf einer verdrehbaren Trägeranlage angeordnet, werden die Schichten nacheinander mittels eines Streugases abgelagert und inzwischen erfindungsgemäß wird der Wert der obenbeschriebenen Funktion #'(#) für das Oberflächenelement bestimmt, und der Druck des Streugases sowie der Winkel der Achse der gekrümmten Oberfläche bezüglich einer vorgewählten Achse derart eingestellt, daß das Produkt der dem Maximalwert der zum Oberflächenelement bei normalem Einfalle gehörende Reflexion entsprechenden Wellenlänge und des Funktionswertes einen konstanten Wert beträgt.
  • Bei einer vorteilhaffen Verwirklichung des erfindungs£emäßen Verfahrens wird der Druck des Streugases im Bereich von 10-5 5 bis zu 10 # mbar und der Winkel der Oberflächenachse bezüglich der Drehachse der Trägeranlage im Bereich von 120 bis zu 300 ausgewählt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet die Herstellung eines Schichtsystems, das die Qualitätserforderungen erfüllen und die Reflexion auf den einzelnen Elementen der gekrümmten Oberfläche mit gleicher spektraler Verteilung sichern kann.
  • Der Gegenstand der Erfindung wird anhand beispielhafter Ausführungen und Verwirklichungen, mit Hinweis auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 den Ablauf der Transmissionskurve eines auf einer ebenen Trägeroberfläche ausgebildeten Kaltspiegels bei Einfallswinkeln Oo und 600, Pig, 2 den Ablauf des Verhältnisses des zum Maximalwert der Reflexion eines ll-schichtigen, aus ZnS und MgF2 vorbereiteten, und aus Schichten von optischer Dicke #/4 bestehen den Schichtaystems gehörenden INellenlängen und der zum Maxinaluert bei normalem Einfalle gehörenden Wellenlänge, abhängig von dem Einfallswinkel i, Fig. 3 die Veränderung des Einfallswinkels bei den Oberfläohenpunkten einer ellipsoidförmigen Glocke im Palle einer in dem Fokus des lDllipsoids angeordneten Lichtquelle, Fig. 4 das Schema einer zur Vorbereitung eines erfindungsgemäßen Schichtsystems anwendbaren Hochskuum-Dampfanlage, Fig. 5 die Veränderung der zum Maximalwert der Reflexion eines nach einer Verwirklichungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einer nach E'i. 3 ausgebildeten gekrümmten Oberfläche realisierten Schichtsystems gehörenden Wellenlänge, Fig. 6 die Veränderung der zum Maximalwert der Reflexion eines nach einer weiteren Verwirklichungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einer nach Fig. 3 ausgebildeten gekrümmten Oberfläche realisierten Schichtsystems gehörenden Wellenlänge, Fig. 7 den Ablauf der Transmissionskurve für den Punkt 7 der nach Fig. 3 ausgebildeten gekrümmten Oberfläche im Falle der Anwendung einer beispieligen Ausführung des erfindungsgemäßen Schichtsystems, Fig. 6 das Schema einer Glocke von PAR-38 Typ mit den Richtungen der einfallenden und der zurückgeworfenen Lichtstrahle, Fig. 9 die Veränderung der zum Maximalwert der Reflexion eines mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auf der Oberfläche der auf Fig. 8 dargestellten Glocke vorbereiteten Schichtsystems gehörenden Wellenlänge abhängig vom Einfallswinkel, Fig. 10 das Schema einer mit einer Xenonlampe versehenen Reflektorglocke mit den Richtunr;en der einfallenden und der zurückgeworfenen Lichtstrahle, und Fig. 11 die Veränderung der zum Maximalwert der Reflexion eines mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auf der Oberfläche der auf Fig. 10 dargestellten Reflektorglocke vorbereiteten Schichtsystems gehörenden Wellenlänge abhängig vom Einfallswinkel.
  • Die das Licht der Lichtquelle zurückwerfenden Spiegel werden den modernen Anforderungen gemäß allgemein als Kaltspiegel ausgebildet, die das sichtbare Licht zumindest 95 % zurückwerfen und zumindest 85 % der naheren infraroten Strahlung durchlassen. Im Falle eines Kaltspiegels, der abwechselnd aus ZnS-und MgF2-Schichten und gemeinsam aus 21 Schichten gleichmäßiger Dicke ausgebildet worden ist, zeigt die mit 0° gezeichnete Kurve der Fig. 1 die zu normalem Einfall des Lichtes gehörende Transmission T. Im Bereich der Wellenlängen # von 430 bis zu 750 nm beträgt die Transmission T des Spiegels höchstens 5%, d.h.
