DE102020114365B4 - Abbildungssystem umfassend Strahlführungselement mit hoher Solarisationsbeständigkeit im sichtbaren Spektralbereich - Google Patents

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Abstract

Abbildungssystem umfassenda) mindestens eine Laserlichtquelle (1) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λBim Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm, einer Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λGim Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm und einer Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λRim Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm, undb) ein Strahlführungselement (2), wobei die Laserlichtquelle (1) geeignet ist, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements (2) eine mittlere Flächenleistungsdichte von mehr als 10 W/cm2zu erzeugen, und das Strahlführungselement (2) aus einem Glas besteht, das einen Gütefaktor F(436 nm) = S(436 nm)*(Ext0(436 nm) + Ext1(436 nm))/k aufweist, wobei S(436 nm) die Thermalität bei einer Wellenlänge von 436 nm, Ext1(436 nm) die im Vergleich zu Ext0(436 nm) zusätzliche Extinktion bei einer Wellenlänge von 436 nm einer Probe mit einer Dicke von 10 mm nach 15 Stunden Bestrahlung mit einer HOK 4/120 Lampe, Ext0(436 nm) die Extinktion bei einer Wellenlänge von 436 nm einer Probe mit einer Dicke von 10 mm ohne Bestrahlung mit der HOK 4/120 Lampe und k die Wärmeleitfähigkeit ist, und wobei F(436 nm) < 700 ppm/W ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abbildungssystem umfassend mindestens eine Laserlichtquelle mit einer Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich und ein Strahlführungselement mit hoher Solarisationsbeständigkeit bei hohen Strahlleistungsdichten. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung des Abbildungssystems, insbesondere in Projektoren und in der Materialbearbeitung.
  • Lichtquellen für Projektoren erleben derzeit einen Wandel von Xenon hin zu Laserleuchtstoffen und reinen RGB Laserquellen mit konstant ansteigenden Lichtströmen und Leistungsdichten. Heutige Kinoprojektoren mit Laserquellen erreichen beispielsweise einen Lichtstrom von bis zu 75.000 Lumen und Flächenleistungsdichten bis zu 50 W/cm2 oder mehr. Mit den steigenden Lichtströmen und Leistungsdichten erhöht sich die thermische Belastung optischer Komponenten, wodurch die Qualität der Projektion und die Langzeitstabilität beeinträchtigt werden. Das optische System eines Kinoprojektors besteht üblicherweise aus einer großvolumigen Prismenanordnung und einem Projektionsobjektiv. Insbesondere die Prismenanordnung ist einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt. Die Anforderungen an optische Gläser im Hinblick auf geringe Absorptionsverluste, das heißt maximale Transmission und geringe Solarisationsneigung, das heißt geringe induzierte Absorptionsverluste in der Anwendung, nehmen daher stetig zu.
  • Traditionelle Xenon-basierte Kinoprojektoren haben maximale Lichtströme von bis zu 45.000 Lumen. In modernen Laser-basierten Projektoren werden jedoch Lichtströme bis zu 75.000 Lumen und Flächenleistungsdichten bis zu 50 W/cm2 oder mehr erreicht. Ein starker blauer Laser regt die Emission gelben Lichts in einem Konverter an. Die grünen und gelben Kanäle werden aus dem gelben Licht mit Hilfe dichroitischer Filter extrahiert. Ein Teil des blauen Lichts wird für den blauen Kanal eingesetzt. Alle drei Kanäle werden dann für die Projektion verwendet.
  • Das Projektionssystem besteht oft aus einer komplexen Prismenanordnung, um die einzelnen Farbkanäle zu den DLP-Chips zu leiten und die Signale zur Bilderzeugung zu mischen. Die optische Weglänge kann größer als 100 bis 200 mm sein. Jegliche Lichtabsorption innerhalb der Prismenanordnung führt zu Temperaturgradienten und thermischen Linseneffekten. Das Prismenglas sollte daher eine möglichst hohe Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich aufweisen. Weitere Effekte, die mit den steigenden Lichtströmen der Projektoren zunehmend an Bedeutung gewinnen, sind Solarisationseffekte im Glas. Absorptionsinduzierte Erzeugung von Defektzentren im Prismenglas kann zu einer Verringerung der Transmission führen, die wiederum mit thermischen Linseneffekten einhergeht.
  • Solche Solarisationseffekte sind jedoch nicht nur in optischen Systemen moderner Projektoren relevant. Auch bei Anwendungen in der Materialbearbeitung spielen derartige Phänomene eine zunehmende Rolle.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung Abbildungssysteme mit Strahlführungselementen bereitzustellen, die eine hohe Solarisationsbeständigkeit im sichtbaren Spektralbereich, insbesondere im blauen Spektralbereich aufweisen und daher hervorragend in Projektoren, aber auch bei Anwendungen in der Materialbearbeitung zum Einsatz kommen können.
  • US 2007/0165685 A1 offenbart eine Halbleiterlaservorrichtung mit einem Halbleiterlaserelement mit einer Kamm-artigen Mantelschicht auf einem Halbleitersubstrat.
  • Die Datenblätter SCHOTT: „Optisches Glas“, 01.02.2014 - Firmenschrift, offenbaren Eigenschaften verschiedener optischer Gläser.
  • Abbildungssysteme sind insbesondere Systeme mit mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem Strahlführungselement, insbesondere Linsen, Prismen, Asphären und/oder Lichtleitstäbe. Derartige Lichtleitstäbe nutzen die Totalreflexion an der Glas-Luftgrenze aus und weisen typischerweise eine Länge von nicht mehr als 300 mm auf. Solche Abbildungssysteme kommen beispielsweise in Projektoren zum Einsatz, insbesondere in Kinoprojektoren. Ein Abbildungssystem sorgt in diesem Zusammenhang dafür, durch gezielte Strahlführung des Lichts der Lichtquelle ein für den Beobachter erkennbares Bild zu erzeugen, beispielsweise auf einer Leinwand. Die höchsten Leistungsdichten treten üblicherweise in den Prismen auf, insbesondere in Prismen, die für die Mischung der Farbkanäle sorgen. Daher ist es besonders wichtig, solche Prismen-Strahlführungselemente aus Materialien bereitzustellen, die diesen Leistungsdichten standhalten können, ohne dass es zu relevanten Solarisationseffekten kommt. Abbildungssysteme kommen auch bei der Materialbearbeitung zum Einsatz. Durch gezielte Strahlführung kann das Licht der Lichtquelle derart auf das zu bearbeitende Material fokussiert werden, dass der Energieeintrag der Lichtstrahlung zur Materialbearbeitung genutzt werden kann.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche gelöst. Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Abbildungssystem umfassend
    1. a) mindestens eine Laserlichtquelle ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm, einer Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm und einer Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm, und
    2. b) ein Strahlführungselement,
    wobei die Laserlichtquelle geeignet ist, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements eine mittlere Flächenleistungsdichte von mehr als 10 W/cm2 zu erzeugen, und das Strahlführungselement aus einem Glas besteht, das einen Gütefaktor F(436 nm) = S(436 nm)*(Ext0(436 nm) + Ext1(436 nm))/k aufweist, wobei F(436 nm) < 700 ppm/W ist.
  • Das erfindungsgemäße Abbildungssystem kann weitere Komponenten umfassen, beispielsweise bildgebende Chips (insbesondere DLP-Chips) und/oder eine Projektionsoptik.
  • Das erfindungsgemäße Abbildungssystem kann eine Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm umfassen. Bevorzugt umfasst das Abbildungssystem eine Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 400 nm bis 480 nm, weiter bevorzugt von 420 nm bis 470 nm, weiter bevorzugt von 425 nm bis 460 nm, weiter bevorzugt von 430 nm bis 450 nm.
  • Das erfindungsgemäße Abbildungssystem kann eine Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm umfassen. Bevorzugt umfasst das Abbildungssystem eine Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von 510 nm bis 580 nm, weiter bevorzugt von 520 nm bis 570 nm, weiter bevorzugt von 530 nm bis 560 nm, weiter bevorzugt von 540 nm bis 550 nm.
  • Das erfindungsgemäße Abbildungssystem kann eine Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm umfassen. Bevorzugt umfasst das Abbildungssystem eine Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von 600 nm bis 720 nm, weiter bevorzugt von 610 nm bis 700 nm, weiter bevorzugt von 620 nm bis 680 nm, weiter bevorzugt von 630 nm bis 660 nm, weiter bevorzugt von 640 nm bis 650 nm.
  • Das erfindungsgemäße Abbildungssystem kann genau eine Laserlichtquelle ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm, einer Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm und einer Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm umfassen. Erfindungsgemäß sind beispielsweise Abbildungssysteme, die nur eine Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm, oder nur eine Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm oder nur eine Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm umfassen.
