DE2321349C3 - Optical component with at least one roughened scattering surface - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Bauelement mit mindestens einer durch Materialabtragung. Materialformung oder Materialverformung aufgerauhten Streufläche. Zu diesen Bauelementen zahlen beispielsweise Streuscheiben in Beleuchtungseinrichtungen. Mattscheiben-Projekiionsschirme. Bildeinstellscheiben in Kameras. Linsen mit zusätzlicher .Streuwirkung. .Strichmarkenträger u. ä.The invention relates to an optical component with at least one by material removal. Material shaping or material deformation roughened scattering surface. Pay, for example, lenses in illumination devices to these devices. Matting screen projection screens. Focusing discs in cameras. Lenses with an additional .scattering effect. .Mark holder and similar

Die bekannten durch Schleifen. Ätzen. Sandstrahlen. Pressen und ahnliche Verfahren hergestellten Streuflächen an otpischen Bauteilen aus Glas oder Kunststoff erscheinen im auffallenden Raumlicht grau. Entsprechend der Feinheit und Art der bei der Aufrauhung erzeugten Mikrostruktur in der Streuflache entstehen mehr oder weniger große Streuzeniren. die als Körnung der Mattscheibe sichtbar sind.The known by grinding. Etching. Sandblasting. Pressing and similar processes produced spreading surfaces on optical components made of glass or plastic appear gray in the conspicuous room light. Accordingly the fineness and type of microstructure generated during roughening in the litter area more or less great scattering. which are visible as the grain of the ground glass.

Für Streuscheiben in Beleuchtungseinrichtungen werden häufig relativ große Streuwinkel gewünscht, um eine möglichst gute Durchmischung der Lichtstrahlen zu erreichen. Wegen der begrenzten Apertur der nachfolgenden Optik hat dies jedoch zur Folge, daß größere Lichtverluste in Kauf genommen werden müssen. Es bestand daher der Wunsch, einerseits einen günstigeren Kompromiß zwischen Durchmischung und Anpassung an die Beleuchtungsapertur zu erzielen und andererseits zusätzliche Lichtverluste durch Rückstreuung an den Flächen der Streuscheibe zu vermeiden.For lenses in lighting equipment, relatively large scatter angles are often desired, in order to achieve the best possible mixing of the light beams. Because of the limited aperture of the However, subsequent optics have the consequence that greater light losses have to be accepted. There was therefore a desire, on the one hand, to find a more favorable compromise between mixing and To achieve adaptation to the illumination aperture and, on the other hand, additional light losses due to backscattering to avoid on the surfaces of the lens.

Beim Einsatz von Mattscheiben als Projektionsschirme werden große Streuwinkel gewünscht, um einen möglichst großen Betrachtungswinkel zu erhalten. Die Erkennbarkeit der projezierten Bilder hängt einmal von der Körnigkeit der Mattscheibe und zurr! anderen νυιιι Kontrast der leuchtend projizierten Bilder zu der unbeleuchteten, nur durch auffallendes Raumlicht erhellten Mattscheibenfläche ab. Dieser Kontrast ist bei den üblichen, hellgrauen Mattscheiben sehr schwach, wodurch der Betrachtungswinkel für die projizierten Bilder erheblich eingeschränkt ist. Diese negative Eigenschaft wird noch verstärkt bei einer feinkörnigen Struktur der Mattfläche, die ohnehin einen kleinen Streuwinkel bewirkt. Außerdem wird es bei Mattscheiben-Projektionsschirmen als nachteilig empfunden, daß sich einzelne Streuzentren helleuchtend herausheben und bei Aniftrung des Betrachtungswinkels ein Flimmern des Bildes erzeugen.When using matt screens as projection screens, large scattering angles are desired in order to achieve a to get the largest possible viewing angle. The recognizability of the projected images depends on the graininess of the screen and back! other νυιιι Contrast of the brightly projected images to the unlit, only off the screen surface illuminated by the light from the room. This contrast is common in the Light gray focusing screens are very weak, which means that the viewing angle for the projected images is considerable is restricted. This negative property is reinforced with a fine-grained structure of the Matt surface, which already causes a small scattering angle. It is also used for screen projection screens felt to be a disadvantage that individual scattering centers stand out brightly and at Depending on the viewing angle, the image will flicker.

Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, die Streueigenschaften von Mattscheiben zu verbessern. So ist in der deutschen Patentanmeldung T 3 11 042h 23/27 vorgeschlagen worden, die Blankseite einer Mattscheibe durch Überziehen mit dünnen optischen Schichten reflexfrei oder reflexarm /u machen. Diese Maßnahme bringt dann eine Verbesserung der Bildqualität. wenn die Blankseite der Mattscheibe dem Betrachter züge-S kehrt ist.There has therefore been no lack of attempts to improve the scattering properties of focusing screens. Thus, the blank side of a ground glass has been proposed in the German patent application T 3 11 23/27 042h, non-reflective by coating with thin optical layers or make-reflection / u. This measure then brings about an improvement in the image quality. when the blank side of the ground glass is turned towards the viewer.

Eine Kontrastverstärkung wird erreicht, wenn die Sireufläche einer Mattscheibe dunkel getönt wird oder die Mattscheibe mit einer lichtabsorbierenden Schicht (DT Gbm 71 33 771) versehen wird Man nutzt hierbei ίο die Tatsache aus, daß das transmittierte Licht linear. das reflektierte Licht aber quadratisch von der Absorption abhängig ist. Die Kontraststeigerung wird daher in jedem Falle mit einer Lichtschwächung erkauft, die das Arbeiten in hellen Räumen erheblich erschwert. Die Helligkeitsminderung der projizierten Bilder hat außerdem eine Einschränkung des Betrachtungswinkels /ur Folge.A contrast enhancement is achieved when the surface of a screen is tinted dark or the ground glass is provided with a light-absorbing layer (DT Gbm 71 33 771). One uses here ίο the fact that the transmitted light is linear. the reflected light is dependent on the square of the absorption. The contrast increase is therefore in In any case, it comes at the price of a weakening of the light, which makes working in bright rooms considerably more difficult. the A reduction in the brightness of the projected images also restricts the viewing angle / ur Consequence.

Eine weitere Maßnahme an Mattscheiben mit aufgerauhten Stre:iflächen wird in der DT-PS 3 21 026 angegeben. Danach soll die dem Betrachter zugekehrte Mattseite mit Öl oder Fett eingerieben werden, wodurch die Transmission des störenden Raumlichtes durch die Mattscheibe gesteigert wird. Durch das Einreiben mit Öl oder Fett wird die Struktur der aufger luhten Fläche optisch homogener gemacht, d. h. tiefere Poren werden aufgefüllt. Der praktische Einsatz der so behandelten Mattscheiben ist sehr begrenzt. In hochwertigen optischen Geräter können ölbestrichene Flächen wegen der Kriecheigenschaften des Öls nicht eingesetzt werden. In Beleuchtungsstrahlengängen, die häufig einer größeren Wärmebelastung ausgesetzt sind, verdampfen die Ölschichten. Bei Meßprojektoren, bei denen die Projektionsschirme häufig als Auflageflächen für Vergleichsobjekte dienen, werden abriebfeste, trokkene Flächen benötigt.Another measure on ground glass screens with roughened surfaces is specified in DT-PS 3 21 026. Then the matte side facing the viewer should be rubbed with oil or fat, whereby the transmission of the disruptive room light through the screen is increased. By rubbing in with oil or fat, the structure of the annealed surface is made more homogeneous, i. H. deeper Pores are filled. The practical use of the ground glass treated in this way is very limited. In High-quality optical devices cannot work on oil-coated surfaces because of the oil's creeping properties can be used. In illuminating beam paths that are often exposed to a greater thermal load, the oil layers evaporate. With measuring projectors, at which the projection screens often serve as support surfaces for comparison objects, become abrasion-resistant, dry ones Space required.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, verbesserte optische Bauelemente der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei denen eine Grauton-Unterdrükkung, gesteigerter Bildkontrast und erhöhte Bildhclligkeit gegeben sind. Dabei sollen Beschränkungen hinsichtlich der Verwendbarkeit der optischen Bauelemente nicht gegeben sein.The invention was therefore based on the object of providing improved optical components of the type mentioned at the beginning Type of creation in which a gray tone suppression, increased image contrast and increased image brightness are given. Restrictions with regard to the usability of the optical components not be given.

Diese Aufgabe wird bei optischen Bauelementen der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der aufgerauhten Streufläche mindestens eine reflexmindernde Interferenzschicht vorhanden ist. Sie kann eine Aufdampfschicht sein. Die neuen optischen Bauelemente sind in der Regel transparent.This object is achieved according to the invention with optical components of the type mentioned in the preamble of claim 1 solved in that at least one reflection-reducing interference layer on the roughened scattering surface is available. It can be a vapor deposition layer. The new optical components are in usually transparent.

