DE102017127579B3 - Substrate for an optical filter and optical filter - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft verbessertes Substrat für einen optischen Filter und einen optischen Filter. Das Substrat umfasst ein SiO2, ZnO, K2O und Cadmiumchalkogenid enthaltendes Filterglas, das auf Oxidbasis einen TeO2-Anteil von 0,1 bis 3 Gew.-% und einen CoO-Anteil von 1,0 bis 7,0 Gew.-%, vorzugsweise von >1,0 bis 7,0 Gew.-%, aufweist. Dabei hat das Filterglas einen ersten Sperrbereich im sichtbaren Bereich des Spektrums und einen Durchlassbereich im nahen IR-Bereich des Spektrums, eine erste Transmissionskante sowie eine Kantenwellenlänge λ'i0,5 zwischen 700 nm und 840 nm, bezogen auf eine Filterglasdicke von 0,3 mm.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Substrat für einen optischen Filter, das ein Filterglas umfasst, sowie einen optischen Filter und seine Verwendung.The present invention relates to a substrate for an optical filter comprising a filter glass, and to an optical filter and its use.
Optische Filter zeichnen sich durch charakteristische Transmissionseigenschaften aus. Ein solcher Filter, weist mindestens einen Sperrbereich und einen Durchlassbereich auf. Dabei ist ein Sperrbereich ein Bereich mit möglichst niedriger Transmission, während als Durchlassbereich (auch Passbereich) der Bereich des Spektrums mit hoher Transmission bezeichnet wird. Wenn die Transmission über einen schmalen Spektralbereich von niedriger zu hoher Transmission ansteigt, wird von einer Transmissionskante gesprochen. Filter mit einer steilen Transmissionskante werden auch als Steilkantenfilter bezeichnet. An den Durchlassbereich kann sich ein zweiter Sperrbereich anschließen.Optical filters are characterized by characteristic transmission properties. Such a filter has at least one stopband and one passband. In this case, a blocking region is an area with the lowest possible transmission, while the passband is also the region of the spectrum with high transmission. If the transmission increases over a narrow spectral range from low to high transmission, it is referred to as a transmission edge. Filters with a steep transmission edge are also referred to as steep edge filters. The passband may be followed by a second stopband.
Eine Transmissionskante wird bei einem Glas durch Absorption und bei einem Interferenzfilter durch Interferenz erzielt.A transmission edge is achieved by absorption in the case of a glass and by interference in the case of an interference filter.
Optische (Steilkanten-)Filter werden mittels bestimmter Kenngrößen charakterisiert. So kann für die Lage der Transmissionskante eines solchen Filters eine sogenannte Kantenwellenlänge
Ein optischer Steilkantenfilter umfasst üblicherweise ein Substrat, das durch ein Filterglas realisiert sein kann. Hinzu kann mindestens eine Beschichtung zum Einstellen der gewünschten optischen Eigenschaften kommen.An optical steep-edge filter usually comprises a substrate that can be realized by a filter glass. In addition, at least one coating can be used to set the desired optical properties.
Ein farbiges Filterglas (auch Farbglas oder Volumenfilter genannt) umfasst ein mehr oder weniger farbloses Grundglas, in das farbgebende Komponenten (Chromophore) eingebaut sind, die je nach Art der eingebauten Komponente selektiv bestimmte Anteile oder größere Bereiche des eingestrahlten Lichtspektrums absorbieren, wodurch die Gläser farbig erscheinen. Bei diesen Farbgläsern werden ionengefärbte Gläser und Anlaufgläser unterschieden, die sich in ihrem Farbgebungsprozess und der Absorptionscharakteristik unterscheiden.A colored filter glass (also called colored glass or volume filter) comprises a more or less colorless base glass in which coloring components (chromophores) are incorporated, which selectively absorb certain portions or larger portions of the incident light spectrum depending on the nature of the built-in component, whereby the glasses colored appear. In these color glasses, a distinction is made between ion-colored glasses and temper glasses, which differ in their coloring process and the absorption characteristics.
Bei ionengefärbten Gläsern wird oft bereits mit dem Erstarren des flüssigen Glases die gewünschte spektrale Transmissionskurve erzielt. Je nach der Art der eingesetzten farbgebenden Komponente(n), wobei es sich häufig um Verbindungen der Nebengruppenelemente des Periodensystems handelt, und Art des Grundglases werden bestimmte Spektralbereiche absorbiert. Die Absorptionseigenschaften des Farbglases werden durch mehr oder weniger breite Absorptionsbanden der farbgebenden Ionen und durch das Grundglas selbst bedingt. Aufgrund der amorphen und irregulären Struktur des Glases ist der Nahordnungsbereich für die farbgebenden Ionen nicht einheitlich. Daraus resultieren unterschiedliche Anregungsenergien und ein weniger steiler Verlauf einer Kante der Transmissionskurve. Die „kurzwellige“ Transmissionskante (zum kurzwelligen Bereich des Spektrums hin gelegen, d.h. die erste steigende Kante, im folgenden „erste Transmissionskante“ genannt, die die Kantenwellenlänge
Ein Anlaufglas weist ein Grundglas auf, dem als farbgebende Komponente eine oder mehrere Halbleiter-Komponente(n) (Dotiermittel) zugegeben ist/sind. Als Dotiermittel werden häufig Halbleiterdotierungen, insbesondere Chalkogenide des Cadmiums (CdS, CdSe, CdTe einzeln oder in beliebiger Kombination) und/oder des Zinks (ZnS, ZnSe, ZnTe - einzeln oder in beliebiger Kombination), verwendet. Besonders bei Anlaufgläsern ist, dass sie nach der Herstellung (auf dem Schmelzwege oder durch Sintern) und einer Abkühlung in der Regel als farblose oder schwach farbige Gläser vorliegen. Durch einen nachträglichen Temperprozess werden die Gläser farbig („sie laufen an“). Durch das Erwärmen (Tempern) des Glases auf geeignete Temperaturen zwischen (Transformationstemperatur (Tg) minus 70°C) und (Tg plus 200°C), bevorzugt (Tg plus 150°C), besonders bevorzugt Tg plus 120°C (z.B. Tempern im Bereich
In Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Grundglases, der Zusammensetzung der Halbleiterdotierung und der Steuerung des Temperatur-Zeit-Programms lassen sich Nanokristalle unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und Größe erzeugen und damit die Kantenlage des Filterglases verändern. Bedingt durch die Ausbildung von Halbleiterkristallen und deren Leitungseigenschaften (Bandstruktur, Energielücke zwischen Valenz- und Leitungsband) absorbiert ein Anlaufglas von eingestrahltem weißen Licht vom UV-Bereich bis in den Bereich des sichtbaren Lichtes und zum Teil darüber hinaus quantitativ nahezu alles Licht, während Wellenlängen jenseits der ersten Transmissionskante (auch Anlaufkante genannt) quantitativ hindurchgelassen werden. Da Absorptionsbereich (Sperrbereich) und Transmissionsbereich (Durchlassbereich) durch eine steile Kante voneinander abgegrenzt sind, erreichen Anlaufgläser besonders reine Farben und damit besonders gute Filtereigenschaften. Depending on the composition of the base glass, the composition of the semiconductor doping and the control of the temperature-time program can produce nanocrystals of different chemical composition and size and thus change the edge position of the filter glass. Due to the formation of semiconductor crystals and their conduction properties (band structure, energy gap between valence and conduction band) absorbed a starting glass of irradiated white light from the UV range to the visible light and sometimes beyond quantitatively almost all light, while wavelengths beyond the first transmission edge (also called start-up edge) are allowed to pass quantitatively. Since absorption area (blocking area) and transmission area (passage area) are delimited by a steep edge, tempering glasses achieve particularly pure colors and thus particularly good filter properties.
Aufgrund der steilen ersten Transmissionskante, deren Lage sich durch die Zusammensetzung, Schmelzbedingungen und die Temperbedingungen reproduzierbar mit hoher Genauigkeit einstellen lässt, finden Anlaufgläser als optische Filter (sogenannte Steilkantenfilter) und als Substrat für optische Filter Verwendung.Due to the steep first transmission edge whose position can be reproducibly adjusted with high accuracy by the composition, melting conditions and the annealing conditions, temper glasses are used as optical filters (so-called steep edge filters) and as a substrate for optical filters.
In der Patentliteratur sind bereits verschiedene als Anlaufgläser grundsätzlich geeignete Glaszusammensetzungen beschrieben. Typische auf Cadmiumchalkogeniden basierenden Anlaufgläser sind aus der
Die Gläser der
Die Gläser der SU 192373 enthalten neben CdO, Se, S und C auch PbO und Cu2O. Beim gleichzeitigen Vorhandensein von PbO, CuO bzw. Cu2O und den Chalkogeniden kommt es jedoch zu starken unerwünschten Verfärbungen im Glas.The glasses of SU 192373 contain, in addition to CdO, Se, S and C, also PbO and Cu 2 O. However, the simultaneous presence of PbO, CuO or Cu 2 O and the chalcogenides leads to strong unwanted discoloration in the glass.
In der
Auch sind Cadmium freie Anlaufgläser auf Basis eines Aluminosilikatglases bekannt (z.B.
In
Für manche Anwendungen kann es vorteilhaft sein, optische Filter einzusetzen, die gezielt nur für einen definierten Ausschnitt des Spektrums eine hohe Durchlässigkeit aufweisen, z.B. Wellenlängen am Ende des roten Bereiches des sichtbaren Spektrums bis in den nahen Infrarotbereich (NIR-Bereich) des Spektrums bis z.B. 1000 nm. - Allgemein umfasst der NIR-Bereich des Spektrums Wellenlängen von 780 nm bis 3000 nm.For some applications, it may be advantageous to use optical filters which have a high transmittance, specifically only for a defined section of the spectrum, e.g. Wavelengths at the end of the red region of the visible spectrum to the near infrared (NIR) region of the spectrum, e.g. 1000 nm. - Generally, the NIR region of the spectrum includes wavelengths from 780 nm to 3000 nm.
Für spezielle optische Anwendungen werden Filter benötigt, die in einem bestimmten Bereich des Spektrums eine besonders hohe Transmission und in den anderen Bereichen eine möglichst geringe Transmission aufweisen, wenn sie z.B. im Zusammenhang mit Sensoren verwendet werden und daher nur für Licht eines bestimmten Wellenlängenbereiches durchlässig sein sollen. Für Anwendungen im roten Bereich und im NIR des Spektrums kommen z.B. LEDs zum Einsatz, die Strahlung im Wellenlängenbereich von ca. 700 nm bis ca. 980 nm aussenden, das von Sensoren detektiert werden soll. Um das Messergebnis für den Sensor zu verbessern, wird vor dem Sensor ein optischer Filter eingesetzt, der für die gewünschte Wellenlänge hochdurchlässig und für die anderen Bereiche des Spektrums möglichst undurchlässig ist. Solche optischen Filter mit einem Durchlassbereich, der auf beiden Seiten von Sperrbereichen begrenzt wird, werden Bandpassfilter genannt.For special optical applications, filters are required which have a particularly high transmission in one particular region of the spectrum and as low a transmission as possible in the other regions, if e.g. used in connection with sensors and therefore should be permeable only to light of a certain wavelength range. For applications in the red and NIR spectrum, e.g. LEDs are used which emit radiation in the wavelength range of about 700 nm to about 980 nm, which is to be detected by sensors. To improve the measurement result for the sensor, an optical filter is used in front of the sensor, which is highly permeable to the desired wavelength and as impermeable as possible to the other regions of the spectrum. Such optical filters having a pass band limited on both sides by stop bands are called a band pass filter.
Als Bandpassfilter werden bisher häufig Mehrfachschichtsysteme bzw. Interferenzfilter eingesetzt, die ein (farbloses) Substrat und mehrere aufgebrachte Filterschichten, deren Filterwirkung auf Reflexion beruht, aufweisen. Da in diesen Schichten das Licht nicht absorbiert wird, treten oft Mehrfachreflexionen im zugehörigen Linsensystem auf, die zu sogenannten „Geisterbildern“ („ghost images“) werden. Durch das Design der Filterschichten lässt sich eine Vielzahl von Filterkurven realisieren, wobei sich die Filterkurven dadurch auszeichnen, dass sie auf beiden Seiten steile Kanten zwischen Durchlass- und Sperrbereichen haben. Nachteilig bei Interferenzfiltern ist, dass sie eine starke Abhängigkeit von dem Einfallswinkel des eingestrahlten Lichtes aufweisen, und dass eine breite und starke Blockung nur durch eine sehr große Anzahl von Schichten realisiert werden kann. Daher sind Mehrfachschichtsysteme, die die gewünschte Filterfunktion mit steilen Kanten aufweisen, sehr kostenintensiv.As bandpass filters, multilayer systems or interference filters have hitherto frequently been used which comprise a (colorless) substrate and a plurality of applied filter layers whose filter effect is based on reflection, exhibit. Since the light is not absorbed in these layers, often multiple reflections occur in the associated lens system, which become so-called "ghost images". The design of the filter layers makes it possible to realize a large number of filter curves, the filter curves being characterized by steep edges on both sides between the passband and the stopband. A disadvantage of interference filters is that they have a strong dependence on the angle of incidence of the incident light, and that a wide and strong blocking can be realized only by a very large number of layers. Therefore, multilayer systems that have the desired steep-edge filtering function are very costly.