  • Das erfindungsgemäße Abbildungssystem kann in anderen Ausführungsformen genau zwei Laserlichtquellen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm, einer Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm und einer Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm umfassen. Erfindungsgemäß sind beispielsweise Abbildungssysteme, die genau eine Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm und genau eine Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm, jedoch keine Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm umfassen. Erfindungsgemäß sind auch Abbildungssysteme, die genau eine Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm und genau eine Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm, jedoch keine Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm umfassen. Erfindungsgemäß sind auch Abbildungssysteme, die genau eine Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm und genau eine Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm, jedoch keine Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm umfassen.
  • Besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Abbildungssystem genau drei Laserlichtquellen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm, einer Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm und einer Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm. Ganz besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Abbildungssystem eine Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm, eine Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm und eine Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm.
  • Die Laserlichtquelle (insbesondere die Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm, die Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm und/oder die Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm) ist geeignet, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements, bevorzugt auf einer Fläche von mindestens 0,1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 0,5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 2 cm2, weiter bevorzugt mindestens 3 cm2, weiter bevorzugt mindestens 5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 7 cm2, weiter bevorzugt mindestens 9 cm2 des Strahlführungselements eine mittlere Flächenleistungsdichte von mehr als 10 W/cm2 zu erzeugen. Bevorzugt ist die Laserlichtquelle (insbesondere die Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm, die Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm und/oder die Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm) geeignet, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements, bevorzugt auf einer Fläche von mindestens 0,1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 0,5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 2 cm2, weiter bevorzugt mindestens 3 cm2, weiter bevorzugt mindestens 5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 7 cm2, weiter bevorzugt mindestens 9 cm2 des Strahlführungselements eine mittlere Flächenleistungsdichte von mehr als 10 W/cm2 bis 75 W/ cm2, weiter bevorzugt von 15 W/cm2 bis 60 W/cm2, weiter bevorzugt von 20 W/cm2 bis 50 W/cm2, beispielsweise 25 W/cm2 bis 45 W/cm2 oder 30 W/cm2 bis 40 W/cm2 zu erzeugen.
  • Die Laserlichtquelle B ist bevorzugt geeignet, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements, bevorzugt auf einer Fläche von mindestens 0,1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 0,5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 2 cm2, weiter bevorzugt mindestens 3 cm2, weiter bevorzugt mindestens 5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 7 cm2, weiter bevorzugt mindestens 9 cm2 des Strahlführungselements eine mittlere Flächenleistungsdichte von mehr als 10 W/cm2 zu erzeugen. Weiter bevorzugt ist die Laserlichtquelle B geeignet, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements, bevorzugt auf einer Fläche von mindestens 0,1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 0,5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 2 cm2, weiter bevorzugt mindestens 3 cm2, weiter bevorzugt mindestens 5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 7 cm2, weiter bevorzugt mindestens 9 cm2 des Strahlführungselements eine mittlere Flächenleistungsdichte von mehr als 10 W/cm2 bis 75 W/ cm2, weiter bevorzugt von 15 W/cm2 bis 60 W/cm2, weiter bevorzugt von 20 W/cm2 bis 50 W/cm2, beispielsweise 25 W/cm2 bis 45 W/cm2 oder 30 W/cm2 bis 40 W/cm2 zu erzeugen.
  • Die Laserlichtquelle G ist bevorzugt geeignet, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements, bevorzugt auf einer Fläche von mindestens 0,1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 0,5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 2 cm2, weiter bevorzugt mindestens 3 cm2, weiter bevorzugt mindestens 5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 7 cm2, weiter bevorzugt mindestens 9 cm2 des Strahlführungselements eine mittlere Flächenleistungsdichte von mehr als 10 W/cm2 zu erzeugen. Weiter bevorzugt ist die Laserlichtquelle G geeignet, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements, bevorzugt auf einer Fläche von mindestens 0,1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 0,5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 2 cm2, weiter bevorzugt mindestens 3 cm2, weiter bevorzugt mindestens 5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 7 cm2, weiter bevorzugt mindestens 9 cm2 des Strahlführungselements eine mittlere Flächenleistungsdichte von mehr als 10 W/cm2 bis 75 W/ cm2, weiter bevorzugt von 15 W/cm2 bis 60 W/cm2, weiter bevorzugt von 20 W/cm2 bis 50 W/cm2, beispielsweise 25 W/cm2 bis 45 W/cm2 oder 30 W/cm2 bis 40 W/cm2 zu erzeugen.
  • Die Laserlichtquelle R ist bevorzugt geeignet, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements, bevorzugt auf einer Fläche von mindestens 0,1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 0,5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 2 cm2, weiter bevorzugt mindestens 3 cm2, weiter bevorzugt mindestens 5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 7 cm2, weiter bevorzugt mindestens 9 cm2 des Strahlführungselements eine mittlere Flächenleistungsdichte von mehr als 10 W/cm2 zu erzeugen. Weiter bevorzugt ist die Laserlichtquelle R geeignet, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements, bevorzugt auf einer Fläche von mindestens 0,1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 0,5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 2 cm2, weiter bevorzugt mindestens 3 cm2, weiter bevorzugt mindestens 5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 7 cm2, weiter bevorzugt mindestens 9 cm2 des Strahlführungselements eine mittlere Flächenleistungsdichte von mehr als 10 W/cm2 bis 75 W/ cm2, weiter bevorzugt von 15 W/cm2 bis 60 W/cm2, weiter bevorzugt von 20 W/cm2 bis 50 W/cm2, beispielsweise 25 W/cm2 bis 45 W/cm2 oder 30 W/cm2 bis 40 W/cm2 zu erzeugen.
  • Die Laserlichtquelle B, die Laserlichtquelle G und die Laserlichtquelle R sind bevorzugt geeignet, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements, bevorzugt auf einer Fläche von mindestens 0,1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 0,5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 2 cm2, weiter bevorzugt mindestens 3 cm2, weiter bevorzugt mindestens 5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 7 cm2, weiter bevorzugt mindestens 9 cm2 des Strahlführungselements eine mittlere Flächenleistungsdichte von mehr als 10 W/cm2 zu erzeugen. Weiter bevorzugt sind die Laserlichtquelle B, die Laserlichtquelle G und die Laserlichtquelle R geeignet, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements, bevorzugt auf einer Fläche von mindestens 0,1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 0,5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 1 cm2, weiter bevorzugt mindestens 2 cm2, weiter bevorzugt mindestens 3 cm2, weiter bevorzugt mindestens 5 cm2, weiter bevorzugt mindestens 7 cm2, weiter bevorzugt mindestens 9 cm2 des Strahlführungselements eine mittlere Flächenleistungsdichte von mehr als 10 W/cm2 bis 75 W/ cm2, weiter bevorzugt von 15 W/cm2 bis 60 W/cm2, weiter bevorzugt von 20 W/cm2 bis 50 W/cm2, beispielsweise 25 W/cm2 bis 45 W/cm2 oder 30 W/cm2 bis 40 W/cm2 zu erzeugen.
  • Das erfindungsgemäße Abbildungssystem umfasst ein Strahlführungselement, das aus einem Glas besteht, das einen Gütefaktor F(436 nm) = S(436 nm)*(Ext0(436 nm) + Ext1(436 nm))/k aufweist, wobei F(436 nm) < 700 ppm/W ist.
  • Unter Bestrahlung von energetischen Photonen im UV-Bereich werden in Materialien Defekte induziert, die zu Veränderungen in der spektralen Transmission führen. Liegen diese im sichtbaren Spektralbereich geht dies mit unerwünschten Farbänderungen einher. Dieses Phänomen ist insbesondere bei optischen Komponenten aus Glas unerwünscht. Überraschend zeigt sich nun, dass bei hohen Laserleistungsdichten auch im sichtbaren Spektralbereich, z.B. bei 450nm, Defektzentren induziert werden können (=Solarisation), wie man es bei konventionellen Lichtquellen nur dann vorfindet, wenn diese im UV/NUV abstrahlen. Ohne auf eine bestimmte Erklärung eingeschränkt zu werden, wird vorliegend davon ausgegangen, dass das Auftreten von Solarisationseffekten bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht insbesondere auf nicht-lineare Effekte zurückzuführen ist, die mit den hohen Leistungsdichten einhergehen. Bei Anregung mit ausreichender Leistungsdichte könnte es zu Zwei-Photonen-Absorption kommen, was der Energie eines Photons bei der halben Wellenlänge (z.B. 450nm / 2 = 225 nm) und somit quasi einer UV-Absorption entspricht. Im Gegensatz zu herkömmlicher UV-Solarisation ist dieser Effekt in der Regel nicht auf ein der Lichtquelle zugewandtes oberflächennahes Volumen des Glases beschränkt, sondern kann entlang der gesamten optischen Weglänge erfolgen. Die gebildeten Defektzentren induzieren neue Absorptionsbanden, die die transmittierte Intensität verringern.
  • Mit den induzierten Absorptionsbanden geht eine Temperaturerhöhung innerhalb des optischen Materiales/Glases einher; da Brechzahl und geometrischer Weg sich mit der Temperatur ändern, kommt es zu einer Wellenfrontverzögerung und zu unerwünschten Abbildungsfehlern.