Interferenzschichten sind auf glatten optischen Flächen bekannt. Für ihre Wirkung sind bestimmte Brechzahlverhältnisse und Schichtdicken möglichst exakt einzuhalten. Es erscheint daher zunächst als sehr unwahrscheinlich, daß Interferenzschichten auf aufgerauhten Flächen eine wirkungsvolle Beeinflussung des Lichtes erzeugen können. Nur so ist es zu verstehen, daß beispielsweise trotz des seit Jahrzehnten bestehenden Bedarfs an reflexgeminderten Mattflächen und der vielen in dieser Richtung unternommenen Versuche keine mit Interferenz-Aufdampfschichten belegten aufgerauhten Mattflächen bekanntgeworden sind.Interference layers are on smooth optical surfaces known. For their effect, certain refractive index ratios and layer thicknesses are as precise as possible to be observed. It therefore seems very unlikely at first that interference layers on roughened surfaces have an effective influence on the Can generate light. This is the only way to understand that, for example, despite the fact that it has existed for decades The need for reflective matt surfaces and the many attempts made in this direction no roughened matt surfaces covered with interference vapor-deposition layers have become known.

Versuche haben jetzt jedoch in überraschender Weise ergeben, daß durch die erfinderische Maßnahme eine erhebliche Aufhellung der im Durchlicht beleuchteten Streuflächen erreicht wird. Das ist damit zu erklären, daß durch die aufgedampften Interferenzschichten sowohl eine bessere Anpassung der Streucharakteristik des optischen Bauelementes an die Beleuchtunusanpr-However, attempts have now surprisingly shown that the inventive measure a considerable brightening of the scattered surfaces illuminated in transmitted light is achieved. This can be explained by that by the vapor-deposited interference layers both a better adaptation of the scattering characteristics of the optical component to the lighting

tür bzw. Beobachterstandune erreicht wird (vgl F ι g. I) als auch der Anteil des ruckgcstrcutcn Lichtes in entsprechendem Maße verringert wird.door or observer position is reached (cf. Fig. I) as well as the proportion of the back-cut light is reduced accordingly.

Bei Mattscheiben-Projektionsschinnen wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme darüber hinaus der Bildkontrast wesentlich verbessert, da der Cirauton der Mattflache unterdrückt wird D-.jrch Raumlicht erzeug te Reflexe auf einer dem Betrachter zugewendeten Streuflache werden nahezu vollständig beseitigt. We gen der gesteigerten Bildhelligkeit wird es möglich. /.VrCi erfindungsgemäße Mattfiachen mn einem geringen räumlichen Abstand zueinander ais Projektions sch'rm vorzusehen. Die doppelte Streuung verringert zusätzlich die Flimmerwirkung des Mattscheibenbildes.In the case of matt-screen projection channels, the measure according to the invention also significantly improves the image contrast, since the cirauto tone of the matt surface is suppressed. Reflections generated by room light on a scattering surface facing the viewer are almost completely eliminated. It becomes possible because of the increased image brightness. / .VrCi matt surfaces according to the invention must be provided at a small spatial distance from one another as a projection. The double scattering also reduces the flicker effect of the focusing screen image.

An Stelle der letztgenannten Anordnung ist es auch möglich, dit Blankseitc der auf ihrer Rauhseite mn einer In.erferenzschicht belegten Mattscheibe /u ver spiegeln, wodurch sich ein Projektionsschirm fur Auflicht ergibt, bei dem die Rauhseite zweimal vom Licht durchlaufen wird.Instead of the last-mentioned arrangement, it is also possible to have the blank side of the mn on its rough side a ground glass covered with an in.reference layer / u ver mirror, creating a projection screen for incident light results in which the rough side twice from the light is run through.

In F ι g. 1 ist als Beispiel für chs neue optische Bau element eine Mattscheibe in einem Projekijonsaufsatz für Mikroskope schematisch dargestellt.In FIG. 1 is an example of ch's new optical construction element a screen in a projection attachment for microscopes shown schematically.

Die F i g. 2 zeigt schematisch einen Auflichiprojektionsschirm. The F i g. 2 schematically shows a front projection screen.