Im Zuge der Miniaturisierung von Bauteilen ist es ferner bei Filtern erforderlich, die benötigten Filtereigenschaften bei einer immer geringeren Gesamtdicke des Filters zu realisieren. Selbst Farbgläser, die bei bisher üblichen Dicken von 1 bis 3 mm eine ausreichende Blockung im Sperrbereich erreichen, zeigen bei geringeren Dicken (Dicken < 1 mm) unerwünschte Restdurchlässigkeiten, d.h. eine gewisse Transmission, im Sperrbereich. Bei geringen Substrat- bzw. Filterdicken von < 0,3 mm beträgt selbst bei Anlaufgläsern die Transmission im Sperrbereich in der Regel noch 20%, wodurch zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind (z.B. in Form von zusätzlich aufgebrachten Filterschichten, z.B. Interferenzfilterschichten), um eine ausreichende Blockung der Transmission im Sperrbereich zu erreichen.In the course of miniaturization of components, it is also necessary for filters to realize the required filter properties at a lower and lower overall thickness of the filter. Even colored glasses, which achieve sufficient blocking in the blocking region with hitherto customary thicknesses of 1 to 3 mm, exhibit undesired residual permeabilities, ie, at lower thicknesses (thicknesses <1 mm). a certain transmission, in the restricted area. At low substrate or filter thicknesses of <0.3 mm, even in tempered glass, the transmission in the stopband is usually still 20%, whereby additional measures are required (eg in the form of additionally applied filter layers, eg interference filter layers) to a sufficient blocking To achieve the transmission in the stopband.
Ausgehend von dieser Problematik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Substrat basierend auf einem Filterglas für einen optischen Filter mit einem Durchlassbereich im NIR-Bereich bereitzustellen, wobei das Substrat Steilkantenfiltereigenschaften besitzt, eine erste Transmissionskante zwischen 700 nm und 840 nm hat und bei geringen Substratdicken (<1 mm) eine verbesserte Blockung durch Absorption im Sperrbereich aufweist.Based on this problem, it is an object of the present invention to provide a substrate based on a filter glass for an optical filter with a passband in the NIR range, wherein the substrate has steep edge filter properties, has a first transmission edge between 700 nm and 840 nm and at low substrate thicknesses (<1 mm) has improved blocking by absorption in the stopband.
Die Aufgaben werden durch ein Substrat für einen optischen Filter gemäß Anspruch 1 und einen optischen Filter gemäß Anspruch 10, der das Substrat umfasst, gelöst.The objects are achieved by a substrate for an optical filter according to
Erfindungsgemäß umfasst das Substrat für einen optischen Filter ein SiO2, ZnO, K2O und Cadmiumchalkogenid enthaltendes Filterglas, das auf Oxidbasis einen TeO2-Anteil von 0,1 bis 3 Gew.-% und einen CoO-Anteil von 1,0 bis 7,0 Gew.-%, vorzugsweise >1,0 bis 7,0 Gew.-%, aufweist. Dabei weist das Filterglas einen ersten Sperrbereich im sichtbaren Bereich des Spektrums und einen Durchlassbereich im nahen IR Bereich des Spektrums sowie eine erste Transmissionskante mit einer Kantenwellenlänge
Für die erste Transmissionskante bezeichnet die Kantenwellenlänge
Es ist grundsätzlich bekannt, dass die Kantenwellenlänge
Das Substrat für den optischen Filter kann das Filterglas und gegebenenfalls eine darauf aufgebrachte weitere Komponente (z.B. eine Haftvermittlerschicht, eine Schicht zur Verbesserung der chemischen Beständigkeit, eine absorbierende Schicht) umfassen. In einer vorteilhaften Ausführung bildet das Filterglas das Substrat für den optischen Filter, auf das eine oder zwei oder noch weitere Beschichtung(en) (einseitig oder beidseitig beschichtetes Filterglas) aufgebracht wird/werden, um den optischen Filter zu erzeugen.The substrate for the optical filter may comprise the filter glass and, optionally, another component (e.g., a primer layer, a chemical resistance improving layer, an absorbing layer) applied thereto. In an advantageous embodiment, the filter glass forms the substrate for the optical filter, to which one or two or even further coating (s) (single-sided or double-sided coated filter glass) is / are applied to produce the optical filter.
Im Rahmen der Erfindung weist das Filterglas ein Grundglas auf, das auf SiO2 als Netzwerkbildner, ZnO als Netzwerkbildner- und Netzwerkwandler und K2O als Netzwerkwandler basiert. Als Dotierung zur Farbgebung enthält das Filterglas Halbleiter-Dotierungssubstanzen, die Cadmiumchalkogenide bilden (CdS, CdSe, CdTe, aber auch Mischkristalle mit Zinkchalkogeniden wie (Zn, Cd)(S, Se, Te)). Bei dem Filterglas handelt es sich somit um ein Anlaufglas. In dem Filterglas liegen die farbgebenden Glaskomponenten in reduzierter Form vor. Im Folgenden werden jedoch alle Glaskomponenten als Oxide in Gew.-% angegeben.Within the scope of the invention, the filter glass has a base glass based on SiO 2 as a network former, ZnO as a network former and network converter, and K 2 O as a network converter. As doping for coloring, the filter glass contains semiconductor dopants which form cadmium chalcogenides (CdS, CdSe, CdTe, but also mixed crystals with zinc chalcogenides such as (Zn, Cd) (S, Se, Te)). The filter glass is thus a starting glass. The coloring glass components are present in reduced form in the filter glass. In the following, however, all glass components are given as oxides in% by weight.
Durch den TeO2-Gehalt im Cadmiumchalkogenid-haltigen Filterglas wird bewirkt, dass sich durch eine entsprechende Temperaturbehandlung eine erste Transmissionskante mit einer Kantenwellenlänge
Je nach Ausführung kann die Kantenwellenlänge
In Bezug auf die Filtereigenschaften des Filterglases bzw. optischen Filters ist es von Vorteil, wenn bei einer Filterglasdicke von 0,3 mm die erste Transmissionskante in einem Intervall mit einer Breite von ≤ 150 nm, vorzugsweise ≤ 130 nm, vorzugsweise ≤ 120 nm, bevorzugt ≤ 110 nm, besonders bevorzugt ≤ 100 nm, auch bevorzugt ≤ 80 nm, von einer Reintransmission von ≤ 15%, bevorzugt ≤ 10%, auf eine Reintransmission von ≥ 90 % ansteigt. Dadurch ergibt sich ein besonders schmaler Übergangsbereich zwischen Sperrbereich und Durchlassbereich, was vorteilhaft für die spätere Anwendung des optischen Filters ist. Das Filterglas weist somit eine steile erste Transmissionskante auf.With regard to the filter properties of the filter glass or optical filter, it is advantageous for a filter glass thickness of 0.3 mm to prefer the first transmission edge at an interval with a width of ≦ 150 nm, preferably ≦ 130 nm, preferably ≦ 120 nm ≤ 110 nm, more preferably ≤ 100 nm, also preferably ≤ 80 nm, from a net transmittance of ≤ 15%, preferably ≤ 10%, to a net transmittance of ≥ 90%. This results in a particularly narrow transition region between the stopband and the passband, which is advantageous for the later use of the optical filter. The filter glass thus has a steep first transmission edge.
Vorteilhafterweise kann die Dicke des Filterglases < 1 mm, vorzugsweise ≤ 0,75 mm, bevorzugt ≤ 0,5 mm, auch bevorzugt ≤ 0,3 mm, besonders bevorzugt ≤ 0,25, ferner bevorzugt ≤ 0,2 mm betragen. Es handelt sich somit um ein Anlauffilterglas in Form eines Dünnglases. Durch die geringe Dicke eignet es sich besonders gut zur Herstellung miniaturisierter Filter für optische und andere Anwendungen.Advantageously, the thickness of the filter glass <1 mm, preferably ≤ 0.75 mm, preferably ≤ 0.5 mm, also preferably ≤ 0.3 mm, more preferably ≤ 0.25, further preferably ≤ 0.2 mm. It is thus a starting filter glass in the form of a thin glass. Its small thickness makes it particularly suitable for the production of miniaturized filters for optical and other applications.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist das Filterglas, bezogen auf eine Dicke von 0,3 mm, im Wellenlängenbereich zwischen 400 und 680 nm, d.h. innerhalb eines Abschnittes des ersten Sperrbereiches, eine Reintransmission bzw. einen spektralen Reintransmissionsgrad von weniger als 15%, bevorzugt ≤ 10%, mehr bevorzugt ≤ 5%, besonders bevorzugt ≤ 1 % auf. Durch die geringe Restdurchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Spektrums kann der bisher erforderliche zusätzliche Aufwand zur Blockung der Resttransmission (z.B. das Aufbringen zusätzlicher Filterschichten, z.B. Interferenzfilterschichten) deutlich verringert werden oder sogar ganz entfallen. In einer vorteilhaften Variante des Filterglases liegt im Wellenlängenbereich zwischen 300 und 700 nm ein Reintransmissionsgrad von weniger als 15%, bevorzugt ≤ 10%, mehr bevorzugt ≤ 5%, besonders bevorzugt ≤ 1 % vor, bezogen auf eine Filterglasdicke von 0,3 mm.In an advantageous embodiment of the invention, the filter glass, based on a thickness of 0.3 mm, in the wavelength range between 400 and 680 nm, i. Within a portion of the first stopband, a pure transmission or a spectral pure transmittance of less than 15%, preferably ≤ 10%, more preferably ≤ 5%, particularly preferably ≤ 1%. The low residual transmittance in the visible spectrum range can significantly reduce or even eliminate the additional overhead required to block residual transmission (e.g., the application of additional filter layers, e.g., interference filter layers). In an advantageous variant of the filter glass is in the wavelength range between 300 and 700 nm, a pure transmittance of less than 15%, preferably ≤ 10%, more preferably ≤ 5%, more preferably ≤ 1% before, based on a filter glass thickness of 0.3 mm.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird durch den hohen CoO Gehalt im Filterglas erreicht, dass das Filterglas einen zweiten Sperrbereich im nahen Infrarot-Bereich (NIR-Bereich) aufweist, wobei eine zweite Transmissionskante (IR-Transmissionskante) mit einer IR-Kantenwellenlänge
Für die zweite Transmissionskante bezeichnet die Kantenwellenlänge
Je nach Ausführung kann die Kantenwellenlänge
Der Durchlassbereich des Filterglases bzw. des optischen Filters soll eine möglichst hohe Reintransmission (τi) aufweisen. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung beträgt die Reintransmission in einem Abschnitt innerhalb des Durchlassbereichs, d.h. für einen im Durchlassbereich liegenden Wellenlängenbereich, mindestens 85%, bevorzugt mindestens 90%, mehr bevorzugt mindestens 91%, weiter bevorzugt mindestens 95%, bezogen auf eine Filterglasdicke von 0,3 mm. Ferner ist vorteilhaft, wenn sich der Wellenlängenbereich mit der oben bezeichneten hohen Reintransmission über eine Breite von > 100 nm, vorzugsweise > 130 nm, bevorzugt > 150 nm erstreckt. Vorzugsweise kann der Durchlassbereich mit der gewünschten hohen Reintransmission für bestimmte Anwendungen im Wellenlängenbereich zwischen 720 und 1100 nm, bevorzugt zwischen 750 und 1000 nm, besonders bevorzugt zwischen 780 und 950 nm, liegen.The passband of the filter glass or the optical filter should have the highest possible pure transmission (τ i ). In an advantageous development of the invention, the pure transmission in a section within the transmission range, ie for a wavelength range in the transmission range, at least 85%, preferably at least 90%, more preferably at least 91%, more preferably at least 95%, based on a filter glass thickness of 0.3 mm. It is furthermore advantageous if the wavelength range with the above-described high pure transmission extends over a width of> 100 nm, preferably> 130 nm, preferably> 150 nm. Preferably, the passband may be the desired one high pure transmission for certain applications in the wavelength range between 720 and 1100 nm, preferably between 750 and 1000 nm, more preferably between 780 and 950 nm.
In vorteilhaften Ausführungen der Erfindung weist das Filterglas des erfindungsgemäßen Substrates folgende Zusammensetzung (in Gew.-% auf Oxidbasis) auf:
Im Folgenden werden die Glaskomponenten für das Filterglas näher erläutert. Dabei werden in Komponenten in üblicher Weise in Oxidform beschrieben. Dadurch wird jedoch keine Aussage dazu gemacht, in welcher Rohstoffform die jeweilige Komponente für die Glasherstellung eingesetzt wird und in welcher Form die jeweilige Komponente im Glas tatsächlich vorliegt (z.B. kann Selen im Glas als SeO2, aber auch als Se2- vorliegen).The glass components for the filter glass are explained in more detail below. Here are described in components in the usual way in oxide form. However, this does not make any statement as to which raw material form the respective component is used for glass production and in which form the respective component is actually present in the glass (eg selenium can be present in the glass as SeO 2 , but also as Se 2 ).
