DE3837008A1 - Lichtschutzfilter - Google Patents
LichtschutzfilterInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Lichtschutzfilter zum Schutz
gegen Licht eines bestimmten Wellenlängenbereichs, wobei der
Schutzfilter aus mindestens zwei Schalen besteht.
Lichtschutzfilter dieser speziellen Bauart werden insbesondere
für Laserschutzbrillen benötigt, wenn sie aus Glas sind und der
DIN 58215 entsprechen sollen. Diese in Sandwichbauweise
hergestellten Filterlinsen bestehen dann aus Filterschalen, die
mittels Klebefolie oder Kleber auf eine farblose Grundschale
geklebt werden. In diese farblose Grundschale kann dann eine
optische Wirkung eingearbeitet werden, um eine
Korrektionsbrille zu erhalten. Der Nachteil dieser
Lichtschutzbrille zur Absorption von Laserstrahlung ist die
notwendige Dicke des Filtermaterials, die zu schweren Brillen
führt.
Es sind außerdem Lichtschutzfilter für Laserschutzbrillen in
Form von Interferenzschichten bekannt, die außen auf die
konvexe Fläche der Brillenlinse aufgebracht sind. Da
Interferenzschichten jedoch sehr empfindlich sind, können
beispielsweise durch Verkratzen oder Unsauberkeiten bereits
wahrend des Herstellprozesses "Löcher" in der
Interferenzschicht entstehen. Durch diese Löcher kann dann die
Strahlung ungestört durchtreten.
Aus der US-PS 40 99 858 ist eine Brille mit einstellbarem
Transmissionsgrad bekannt. Diese Brille besteht aus zwei
gegeneinander verdrehbaren Gläsern mit polarisierender Wirkung,
deren innere Flächen außerdem einen wasserabweichenden Belag
tragen.
Die Brille besitzt jedoch keine spektral selektiven Filter und
ist deshalb nicht als Laserschutzbrille geeignet.
Aus der DE-OS 34 30 781 ist ein Lichtschutz für eine Laser
schutzbrille bekannt, der diesen spektral-selektiven Licht
schutz bietet. Die selektive Empfindlichkeit erhalten die
Brillenlinsen durch einen zwischen zwei Brillenschalen einge
schlossenen holographischen Kerbfilterspiegel. Die Brillen
linsen zeichnen sich durch eine hohe Anpassungsfähigkeit für
Hell- und Dunkelanpassung und gute Farbunterscheidung bei
Durchsicht aus. Dabei ist aber die Transmission stark vom
Einfallswinkel der Strahlung abhängig, so daß lediglich ein
Schutz aus einer Richtung schmalbandig oder ein Schutz aus
einem engeren Winkelbereich breitbandig möglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lichtschutzfilter zum Schutz
gegen Licht mindestens eines bestimmten Wellenlängenbereiches
zu erhalten, welche sich durch ein vom Einstrahlwinkel des
Lichtes nur relativ gering abhängiges spektrales
Transmissionsverhalten und eine hohe mechanische Belastbarkeit
auszeichnen und sich insbesondere zum Einsatz in
Laserschutzbrillen eignet.
Diese Aufgabe wird gemäß den im Kennzeichen des Anspruchs 1
angegebenen Maßnahmen dadurch gelöst, daß mindestens zwei
Schalen miteinander verklebt sind und daß sich auf beiden
Klebeflächen der Schalen ein Interferenzfilter befindet.
Mit dem erfindungsgemäßen Lichtschutzfilter läßt sich eine
hohe, scharfe, spektral selektive Filterung eines oder mehrerer
Spektralbereiche erreichen, ohne daß eine wesentliche
Farbverzerrung eintritt. Durch die klebende Verbindung
der gemäß DIN 58215 geforderten Linsenschalen wird die
mechanische Festigkeit des Lichtschutzfilters schon mit relativ
dünnen Linsen erreicht, ohne daß man in der Formgebung der
Linsen eingeschränkt ist. Auch eine Einschränkung hinsichtlich
des Materials der Linsenschalen besteht nicht. Sie können aus
Glas oder Kunststoff sein, wobei jede Kombination möglich ist.