  • Daraus ergeben sich besonders hohe Anforderungen an das Material von Strahlführungselementen, die in Abbildungssystemen eingesetzt werden, die Laserlichtquellen umfassen, die geeignet sind, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements eine mittlere Flächenleistungsdichte von mehr als 10 W/cm2 zu erzeugen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, Abbildungssysteme bereitzustellen, die unerwünschte Abbildungsfehler vermeiden oder zumindest stark reduzieren.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform eines Abbildungssystems der vorliegenden Erfindung ist schematisch in 1 gezeigt. Nach dieser Ausführungsform ist das Abbildungssystem ein DLP-Projektor. Der Ausdruck „DLP“ steht als Abkürzung für den englischen Begriff „Digital Light Processing“. Das in 1 gezeigte erfindungsgemäße Abbildungssystem umfasst eine Laserlichtquelle 1 und ein Strahlführungselement 2. Erfindungsgemäß umfasst das Abbildungssystem mindestens eine Laserlichtquelle ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm, einer Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm und einer Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm. Es ist somit auch möglich, dass mehr als eine der genannten Laserlichtquellen im erfindungsgemäßen Abbildungssystem vorhanden ist, insbesondere eine blaue Laserlichtquelle, eine grüne Laserlichtquelle und eine rote Laserlichtquelle. Die in 1 vereinfachend als ein einziger Kasten dargestellte Laserlichtquelle 1 kann beispielsweise drei verschiedenfarbige Diodenlaser repräsentieren, insbesondere einen blaue Diodenlaser, einen grünen Diodenlaser und einen roten Diodenlaser. Es ist auch möglich, dass nur eine einzige Laserlichtquelle vorhanden ist, beispielsweise eine blaue Laserlichtquelle. In einigen Ausführungsformen kann mit Hilfe eines Konverters, insbesondere eines keramischen Konverters von einer blauen Laserlichtquelle emittiertes blaues Licht über Lumineszenz in Licht mit höherer Wellenlänge umgewandelt werden, beispielsweise in gelbes, grünes, rotes und/oder gelb-grünes Licht.
  • In dem in 1 dargestellten DLP-Projektor emittiert die Laserlichtquelle 1 blaues, grünes und rotes Licht (dargestellt durch den Pfeil 5). Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Laserlichtquelle 1 das Vorhandensein eines blauen, eines grünen und eines roten Diodenlasers repräsentiert. Es ist auch möglich, dass lediglich ein blauer Laser vorhanden ist und das zusätzlich emittierte grüne und rote Licht durch den Einsatz von Konvertermaterial erzeugt wird. Die drei von der Laserlichtquelle 1 emittierten Farben 5 erreichen nach Verlassen der Laserlichtquelle 1 das Strahlführungselement 2. Das Strahlführungselement 2 umfasst mindestens ein Prisma und kann beispielsweise auch eine mehrere Prismen umfassende Prismenanordnung repräsentieren. Eine Prismenanordnung kann beispielsweise aus zwei oder drei Prismen bestehen. Durch den Pfeil 6 wird gezeigt, dass das Strahlführungselement 2 das Licht der drei von der Laserlichtquelle 1 emittierten Farben auf bildgebende Chips 3 umlenkt. Bevorzugt wird das Licht jeder der drei Farben (blau, grün und rot) auf je einen bildgebenden Chip 3 umgelenkt. Der Einfachheit halber ist in 1 nur ein einziger Kasten gezeigt, der die bildgebenden Chips 3 repräsentiert. Bevorzugte bildgebende Chips 3 sind DLP-Chips 3. Bevorzugt umfasst das Abbildungssystem je einen bildgebenden Chip 3 für jeden Farbkanal. Der in 1 gezeigte Kasten repräsentiert also bevorzugt drei bildgebende Chips 3 (je einen für blau, grün und rot), insbesondere drei DLP-Chips 3.
  • Die von den DLP-Chips 3 erzeugten Bilder (insbesondere je ein Bild in blau, grün und rot) erreichen dann das Strahlführungselement 2, insbesondere das Prisma 2 oder die Prismenanordnung 2. Dies wird durch den Pfeil 7 gezeigt.
  • Das Strahlführungselement 2 sorgt dann dafür, dass ein zusammengesetztes Farbbild zur Projektionsoptik 4 gelangt. Dies ist durch den Pfeil 8 gezeigt.
  • Insbesondere im Bereich des Strahlführungselements 2 kann es zu sehr hohen Flächenleistungsdichten kommen. Daher ist es wichtig, dass das Strahlführungselement 2 aus einem Glas besteht, das einen erfindungsgemäßen Gütefaktor aufweist.
  • Die Aufgabe wird insbesondere dadurch gelöst, dass das Strahlführungselement aus einem Glas besteht, das einen Gütefaktor F(436 nm) = S(436 nm)*(Ext0(436 nm) + Ext1(436 nm))/k aufweist, wobei F(436 nm) < 700 ppm/W ist.
  • Der Gütefaktor F berücksichtigt verschiedene Faktoren, die in der hier gefundenen Kombination zur Reduzierung von Abbildungsfehlern führen. Dabei werden sowohl wellenlängenabhängige als auch wellenlängenunabhängige Faktoren berücksichtigt. Der Gütefaktor F(436nm) bei einer Wellenlänge von 436 nm ist repräsentativ für das Verhalten des Glases im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm. Dieser Bereich wiederum ist repräsentativ für das Verhalten des Glases im gesamten sichtbaren Spektralbereich. Erfindungsgemäß gilt F(436 nm) < 700 ppm/W.
  • Das Verhalten des Glases bei Wellenlängen außerhalb des Bereichs von 380 nm bis 490 nm kann in einigen Fällen, wenn auch in einem geringeren Ausmaß, zu Abbildungsfehlern beitragen. Der Gütefaktor F(436 nm) ist prinzipiell ausreichend zur Beschreibung der Güte des Glases. In bestimmten Fällen kann es jedoch sinnvoll sein, neben dem Verhalten des Glases bei einer Wellenlänge von 436 nm auch das Verhalten bei einer Wellenlänge von 546 nm, die repräsentativ für den Wellenlängenbereich von > 490 nm bis 585 nm ist, und/oder bei einer Wellenlänge von 644 nm, die repräsentativ für den Wellenlängenberiech von > 585 nm bis 750 nm ist, zu berücksichtigen. Bevorzugt besteht das Strahlführungselement aus einem Glas, das einen Gütefaktor F(546 nm) = S(546 nm)*(Ext0(546 nm) + Ext1(546 nm))/k aufweist, wobei F(546 nm) < 215 ppm/W ist, und/oder das einen Gütefaktor F(644 nm) = S(644 nm)*(Ext0(644 nm) + Ext1(644 nm))/k aufweist, wobei F(644 nm) < 85 ppm/W ist.
  • Aus dem Verhalten des Glases bei 436 nm, 546 nm und 644 nm lässt sich ein Gütefaktor F(RGB) bestimmen. Bevorzugt besteht das Strahlführungselement aus einem Glas, das einen Gütefaktor F(RGB) = F(436 nm) + F(546 nm) + F(644 nm) = S(436 nm)*(Ext0(436 nm) + Ext1(436 nm))/k + S(546 nm)*(Ext0(546 nm) + Ext1(546 nm))/k + S(644 nm)*(Ext0(644 nm) + Ext1(644 nm))/k aufweist, wobei F(RGB) < 1000 ppm/W ist.
  • Der Gütefaktor F berücksichtigt die Thermalität S(λ), die nicht-induzierte Extinktion Ext0(λ), die induzierte Extinktion Ext1(λ) und die Wärmeleitfähigkeit k des Glases. Thermalität, nicht-induzierte Extinktion und induzierte Extinktion sind wellenlängenabhängige Größen. Die Wärmeleitfähigkeit ist unabhängig von der Wellenlänge. Die nicht-induzierte Extinktion Ext0(λ) kann als Maß für die Extinktion im Anlieferungszustand beziehungsweise vor dem bestimmungsgemäßen Einsatz dienen. Die induzierte Extinktion Ext1(λ) kann als Maß für die durch den sachgemäßen Betrieb potentiell induzierte Extinktion dienen.
  • Erfindungsgemäß gilt F(436 nm) < 700 ppm/W. Bevorzugt ist F(436 nm) höchstens 600 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 500 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 400 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 350 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 300 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 275 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 250 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 225 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 210 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 200 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 150 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 100 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 75 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 50 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 25 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 20 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 15 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 10 ppm/W. In einigen Ausführungsformen beträgt F(436 nm) mindestens 0,1 ppm/W, mindestens 0,5 ppm/W, mindestens 1 ppm/W oder mindestens 2 ppm/W.