  • wirft der Spiegel mindestens 95 % des einfallenden sichtbaren zurück Lichtes; Die infraroten Wellen aus dem Bereich der näheren infraroten Strahlung, d.h. mit einer Wellenlänge über 750 nm, werden durch den Spiegel in immer größerem Maße durchgelassen. Palls die Lichtstrahlen unter dern Einfallswinkel 600 die Oberflache des Spiels erreichen, der Ablauf der Transmissionskurve T /der mit 600 gezeichnete Kurve/ zeigt eine bedeutende Veränderung. Die Wellenlänge der Abtönung der Reflexion, die ursprünglich auf 500 nm eingestellt wurde, verschiebt sich um etwa 70 nm, nimmt den Wert 430 nm ein, eine charakteristische Spitze entsteht bei der Wellenlänge 500 lim und die Transmission des Schichtsystems zeigt eine bedeutende Vergrößerung bei den Wellenlängen über 600 nm. Eine Folge dieses Prozesses besteht in der Vewänderung des Farbeneffekts den spiegel Bei der 60°-igen Vergrößerung des Einfallswinkels vermindert sich die zur 50 %-igen Transmission des Schichtsystems gehörende Wellenlänge um etwa 90 rirn /von etwa 795 nm bis zu 705 nm/.
  • Bei einem auf einer ebenen Oberfläche abwechselungsweise aus ZnS und MgF2 ausgebildeten und aus Schichten von gleicher und gleichmäßiger Dicke bestehenden Schichtaystem verändert sich das Verhältnis der bei dein Einfallswinkel e zum Maximalwert der Reflexion gehörenden Wellenlänge und der beim geraden Einfalle zum Maximalwert der Reflexion gehörenden Wellenlänge gemäß einer auf Fig. 2 dargestellten Funktion. Die Funktion (#)#0(0), deren reziproke Funktion durch #'(#) gezeichnet wird, weist bei einem mit der Oberflächennormale den Winkel von auf 60 bestimmenden Lichtstrahl den Wert etwa 0,75, und den Wert von etwa 0,65, wenn der Winkel zwischen der Oberflächennormale und dem Lichtstrahl 700 beträgt. Bei einem gegebenen Stoffpaar der Stoffe der Schichten ist die in der Fig. 2 sichtbare Kurve von universalem Charakter, da die Abhängigkeit von dem Einfallswinkel bei Schichten von gleichmäßiger Dicke. lediglich die Funktion des Verhältnisses der Brechungszahlen der Stoffe ist.
  • Die in Sig. 2 dargestellte Kurve, die sowohl mit Rechenmaschinenmethoden, als auch mit Bemessungen wohl bestimmbar ist, ist in dem Verfahran zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schichtsystems wichtig.
  • Das erfindungsgemäße Schichtsystem wird derart erzeugt, daß die Schichten mit veränderlicher optischer Dicke an den Elementen der gekrümmten Oberfläche abgelagert werden. Die Veränderung der Dicke ist so zu sichern, daß alle Punkte der Oberflache die einfallenden Lichtstrahlen mit praktisch gleicher spektrale Verteilung zurückwerfen und gleichzeitig für alle Oberflächenelemente des Schichtsystems die Reflexion im Bereich der sichtbaren Strahlung mindestens 95 ß und die Transmission im Bereich der infraroten Strahlung mindestens 85% betrags. Dieses Ergebnis wird derart erreicht, daß die optische Dicke der Schichten im Maße der Vergrößerung des Einfallswinkels vergrößert wird. Der Ablauf der Vergrößerung kann vorteilhaftderart bestimmt werden, daß zuerst die die gewünschte Reflexion gewährleistende optische Dicke do bei normalem Einfalle, danach die obenbeschriebene, zum Maximalwert der Reflexion gehörende Funktion #'(#) und Winkellage des gegebenen Elements der Oberflache bestimmt, und endlich das Produkt der Schichtdicke d0 und des zur gegebenen iyinkellage gehörenden Wertes der Funktion #'(#) errechnet wird. Das Produkt gibt die gewünschte optische Dicke der Schicht.
