DE2358864A1

DE2358864A1 - Lichtabdeckelement mit niedrigem reflexionsvermoegen und in gewuenschter form des lichtabdeckteils sowie verfahren zu seiner erzeugung

Info

Publication number: DE2358864A1
Application number: DE2358864A
Authority: DE
Inventors: Teruo Kaneko; Takashi Shibata
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1972-11-27
Filing date: 1973-11-26
Publication date: 1974-05-30
Also published as: JPS5319208B2; JPS4977642A; US3864194A; DE2358864B2

Description

BLUMBACH ■ WHSER ■ BERGEN & KRAMER

PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN DIPL.-ING. P. G. BLUMBACH · DIPL.-PHYS. Dr. W. WESER · DIPL-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAMER

«2 WIESBADEN . SONNENBERGER STRASSE 43 . TEL. (0S121) 5i2?43, 501998 MPNCHEN

Nippon Kogaku K.K. 2358864Case 223

Tokyo/Japan .

Lichtabdeckelenent mit niedrigem Reflexionsvermögen und in gewünschter Forn des Lichtabdeckteils sowie - Verfahren zu seiner Erzeugung;

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lichtabdeckelement mit niedrigem Reflexionsvermögen und in gewünschter Form des Lichtabdeckteils sowie auf ein Verfahren zur Erzeugung eines solchen Elementes.

In einem optischen Gerät kann ein Lichtabdeckelement einen durchsichtigen Körper aus z.B. Glas oder Kunststoff aufweisen, in welchem Teile der Oberfläche als Blende oder Maske ausgebildet sind und kann beispielsweise in dem optischen Gerät als Bildfeldrahnen in einer Scharfstellebene des Suchers der Kamera verwendet v/erden. Bekannte und verwendete Lichtabdeckelemente werden wie folgt erzeugt:

a) Niederschlagen eines Hetallfilms, z.B. aus Chrom oder Aluminium auf eine Glasoberfläche zur bildung Qin®& gewünschten Musters zur Abdeckung des Lichts und weiteres Beschichten des gebildeten Ketallfilns'mit einem Anti= reflexionsbelagj oder

b) Bilden eines eingedrückten oder'ausgesparten Bereichs_s in dem das Lichtabdeckmuster ausgeätzt wird und Verfüllen

/iiai

ORIGINAL INSPECTED

des so gebildeten Bereichs nit einen Lichtabdecknaterial, so daß dem betreffenden Bereich Lichtabdeckeigenschaften verliehen werden.

Das gemäß Verfahren a) erzeugte Lichtabdeckelement hat ein hohes Reflexionsvermögen in der Größenordnung von 40 - 6o;_. bei der Verwendung von Chroa und von 80 - 90/. bei der Verwendung von Aluminium, ^in solches hohes Reflexionsvermögen nacht es schwierig, ein kompliziertes Muster mit großer Präzision durch Beschichten des Iletallfilins mit einem Aiitireflexionsoelag zu erzeugen. Ferner ist es schv/ierig, ein niedriges Reflexionsvermögen über einen breiten V/ellenlängenbereich zu erzeugen, wenn die Interferenz zur Verringerung des Reflexionsvernögens angewendet wird, indem eir: duichsichtiger Antireflexionsfiln anstelle des Antirexlexionsbelags niedergeschlagen wird. Bei dem Verfahren b) ist es schwierig, den geätzten Bereich gleichmäßig mit einem Lichtabdeckmaterial auf der Ebene der GIasoberfläche zu verfüllen. Ferner verursacht d^es Verfahren einen Zerstreuungsverlust an der Seitenfläche des präparierten 3ereichs, auch, ist das Lichtabdecknaterial nicht so haltbar und das .".tzen eines komplizierten Ilusters ist schwierig.

Wie aus der vorstehenden Sriäuterung ersichtlich ist, verursachen die bekannten Lichtabäeckelensnte leicht eine Lichters Äsinung oclsr Geist; imJolg® dsr Reflexion £„;· gU::: LIoItj— abdecktelly was r.u Rauselign In sinss T-Jr- Vi ^I rx ₇x f--r ?V ri-i-

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ORIGINAL INSPECTED

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lichtabdeckelement . mit niedrigem Reflexionsvermögen und in gewünschter Form des Lichtabdeckteils zu erzeugen, und diess Aufgabe wird aufgrund der in den Ansprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst.

