KR102267522B1 - 근적외선, 중적외선, 및 원적외선 스펙트럼의 광을 투과하는 렌즈를 위한 색 수차 및 열 광학 수차의 보정용 유리 - Google Patents

근적외선, 중적외선, 및 원적외선 스펙트럼의 광을 투과하는 렌즈를 위한 색 수차 및 열 광학 수차의 보정용 유리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열 효과와 색 효과에 균형을 이루어서 넓은 온도 범위에 걸쳐 제색 성능을 효율적으로 유지하는 제색 요소와 열 광학 요소를 제공하는 렌즈 시스템에 사용하기 위한 칼코게나이드 유리 조성물에 관한 것이다. 유리 조성물은 게르마늄, 비소 및/또는 갈륨과 배합된 황을 기초로 하며, 추가로 예를 들어 은, 아연, 또는 알칼리 금속의 할로겐화물을 포함할 수 있다. 대안으로, 유리 조성물은 갈륨, 및 바람직하게는 게르마늄과 배합된 셀레늄을 기초로 하며, 예를 들어 아연, 납 또는 알칼리 금속의 염화물 및/또는 브롬화물을 함유한다.

Description

근적외선, 중적외선, 및 원적외선 스펙트럼의 광을 투과하는 렌즈를 위한 색 수차 및 열 광학 수차의 보정용 유리{GLASSES FOR THE CORRECTION OF CHROMATIC AND THERMAL OPTICAL ABERRATIONS FOR LENSES TRANSMITTING IN THE NEAR, MID, AND FAR-INFRARED SPRECTRUMS}
본 발명은 근적외선, 중적외선 및/또는 원적외선 범위의 스펙트럼, 및 바람직하게는 또한 적어도 일부의 가시 스펙트럼 내의 광을 투과하는 렌즈의 광학 수차, 특히 색 수차 및 열 효과로 인한 수차를 보정하는 광학 렌즈를 제조하는데 사용될 수 있는 유리 조성물에 관한 것이다.
적외선 렌즈는 근적외선 범위(예, 700 nm 내지 1.8 ㎛), 중적외선 범위(예, 3.0-5.0 ㎛) 및/또는 원적외선 범위(예, 8.0-13.0 ㎛)의 광을 투과한다. 때로 IR 렌즈는 SWIR, MWIR, 또는 LWIR 영역, 즉 단파(SWIR) 영역(파장 1-3 ㎛), 중파(MWIR) 영역(파장 3-5 ㎛), 및 장파(LWIR) 영역(파장 8-12 ㎛)의 광을 투과하는 것을 특징으로 한다. 적외선 렌즈는 저조도(암시) 촬상 장치 예컨대 암시 고글, 열탐지 카메라, 및 안개, 연기 및 먼지와 같은 모호한 물질을 통해 볼 수 있는 시스템을 포함하여 광범위한 응용 분야에서 사용된다.
암시 장치 예컨대 암시 고글은 일반적으로 가시 범위 및 근적외선 범위에서 저도 반사광에 의존한다. 이들 장치는 렌즈를 통과하는 가시광과 적외선을 모아 광을 증폭하여 가시 화상을 생성하는 이미지 인핸서(image enhancer)를 이용한다. 일반적으로, 암시 고글은 가시 및 근적외선 범위의 광을 투과하는 적외선 대물렌즈, 광자를 증폭하여 이들을 전자로 전환하는 이미지 인핸서 또는 증배관, 및 전자를 수용하여 증폭된 화상을 생성하는 인광 또는 형광 디스플레이를 포함한다. 참조예, Filipovich(미국특허 제4,653,879호).
열탐지 카메라는 반사되기보다는 방출된 적외선, 특히 방출된 열 에너지를 이용한다. 따라서 열탐지 카메라는 일반적으로 중적외선 및/또는 원적외선 범위에서 작동한다. 예를 들어 인간, 동물, 및 작동 기계는 적외선 방사로서 방출되는 그들 자신의 열을 생성한다. 다른 물체 바위 및 빌딩은 예를 들어 태양으로부터 열을 흡수한 다음, 적외선으로서 그 열을 방사한다. 따라서 열탐지 카메라는 예컨대 사람과 차량 촬영, 핫 스팟 측정, 및 산업 기계와 처리 플랜트 모니터링과 같은 감시, 보안 및 안전 목적을 위해 많은 민간 및 군사 응용 분야를 갖는다.
일반적으로, 적외선 또는 열화상 시스템은 투과된 적외선을 모아 집중하기 위한 IR 렌즈와 적외선을 검출하여 이것을 전기 시그널로 전환시키기 위한 다수의 열 센서를 포함하는 광학체, 및 전기 시그널을 시각 상으로 전환하기 위한 시그널 처리 유닛을 포함한다. 참조예 Izumi(미국특허 제7,835,071호).
적외선 렌즈를 포함하는 광학 렌즈는 일부 광학 수차에 민감하다. 예를 들어, 대부분의 화상 시스템은 많은 파장의 광을 렌즈로부터 동일한 거리에서 초점으로 이끌 필요가 있다. 그러나 모든 공지 재료의 굴절률은 파장의 함수에 따라 달라진다. 분산으로서 알려진, 이러한 굴절률 변화는 색 수차로서 알려진 수차, 때로 "색 윤곽"(color fringing)으로 지칭된 수차를 나타낸다.
2가지 형태의 색 수차가 존재한다. 종 색수차 또는 축방향 색수차는 렌즈에 의해 투과된 상이한 파장이 상이한 초점 거리를 갖는 경우 얻어지며, 그 이유는 렌즈의 초점 거리가 그 굴절률의 함수에 따라 달라지기 때문이다. 그 결과, 파장이 동일한 초점면에 집중하지 않는다. 따라서 예를 들어 청색광의 초점 거리는 적색광에 대한 초점 거리보다 짧을 것이다.
횡 색수차는 상이한 파장이 렌즈에 의해 상이하게 확대되는 경우 일어난다. 그 결과, 파장은 동일한 초점면을 따라 상이한 위치에 집중할 것이다.
색 수차를 극복하는 수단 하나는 화상에 굴절률 분산의 영향에 대응하는 멀티플 렌즈를 사용하는 것이다. 제색 렌즈(achromat lens) 또는 제색 복 렌즈는 상이한 분산 특성을 가진 2개의 상이한 렌즈 재료를 결합하여 제조된다. 제색 렌즈는 2개의 상이한 파장 둘 다 동일한 초점면 상의 초점에 맞추고, 이로서 색 수차를 감소시키는 작용을 한다.