  • Die Fig. 3, 8 und 10 stellen Fragmente von verschiedenen Reflektorglocken im Querschnitt dar. Im Punkte F wird die Lichtquelle angeordnet und ist sichtbar, wie ändert sich der Einfallswinkel in einzelnen Oberflächenpunkten der Reflektorglocke. Das durchmesser in Fig. 3 dargestellte Ellipsoid vom Offnungs / -- -- 130 mm und Tiefe 90 mm ist in Oberflächenpunkten 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 und 11 mit entsprechenden Einfallswinkeln 2,5°, 30,5°, 37°, 42°, 46°, 49°, 51°, 52,5°, 54°, 55° und 55,5° zu kennzeichnen. Zum mittels Punkten 31, 32, 33, 34, 35 und 36 bestimmten Fragment des auf Fig. 8 dargestellten Querschnittes der Glocke von PAR-38 Typ gehören die nachfolgenden Einfallswinkel: 480, 53 EO, 57,60, 610, 63,30 und 65,1°. Fiz. 10 stellt das Fragment einer ellipsoidforrnigen, zur mit Xenonlampe versehenen Anlage durchmesser vorgesehenen Reflektorglocke mit Öffnungs 210 mm und Tiedar fe 115 mm/, wobei zu Oberflächenpunkten 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 410, 411 und 412 die Einfallswinkel 250, 300, 340, 37,5°, 40,5°, 43°, 45°, 47,5°, 48,5°, 50°, 51,5° und 52,5° gehören.
  • Es ist wohl sichtbar, daß sich bei den dargestellten Oberflächen die Einfallswinkel in einem breiten Bereich ändern.
  • Zum Ablagern der Schichten werden der heutigen Praxis gemäß verschiedene physische Methoden angewendet, da zur Erfüllung der Genauigkeitsforderungen die anderen, z.B. die chemischen Methoden nicht geeignet sind. Eine zur Realisierung der Methode bearbeitete Hochvakuum-Dampfanlage wird schematisch in Fig. 4 dargestellt. Der abzulagernde Stoff wird in einem mit einer Elektronenkanone versehenen durch Widerstandheizung betätigten Bedam-Beda den pfer 11 angeordnet. Der Ampfer 11 führt in Innenraum 17 der Anlage die Dämpfe herein. Da im Innenraum 17 ein Hochvakuum herrscht, ist die Fortpflanzung der Dämpfe theoretisch susrechenbar.
  • Für den Dampfer 11-als die Quelle der Dämpfe-kann die genaue Bedampfungscharakberistik bestimmt werden. Im Innenraum 17 ist ein Behälter 16 angeordnet, der um eine eine charakteristische Länge h aufweisende Achse verdrehbar ist. Die Drehzahl beträgt allgemein von 5 bis 20 min-1, abhängig davon, wie schnell die Schiohten abzulagern sind. Durch Anwendung der Drehzahl 15 min # können einer die Schichten optischer Dicke /4 während etwa 1 Minute bereitet werden. Die schnellere Ablagerung kann ungünstig sein, de sie die Ungleichmäßigkeit der Oberfläche hervorrufen kann.
  • Auf dem Behälter 15 werden Glocke 12 angeordnet, und zwar in einem Abstand 11 von der Drehachse, nötigenfalls sichernd die Drehung der Glocken um ihre eigenen Achsen. Der Prozeß der Bedampfung wird mittels eines eine Lichtquelle 15, ein Referenz-Photoelement, ein Meßglas 13, ein Photoelement 14, sowie einen Charakteristikfilter enthaltenden Systems kontrolliert. DerBedampfer 11 wird in einem Abstand 12 von der Drehachse angeordnet. Die Wand der Anlage soll gekühlt werden, um das Zurückwerfen der die Wand erreichenden Teilchen und damit die störende Einwirkung des zurückgeworfenen Teilchens vermeiden zu können. Die Glocke 12 wird im Behälter 16 so eingestellt, daß zwischen deren Achse und der durch die Länge h gekennzeichneten Achse der Winkel oc beträgt.
  • Das erfindungsgemäße Schichtsystem wurde mittels des vorgeschlagenen Verfahrens auf der inneren Oberfläche von nach den Figuren 3, 8 und 10 vorbereiteten Glocken hergestellt. Zur Erzeugung des Schiclhtsystems wurde eine gemäß der Fig. 4 ausgebildete Hochvakuum-Dampfanlage angewendet, deren charakteristische Abstände betragen: 11 = 270 mm, 12 = 540 mm, h = 1050 mm.