  • Bevorzugt gilt F(546 nm) < 215 ppm/W. Weiter bevorzugt ist F(546 nm) höchstens 200 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 175 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 150 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 125 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 100 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 90 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 80 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 70 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 60 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 50 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 40 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 30 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 20 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 15 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 10 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 8 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 6 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 5 ppm/W. In einigen Ausführungsformen beträgt F(546 nm) mindestens 0,001 ppm/W, mindestens 0,005 ppm/W, mindestens 0,01 ppm/W, mindestens 0,02 ppm/W, mindestens 0,1 ppm/W, mindestens 0,5 ppm/W oder mindestens 1 ppm/W.
  • Bevorzugt gilt F(644 nm) < 85 ppm/W. Weiter bevorzugt ist F(644 nm) höchstens 80 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 75 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 70 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 65 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 60 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 55 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 50 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 45 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 40 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 35 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 30 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 25 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 20 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 15 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 10 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 8 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 6 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 5 ppm/W. In einigen Ausführungsformen beträgt F(546 nm) mindestens 0,001 ppm/W, mindestens 0,005 ppm/W, mindestens 0,01 ppm/W oder mindestens 0,02 ppm/W, mindestens 0,1 ppm/W, mindestens 0,5 ppm/W oder mindestens 1 ppm/W.
  • Bevorzugt besteht das Strahlführungselement daher aus einem Glas, das einen Gütefaktor F(RGB) = F(436 nm) + F(546 nm) + F(644 nm) = S(436 nm)*(Ext0(436 nm) + Ext1(436 nm))/k + S(546 nm)*(Ext0(546 nm) + Ext1(546 nm))/k + S(644 nm)*(Ext0(644 nm) + Ext1(644 nm))/k aufweist, wobei F(RGB) < 1000 ppm/W ist. Bevorzugt ist F(RGB) höchstens 900 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 800 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 700 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 600 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 500 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 400 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 350 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 300 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 250 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 200 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 150 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 100 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 80 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 60 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 50 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 40 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 30 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 25 ppm/W, weiter bevorzugt höchstens 20 ppm/W. In einigen Ausführungsformen beträgt F(RGB) mindestens 0,5 ppm/W, mindestens 1 ppm/W, mindestens 2 ppm/W oder mindestens 5 ppm/W.
  • Eine Größe, die einen maßgeblichen Einfluss auf den Gütefaktor F hat, ist die wellenlängenabhängige Thermalität S(λ). Die Thermalität beschreibt die relative Änderung des optischen Weges s = (n-1)*d mit der Temperatur T, wobei n der Brechungsindex und d die Probendicke ist. Es gilt: S =1/s*ds/dT. Da sowohl d=d(T) als auch n=n(T) ist, gilt: S=1/s * (dn/dT*d + (n-1) dd/dT). Demnach gilt S=1/(n-1)*dn/dT + 1/d*dd/dT=1/(n-1)*dn/dT + CTE. Der CTE ist der thermische Ausdehnungskoeffizient oder Wärmeausdehnungskoeffizient (englisch: „coefficient of thermal expansion“).
  • Der Wärmeausdehnungskoeffizient wird bevorzugt bestimmt, wie unter DIN 51045-1:2005-08 und DIN ISO 7991 1998-02 beschrieben. Dabei wird eine Glasprobe definierter Länge präpariert und in einem Dilatometer die relative Längenänderung (DeltaL/L) pro Temperarturintervall (Delta T) gemessen. Für die Berechnung der Thermalität S(λ) wird der mittlere Wärmeausdehnungskoeffizient in einem Temperaturintervall von -30°C bis +70°C verwendet. Ein geringer thermischer Ausdehnungskoeffizient ist vorteilhaft, insbesondere in einem Temperaturbereich von -30°C bis 70°C (CTE (-30/70)). Bevorzugt liegt der CTE (-30/70) in einem Bereich von 3,0 bis 14,0 ppm/K, insbesondere von 4,0 bis 10,0 ppm/K, von 4,5 bis 9,5 ppm/K, von 5,0 bis 8,0 ppm/K, und/oder von 5,5 bis 7,5 ppm/K, beispielsweise von 5,6 bis 7,3 ppm/K oder von 5,7 bis 7,2 ppm/K.
  • Die Bestimmung von dn/dT kann mit einem Prismenspektrometer (mit einem ganzen Prisma) erfolgen, das sich in einer Temperaturkammer befindet. Bevorzugt ist die Messung in einer Konfiguration bei der der Gesamtablenkwinkel minimal wird, da sich dann die Brechzahl nur durch den Ablenkwinkel und den bekannten Prismenwinkel berechnen lässt.
  • Die Bestimmung von dn/dT erfolgt jedoch besonders bevorzugt mit der Halbprismenmethode. Dazu wird die Probe in Form eines Halbprismas in eine temperierte Probenkammer gebracht.
  • Das Prisma wird mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen bestrahlt und jeweils der Ablenkwinkel bestimmt. Dabei wird die Temperatur in der Kammer variiert. Dadurch erhält man den Brechwert als Funktion der Wellenlänge und der Temperatur. Für die Berechnung der Thermalität S(λ) wird der mittlere dn/dT in einem Temperaturbereich von +20°C bis +40°C verwendet. Um das Ausmaß thermischer Linseneffekte möglichst gering zu halten, ist es vorteilhaft, wenn die Änderung des Brechungsindex mit der Temperatur (dn/dT) möglichst gering ist, insbesondere innerhalb eines Temperaturbereichs von 20°C bis 40°C. Bevorzugt liegt der mittlere dn/dT bei einer Wellenlänge von 436 nm, 546 nm und/oder 644 nm in einem Temperaturbereich von 20°C bis 40°C in einem Bereich von 0,1 bis 8,0 ppm/K, insbesondere von 0,2 bis 7,0 ppm/K, von 0,3 bis 6,0 ppm/K und/oder von 0,4 bis 5,0 ppm/K, wobei sich die Angaben auf den Absolutwert (Betrag) des mittleren dn/dT beziehen.
  • Wie oben beschrieben, geht mit den induzierten Absorptionsbanden eine Temperaturerhöhung innerhalb des Glases einher, sodass es zu einer Wellenfrontverzögerung und zu unerwünschten Abbildungsfehlern kommt, wenn Brechzahl und geometrischer Weg sich mit der Temperatur ändern. Die Änderung des optischen Weges mit der Temperatur (die Thermalität S) ist daher bevorzugt gering. Auf diese Weise können Abbildungsfehler minimiert werden, selbst wenn es zu induzierten Absorptionsbanden kommt.
  • Bevorzugt beträgt S(436 nm) höchstens 50 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 30 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 25 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 20 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 15 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 10 ppm/K. In einigen Ausführungsformen beträgt S(436 nm) mindestens 0,1 ppm/K, mindestens 0,5 ppm/K, mindestens 1 ppm/K oder mindestens 2 ppm/K.
  • Bevorzugt beträgt S(546 nm) höchstens 50 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 30 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 25 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 20 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 15 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 10 ppm/K. In einigen Ausführungsformen beträgt S(546 nm) mindestens 0,1 ppm/K, mindestens 0,5 ppm/K, mindestens 1 ppm/K oder mindestens 2 ppm/K.
  • Bevorzugt beträgt S(644 nm) höchstens 50 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 30 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 25 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 20 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 15 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 10 ppm/K. In einigen Ausführungsformen beträgt S(644 nm) mindestens 0,1 ppm/K, mindestens 0,5 ppm/K, mindestens 1 ppm/K oder mindestens 2 ppm/K.
  • Bevorzugt betragen S(436 nm), S(546 nm) und S(644 nm) höchstens 50 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 30 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 25 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 20 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 15 ppm/K, weiter bevorzugt höchstens 10 ppm/K. In einigen Ausführungsformen betragen S(436 nm), S(546 nm) und S(644 nm) mindestens 0,1 ppm/K, mindestens 0,5 ppm/K, mindestens 1 ppm/K oder mindestens 2 ppm/K.
  • Weitere wichtige Größen sind die nicht-induzierte Extinktion Exto und die induzierte Extinktion Ext1. Ext1(λ) beschreibt die (im Vergleich zu Ext0(λ)) zusätzliche Extinktion pro cm bei der Wellenlänge λ nach Bestrahlung der Probe. Die induzierte Extinktion Ext1 hängt u.a. von der Art der Bestrahlungsquelle ab. Um Materialen hinsichtlich ihrer Solarisationsstabilität zu bewerten, hat sich ein Test mit einer Hg-Hochdrucklampe (HOK 4) als vorteilhaft erwiesen. Die induzierte Extinktion Ext1(λ) beschreibt erfindungsgemäß die (im Vergleich zu Ext0(λ)) zusätzliche Extinktion pro cm bei der Wellenlänge λ einer Probe mit einer Probendicke d von 10 mm nach Bestrahlung mit einer HOK 4 Lampe für 15 Stunden. Die nicht-induzierte Extinktion Ext0(λ) beschreibt demgegenüber die Extinktion pro cm bei der Wellenlänge λ einer Probe mit einer Probendicke d von 10 mm vor der Bestrahlung.
