DE3525892C1

DE3525892C1 - Reflexionsvermindernder Belag fuer ein optisches Element aus organischem Material

Info

Publication number: DE3525892C1
Application number: DE3525892A
Authority: DE
Inventors: Erhard 8134 Pöcking Effer; Manfred Dr. 8031 Weßling Melzig
Original assignee: Optische Werke G Rodenstock
Current assignee: Optische Werke G Rodenstock
Priority date: 1985-07-19
Filing date: 1985-07-19
Publication date: 1986-10-02
Also published as: JPS63500340A; AU600445B2; AU6190986A; EP0231226A1; US4852974A; WO1987000641A1; EP0231226B1; DE3668075D1

Description

ment aus organischem Material und insbesondere ein Brillenglas mit phototropen Eigenschaften hat damit folgende Vorteile:

Er gewährleistet eine ausreichende Anregung des phototropen Effekts in Abhängigkeit von der jeweiligen Beleuchtungsstärke. Damit ist bei Verwendung des erfindungsgemäßen refiexionsvermindernden Belags die Kinetik des phototropen Effekts besser als bei Verwendung von herkömmlichen Belägen.

Er verhindert, daß durch Anregung des phototropen Effekts mit zu kurzwelligem Licht die Lebensdauer des phototropen Effekts herabgesetzt wird.

Darüberhinaus ergeben sich durch die Verwendung des erfindungsgemäßen phototropen Belags noch weitere unerwartete Vorteile:

Bedingt durch die unterschiedlichen sterischen Lagen der phototropen Moleküle in der Kunststoff-Matrix haben diese unterschiedliche Absorptions- und Kinetikeigenschaften. Durch eine geeignete Wahl der Reflexionseigenschaften des Belags läßt sich eine gezielte Anregung von in bestimmten sterischen Lagen eingebauten phototropen Molekülen und damit eine Beeinflussung der Kinetik und Farbe des phototropen Effekts erreichen.

Baut man in die Matrix des optischen Elements, das beispielsweise aus organischem Material besteht, mindestens zwei unterschiedliche phototrope Substanzen ein, die unterschiedliche Absorptionsspektren besitzen, so kann man durch die Gestaltung der Reflexionseigenschaften im Bereich zwischen 290 nm und 380 nm eine wesentliche Beeinflussung der Farbe des phototropen Effekts erreichen.

Wie weiterhin erfindungsgemäß erkannt worden ist, lassen sich die erfindungsgemäßen Eigenschaften des refiexionsvermindernden Belags für ein optisches Element aus organischem Material mit phototropen Eigenschaften nur mit einem Schichtsystem mit mehr als drei Schichten erfüllen. Bevorzugte Ausführungsformen dieses Schichtsystems sind in den Ansprüchen 4 bis 6 gekennzeichnet. Bei einem Belag, der fünf Schichten aufweist, die abwechselnd aus Siliziumdioxid und einem hochbrechenden Material bestehen, läßt sich der erfindungsgemäß vorgesehene Verlauf zwischen 290 nm und 380 nm nur dann befriedigend erreichen, wenn das hochbrechende Material gemäß Anspruch 5 einen Brechungsindex n_c.hat, der mindestens 2,0 ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, in der zeigen

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Belag mit 5 Schichten, und

F i g. 2 bis 5 Reflexionskurven verschiedener Ausführungsbeispiele.

F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Belag mit 5 Schichten, von denen die erste direkt auf dem optischen Element 0 aufgebrachte Schicht 1 aus SiO₂, die zweite Schicht 2 aus einem hochbrechenden Metalloxid, die dritte Schicht 3 aus SiO2, die vierte Schicht 4 wiederum aus einem hochbrechenden Metalloxid und die fünfte Schicht 5 aus SiO₂ besteht.

Ferner ist es auch möglich, die Schicht t in drei Teilschichten 1', 1", Y" aufzuspalten, die aus SiO₂, einem hochbrechenden Metalloxid und SiO₂ bestehen.

In der nachstehenden Tabelle 1 ist für verschiedene hoch-brechende Materialien (hM) der Aufbau des Schichtsystems mit 5 Schichten sowie der Brechungsindex Tie des hochbrechenden Materials angegeben, d. h. der Brechungsindex für Licht mit der Wellenlänge 546,1 nm. Dabei ist vorausgesetzt, daß das Substrat 0 einen Brechungsindex von (etwa) 1,502 hat.

Tabelle 1

5	Schicht/flc	10	1(SiO₂)	hM	Nd₂O₃	Ti₂O₃
	2(hM)	Tb₂O₃	2,10	2,23
3(SiO₂)	2,00
4(hM)		175 nm	180 nm
15 5(SiO₂)	175nm	14,2 nm	12,9 nm
17,3 nm	37,1 nm	35,3 nm
36,4 nm	123,8 nm	120,8 nm
121,3 nm	87,5 nm	91,2 nm
87,5 nm

In Tabelle 2 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Schichtsystem mit 7 Schichten angegeben.

