WO1994007159A1 - Farbstichkompensationsfilter für optische geräte mit beobachtungs- und fotostrahlengang - Google Patents

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Claus Gunkel
Erwin Hisge
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Leica Mikroskopie Und Systeme Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/285—Interference filters comprising deposited thin solid films

Definitions

  • Color cast compensation filter for optical devices with observation and photo beam path
  • the invention relates to a color cast compensation filter for optical devices with observation and photo beam path, in particular for microscopes.
  • complex optical devices which, in addition to an actual observation beam path, also have a photo beam path, among other things, it may be necessary to correct color distortions caused by the spectral profiles of the optical components used, in conjunction with the weighting of the color sensitivity of the film material. arise.
  • Different color falsifications can occur in the partial beam path, which is directed towards the observer (observation beam path), than in the partial beam path, which is used for registration (photo beam path).
  • Such a case involves the correction or compensation of a combination color cast error.
  • the figure shows the spectral profile of the interference filter layer system according to the invention.
  • a wide, trough-shaped saddle between 470 nm and 580 nm can be seen in the green area. This area with a defined transmission reduction symbolizes the course that weakens the color green and is responsible for correcting the greenness.
  • the layer structure is given in the table below:
  • Sub-layer no. 17 is on the glass substrate with a refractive index n- between 1.52 and 1.9.
  • the angle of incidence can be between 0 ° and + 10 °.
  • This is a material from the zirconium dioxide group Hafnium (IV) oxide (Hf0 2 ) or from a mixture of metal oxides and rare earth oxides.
  • MgF 2 magnesium fluoride
  • the intensity of the light is changed in a defined manner for different wavelength ranges, so that, for example, the micro-photographs lead to a color-neutral reproduction of the microscoped objects and additionally also a visual insight into a microscope shows neutral color image.
  • the interference filter layer is applied to a glass surface that has not yet been provided with another functional layer. This is the case, for example, with a diffusing screen which is arranged in the illuminating beam path of the optical device.
  • the interference filter layer presented here can be applied to both sides of the lens; However, it is expedient to provide them on the uneven, flat side.
  • the lens is vertical in the beam path. This arrangement, which is conventional per se, simplifies the proposed layer sequence.
  • Another advantage is that a diffusing screen is easily accessible in comparison to other optical components, so that installation and removal means only a small adjustment effort. This makes it possible to make color cast corrections subsequently, without having to make a major intervention in the overall arrangement of all optical components.
  • the lens thus also has an additional function, so that an additional substrate carrier for the interference filter layer is unnecessary.
  • the lens is located in the illumination beam path, in front of the aperture diaphragm (on the lamp side).
  • the situation is largely irrelevant for the interference filter layer. It is only important that the interference filter layer sits in the illumination beam path, since the light that is not transmitted through the interference filter layer is essentially reflected. It is within the scope of the present invention to allow a variation range of ⁇ 5% in the optical thicknesses specified in the table and in the claim.
  • the interference filter layer is produced by vapor deposition in a high vacuum.

Abstract

Es wird ein Farbstichkompensationsfilter für otptische Geräte beschrieben, die aus einer Interferenzfilterschicht folgender Zusammensetzung (für eine Bezugswellenlänge μ = 500 nm) besteht: nG (Glas-Streuscheibe) / 0.3019 H / 0.6179 L / 0.7495 H / (0.4910 L / 0.9722 H)5 0.9616 L / 2.0773 H / 0.4700 L / 0.6630 H / 1 (Luft). Das niedrigbrechende Material besteht aus MgF2, während das hochbrechende Material aus einer Substanz besteht, die aus der Gruppe ZrO2, Ta2O5, HfO2, Gemisch aus Metalloxiden und seltene Erden-Oxiden, besteht. Mit der vorgeschlagenen Interferenzfilterschicht kann die Intensität des Lichtes eines komplexen optischen Gerätes mit Beobachtungs- und Fotostrahlengang für die unterschiedlichen Wellenlängen definiert beeinflußt werden, so daß die Fotografien zu einer farbneutralen Wiedergabe der mikroskopierten Objekte führen und zusätzlich auch der visuelle Einblick ein farbneutrales Bild ergibt. Die erfindungsgemäße Interferenzfilterschicht wird durch Aufdampfen im Hochvakuum hergestellt. Das Glassubstrat kann eine Brechzahl nG zwischen 1,52 und 1,9 aufweisen. Der Einfallswinkel beträgt (0 ± 10)°.