Das neue Lichtabdeckelenent bzw. das Verfahren zur Herstellung dieses Elements lost die geschilderten Schwierigkeiten und Nachteile und führt ζμ einem Lichtabdeckelement mit hervorragend niedrigem Reflexionsvermögen im gesamten sichtbaren Licht-Uellenlängeribereich. Ferner hat das Lichtabdeckelement nach der Erfindung ausgezeichnete Haltbarkeit. Auch kann das Lichtabdeckelement gemäß dem neuen Verfahren leicht in komplizierten Formen erstellt v/erden, und zwar mit hoher Präzision auf durchsichtigem Glas für ein optisches System«

Es versteht sich₉ daß die nun folgende Beschreibung Ausführungsbeispielen nicht beschränkend gemeint ist» Diese Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnung er= läutert ₉ und zwar zeigens

Figo 1 ein Schnitt durch ein Lichtabdec^::aleraent während des Herstellungsverfahrens j

Figo 2 eine Draufsicht auf das Element nach Figo 11 Fig» 3 einen Schnitt durch ein fertiges Element ? Figo 4 eine Draufsicht auf dieses, Fig» f? ein Diagramm eines spektralen Reflexionsver·=

mögens in Richtung des Pfeiles A in Fig» 3? Fig, 6 ein Diagramm des spektralen Reflexionsvermögen in Richtung des Pfeiles IJ in Fig» 3»

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BAD ORIGlHAL

Nach' einer Ausführungsforin der Erfindung wird Silber auf einen transparenten Glaskörper, v/elcher natriumoxid enthält, durch ein Vakuuinbedampfverfahren aufgebracht. Die Dicke des Silberfilns ist vorzugsweise etwas größer als 200nm. Die Silberschicht wird einem Photoätzverfahren unterworfen, um alle die Filmteile zu entfernen, welche nicht dem Lichtabdeckteil entsprechen, d.h. den Teilen, die transparent sein sollen, während der Silberfilm an den Lichtabdeckstellen beibehalten wird. Die Fig. 1 und 2 zeigen ein derartiges Verfahren, v/obei drei Arten von Bildrahmen für einen Kamerasucher dargestellt sind. Der durchsichtige Glaskörper 1 hat beispielsweise die oöLgende Zusammensetzung:

71 Gewichtsprozent SiO₂,
17 Gewichtsprozent Iia^O,

2 Gewichtsprozent K₂O ,

4 Gewichtsprozent ZnO und

6 Gewichtsprozent PbO.

Der Bildrahmen des Kamerasuchers 2 wird von einem dünnen ^ilberfilm entsprechend den Lichtabdeckteil gebildet. Der transparente Glaskörper 1 mit dem niedergeschlagenen SiI--berfilm 2 wird bei einer Tempe^tur zwischen 250⁰C bis 450⁰C erhitzt, während ein Gleichstromfeld zwischen den Glasoberflächen angelegt wird, wobei das Silber als die positive Elektrode geschaltet ist, Die Größe der angelegten Spannung hängt von der Dicke des Glaskörpers 1 ab und. beträgt vorzugsweise 30 bis 120 YoIt₃ werni die Dicke zwischen 1 bis 3 nun ist. Durch dieses Verfahren wird der dünne Film aus Silber auf den transparenten Glaskörper 1 oxidiert und zur Erzeugung von Silberionsn aktiviert, welche in den

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BAD

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transparenten Glaskörper 1 eindringen und mit den Natriumionen in den transparenten Glaskörper 1 Austauschvorgänge eingehen. Die Y/ärmebehandlung des transparenten Glaskörpers 1 wird zur Erleichterung der Ionenaustauschreaktion ausgeführt und ist deshalb wahlweise.

Der so behandelte Glaskörper 1 wird während 5 bis 30 Minuten einer reduzierenden Atmosphäre bei einer. Temperatur von zwischen 300 bis 600°C ausgesetzt, um Silberatome aus den in dem Glaskörper eingedrungenen Silberionen zu redu-