Dabei muß aber der Kleber oder die Klebefolie so ausgewählt
werden, daß keine Spannungen aufgrund unterschiedlicher
thermischer Ausdehnung der Linsen entstehen, die die
mechanische Belastbarkeit des Filters als Einheit herabsetzt.
Der Kleber sollte deshalb um so elastischer sein, je stärker
der thermische Ausdehnungskoeffizient der Linsenschalen vonein
ander abweicht. Der Zusammenhalt der Linsenschalenkombination
kann dabei durch eine entsprechende Ausgestaltung der Fassung
sichergestellt werden. Da sich die Interferenzschichten zwischen
den Schalen befinden, ist ein optimaler Schutz dieser Schichten
vor mechanischen Einflüssen sichergestellt.
Die Klebeschicht kann sich gleichmäßig über die gesamten
Kontaktflächen der Linsenschalen erstrecken oder sich nur im
Randbereich außerhalb der Interferenzschichten befinden. Auf
jeden Fall muß man dafür sorgen, daß die Linsenschalen ohne
eine nachteilige Wirkung miteinander verbunden werden (z.B.
ungleichmäßige Klebstoffverteilung, falsche Zentrierung der
Grundlinse usw.). Insbesondere kann für eine Verklebung
anstelle eines flüssigen Klebers auch eine Klebefolie
(Schichtdicke etwa 1/10 mm) verwendet werden.
Da die Interferenzschichten normalerweise aus sehr harten
Materialien aufgebaut sind (z.B. TiO₂, SiO₂ usw.), muß man
gegebenenfalls eine Zwischenschicht zwischen das Schalen
material und die erste Interferenzschicht aufbringen. Diese
Zwischenschicht sorgt dann dafür, daß elastische Verformungen
der Linsenschalen nicht zu einer Zerstörung der Interferenz
schichten führen.
Da auf beiden zu verklebenden Linsenschalen eine Interferenz
schicht aufgebracht ist, wirken sich Störstellen in den Inter
ferenzschichten kaum aus, denn die Wahrscheinlichkeit, daß beim
Verkleben zwei Störstellen aufeinandertreffen ist minimal. Dies
ist insbesondere bei einer automatisierten Fertigung wesent
lich, um die Ausschlußrate bei der Endkontrolle zu minimieren.
Durch die Sandwich-Bauweise des Lichtschutzfilters aus mehreren
verklebten Linsenschalen besteht die Möglichkeit, einer der
Schalen eine optische Wirkung zu geben und sie als Korrektions
teil zu verwenden. Für diesen Zweck bietet sich insbesondere
die hintere Linsenschale an. Die vordere Linsenschale vor der
oder den Interferenzschichten kann dann aus strahlungsabsor
bierendem Material (Vollfiltermaterial) bestehen. Auf diese
Weise entsteht eine Lichtschutzfilterlinse mit einer, falls
notwendig, optischen Korrektur, deren Schutzfilterwirkung durch
eine Kombination von Interferenz und Strahlungsabsorption
gegeben ist, d.h. ein Teil der unerwünschten Strahlung wird vor
und nach der Reflexion an der Interferenzschicht vom
strahlungsabsorbierenden Material absorbiert. Die unerwünschte
Strahlung muß das absorbierende Material zweimal durchlaufen
und wird dabei so stark geschwächt, daß der Anteil der
reflektierten Strahlung sehr gering ist. Man kann auf diese
Weise die benötigte Dicke des absorbierenden Materials
halbieren, wenn man die gleiche Wirkung wie bei reinem Voll
filtermaterial erzielen will. Solche Lichtschutzfilterlinsen
können deshalb sehr viel leichter sein.
Die Interferenzschicht kann so ausgestaltet werden, daß sie
selektiv nur eine bestimmte Frequenz (z.B. 694 nm für Rubin-
Laser) oder als Breitbandschicht einen größeren Spektralbereich
reflektiert. Dabei lassen sich Transmissionskoeffizienten von
T = 10-5 und höher verwirklichen. Entsprechende Angaben über
die Theorie und Herstellung von Interferenzschichten findet man
in dem Buch von H. Anders "Dünne Schichten für die Optik",
Stuttgart 1965 (siehe auch EP-PS 01 93 717 und EP-PS 01 80
129). Mit diesen Interferenzschichten läßt sich unabhängig vom
Schalenmaterial und dessen Dicke jede gewünschte Filterwirkung
erzielen. Die dadurch realisierbaren Gewichtseinsparungen ins
besondere bei Brillenlinsen für Laserschutzbrillen können sehr
hoch sein. Die Erfindung ermöglicht somit die Herstellung von
Laserschutzbrillen, in denen die Brillenlinsen das Gewicht von
normalen Brillenlinsen aus Kunststoff haben und bei denen eine
Erhöhung des Absorptionsgrades keinen Einfluß auf das Gewicht
hat.