  • Es wird eine HOK 4/120 Lampe von Philips verwendet. Das Spektrum dieser HOK 4/120 Lampe ist in 2 gezeigt. Der Abstand zwischen der Lampe und der Probe beträgt 7 cm. Die Leistungsdichte beträgt 25 mW/cm2. Die Probengröße beträgt bevorzugt 20 mm × 30 mm × 10 mm. Dabei wird die Abmessung von 10 mm, wie bereits oben beschrieben, als Probendicke d bezeichnet.
  • Es ist vorteilhaft, wenn Ext0 und Ext1 gering sind. Beide Werte tragen somit in Summe zum Gütefaktor F bei.
  • Eine geringe nicht-induzierte Extinktion Ext0 ist vorteilhaft, da somit gleichsam eine geringe Ausgangsextinktion ohne vorherige Bestrahlung mit der HOK 4 Lampe besteht.
  • Eine geringe induzierte Extinktion Ext1 ist ebenfalls vorteilhaft. Sie zeigt an, dass auch nach Bestrahlung keine übermäßige Extinktion auftritt und ist somit ein Maß für die Solarisationsbeständigkeit.
  • Die Extinktion Ext(λ) wird als Quotient aus dem natürlichen Logarithmus des Quotienten aus einfallender Strahlung I0 und austretender Strahlung I der Wellenlänge λ als Dividend und der Probendicke d als Divisor beschrieben: Ext(λ) = ln(I0/I)/d. Auf diese Weise können sowohl Ext0 als auch Ext1 bestimmt werden. Wie bereits oben beschrieben, beträgt die Probendicke d erfindungsgemäß 10 mm.
  • Bevorzugt beträgt Ext0(436 nm) weniger als 0,01/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,008/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,005/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,004/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,003/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,002/cm. In einigen Ausführungsformen beträgt Ext0(436 nm) mindestens 0,0001/cm, mindestens 0,0002/cm, mindestens 0,0003/cm oder mindestens 0,0005/cm.
  • Bevorzugt beträgt Ext0(546 nm) weniger als 0,01/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,008/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,005/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,004/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,003/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,002/cm, weiter bevorzugt weniger als 0,0015/cm, weiter bevorzugt weniger als 0,001/cm. In einigen Ausführungsformen beträgt Ext0(546 nm) mindestens 0,0001/cm, mindestens 0,0002/cm, mindestens 0,0003/cm oder mindestens 0,0005/cm.
  • Bevorzugt beträgt Ext0(644 nm) weniger als 0,01/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,008/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,005/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,004/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,003/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,002/cm, weiter bevorzugt weniger als 0,0015/cm. In einigen Ausführungsformen beträgt Ext0(644 nm) mindestens 0,0001/cm, mindestens 0,0002/cm, mindestens 0,0003/cm oder mindestens 0,0005/cm.
  • Bevorzugt betragen Ext0(436 nm), Ext0(546 nm) und Ext0(644 nm) weniger als 0,01/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,008/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,005/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,004/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,003/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,002/cm. In einigen Ausführungsformen betragen Ext0(436 nm), Ext0(546 nm) und Ext0(644 nm) mindestens 0,0001/cm, mindestens 0,0002/cm, mindestens 0,0003/cm oder mindestens 0,0005/cm.
  • Bevorzugt beträgt Ext1(436 nm) weniger als 0,3/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,2/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,1/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,08/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,06/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,04/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,02/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,01/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,009/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,008/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,007/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,006/cm. In einigen Ausführungsformen beträgt Ext1(436 nm) mindestens 0,0005/cm, mindestens 0,001/cm, mindestens 0,0015/cm oder mindestens 0,02/cm.
  • Bevorzugt beträgt Ext1(546 nm) weniger als 0,3/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,2/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,1/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,08/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,06/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,04/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,02/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,01/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,009/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,008/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,007/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,006/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,005/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,004/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,003/cm. In einigen Ausführungsformen beträgt Ext1(546 nm) mindestens 0,0001/cm, mindestens 0,0002/cm, mindestens 0,0003/cm oder mindestens 0,0005/cm.
  • Bevorzugt beträgt Ext1(644 nm) weniger als 0,3/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,2/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,1/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,08/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,06/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,04/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,02/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,01/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,009/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,008/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,007/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,006/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,005/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,004/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,003/cm. In einigen Ausführungsformen beträgt Ext1(644 nm) mindestens 0,0001/cm, mindestens 0,0002/cm, mindestens 0,0003/cm oder mindestens 0,0005/cm.
  • Bevorzugt betragen Ext1(436 nm), Ext1(546 nm) und Ext1(644 nm) weniger als 0,3/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,2/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,1/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,08/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,06/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,04/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,02/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,01/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,009/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,008/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,007/cm, weiter bevorzugt höchstens 0,006/cm. In einigen Ausführungsformen betragen Ext1(436 nm), Ext1(546 nm) und Ext1(644 nm) mindestens 0,0001/cm, mindestens 0,0002/cm, mindestens 0,0003/cm oder mindestens 0,0005/cm.
  • Eine weitere wichtige Größe ist die Wärmeleitfähigkeit k. Die Wärmeleitfähigkeit ist das Produkt aus Dichte, spezifischer Wärmekapazität und Temperaturleitfähigkeit. Die Bestimmung der Dichte erfolgt bevorzugt nach dem Prinzip des Archimedes (insbesondere ASTM C693:1993). Um die Temperaturabhängigkeit der Dichte zu ermitteln, wird das Ausdehnungsverhalten bevorzugt mittels Dilatometrie bestimmt, wie unter DIN 51045-1:2005-08 und DIN ISO 7991 :1998-02 beschrieben. Die spezifische Wärmekapazität wird bevorzugt mittels DSC (dynamische Differenzkalorimetrie; englisch: „differential scanning calorimetry“) gemäß DIN 51007:2019-04 bestimmt. Die Temperaturleitfähigkeit wird bevorzugt mittels Flash Analyse gemäß ASTM E1461:2013 ermittelt.
  • Eine hohe Wärmeleitfähigkeit k begrenzt die stationäre Temperaturerhöhung des optischen Glases im Strahlengang. Bevorzugt beträgt die Wärmeleitfähigkeit k mehr als 0,005 W/(cm*K), weiter bevorzugt mindestens 0,006 W/(cm*K), weiter bevorzugt mindestens 0,007 W/(cm*K), weiter bevorzugt mindestens 0,008 W/(cm*K), beispielsweise mindestens 0,009 W/(cm*K) oder mindestens 0,010 W/(cm*K). In einigen Ausführungsformen beträgt die Wärmeleitfähigkeit k höchstens 0,050 W/(cm*K), höchstens 0,040 W/(cm*K), höchstens 0,030 W/(cm*K), höchstens 0,020 W/(cm*K) oder höchstens 0,015 W/(cm*K).
  • Wie oben beschrieben sind die Strahlführungselemente aus einem Glas, das in besonderem Maße solarisationsbeständig ist, insbesondere im blauen Spektralbereich. Dies ist vorteilhaft für entsprechende Anwendungen in Projektoren und bei der Materialbearbeitung, da dadurch das Auftreten thermischer Linseneffekte drastisch reduziert wird. Weitere Aspekte können zusätzlich zur Reduktion thermischer Linseneffekte beitragen. Beispielsweise wird bei gegebener lokaler deponierter Wärmeleistung (durch Absorption des Laserlichtes) die sich stationär einstellende Temperaturdifferenz mit zunehmender Wärmeleitung kleiner und damit die temperaturindizierten Abbildungsfehler. Daher ist eine hohe Wärmeleitfähigkeit k vorteilhaft.
  • Je nach Anwendungsgebiet kann auch der Brechungsindex eine Rolle spielen. Bevorzugt liegt der Brechungsindex bei einer Wellenlänge von 436 nm, 546 nm und/oder 644 nm in einem Bereich von 1,45 bis 1,65.
  • Es hat sich gezeigt, dass verschiedenste Glasfamilien verwendet werden können, um ein Glas mit einem erfindungsgemäßen Gütefaktor zu erhalten. Das Glas ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fluorophosphatglas, Silikatglas, Borosilikatglas, Niobphosphaten und Aluminoborosilikatglas. Besondere Relevanz haben die verwendeten Läutermittel, wie unten erläutert.
