Spritzgegossene optische Linse aus transparentem Kunststoff zur Demonstration der nanostrukturierten Entspiegelungsschicht. Ausschließlich die rechte beschichtete Hälfte zeigt den Effekt des Antireflexionssystems. Die nicht beschichtete linke Hälfte reflektiert das Licht.
Fraunhofer IOF
Auf der Kunststoffmesse K in Düsseldorf (19. bis 26. Oktober 2016) stellen Wissenschaftler aus der Abteilung "Optische Schichten" des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena eine neuartige Entspiegelungsschicht für gekrümmte Kunststofflinsen vor. Damit sollen sich Falschlichter und Reflexionen von Kunststofflinsen deutlich reduzieren lassen.
Brechzahl deutlich reduziert
Die neuartige Entspiegelungsschicht soll die Brechzahl an den Oberflächen der Kunststoffoptiken auf fast 1,1 reduzieren und damit einen nahezu perfekten Übergang zur Luft bieten. Das Jenaer Fraunhofer-Institut berichtet, dass es in enger Kooperation mit Industriepartnern bereits Prototypen der Schicht auf verschiedenen Linsensystemen getestet habe. Das Ergebnis: Die Technologie reduziere 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.
Laut den Forschern profitieren von der neuen Technik neben Kameraoptiken und Autoscheinwerfern auch Wachstumsfelder wie Virtual Reality oder gestengesteuerte Maschinen für die Industrie 4.0. "Die Bedeutung von optischen Systemen zur Erfassung von Informationen nimmt weiter zu. Dafür werden immer leistungsstärkere Linsensysteme benötigt", prognostiziert Dr. Ulrike Schulz aus der Abteilung "Optische Schichten" des Fraunhofer IOF.
Mehrlagiges Nanomaterial
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 ließen sich nur ungleichmäßig auf gekrümmten Linsen verteilen, berichten die Forscher: Am Rand werde die Schicht dünner als in der gewölbten Mitte. "Physikalisch dünn heißt auch optisch dünn: Die dünne Schicht entspiegelt nur kurzwelliges Licht. Mehrere Lagen von nanostrukturierten Schichten decken einen breiteren Wellenlängenbereich ab. Gleichzeitig sinkt auch die Reflexion bei schräger Beleuchtung", erklärt Schulz. Besonders Kunststoffoptiken seien gut für diesen Prozess geeignet. Die unterste Schicht der Entspiegelung lasse sich direkt durch Plasmaätzen in den Kunststoff einarbeiten. "Wir können so unterschiedlichste Kunststoffarten entspiegeln", sagt Schulz.