DE3134477A1

DE3134477A1 - Reflection-free metallic film

Info

Publication number: DE3134477A1
Application number: DE19813134477
Authority: DE
Inventors: Takaharu Ina Nagano Koike; Kimiaki Hachiouji Tokyo Yamamoto
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1980-09-02
Filing date: 1981-09-01
Publication date: 1982-04-01
Also published as: JPS5745501A; DE3134477C2

Abstract

A metallic anti-reflection film is described which consists of a relatively thick, i.e. light-impervious metal layer and on which there is at least one thin second metallic layer. The second metallic layer on one or else on both sides of the thick metal layer appropriately consists of chromium oxide. The anti-reflection film described facilitates production, especially when it is used for stray light diaphragms or annular slits in optical instruments such as endoscopes or microscopes.

Description

Reflexionsfreier metallischer Film Non-reflective metallic film

Die Erfindung bezieht sich auf einen (weitgehend) reflexionsfreien metallischen lilm gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere handelt es sich hierbei um Filme (Schichten) auf der Oberfläche von optischen Bauelementen wie Blenden oder Ringspaltelementen, wie sie für Endoskope oder Mikroskope oder ähnliche optische Instrumente verwendet werden. Sie sollen verhindern, daß Licht von der Oberfläche reflektiert wird.The invention relates to a (largely) reflection-free metallic film according to the preamble of claim 1. In particular, it is These are films (layers) on the surface of optical components such as diaphragms or annular gap elements, such as those used for endoscopes or microscopes or similar optical instruments can be used. They are supposed to prevent light is reflected from the surface.

Gewöhnlich wird zur Herstellung einer Blende (Diaphragma) oder eines Ringspalts, wie sie für ein Endoskop oder Mikroskop benötigt werden, eine Linsenfläche oder eine ebene Glasfläche mit schwarzer Farbe bestrichen und ein öffnungsteil, durch den Licht hindurchtreten soll, zum Abziehen der Farbe ausgeschnitten. Man kann aber zur Herstellung der Blende oder des Ringspalts auch auf die Linsenfläche bzw. auf die ebene Glasfläche einen Metallfilm aufdampfen, in welchem Fall auf die Oberfläche des Metallfilms ein dielektrischer Antireflexionsfilm aufgebracht und dann eine Öffnung durch FotoRzen gebildet wurde. Bei dieser Fotoämethode zur Bildung der Öffnung mußten der dielektrische Film und der Metallfilm jeweils gesondert unter Verwendung unterschiedlicher Ätzlösungen für den dielektrischen Film bzw. für das Metall geätzt werden.Usually a diaphragm or a Annular gap, as required for an endoscope or microscope, a lens surface or a flat glass surface painted with black paint and an opening part, to allow light to pass through, cut out to peel off the paint. Man but can also be applied to the lens surface to produce the diaphragm or the annular gap or evaporate a metal film onto the flat glass surface, in which case onto the Surface of the metal film is applied a dielectric anti-reflective film and then an opening was formed by photo-rolling. In this photo aemethod of education the dielectric film and the metal film had to be placed separately under the opening Use of different etching solutions for the dielectric film or for the Metal to be etched.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aus Metall gebildeten nicht-reflektierenden Film zu schaffen, dessen Einzelfilme oder Schichten, nämlich die Antireflexschicht und die metallische Schicht, nach einem Fotoätzverfahren gleichzeitig behandelt werden können.The invention is based on the object of a formed from metal to create non-reflective film, its individual films or layers, viz the anti-reflective layer and the metallic layer, using a photo-etching process at the same time can be treated.

Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Film gelöst.This object is achieved by the film characterized in claim 1.

Der hicr heschriebene reflexionsfreie Filni kann vorteilhaft insbesondere für eine Streulichtblende oder für einen ltinc3spal L verwendet werden.The non-reflective film described here can be particularly advantageous for a lens hood or for one ltinc3spal L is used will.