Siliziumdioxid (SiO2) dient als Netzwerkbildner und bildet mit 39 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 46 Gew.-%, den Hauptbestandteil der Gläser. Die Untergrenze von 39 Gew.-% sollte nicht unterschritten werden, da sich ansonsten die chemische Beständigkeit des Glases verschlechtert. Eine weitere vorteilhafte Untergrenze kann 40 Gew.-% oder 41 Gew.-% sein. Die Obergrenze des SiO2-Gehaltes sollte höchstens 50 Gew.-% betragen. Diese Obergrenze sollte nicht überschritten werden, weil ansonsten die Schmelztemperatur zu stark ansteigt und die flüchtigen farbgebenden Cd(S, Se, Te)-Verbindungen verstärkt aus dem Glas verdampfen. Vorteilhafte Ausführungsformen der Gläser weisen höchstens 46 Gew.-%, bevorzugt höchstens 45 Gew.-% SiO2 auf. In bevorzugten Ausführungsformen umfassen die Gläser dieser Erfindung weniger als 45 Gew.-% SiO2.Silica (SiO 2 ) serves as a network former and forms with 39 to 50 wt .-%, preferably 40 to 46 wt .-%, the main constituent of the glasses. The lower limit of 39 wt .-% should not be exceeded, otherwise the chemical resistance of the glass deteriorates. Another advantageous lower limit may be 40% by weight or 41% by weight. The upper limit of the SiO 2 content should be at most 50% by weight. This upper limit should not be exceeded, because otherwise the melting temperature rises too high and evaporate the volatile coloring Cd (S, Se, Te) compounds increasingly from the glass. Advantageous embodiments of the glasses have at most 46% by weight, preferably at most 45% by weight, of SiO 2 . In preferred embodiments, the glasses of this invention comprise less than 45 weight percent SiO 2 .
Eine wesentliche weitere Komponente ist Zinkoxid (ZnO). Durch ZnO wird die Kristallisation des Dotiermittels in homogen verteilten Bereichen des Glases erreicht. Dadurch findet bei der späteren Temperung des Glases ein homogenes Kristallitwachstum der Halbleiterdotierung statt, und es entstehen Kristallite mit einer sehr schmalen Größenverteilung. Daraus resultieren eine sehr reine „Farbe“ und die steile erste Transmissionskante des erfindungsgemäßen Filterglases. Hohe Zn-Gehalte sind bei der Glasherstellung ferner vorteilhaft, da sich so Mischkristalle von Cadmium und Zink mit den Chalkogeniden bilden. Aufgrund der hohen Affinität des Zinks gegenüber Schwefel trägt es dazu bei, die Chalkogenide in der Schmelze zu halten. Schwefelverluste während der Glasschmelze durch Ausbrennen werden dadurch verringert. Diese Komponente liegt mit 20 bis 32 Gew.-% im Glas vor. Ein vorteilhafter Bereich kann auch 22 bis 31 Gew.-%, bevorzugt 23 bis 31 Gew.% sein. Eine Obergrenze von 32 Gew.-% sollte nicht überschritten werden, da Gläser, die einen hohen ZnO-Gehalt aufweisen, eine Tendenz zur Bildung von tropfenartigen Ausscheidungsbereichen haben. Vorteilhaft kann daher auch eine Obergrenze von 31 Gew.-% oder 30 Gew.-% sein. Eine Untergrenze von 20 Gew.-% sollte für ZnO nicht unterschritten werden, da sich ansonsten die oben beschriebenen, gewünschten Effekte nicht verwirklichen lassen. Weitere vorteilhafte Untergrenzen können 22 Gew.-%, vorteilhaft 23 Gew.-%, vorzugsweise 25 Gew.-% sein. Für einige vorteilhafte Varianten kann 27 Gew.-% eine vorteilhafte Untergrenze sein.An essential additional component is zinc oxide (ZnO). ZnO achieves crystallization of the dopant in homogeneously distributed regions of the glass. As a result, a homogeneous crystallite growth of the semiconductor doping takes place during the later tempering of the glass, and crystallites with a very narrow size distribution are formed. This results in a very pure "color" and the steep first transmission edge of the filter glass according to the invention. High Zn levels are also advantageous in glassmaking because they form mixed crystals of cadmium and zinc with the chalcogenides. Due to the high affinity of zinc for sulfur, it helps to keep the chalcogenides in the melt. Sulfur losses during glass melting by burnout are thereby reduced. This component is present at 20 to 32 wt .-% in the glass. An advantageous range may also be 22 to 31% by weight, preferably 23 to 31% by weight. An upper limit of 32% by weight should not be exceeded because glasses having a high ZnO content tend to form drop-like precipitation areas. Therefore, an upper limit of 31% by weight or 30% by weight can also be advantageous. A lower limit of 20% by weight should not be undercut for ZnO, since otherwise the desired effects described above can not be realized. Further advantageous lower limits may be 22% by weight, advantageously 23% by weight, preferably 25% by weight. For some advantageous variants, 27% by weight may be an advantageous lower limit.
Da „Zinksilikat-Gläser“ eine hohe Entmischungstendenz aufweisen, enthält das Filterglas vorteilhafterweise Kaliumoxid (K2O) als Netzwerkwandler mit einem Anteil von 15 bis 35 Gew.-%. Ein vorteilhafter Bereich kann auch 18 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 18 bis 25 Gew.-% sein. Um Mikroausscheidungen von ZnO-angereicherten Bereichen zu verhindern, um die Chalkogenid-Löslichkeit im Filterglas zu erhöhen, um die Verarbeitungstemperatur der Gläser zu erniedrigen und um die Anpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu ermöglichen, enthält das Filterglas vorteilhaft mindestens 15 Gew.-% K2O. Weitere vorteilhafte Untergrenzen können 18 Gew.-%, vorzugsweise 20 Gew.-% sein. Eine Obergrenze von 35 Gew.-% sollte nicht überschritten werden, weil sonst die chemische Beständigkeit zu schlecht und der thermische Ausdehungskoeffizient zu hoch wird. Vorteilhaft kann daher auch eine K2O-Obergrenze von 30 Gew.-%, vorzugsweise 27 Gew.-%, bevorzugt 25 Gew.-% sein.Since "zinc silicate glasses" have a high separation tendency, the filter glass advantageously contains potassium oxide (K 2 O) as a network converter in a proportion of 15 to 35 wt .-%. An advantageous range may also be 18 to 30% by weight, preferably 18 to 25% by weight. In order to prevent micro-precipitation of ZnO-enriched regions, to increase the chalcogenide solubility in the filter glass, to lower the processing temperature of the glasses and to allow the adjustment of the thermal expansion coefficient, the filter glass advantageously contains at least 15 wt .-% K 2 O. Further advantageous lower limits may be 18% by weight, preferably 20% by weight. An upper limit of 35 wt .-% should not be exceeded, because otherwise the chemical resistance is too bad and the thermal Coefficient of expansion becomes too high. Advantageously, therefore, a K 2 O upper limit of 30 wt .-%, preferably 27 wt .-%, preferably 25 wt .-% be.
Zu einem relativ geringen Anteil kann im Grundglas Kaliumoxid durch Natriumoxid (Na2O) ersetzt werden. Na2O kann vorteilhafterweise mit 0 bis 5 Gew.-% im Glas enthalten sein. Na2O ist in TeO2-haltigen und hoch ZnO-haltigen Anlaufgläsern weniger gut als K2O geeignet, die gewünschten Filtereigenschaften einzustellen. Es besteht die Gefahr, dass unerwünschte Na-Zn-Silikate auskristallisieren. Außerdem verringert sich durch höhere Na2O Gehalte die chemische Beständigkeit. Daher sollte eine Obergrenze von 5 Gew.-% nicht überschritten werden. Weitere vorteilhafte Obergrenzen können 4 Gew.-%, vorzugsweise 3 Gew.-%, bevorzugt 2 Gew.-%, auch bevorzugt 1 Gew.-% sein. Wenn Na2O im Glas enthalten ist, kann 0,01 Gew.-% eine vorteilhafte Untergrenze sein. Na2O wird vorzugsweise dem Gemenge nicht gezielt als Komponente zugesetzt, sondern gelangt durch den verwendeten Rohstoff einer anderen Glaskomponente (z.B. als kationische Komponente des Selen-Rohstoffes) in das Glas. Na2O ist in diesem Fall keine Rohstoffverunreinigung, sondern ein Rohstoffbegleiter, aber keine zwingend erforderliche Glaskomponente. Es sind jedoch auch Varianten möglich, die bis auf übliche Verunreinigungen frei von zugesetztem Na2O sind, wenn z.B. ein anderer Selenrohstoff zum Einsatz kommt.In a relatively small proportion of potassium oxide can be replaced by sodium oxide (Na 2 O) in the base glass. Na 2 O may advantageously be present at 0 to 5 wt .-% in the glass. Na 2 O is less suitable than K 2 O in TeO 2 -containing and high ZnO-containing starter glasses to set the desired filter properties. There is a risk that unwanted Na-Zn silicates crystallize out. In addition, higher Na 2 O contents reduce the chemical resistance. Therefore, an upper limit of 5 wt .-% should not be exceeded. Further advantageous upper limits may be 4% by weight, preferably 3% by weight, preferably 2% by weight, also preferably 1% by weight. When Na 2 O is contained in the glass, 0.01% by weight may be a favorable lower limit. Na 2 O is preferably not specifically added to the mixture as a component, but passes through the raw material used another glass component (eg as a cationic component of the selenium raw material) in the glass. Na 2 O is in this case no raw material contamination, but a raw material companion, but not a mandatory glass component. However, variants are also possible which, apart from conventional impurities, are free from added Na 2 O, for example when another selenium raw material is used.
In bevorzugten Varianten der Erfindung weist das Filterglas ein Na2O/K2O Verhältnis (bezogen auf Gew.-% auf Oxidbasis) von <1, vorteilhaft < 0,5, auch vorteilhaft < 0,3, vorzugsweise von < 0,2, bevorzugt < 0,1, besonders bevorzugt von < 0,08 auf, auch bevorzugt < 0,05 auf. Das Na2O/K2O Verhältnis ist vorteilhaft für die Einstellung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten.In preferred variants of the invention, the filter glass has a Na 2 O / K 2 O ratio (based on wt .-% based on oxide) of <1, preferably <0.5, also advantageously <0.3, preferably of <0.2 , preferably <0.1, more preferably from <0.08 to, also preferably <0.05. The Na 2 O / K 2 O ratio is advantageous for the adjustment of the thermal expansion coefficient.
In manchen Varianten kann das Filterglas - vorzugsweise durch eine Substitution von K2O - maximal 5 Gew.-% Rb2O und/oder maximal 5 Gew.-% Cs2O und/oder weniger als 1 Gew.-% Li2O enthalten. Im Hinblick auf die Materialkosten ist dies jedoch weniger bevorzugt. Vorteilhafte Varianten können frei von Rb2O und/oder Cs2O und/oder Li2O sein. Wenn mindestens eine dieser Komponenten im Filterglas enthalten ist, kann jeweils 0,01 Gew.-% eine vorteilhafte Untergrenze sein. In einer Variante ist maximal 2 Gew.-%, vorteilhaft maximal 1 Gew.-% Rb2O und/oder maximal 2 Gew.-%, vorteilhaft maximal 1 Gew.-% Cs2O enthalten. Eine vorteilhafte Obergrenze für Li2O kann < 1 Gew.-% sein.In some variants, the filter glass - preferably by a substitution of K 2 O - at most 5 wt .-% Rb 2 O and / or at most 5 wt .-% Cs 2 O and / or less than 1 wt .-% Li 2 O contain. However, this is less preferred in terms of material costs. Advantageous variants may be free of Rb 2 O and / or Cs 2 O and / or Li 2 O. When at least one of these components is contained in the filter glass, 0.01% by weight each may be a favorable lower limit. In one variant, a maximum of 2 wt .-%, advantageously at most 1 wt .-% Rb 2 O and / or at most 2 wt .-%, advantageously at most 1 wt .-% Cs 2 O included. An advantageous upper limit for Li 2 O may be <1% by weight.
Um die Schmelzbarkeit des Filterglases zu erhöhen kann dieses Boroxid (B2O3) mit einem Anteil von > 0 bis 4 Gew.-% enthalten. Eine vorteilhafte Untergrenze kann 1 Gew.-% sein. Allerdings sind auch Varianten mit < 1 Gew.-% B2O3 oder auch B2O3-freie Varianten möglich. Es kann vorteilhaft sein, wenn das Filterglas maximal 4 Gew.-%, bevorzugt weniger als 4 Gew.-% B2O3 (z.B. 3 Gew.-% oder 2 Gew.-%) enthält. Ein zu hoher B2O3 Gehalt kann die chemische Beständigkeit des Glases verschlechtern.In order to increase the meltability of the filter glass may contain this boron oxide (B 2 O 3 ) in a proportion of> 0 to 4 wt .-%. An advantageous lower limit may be 1% by weight. However, variants with <1 wt .-% B 2 O 3 or B 2 O 3 -free variants are possible. It may be advantageous if the filter glass at most 4 wt .-%, preferably less than 4 wt .-% B 2 O 3 (eg 3 wt .-% or 2 wt .-%). Excessive B 2 O 3 content can degrade the chemical resistance of the glass.
Im Rahmen der Erfindung kann ein Filterglas bevorzugt frei von zugesetztem Erdalkalimetalloxid RO (d.h. frei von MgO, CaO, SrO und BaO) sein. Manche Varianten können ein oder mehrere Erdalkalimetalloxid(e) (Calciumoxid (CaO), Magnesiumoxid (MgO), Strontiumoxid (SrO), Bariumoxid (BaO)) enthalten zur Einstellung der Viskosität und des thermischen Ausdehnungskoeffizienten, zur Verbesserung der Schmelzbarkeit und Verarbeitbarkeit. Sie sind genau wie die Alkalimetalloxide Netzwerkwandler. Im Rahmen der Erfindung sollte ihr Gehalt (d.h. die Summe RO (R=Mg, Ca, Sr, Ba)) einen Wert von höchstens 10 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 8 Gew.-% nicht überschreiten, da die Erweichungstemperatur zu stark steigen und die Löslichkeit der Chalkogenide zu stark sinken würden. Eine Untergrenze für die Summe RO kann 0,01 Gew.-% sein.In the invention, a filter glass may preferably be free of added alkaline earth metal oxide RO (i.e., free of MgO, CaO, SrO, and BaO). Some variants may contain one or more alkaline earth metal oxide (s) (calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), strontium oxide (SrO), barium oxide (BaO)) to adjust viscosity and coefficient of thermal expansion, improve meltability and processability. They are just like the alkali metal oxides network converters. In the context of the invention, its content (ie the sum RO (R = Mg, Ca, Sr, Ba)) should not exceed a value of at most 10% by weight, preferably at most 8% by weight, since the softening temperature rises too much and the solubility of the chalcogenides would decrease too much. A lower limit for the sum RO may be 0.01% by weight.