제색 렌즈는 복합 재료를 포함하며 3개 이상의 파장을 동일 면의 초점에 맞추도록 설계되어 있다. 이러한 렌즈는 색 수차를 더 양호하게 보정하게 하며 또한 구면 수차(즉, 렌즈를 통과하는 광이 렌즈의 중심보다 렌즈의 에지에서 더 굴절되는 경우 일어나는 수차)를 경감시킨다. 따라서 이러한 복 렌즈 또는 삼중(또는 그 이상) 렌즈의 사용으로 색 수차의 현상을 완화시킬 수 있으며 이로서 광학 시스템의 연색성(color rendering)을 개선할 수 있다.
주로 가시 스펙트럼에서 투과하는 렌즈에 대해, 복 렌즈 또는 삼중 렌즈의 사용은 흔한 일이다. 광범위한 이용가능한 유리 형태로부터 2종, 또는 많은 경우에 3종 또는 심지어 그 이상의 재료를 선택할 수 있고, 원하는 광학 성능에 맞춰 렌즈 디자인을 조율할 수 있다. 그러나 이러한 다중 렌즈 배열의 디자인은 적외선 렌즈에 대해 더 어렵다. 중적외선 및 원적외선 범위에서 투명한 광학 재료의 수는 매우 제한적이다. 이러한 디자인은 가시(400 nm 내지 800 nm) 또는 근적외선(700 nm 내지 1.8 ㎛)에서 투명도가 중적외선(3.0 내지 5.0 ㎛) 및/또는 원적외선(8.0 내지 13.0 ㎛) 투과와 동시에 요구되는 경우 더욱 더 복잡해진다.
분산 외에, 대부분의 적외선 투명 재료는 굴절률의 큰 온도 의존성과 큰 열팽창계수에 시달린다. 이들 요인 둘 다 온도가 변함에 따라 렌즈의 초점 거리 변화를 유도하고, 디포커싱(defocusing)을 유발한다. 따라서 제색 적외선 렌즈 시스템을 제공함으로써 색 수차의 문제를 다루는 것 외에, 또한 광학 성능이 온도 변화에 대해 안정화되는 비열적(athermal) 적외선 렌즈 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
IR 렌즈 시스템의 비열화(athermalization)를 달성하는 선행 기술의 시도의 설명에 대해, 예를 들어 문헌[Jamieson, T. H., Athermalization of Optical Instruments from the Optomechanical Viewpoint, Proc. SPIE, CR43, 131 (1992)]을 참조한다.
또한, Arriola(미국특허 제5,737,120호)는 장파 적외선(LWIR) 스펙트럼 영역(8-12 ㎛)에서 투과하는 제색 및 비열적 2요소 대물렌즈를 개시하고 있다. 대물렌즈의 렌즈 요소 하나는 셀렌화아연(ZnSe)으로 되어 있고 양의 굴절력(optical power)을 갖는다. 다른 렌즈 요소는 게르마늄(Ge)으로 되어 있고 음의 굴절력을 갖는다. 양의 렌즈 요소는 음의 렌즈보다 더 낮은 열 광학 계수(더 낮은 dn/dT)를 갖는다. 열 광학 계수에서 이러한 차이는 렌즈 시스템의 비열화를 제공하지만, 색 보정을 제공하지 않는다. 색 보정을 제공하기 위해, Arriola는 양의 렌즈 요소 중 한 표면상에 회절 광학면을 부착한다.
광학 관점에서, 은(Ag), 탈륨(Tl), 및 알칼리 금속(Na, K, Rb 및 Cs)의 할로겐화물(F, Cl, Br 및 I)이 제색 및 비열적 복합 IR 렌즈의 조건을 충족하려는 매력적인 재료이다. 그러나 이들 재료는 매우 낮은 역학적 내구성, 높은 독성, 및 알칼리 금속의 경우에 습기에 대한 극단적인 감도에 시달린다. 따라서 이들 재료의 사용은 통상 비현실적으로 보인다.
원하는 기준을 만족할 수 있는 다른 다결정 재료는 알칼리토류 원소(Ca, Sr, Ba)와 불소의 다결정 화합물 및 아연(Zn)과 IV족 "칼코게나이드" 원소(S, Se)의 다결정 화합물을 포함한다. 이들 재료는 충분한 화학적 및 역학적 내구성을 갖고 있다고 알려져 있다. 그러나 이들의 특정 굴절률과 분산의 조합은 실질적인 제색 광학에 적합하지 않다. 더구나 불화물은 10 ㎛를 초과하는 파장에서 충분한 투과율이 부족한 경향이 있다. IV족 원소(Si 및 Ge)로 이루어진 고유 반도체 재료 또는 III족과 V족 원소의 화합물 예컨대 GaAs 및 InSb는 동시에 충분한 중/원-IR 투명도 및 가시/근-IR 투명도를 제시하지 못한다.
결정 화합물의 화학 조성이 고정되므로, 이들의 특성이 조성을 변화시킴으로써 2요소 렌즈 시스템에서 제색 성능을 허용하도록 조정할 수 없다. 다른 한편, 적외선 및 가시 투명도 둘 다 제시하는 유리는, 조성 조정에 의해, 복합 IR 렌즈에서 다른 유리 또는 결정 재료의 색 효과에 균형을 이루는데 사용될 수 있었다. 그러나 지금까지 광대역 광학을 위해 제색 및 비열적 광학 요소의 조건을 만족하도록 조정된 특성을 가지는 유리가 이용될 수 없다. 많은 수의 결정 화합물을 사용하여, 때로 5개를 초과하는 개별 광학 요소를 사용하여 제색 및 비열적 성능을 달성할 수 있다. 그러나 이러한 디자인은 부가된 기계적 복잡성으로 인해 고가이거나, 이러한 디자인은 여러 계면에서 큰 반사로 인해 열악한 성능을 갖는다. 추가로, 이용가능한 결정 재료, 예컨대 KBr 또는 KRS5(탈륨 브로모요다이드; TlBr-TlI)는 열악한 기계적 및 화학적 안정성을 겪고 매우 독성일 수 있다.
따라서 본 발명의 양태는 넓은 온도 범위에 걸쳐 제색 성능을 효율적으로 유지할 적외선 광학 시스템을 달성하는 복합 광학 요소 내에서 멀티플 렌즈의 열적 효과 및 색 효과 둘 다 동시에 균형을 이루는 렌즈 시스템에 사용하기 위한, 유리 조성물, 특히 칼코게나이드 유리 조성물을 제공하는 것이며, 바람직하게는 광대역 광학에 사용하는데 적합하다.
명세서 및 첨부 청구범위의 추가 연구시, 본 발명의 추가 양태와 장점이 당업자에게 명백해질 것이다.