Durch das Aufbringen von mehreren unterschiedlichen
Interferenzschichten auf gegebenenfalls mehr als zwei
Linsenschalen in der vorab beschriebenen Art, kann die
selektierende Wirkung der Brillenlinse auf die
unterschiedlichsten Spektralbereiche spektral engbandig sehr
leicht durchgeführt werden.
Die Schalen zum Bau des Lichtschutzfilters können jede
beliebige Form haben. Insbesondere können sie plan, sphärisch
oder elliptisch gestaltet sein, ohne daß es zu einer
unterschiedlichen Wirkung des Lichtschutzfilters kommt.
Insbesondere eignet sich der Lichtschutzfilter zum Einsatz in
Laserschutzbrillen für die Filterung des auftreffenden des
Lichtes in einem diskreten oder breitbandigen Spektralbereich.
Er ist aber ebenso für Visiere und als Schutzfilter für
optische Instrumente in deren optischen Strahlengang geeignet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend in
beispielhafter Weise anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 zwei Linsenschalen für eine Laserschutzbrille im
getrennten und verklebten Zustand;
Fig. 2 den mit II bezeichneten Ausschnitt aus Fig. 1 in
vergrößertem Maßstab;
Fig. 3 die Transmissionskurve mit einem Schichtaufbau gemäß
Anlage 1;
Fig. 4 eine weitere Transmissionskurve für eine Laserschutz
brille gemäß Fig. 1 für zwei verschiedene Auftreff
winkel.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Linsenschalen (1,2) des
Lichtschutzfilters besitzen eine sphärische Grundform und
tragen jeweils eine Interferenzschicht (4 a und 4 b) auf einer
ihrer Oberflächen. Die dem Auge als zu schützenden Gegenstand
abgewandte Schale (1) besteht aus einem Vollfiltermaterial. Auf
die konkave Oberfläche (1 b) der Schale (1) aus Kunststoff ist
eine Interferenzschicht (4 a) aufgebracht, welche wie üblich
selbst aus mehreren aufeinanderfolgenden Einzelschichten aufge
baut ist. Die konkave Oberfläche (1 b) der Interferenzschicht
(4 a) dient außerdem als Klebefläche bei der Herstellung einer
Linse (5), welche in der Fassung (4) einer Laserschutzbrille
eingebaut wird. Die dem zu schützenden Auge zugewandte Schale
(2) besitzt eine optische Wirkung und dient als Korrektionsteil
des zusammengeklebten Lichtschutzfilters. Auf der konvexen Ober
fläche (2 a) dieser Schale (2) befindet sich eine Interferenz
schicht (4 b), welche mit der Interferenzschicht (4 a) der
anderen Schale (1) identisch ist. Die konvexe Oberfläche (2 a)
mit aufgebrachter Interferenzschicht (4 b) stellt die Klebe
fläche für die Schale (2) dar.
Zur Herstellung der kompletten Brillenlinse (5) werden die
beiden Linsenschalen (1, 2) mit einer Klebefolie (3) miteinander
verklebt. Nach dem Verkleben befinden sich die beiden aufge
dampften Interferenzschichten (4 a, 4 b) im Inneren der Brillen
linse (5) und sind nur durch die an allen Stellen gleich dicke
Klebefolie (3) voneinander getrennt. Damit diese Klebefolie (3)
verwendet werden kann, müssen die konkaven (1 b) und die konvexen
(2 a) Oberflächen der Schalen (1, 2) korrespondierende (d.h.
aufeinander abgestimmte) Radien besitzen.