zieren und zu kondensieren. Es kommen kolloidale Silberpartikel über 200nm im Durchmesser vor, so daß das Teil des Glaskörpers, in welches Silber eingedrungen ist, schwarz oder braunschwarz wird, wodurch die Lichtabdeckeigenschaften hergestellt sind» Die Glasteile, in die keine Silberionen eingedrungen sind, unterliegen jedoch keiner Änderung und bleiben durchsichtig, so daß ein Glaskörper mit einem Lichtabdeckteil und freien Stellen erzeugt werden kann, wie dies aus Fig. 3 und ^ mit den drei Bildrahmen eines Kamerasuchers hervorgeht. Das Abdeckteil 3 in dem" transparenten Glaskörper besitzt kolloidale Silberatome. in konzentrierter Form,, die aus den eingedrungenen Silberionen entstanden sind. Aus der Tatsache, daß der Abdeckteil kolloidale Partikel enthält, tritt eine metallische Reflesion nicht auf, so daß das spektrale Reflexionsvermögen extrem niedrig ist$, wie aus Fig« 5 und 6 hervorgeht. Die Kurve A in Fig. 5 ist das spektrale Reflexionsvermögen gemessen in Richtung des Pfeiles A nach Fig„3° Die Kurve B in FIg₀ 6 ist das spektrale Reflexionsvermögen? gemessen in Richtung des Pfeiles B nach Fig« 3_P schließt also auch das RdLexionsver-

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mögen des transparenten Glaskörpers 1 ein. Die Abszisse in Fig. 5 und 6 stellt die Wellenlänge in mn und die Ordinate, und das Reflexionsvermögen in ^ dar.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel v/ird Silber auf den transparenten Glaskörper niafergeschlagen, aber die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Silber beschränkt. Es können auch andere Schv/ermetalle verwendet v/erden, die in der Lage sind, einwertige Ionen bei der Oxidation zu bilden, z.B. Kupfer und Thallium. Es versteht sich auch, daß die Mischung von mehr als einem Schwermetall für den Niederschlag auf der Glasoberfläche benutzt werden kann. Wenn Kupfer oder Thallium anstelle von .vilber verwende* werden, sind das Oxidations- und Eindrängverhalten dieser I-krtalle leicht unterschiedlich zu Silber, so daß die Reaktionsbedingung wie folgt sein sollte: Erhitzung zwischen 300 und 500⁰C und angelegte Spannung zwischen 40 und 170 Volt.

Es kann jedes Glas verwendet werden, welches Alkalimetalloxide (d.h. Leichtmetallionen) enthält, z.3. Kaliumoxid, Lithiumoxid oder Natriumoxid. Als alternative Iliederschlagmethode anstelle der Bedampfung kann beispielsweise Besprühen und chemischer Niederschlag verwendet v/erden, um das Schwermetall auf die GIa sob er fläche zu bringen. Bei der geschilderten Ausführungsform ist das Lichtabdeckinuster aus der Schwermetallschicht durch Dampfniederschlsg und Pnotoätzung erzeugt worden, und deshalb konnte ein kca^Xir-rlertes und genaues Muster mittels akkurater louensiscriiigiing und Kolloidalbildung erzeugt werden, in dem eine Ionenaustäuschbehandlung und eine reduktive Konzentrationsbehandlun^

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durchgeführt wurden. Das Ab de clonus t er der Schv/ermetallschicht kann durch ein anderes Verfahren erzeugt v/erden, z.B. durch Ilaskieren z. Zt. des Dampf nieder Schlags.

Wie aus der Beschreibung ersichtlich ist, sorgt die Erfindung dafür, daß a) keine metallischen Reflexionen vorkommen, v/as auf die Tatsache zurückgeht, daß das Lichtabdeckmaterial aus kolloidalen Materialpartikeln besteht, und daß b) ein signifikant niedriges Reflexionsvermögen über den gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich' vorkommt. Zusätzlich hat das ^ichtabdeckelement eine ausgezeichnete Dauerhaftigkeit infolge der Tatsache, daß kolloidale Teile in dem Glaskörper eingedrungen sind.

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Claims

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PATENTANWÄLTE IN WIESBADEN UND MÜNCHEN

DlPL-ING. P. G. BLUMBACH · DIPL-PHYS. Dr. W. WESER . DIPL-ING. DR. JUR. P. BERGEN DIPL-ING. R. KRAMER

WIESBADEN · SONNENBERGER STRASSE 43 · TEL (06121) »2943, 561978 MÖNCHEN

- 8 Patentansprüche

.Verfahren zur Erzeugung eines Lichtabdeckelementes mit niedrigem Reflexionsvermögen und in gewünschter Form des Lichtabdeckteiles, mit folgenden Schritten:

a) Niederschlagen mindestens eines Schwermetalls in einem gewünschten Muster auf einer Oberfläche eines transparenten Glaskörpers, enthalten mindestens ein Leichtmetall, wobei das Schwermetall die Fähigkeit des lonenaustauschs mit dem Leichtmetall und die Bildung von einwertigen Ionen bei Oxidation aufweisen mui3,

b) Austauschen von Ionen des Leichtmetalls mit den Ionen des Schwermetalls, wobei die Schwermetall ionen in den transparenten Glaskörper eindringen, und

c) Reduzieren der eingedrungenen Schwermetall ionen in Metallatoine und Kondensieren der Metallatome zur Bildung von kolloidalen Partikeln.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leichtmetall aus der Alkaligruppe, bestehend aus Natrium, Kalium und Lithium,ausgewählt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwermetall aus der Gruppe, bestehend aus Silber, Kupfer und Thallium, ausgewählt ist.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leichtnetall aus der. Alkalimetällgruppe, bestehend aus Natrium, Kalium und Lithium, und das Schwermetall aus der Gruppe besteht, aus Silber, Kupfer und Thallium ausgewählt sind.
5. Verfahren zur Erzeugung eines Lichtabdeckelementes mit niedrigem Reflexionsvermögen in gewünschter"Form des Lichtabdeckteils, welches folgende Schritte aufweist:

a) Niederschlagen mindestens eines Schwermetalls in einem gewünschten Huster auf einer Oberfläche eines transparenten Glaskörpers, enthaltend mindestens ein Leichtmetall, wobei das Schwermetall die Fähigkeit des Ionenaustauschs mit dem Leichtmetall und die Bildung von einwertigen Ionen bei Oxidation aufweisen muß,

b) Austauschen von Ionen des Leichtmetalls mit den.Ionen des Schwermetalls, wobei die Schwermetallionen in den transparenten Glaskörper eindringen,

c) Aussetzen des Glaskörpers während 5 bis 30 Minuten einer reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur zwischen 300 und 600⁰C... *
6. Verfahren nach Anspruch 5s> dadurch gekennzeichnet, daß das • Leichtmetall aus der Gruppe der Alkalimetalle, bestehend aus Natrium_s Kalium und Lithium ₉ und das Schwermetall aus der Gruppe bestehend aus Silber _g- Kupfer und Thallium ausgewählt sind ο

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7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwermetall Silber ist und daß dieses nach dem niederschlag . durch Erhitzen bei einer Temperatur von zwischen 250°C und 45O⁰C oxidiert wird, während ein Gleichstrom zwischen den. Oberflächen des Glaskörpers angelegt wird, wobei die niedergeschlagene Silberoberfläche die positive Elektrode ist.
δ. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Schwermetall Silber ist und daß dieses nach dem Niederschlagen durch Erhitzen bei einer Temperatur zwischen 250°C und 450⁰C oxidiert v/ird, während ein Gleichstrom zwischen den Glasoberflächen angelegt v/ird, wobei die niedergeschlagene Silber oberfläche die positive Elektrode darstellt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwermetall aus der Gruppe bestehend aus Kupfer und Thallium ausgewählt ist und daß dieses nach dem Niederschlag durch Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 300 und 50O⁰C oxidiert wird, während ein Gleichstrom zwischen den Glasoberflächen angelegt v/ird, wobei die niedergeschlagene Oberfläche die positive Elektrode bildet.
10. Verehren nach Anspruch 5_f dadurch gekennzeichnet, daß das Schwermetall aus der Gruppe bestehend aus Kupfer und Thallium ausgewählt ist und dieses nach dem niederschlag durch Erhitzen auf eine Temperatur zwischen 300 unc f?CG°O oxidiert wird, während ein Gleichstrom zwischen der, Glasofcsriläsheii angelegt wird, wobei die nieder geschlagene Ober-flache die positive Elektrode darstellt.

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11. Lichtabdeckelement mit niedrigem Reflexionsvermögen in gewünschtem Lichtabdeckmuster auf einem Glaskörper, gekennzeichnet durch:

a) einen transparenten Teil, welcher frei von Schwermetall-. ionen ist,und

b) einen undurchsichtigen Teil, welcher kolloidale Partikel enthält, die durch Reduktion und Kondensation von mindestens einer Art von Schwermetallionen erzeugt wurden, die durch Austausch mit Leichtmetallionen in den Basisglaskörper eingedrungen sind.
12. Lichtabdeckelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwermetall aus der Gruppe bestehend aus Silberionen, Kupferionen und Thalliumionen ausgewählt ist.

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