MgO und/oder CaO und/oder BaO und/oder SrO kann/können bei manchen Varianten enthalten sein, beispielsweise jeweils in einem Anteil von mindestens 0,01 Gew.-%. Als Obergrenze gilt für jeder der genannten Komponenten 7 Gew.-%.MgO and / or CaO and / or BaO and / or SrO may be present in some variants, for example in each case in a proportion of at least 0.01% by weight. The upper limit is 7% by weight for each of the components mentioned.
Als weitere Komponenten können im Grundglas optional enthalten sein:As further components may optionally be contained in the base glass:
Fluor (F) kann in dem Glas optional enthalten sein. Falls es enthalten ist, kann eine Untergrenze 0,01 Gew.-% sein. Durch das Vorhandensein von F kann die Schmelztemperatur herabgesetzt und damit Verdampfung der flüchtigen Glasbestandteile verringert werden. Eine Obergrenze von 3 Gew.-%, vorteilhaft 2 Gew.%, vorzugsweise 1 Gew.-% sollte nicht überschritten werden, weil es durch die F-Verdampfung zu Schlieren kommen kann. Außerdem führen hohe Fluorkonzentrationen zur Auflösung des Schmelzgefäßes. Besonders vorteilhafte Varianten sind daher frei von F.Fluorine (F) may optionally be included in the glass. If included, a lower limit may be 0.01% by weight. By the presence of F, the melting temperature can be lowered and thus evaporation of the volatile glass components can be reduced. An upper limit of 3% by weight, advantageously 2% by weight, preferably 1% by weight, should not be exceeded, because it may cause streaks due to F evaporation. In addition, high fluorine concentrations lead to the dissolution of the melting vessel. Particularly advantageous variants are therefore free of F.
Die Gläser können weiter bis zu 3 Gew.-% TiO2, bis zu 3 Gew.-% Al2O3, und/oder bis zu 10 Gew.-% P2O5 enthalten. Eine geeignete Untergrenze kann für jede der genannten Komponenten jeweils 0,01 Gew.-% sein. TiO2 kann die UV-Blockung verbessern, hat aber auch negative Auswirkungen als Keimbildner für unerwünschte Kristallphasen und kann zu störenden Farbeffekten führen, weshalb die Obergrenze von 3 Gew.-% nicht überschritten werden sollte. Eine vorteilhafte Variante kann TiO2 fei sein. Al2O3 kann eingesetzt werden, um die Säurebeständigkeit zu verbessern und die Schmelztemperatur zu senken. Allerdings sollte eine Al2O3 Obergrenze von 3 Gew.-% nicht überschritten werden, weil das Grundglas dann kristallisationsempfindlicher werden kann. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann maximal 2 Gew.-%, vorzugsweise maximal 1 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt maximal 0,1 Gew.-% Al2O3 im Filterglas enthalten sein. Varianten können frei von zugesetztem Al2O3 sein. P2O5 verbessert die Schmelz-/Sinterbarkeit. Da es aber ungünstige Auswirkungen auf den Ausdehnungskoeffizienten und die chemische Beständigkeit hat, wird man es bevorzugt nur bis 5 Gew.-% und besonders bevorzugt nur bis 3 Gew.-% verwenden. Besonders bevorzugte Varianten sind frei von P2O5. The glasses may further contain up to 3 wt% TiO 2 , up to 3 wt% Al 2 O 3 , and / or up to 10 wt% P 2 O 5 . A suitable lower limit may be 0.01% by weight for each of the named components. be. TiO 2 can improve the UV blocking, but also has negative effects as a nucleating agent for unwanted crystal phases and can lead to disturbing color effects, so the upper limit of 3 wt .-% should not be exceeded. An advantageous variant may be TiO 2 fei. Al 2 O 3 can be used to improve the acid resistance and lower the melting temperature. However, an Al 2 O 3 upper limit of 3 wt .-% should not be exceeded, because the base glass can then be crystallization-sensitive. In an advantageous embodiment, at most 2% by weight, preferably at most 1% by weight, preferably at most 0.5% by weight, particularly preferably at most 0.1% by weight, of Al 2 O 3 may be present in the filter glass. Variants can be free from added Al 2 O 3 . P 2 O 5 improves the meltability / sinterability. However, since it has adverse effects on the expansion coefficient and the chemical resistance, it is preferred to use it only to 5% by weight, and more preferably only to 3% by weight. Particularly preferred variants are free of P 2 O 5 .
Refraktäre Oxide, also Oxide z.B. von Zirkonium, Niob, Tantal und Lanthan, können zur Verbesserung der chemischen Beständigkeit und/oder zur Beeinflussung von Ausdehnungskoeffizient, Tg und Verarbeitungstemperatur (VA), verwendet werden. Aufgrund ihrer schlechten Schmelz-/Sinterfähigkeit, ihrer Neigung zur Kristallisation und teilweise unerwünschten Farbeffekten und des hohen Preises wird man sie nur bis 5 Gew.-%, bevorzugt bis 3 Gew.-% einführen. Eine geeignete Untergrenze kann für jede der genannten Komponenten jeweils 0,01 Gew.-% sein. Vorteilhafte Varianten sind frei von Zirkoniumoxid und/oder Nioboxid und/oder Tantaloxid und/oder Lanthanoxid.Refractory oxides, ie oxides of eg zirconium, niobium, tantalum and lanthanum, can be used to improve the chemical resistance and / or to influence the expansion coefficient, T g and processing temperature (V A ). Due to their poor meltability / sinterability, their tendency to crystallize and sometimes unwanted color effects and the high price you will introduce them only to 5 wt .-%, preferably up to 3 wt .-%. A suitable lower limit may be 0.01% by weight for each of the named components. Advantageous variants are free of zirconium oxide and / or niobium oxide and / or tantalum oxide and / or lanthanum oxide.
Als Dotierungsbestandteile zur Farbgebung enthalten die erfindungsgemäßen Filtergläser vorzugsweise CdO, SeO2, TeO2 und SO3. Aus Cadmium (Cd) und Zink (Zn) als kationischen Komponenten und Schwefel (S), Selen (Se) und Tellur (Te) als anionischen Komponenten bilden sich Kristalle bzw. Mischkristalle. Die sich bildenden Kristalle können als (Cd, Zn)(S, Se, Te) beschrieben werden, wobei die innerhalb einer Klammer durch Kommata getrennten Komponenten sich gegenseitig in weiten Bereichen substituieren können.As doping constituents for coloring, the filter glasses according to the invention preferably contain CdO, SeO 2 , TeO 2 and SO 3 . From cadmium (Cd) and zinc (Zn) as cationic components and sulfur (S), selenium (Se) and tellurium (Te) as anionic components, crystals or mixed crystals form. The crystals which form can be described as (Cd, Zn) (S, Se, Te), the components separated by commas within a bracket being able to substitute each other to a large extent.
Cadmiumoxid (CdO) ist vorteilhaft mit einem Gehalt von 0,1 bis 3 Gew.-% im Filterglas enthalten. Ein bevorzugter Bereich kann 0,2 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 1 Gew.-% sein. Die Untergrenze von 0,1 Gew.-% sollte nicht unterschritten werden, weil ansonsten zu wenig CdO für den Farbgebungsprozess zur Verfügung steht. Eine vorteilhafte Untergrenze für CdO kann auch 0,2 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 Gew.-%, bevorzugt 0,4 Gew.-% sein. Die Obergrenze von 3 Gew.-% sollte nicht überschritten werden, weil der Gehalt an CdO bei der Verarbeitung und im Produkt aufgrund seiner Giftigkeit eher gering gehalten werden soll. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn maximal 2,5 Gew.-%, vorzugsweise maximal 2 Gew.-%, bevorzugt maximal 1,5 Gew.-%, besonders bevorzugt maximal 1 Gew.-%, CdO im Filterglas enthalten ist.Cadmium oxide (CdO) is advantageously contained in the filter glass at a content of 0.1 to 3 wt .-%. A preferred range may be 0.2 to 2% by weight, preferably 0.3 to 1% by weight. The lower limit of 0.1% by weight should not be undershot, because otherwise too little CdO is available for the dyeing process. An advantageous lower limit for CdO may also be 0.2% by weight, preferably 0.3% by weight, preferably 0.4% by weight. The upper limit of 3% by weight should not be exceeded because the content of CdO during processing and in the product should be rather low due to its toxicity. It may also be advantageous if at most 2.5% by weight, preferably at most 2% by weight, preferably at most 1.5% by weight, particularly preferably at most 1% by weight, of CdO is present in the filter glass.
Schwefeltrioxid (SO3) ist vorteilhaft mit einem Gehalt von 0,05 bis 1 Gew.-% im Filterglas enthalten. Ein bevorzugter Bereich kann 0,07 bis 0,7 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gew.-% sein. Die Untergrenze von 0,05 Gew.-% sollte nicht unterschritten werden, weil ansonsten zu wenig SO3 für den Farbgebungsprozess zur Verfügung steht. Außerdem wirkt Schwefel bzw. die zugegebene Sulfid-haltige Rohstoffkomponente in der Schmelze als Reduktionsmittel. Durch Verbrennung von S entsteht flüchtiges SO2, das durch Blasenbildung zugleich als Läutermittel wirkt. Eine vorteilhafte Untergrenze für SO3 kann auch 0,07 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 Gew.-% sein. Die Obergrenze von 1 Gew.-% sollte nicht überschritten werden, weil sich sonst störende Phasen aus K2SO4 bzw. Na2SO4 (Sulfatgalle) aus dem Glas ausscheiden können. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn maximal 0,7 Gew.-%, vorzugsweise maximal 0,5 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,4 Gew.-%, besonders bevorzugt maximal 0,3 Gew.-%, SO3 im Filterglas enthalten ist.Sulfur trioxide (SO 3 ) is advantageously contained in a content of 0.05 to 1 wt .-% in the filter glass. A preferred range may be 0.07 to 0.7 wt%, preferably 0.1 to 0.5 wt%. The lower limit of 0.05 wt .-% should not be fallen below, because otherwise too little SO 3 is available for the coloring process. In addition, sulfur or the added sulfide-containing raw material component in the melt acts as a reducing agent. The combustion of S produces volatile SO 2 , which at the same time acts as a refining agent due to the formation of bubbles. An advantageous lower limit for SO 3 may also be 0.07% by weight, preferably 0.1% by weight. The upper limit of 1 wt .-% should not be exceeded, because otherwise disturbing phases of K 2 SO 4 or Na 2 SO 4 (sulfate bile) can excrete from the glass. It may also be advantageous if a maximum of 0.7 wt .-%, preferably at most 0.5 wt .-%, preferably at most 0.4 wt .-%, particularly preferably at most 0.3 wt .-%, SO 3 im Filter glass is included.
Selendioxid (SeO2) ist vorteilhaft mit einem Gehalt von 0,1 bis 1,5 Gew.-% im Filterglas enthalten. Ein bevorzugter Bereich kann 0,2 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gew.-% sein. Die Untergrenze von 0,1 Gew.-% sollte nicht unterschritten werden, weil ansonsten zu wenig SeO2 für den Farbgebungsprozess zur Verfügung steht. In den Chalkogenidkristallen bilden CdS und CdSe aufgrund entsprechender Kristallgitterstrukturen Mischkristalle. Eine vorteilhafte Untergrenze für SeO2 kann auch 0,2 Gew.-%, vorzugsweise 0,25 Gew.-%, bevorzugt 0,3 Gew.-% sein. Die Obergrenze von 1,5 Gew.-% sollte nicht überschritten werden, weil SeO2 bei höheren Temperaturen leicht verdampft und an anderer kälterer Stelle wieder aussublimiert. SeO2 zählt auch zu den giftigen und hochpreisigen Komponenten, weshalb sein Anteil eher gering gehalten werden soll. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn maximal 1 Gew.-%, vorzugsweise maximal 0,7 Gew.-%, bevorzugt maximal 0,5 Gew.-%, SeO2 im Filterglas enthalten ist.Selenium dioxide (SeO 2 ) is advantageously contained in a content of 0.1 to 1.5 wt .-% in the filter glass. A preferred range may be 0.2 to 1% by weight, preferably 0.3 to 0.7% by weight. The lower limit of 0.1% by weight should not be undershot, because otherwise too little SeO 2 is available for the dyeing process. In the chalcogenide crystals, CdS and CdSe form mixed crystals due to corresponding crystal lattice structures. An advantageous lower limit for SeO 2 may also be 0.2% by weight, preferably 0.25% by weight, preferably 0.3% by weight. The upper limit of 1.5% by weight should not be exceeded because SeO 2 easily evaporates at higher temperatures and again sublimates at another colder point. SeO 2 is also one of the most toxic and high-priced components, which is why its share should be kept rather low. It may also be advantageous if at most 1 wt .-%, preferably at most 0.7 wt .-%, preferably at most 0.5 wt .-%, SeO 2 is contained in the filter glass.