In F i g. I ist eine aus Glas oder Kunststoff besiehende Mattscheibe 1 auf der dem Betrachter zugewendeten Seite aufgerauht und mit einer reflexmindernden Interferenz-Aufdampfschicht 2 belegt. Bei der Aufdampfung dieser Schicht im Vakuum können die Betriebsbedingungen so eingestellt werden, duli die aufge dampfte Schicht die als MikroStruktur in der Mattscheibe vorhandenen Spitzen und Taier gleichmäßig belegt. Die Dicke der Schicht 2 wird in üblicher Weise be-ί stimmt. Vorteilhaft ist es. wenn anstelle einer Interferenzschicht mehrere aufeinander abgestimmte Interferenzschichten verwendet werden. Die Wirkung der erfinderischen Interferenzschichi wird durch eine oder mehrere auf der blanken Seite der Mattscheibe aufgeIn Fig. A ground glass or plastic screen 1 is roughened on the side facing the viewer and covered with a reflection-reducing interference vapor deposition layer 2 . When this layer is vapor-deposited in a vacuum, the operating conditions can be set so that the vapor-deposited layer evenly covers the micro-structure of the peaks and tails in the screen. The thickness of the layer 2 is determined in the usual way. It is beneficial. if several coordinated interference layers are used instead of one interference layer. The effect of the inventive interference layers is achieved by one or more on the bare side of the ground glass

ίο dampften Interferenzschichten 3. die im Beispiel auf der Cierateinnenseile liegen, unterstützt, so dab das in nere Streulicht auch verringci i ., nu.ίο vaporized interference layers 3. those in the example the inner ropes are supported, so that in nere scattered light also reduce i., nu.

Die Pfeile 4 und 5 sollen Lichtstrahlen bei ihrem Durchgang durch die Mattscheibe darstellen. Der PfeilThe arrows 4 and 5 are intended to light rays at their Represent passage through the focusing screen. The arrow

is 4 gehört zu dem projizierten Bild. Die an der blanken und der matten Seite der Mattscheibe ruckreflekticrten Lichtanteile sind durch kleine Pfeile 6, 7 svmbolisiert Die vom Instrument herkommenden Lichtanteile werden nahezu vollständig der Betrachtung zuganglich ge macht, wie durch die gestreuten Strahlen 8 deutlich ge macht ist. Das durch den Pfeil 5 dargestellte Raumlicht wird an der Schicht 2 weifgehend durch Interferenz ausgelöscht. Der Störreflex 9 ist sehr gering.is 4 belongs to the projected image. The light components that are back-reflected on the bare and matte side of the ground glass are symbolized by small arrows 6, 7. The room light shown by the arrow 5 is extinguished to a large extent at the layer 2 by interference. The interference reflex 9 is very low.

In F i g. 2 ist die blanke Rückseite der Mattscheibe 1In Fig. 2 is the bare back of focusing screen 1

:.s mit einer .Spiegelschicht 10 belegt. Die Bildstrahlen 4 werden an dieser Schicht reflektiert und durchsetzen die reflexgeminderte Streufläche 2 zweimal. Die Dicke eier Mattscheibe I muß selbstverständlich so gewählt werden, daß die Punktauflösung durch die -'weimalige Streuung nicht zerstört wird.: .s coated with a. mirror layer 10. The image rays 4 are reflected on this layer and penetrate the reflection-reduced scattering surface 2 twice. The fat A screen I must of course be chosen that way be that the point resolution by the -'weimalige Scattering is not destroyed.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: I. Optisches Bauelement mit mindestens einer durch Materiaiabtragung. Materialformung uder Materialverformupg aufgerauhten Streufläche, da durch gekennzeichnet, daß auf der aufgerauhten Streuflache mindestens eine reflexmindernde Interferenzschicht (2) vorhanden ist.I. Optical component with at least one material removal. Material forming uder Material deformation roughened scattering surface, because through marked that on the roughened Scatter surface at least one reflection-reducing interference layer (2) is present. Z Optisches Bauelement nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenzschicht eine Aufdampfschicht ist.Z Optical component according to Claim 1, characterized in that the interference layer is a vapor deposition layer. 3. Optisches Bauelement nach den Ansprüchen ! und Z dadurch gekennzeichnet, daß das so gekennzeichnete optische Bauelement .ransparent ist.3. Optical component according to the claims! and Z characterized in that the so marked optical component is transparent.