본 발명의 일 양태에 따라, 추가로 은, 구리(Cu+1), 카드뮴, 아연, 납(Pb+2), 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 또는 희토류 금속의 할로겐화물을 포함할 수 있는 게르마늄, 비소 및/또는 갈륨과 배합된 황을 기초로 한 유리 조성물을 제공하며, 여기서 유리 조성물은 근-, 중-, 및/또는 원-적외선을 투과한다. 게르마늄, 비소 및/또는 갈륨과 배합된 황을 기초로 한 유리 시스템은 비교적 낮은 굴절률을 가진 조성물을 제공한다. 더구나 이들 유리 조성물은, 근적외선 및 원적외선에서 굴절률 분산이 클 수 있지만, 중적외선 범위에서 비교적 낮은 굴절률 분산을 나타낸다. 임의의 할로겐화물은 유리의 적외선 투명도를 향상시킬 뿐 아니라 굴절률 분산과 열팽창을 조절하는데 도움이 되는 능력을 제공한다.
본 발명의 추가 일예에 따라, 하기 성분을 포함하는(몰% 기준), 게르마늄, 비소 및/또는 갈륨과 배합된 황을 기초로 한 칼코게나이드 유리 조성물을 제공한다:
성분 몰%
S 58.00-90.00
Ga 0-25.00
As 0-40.0
Ge 0-35.00
R1(R1Hal 형태로 첨가) 0-7.25
R2(R2Hal 형태로 첨가) 0-13.5
M1(M1Hal2 형태로 첨가) 0-5
M2(M2Hal2 형태로 첨가) 0-7.25
Ln(LnHal3 형태로 첨가) 0-4
Ga, As, 및 Ge의 합 10.00-42.00
R1, R2, M1, M2, 및 Ln의 합 0-16.00
Hal의 합 0-16.00
여기서,
Hal = 불화물, 염화물, 브롬화물, 및/또는 요오드화물,
R1 = Li, Na, K, Rb, 및/또는 Cs,
R2 = Ag 및/또는 Cu,
M1 = Mg, Ca, Sr, 및/또는 Ba,
M2 = Zn, Cd, Hg, 및/또는 Pb,
Ln = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Ty, Lu, Y, 및 Sc;
갈륨의 일부는 인듐으로 대체될 수 있으며, 비소의 일부는 안티몬으로 대체될 수 있다.
게르마늄, 비소 및/또는 갈륨과 배합된 황을 기초로 한 유리 시스템은 10 mm의 두께에서 바람직하게는 500 nm 내지 11000 nm의 파장에서 입사광의 75% 이상, 특히 650 nm 내지 12000 nm의 파장에서 입사광의 70% 이상, 및 구체적으로 500 nm 내지 14000 nm의 파장에서 입사광의 70% 이상을 투과한다.
게르마늄, 비소 및/또는 갈륨과 배합된 황을 기초로 한 유리 시스템은 또한 바람직하게는 500 nm 내지 11000 nm의 파장에서, 특히 650 nm 내지 12000 nm의 파장에서, 및 구체적으로 500 nm 내지 14000 nm의 파장에서 <0.1 cm-1의 소광계수를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 갈륨과 배합된 셀레늄을 기초로 하고, 은, 구리(Cu+1), 카드뮴, 아연, 수은, 납(Pb+2), 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 또는 희토류 금속의 대량의 염화물 및/또는 브롬화물을 함유한 유리 조성물을 제공하며, 여기서 유리 조성물은 근-, 중-, 및/또는 원-적외선을 투과한다. 이들 유리는 향상된 적외선 투과, 및 더 낮은 원적외선 분산을 제시하지만, 높은 가시 투과를 달성하기 위해 할로겐화물의 상당히 더 많은 첨가를 필요로 한다.
본 발명의 추가 양태에 따라, 갈륨 및 임의로 게르마늄과 배합된 셀레늄을 기초로 하고, 하기 성분(몰% 기준)을 포함하는 칼코게나이드 유리 조성물을 제공한다:
성분 몰%
Se 30.00-68.00
Ga 5.00-30.00
Ge 0-25.00
R1(R1Hal1 형태로 첨가) 0-25.00
R2(R2Hal1 형태로 첨가) 0-25.00
M1(M1Hal1 2 형태로 첨가) 0-12.50
M2(M2Hal1 2 형태로 첨가) 0-20.00
Ln(LnHal1 3 형태로 첨가) 0-8.00
Se, Ga, 및 Ge의 합 50.00-93.33
R1, R2, M1, M2, 및 Ln의 합 1.67-25.00
Hal1의 합 5.00-25.00
여기서,
Hal1 = 염화물 및/또는 브롬화물,
R1 = Li, Na, K, Rb, 및/또는 Cs,
R2 = Ag 및/또는 Cu,
M1 = Mg, Ca, Sr, 및/또는 Ba,
M2 = Zn, Cd, Hg, 및/또는 Pb,
Ln = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Ty, Lu, Y, 및 Sc;
갈륨의 일부는 인듐으로 대체될 수 있다.
갈륨과 배합된 셀레늄을 기초로 하고 염화물 및/또는 브롬화물을 함유한 유리 시스템은 10 mm의 두께에서 바람직하게는 500 nm 내지 11000 nm의 파장에서 입사광의 75% 이상, 특히 650 nm 내지 12000 nm의 파장에서 입사광의 70% 이상, 및 구체적으로 500 nm 내지 14000 nm의 파장에서 입사광의 70% 이상을 투과한다.
갈륨과 배합된 셀레늄을 기초로 하고 염화물 및/또는 브롬화물을 함유한 유리 시스템은 또한 바람직하게는 500 nm 내지 11000 nm의 파장에서, 특히 650 nm 내지 12000 nm의 파장에서, 및 구체적으로 500 nm 내지 14000 nm의 파장에서 <0.1 cm-1의 소광계수를 나타낸다.
황계 조성물 및 셀레늄계 조성물 둘 다에 대해, 양호한 화학적 및 역학적 내구성과 바람직한 광투과외에, 가장 관심있는 특성은 분산 지수, 열팽창계수, 및 굴절률의 열 의존성이다.
분산 지수는 바람직하게는 가능한 한 낮다. 분산 지수의 양은 Vd = (nd-1)/(nF-nC)(여기서 nd, nF 및 nC 는 d 라인, F 라인, 및 C 라인에서 물질의 굴절률이며, F 라인: 486.13 nm, d 라인: 587.56 nm, C 라인: 656.27 nm임)로서 계산되는 가시 범위에서 아베(Abbe) 수(Vd)로서 측정된다. 중 IR 범위(3-5 ㎛)에서 아베 수는 일반적으로 3000, 4000, 및 5000 nm에서 지수를 사용하여 계산되며, 반면에 장파 범위(8-12 ㎛)에서 아베 수는 8000, 10,000 및 12,000 nm에서 지수를 사용하여 계산될 수 있다.