Tellurdioxid (TeO2) ist wichtig um die im Rahmen der Erfindung gewünschte Lage der ersten Transmissionskante am Ende des sichtbaren Spektrums bzw. am Beginn des NIR-Bereiches zu erreichen. Daher ist es mit einem Gehalt von 0,1 bis 3 Gew.-% im Filterglas enthalten. Ein bevorzugter Bereich kann 0,15 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 1 Gew.-% sein. Die Untergrenze von 0,1 Gew.-% sollte nicht unterschritten werden, weil ansonsten zu wenig TeO2 für den gewünschten Farbgebungsprozess zur Verfügung steht. In den Chalkogenidkristallen bilden CdS und CdSe aufgrund ihrer ähnlichen Kristallgitter Mischkristalle. In diese Mischkristalle wird CdTe eingelagert. Eine vorteilhafte Untergrenze für TeO2 kann auch 0,15 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 Gew.-%, sein. Die Obergrenze von 3 Gew.-% sollte nicht überschritten werden, weil ein höherer Gehalt an TeO2 nicht dazu führt, die Lage der ersten Transmissionskante zu noch höheren Wellenlängen zu verschieben. Desweiteren ist TeO2 analog zum SeO2 giftig und kostenintensiver, weswegen es nicht in noch höheren Konzentrationen eingesetzt werden sollte. Es kann auch vorteilhaft sein, wenn maximal 2,5 Gew.-%, vorzugsweise maximal 2 Gew.-%, bevorzugt maximal 1,5 Gew.-%, auch bevorzugt maximal 1 Gew.-% TeO2 im Filterglas enthalten ist. Vorteilhafte Varianten können maximal 0,7 Gew.-% oder maximal 0,5 Gew.-% enthalten.Tellurium dioxide (TeO 2 ) is important to achieve the desired within the scope of the invention, the position of the first transmission edge at the end of the visible spectrum or at the beginning of the NIR range. Therefore, it is contained at a content of 0.1 to 3 wt .-% in the filter glass. A preferred range may be 0.15 to 2 parts by weight. %, preferably 0.2 to 1 wt .-% be. The lower limit of 0.1 wt .-% should not be exceeded, because otherwise too little TeO 2 is available for the desired coloring process. In the chalcogenide crystals, CdS and CdSe form mixed crystals due to their similar crystal lattice. CdTe is stored in these mixed crystals. An advantageous lower limit for TeO 2 may also be 0.15% by weight, preferably 0.2% by weight. The upper limit of 3% by weight should not be exceeded because a higher content of TeO 2 does not lead to shifting the position of the first transmission edge to even higher wavelengths. Furthermore, TeO 2 is similar to SeO 2 toxic and more expensive, so it should not be used in even higher concentrations. It may also be advantageous if a maximum of 2.5 wt .-%, preferably at most 2 wt .-%, preferably at most 1.5 wt .-%, also preferably at most 1 wt .-% TeO 2 is contained in the filter glass. Advantageous variants may contain at most 0.7% by weight or at most 0.5% by weight.
Neben den Chalkogeniden des Cadmiums enthält das Filterglas des erfindungsgemäßen Substrates bzw. Filters Kobaltoxid (CoO) mit einem Gehalt von 1 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise > 1 bis 7 Gew.-%.In addition to the chalcogenides of cadmium, the filter glass of the substrate or filter according to the invention contains cobalt oxide (CoO) with a content of 1 to 7 wt .-%, preferably> 1 to 7 wt .-%.
Die Filtereigenschaften des erfindungsgemäßen Filterglases beruhen zum einen auf einem Farbbildungsmechanismus typisch für Anlaufgläser und zum anderen auf einem Farbbildungsmechanismus typisch für ionengefärbte Gläser. Überraschenderweise wurde im Rahmen der Erfindung herausgefunden, dass solche hohen CoO Gehalte in einem TeO2 haltigen Anlaufglas möglich und vorteilhaft sind, wenn das Filterglas als dünnes Substrat mit Dicken < 1mm für einen optischen Filter eingesetzt wird. Aufgrund der Absorptionsbanden von CoO im Bereich der Wärmestrahlung war bisher davon ausgegangen worden, dass sich solch hohe CoO Gehalte in TeO2-haltigen Anlaufgläsern, die für Filter geeignet sein sollen und an die daher hohe Anforderungen an die optischen Eigenschaften und die Homogenität gestellt werden, nicht möglich sind. Um die Blockung im sichtbaren Bereich des Spektrums deutlich zu erhöhen und einen zweiten Sperrbereich im NIR-Bereich zu erzeugen sollte CoO mit mindestens 1 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 1 Gew.-% im Filterglas enthalten sein. Weitere vorteilhafte Untergrenzen können 1,25 Gew.-%, vorzugsweise 1,5 Gew.-%, bevorzugt 1,7 Gew.-%, auch bevorzugt 2 Gew.-%, sein. 7 Gew.-% als Obergrenze sollte nicht überschritten werden, weil sich die gewünschte hohe Reintransmission im Durchlassbereich ansonsten verschlechtern würde. In vorteilhaften Varianten können auch maximal 6 Gew.-%, vorzugsweise maximal 5 Gew.-% CoO enthalten sein.The filter properties of the filter glass according to the invention are based, on the one hand, on a color formation mechanism typical of temper glasses and, on the other hand, on a color formation mechanism typical of ion-colored glasses. Surprisingly, it has been found within the scope of the invention that such high CoO contents in a TeO 2- containing tempering glass are possible and advantageous if the filter glass is used as a thin substrate with thicknesses <1 mm for an optical filter. Due to the absorption bands of CoO in the area of heat radiation, it was previously assumed that such high CoO contents are present in TeO 2 -containing starter glasses which are to be suitable for filters and for which therefore high demands are placed on the optical properties and the homogeneity. are not possible. In order to significantly increase the blocking in the visible region of the spectrum and to produce a second stopband in the NIR range, CoO should contain at least 1% by weight, preferably more than 1% by weight, in the filter glass. Further advantageous lower limits may be 1.25% by weight, preferably 1.5% by weight, preferably 1.7% by weight, also preferably 2% by weight. 7% by weight should not be exceeded as the upper limit, because otherwise the desired high pure transmission in the passband would worsen. In advantageous variants, it is also possible for a maximum of 6% by weight, preferably not more than 5% by weight, to be contained in CoO.
Optional kann als farbgebende Komponente Mangan(II)oxid (MnO) im Filterglas enthalten sein mit einem Anteil von 0 bis 5 Gew.-%. Der Einsatz von MnO kann bei dünnen Filtergläsern vorteilhaft sein, um die absorbierende Wirkung des CoO zu unterstützen. Wenn MnO im Glas enthalten ist, kann eine vorteilhafte Untergrenze 0,05 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-%, auch bevorzugt 1 Gew.-% sein. Eine vorteilhafte Obergrenze kann auch 4 Gew.-%, 3 Gew.-% oder 2 Gew.-% sein.Optionally, manganese (II) oxide (MnO) may be contained in the filter glass as a coloring component in a proportion of 0 to 5 wt .-%. The use of MnO may be beneficial in thin filter glasses to aid the absorbing action of the CoO. When MnO is contained in the glass, an advantageous lower limit may be 0.05% by weight, preferably 0.1% by weight, preferably 0.5% by weight, also preferably 1% by weight. An advantageous upper limit may also be 4% by weight, 3% by weight or 2% by weight.
Gemäß einer Ausführungsform besteht das Glas zu 95 Gew.-%, vorzugsweise zu 98 Gew.-%, mehr bevorzugt zu 99 Gew.-% aus den Komponenten SiO2, ZnO, K2O, B2O3, CdO, SO3, SeO2, TeO2 und CoO.According to one embodiment, the glass consists of 95% by weight, preferably 98% by weight, more preferably 99% by weight, of the components SiO 2 , ZnO, K 2 O, B 2 O 3 , CdO, SO 3 , SeO 2 , TeO 2 and CoO.
Das erfindungsgemäße Glas ist als Filterglas vorzugsweise frei von den Oxiden anderer färbenden Komponenten, wie Cu, Fe, Cr und/oder Ni und/oder optisch aktiven, wie laseraktiven Komponenten, wie Oxiden von Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er und/oder Tm. Außerdem ist das Glas vorzugsweise frei von gesundheitsschädlichen Komponenten, wie Oxiden von Hg, Pb und Tl. Die Gläser dieser Erfindung sind weiter bevorzugt frei von radioaktiven Bestandteilen, wie Oxiden von Th und U.The glass according to the invention is preferably free of the oxides of other coloring components, such as Cu, Fe, Cr and / or Ni and / or optically active, such as laser-active components, such as oxides of Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, as filter glass. Dy, Ho, Er and / or Tm. In addition, the glass is preferably free of harmful components such as oxides of Hg, Pb and Tl. The glasses of this invention are more preferably free of radioactive constituents such as oxides of Th and U.
Das erfindungsgemäße Glas enthält vorzugsweise kein Bismutoxid, ist frei von Seltenerdmetalloxiden wie Nioboxid, Yttriumoxid, Ytterbiumoxid, Gadoliniumoxid sowie von Wolframoxid und/oder von Zirkoniumoxid, wobei als Ausnahme, wie vorstehend beschrieben, Lanthanoxid La2O3 enthalten sein kann. Nioboxid ist in der Schmelze schwer löslich. Außerdem ist Niob ein polyvalentes Ion, das am Redoxgleichgewicht in der Schmelze teilnimmt. Durch Zirkoniumoxid und/oder Ytterbiumoxid steigt die Gefahr der Kristallisation des Glases. Yttriumoxid kann die Witterungsbeständigkeit des Glases verschlechtern. Darüber hinaus ist das Glas vorzugsweise frei von Platin (Pt). Platin und andere Metalle der Pt-Gruppe (Ru, Os, Rh, Ir, Pd) wirkt sich störend auf die optischen Eigenschaften aus. Es kann zu Streueffekten und Farbveränderungen führen. Daher sollte es weniger als 3 ppm, vorzugsweise weniger als 2 ppm, bevorzugt weniger als 1 ppm im Glas enthalten sein.The glass according to the invention preferably contains no bismuth oxide, is free from rare earth metal oxides such as niobium oxide, yttrium oxide, ytterbium oxide, gadolinium oxide and tungsten oxide and / or zirconium oxide, with the exception of lanthanum oxide La 2 O 3 as described above. Niobium oxide is poorly soluble in the melt. In addition, niobium is a polyvalent ion that participates in the redox equilibrium in the melt. By zirconium oxide and / or ytterbium oxide increases the risk of crystallization of the glass. Yttria can degrade the weatherability of the glass. In addition, the glass is preferably free of platinum (Pt). Platinum and other metals of the Pt group (Ru, Os, Rh, Ir, Pd) have a disturbing effect on the optical properties. It can lead to scattering effects and color changes. Therefore, it should be less than 3 ppm, preferably less than 2 ppm, preferably less than 1 ppm in the glass.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das erfindungsgemäße Glas auch vorzugsweise frei von anderen, in den Ansprüchen oder der Beschreibung nicht genannten Komponenten, d.h. gemäß einer derartigen Ausführungsform besteht das Glas im Wesentlichen aus den vorstehend aufgeführten Komponenten, wobei einzelne, als nicht oder weniger bevorzugt genannte Komponenten ausgenommen sein können. Der Ausdruck „im Wesentlichen bestehen aus“ bedeutet dabei, dass andere Komponenten höchstens als Verunreinigungen vorliegen, jedoch der Glaszusammensetzung nicht als einzelne Komponente beabsichtigt zugegeben werden.According to one embodiment of the present invention, the glass according to the invention is also preferably free from other components not mentioned in the claims or the description, ie according to such an embodiment the glass consists essentially of the components listed above, with individual ones being not or less preferred may be excluded. The expression "consisting essentially of" means that other components at most are present as impurities but are not intentionally added to the glass composition as a single component.
Wenn es in der Beschreibung heißt, die Gläser seien frei von einer Komponente oder enthalten eine gewisse Komponente nicht, so ist damit gemeint, dass diese Komponente allenfalls als Verunreinigung in den Gläsern vorliegen darf. Das bedeutet, dass sie nicht in wesentlichen Mengen oder gar nicht als Glaskomponente zugesetzt wird. Nicht wesentliche Mengen sind erfindungsgemäß Mengen von weniger als 100 ppm, bevorzugt weniger als 50 ppm und am meisten bevorzugt weniger als 10 ppm. Diese Grenzen gelten jedoch nicht für Na2O, das als Rohstoffbegleiter im Glas mit einem höheren Anteil vorliegen kann, der jedoch vorteilhaft weniger als 2 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 1 Gew.-%, beträgt.If the description states that the glasses are free of a component or do not contain a certain component, this means that this component may at most be present as an impurity in the glasses. This means that it is not added in significant amounts or not at all as a glass component. Non-essential amounts are inventively amounts of less than 100 ppm, preferably less than 50 ppm and most preferably less than 10 ppm. However, these limits do not apply to Na 2 O, which may be present as raw material companion in the glass with a higher proportion, but which is advantageously less than 2 wt .-%, preferably less than 1 wt .-%, is.