  • Beispiel 1 Auf der inneren Oberfläche von einerfür Projektoren vorgesehenen, gemäß der Fig. 3 ausgebildeten Glocke /wobei der offdurchmesser nungs/ 130 mm und die Tiefe 90 mm ist/ wurde ein zur Wellenlänge 700 nm abgetöntes Schichtsystem bei dem 23°-igen Wert des Winkels oc vorbereitet. Auf verschiedenen Glocken wurden die Schichtsysteme bei verschiedenen Druckwerten erzeugt, wobei die Drehzahl des Behälters 16 15 min 1 betrug. Danach wurden die zum Maximalwert der Reflexion bei normalem Einfalle gehörenden Wellenlägen in den Punkten 1 bis 10 gemessen. Die Ergebnisse sind in FiG. 5 sichtbar, wobei die Kurven 21, 22, 23, 24 zu den Drucken 5.10-4, 3,5.10-4, 2.10-4 und 2,5.10-5 mbar gehören. Die waagrechte Achse zeigt die Abstände von der Achse der Glocke, die durch die Punkte 1 bis 10 bestimmt worden sind. Durch Multiplizieren der zu der erhaltenen Kurve gehörenden Werte mit den entsprechenden Werten der in Sig. 2 dargestellten Korrekturfunktion wurde klar daß bei dieser Winkellage kein Druckwert bestimmt werden kann, der einen gleichmäßigen Ablauf der Reflexion bei veränderlichen Werten des Einfallswinkels sichern könne, In dem nachfolgenden Versuche wurde der Winkel α auf den Wert 15,5° eingestellt und die Bedampfung mit den Drucken 1,5.10-4, 8.10-5, 6.10-5 und 2,510-5 mbar durchgeführt. Auf zu den vorigen Versuchen ähnliche Weise wurden die zum Maximalwert der Reflexion gehörenden Wellenlängen gemessen, die Produkte gerechnet und es sind die in Fig. 6 durch 25, 26, 27 und 28 gezeichneten Kursen entstanden. Die so erhaltenen Werte wurden mit den entspreohenden Werte der in Fig. 2 dargestellten Korrekt ur- funktion multipliziert. In Fig. 5 ist es sichtbar, daß zur Kurve 26 eine durch abgebrochene Linie gezeichnete Kurve gehört, deren Veränderung zu der idealen Veranderung sich nähert: der Ablauf des Maximalwertes der Reflexion erfüllt die optische Erforderungen der Kaltspiegel.
  • Auf ähnliche Weise kann bestimmt werden, welcher Druckwert des Streugases dazu benötigt ist, ein Schichtsystem zur anderen Wellenlänge der Abtönung bei gegebenen Bedingungen, den Erforde- -rungen gemäß, zu schaffen. Die Schichten des Systems werden abwechslungsweise ZU den zwei Wellenlängen, gegebenenfall2 zu 500 nm und 700 nm abgetönt abgelagert, und 21 Schichten geben den Kaltspiegel, der auf der Oberfläche der Glocke ausgebildet die gleichmäßige Reflexion der sichtbaren und die benötigte Transmission der infraroten Strahlun<; gewährleistet. Die Transmission des fertigen Spiegels wurde im Punkte 7 der in Fig. 3 dargestellten Oberfläche /d.h. beim Einfallswinkel 50° gemessen, und dadurch die Kurve der Fig. 7 erhalten. Es ist sichtbar, daß der Spiegel im Bereich der aichtbaren Strahlung den Erforderungen völlig entspricht: die Transmission zeigt einen gleichmäßigen niedrigen Wert, und die Reflexion ist gleichmäßig hoch.
  • Beispiel 2.
  • Auf der inneren Oberflache der in Fig. 8 dargestellten Beda PAR-38 Glocke wurde die /mpfunG bei einer Winkellage α = 22,5U durchgeführt. Der Druckwert betrug 3,5.10-4 4 mbar, der nach Versuchen bestimmt wurde. Auf der Glocke wurden Je 10 Schichten zu den Wellenlängen 610 nm und 425 nm vorbereitet. Für die Schichten zur Abtönung 610 nm enthält die Fig. 9. das Ergebnis: die ununterbrochene Linie zeigt die beim normalen Einfalle bestimmten Wellenlängen und die unterbrochene Linie die die korrigierte Schichtdicke in Betracht ziehenden Wellenlängen abhängig von den auf der Oberfläche gemessenen Abständen. Die Abstände wurden den Punkten 31 bis 36 der Fig. 8 gemäß bestimmt. Die unterbroohene Linie zeigt, daß die Glocke eine gleichmäßige Reflexion sichert. Die beim Punkt 33 der mit dem Schichtsystem bedeckten Glocke gemessene Transmission /d.h, die Transmission beim Einfallswinkel 57,60/ entspricht wesentlich dem in Fig. 7 sichtbar ren Ablauf.