일반적으로 아베 수가 클수록 분산 지수는 낮아진다. 본 발명에 따른 유리 조성물은 바람직하게는 15 이상, 예를 들어 20-30, 특히 25 초과의 가시 범위에서 아베 수를 나타낸다. 중적외선 범위에서 유리는 바람직하게는 100 이상, 예를 들어 100-300, 특히 180 이상, 구체적으로 200 초과의 아베 수를 나타낸다. 원적외선 범위에서 유리는 바람직하게는 60 이상, 예를 들어 60-185, 특히 100 이상, 구체적으로 120 초과의 아베 수를 나타낸다.
유사하게, 열팽창계수(α)는 본 발명에 따른 유리 조성물에 대해 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 따라서 본 발명에 따른 유리는 바람직하게는 50x10-6/K 미만, 예를 들어 15x10-6/K - 25x10-6/K인 열팽창계수를 갖는다.
dn/dT(굴절률의 온도 계수)로서 측정된 굴절률의 열 의존성은 또한 바람직하게는 낮다. 따라서 본 발명에 따른 유리는 바람직하게는 30x10-6/K 미만, 예를 들어, 5x10-6/K - 30x10-6/K의 dn/dT 값을 갖는다.
본 발명의 양태에 따라, 게르마늄, 비소 및/또는 갈륨과 배합된 황을 기초로 한 유리 조성물을 제공하며, 유리 조성물은 하기 성분(몰% 기준)을 포함한다:
성분 몰%
S 58.00-90.00
Ga 0-25.00
As 0-40.0
Ge 0-35.00
R1(R1Hal 형태로 첨가) 0-7.25
R2(R2Hal 형태로 첨가) 0-13.5
M1(M1Hal2 형태로 첨가) 0-5
M2(M2Hal2 형태로 첨가) 0-7.25
Ln(LnHal3 형태로 첨가) 0-4.00
Ga, As, 및 Ge의 합 10.00-42.00
R1, R2, M1, M2, 및 Ln의 합 0-16.00
Hal의 합 0-16.00
여기서,
Hal = 불화물, 염화물, 브롬화물, 및/또는 요오드화물,
R1 = Li, Na, K, Rb, 및/또는 Cs,
R2 = Ag 및/또는 Cu,
M1 = Mg, Ca, Sr, 및/또는 Ba,
M2 = Zn, Cd, Hg, 및/또는 Pb,
Ln = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Ty, Lu, Y, 및 Sc.
추가 양태에 따라, 본 발명은 게르마늄, 비소 및/또는 갈륨과 배합된 황을 기초로 하고, 하기 성분(몰% 기준)을 포함하는 유리 조성물을 포함한다:
성분 몰%
S 65.00-75.00
Ga 0-10.00
As 0-35.0
Ge 3.00-30.00
R1(R1Hal 형태로 첨가) 0-5
R2(R2Hal 형태로 첨가) 0-10
M1(M1Hal2 형태로 첨가) 0-3
M2(M2Hal2 형태로 첨가) 0-5
Ln(LnHal3 형태로 첨가) 0-3
Ga, As, 및 Ge의 합 30.00-40.00
R1, R2, M1, M2, 및 Ln의 합 0-10
Hal의 합 0-10
본 발명의 또 다른 양태에 따라, 갈륨과 배합된 황을 기초로 한 유리 조성물을 제공하며, 유리 조성물은 하기 성분(몰% 기준)을 포함한다:
성분 몰%
Se 30.00-68.00
Ga 5.00-30.00
Ge 0-25.00
R1(R1Hal1 형태로 첨가) 0-25.00
R2(R2Hal1 형태로 첨가) 0-25.00
M1(M1Hal1 2 형태로 첨가) 0-12.50
M2(M2Hal1 2 형태로 첨가) 0-20.00
Ln(LnHal1 3 형태로 첨가) 0-8
Se, Ga, 및 Ge의 합 50.00-93.33
R1, R2, M1, M2, 및 Ln의 합 1.67-25.00
Hal1의 합 5.00-25.00
여기서,
Hal1 = 염화물 및/또는 브롬화물,
R1 = Li, Na, K, Rb, 및/또는 Cs,
R2 = Ag 및/또는 Cu,
M1 = Mg, Ca, Sr, 및/또는 Ba,
M2 = Zn, Cd, Hg, 및/또는 Pb, 및
Ln = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Ty, Lu, Y, 및 Sc.
추가 양태에 따라, 갈륨과 배합된 셀레늄을 기초로 하고, 하기 성분(몰% 기준)을 포함하는 유리 조성물을 제공한다:
성분 몰%
Se 35.00-65.00
Ga 7.00-22.00
Ge 18.00-23.00
R1(R1Hal1 형태로 첨가) 0-20.00
R2(R2Hal1 형태로 첨가) 0-20.00
M1(M1Hal1 2 형태로 첨가) 0-10
M2(M2Hal1 2 형태로 첨가) 0-15.00
Ln(LnHal1 3 형태로 첨가) 0-5
Se, Ga, 및 Ge의 합 55.00-85.00
R1, R2, M1, M2, 및 Ln의 합 1.67-22.00
Hal1의 합 7.5-22.00
황계 조성물에 관해, 황의 양은 전체 몰을 기준으로(예, In 또는 Sb가 존재하지 않는 경우 S, Ga, As, Ge, R1, R2, M1, M2, Ln 및 Hal의 전체 몰 기준으로) 58.00-90.00 몰%, 바람직하게는 58.00-75.00 몰%이다. 또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 황계 유리 조성물은 65.00-75.00 몰%의 황, 예를 들어 60.00-65.00 몰%의 황, 또는 70.00-75.00 몰%의 황, 또는 65.00-70.00 몰%의 황을 함유한다.
또한, 황계 조성물에서 갈륨의 양은 전체 몰을 기준으로(예, S, Ga, As, Ge, R1, R2, M1, M2, Ln 및 Hal의 전체 몰 기준으로) 0-25.00 몰%이다. 또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 황계 유리 조성물은 0-20.00 몰%의 Ga, 예를 들어 0-10.00 몰%의 Ga, 5.00-15.00 몰%의 Ga, 또는 5.00-10.00 몰%의 Ga, 또는 6 몰%, 7 몰%, 8 몰%, 또는 9 몰%의 Ga를 함유한다.
또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 황계 유리 조성물은 특히 더 적은 양의 가시 투과가 허용되는 상황에서 일부의 갈륨이 인듐으로 대체될 수 있다. In의 존재로 가시 투과를 감소시키는 경향이 있다. 그러나 갈륨과 인듐의 조합 총량은 아직 바람직하게는 전체 몰 기준으로(예, S, Ga, As, Ge, R1, R2, M1, M2, Ln 및 Hal의 전체 몰 기준으로), 0-25 몰%이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 황계 유리 조성물은 0-5 몰%의 In과 20-25 몰%의 Ga, 또는 0-12 몰%의 In과 0-12 몰%의 Ga, 또는 20-25 몰%의 In과 0-5 몰%의 Ga를 함유할 수 있다.