Die Läuterung erfolgt bei diesem Glas vorzugsweise vorrangig über physikalische Läuterung, d.h. das Glas ist bei den Schmelz-/Läutertemperaturen so dünnflüssig, dass die Blasen (z.B. flüchtiges SO2) aufsteigen können.The refining in this glass preferably takes place primarily via physical refining, ie the glass is so thin at the melting / refining temperatures that the bubbles (eg volatile SO 2 ) can rise.
Das erfindungsgemäße Glas kann übliche Läutermittel in geringen Mengen beinhalten. Vorzugsweise beträgt die Summe der zugesetzten Läutermittel höchstens 1,0 Gew-%, mehr bevorzugt höchstens 0,5 Gew-%. Sb2O3 und As2O3 können zwar im Glas vorhanden sein, entfalten aber keine Läuterwirkung, da das Glas reduzierend geschmolzen wird. Als Läutermittel kann in dem erfindungsgemäßen Glas neben den Chalkogeniden mindestens eine der folgenden Komponenten enthalten sein (in Gew.-%):
Die Filtergläser für das erfindungsgemäße Substrat können mittels für Anlaufgläser üblicher Schmelzverfahren, d.h. unter reduzierenden Bedingungen bei Temperaturen von ca. 1100 bis 1550 °C, vorzugsweise 1220-1360°C aus den Rohstoffen aufgeschmolzen und geläutert werden. Während des Abkühlens wird das Glass vorzugsweise gleich in eine gewünschte Form gebracht. Zur Ausbildung der Farbe (d.h. zum Anlaufen) wird der so erhaltene Rohling nochmals erwärmt (getempert) im Rahmen eines festgelegten Temperatur-Zeit-Programmes.The filter glasses for the substrate according to the invention can be produced by means of conventional melting methods for start glasses, i. under reducing conditions at temperatures of about 1100 to 1550 ° C, preferably 1220-1360 ° C are melted and purified from the raw materials. During cooling, the glass is preferably made equal to a desired shape. To form the color (i.e., to tarnish), the blank thus obtained is reheated (annealed) under a specified temperature-time program.
Dazu werden sie für einige Stunden bis mehrere Wochen einer weiteren Temperaturbehandlung im Bereich von [Tg minus 70°C] bis [Tg plus 150°C] unterzogen, z.B. Temperung im Bereich von 530 bis 730 °C. Hierbei bilden sich aus den im Glas gelösten Farbkomponenten Nanokristallite aus Cd und Zn mit S, Se, Te, deren Bandabstand zwischen Valenzband und Leitungsband zum einen durch die Zusammensetzung der Kristallite und zum anderen durch deren Größe bestimmt ist. Diese ist wiederum abhängig von Anlauftemperatur und -zeit. Je höher die Temperatur ist und/oder je länger die Anlaufzeit ist, desto größer werden die Kristallite, desto kleiner der Bandabstand und desto langwelliger die Eigenfarbe des Glases. Der Bandabstand nähert sich dabei asymptotisch dem Grenzwert des makroskopischen Kristalls gleicher Zusammensetzung. Nach Beendigung des Anlaufprozesses hat sich das für das Glas typische Transmissionsverhalten, nämlich das eines Steilkantenfilters herausgebildet. Es ist gekennzeichnet durch einen Sperrbereich (Absorptionsbereich) bei kurzen Wellenlängen und einem sehr abrupten Übergang zu praktisch vollständiger Transmission, dem sogenannten Durchlass- oder Passbereich bei etwas höheren Wellenlängen. Zwischen Sperr- und Durchlassbereich liegen vorzugsweise weniger als 150 nm.For this purpose, they are subjected to a further temperature treatment in the range from [T g minus 70 ° C] to [T g plus 150 ° C], for example heat treatment in the range from 530 to 730 ° C, for several hours to several weeks. Nanoparticles of Cd and Zn are formed from the color components dissolved in the glass with S, Se, Te, whose band gap between valence band and conduction band is determined on the one hand by the composition of the crystallites and on the other by their size. This in turn depends on the start-up temperature and time. The higher the temperature and / or the longer the start-up time, the larger the crystallites become, the smaller the band gap and the longer-wavelength the inherent color of the glass. The band gap approaches asymptotically the limit of the macroscopic crystal of the same composition. After completion of the start-up process, the typical transmission behavior for the glass, namely that of a steep-edge filter, has developed. It is characterized by a blocking region (absorption region) at short wavelengths and a very abrupt transition to practically complete transmission, the so-called transmission or passband at slightly higher wavelengths. Between barrier and passband are preferably less than 150 nm.
Auch eine Herstellung eines erfindungsgemäßen Substrates auf einem bekannten Sinterweg ist möglich. Dafür wird z.B. ein aus einer Suspension, die die nötigen Glaskomponenten enthält, erhaltener Grünkörper nach Verfestigung getrocknet, bei Temperaturen zwischen 600°C und 1200°C gesintert und/oder geschmolzen. Auch ein Sinterprozess basierend auf einer pulvertechnologischen Methode ist möglich. Im Anschluss an die Herstellung eines Glasrohlings erfolgt der Anlaufprozess zur Bildung der Cadmiumchalkogenidkristalle im jeweils erforderlichen Temperatur-Zeit-Programm.Also, a preparation of a substrate according to the invention on a known Sinterweg is possible. For this, e.g. a green body obtained from a suspension containing the necessary glass components, after solidification dried, sintered at temperatures between 600 ° C and 1200 ° C and / or melted. A sintering process based on a powder technology method is also possible. Following the production of a glass blank, the start-up process for the formation of the cadmium chalcogenide crystals takes place in the respectively required temperature-time program.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein optischer Filter, der ein erfindungsgemäßes Substrat, umfassend ein Filterglas mit einer ersten steilen Transmissionskante (d.h. einen Steilkantenfilter, vorzugsweise einen Bandpassfilter) mit einem definierten Durchlassbereich zur Verfügung stellt, und mindestens eine optische Schicht zur Anpassung der spektralen Transmission des optischen Filters aufweist. Dabei kann die mindestens eine optische Schicht eine Blockung im gewünschten Sperrbereich erhöhen und/oder die Steilheit des Überganges Sperrbereich-Durchlassbereich erhöhen und/oder die Transmission im Durchlassbereich erhöhen und/oder einen schmalbandigen Bandpassfilter im Durchlassbereich erzeugen. Ein schmalbandiger Bandpassfilter im Sinne dieser Erfindung weist ein von steilen Kanten definiertes Intervall mit einer hohen spektralen Transmission auf, wobei die Intervallbreite (FWHM, siehe auch DIN ISO 9211-2) maximal 150 nm, vorzugsweise maximal 80 nm, vorzugsweise maximal 25 nm, bevorzugt maximal 15 nm beträgt.The invention also provides an optical filter which provides a substrate according to the invention, comprising a filter glass with a first steep transmission edge (ie a steep edge filter, preferably a bandpass filter) with a defined passband, and at least one optical layer for adapting the spectral transmission of the having optical filter. In this case, the at least one optical layer can increase blocking in the desired stop band and / or increase the steepness of the transition stopband passband and / or increase the transmission in the passband and / or or produce a narrowband bandpass filter in the passband. A narrowband bandpass filter in the sense of this invention has an interval defined by steep edges with a high spectral transmission, wherein the interval width (FWHM, see also DIN ISO 9211-2) is at most 150 nm, preferably at most 80 nm, preferably at most 25 nm maximum 15 nm.
Das Substrat ist vorzugsweise ein im Wesentlichen ebenes, flaches und dünnes Element, d.h. es weist zwei einander gegenüberliegende Seiten auf, dessen Substratflächen jeweils groß im Verhältnis zur Dickes des Substrates sind.The substrate is preferably a substantially planar, flat and thin element, i. it has two opposite sides, the substrate surfaces are each large in relation to the thickness of the substrate.
Das Substrat bzw. das Filterglas des optischen Filters kann einseitig oder beidseitig beschichtet sein. Bei einer einseitigen Beschichtung weist nur eine Substratfläche eine optische Schicht auf. Im Falle einer beidseitigen Beschichtung weisen beide einander gegenüberliegende Substratflächen jeweils eine optische Schicht auf. Selbstverständlich wäre es auch möglich, pro Substratfläche mehrere optische Schichten vorzusehen.The substrate or the filter glass of the optical filter can be coated on one or both sides. In a single-sided coating, only one substrate surface has an optical layer. In the case of a coating on both sides, both mutually opposite substrate surfaces each have an optical layer. Of course, it would also be possible to provide several optical layers per substrate surface.
Bei der optischen Schicht handelt es sich in einer ersten vorteilhaften Ausführungsform um eine Interferenzschicht, vorzugsweise um ein Interferenzmehrschichtsystem. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei optischen Schicht um eine Beschichtung, die eine absorbierende Komponente aufweist. Die optische Schicht hat die Aufgabe, die spektrale Transmission in einem oder mehreren definierten Abschnitten des Spektrums zu erhöhen (Anti-Reflexionswirkung) und/oder die Blockung in einem oder mehreren Bereichen zu erhöhen. Auch kann sie dazu dienen, die Steilheit des Überganges Sperrbereich-Durchlassbereich erhöhen und/oder einen schmalbandigen Bandpassfilter im Durchlassbereich zu erzeugen. Zugleich kann die mindestens eine optische Schicht als Schutzschicht dienen, um die Beständigkeit des Filterglases gegen Umwelteinflüsse zu erhöhen. Auch eine unerwünschte Resttransmission im Sperrbereich des Filterglases (insbesondere im zweiten Sperrbereich) kann durch eine entsprechend gestaltete optische Schicht geblockt werden, in diesem Fall kann die mindestens eine optische Schicht auch eine absorbierende Wirkung haben.In a first advantageous embodiment, the optical layer is an interference layer, preferably an interference multilayer system. In another advantageous embodiment, the optical layer is a coating which has an absorbing component. The optical layer has the task to increase the spectral transmission in one or more defined sections of the spectrum (anti-reflection effect) and / or to increase the blocking in one or more areas. It can also serve to increase the steepness of the transition Sperrbereich-passband and / or to produce a narrow-band bandpass filter in the passband. At the same time, the at least one optical layer can serve as a protective layer in order to increase the resistance of the filter glass to environmental influences. An undesired residual transmission in the blocking region of the filter glass (in particular in the second blocking region) can also be blocked by a correspondingly designed optical layer, in which case the at least one optical layer can also have an absorbing effect.
Die mindestens eine optische Schicht kann vorzugsweise als Interferenzmehrschichtsystem ausgelegt sein, um die Filterwirkung des Filterglases zu unterstützen und die oben genannten Funktionen zu erfüllen. Interferenzfilter haben allerdings winkelabhängige Kanten: D.h. der optische Filter hat eine „Farb“verschiebung, die vom Einfallswinkel abhängt.The at least one optical layer may preferably be designed as an interference multilayer system in order to support the filter effect of the filter glass and to fulfill the above-mentioned functions. However, interference filters have angle-dependent edges: ie. the optical filter has a "color" shift that depends on the angle of incidence.
Vorteilhafterweise kann die Dicke des optischen Filters < 1 mm, vorzugsweise ≤ 0,75 mm, bevorzugt ≤ 0,5 mm, auch bevorzugt ≤ 0,3 mm, besonders bevorzugt ≤ 0,25, ferner bevorzugt ≤ 0,2 mm betragen.Advantageously, the thickness of the optical filter <1 mm, preferably ≤ 0.75 mm, preferably ≤ 0.5 mm, also preferably ≤ 0.3 mm, more preferably ≤ 0.25, further preferably ≤ 0.2 mm.
Die optischen Eigenschaften des optischen Filters werden bestimmt durch die Eigenschaften der optischen Schicht und die Eigenschaften des Substrates bzw. Filterglases.The optical properties of the optical filter are determined by the properties of the optical layer and the properties of the substrate or filter glass.
Wie oben beschrieben, weist das erfindungsgemäße Filterglas des optischen Filters einen Durchlassbereich im roten Bereich bzw. NIR Bereich des Spektrums mit einer steilen ersten Transmissionskante auf. Innerhalb des Durchlassbereiches liegt ein Abschnitt, in dem die Reintransmission eines Filterglases mit einer Dicke von 0,3 mm vorzugsweise mindestens 85%, bevorzugt 90% erreicht. Dieser Abschnitt, also der Bereich mit besonders hoher Reintransmission, ist dabei vorteilhafterweise im Wellenlängenbereich zwischen 750 nm bis 950 nm anzutreffen.As described above, the inventive filter glass of the optical filter has a passband in the red region or NIR region of the spectrum with a steep first transmission edge. Within the passage area lies a section in which the pure transmission of a filter glass having a thickness of 0.3 mm preferably reaches at least 85%, preferably 90%. This section, ie the area with a particularly high pure transmission, is advantageously to be found in the wavelength range between 750 nm to 950 nm.
Ein erfindungsgemäßes Filterglas, das aufgrund seiner Zusammensetzung und seiner Temperaturbehandlung eine steile erste Transmissionskante aufweist, ist für die Herstellung eines erfindungsgemäßen optischen Filters von Vorteil, weil die zum kurzwelligen Bereich des Spektrums hin gelegene steile erste Transmissionskante des optischen Filters bereits durch das Filterglas selbst bereitgestellt werden kann und nicht erst durch eine aufwendige optische Schicht (z.B. ein aufwendiges, winkelabhängiges Mehrfachschichtsystem) geschaffen werden muss. Selbstverständlich kann die erste Transmissionskante des optischen Filters noch durch Aufbringen eines Mehrfachschichtsystems bzw. einer Beschichtung modifiziert werden. Eine erste steile Transmissionskante des Filterglases hat den Vorteil, dass die kurzwellige Kante des optischen Filters nicht mehr so stark durch das aufgebrachte Schichtsystem beeinflusst wird.A filter glass according to the invention, which due to its composition and its temperature treatment has a steep first transmission edge, is advantageous for the production of an optical filter according to the invention because the steep first transmission edge of the optical filter located towards the short-wavelength region of the spectrum is already provided by the filter glass itself can and must not be created only by a complex optical layer (eg, a complex, angle-dependent multiple-layer system). Of course, the first transmission edge of the optical filter can still be modified by applying a multilayer system or a coating. A first steep transmission edge of the filter glass has the advantage that the short-wave edge of the optical filter is no longer influenced so much by the applied layer system.