Erfindungsgemäß wird also ein nicht-reflektierender Film aus einer ersten metallischen Schicht mit einer solchen Dicke gebildet, daß sie im wesentlichen kein Licht durchläßt, und auf der ersten metallischen Schicht mindestens eine dünne zweite metallische Schicht angeordnet. Vorzugs-~ weise wird mindestens eine dünne dielektrische Schicht auf der zweiten metallischen Schicht angeordnet, welche aus Chromoxid besteht. Die zweite metallische Schicht wird auf einer oder auf beiden Oberflächen der ersten metallischen Schicht angeordnet, so daß sich der jeweils gewunschte Reflexionsschutz ergibt.Thus, according to the invention, a non-reflective film is made from a first metallic layer formed with such a thickness that it is substantially does not let light through, and at least one thin layer on the first metallic layer second metallic layer arranged. Preferably at least one is thin dielectric layer arranged on the second metallic layer, which is made of Chromium oxide consists. The second metallic layer is on one or both Surfaces of the first metallic layer arranged so that each desired reflection protection results.

An verschiedenen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Figur 1 bis 3 Schnittansichten eines ersten, zweiten bzw.The invention is explained in more detail using various exemplary embodiments. The drawing shows: FIGS. 1 to 3 sectional views of a first, second or

dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung; Figur 4 bis 6 die Kurven des spektralen Reflexionsfaktors, die sich bei den genannten drei Ausführungsbeispielen ergeben; und Figur 7 den Verlauf des spektralen Reflexionsfaktors bei einer Probe ohne Antireflexionsmaßnahmen. third embodiment of the invention; Figure 4 to 6 the curves of the spectral reflection factor, which can be found in the three exemplary embodiments mentioned result; and FIG. 7 shows the course of the spectral reflection factor for a sample without anti-reflective measures.

Durch die Erfindung soll die Reflexion von Licht von iher Metalloberfläche mit einem metallischen Film verhindert werden. Dies beruht auf folgendem Prinzip, wenn gemäß Figur 1 ein metallischer Film I auf eine metallische Unterlage in Form des Films II aufgebracht wird: Ist der komplexe-Index (Brechungs- oder "Reflexionsindex") des metallischen Films I n2 = n2 - ik2, die Filmdicke d1, der komplexe Index des metallischen Films II n3 = n3 - ik3 und der Index des Mediums (Luft oder eine Glasplatte) über der Oberfläche A des metallischen Films I n1, so entspricht der auf die Gesamtstärke bezogene Reflexionsfaktor bei senkrecht auf die Oberfläche A auffallenden Licht der folgenden Beziehung (1): Damit Reflexion verhindert werden kann, können daher die Faktoren n2, k2 und d1 so gewählt werden, daß sie die Amplitudenbeziehung und die Phasenbeziehung gemäß den beiden folgenden Formeln (2) bzw. (3) erfüllen: #2e2k2# + #²e-2k2# - 2#12#23 = 0 (2) 12 23 #23 - #12 - 2n2n = ## (3) Selbst wenn die obige Formel (2) nicht streng erfüllt sein sollte, ist bei Erfüllung der Formel (3) eine weitgehende Reflexionsverhinderung möglich, wenn für 1 # n < 2 die Faktoren n2, k2, n3 und k3 in den folgenden Grenzen gehalten werden: 1.7 # n2 #4, 0 < k2 # 0.7 0.5 # n3 # 4, 2 # k3 # 10 In der Praxis kann es sogar genügen, wenn die Formel (3) ebenfalls nicht streng, sondern nur im wesentlichen oder ungefähr erfüllt ist.The invention is intended to prevent the reflection of light from its metal surface with a metallic film. This is based on the following principle when, as shown in FIG. 1, a metallic film I is applied to a metallic substrate in the form of film II: If the complex index (refractive index or "reflection index") of the metallic film I n2 = n2 - ik2, die Film thickness d1, the complex index of the metallic film II n3 = n3 - ik3 and the index of the medium (air or a glass plate) over the surface A of the metallic film I n1, the reflection factor based on the total thickness corresponds to at perpendicular to the surface A. incident light of the following relationship (1): So that reflection can be prevented, the factors n2, k2 and d1 can be chosen so that they satisfy the amplitude relationship and the phase relationship according to the following two formulas (2) and (3): # 2e2k2 # + # ²e-2k2 # - 2 # 12 # 23 = 0 (2) 12 23 # 23 - # 12 - 2n2n = ## (3) Even if the above formula (2) should not be strictly fulfilled, if the formula (3) is fulfilled, it is an extensive one Reflection prevention possible if the factors n2, k2, n3 and k3 are kept within the following limits for 1 # n <2: 1.7 # n2 # 4, 0 <k2 # 0.7 0.5 # n3 # 4, 2 # k3 # 10 In the In practice, it can even suffice if the formula (3) is likewise not strictly, but only essentially or approximately fulfilled.