황계 조성물에서 비소의 양은 전체 몰 기준으로(예, S, Ga, As, Ge, R1, R2, M1, M2, Ln 및 Hal의 전체 몰 기준으로), 0-40.00 몰%이다. 또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 황계 유리 조성물은 예를 들어 0-10.00 몰%의 As, 또는 10.00-25.00 몰%의 As, 또는 25.00-35.00 몰%의 As, 또는 35.00-40.00 몰%의 As를 함유한다.
또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 황계 유리 조성물에서 비소의 일부는 특히 더 적은 양의 가시 투과가 허용되는 상황에서 안티몬으로 대체될 수 있다. Sb의 존재로 가시 투과를 감소시키는 경향이 있다. 그러나 비소와 안티몬의 조합 총량은 아직 바람직하게는 전체 몰 기준으로(예, S, Ga, As, Ge, R1, R2, M1, M2, Ln 및 Hal의 전체 몰 기준으로), 0-40.00 몰%이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 황계 유리 조성물은 0-10 몰%의 Sb와 0-30 몰%의 As, 또는 0-20 몰%의 Sb와 0-20 몰%의 As, 또는 0-30 몰%의 Sb와 0-10 몰%의 As를 함유할 수 있다.
황계 조성물에서 게르마늄의 양은 전체 몰 기준으로(예, S, Ga, As, Ge, R1, R2, M1, M2, Ln 및 Hal의 전체 몰 기준으로), 0-35.00 몰%이다. 또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 황계 유리 조성물은 0-25.00 몰%의 Ge, 예를 들어, 5.00-25.00 몰%의 Ge, 또는 10.00-20.00 몰%의 Ge, 또는 20.00-25.00 몰%의 Ge를 함유한다.
황계 조성물에서 Ga, As 및 Ge의 조합 총량은 전체 몰 기준으로(예, S, Ga, As, Ge, R1, R2, M1, M2, Ln 및 Hal의 전체 몰 기준으로), 10.00-42.00 몰%이다. 또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 황계 유리 조성물은 예를 들어 20.00-40.00 몰%, 또는 25.00-40.00 몰%, 또는 30.00-40.00 몰%의 Ga, As, 및 Ge 조합 총량을 함유한다.
황계 조성물에서 Hal의 양은 전체 몰 기준으로(예, S, Ga, As, Ge, R1, R2, M1, M2, Ln 및 Hal의 전체 몰 기준으로), 0-13.5 몰%이다. 또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 황계 유리 조성물은 0-10.00 몰%의 Hal, 예를 들어, 1.00-10.00 몰%의 Hal, 또는 2.00-9.00 몰%의 Hal, 또는 3.00-5.00 몰%의 Hal을 함유한다.
할로겐화물 화합물의 선택에 유리 조성물의 임계 냉각 속도가 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로, 할로겐화물 M2Hal2(M2 = Zn, Cd, 또는 Pb) 및 R2Hal(R2 = Ag 또는 Cu)은 더 낮은 냉각 속도에서 유리를 생성하며 따라서 바람직하지만, 할로겐화물 R1Hal(R1 = Li, Na, K, Rbb, 또는 Cs) 및 M1Hal2(M1 = Mg, Cs, Sr, 또는 Ba)에 의해 제조된 유리는 더 신속한 냉각을 필요로 하는 경향이 있다. 소정의 냉각 속도에서, 더 큰 할로겐 총 함량은 R1Hal과 M1Hal2와 비교하여, M2Hal2 및 R2Hal 할로겐화물을 사용하여 달성될 수 있다.
염소의 첨가는 가시 투과 및 따라서 단파장 분산을 변화시키는데 가장 효과적이며, 이들은 크라머스 크로니히 관계식을 통해 유사하다. Br의 첨가는 열팽창 증가시 Cl보다 약간 효과가 커서 로렌츠 로렌츠 관계식을 통해 연결되는 dn/dT를 감소시킨다. Br은 또한 IR 투과 증가시 약간 영향이 있지만 Cl에 비해 가시/NIR 투과 증가시 영향이 더 적다. 알칼리 원소의 동일성은 또한 열팽창에 대한 영향이다. 더 큰 알칼리 이온(Cs)이 일반적으로 더 작은 이온(Li)과 비교하여 열팽창을 증가시키는 경향이 있을 것이다. 다른 한편, 알칼리 원소의 동일성은 투과 또는 분산에 거의 영향이 없을 것이다.
셀레늄계 조성물에 관해, 셀레늄의 양은 전체 몰 기준으로(예, Se, Ga, Ge, R1, R2, M1, M2, Ln 및 Hal1의 전체 몰 또는 Se, Ga, In, Ge, R1, R2, M1, M2, Ln 및 Hal1의 전체 몰 기준으로), 30.00-68.00 몰%이다. 또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 셀레늄계 유리 조성물은 30.00-65.00 몰%의 셀레늄, 예를 들어, 30.00-60.00 몰%의 셀레늄, 또는 30.00-55.00 몰%의 셀레늄, 또는 30.00-40.00 몰%의 셀레늄, 또는 40.00-55.00 몰%의 셀레늄을 함유한다.
셀레늄계 조성물에서 게르마늄의 양은 전체 몰 기준으로(예, Se, Ga, Ge, R1, R2, M1, M2, Ln 및 Hal의 전체 몰 기준으로), 0-25.00 몰%이다. 또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 셀레늄계 유리 조성물은 15-25.00 몰%의 Ge, 예를 들어, 15.00-20.00 몰%의 Ge, 또는 20.00-25.00 몰%의 Ge, 또는 19.00-23.00 몰%의 Ge를 함유한다. 셀레늄계 조성물에서 게르마늄의 존재는 이것이 상분리를 방지하는 경향이 있으므로 바람직하다는 사실에 유의한다. 게르마늄이 존재하지 않는 경우, 상분리를 방지하기 위해 예를 들어 많은 양의 염화물/브롬화물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 셀레늄계 조성물에서 갈륨의 양은 전체 몰 기준으로(예, Se, Ga, Ge, R1, R2, M1, M2, Ln 및 Hal의 전체 몰 기준으로), 5-30.00 몰%이다. 또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 황계 유리 조성물은 5-22.00 몰%의 Ga, 예를 들어, 5-20.00 몰%의 Ga, 5.00-15.00 몰%의 Ga, 또는 5.00-10.00 몰%의 Ga, 또는 6 몰%, 7 몰%, 8 몰%, 또는 9 몰%의 Ga를 함유한다.