Außerdem ist bekannt, dass viele über ein Interferenzmehrschichtsystem gebildete optische Bandpassfilter den Nachteil haben, dass sie neben dem gewünschten und speziell designten Durchlassbereich weitere Bereiche mit erhöhter Transmission im sichtbaren Bereich des Spektrums aufweisen können (sogenannte Nebenmaxima). Dadurch, dass der erfindungsgemäße optische Filter das erfindungsgemäße Filterglas mit einem Sperrbereich im sichtbaren Bereich des Spektrums aufweist, können sich diese Nebenmaxima nicht negativ auf die Transmissionseigenschaften des optischen Filters auswirken. Dadurch kann z.B. der Aufbau des Interferenzmehrschichtsystems vereinfacht werden.In addition, it is known that many optical bandpass filters formed via an interference multilayer system have the disadvantage that, in addition to the desired and specially designed passband, they can have further regions with increased transmission in the visible region of the spectrum (so-called secondary maxima). Because the optical filter according to the invention has the filter glass according to the invention with a stopband in the visible region of the spectrum, these secondary maxima can not negatively affect the transmission properties of the optical filter. As a result, for example, the structure of the interference multilayer system can be simplified.
Durch eine oder mehrere auf das erfindungsgemäße Substrat aufgebrachte optische Schichten ist es somit möglich, für spezielle Anwendungen des optischen Filters den durch das Filterglas vorgegebenen Durchlassbereich zu verändern, z.B. gezielt einzuengen. Diese mindestens eine optische Schicht dient dazu, das Spektrum des Filterglases zu verändern. Die Filterwirkung des Glases wird somit durch die mindestens eine optische Schicht, insbesondere in Form eines Interferenzschichtsystems, unterstützt.By means of one or more optical layers applied to the substrate according to the invention, it is thus possible, for special applications of the optical filter, to change the passband defined by the filter glass, e.g. narrow down in a targeted manner. This at least one optical layer serves to change the spectrum of the filter glass. The filter effect of the glass is thus supported by the at least one optical layer, in particular in the form of an interference layer system.
In einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Substrates für einen optischen Filter weist das Filterglas einen zweiten Sperrbereich im nahen Infrarot-Bereich (NIR-Bereich) auf (siehe oben). Bereits ein derartiges Filterglas lässt somit selektiv nur einen schmalen Wellenlängenbereich des Spektrums im roten bis nahen IR Bereich durch. Auch die zum IR Bereich gelegene zweite Transmissionskante des Filterglases kann zur Anpassung der spektralen Transmission des optischen Filters durch eine oder mehrere optische Schichten angepasst werden.In an advantageous embodiment of the substrate according to the invention for an optical filter, the filter glass has a second blocking region in the near infrared region (NIR region) (see above). Even such a filter glass thus selectively passes only a narrow wavelength range of the spectrum in the red to near IR range. The second transmission edge of the filter glass located to the IR region can also be adapted to adapt the spectral transmission of the optical filter by one or more optical layers.
Durch die Kombination eines erfindungsgemäßen Filterglassubstrates mit mindestens einer geeigneten optischen Schicht lassen sich somit die erfindungsgemäßen optischen Filter optimal an die jeweiligen Anforderungen, die durch die jeweiligen Anwendungsgebiete gestellt werden, anpassen. Aus einem erfindungsgemäßen Substrat, das die beschriebenen Filtereigenschaften aufweist, und einer optischen Schicht oder mehreren optischen Schichten lässt sich auf vielfältige Art und Weise eine Vielzahl individuell angepasster optischer Filter für verschiedene Anwendungen herstellen.By combining a filter glass substrate according to the invention with at least one suitable optical layer, the optical filters according to the invention can thus be optimally adapted to the respective requirements imposed by the respective fields of application. From a substrate according to the invention, which has the described filter properties, and an optical layer or a plurality of optical layers, a multiplicity of individually adapted optical filters for various applications can be produced in a variety of ways.
Bei dem optischen Filter kann es sich bevorzugt um einen Filter mit Bandpasseigenschaften handeln mit einem ersten Sperrbereich im sichtbaren Bereich des Spektrums und einem zweiten Sperrbereich im NIR Bereich des Spektrums. Zwischen den Sperrbereichen, in denen der optische Filter möglichst gut blocken soll, liegt ein Durchlassbereich, dessen Breite und genaue Lage von der individuellen späteren Anwendung abhängt. Der Durchlassbereich des optischen Filters ist im Wellenlängenbereich zwischen 700 nm und 1100 nm anzutreffen.The optical filter may preferably be a filter with bandpass characteristics having a first stop band in the visible region of the spectrum and a second stop band in the NIR region of the spectrum. Between the blocking areas, in which the optical filter should block as well as possible, there is a passband, the width and exact location of which depends on the individual later application. The passband of the optical filter is found in the wavelength range between 700 nm and 1100 nm.
In einer bevorzugten Ausführung wird das erfindungsgemäße Filterglassubstrat als dünnes plattenförmiges Element ausgeführt, und auf einer oder auf beiden (vorteilhafterweise polierten) Seiten wird ein Interferenzfiltersystem aufgebaut, so dass mindestens eine der folgenden Bandpasseigenschaften des Filterglases verbessert wird: Erhöhung der Blockung im gewünschten Sperrbereich und/oder Erhöhung der Steilheit des Überganges von Blockung zu Durchlassbereich und/oder Erhöhung der Transmission im gewünschten Durchlassbereich und/oder Erzeugung eines schmalbandigen Bandpassfilters im Durchlassbereich. Durch die erfindungsgemäße Kombination von erfindungsgemäßem Filterglas und mindestens einer optischen Schicht kann insbesondere ein schmalbandiger Bandpassfilter hergestellt werden, der als reines Filterglas nicht möglich ist und der sich als reiner Interferenzfilter nicht oder nur mit reduzierten Blockungseigenschaften realisieren lässt.In a preferred embodiment, the filter glass substrate according to the invention is embodied as a thin plate-shaped element, and an interference filter system is constructed on one or both (advantageously polished) sides, so that at least one of the following bandpass properties of the filter glass is improved: increase blocking in the desired stop band and / or increasing the steepness of the transition from blocking to passband and / or increasing the transmission in the desired passband and / or producing a narrowband bandpass filter in the passband. The combination of inventive filter glass and at least one optical layer according to the invention makes it possible, in particular, to produce a narrow-band bandpass filter which is not possible as a pure filter glass and which can not be realized as a pure interference filter or only with reduced blocking properties.
Wie oben beschrieben, kann durch speziell designte, aufgebrachte Schichtsysteme (z.B. Interferenzschichtsysteme) der Durchlassbereich des optischen Filters individuell an die jeweiligen Anwendungen angepasst werden. Beispielsweise werden derartige optische Filter in mobilen Geräten (z.B. Smartphones) eingesetzt, die vorzugsweise eine möglichst geringe Bauhöhe aufweisen sollen. Der optische Filter kommt dabei häufig in einem Verbund aus „Sender“ (z.B. einer schmalbandigen LED oder Laser) und einem Sensor zum Einsatz und soll sicherstellen, dass im Wesentlichen nur das Licht des Senders auf den Sensor trifft und Fremdlicht (z.B. Sonnenlicht) geblockt wird. Der Durchlassbereich des optischen Filters mit einem Bereich einer hohen Reintransmission von vorzugsweise mindestens 90% sollte dabei möglichst genau auf den verwendeten Sender abgestimmt sein. Häufig verwendete handelsübliche LEDs können z.B. ihr spektrales Maximum bei 750 nm, 780 nm, 830 nm, 850 nm, 905 nm, 940 nm etc. haben.As described above, through specially designed, coated layer systems (e.g., interference layer systems), the passband of the optical filter can be tailored to the particular application. By way of example, such optical filters are used in mobile devices (for example smartphones), which should preferably have the lowest possible height. The optical filter is often used in a combination of "transmitters" (eg a narrow-band LED or laser) and a sensor to ensure that essentially only the light from the transmitter hits the sensor and extraneous light (eg sunlight) is blocked , The passband of the optical filter with a range of a high pure transmission of preferably at least 90% should be matched as accurately as possible to the transmitter used. Commonly used commercial LEDs may be e.g. their spectral maximum at 750 nm, 780 nm, 830 nm, 850 nm, 905 nm, 940 nm, etc. have.
Bei der erfindungsgemäßen optischen Schicht kann es sich vorteilhafterweise um ein Interferenzfilterschichtsystem handeln. Ein solches Interferenzfilterschichtsystem lässt sich in bekannter Weise individuell designen und damit an die jeweiligen Anforderungen anpassen. Charakteristisch für ein Interferenzfilterschichtsystem ist, dass sich besonders steile Flanken im Transmissionsspektrum einstellen lassen. In der Regel werden mehrere Interferenzfilterschichten benötigt, um die gewünschten Transmissionseigenschaften des Filters zu erzeugen, daher wird von einem Interferenzmehrschichtsystem gesprochen.The optical layer according to the invention may advantageously be an interference filter layer system. Such an interference filter layer system can be individually designed in a known manner and thus adapted to the respective requirements. A characteristic feature of an interference filter layer system is that particularly steep flanks can be set in the transmission spectrum. Typically, multiple interference filter layers are needed to produce the desired transmission characteristics of the filter, so talk about an interference multilayer system.
Das Aufbringen einer Interferenzschicht bzw. eines Interferenzmehrschichtsystems kann beispielsweise über eine physikalische Gasphasenabscheidung (physical vapor deposistion, PVD), z.B. durch thermische Verdampfung, Sputtern, Elektronenstrahlverdampfen, erfolgen. Geeignete dielektrische Materialien zur Ausbildung einer Interferenzschicht können z.B. Fluoride (z.B. MgF2, CeF3), Oxide (z.B. TiO2, SiO2, Ta2O5), Nitride, Carbide, Halbleitermaterialien, bestimmte Metalle (elementar bzw. Legierungen) sein. Dünne Oxidschichten kommen häufig in Vielfachschichtsystemen von Interferenzfiltern zum Einsatz, z.B. als TiO2-SiO2 Vielfachschichten, wobei TiO2 auch durch Ta2O5 ersetzt sein kann. Dem Fachmann sind darüber hinaus viele weitere Materialien und Verfahren bekannt, um auf einem Substrat ein geeignetes Interferenzmehrschichtsystem zu erzeugen.The application of an interference layer or an interference multilayer system, for example, via a physical vapor deposition (PVD), for example by thermal Evaporation, sputtering, electron beam evaporation, carried out. Suitable dielectric materials for forming an interference layer may be, for example, fluorides (eg MgF 2, CeF 3), oxides (eg TiO 2, SiO 2, Ta 2 O 5), nitrides, carbides, semiconductor materials, certain metals (elemental or alloys). Thin oxide layers are frequently used in multilayer systems of interference filters, for example as TiO 2-SiO 2 multilayers, TiO 2 also being able to be replaced by Ta 2 O 5. In addition, many other materials and methods are known to those skilled in the art to produce a suitable interference multilayer system on a substrate.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Interferenzfilterschicht kann der optische Filter eine optische Schicht aufweisen, welche mindestens eine absorbierende Komponente umfasst. Der optische Filter umfasst somit eine absorbierende Schicht. In Abhängigkeit von dem Wellenlängenbereich, der verändert werden soll, wird eine absorbierende Komponente mit geeigneten Absorptionseigenschaften ausgewählt.Alternatively or in addition to an interference filter layer, the optical filter may comprise an optical layer comprising at least one absorbing component. The optical filter thus comprises an absorbing layer. Depending on the wavelength range to be changed, an absorbing component having suitable absorption properties is selected.
Die absorbierende Schicht kann einen Farbstoff (z.B. ein Pigment oder einen organischen Farbstoff) umfassen, der in einer Matrix enthalten sein kann. Allerdings sind auch absorbierende Schichten ohne gesonderte Matrix möglich. Das Aufbringen der absorbierenden optischen Schicht auf das erfindungsgemäße Substrat kann beispielsweise durch Spincoating, Sprühen, Tauchen, Gießen, Aufstreichen, Siebdruck, Tampondruck, Ink-Jet-Druck, Off-Set-Druck, Roll-coating, oder andere dem Fachmann bekannte Verfahren erfolgen.The absorbent layer may comprise a dye (e.g., a pigment or organic dye) which may be contained in a matrix. However, absorbing layers without a separate matrix are also possible. The application of the absorbing optical layer to the substrate according to the invention can be carried out, for example, by spin coating, spraying, dipping, casting, painting, screen printing, pad printing, inkjet printing, off-set printing, roll coating or other methods known to the person skilled in the art ,
Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus die Verwendung eines erfindungsgemäßen optischen Filters in den Bereichen Entfernungsmessung, Iris-Erkennung, Gesten-Erkennung, LIDAR (light/laser detection and ranging)-Anwendungen. Gerade in diesen Bereichen kommen Systeme zum Einsatz, die eine hohe Reintransmission in Bereichen des NIR-Spektrums und in anderen Wellenlängenbereichen eine möglichst hohe Blockung erfordern.The invention further relates to the use of an optical filter according to the invention in the fields of distance measurement, iris recognition, gesture recognition, LIDAR (light / laser detection and ranging) applications. Especially in these areas systems are used which require a high pure transmission in areas of the NIR spectrum and in other wavelength ranges as high as possible blocking.