  • Bevorzugt besteht das Strahlführungselement aus einem Glas umfassend die folgenden Komponenten in den angegebenen Anteilen (in Gew.-%).
    von bis
    SiO2 0 80
    B2O3 0 30
    Al2O3 0 25
    Li2O 0 5
    Na2O 0 20
    K2O 0 25
    MgO 0 10
    CaO 0 20
    BaO 0 55
    ZnO 0 35
    SrO 0 25
    TiO2 0 5
    ZrO2 0 15
    La2O3 0 25
    P2O5 0 45
    Nb2O5 0 50
    F 0 45
    Sb2O3 0 0,5
    As2O3 0 < 0,3
    SnO2 0 0,5
  • Das Glas der Erfindung kann beispielsweise ein Fluorophosphatglas sein. Ein besonders bevorzugtes Fluorophosphatglas der Erfindung umfasst die folgenden Komponenten in den angegebenen Anteilen (in Gew.-%).
    von bis
    SiO2 0 5
    B2O3 0 5
    Al2O3 5 25
    Li2O 0 5
    Na2O 0 5
    K2O 0 5
    MgO 1 10
    CaO 5 20
    BaO 10 30
    ZnO 0 5
    SrO 10 25
    TiO2 0 5
    ZrO2 0 5
    La2O3 0 5
    P2O5 5 15
    F 15 45
    Sb2O3 0 0,5
    As2O3 0 < 0,3
    SnO2 0 0,5
  • Das erfindungsgemäße Fluorophosphatglas enthält bevorzugt weniger als 0,3 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,2 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% von jeder der Komponenten SiO2, B2O3, Li2O, Na2O, K2O, ZnO, TiO2, ZrO2, La2O3, Sb2O3, As2O3 und SnO2 oder ist besonders bevorzugt sogar frei von diesen Komponenten.
  • Bevorzugt enthält das Fluorophosphatglas Al2O3 in einem Anteil von 7,5 bis 22,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 10 bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt von 14 bis 19 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Fluorophosphatglas MgO in einem Anteil von 1,5 bis 7,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 2 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 2,5 bis 3,5 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Fluorophosphatglas CaO in einem Anteil von 7,5 bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt von 9 bis 14 Gew.-%, weiter bevorzugt von 10 bis 13 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Fluorophosphatglas BaO in einem Anteil von 11 bis 25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 12 bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt von 13 bis 17 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Fluorophosphatglas SrO in einem Anteil von 15 bis 24 Gew.-%, weiter bevorzugt von 16 bis 23 Gew.-%, weiter bevorzugt von 16,5 bis 22 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Fluorophosphatglas P2O5 in einem Anteil von 6 bis 12 Gew.-%, weiter bevorzugt von 7 bis 11 Gew.-%, weiter bevorzugt von 8 bis 10 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Fluorophosphatglas F in einem Anteil von 20 bis 40 Gew.-%, weiter bevorzugt von 25 bis 35 Gew.-%, weiter bevorzugt von 27,5 bis 32,5 Gew.-%.
  • Das Glas der Erfindung kann beispielsweise ein Silikatglas sein. Ein besonders bevorzugtes Silikatglas der Erfindung umfasst die folgenden Komponenten in den angegebenen Anteilen (in Gew.-%).
    von bis
    SiO2 30 55
    B2O3 0 5
    Al2O3 0 5
    Li2O 0,1 5
    Na2O 1 20
    K2O 0,5 15
    MgO 0 5
    CaO 0 5
    BaO 1 30
    ZnO 2 35
    SrO 0 5
    TiO2 0 5
    ZrO2 1 15
    La2O3 1 25
    P2O5 0 5
    F 0 5
    Sb2O3 0 0,5
    As2O3 0 < 0,3
    SnO2 0 0,5
  • Das erfindungsgemäße Silikatglas enthält bevorzugt weniger als 0,3 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,2 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% von jeder der Komponenten B2O3, Al2O3, MgO, CaO, SrO, TiO2, P2O5, F, Sb2O3 und As2O3 oder ist besonders bevorzugt sogar frei von diesen Komponenten.
  • Bevorzugt enthält das Silikatglas SiO2 in einem Anteil von 35 bis 50 Gew.-%, weiter bevorzugt von 37,5 bis 47,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 40 bis 45 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Silikatglas Li2O in einem Anteil von 0,2 bis 4 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,4 bis 2 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 1,5 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Silikatglas Na2O in einem Anteil von 2 bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt von 3 bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt von 4 bis 7,5 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Silikatglas K2O in einem Anteil von 1 bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1,5 bis 7,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 2 bis 5 Gew.-%.
  • Bevorzugt liegt die Summe der Anteile der Alkalimetalloxide (R2O) im Silikatglas in einem Bereich von 1 bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt von 2 bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt von 5 bis 12,5 Gew.-%. Das Glas enthält bevorzugt neben Li2O, Na2O und/oder K2O keine weiteren Alkalimetalloxide.
  • Bevorzugt enthält das Silikatglas BaO in einem Anteil von 2 bis 25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 5 bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt von 7,5 bis 15 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Silikatglas ZnO in einem Anteil von 5 bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt von 10 bis 27,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 15 bis 25 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Silikatglas ZrO2 in einem Anteil von 1,5 bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt von 2 bis 8,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 3 bis 7 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Silikatglas La2O3 in einem Anteil von 2 bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt von 5 bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt von 7,5 bis 12,5 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Silikatglas SnO2 in einem Anteil von 0,05 bis 0,4 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,1 bis 0,35 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,15 bis 0,25 Gew.-%.
  • Das Glas der Erfindung kann beispielsweise ein Borosilikatglas sein. Ein besonders bevorzugtes Borosilikatglas der Erfindung umfasst die folgenden Komponenten in den angegebenen Anteilen (in Gew.-%).
    von bis
    SiO2 50 80
    B2O3 2 30
    Al2O3 0 5
    Li2O 0 5
    Na2O 0 20
    K2O 1 25
    MgO 0 5
    CaO 0 10
    BaO 0 10
    ZnO 0 5
    SrO 0 5
    TiO2 0 5
    ZrO2 0 5
    La2O3 0 5
    P2O5 0 5
    F 0 20
    Sb2O3 0 0,5
    As2O3 0 < 0,3
    SnO2 0 0,5
  • Das erfindungsgemäße Borosilikatglas enthält bevorzugt weniger als 0,3 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,2 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% von jeder der Komponenten Al2O3, Li2O, MgO, ZnO, SrO, ZrO2, La2O3, P2O5, As2O3 und SnO2 oder ist besonders bevorzugt sogar frei von diesen Komponenten.
  • Bevorzugt enthält das Borosilikatglas SiO2 in einem Anteil von 52,5 bis 77,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 55 bis 75 Gew.-%, weiter bevorzugt von 57,5 bis 72,5 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Borosilikatglas B2O3 in einem Anteil von 5 bis 25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 7,5 bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt von 9 bis 19 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Borosilikatglas Na2O in einem Anteil von 0 bis 17,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0 bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0 bis 12,5 Gew.-%. In bestimmten Ausführungsformen enthält das Glas mindestens 2 Gew.-%, mindestens 5 Gew.-% oder sogar mindestens 8 Gew.-% Na2O.
  • Bevorzugt enthält das Borosilikatglas K2O in einem Anteil von 2 bis 24 Gew.-%, weiter bevorzugt von 4 bis 23 Gew.-%, weiter bevorzugt von 6 bis 22 Gew.-%.
  • Bevorzugt liegt die Summe der Anteile der Alkalimetalloxide (R2O) im Borosilikatglas in einem Bereich von 5 bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt von 10 bis 25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 15 bis 22 Gew.-%. Das Glas enthält bevorzugt neben Na2O und/oder K2O keine weiteren Alkalimetalloxide.
  • Bevorzugt enthält das Borosilikatglas CaO in einem Anteil von 0 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0 bis 2 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0 bis 1 Gew.-%. In bestimmten Ausführungsformen enthält das Glas mindestens 0,1 Gew.-% oder mindestens 0,2 Gew.-% CaO.
  • Bevorzugt enthält das Borosilikatglas BaO in einem Anteil von 0 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0 bis 3,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0 bis 2 Gew.-%. In bestimmten Ausführungsformen enthält das Glas mindestens 0,1 Gew.-% BaO.
  • Bevorzugt enthält das Borosilikatglas TiO2 in einem Anteil von 0 bis 2 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0 bis 1 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0 bis 0,5 Gew.-%. In bestimmten Ausführungsformen enthält das Glas mindestens 0,1 Gew.-% TiO2.
  • Bevorzugt enthält das Borosilikatglas F in einem Anteil von 0 bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0 bis 12,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0 bis 10 Gew.-%. In bestimmten Ausführungsformen enthält das Glas mindestens 1 Gew.-%, mindestens 2 Gew.-% oder sogar mindestens 5 Gew.-% F.
  • Bevorzugt enthält das Borosilikatglas Sb2O3 in einem Anteil von 0,01 bis 0,45 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,01 bis 0,4 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,01 bis 0,35 Gew.-%.
  • Das Glas der Erfindung kann beispielsweise ein Aluminoborosilikatglas sein. Ein besonders bevorzugtes Aluminoborosilikatglas der Erfindung umfasst die folgenden Komponenten in den angegebenen Anteilen (in Gew.-%).
    von bis
    SiO2 60 80
    B2O3 5 30
    Al2O3 0,1 15
    Li2O 0 5
    Na2O 0,1 15
    K2O 1 20
    MgO 0 5
    CaO 0 5
    BaO 0 10
    ZnO 0 10
    SrO 0 5
    TiO2 0 5
    ZrO2 0 5
    La2O3 0 5
    P2O5 0 5
    F 0 10
    Sb2O3 0 0,5
    As2O3 0 < 0,3
    SnO2 0 0,5
  • Das erfindungsgemäße Aluminoborosilikatglas enthält bevorzugt weniger als 0,3 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,2 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% von jeder der Komponenten Li2O, MgO, CaO, SrO, TiO2, ZrO2, La2O3, P2O5, As2O3 und SnO2 oder ist besonders bevorzugt sogar frei von diesen Komponenten.