또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 셀레늄계 유리 조성물에서 일부의 갈륨이 인듐에 의해, 특히 가시 투과의 더 낮은 양이 허용되는 상황에서 대체될 수 있다. In의 존재로 가시 투과를 감소시키는 경향이 있다. 그러나 갈륨과 인듐의 조합 총량은 Se, Ga, In, Ge, R1, R2, M1, M2, Ln 및 Hal1의 전체 몰 기준으로 아직 바람직하게는 5-30.00 몰%이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 황계 유리 조성물은 0-10 몰%의 In과 20-30 몰%의 Ga, 또는 5-15 몰%의 In과 5-15 몰%의 Ga, 또는 20-30 몰%의 In과 0-10 몰%의 Ga를 함유할 수 있다.
셀레늄계 조성물에서 Ga와 Ge의 조합 총량은 전체 몰 기준으로(예, Se, Ga, Ge, R1, R2, M1, M2, Ln 및 Hal1의 전체 몰 기준으로), 20.00-40.00 몰%이다. 또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 황계 유리 조성물은 예를 들어 Ga, As, 및 Ge의 조합 총량 21.00-40.00 몰%, 또는 25.00-35.00 몰%, 또는 25.00-30.00 몰%를 함유한다.
셀레늄계 조성물에서 Hal1의 양은 Se, Ga, In, Ge, R1, R2, M1, M2, Ln 및 Hal1의 전체 몰 기준으로, 5-25 몰%이다. 또 다른 양태에 따라, 본 발명에 따른 황계 유리 조성물은 5-15.00 몰%의 Hal1, 예를 들어, 5.00-10.00 몰%의 Hal1, 또는 6.00-9.00 몰%의 Hal1, 또는 7.00-9.00 몰%의 Hal1을 함유한다.
상기에 알려진 바와 같이, 할로겐화물 화합물의 선택에 의해 유리 조성물의 냉각 속도에 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로, 할로겐화물 M2Hal2(M2 = Zn, Cd, Hg, 또는 Pb) 및 R2Hal(R2 = Ag 또는 Cu)은 더 낮은 냉각 속도에서 유리를 생성하며 따라서 바람직하지만, 할로겐화물 R1Hal(R1 = Li, Na, K, Rb, 또는 Cs) 및 M1Hal2(M1 = Mg, Cs, Sr, 또는 Ba)에 의해 제조된 유리는 더 신속한 냉각을 필요로 하는 경향이 있다. 소정의 냉각 속도에서, 더 큰 할로겐 총 함량은 R1Hal과 M1Hal2와 비교하여, M2Hal2 및 R2Hal 할로겐화물을 사용하여 달성될 수 있다.
상기에 언급된 바와 같이, 염소의 첨가는 가시 투과 및 따라서 단파장 분산을 변화시키는데 가장 효과적이며, 이들은 크라머스 크로니히 관계식을 통해 유사하다. Br의 첨가는 열팽창 증가시 약간 효과가 커서 로렌츠 로렌츠 관계식을 통해 연결되는 dn/dT를 감소시킨다. Br은 또한 IR 투과 증가시 약간 더 큰 영향이 있지만 Cl에 비해 가시 투과에 대한 그의 영향이 더 약하다. 알칼리 원소의 동일성은 또한 열팽창에 대한 영향이다. 더 큰 알칼리 이온(Cs)이 일반적으로 더 작은 이온(Li)과 비교하여 열팽창을 증가시키는 경향이 있을 것이다. 다른 한편, 알칼리 원소의 동일성은 투과 또는 분산에 거의 영향이 없을 것이다. 그러나 Cs는 많은 양의 Hal을 원하는 경우 Na 또는 K에 비해 바람직하다.
추가 양태에 따라, 황계 조성물에서 조성물이 추가로 셀레늄을 함유하는 것이 유리할 수 있다. 유사하게도, 셀레늄계 조성물에서 조성물이 추가로 황을 함유하는 것이 유리할 수 있다. 황과 셀레늄의 조합 존재로 유리의 안정성을 향상시키고 황계 조성물의 광학 특성과 셀레늄계 조성물의 광학 특성 사이에 있는 광학 특성의 달성을 허용한다. 예를 들어 황계 조성물에서, Se/S의 비는 약 0-1.0일 수 있으며, 셀레늄계 조성물에서 S/Se의 비는 약 0-1.0일 수 있다.
추가 양태에 따라, 황계 조성물 및 셀레늄계 조성물 둘 다에서, 향상된 안정성은 Ga에 비해 더 많은 양의 S 또는 Se를 사용하여 달성될 수 있다. 예를 들어, S의 양 플러스 Se의 양의 합은 바람직하게는 Ge 양의 2배 플러스 Ga 양의 1.5 배의 합보다 크며, 바람직하게는 S의 양 플러스 Se의 양은 Ge의 양 플러스 Ga의 양의 약 2배와 같다.
본 발명의 추가 양태에 따라, 납 및 게르마늄, 안티몬 또는 게르마늄과 안티몬의 조합과 배합된 셀레늄을 기초로 한 칼코게나이드 유리 조성물을 제공하며, 이 유리 조성물은 하기 성분(몰% 기준)을 포함한다:
성분 몰%
PbHal2 10.00-50.00
GeSe2 0-60.00
Sb2Se3 0-50.0
GeSe2 및 Sb2Se3의 합 50.00-90.00
R1(R1Hal 형태로 첨가) 0-15.00
R2(R2Hal 형태로 첨가) 0-10.00
M1(M1Hal2 형태로 첨가) 0-5.00
M2(M2Hal2 형태로 첨가) 0-30.00
Ln(LnHal3의 형태로 첨가) 0-2.00
R1, R2, M1, M2, 및 Ln의 합(R1Hal, R2Hal, M1Hal2, M2Hal2, 및 LnHal3의 형태로 첨가) 0-15.00
여기서,
Hal = 불화물, 염화물, 브롬화물, 및/또는 요오드화물(바람직하게는 Br 및/또는 I, Br/I 비가 0-0.8임)
R1 = Li, Na, K, Rb, 및/또는 Cs,
R2 = Ag 및/또는 Cu,
M1 = Mg, Ca, Sr, 및/또는 Ba,
M2 = Zn, Cd, 및/또는 Hg
Ln = La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Ty, Lu, Y, 및 Sc.
납 시스템과 배합된 셀레늄을 기초로 한 이러한 칼코게나이드 유리 조성물은 알칼리 원소를 함유한 시스템에 비해, SWIR MIR 및 LWIR 스펙트럼 범위(1.0-15 마이크론)에 걸쳐 낮은 dn/dT와 낮은 분산을 나타내며 물에 의한 공격에 저항성이 더 크다.
본 발명의 다양한 다른 특징과 수반되는 장점은 첨부 도면과 관련하여 고려할 때 이들이 더 잘 이해됨에 따라 더 완전히 이해될 것이며, 비슷한 부호 문자는 여러 도면 전반에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분을 나타내며, 여기서
도 1은 본 발명에 따라 보정 렌즈를 포함하는 복 렌즈 시스템을 도시하며;
도 2는 본 발명에 따라 2종의 유리로부터 제조된 보정 렌즈를 포함하는 삼중 렌즈 시스템을 도시한다.
