[发明专利]光学部件和玻璃组合物及其用途

说明书

本发明涉及玻璃组合物和玻璃制品，诸如光学部件，其在可见光范围内具有低透射率以及在近红外(NIR)范围内具有高透射率。本发明还涉及其用途，特别是在汽车领域中的用途。

技术领域

本发明涉及玻璃组合物和玻璃制品，诸如光学部件，其在可见光范围内具有低透射率以及在近红外(NIR)范围内具有高透射率。本发明还涉及其用途，特别是在汽车领域中的用途。

背景技术

对可见光透射率低的玻璃由于其黑色外观而通常被称为“黑色玻璃”。然而，除非黑色玻璃相当厚，否则由于普通的黑色玻璃通常具有足以目测位于玻璃后面的结构的透射率。尤其是，当使用的普通黑色玻璃较薄时，其看起来不是完全黑色的，即它们并没有给人中性黑的印象。相反，它们通常会给人深蓝色或深绿色的印象。此外，黑色玻璃通常含有许多应用领域中禁用的有毒成分。

鉴于上述缺点，黑色玻璃的潜在应用仅限于某些狭窄的领域，尤其是应用在可接受其大厚度的领域中，这一点并不为奇，因为在这些应用中厚度大并未被视为其主要缺点。

但是，为了开拓新的应用领域，必须克服上述缺点。例如，在包括NIR激光器的应用中，可以有利地将在NIR范围内还具有高透射率的相应改进的黑色玻璃用作光学部件或带通滤波器。有趣的是，近年来此类应用的数量急剧增加，尤其对于距离和/或速度的光学测量应用。众所周知的方法通常称为LiDAR(光检测和测距)，有时也称为LaDAR(激光检测和测距)。LiDAR系统一般通过发射NIR光谱的激光来工作，尤其该激光具有的波长大于780nm。这种激光从周围环境中的物体至少部分地反射到LiDAR系统中并在该系统处被检测。基于反射的激光的图案，LiDAR系统可以识别物体。基于飞行时间，LiDAR系统可以确定物体的距离。一些LiDAR系统可以根据发射的激光和反射的激光的相位关系来确定物体的速度。

例如，自动驾驶需要LiDAR系统。但是，还有许多其他的应用领域，尤其是机器人、无人机、卫星、海洋、采矿、建筑、铁路等。

LiDAR系统需要位于系统的光电子部件和周围环境之间的光学窗口，以提供保护免受环境影响。取决于LiDAR系统的类型，这种光学窗口可以是平面的或曲面的。通常使用的还有旋转式LiDAR系统，其中发射器和检测器在通常固定的环形窗口内旋转。

众所周知的LiDAR系统通常包括由聚合材料制成的光学窗口，该聚合材料尤其诸如聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的材料。但是，这种材料具有诸多缺点，尤其在耐刮擦性、机械耐性和耐化学性方面。

因此，已经尝试了将玻璃用作这种光学窗口的材料。例如，WO2019/030106A1公开了一种LiDAR系统，其具有包括玻璃的盖透镜。但是，不能获得本发明的玻璃的有利性能：本发明的玻璃是耐化学性的玻璃，其结合了在NIR范围内的高透射率以及在可见光范围内的低透射率，并且给人中性黑的印象。WO2019/065643A1也是如此。

此外，WO2019/009336A1公开了一种传感器模块，其包括由强化玻璃形成的保护构件。但是，玻璃在可见光范围内具有高透射率。

发明内容

这些现有技术的玻璃不具有本发明的玻璃的有利特性。本发明的玻璃的特征在于在可见光范围内具有尤其低的透射率。另一方面，在NIR范围内的透射率尤其高。而且，本发明的玻璃尤其是中性色的，即其尤其给人中性黑色的印象。优选地，玻璃不含在汽车工业中不期望的成分，诸如Cr(VI)和/或V₂O₅。此外，玻璃具有尤其高的化学稳定性和机械稳定性。优选地，本发明的玻璃能够通过热成型很好地加工，这对于获得平面或环形光学部件是尤其有利的。

本发明的目的是克服现有技术的缺点。该目的通过权利要求的主题得以解决。该目的尤其通过一种玻璃、尤其光学玻璃来解决，所述玻璃包括指定量(摩尔份额，以cat.-％计)的以下成分的阳离子：