Zur Verhinderung von Reflexion auf beiden Oberflächen kann gemäß Figur 2 der Metallfilm II als Basis verwendet und auf jede seiner beiden Oberflächen je ein nicht-reflektierender metallischer Filme bzw. III aufgebracht werden. Mit G-ist in Figur 2 eine Glasplatte bezeichnet.To prevent reflection on both surfaces, according to FIG 2 the metal film II is used as a base and on each of its two surfaces each a non-reflective metallic film or III can be applied. With G-ist in Figure 2 denotes a glass plate.

Die obigen Erläuterungen bezogen sich auf einschichtige Filme. Der erste Film I kann aber auch mehrere Schichten einschließlich einer dielektrischen Schicht enthalten.The above explanations were based on single-layer films. Of the but first film I can also have multiple layers including a dielectric Layer included.

Wenn im Falle eines Mehrschicht-Films der sich dann aus der entsprechenden Kombination ergebende äquivalente komplexe Index in den oben angegebenen Grenzen für n2 und k2 gehalten wird, ergibt sich derselbe Reflexionsverhinderungseffekt wie bei einer einzigen Schicht. Bei einem solchen Mehrschicht-Film kann im übrigen besonders zweckmäßig für die erste Schicht (Film I) ein Metall verwendet werden, bei dem die obigen Grenzen für das Metall eingehalten werden.If, in the case of a multilayer film, it is then made up of the corresponding Combination resulting equivalent complex index within the limits given above is held for n2 and k2, the same anti-reflection effect is obtained like a single shift. In the case of such a multilayer film, moreover a metal can be used particularly expediently for the first layer (film I), in which the above limits for the metal are adhered to.

Im fqlgenden werden Einzelheiten der beschriebenen Ausführungsbeispiele erläutert. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 hat der Film I einen komplexen Index von 2,4 bis 0,41, eine Dicke von 44,7 mß und besteht aus Cm30,. Der Film II ist dick genug, so daß im wesentlichen kein Licht durch den Film dringen kann, hat einen komplexen Index von 1,97 bis 3,31 und besteht aus einer Legierung (Inconel) aus 75,3%Ni, 15,6%Cr, 7,7%Fe und 1,4% anderen Elementen. Eine Glasplatte mit dem Index n1 = 1,52 befindet sich auf der Auffallseite des Films I. Die Kurve des spektralen Reflexionsfaktors eines derart gebildeten nichtreflektierenden Films ist in Figur 4 dargestellt. Dort zeigt die Kurve a tatsächlich gemessene Werte und die Kurve b berechnete Werte. Die Darstellung zeigt, daß die tat- sächlich gemessenen Werte nicht wesentlich von den errechneten Werten abweichen.Details of the exemplary embodiments described are given below explained. In the first embodiment shown in FIG. 1, the film I has one complex index from 2.4 to 0.41, a thickness of 44.7 m and consists of Cm30 ,. Film II is thick enough that essentially no light penetrates through the film can, has a complex index of 1.97 to 3.31 and is made of an alloy (Inconel) composed of 75.3% Ni, 15.6% Cr, 7.7% Fe and 1.4% other elements. A glass plate with index n1 = 1.52 is on the incident side of film I. The curve the spectral reflectance factor of a non-reflective film thus formed is shown in FIG. There curve a shows actually measured values and the curve b calculated values. The illustration shows that the actual neutrally measured values do not deviate significantly from the calculated values.

Der gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gebildete Film ist in Figur 2 dargestellt. Hier sollen beide Oberflächen des dicken metallischen Films Reflexion verhindern, weshalb auch auf die zum Film I entgegengesetzte Seite des Films II ein nichtreflektierender Film III aufgebracht ist.The film formed according to the second embodiment is shown in FIG 2 shown. Here both surfaces of the thick metallic film are supposed to be reflection prevent, which is why the opposite side of film II to film I a non-reflective film III is applied.