Tabelle 2

hM: Ti₂O₃; n_e

2,23

1'(SiO₂) = 50; l"(hM) = 5,2; 1'"(SiO₂) - 112,3 2(hM) = 10,9; 3(SiO₂) = 37,3; 4(hM) = 115,6 5(SiO₂) = 78,4

In den F i g. 2 bis 5 sind die Reflexionsfaktoren r(A) (in %) der in Tabelle 1 bzw. 2 angegebenen Schichtsysteme als Funktion der Wellenlänge A des auftreffenden Lichts angegeben. Man erkennt deutlich als gemeinsame Eigenschaft aller Schichtsysteme, daß der Maximalwert r (A) der Reflexion im Bereich zwischen 330 nm und 380 nm den Wert 6% nicht übersteigt, während die gemaß

F(A) = Ir(A)OA/JdA

über diesen Wellenlängenbereich gemittelte Reflexion r (A) kleiner als 3% ist. Im Bereich zwischen 290 nm und 330 nm übersteigt der Maximalwert der Reflexion den Wert 25%, wobei die über diesen Bereich gemittelte Reflexion größer als 15% ist. Der Abfall unter 290 nm, der bei einigen Reflexionskurven auftritt, ist bedeutungslos, da Strahlung in diesen Wellenlängenbereich aufgrund der Absorptionseigenschaften der Atmosphäre keine Rolle spielt.

Vorstehend ist die Erfindung exemplarisch beschrieben worden. Es versteht sich von selbst, daß innerhalb des erfindungsgemäßen Grundgedankens, die Lebensdauer, die Kinetik sowie bei Verwendung mehrerer sich unterschiedlich einfärbender phototroper Substanzen den Farbeindruck durch geeignete Ausbildung des refiexionsvermindernden Belags zu beeinflußen, die verschiedensten Modifikationen möglich sind.

Beispielsweise ist das erfindungsgemäße Schichtsystem nicht nur für phototrope optische Elemente mit einem Brechungsindex von etwa 1,5, sondern auch für Elemente mit einem höheren Brechungsindex brauchbar. Auch ist es möglich, anstelle der in den Beispielen angegebenen hochbrechenden Materialien die verschiedensten Materialien mit anderen Brechungsindices zu verwenden, sofern diese größer/gleich 2,0 sind. Auch können unterschiedliche hochbrechende Materialien in einem Schichtsystem verwendet werden.

Besonders vorteilhaft ist jedoch in jedem Falle die Einhaltung der erfindungsgemäß angegebenen Bedingung für das Dickenverhältnis. Es versteht sich jedoch

von selbst, daß die angegebene Beziehung nur innerhalb
gewisser, materialabhängiger Toleranzen erfüllt sein
muß.

Ferner können auch optische Elemente beschichtet
werden, die nicht aus organischem Material bestehen, 5 sofern die in ihnen enthaltenen phototropen Substanzen
ähnliche Eigenschaften wie vorstehend angegeben haben.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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15

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Claims

1 2 der Strahlungsintensität ändert. Patentansprüche: Die phototropen Eigenschaften von optischen EIe- menten aus organischem Material werden in der Regel

1. Reflexionsvermindernder Belag aus mehreren dadurch erzielt, daß organische Substanzen mit photo-Schichten für ein optisches Element aus organi- 5 tropen Eigenschaften, beispielsweise Spirooxazin-Verschem Material mit phototropen Eigenschaften d a - bindungen in die Matrix des optischen Elements eingedurch gekennzeichnet, daß die über den bracht oder auf das optische Element aufgebracht wer-Bereich zwischen 330 nm und 380 nm gemittelte Re- den.

flexion des Belags kleiner als 4% und die über den Andererseits werden gegenwärtig die meisten Bril-

Bereich zwischen 290 nm und 330 nm gemittelte Re- 10 lengläser mit einem reflexionsvermindernden Belag ver-

flexion größer als 15% ist. sehen, der zumeist aus mehreren hoch- und niederbre-

2. Belag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- chenden Schichten besteht. In der Literatur ist bislang net, daß die über den Wellenlängenbereich zwischen der Frage, welcher reflexionsvermindernde Belag für 330 nm und 380 nm gemittelte Reflexion kleiner als ein Brillenglas aus organischem Material mit phototro-2,5% ist. 15 pen Eigenschaften am besten geeignet ist, keine Beach-

