[發(fā)明專(zhuān)利]具有立方晶體結(jié)構(gòu)的無(wú)源電光陶瓷、它們的制造工藝及其應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010147585.1
• 申請(qǐng)日: 2010-03-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101851095A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伊馮娜·門(mén)克;烏爾里希·珀什爾特;池末明生
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 肖特公開(kāi)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/50
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/50;C04B35/505;C04B35/515;C04B35/64;G02B1/00;G02B3/00
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 郭國(guó)清;樊衛(wèi)民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電光陶瓷(optoceramics)，它們的生產(chǎn)工藝及其應(yīng)用。本發(fā)明還涉及由這些電光陶瓷制造的折射、透射或衍射光學(xué)元件以及成像光學(xué)元件。這些電光陶瓷和光學(xué)元件可以透過(guò)可見(jiàn)光和/或紅外輻射。電光陶瓷由晶體網(wǎng)絡(luò)組成，即它們構(gòu)成了由大量單個(gè)晶體組成的多晶材料。

背景技術(shù)

本發(fā)明的電光陶瓷是基本上單相的、多晶的和基于氧化物或其他硫族元素化物的高度透明的材料。電光陶瓷是陶瓷的一個(gè)亞類(lèi)。在本文中，“單相”意味著超過(guò)95wt％的材料、優(yōu)選至少97wt％、更優(yōu)選至少99wt％、最優(yōu)選99.5到99.9wt％的材料，以目標(biāo)組合物(靶組合物)的晶體形式存在。個(gè)體晶體致密排列，具有相對(duì)于它們的理論密度至少99％、優(yōu)選至少99.9％、更優(yōu)選至少99.99％的密度。因此，電光陶瓷幾乎不含孔隙。

在成像光學(xué)元件中的應(yīng)用是指本發(fā)明的電光陶瓷以在光的入口和/或出口位置處具有彎曲表面的形狀使用，即它們優(yōu)選具有透鏡的形狀。

電光陶瓷與玻璃陶瓷的區(qū)別在于，玻璃陶瓷含有僅次于晶體相的高比例的無(wú)定形玻璃相。

類(lèi)似地，電光陶瓷與常規(guī)陶瓷之間的區(qū)別是電光陶瓷的高的密度，這在常規(guī)陶瓷中不能獲得。

玻璃陶瓷和常規(guī)陶瓷都不具有電光陶瓷的有利性質(zhì)，例如折射率、阿貝數(shù)、相對(duì)部分色散值，尤其是在可見(jiàn)和/或紅外光譜范圍內(nèi)的有利的高透光度。

本發(fā)明的電光陶瓷的透明度足以適用于光學(xué)應(yīng)用。優(yōu)選情況下，電光陶瓷在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)或紅外光譜范圍內(nèi)是透明的。更優(yōu)選情況下，它們?cè)诳梢?jiàn)以及紅外光譜范圍內(nèi)是透明的。

在本發(fā)明的上下文中，“在可見(jiàn)光譜范圍中的透明性”表示在380nm到800nm之間、寬度為至少200nm的范圍內(nèi)，例如在400nm到600nm的范圍內(nèi)，在450nm到750nm的范圍內(nèi)或優(yōu)選在600到800nm的范圍內(nèi)，在層厚度為2mm時(shí)，優(yōu)選甚至在層厚度為3mm時(shí)，特別優(yōu)選在層厚度為5mm時(shí)，內(nèi)部透射比高于70％，優(yōu)選高于80％，更優(yōu)選高于90％，特別優(yōu)選高于95％。

上面給出的內(nèi)部透射比的百分率涉及使用由相應(yīng)電光陶瓷構(gòu)成的材料在理論上能獲得的最大內(nèi)部透射比。通過(guò)測(cè)量由同樣材料制成的單晶體的內(nèi)部透射比來(lái)確定使用某種材料理論上能獲得的最大內(nèi)部透射比。因此，內(nèi)部透射比的百分率可表示在多晶材料中晶粒邊界處的反射和散射損耗，而在相鄰大氣和材料之間的相邊界處的吸收和反射被忽略。

在本發(fā)明的上下文中，“在紅外光譜范圍中的透明性”表示在800nm到5000nm之間、寬度為至少1000nm的范圍內(nèi)，例如在1000nm到2000nm的范圍內(nèi)，在1500nm到2500nm的范圍內(nèi)或更優(yōu)選在3000到4000nm的范圍內(nèi)，在層厚度為2mm時(shí)，優(yōu)選甚至在層厚度為3mm時(shí)，特別優(yōu)選在層厚度為5mm時(shí)，內(nèi)部透射比高于70％，優(yōu)選＞80％，更優(yōu)選＞90％，特別優(yōu)選＞95％。

理想情況下，在層厚度為3mm時(shí)，在5000nm到8000nm之間的超過(guò)200nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，材料的透射(包括反射損耗)超過(guò)20％。

可以從本文描述的電光陶瓷獲得的光學(xué)元件特別適合用于成像光學(xué)元件，例如具有降低的色差、特別是具有幾乎復(fù)消色差的成像性質(zhì)的物鏡。從本發(fā)明的電光陶瓷制造的光學(xué)元件，可以在透鏡系統(tǒng)中與玻璃透鏡以及其他陶瓷透鏡結(jié)合使用，特別也用于數(shù)字相機(jī)中，用于顯微術(shù)、縮微平版印刷術(shù)、光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或其他應(yīng)用領(lǐng)域中。

成像光學(xué)元件開(kāi)發(fā)中的主要目標(biāo)是足夠的光學(xué)質(zhì)量，同時(shí)保持光學(xué)系統(tǒng)緊湊以及優(yōu)選輕的結(jié)構(gòu)。特別是對(duì)于電子裝置例如數(shù)字相機(jī)中的數(shù)字圖像捕獲應(yīng)用、移動(dòng)電話中的物鏡等來(lái)說(shuō)，光學(xué)成像系統(tǒng)必須非常小而輕。換句話說(shuō)，成像透鏡的總數(shù)必須保持盡可能低。

在顯微術(shù)領(lǐng)域中，對(duì)于目鏡以及物鏡來(lái)說(shuō)，需要接近衍射限制的成像光學(xué)元件。

對(duì)于軍事防御部門(mén)來(lái)說(shuō)，需要透明光學(xué)系統(tǒng)，它優(yōu)選在可見(jiàn)波長(zhǎng)區(qū)間(380到800nm)以及在高達(dá)8000nm、理想情況下高達(dá)10000nm的紅外區(qū)間，顯示出高的透光度。此外，這些光學(xué)系統(tǒng)必須可以耐受外部攻擊，例如機(jī)械影響如碰撞，溫度、溫度的變化、壓力等。

對(duì)于許多其他技術(shù)例如數(shù)字投影和其他顯示技術(shù)來(lái)說(shuō)，需要高度透明的材料。但是在主要為單色的應(yīng)用例如光存儲(chǔ)技術(shù)中，也可以通過(guò)使用具有高折射率的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)緊湊的系統(tǒng)。