  • Beispiel 3, Das in Fig. 10 dargestellte Fragment gehört zu einer eldurchmesser lipsoidförmigen Glocke, die den Öffnungs 210 und die Tiefe 115 mm aufweist, Diese Glocke wird allgemein bei einer mit einer Xenonlampe versehenen Projektoranlage angewendet. Im Falle dieser Glocke bewiesen die Versuche, daß bei der Winkellage CL = 230 der Druok 1,5.10-4 4 zur Ausbildung des die Erforderungen erfüllenden Schichtsystems geeignet ist. Das Schichtsystem enthält 10 Schichten mit der Abtönung zu 700 nm und 11 Schichten zu 485 nm. Durch Bemessung der auf Wellenlänge 700 nm abgetönten Schicht wurden die in Fig. 11 sichtbaren Ergebnisse erreicht.
  • Die beim Punkt 410 /d.h. beim Einfallswinkel 500/ der mit dem Schichtsystem bedeckten Glocke /d.h.beim Einfallswinkel 500/ gemessene Transmission entapricht wesentlich dem in Fig. 7 sichtbaren Ablauf..
  • Die ausgeführten Kaltspiegel bewiesen überzeugend, daß das erfindungsgemäße Schichtsystem die bezüglich der Kaltspiegel aufgestellten Qualitätserforderungen erfüllen können. Das vorgeschlagene Verfahren ist zur effektiven ökonomischen Serienfertigung des Schichtsystems geeignet.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE 1. Optisches Schichtsystem auf gekrümmter Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß Schichten von mit dem sich vergröSernden/vermindernden, Einfallswinkel des Lichtstrahls derart sich vergröXernden/vermindernden optische Dicke enthält, daß die spektrale Verteilung des durch die einzelnen Oberflächenelemente zurtickgeworfenen Lichtes gleich oder annähernd gleich ist.
  2. 2. Optisches Schichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Dicke der Schichten gemäß der Funktion sich ändert, wobei den den Winkel zwischen der Oberflächennormale und der Einfallsrichtung des Lichtstrahls, d.h. den Einfallswinkel, d(g) die gesuchte optische Dicke der Schichten in dem mit dem Einfallswinkel # gezeichneten Oberflächenelement, die optische Dicke der Schichten bei der Wellenlänge der Abtötung im Falle des normalen Einfalls, . #0(0) die zum Maximalwert der Reflexion beim normalen Einf alle, und #0(#) die zum Maximalwert der Reflexion beim Einfellswinkel # gehörende Wellenlänge im Falle von aus gegebenen Stoff auf einer ebenen Platte vorbereiteten Schichten bedeutet.
  3. 3e Verfahren zur Herstellung eines optischen Schichtsystems auf gekrümmter Oberfläche, wobei ein die gekrümmte Oberfläche aufweisendes Objekt auf einer drehbaren Trägeralänge angeordnet wird und die das Schicht system bildenden Schichten nacheinander mittels eines streugases aus bestimmtem Stoff abgelagert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zu jeden einzelnen Elementen der Oberfläche das Verhältnis der zum Maximalwert der Reflexion beim normalen und unter einem Einfaliswinkel verwirklichten Einfalle gehörenden Wellenlängen für auf einer ebenen Oberfläche von aus dem gegebenen Stoff vorbereitete Schichten gemessen wird, und der Druck des Streugases sowie der Winkel der Achse der gekrümmten Oberfläche bezüglich einer vorgewählten Achse derart eingestellt wird, daß das Produkt der dem Matimalwert der zum Oberflächenelement beim normalen Einfalle gehörenden Reflexion entsprechenden Wellenlänge und des Verhältnisses einen konstanten und annähernd konstanten Wert annimmt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß, der Druck des Streugases im Bereich von 10-5 bis 10-3 mbar, und der Winkel der Oberflächenachse bezüglich der Drehachse der Trägeranlage im Bereich von 120 bis zu 300 ausgewählt wird.
DE19813126922 1980-09-15 1981-07-03 Optisches schichtsystem auf gekruemmter oberflaeche und verfahren zu dessen herstellung Withdrawn DE3126922A1 (de)

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DE19813126922 Withdrawn DE3126922A1 (de) 1980-09-15 1981-07-03 Optisches schichtsystem auf gekruemmter oberflaeche und verfahren zu dessen herstellung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0460913A2 (de) * 1990-06-04 1991-12-11 Toshiba Lighting & Technology Corporation Beleuchtungseinheit mit Lampe und Reflektor

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EP0460913A2 (de) * 1990-06-04 1991-12-11 Toshiba Lighting & Technology Corporation Beleuchtungseinheit mit Lampe und Reflektor
EP0460913A3 (en) * 1990-06-04 1992-08-26 Toshiba Lighting & Technology Corporation A lighting unit having a lamp and a reflector

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