In der folgenden Tabelle 1 sind die Zusammensetzungen (in Gew.-%) von Ausführungsbeispielen (AB) des Filterglases angegeben.
Tabelle 1
Zur Herstellung eines Filterglases mit der Zusammensetzung entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1 wurde ein entsprechendes Glasgemenge intensiv vermischt. Das Gemenge wurde unter reduzierenden Bedingungen bei Temperaturen von ca. 1300-1360°C aus den Rohstoffen aufgeschmolzen und geläutert. Während des Abkühlens wurde das Glas in die gewünschte Form gebracht. Zur Ausbildung der Farbe (d.h. zum Anlaufen) wurde der so erhaltene Rohling nochmals erwärmt (getempert). Im Ausführungsbeispiel 1 wurde ein zweistufiger Anlaufprozess eingesetzt. Für die Keimbildung wurde das Glas in der Keimbildungsphase für 1h auf einer ersten Temperatur von 620°C (Tg plus 68°C) gehalten. Danach wurde das Glas zum Wachstum der gewünschten Kristallite (Kristallitwachstumsphase) direkt auf eine zweite Temperatur von 640°C (Tg plus 88°C) erwärmt und bei dieser Temperatur für 24h gehalten. Hierbei bildeten sich aus den im Glas gelösten Farbkomponenten Nanokristallite (Mischkristalle) aus Cd und Zn mit S, Se, Te aus.For producing a filter glass having the composition according to the
Auch bei den übrigen Ausführungsbeispielen lagen die jeweiligen Anlauftemperaturen im Bereich (Tg minus 70°C) bis (Tg plus 150°C), und die Haltezeit betrug zwischen 2 und 48 Stunden. Dabei wurde in der Regel der Kristallitwachstumsphase eine Keimbildungsphase von 1 bis 2 Stunden vorgeschaltet, wobei die erste Temperatur um 10 bis 150°C niedriger als die zweite Temperatur gewählt wurde. Eine Keimbildungsphase ist jedoch optional. Je nach der gewünschten Lage der ersten Transmissionskante kann sie entfallen.Also in the other embodiments, the respective start-up temperatures were in the range (T g minus 70 ° C) to (T g plus 150 ° C), and the holding time was between 2 and 48 hours. As a rule, the nucleation phase was preceded by a nucleation phase of 1 to 2 hours, the first temperature being selected to be lower by 10 to 150 ° C. than the second temperature. However, a nucleation phase is optional. Depending on the desired position of the first transmission edge, it can be omitted.
Die Erfindung wird anhand der anhängenden Figuren exemplarisch weiter erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine Reintransmissisonskurve eines Filterglases (Ausführungsbeispiel 1) des erfindungsgemäßen Substrates und -
2 einen erfindungsgemäßen optischen Filter.
-
1 a pure Transmissisonskurve a filter glass (Embodiment 1) of the substrate according to the invention and -
2 an optical filter according to the invention.
Die
Der Sperrbereich sollte eine möglichst geringe Reintransmission aufweisen. Insbesondere sollte im Rahmen der Erfindung für eine Filterglasdicke von 0,3 mm die Reintransmission innerhalb des ersten Sperrbereiches mindestens teilweise, d.h. für einen im Sperrbereich liegenden Wellenlängenbereich, vorzugsweise ≤ 15%, bevorzugt ≤ 10%, mehr bevorzugt ≤ 5%, besonders bevorzugt ≤ 1 % betragen. Innerhalb des zweiten Sperrbereiches kann die Reintransmission, bezogen auf die oben genannten Filterglasdicken, d.h. für einen im Sperrbereich liegenden Wellenlängenbereich, höchstens 45 %, bevorzugt höchstens 40%, mehr bevorzugt höchstens 35%, weiter bevorzugt höchstens 30% betragen. Vorzugsweise kann die mittlere Transmission im zweiten Sperrbereich höchstens 50 %, bevorzugt höchstens 40%, mehr bevorzugt höchstens 30%, betragen.The stopband should have the lowest possible clean transmission. In particular, within the scope of the invention, for a filter glass thickness of 0.3 mm, the net transmission within the first stopband should at least partially, i. for a wavelength range lying in the stop band, preferably ≦ 15%, preferably ≦ 10%, more preferably ≦ 5%, particularly preferably ≦ 1%. Within the second blocking range, the pure transmission, based on the above-mentioned filter glass thicknesses, i. for a wavelength range lying in the stopband, at most 45%, preferably at most 40%, more preferably at most 35%, further preferably at most 30%. The average transmission in the second stopband may preferably be at most 50%, preferably at most 40%, more preferably at most 30%.
Wie in
Ab einer Wellenlänge von 1136 nm schließt sich an den Durchlassbereich ein zweiter Sperrbereich des Filterglases an. Die zum langwelligen Bereich des Spektrums gelegene zweite Transmissionskante fällt von 90% Reintransmission auf 25% Reintransmission in dem Bereich von 959 nm bis 1282 nm ab, verläuft somit nicht ganz so steil wie die erste Transmissionskante. Für viele übliche Anwendungen sind die Reintransmissionseigenschaften des zweiten Sperrbereiches jedoch weniger relevant.From a wavelength of 1136 nm, a second blocking region of the filter glass adjoins the passage region. The second transmission edge located to the long wavelength region of the spectrum drops from 90% pure transmission to 25% pure transmission in the range of 959 nm to 1282 nm, thus not being as steep as the first transmission edge. However, for many common applications, the net transmittance characteristics of the second stopband are less relevant.
Der optische Filter umfasst als Substrat ein 0,3 mm dickes erfindungsgemäßes Filterglas (Ausführungsbeispiel 1), dessen Reintransmission durch die gestrichelte Kurve dargestellt ist. Als optische Schicht weist der optische Filter ein Interferenzmehrschichtsystem auf, dessen spektrale Transmission durch die gepunktete Kurve dargestellt ist. Gut zu erkennen ist, dass das reine Interferenzmehrschichtsystem insbesondere im sichtbaren Wellenlängenbereich zahlreiche störende Nebenmaxima (Abschnitte mit hoher spektraler Transmission) aufweist. Dadurch, dass das erfindungsgemäße Filterglas bei Wellenlängen von kleiner 695 nm eine hohe Blockung aufweist, hat auch der gesamte optische Filter in diesem Wellenlängenbereich eine hohe Blockung, sodass aufwendige Maßnahmen (z.B. durch zusätzliche Schichten) zur Beseitigung dieser Nebenmaxima entfallen können. Falls die verbleibenden, nicht (vollständig) durch das Filterglas unterdrückten Abschnitte mit erhöhter spektraler Transmission (hier z.B. bei ca.785 nm, ca. 1073 nm) für die spezielle Anwendung störend sein sollten, können diese durch eine oder mehrere zusätzlich optische Schichten geblockt werden.The optical filter comprises as substrate a 0.3 mm thick filter glass according to the invention (embodiment 1) whose pure transmission is represented by the dashed curve. As an optical layer, the optical filter has an interference multilayer system whose spectral transmission is represented by the dotted curve. It can be clearly seen that the pure interference multilayer system has numerous interfering secondary maxima (sections with high spectral transmission), especially in the visible wavelength range. As a result of the fact that the filter glass according to the invention has a high blocking at wavelengths of less than 695 nm, the entire optical filter also has a high blocking in this wavelength range, so that costly measures (for example by additional layers) for eliminating these secondary maxima can be dispensed with. If the remaining portions of the spectral transmission which are not completely suppressed by the filter glass (for example at approx. 785 nm, approx. 1073 nm) are disturbing for the particular application, they can be blocked by one or more additional optical layers ,
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102022121122A1 (en) | 2022-08-22 | 2024-02-22 | Schott Ag | Laminated glass and its use |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110837145B (en) * | 2019-11-21 | 2022-03-29 | 天津津航技术物理研究所 | Method for regulating and controlling spectrum of narrow-band filter |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU192373A1 (en) * | И. М. Бужинский, Г. О. Карапет , , А. Л. Рейшахрит | GLASS FOR LIGHTING FILTERS | ||
| JPS5011924B1 (en) | 1971-02-22 | 1975-05-08 | ||
| DE2621741A1 (en) | 1976-05-15 | 1977-11-24 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen | GLAESER FOR ABSORPTION PARTIAL EDGE FILTER |
| US5059561A (en) | 1990-03-16 | 1991-10-22 | Schott Glass Technologies, Inc. | UV attenuated colored glasses |
| EP0496943A1 (en) | 1991-01-28 | 1992-08-05 | Corning Incorporated | Brightly colored canasite glass-ceramics |
| EP0536572A1 (en) | 1991-10-07 | 1993-04-14 | Corning Incorporated | Colored, textured glass-ceramic articles |
| DE4231794C2 (en) | 1992-09-23 | 1994-12-08 | Schott Glaswerke | Cadmium-free, colored starter lenses based on a Al¶2¶0¶3¶-Si0¶2¶ base glass |
| DE10141105C1 (en) | 2001-08-22 | 2003-06-26 | Schott Glas | Optical colored glass and its use |
| JP4423821B2 (en) | 2001-06-28 | 2010-03-03 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | Steel plate rolling machine thickness control method and steel plate rolling machine |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2416392A (en) * | 1944-06-17 | 1947-02-25 | Corning Glass Works | Infrared transmitting glass |
| US6711918B1 (en) * | 2001-02-06 | 2004-03-30 | Sandia National Laboratories | Method of bundling rods so as to form an optical fiber preform |
| JP4467597B2 (en) * | 2007-04-06 | 2010-05-26 | 株式会社オハラ | Inorganic composition article |
| JP5163294B2 (en) * | 2008-06-03 | 2013-03-13 | 株式会社ニコン | Optical filter and optical device |
| WO2010055570A1 (en) * | 2008-11-13 | 2010-05-20 | 住友金属鉱山株式会社 | Infrared blocking particle, method for producing the same, infrared blocking particle dispersion using the same, and infrared blocking base |
| JP2010202495A (en) * | 2009-02-09 | 2010-09-16 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Heat ray shielding laminated glass and production method of the same |
| JP5454111B2 (en) * | 2009-12-07 | 2014-03-26 | 旭硝子株式会社 | Near-infrared cut filter, imaging device / display device |
| JP5831242B2 (en) * | 2012-01-18 | 2015-12-09 | コニカミノルタ株式会社 | Infrared shielding film evaluation method and infrared shielding film manufacturing method |
| CN104341000B (en) * | 2013-08-05 | 2017-09-29 | 北京化工大学 | The preparation method and purposes of mixed nanometer group vib metal oxide particle or its dispersion |
| JP6358114B2 (en) * | 2015-02-02 | 2018-07-18 | Jsr株式会社 | Optical filter and device using optical filter |
| KR102538464B1 (en) * | 2015-02-06 | 2023-06-01 | 에이지씨 가부시키가이샤 | Glass substrate, laminated substrate, and manufacturing method of glass substrate |
| JP6643495B2 (en) * | 2016-01-25 | 2020-02-12 | ショット グラス テクノロジーズ （スゾウ） カンパニー リミテッドＳｃｈｏｔｔ Ｇｌａｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ （Ｓｕｚｈｏｕ） Ｃｏ．， Ｌｔｄ． | Optical parameter detection system |
| JP6194384B2 (en) * | 2016-03-30 | 2017-09-06 | 富士フイルム株式会社 | Near-infrared cut filter and method for manufacturing near-infrared cut filter |
-
2017
- 2017-11-22 DE DE102017127579.7A patent/DE102017127579B3/en active Active
-
2018
- 2018-11-20 KR KR1020180143823A patent/KR102001788B1/en active IP Right Grant
- 2018-11-22 CN CN201811397056.XA patent/CN109809689B/en active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU192373A1 (en) * | И. М. Бужинский, Г. О. Карапет , , А. Л. Рейшахрит | GLASS FOR LIGHTING FILTERS | ||
| JPS5011924B1 (en) | 1971-02-22 | 1975-05-08 | ||
| DE2621741A1 (en) | 1976-05-15 | 1977-11-24 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen | GLAESER FOR ABSORPTION PARTIAL EDGE FILTER |
| US5059561A (en) | 1990-03-16 | 1991-10-22 | Schott Glass Technologies, Inc. | UV attenuated colored glasses |
| EP0496943A1 (en) | 1991-01-28 | 1992-08-05 | Corning Incorporated | Brightly colored canasite glass-ceramics |
| EP0536572A1 (en) | 1991-10-07 | 1993-04-14 | Corning Incorporated | Colored, textured glass-ceramic articles |
| DE4231794C2 (en) | 1992-09-23 | 1994-12-08 | Schott Glaswerke | Cadmium-free, colored starter lenses based on a Al¶2¶0¶3¶-Si0¶2¶ base glass |
| JP4423821B2 (en) | 2001-06-28 | 2010-03-03 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | Steel plate rolling machine thickness control method and steel plate rolling machine |
| DE10141105C1 (en) | 2001-08-22 | 2003-06-26 | Schott Glas | Optical colored glass and its use |
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