3. Belag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- tung geschenkt. Bei tatsächlich ausgeführten Brillengläzeichnet, daß die maximale Reflexion im Wellenlän- sern aus organischem Material mit phototropen Eigengenbereich zwischen 290 nm und 330 nm größer als schäften werden die gleichen reflexionsvermindernden 25% ist. Beläge aufgebracht, wie sie auch für Brillengläser aus

4. Belag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- 20 organischem Material ohne phototrope Eigenschaften durch gekennzeichnet, daß die maximale Reflexion verwendet werden.

im Wellenlängenbereich zwischen 330 nm und Erfindungsgemäß ist nun erkannt worden, daß sich

380 nm kleiner als 5% ist. die Eigenschaften von Brillengläsern aus organischem

5. Belag nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- Material, in die phototrope Substanzen eingebracht durch gekennzeichnet, 25 oder auf die phototrope Substanzen aufgebracht sind, daß der Belag mindestens fünf Schichten aufweist, durch geeignete Wahl eines reflexionsvermindernden die abwechselnd aus Siliziumdioxid und einem Mate- Belags beeinflussen lassen.

rial mit einem Brechungsindex π — 2,0 bestehen, von Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,

denen die erste direkt auf dem optischen Element einen reflexionsvermindernden Belag für ein optisches aufgebrachte Schicht aus Siliziumdioxid besteht und 30 Element aus organischem Material mit phototropen Eieine Dicke von etwa i/2 hat, genschaften anzugeben.

daß sich die Dicken der zweiten, dritten und vierten Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist

Schicht wie mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen ge

kennzeichnet.

1 :2F:20Z/3 35 Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß ein refle-

xionsvermindernder Belag aus mehreren Schichten für

verhalten, mit ein optisches Element aus organischem Material mit

phototropen Eigenschaften folgende Charakteristika Y = X ± \,5(n_e — 1,8); Z = X ± 0,2; besitzen muß:

X = 1,05 + (n_e — 2)!/(+ - "J 40 1. Im Wellenlängenbereich zwischen 330 nm und

380 nm sollte die Reflexion möglichst niedrig sein, um

und daß die Summe der Dicken der zweiten bis vier- eine ausreichende Anregung der phototropen Substanz ten Schicht ebenfalls etwa AI2 ist, wobei die dritte bzw. bei Einbringung von mehreren Substanzen der Schicht eine i/4-Schicht ist {ß, s 350 nm). verschiedenen Substanzen zu gewährleisten.

6. Belag nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich- 45 2. Im Wellenlängenbereich unterhalb 330 nm sollte net, daß die erste Schicht in drei Teilschichten aufge- die Reflexion stark ansteigen, da Strahlung in diesem spalten ist, die aus Siliziumdioxid, einem hochbre- Wellenlängenbereich, die den phototropen Effekt ebenchenden Material und wiederum aus Siliziumdioxid falls anregt, die Lebensdauer des Photoeffekts — wie bestehen, und daß die Dicke der mittleren hochbre- ebenfalls erfindungsgemäß erkannt worden ist — herchenden Schicht i/100 bis/i/50 ist. 50 absetzt.

7. Belag nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn- 3. Im Wellenlängenbereich unterhalb von 290 nm zeichnet, daß das hochbrechende Material Neodym- spielen die Reflexionseigenschaften des reflexionsveroxid, Titanoxid oder Terbiumoxid ist. mindernden Belags keine entscheidende Rolle mehr, da

die Absorptionseigenschaften der Atmosphäre verhin-

55 dem, daß eine derartige Strahlung in nennenswertem

Umfang die organischen Substanzen anregen und gegebenenfalls schädigen kann.

Die Erfindung bezieht sich auf einen reflexionsver- Der erfindungsgemäß vorgesehene reflexionsvermin-

mindernden Belag für ein optisches Element aus organi- dernde Belag unterscheidet sich damit von den bislang schem Material mit phototropen Eigenschaften, und ins- 60 sowohl für Brillengläser aus Kunststoff ohne phototrobesondere auf ein derartiges Brillenglas. pe Eigenschaften als auch für solche mit phototropen

In der Vergangenheit sind eine Reihe von Vorschlä- Eigenschaften verwendeten Belägen dadurch, daß er degen bekanntgeworden, optische Elemente aus organi- finierte Reflexionseigenschaften nicht nur im Bereich schem Material und insbesondere Brillengläser aus or- des sichtbaren Lichts von 380 nm bis 780 nm, sondern ganischem Material phototrop auszugestalten. Unter 65 auch im Bereich zwischen 290 nm und 380 nm hat. Un- »phototrop« wird hierbei die Eigenschaft verstanden, terhalb von 380 nm wurde bislang dem Kurvenverlauf daß sich der Farbeindruck und die Eindunkelung des keine Beachtung geschenkt, optischen Elements mit der Beleuchtungsstärke, d. h. Der erfindungsgemäße Belag für ein optisches EIe-