  • Bevorzugt enthält das Aluminoborosilikatglas SiO2 in einem Anteil von 62,5 bis 77,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 65 bis 75 Gew.-%, weiter bevorzugt von 67,5 bis 72,5 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Aluminoborosilikatglas B2O3 in einem Anteil von 7,5 bis 25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 10 bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt von 12,5 bis 17,5 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Aluminoborosilikatglas Na2O in einem Anteil von 0,2 bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 1 bis 3 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Aluminoborosilikatglas K2O in einem Anteil von 2 bis 17,5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 5 bis 15 Gew.-%, weiter bevorzugt von 10 bis 14 Gew.-%.
  • Bevorzugt liegt die Summe der Anteile der Alkalimetalloxide (R2O) im Aluminoborosilikatglas in einem Bereich von 2 bis 25 Gew.-%, weiter bevorzugt von 5 bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt von 10 bis 15 Gew.-%. Das Glas enthält bevorzugt neben Na2O und/oder K2O keine weiteren Alkalimetalloxide.
  • Bevorzugt enthält das Aluminoborosilikatglas BaO in einem Anteil von 0,02 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,05 bis 2 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,1 bis 1 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Aluminoborosilikatglas ZnO in einem Anteil von 0,05 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,1 bis 2 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,15 bis 1 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Aluminoborosilikatglas F in einem Anteil von 0,1 bis 5 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,2 bis 2 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,5 bis 1,5 Gew.-%.
  • Bevorzugt enthält das Aluminoborosilikatglas Sb2O3 in einem Anteil von 0,02 bis 0,45 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,05 bis 0,4 Gew.-%, weiter bevorzugt von 0,1 bis 0,35 Gew.-%.
  • Besondere Relevanz haben die verwendeten Läutermittel sowie CeO2 und Fe2O3 und zwar unabhängig vom verwendeten Glassystem. Die folgenden Angaben sind daher für sämtliche Glasfamilien gültig.
  • Bevorzugt ist das Glas frei von CeO2 und Fe2O3. Dadurch können besonders niedrige Exto-Werte erzielt werden.
  • Bevorzugt beträgt der Anteil an As2O3 an den erfindungsgemäßen Gläsern weniger als 0,3 Gew.-%, bevorzugt höchstens 0,2 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-%. Noch weiter bevorzugt ist das Glas frei von As2O3. Dadurch können besonders niedrige Ext1-Werte erzielt werden.
  • Bevorzugt beträgt der Anteil an Sb2O3 an den erfindungsgemäßen Gläsern höchstens 0,5 Gew.-%, bevorzugt höchstens 0,4 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,3 Gew.-%, beispielsweise höchstens 0,2 Gew.-% oder höchstens 0,1 Gew.-%. Das Glas kann sogar frei von Sb2O3 sein. Dadurch können besonders niedrige Ext1-Werte erzielt werden.
  • Bevorzugt beträgt der Anteil an SnO2 an den erfindungsgemäßen Gläsern höchstens 0,5 Gew.-%, bevorzugt höchstens 0,4 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,3 Gew.-%, beispielsweise höchstens 0,2 Gew.-% oder höchstens 0,1 Gew.-%. Das Glas kann sogar frei von SnO2 sein. Dadurch können besonders niedrige Ext1-Werte erzielt werden.
  • Bevorzugt beträgt der Anteil der Summe As2O3 + Sb2O3 + SnO2 höchstens 0,5 Gew.-%, bevorzugt höchstens 0,4 Gew.-%, weiter bevorzugt höchstens 0,3 Gew.-%, beispielsweise höchstens 0,2 Gew.-% oder höchstens 0,1 Gew.-%. Das Glas kann sogar frei von As2O3, Sb2O3 und SnO2 sein. Dadurch können besonders niedrige Ext1-Werte erzielt werden.
  • Das Glas kann F enthalten, beispielsweise in einem Anteil von 0 bis 45 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 42,5 Gew.-% oder 5 bis 40 Gew.-%. Dadurch können besonders niedrige Ext1-Werte erzielt werden.
  • Das Glas kann auch Cl enthalten, insbesondere aufgrund von Cl-Läuterung. Der Anteil liegt bevorzugt bei < 2 Gew.-%, bevorzugt < 1,5 Gew.-%, besonders bevorzugt < 1 Gew.-%. Ist der Cl-Anteil zu hoch, kann dies zu unerwünschten Salzausscheidungen auf dem Glas führen.
  • Wenn es in dieser Beschreibung heißt, die Gläser seien frei von einer Komponente oder enthielten 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 zugesetzt wird. Nicht wesentliche Mengen sind erfindungsgemäß Mengen von weniger als 500 ppm, bevorzugt weniger als 300 ppm, bevorzugt weniger als 100 ppm, besonders bevorzugt weniger als 50 ppm und am meisten bevorzugt weniger als 10 ppm, jeweils auf Gewichtsbasis.
  • Bevorzugt ist das Strahlführungselement eine Linse, ein Lichtleitstab, ein Prisma oder eine Asphäre, besonders bevorzugt ein Prisma.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Glas, das einen erfindungsgemäßen Gütefaktor aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Abbildungssystems, insbesondere in einem Projektor, oder bei der Materialbearbeitung.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Projektor umfassend ein erfindungsgemäßes Abbildungssystem, insbesondere einen DLP-Projektor.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist eine beispielhafte Ausgestaltung des Abbildungssystems als DLP-Projektor. Die von der/den Laserlichtquelle(n) 1 erzeugten drei Farben blau, grün und rot (Pfeil 5) erreichen nach Verlassen der Laserlichtquelle(n) 1 das Strahlführungselement 2. Das Strahlführungselement 2 lenkt das Licht auf bildgebende Chips 3 um (Pfeil 6). Die von den bildgebenden Chips 3 erzeugten Bilder (insbesondere je ein Bild in blau, grün und rot) erreichen dann das Strahlführungselement 2. Dies wird durch den Pfeil 7 gezeigt. Das Strahlführungselement 2 sorgt dann dafür, dass ein zusammengesetztes Farbbild zur Projektionsoptik 4 gelangt. Dies ist durch den Pfeil 8 gezeigt.
    • 2 zeigt das Emissionsspektrum der HOK 4/120 Lampe von Philips. Auf der x-Achse ist die Wellenlänge in nm gezeigt. Auf der y-Achse ist die relative Intensität im Vergleich zur maximalen Intensität gezeigt.
    • 3 ist ein Balkendiagramm, das den Gütefaktor F(436 nm) und den Gütefaktor F(RGB) für fünf erfindungsgemäße Beispiele 1 bis 5 und ein nicht erfindungsgemäßes Vergleichsbeispiel A zeigt.
