[发明专利]电光陶瓷、其制备的光学元件和它们的用途、以及成像光学有效
申请号: | 200810096262.7 | 申请日: | 2008-05-08 |
公开(公告)号: | CN101343173A | 公开(公告)日: | 2009-01-14 |
发明(设计)人: | 乌尔里希·珀什尔特;伊冯娜·门克 | 申请(专利权)人: | 肖特公开股份有限公司 |
主分类号: | C04B35/01 | 分类号: | C04B35/01;C04B35/462;C04B35/48;C04B35/495;C04B35/453;G02B1/02;G02B3/00 |
代理公司: | 中原信达知识产权代理有限责任公司 | 代理人: | 郭国清;樊卫民 |
地址: | 德国*** | 国省代码: | 德国;DE |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 电光 陶瓷 制备 光学 元件 它们 用途 以及 成像 | ||
技术领域
本发明涉及电光陶瓷和由其制备的折射、透射或衍射光学元件、 它们的用途以及成像光学。这些电光陶瓷和光学元件可透过可见光和/ 或红外辐射。所述电光陶瓷由晶体网络-即多晶材料构成。
本发明的电光陶瓷理解为是指高度透明的材料,即所述材料基本 上是单相的、多晶和基于氧化物的。从而电光陶瓷是陶瓷的一种特殊 亚类。本文上下文中“单相”理解为是指所述材料中至少多于95wt% 的材料、优选至少97wt%的材料、进一步优选99wt%的材料和最优选 99.5-99.9wt%的材料以所需组合物的晶体形式存在。所述独立的晶体密 集排列,并且相对于理论密度,它们具有的密度至少为99wt%,优选 至少为99.9wt%,进一步优选至少为99.99wt%。因而,所述电光陶瓷 接近于无孔状态。成像光学中的应用主要是指具有以下形状的本发明 电光陶瓷的应用,所述电光陶瓷的形状为在光的入射和出射位置具有 弯曲的表面,即优选透镜形状。
电光陶瓷与传统陶瓷的区别之处在于,传统陶瓷包括仅次于晶体 相的高比例的无定形玻璃相。类似的,在传统陶瓷内可能无法获得电 光陶瓷的高密度。玻璃陶瓷或传统陶瓷均无法表现出电光陶瓷的有利 性能,如特定的折射率、阿贝数、相对部分色散值、特别是对于位于 在可见和/或红外光谱范围内的光的有利的高透明度。
假定本发明上下文中的“可见光谱范围内的透明度”代表至少在 200nm宽度范围内的纯透射(即透射较少的反射损失),例如400-600nm 的范围、450-750nm的范围、或优选600-800nm的范围内,在层厚为 2mm、优选甚至3mm层厚、尤其优选在5mm层厚的情况下,在可见 光区域高于70%、优选>80%、更优选>90%、尤其优选>95%的 380nm-800nm的波长。
高于特定百分比的以%表示的纯透射是指基于理论可获得的纯透 射的百分比,即完全没有反射损失。
假定本发明上下文中的“红外光谱范围内的透明度”代表至少在 1000nm宽度范围内的纯透射(即透射较少的反射损失),例如 1000-2000nm的范围、1500-2000nm的范围、或更优选3000-4000nm的 范围内,在层厚为2mm、优选甚至3mm层厚、尤其优选在5mm层厚 的情况下,在红外光谱范围高于70%、优选>80%、更优选>90%、 尤其优选>95%的800nm-5000nm的波长。
理想地,在3mm层厚和在大于200nm宽度的5000nm和8000nm 之间的波长范围内,所述材料表现出大于20%的透射(包括反射损失)。
可由本文所述的电光陶瓷得到的光学元件特别适用于成像光学, 例如具有减小的色差的物镜,特别是具有近似复消色差的成像性质。 由本发明电光陶瓷制备的光学元件可用于与玻璃透镜以及和其他陶瓷 透镜相关的透镜系统内,尤其还可用于数码相机、移动电话相机中, 用于显微镜领域、微光刻、光学数据存储或其他消费领域中的应用和 工业应用。
发展成像光学的主要目标在于足够的光学质量,同时保持所述光 学系统的紧凑和优选轻质的构造。尤其对于在电子设备如数码相机、 移动电话中的物镜等内数字图像捕获的应用,所述光学成像系统必须 非常小且轻。换言之,必须保持成像透镜的总数尽可能地低。
在显微镜领域,需要接近衍射受限的成像光学用于目镜以及物镜。
对于军事防御领域的透明光学系统,需要优选在可见光区域 (380-800nm)以及在高达8000nm、理想地高达10000nm的红外区域 内表现出高透射。此外,这些光学系统必须可耐受外部攻击如机械影 响,如碰撞、温度、温度变化、压力等。
对于许多其他技术例如数字投影和其他显示技术,同样需要高透 明度的材料。但同样,通过应用具有高折射率的材料,在主要为单色 的应用如光学存储技术中,可实现小型化的系统。
今天,成像光学的发展受限于可利用材料的光学参数。利用目前 可利用的玻璃熔融和模制技术,仅能制备如下位于阿贝图中具有高质 量的玻璃类型,其中在通过阿贝数=80/折射率=1.7和阿贝数=10/折 射率=2.0的点的线下面,将折射率相对于阿贝数作图。更准确地,折 射率在约1.9~约2.2之间和阿贝数在约30~约40的范围内的玻璃往 往是不稳定的,从而制备大量并质量足够的这种玻璃非常困难。类似 的,折射率在约1.8~2.1之间和阿贝数在约30~55的范围内的玻璃往 往是不稳定的。
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