상기에 기재한 바와 같이, IR 파장을 위한 광학 재료는 열팽창과 dn/dT로 인해 렌즈의 초점 거리에서 열적으로 유발된 변화에 시달린다. 제색 복 렌즈에서, 분산이 결합되어 2개 파장에서 동일한 도수(power)를 제공한다. 렌즈를 비열화하기 위해(즉, 열 효과를 감소시키기 위해), 열팽창계수(CTE)와 dn/dT가 균형을 이룰 필요가 있다. 따라서 하기 등식을 사용하여, 비열적 및 제색 시스템을 달성하기 위한 조건을 예상할 수 있다:
Figure 112014098624277-pct00001
, 및
Figure 112014098624277-pct00002
(초점력에서 열적 변화)
복 렌즈에 대해, 도수(K)는 개별 렌즈의 도수와 동일하며, 즉 K1 + K2 = K(복 렌즈)이다. 제색 렌즈에 대해, K1/V1 + K2/V2 = 0(즉, K2 = -K1V2/V1)이며, V는 아베 수를 나타낸다. 비열화에 대해, K1δ1 + K2δ2 = Kαh이며, 여기서 αh는 하우징 재료(렌즈를 수용하는 하우징)의 열팽창계수이다. 등식을 결합하면 δ2 = [V1(αh - δ1)/V2] + αh를 얻는다. 따라서 복 렌즈의 보정 렌즈는 바람직하게는 이러한 기준을 만족한다.
도 1에서는 적외선 렌즈(1)가 본 발명에 따른 칼코게나이드 유리 조성물로 제조된 보정 렌즈(2)와 짝을 이루는 복 렌즈를 도시한다. IR 렌즈(1)와 보정 렌즈(2)는 이들이 또한 작은 공극으로 분리될 수 있지만, 바람직하게는 함께 결합한다. 렌즈(1)는 IR 렌즈에 통상 사용된 재료, 예를 들어 ZnSe, ZnS, Ge, GaAs, BaF2, 및 칼코게나이드 유리, 바람직하게는 ZnSe 또는 ZnS 중 임의의 것으로부터 제조될 수 있다. 바람직하게는, ZnSe IR 렌즈는 본 발명에 따른 셀레늄계 유리 조성물로부터 제조된 보정 렌즈와 짝을 이루며, 그 이유는 이들 유리가 유사한 투과 특성을 가질 것이기 때문이다. 유사한 이유로, ZnS IR 렌즈는 바람직하게는 본 발명에 따른 황계 유리 조성물로부터 제조된 보정 렌즈와 짝을 이룬다.
도 1에 도시한 바와 같이, IR 렌즈(1)를 통과하는 광은 굴절률 변화로 인해 분산 처리되며, 이는 초점 거리가 더 짧은 파장에서 더 짧아지게 한다. 그 후 이러한 광은, 더 짧은 파장에서 제1 렌즈에 의해 생성된 초점 거리에 비해 우선적으로 초점 거리를 증가시키고, 이에 의해 제1 렌즈의 효과에 대응함으로써 광 투과를 보정하는 보정 렌즈(2)를 통과한다.
도 2에서는 본 발명에 따른 또 다른 실시형태를 도시하며, 여기서 한 쌍의 렌즈가 단일 파장에서 초점 거리를 영향을 받지 않게 그대로 두기 위해 그러나 주 초점조정 요소의 작용에 대응하기 위해 시스템의 분산 또는 열적 작용을 변화시키기 위해 시스템에 추가될 수 있다. 이는 현존 시스템에서 문제를 보정하는데 가장 효과적이다. 예를 들어, 게르마늄계 광학 시스템에서 열적 디포커스(defocus)는 실온에서 무한 초점 거리를 가지나, 고온에서 음 또는 저하된 온도에서 양으로 되는 렌즈 쌍을 삽입하고, 이에 의해 게르마늄 원소에 의해 도입된 오차를 보정함으로써 보정될 수 있다.
따라서 현존 렌즈는 중심 파장에서 0의 총 도수(무한 초점)를 제공하지만, 전체 초점 거리를 변화시키지 않고 주 렌즈의 결함을 보정하는 상이한 V와 δ를 갖는 2개의 렌즈(하나는 양이고 하나는 음임)를 사용하여 보정될 수 있다. 따라서 2개의 보정 렌즈의 도수는 서로 상쇄할 것이며, 즉 K2 = -K3일 때 K1 + K2 + K3 = K1이다(K1은 현존 렌즈의 도수이고 K2 및 K3는 복 렌즈의 도수이다). 상기에 기재한 등식을 사용하여 제색화와 비열화의 공정을 진행시키면, 복 렌즈의 2개 유리는 바람직하게는 하기(작은 K2에 대해 바람직함) 등식을 만족한다:
[V2V3/V1(V3-V2) = (αh - δ1)/(δ2 - δ3)
따라서 도 2에서 적외선 렌즈(1)는 하나는 음의 도수를 갖고 다른 하나는 양의 도수를 갖는 렌즈 요소(2)와 렌즈(3)를 포함하는 복 렌즈와 조합하여 사용된다. 음의 도수 렌즈 요소는 양의 렌즈 요소보다 더 큰 분산(더 작은 V)과 더 큰 δ를 가져야 한다. 렌즈(2)와 렌즈(3)은 바람직하게는 결합된다. 렌즈(1)는 IR 렌즈에 대해 통상 사용된 재료, 예를 들어 ZnSe, ZnS, Ge, GaAs, BaF2, 및 공지된 칼코게나이드 유리, 바람직하게는 ZnSe 또는 ZnS 중 임의의 것으로부터 제조될 수 있다. 렌즈(2)와 렌즈(3) 중 적어도 하나는 본 발명에 따른 칼코게나이드 유리 조성물로부터 제조된다. 나머지 렌즈는 본 발명에 따른 칼코게나이드 유리 조성물로부터 또는 IR 렌즈에 대해 통상 사용된 재료, 예를 들어 ZnSe, ZnS, Ge, GaAs, BaF2, 및 공지된 칼코게나이드 유리 중 임의의 것으로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 렌즈(1)는 ZnS일 수 있고, 렌즈(2)는 본 발명에 따른 칼코게나이드 유리 조성물로부터 제조될 수 있고, 렌즈(3)은 ZnSe로 제조될 수 있다.