  • Beispiele
  • Proben von fünf erfindungsgemäßer Beispielgläsern 1 bis 5 und einem nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiel A mit einer Probendicke von 10 mm wurden jeweils für 15 Stunden mit einer HOK 4 Lampe bestrahlt. Es wurde eine HOK 4/120 Lampe von Philips verwendet. Das Spektrum dieser HOK 4/120 Lampe ist in 2 gezeigt. Der Abstand zwischen der Lampe und der Probe betrug 7 cm. Die Leistungsdichte betrug 25 mW/cm2. Die Probengröße betrug 20 mm × 30 mm × 10 mm. Die Zusammensetzungen der Gläser sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt (in Gew.-%). Tabelle 1
    Bsp. 1 Bsp. 2 Bsp. 3 Bsp. 4 Bsp. 5 Vgl.-Bsp. A
    SiO2 70 70 43 59 43
    B2O3 11 14 16
    Al2O3 1 17
    Li2O 1 1
    Na2O 10 1 5 5
    K2O 7 12 3 18 4
    MgO 2
    CaO 0,2 11
    BaO 1 0,2 10 14 9
    ZnO 0,2 22 22
    SrO 18
    TiO2 0,1
    ZrO2 5 5
    La2O3 11 11
    P2O5 9
    F 0,3 1 31 7
    Sb2O3 0,3 0,018
    As2O3 0,3
    SnO2 0,2
  • Der Gütefaktor F(436 nm), der Gütefaktor F(546 nm), der Gütefaktor F(644 nm) und der Gütefaktor F (RGB) wurden nach den oben angegebenen Formeln berechnet. Hierzu wurden die entsprechenden der Werte der Thermalität S, der nicht-induzierten Extinktion Ext0 und der induzierten Extinktion Ext1 für die Wellenlängen 436 nm, 546 nm und 644 nm sowie die Wärmeleitfähigkeit k des Glases bestimmt. Die Ergebnisse sind in 3 gezeigt. Die folgende Tabelle 2 fasst die Messwerte und Berechnungen zusammen. Tabelle 2
    Bsp. 1 Bsp. 2 Bsp. 3 Bsp. 4 Bsp. 5 Vgl.-Bsp. A
    S(436 nm) [ppm/K] 13,7 13,3 19,6 0,88 7,99 19,6
    S(546 nm) [ppm/K] 12,9 12,6 18,0 0,20 7,16 18,0
    S(644 nm) [ppm/K] 12,3 12,3 17,3 -0,13 6,94 17,3
    Exto(436 nm) [1/cm] 0,0016 0,0010 0,0013 0,0036 0,0016 0,0013
    Exto(546 nm) [1/cm] 0,0008 0,0009 0,0004 0,0020 0,0020 0,0004
    Exto(644 nm) [1/cm] 0,0012 0,0010 0,0006 0,0024 0,0022 0,0006
    Ext1(436 nm) [1/cm] 0,0056 0,0022 0,0817 0,0020 0,0015 0,4038
    Ext1(546 nm) [1/cm] 0,0029 0,0014 0,0219 0.0010 0,0001 0,1349
    Ext1(644 nm) [1/cm] 0,0030 0,0002 0,0114 0,0013 0,0012 0,0552
    k [W/(cm*K)] 0,011 0,013 0,0083 0,0076 0,0093 0,0083
    F(436 nm) [ppm/W] 8,86 3,20 196,34 0,658 2,697 958,65
    F(546 nm) [ppm/W] 4,33 2,20 48,44 0,078 1,631 294,33
    F(644 nm) [ppm/W] 4,71 1,11 24,92 -0,063 2,543 116,38
    F(RGB) [ppm/W] 17,9 6,5 270 0,674 6,9 1369
  • Es ist ersichtlich, dass die erfindungsgemäßen Gläser 1 bis 5 im Gegensatz zum Vergleichsbeispiel A einen Gütefaktor F(436 nm) < 700 ppm/W, einen Gütefaktor F(546 nm) < 215 ppm/W, einen Gütefaktor F(644 nm) < 85 ppm/W und einen Gütefaktor F(RGB) < 1000 ppm/W aufweisen.
  • Das Beispielglas 3 und das Vergleichsbeispiel A weisen sehr ähnliche Zusammensetzungen auf und unterscheiden sich im Wesentlichen dadurch, dass das Vergleichsbeispiel A einen relevanten Anteil an As2O3 enthält. Im Ergebnis zeigt sich eine vielfach verbesserte Performance des Beispiels 3. Bemerkenswerterweise kann der Effekt mit Gläsern aus vielen verschiedenen Glasfamilien erzielt werden. So sind die Beispiele 1 und 5 Borosilikatgläser, das Beispiel 2 ein Aluminoborosilikatglas, das Beispiel 3 ein Silikatglas und das Beispiel 4 ein Fluorophosphatglas.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Laserlichtquelle(n)
    2
    Strahlführungselement
    3
    Bildgebende Chips
    4
    Projektionsoptik
    5
    Licht gelangt von der/den Laserlichtquellen zum Strahlführungselement
    6
    Licht wird vom Strahlführungselement zu den bildgebenden Chips umgelenkt
    7
    Die von den bildgebenden Chips erzeugten Bilder erreichen das Strahlführungselement
    8
    Ein zusammengesetztes Farbbild gelangt zur Projektionsoptik

Claims (15)

  1. Abbildungssystem umfassend a) mindestens eine Laserlichtquelle (1) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm, einer Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm und einer Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm, und b) ein Strahlführungselement (2), wobei die Laserlichtquelle (1) geeignet ist, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements (2) eine mittlere Flächenleistungsdichte von mehr als 10 W/cm2 zu erzeugen, und das Strahlführungselement (2) aus einem Glas besteht, das einen Gütefaktor F(436 nm) = S(436 nm)*(Ext0(436 nm) + Ext1(436 nm))/k aufweist, wobei S(436 nm) die Thermalität bei einer Wellenlänge von 436 nm, Ext1(436 nm) die im Vergleich zu Ext0(436 nm) zusätzliche Extinktion bei einer Wellenlänge von 436 nm einer Probe mit einer Dicke von 10 mm nach 15 Stunden Bestrahlung mit einer HOK 4/120 Lampe, Ext0(436 nm) die Extinktion bei einer Wellenlänge von 436 nm einer Probe mit einer Dicke von 10 mm ohne Bestrahlung mit der HOK 4/120 Lampe und k die Wärmeleitfähigkeit ist, und wobei F(436 nm) < 700 ppm/W ist.
  2. Abbildungssystem nach Anspruch 1, umfassend eine Laserlichtquelle B mit einer Wellenlänge λB im Spektralbereich von 380 nm bis 490 nm, eine Laserlichtquelle G mit einer Wellenlänge λG im Spektralbereich von > 490 nm bis 585 nm und eine Laserlichtquelle R mit einer Wellenlänge λR im Spektralbereich von > 585 nm bis 750 nm, wobei die Laserlichtquelle B, die Laserlichtquelle G und die Laserlichtquelle R geeignet sind, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements (2) eine mittlere Flächenleistungsdichte von mehr als 10 W/cm2 zu erzeugen, und das Strahlführungselement (2) aus einem Glas besteht, das einen Gütefaktor F(RGB) = F(436 nm) + F(546 nm) + F(644 nm) = S(436 nm)*(Ext0(436 nm) + Ext1(436 nm))/k + S(546 nm)*(Ext0(546 nm) + Ext1(546 nm))/k + S(644 nm)*(Ext0(644 nm) + Ext1(644 nm))/k aufweist, wobei F(RGB) < 1000 ppm/W ist.
  3. Abbildungssystem nach Anspruch 2, wobei F(RGB) höchstens 800 ppm/W beträgt.
  4. Abbildungssystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Laserlichtquelle (1) ein Diodenlaser ist.
  5. Abbildungssystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Strahlführungselement (2) ein Prisma ist.
  6. Abbildungssystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Laserlichtquelle (1) geeignet ist, in zumindest einem Punkt des Strahlführungselements (2) eine mittlere Flächenleistungsdichte von 15 W/cm2 bis 60 W/cm2 zu erzeugen.
  7. Abbildungssystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei S(436 nm), S(546 nm) und S(644 nm) höchstens 50 ppm/K betragen.
  8. Abbildungssystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Ext0(436 nm), Ext0(546 nm) und Ext0(644 nm) weniger als 0,01/cm betragen.
  9. Abbildungssystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Ext1(436 nm), Ext1(546 nm) und Ext1(644 nm) weniger als 0,3/cm betragen.
  10. Abbildungssystem nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die Wärmeleitfähigkeit k mehr als 0,005 W/(cm*K) beträgt.
  11. Abbildungssystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mittlere dn/dT bei einer Wellenlänge von 436 nm, 546 nm und/oder 644 nm in einem Temperaturbereich von 20°C bis 40°C in einem Bereich von 0,1 bis 8,0 ppm/K liegt.
  12. Strahlführungselement (2), das aus einem Glas besteht, das einen Gütefaktor F(436 nm) = S(436 nm)*(Ext0(436 nm) + Ext1(436 nm))/k aufweist, wobei S(436 nm) die Thermalität bei einer Wellenlänge von 436 nm, Ext1(436 nm) die im Vergleich zu Ext0(436 nm) zusätzliche Extinktion bei einer Wellenlänge von 436 nm einer Probe mit einer Dicke von 10 mm nach 15 Stunden Bestrahlung mit einer HOK 4/120 Lampe, Ext0(436 nm) die Extinktion bei einer Wellenlänge von 436 nm einer Probe mit einer Dicke von 10 mm ohne Bestrahlung mit der HOK 4/120 Lampe und k die Wärmeleitfähigkeit ist, und wobei F(436 nm) < 700 ppm/W ist.
  13. Glas, das einen Gütefaktor F(436 nm) = S(436 nm)*(Ext0(436 nm) + Ext1(436 nm))/k aufweist, wobei S(436 nm) die Thermalität bei einer Wellenlänge von 436 nm, Ext1(436 nm) die im Vergleich zu Ext0(436 nm) zusätzliche Extinktion bei einer Wellenlänge von 436 nm einer Probe mit einer Dicke von 10 mm nach 15 Stunden Bestrahlung mit einer HOK 4/120 Lampe, Ext0(436 nm) die Extinktion bei einer Wellenlänge von 436 nm einer Probe mit einer Dicke von 10 mm ohne Bestrahlung mit der HOK 4/120 Lampe und k die Wärmeleitfähigkeit ist, und wobei F(436 nm) < 700 ppm/W ist.
  14. Verwendung eines Abbildungssystems nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem Projektor oder bei der Materialbearbeitung.
  15. Projektor umfassend ein Abbildungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11.
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