Description

Farbstichkompensationsfilter für optische Geräte mit Beobachtungs¬ und Fotostrahlengang
Die Erfindung betrifft ein Farbstichkompensationsfilter für opti- sehe Geräte mit Beobachtungs- und Fotostrahlengang, insbesondere für Mikroskope. Bei komplexen optischen Geräten, die neben einem eigentlichen Beobachtungsstrahlengang unter anderem noch einen Fo¬ tostrahlengang aufweisen, kann es erforderlich sein, Farbverfäl¬ schungen zu korrigieren, die durch die spektralen Verläufe der verwendeten optischen Bauteile, in Verbindung mit der Gewichtung der Farbempfindlichkeit des Filmmaterials, entstehen. Dabei können in dem Teilstrahlengang, der zum Beobachter hin gerichtet ist (Be¬ obachtungsstrahlengang), andere Farbverfälschungen auftreten als in dem Teilstrahlengang, der der Registrierung (Fotostrahlengang) dient. Bei einem solchen Fall handelt es sich um die Korrektur bzw. Kompensation eines Kombinations- Farbstichfehlers.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in den opti¬ schen Strahlengang eines derartigen komplexen Gerätes ein Kompen¬ sationsfilter einzufügen, welches in unterschiedlichen Wellenlän- genbereichen zu definierten Farbstich-Kompensationen führt.
Die Aufgabe wird durch ein Farbstichkompensationsf lter gelöst, welches die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale enthält. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In der Figur ist der spektrale Verlauf des erfindungsgemäßen In- terferenzfilterSchichtensystems aufgeführt. Man erkennt im Grün- Bereich einen breiten, muldenförmigen Sattel zwischen 470 nm und 580 nm. Dieser Bereich mit einer definierten Transmissions-Re¬ duktion symbolisiert den die Farbe Grün schwächenden Verlauf und ist verantwortlich für die Korrektion der Grün-Stichigkeit.
Die steile Kante zwischen 390 und 430 nm - der 50%-Wert der Trans¬ mission liegt bei 423 + 5 - ist verantwortlich für die Unter- drückung der kürzeren Wellenlängen, sodaß die zusätzliche Blau- Stichigkeit kompensiert wird.
Der Schichtenaufbau ist in der nachfolgenden Tabelle angegeben:
Schicht-Nr. Brechzahlen optische Dicke d (Λ= 500 nm)
Figure imgf000004_0002
Die Teilschicht Nr. 1 grenzt an das Medium Luft (Brechzahl n = 1); die Teilschicht Nr. 17 befindet sich auf dem Glassubstrat mit ei- ner Brechzahl n- zwischen 1,52 und 1,9. Der Einfallswinkel kann zwischen 0° und + 10° betragen. Mit H ist eine hochbrechende Substanz mit einer Brechzahl n^ = 2,05 gemeint, die um den Wert + 0,05 erweitert werden kann. Dabei handelt es sich um ein Material aus der Gruppe Zirkondioxid
Figure imgf000004_0001
Hafnium(IV)-0xid (Hf02) bzw. aus einem Gemisch aus Metalloxiden und Seltenen Erd-Oxiden. Das Ma-terial mit der Brechzahl nL = 1,38 ist Magnesiumfluorid (MgF2). Wie der Tabelle entnommen werden kann, bilden die Teilschichten 7/8, 9/10, 11/12 und 13/14 identische Wiederholungen des Teil¬ schichten-Systems 5/6.
Mit der hier vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Interferenzf lter- Schicht wird die Intensität des Lichtes für unterschiedliche Wel¬ lenlängen-Bereiche definiert geändert, sodaß beispielsweise die Mikro-Fotografien zu einer farbneutralen Wiedergabe der mikrosko¬ pierten Objekte führen und zusätzlich auch der visuelle Einblick in ein Mikroskop ein farbneutrales Bild zeigt. Die Interferenzfil- terschicht wird auf einer Glasoberfläche aufgebracht, die noch nicht mit einer anderen Funktions-Schicht versehen war. Dies ist beispielsweise bei einer Streuscheibe der Fall, die im Beleuch¬ tungsstrahlengang des optischen Gerätes angeordnet ist. Dabei kann die hier vorgestellte Interferenzfilterschicht vom Grundsatz her auf beiden Seiten der Streuscheibe aufgebracht werden; zweckmäßig ist es jedoch, sie auf der nicht aufgerauhten, planen Seite vorzu¬ sehen. Die Streuscheibe steht senkrecht im Strahlengang. Diese an sich übliche Anordnung vereinfacht die vorgeschlagene Schichten¬ folge. Ein weiterer Vorteil ist, daß eine Streuscheibe im Ver- gleich zu anderen optischen Bauelementen leicht zugänglich ist, sodaß ein Ein- und Ausbau nur einen geringen Justieraufwand bedeu¬ tet. Damit ist es möglich, auch nachträglich Farbstich-Korrekturen vornehmen zu können, ohne einen größeren Eingriff in die Gesamtan¬ ordnung aller optischen Bauteile vornehmen zu müssen. Die Streu- scheibe erhält dadurch neben ihrer eigenen Funktion noch eine zu¬ sätzliche Funktion, sodaß ein zusätzlicher Substrat-Träger für die Interferenzfilterschicht entbehrlich ist.
Die Streuscheibe befindet sich im Beleuchtungsstrahlengang, und zwar vor der Aperturblende (lampenseitig). Für die Interferenzfil- terschicht ist die Lage dabei weitgehend ohne Belang. Wichtig ist nur, daß die Interferenzf!Iterschicht im Beleuchtungsstrahlengang sitzt, da das durch die Interferenzfilterschicht nicht transmit- tierte Licht im wesentlichen reflektiert wird. Es liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, bei den in der Ta¬ belle und im Anspruch angegebenen optischen Dicken eine Varia¬ tionsbreite von ± 5% zuzulassen.
Die Herstellung der Interferenzfilterschicht geschieht durch Auf- dampfen im Hochvakuum.