실시예
본 발명의 유리는 적당량의 각 구성 성분을 혼합하여 배치 조성물을 형성하고 그 후 용융 실리카 앰플에 충전하고 교반을 야기하고 균질성을 증가시키기 위해 용융물을 흔들면서 선택된 조성에 따라 600℃ 내지 1050℃ 정도에서 전형적으로 다시 조성과 용융 점도에 따라 2 내지 4 시간 방사 가열에 의해 용융시킴으로써 완전히 통상적으로 제조될 수 있다. 그 후 그 앰플 내 유리를 전형적으로 노로부터 빼내어 실온의 공기 중 대류에 의해 그 유리 전이 온도에 근접한 온도로 냉각시킨다. 그 후 앰플과 유리 샘플을 유리 전이 온도 플러스 약 20℃에서 약 2 시간 동안 가열 오븐에 넣고 이어서 약 30℃/시간으로 냉각시킨다. 이들 과정을 하기 실시예에서 따른다.
상기한 바와 같이, 본원의 실시예에서는 용융 실리카 앰플에서 용융시킨다. 칼코게나이드 화합물, 특히 Ge 또는 Ga와 S의 칼코게나이드 화합물들은 용융 온도 가까이에서 높은 증기압을 갖고 있다. 용융 중에 발달된 압력은 실리카 용기의 파열 압력을 초과할 수 있어서, 앰플의 파괴를 유발한다. 또한, 이들 유리의 열팽창은 앰플의 열팽창과 비교하여 비교적 크다. 앰플 내부에 대한 유리의 습윤 조건 하에, 켄칭(quenching) 중 유발된 스트레스는 내부에서 앰플 파열 및/또는 유리 잉곳(ingot)을 야기할 수 있다. 따라서 용융 및 켄칭 조작 중 온도와 가열 속도는 앰플 디자인과 유리 잉곳의 치수와 조성에 따라 파열을 방지하기 위해 사려 깊게 선택되어야 한다. 충분히 높은 용융 온도와 켄칭 중 냉각 속도를 아직 제공하면서 이들 요인을 제어하는 필요성이 결합하여 제조될 수 있는 앰플 및 유리 샘플의 치수를 한정한다.
추가의 상세한 설명 없이도, 당업자는 이전의 설명을 이용하여 본 발명을 최대한 사용할 수 있다고 생각된다. 따라서 하기의 바람직한 구체적인 실시형태는 단지 예시적인 것으로 이해될 것이며, 여하튼 어느 식으로든 개시 내용의 나머지를 한정하지 않는다.
표 1a, 1b, 1c, 1d, 1e 및 1f에서는 본 발명에 따른 유리 조성물의 실시예를 열거한다. 표 1a-1d는 황계 유리 조성물의 실시예를 열거하고 표 1e 및 1f는 셀레늄계 유리 조성물의 실시예를 열거한다.
[표 1a]
본 발명에 따른 황계 유리 조성물(몰%)의 실시예
Figure 112014098624277-pct00003
[표 1b]
본 발명에 따른 황계 유리 조성물(몰%)의 추가 실시예
Figure 112014098624277-pct00004
[표 1c]
본 발명에 따른 셀레늄계 유리 조성물(몰%)의 실시예
Figure 112014098624277-pct00005
[표 1d]
본 발명에 따른 셀레늄계 유리 조성물(몰%)의 실시예
Figure 112014098624277-pct00006
[표 1e]
본 발명에 따른 셀레늄계 유리 조성물(몰%)의 추가 실시예
Figure 112014098624277-pct00007
[표 1f]
본 발명에 따른 셀레늄계 유리 조성물(몰%)의 추가 실시예
Figure 112014098624277-pct00008
이전 실시예는 일반적으로 또는 구체적으로 기재한 반응물 및/또는 이전 실시예에서 사용된 운전 조건에 대해 본 발명의 운전 조건을 대체함으로써 동일한 성공으로서 반복될 수 있다.
이전 설명으로부터, 당업자는 본 발명의 필수적인 특성을 쉽게 확인할 수 있으며 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 다양한 용도와 조건에 적합하도록 본 발명의 다양한 변화와 변형을 이룰 수 있다.
본원에서 인용한 모든 출원, 특허 및 문헌의 전체 개시 내용(들)은 본원에서 참조로서 원용된다.

Claims (25)

  1. 하기 성분(전체 몰의 몰% 기준)으로 구성되는 칼코게나이드 유리 조성물:
    성분 몰%
    S 70.00-75.00
    Ga 5.00-10.00
    Ge 20.00-25.00
    R1(R1Hal 형태로 첨가) 0.00-5.00
    여기서,
    Hal = 불화물, 염화물, 브롬화물, 또는 요오드화물,
    R1 = Li, Na, K, Rb, 또는 Cs,
    갈륨의 일부는 인듐으로 대체될 수 있다.
  2. 제1항에 있어서, 갈륨의 일부를 인듐으로 대체하는 것인 칼코게나이드 유리 조성물.
  3. 제1항에 있어서, R1은 0 몰%인 칼코게나이드 유리 조성물.
  4. 제2항에 있어서, R1은 0 몰%인 칼코게나이드 유리 조성물.
  5. 제1항에 있어서, Hal의 양은 1.00-5.00 몰%인 칼코게나이드 유리 조성물.
  6. 제2항에 있어서, Hal의 양은 1.00-5.00 몰%인 칼코게나이드 유리 조성물.
  7. 적외선 광학 요소, 이미지 인핸서 또는 증배관, 및 인광 또는 형광 디스플레이를 포함하는 암시 장치로서, 상기 적외선 광학 요소가 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 칼코게나이드 유리 조성물로 제조된 렌즈를 포함하는 암시 장치.
  8. 적외선 광학 요소, 적외선을 검출하여 이것을 전기 시그널로 전환시키기 위한 다수의 열 센서, 및 전기 시그널을 시각 상으로 전환하기 위한 시그널 처리 유닛을 포함하는 적외선 또는 열화상 시스템으로서, 상기 적외선 광학 요소가 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 칼코게나이드 유리 조성물로부터 제조된 렌즈를 포함하는 적외선 또는 열화상 시스템.
  9. 보정 렌즈와 짝을 이루는 적외선 렌즈를 포함하는 복 렌즈로서, 상기 적외선 렌즈가 ZnSe, ZnS, Ge, GaAs, BaF2, 또는 칼코게나이드 유리로 제조되고, 상기 보정 렌즈가 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 칼코게나이드 유리 조성물로 제조되는 복 렌즈.
  10. 한 쌍의 보정 렌즈를 포함하는 초점 교정 복 렌즈와 제1 적외선 렌즈를 포함하는 적외선 렌즈 시스템으로서, 상기 제1 적외선 렌즈가 ZnSe, ZnS, Ge, GaAs, BaF2, 또는 칼코게나이드 유리로 제조되고, 상기 한 쌍의 보정 렌즈 중 하나가 양의 도수(power)를 갖고 다른 하나가 음의 도수를 가지며, 상기 한 쌍의 보정 렌즈 중 하나 이상이 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 칼코게나이드 유리 조성물로 제조되는 적외선 렌즈 시스템.
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