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Oberflächenveredelung Neue Entspiegelung verringert Reflexionen

| Redakteur: Dorothee Quitter

Auf der K 2016 stellen Fraunhofer-Forscher eine neuartige Entspiegelung für gekrümmte optische Kunststofflinsen vor, die Falschlichter und Reflexionen deutlich reduziert. Das macht nicht nur Kameras und Autoscheinwerfer leistungsfähiger, auch optische Technologien für Virtual Reality und Industrie 4.0 profitieren.

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Spritzgegossene optische Linse aus transparentem Kunststoff zur Demonstration der nanostrukturierten Entspiegelungsschicht.
Spritzgegossene optische Linse aus transparentem Kunststoff zur Demonstration der nanostrukturierten Entspiegelungsschicht.
(Bild: Fraunhofer IOF)

Optische Linsen haben die Aufgabe, Licht zu bündeln. In Kameras entstehen so scharfe Bilder, LED-Autoscheinwerfer strahlen hell und lassen sich flexibel steuern. Um den Weg der Lichtstrahlen optimal zu leiten, sind komplexe Linsensysteme notwendig. Sie bestehen aus mehreren Linsen in unterschiedlichen Formen. Bevorzugtes Material der Linsen ist mittlerweile transparenter Kunststoff. Das günstige Spritzgussverfahren lässt beliebige Formen zu. Ein Problem bleibt: Die Lichtreflexion an der Oberfläche der Linsen. Die Brechzahl – ein Maß dafür, wie stark Licht reflektiert wird – liegt für Kunststoff bei etwa 1,5. Zum Vergleich: Luft hat die Brechzahl 1, sodass eine Linse rund 8 Prozent des einfallenden Lichts reflektiert. Gekrümmte Oberflächen verstärken diesen Effekt, wenn das Licht in schrägem Einfallswinkel auftrifft.

Nun stellen Forscher vom Fraunhofer IOF eine neuartige Entspiegelungsschicht für gekrümmte Kunststofflinsen vor. Sie reduziert die Brechzahl an den Oberflächen der Kunststoffoptiken auf fast 1,1 und bietet damit einen nahezu perfekten Übergang zur Luft. Das Jenaer Fraunhofer-Institut hat in enger Kooperation mit Industriepartnern bereits Prototypen der Schicht auf verschiedenen Linsensystemen getestet. Das Ergebnis: Die Technologie reduziert sogenanntes Falschlicht deutlich. Falschlichter sind Reflexionen, die zum Beispiel in Linsensystemen von Kameras herumgeistern und das Bündeln der Lichtstrahlen stören. Außerdem konnten die Forscher in ihren Versuchen nachweisen: Linsen, die mit der IOF-Entspiegelung beschichtet sind, lassen deutlich mehr Licht durch als herkömmliche Linsen.

Das Antireflexionssystem der Jenaer Wissenschaftler kombiniert mehrere neue nanostrukturierte Schichten mit bisher üblichen homogenen Oxidschichten – in Lagen übereinander gestapelt. Mit jeder Schicht verdünnen die Forscher den Kunststoff stärker mit Luft. Solange, bis die Brechzahl der Oberfläche fast der der Luft entspricht. Das gelingt ihnen, indem sie neue Nanomaterialien verwenden, die sie auf komplex geformte Linsen aufbringen können. Das Stapeln mehrerer Lagen ermöglicht es ihnen, die Entspiegelungsschicht im Vergleich zu bisherigen Lösungen doppelt so dick zu machen. Herkömmliche Entspiegelungsschichten lassen sich nur ungleichmäßig auf gekrümmten Linsen verteilen: Am Rand wird die Schicht dünner als in der gewölbten Mitte. (qui)

K 2016: Halle 7.0, Stand SC01

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