Claims

Ansprüche
1. Farbstichkompensationsfilter für optische Geräte mit Beobach¬ tungs- und Fotostrahlengang, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Kompensation der Grün-Stichigkeit im Beobachtungs- Strahlenbündel sowie zur gleichzeitigen Kompensation der
Blau-Stichigkeit im Fotostrahlenbündel aus einem mindestens eine plane Fläche aufweisenden, in den Strahlengang des opti¬ schen Gerätes bringbaren optischen Glas-Bauteil besteht, das eine Interferenzfilterschicht folgender Zusammensetzung auf- weist:
nG / 0.3019 H / 0.6179 L / 0.7495 H / (0.4910 L / 0.9722 H)5 0.9616 L / 2.0773 H / 0.4700 L / 0.6630 H / 1,
wobei gilt:
n^: Brechzahl des optischen Glas-Bauteils (1,52 - 1,9), 1: Brechzahl nL der Luft,
H: hochbrechende Teilschichten mit einer Brechzahl nH = 2.05, L: niedrigbrechende Teilschichten mit einer Brechzahl nL = 1.38, und wobei die vor H und vor L stehenden Faktoren ViertelWel¬ lenlängen-Koeffizienten (λ/4) für eine Bezugswellenlänge von ^ = 500 nm darstellen.
2. Farbstichkompensationsfilter nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die niedrigbrechenden Teilschichten der Inter- ferenzfilterschicht aus Magnesiumfluorid (MgF2) mit einer
Brechzahl nj_ = 1.38 und die hochbrechenden Teilschichten aus mindestens einem der Materialien :
Zirkondioxid (Zr0 ), Tantalpentoxid (Ta^), Hafnium(IV)- Oxid (Hf02), Gemisch aus Metalloxiden und Seltene Erden- Oxiden bestehen, wobei die Brechzahl nμ = 2.05 + 0.05 beträgt.
3. Farbstichkompensationsfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Glas-Bauteil als Streuschei¬ be ausgebildet ist.
4. Farbstichkompensationsfilter nach mindestens einem der vorher- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Streu¬ scheibe im Beleuchtungsstrahlengang eines einen Fotostrah¬ lengang aufweisenden Mikroskops angeordnet ist.
5. Farbstichkompensationsfilter nach mindestens einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Interfe- renzfilterschicht auf der aufgerauhten Seite der Streuscheibe aufgebracht ist.
6. Farbstichkompensationsfilter nach mindestens einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Glas-Bauteil senkrecht zur optischen Achse des Systems aus- tauschbar angeordnet ist.
7. Farbstichkompensationsfilter nach mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel für die Interferenzfilterschicht innerhalb des Intervalls (0_+ 10)° liegt.
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