Die Indices und Dicken der betreffenden Filme haben folgende Werte: Luft n1 = 1 Film I Cr2O3 n2 = 2,4 - 0,4i, d1 = 47,2mµ Film II Cr n3 = 2,86 - 4,4i, d2: genügend dick Film III Cr2O3 n4 = 2,4 - 0,4i, d3 = 50,2mg Glasplatte n5 = 1,52 Die Charakteristiken des spektralen Reflexionsfaktors (berechnete Werte) des zweiten Ausführungsbeispiels sind in Figur 5 dargestellt. Dort repräsentiert die Kurve a1 die allgemeinen Reflexionsfaktoren auf der in Berührung mit Luft stehenden Seite und die Kurve a2 diejenigen auf der Glasseite.The indices and thicknesses of the films in question have the following values: Air n1 = 1 film I Cr2O3 n2 = 2.4 - 0.4i, d1 = 47.2mµ film II Cr n3 = 2.86 - 4.4i, d2: sufficiently thick film III Cr2O3 n4 = 2.4 - 0.4i, d3 = 50.2 mg glass plate n5 = 1.52 The characteristics of the spectral reflectance factor (calculated values) of the second Exemplary embodiments are shown in FIG. There the curve represents a1 the general reflection factors on the side in contact with air and the curve a2 those on the glass side.

Ergänzend und zum Vergleich zeigt Figur 7 die Reflexionsfaktorkurven von nicht gegen Reflexion geschützten Proben.In addition and for comparison, FIG. 7 shows the reflection factor curves of samples not protected against reflection.

Auch hier repräsentiert die Kurve a1 die Faktoren auf der Luftseite und die Kurve a2 diejenigen auf der Glasseite.Here, too, curve a1 represents the factors on the air side and the curve a2 those on the glass side.

Der erfindungsgemäß erreichte bemerkenswerte Antireflexeffekt geht aus einem Vergleich der Figuren 7 und 5 deutlich hervor.The remarkable antireflective effect achieved according to the invention works from a comparison of FIGS. 7 and 5 clearly emerges.

Das dritte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß gebildeten Filmes ist in Figur 3 dargestellt. Hier besteht der metallische Antireflex-FiJ-m I aus zwei Schichten Die Indices und Filmdickens haben bei diesem Ausführungsbeispiel folgende Werte: Luft n = 1 Film I r;2' = 2,4 - 0,4i, d2' = 45mµ n2"= = 1,97 - 3,3i, d2" = 5,1mµ Film II n3 = 0,82 - 5,99i, d3 : genügend dick Die spektralen Reflexionsfaktorkurven (berechnete Werte) des dritten Ausführungsbeispiels sind in Figur 6 dargestellt. Erfindungsgemäß kann auch in diesem Fall Reflexion verhindert werden, obwohl ein metallischer Film aus zwei oder mehr Schichten verwendet wird.The third embodiment of a film formed in accordance with the present invention is shown in FIG. Here the metallic anti-reflective FiJ-m consists of two layers The indices and film thicknesses have in this embodiment the following values: Air n = 1 film I r; 2 '= 2.4 - 0.4i, d2' = 45mµ n2 "= = 1.97 - 3.3i, d2" = 5.1mµ film II n3 = 0.82 - 5.99i, d3: sufficiently thick Die spectral reflection factor curves (calculated values) of the third embodiment are shown in FIG. According to the invention, reflection can also be used in this case can be prevented although a metallic film composed of two or more layers is used will.

Claims

Non-reflective metallic film claims 1. at least partially metallic film with a first metallic layer of a such a thickness that it is essentially impervious to light, d a d u r c h e k e k e n n n z e i c h n e t that on the first metallic layer (film II) at least one thin second metallic layer (film I) is arranged.

2. Film according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that on the second metallic layer (film I) at least one thin dielectric Layer is arranged.

3. Film according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c n e t that on both surfaces of the first metallic layer (film II) respectively thin second metallic layers are arranged.

4. Film according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the index (of the reflection) n = n '- ik of the second metallic layer the following relationship satisfies: 1.7 # n '# 4 and 0 <k # 0.7

5. Film according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that the second metallic layer consists of chromium oxide.

6. The film of claim 1 or 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the thickness of the second metallic layer is chosen so that im essentially the phase relationship # 23 - # 12 - 2n2 # = is fulfilled, where n2 is the index of the second metallic layer.