Die Klebefolie (3) zwischen den Schalen (1, 2) sorgt für eine
großflächige, feste Verbindung und damit für eine hohe
mechanische Belastbarkeit der Linse (5). Die Interferenz
schichten (4 a, 4 b) sind bei dieser Art der Verklebung optimal
vor mechanischen Einflüssen geschützt. Obwohl eine Interferenz
schicht (4 a, 4 b) ausreichen würde, um den benötigten Schutz zu
realisieren, wurden zwei Interferenzschichten (4 a, 4 b) ver
wendet. Dies hat den Vorteil, daß teilweise nicht sichtbare
Fertigungsfehler bei dem Aufbau einer Interferenzschicht (4 a)
durch die andere Interferenzschicht (4 b) aufgefangen werden
können. All dies ermöglicht eine automatische Fertigung mit
großen Fertigungstoleranzen, ohne daß eine wesentliche Aus
schußquote bei der Endkontrolle anfällt. Bei der Berechnung der
optischen Wirkung der als Korrekturteil verwendeten Schale (2)
muß die optische Wirkung der Interferenzschichten (4 a, 4 b) und
der Klebefolie (3) mit einfließen, um optimale Ergebnisse auch
hinsichtlich der Minimierung der Farbverzerrung zu erhalten.
Außerdem muß die Klebefolie (3) hinsichtlich des thermischen
Verhaltens ausgewählt werden. Die so als Lichtschutzfilter
entstandenen Linsen (5) können dann in eine Fassung einer
Laserschutzbrille eingesetzt werden.
In Fig. 3 ist eine Transmissionskurve für einen
Laserschutzfilter gezeigt, welcher Schutz bietet vor der
Strahlung eines Rubin-Lasers. Der dabei verwendete
Schichtaufbau ist in Tabelle 1 angegeben. Die dort verwendeten
Materialien sind nur als Beispiel anzusehen, da man einen
Laserschutzfilter für einen Rubin-Laser auch aus anderen
Materialien aufbauen kann. Dabei erhält man dann allerdings
auch eine andere Transmissionskurve.
Fig. 4 zeigt in beispielhafter Weise, daß die Filter
charakteristik der Brillenlinse nur eine geringe Abhängigkeit
vom Einstrahlwinkel besitzt.
Claims (10)
1. Lichtschutzfilter zum Schutz gegen Licht eines bestimmten
Wellenlängenbereiches, wobei das Schutzfilter aus
mindestens zwei Schalen besteht, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwei Schalen (1, 2) miteinander verklebt sind
daß sich auf beiden Klebeflächen (1 b, 2 a) der Schalen (1, 2)
ein Interferenzfilter (4 a, 4 b) befindet.
2. Lichtschutzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die dem zu schützenden Gegenstand zugewandte Schale (1)
als Korrektionsteil ausgeführt ist.
3. Lichtschutzfilter nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Schalen (1, 2) durch eine
Klebefolie (3) miteinander verklebt sind.
4. Lichtschutzfilter nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß die dem zu schützenden Gegenstand abge
wandte Schale (1) aus Vollfiltermaterial besteht.
5. Lichtschutzfilter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Interferenzschicht (4 a, 4 b) als
Breitbandfilter für mehrere Spektralbereiche wirkt.
6. Lichtschutzfilter nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Lichtschutzfilter in die Fassung
(4) einer Laserschutzbrille eingebaut ist.
7. Lichtschutzfilter nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Filter bei einer Wellenlänge von
z.B. 694 nm einen Transmissionskoeffizienten kleiner als
10-5 hat.
8. Lichtschutzfilter nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Filter ein Minimum des
Transmissionskoeffizienten in den Bereichen 480-560 nm und
960-1160 nm hat.
9. Lichtschutzfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Interferenzfilter Mehrfachschichten sind,
die jeweils aufeinanderfolgend aus Zinksulfid und einem
Fluorid bestehen.
10. Lichtschutzfilter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Interferenzfilter einen Schichtaufbau gemäß
Tabelle 1 haben.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883837008 DE3837008A1 (de) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | Lichtschutzfilter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883837008 DE3837008A1 (de) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | Lichtschutzfilter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3837008A1 true DE3837008A1 (de) | 1990-05-03 |
Family
ID=6366230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883837008 Ceased DE3837008A1 (de) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | Lichtschutzfilter |
Country Status (1)
Country | Link |
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