TV de alta definición

El tamaño cada vez mayor de las pantallas de TV exige el uso de cámaras HDTV (Izda.), capaces de realizar un zoom sobre objetos lejanos sin distorsionar la imagen. Aquí los cristales de fluoruro de calcio ayudan, como material óptico de las lentes, a prevenir las aberraciones cromáticas (Dcha.). Foto oben: Sony, Foto unten: SCHOTT
Katrin Striegel

Cercano a la acción

El futuro de la televisión se llama High Definition TV (HDTV). Unos materiales ópticos especiales hacen posible la alta resolución requerida de las cámaras: los fluoruros de calcio.

Desde la Copa Mundial de Fútbol de 2006 en Alemania, o incluso antes, el público se ha acostumbrado a estar extraordinariamente cerca de la acción gracias a un formato panorámico de 16:9 y 5 veces más datos de imagen. Aunque el devenir del juego quede muy lejos para los aficionados sentados en las gradas y los jugadores parece que tengan un tamaño de sólo unos centímetros, gracias a la HDTV el televidente vive cada gota de sudor. Pero unos aparatos de TV cada vez más grandes y unos primeros planos más precisos exigen una resolución cada vez mayor de las cámaras. Para poder disfrutar de estos zooms increíbles se precisan modernas cámaras HDTV, capaces de capturar imágenes distantes sin distorsiones ni desviaciones. Éstas hicieron necesario resolver, entre otras cosas, la problemática de la corrección cromática, porque cuando se superponen muchas lentes en los sistemas ópticos se producen aberraciones cromáticas. Dichas aberraciones ocurren porque los rayos de luz sufren una refracción distinta en función de su longitud de onda al atravesar una lente, con lo cual no inciden exactamente sobre el mismo punto del plano de la imagen. El resultado es falta de nitidez y bordes de color, conocidos como aberración cromática. Este efecto no deseado se puede corregir utilizando una segunda lente o un material óptico con un comportamiento contrapuesto. Aquí es donde entran en juego los cristales de fluoruro de calcio.
Corrección cromática en sistemas de lentes

De hecho, se aprovecha una particularidad de determinados cristales conocida ya desde hace tiempo. Ya en 1886 el pionero de la óptica Prof. Dr. Ernst Abbe, de Jena, observó la singular aptitud de los cristales de fluoruro de calcio para la corrección cromática en objetivos y desarrolló la corrección apocromática. Los sistemas de lentes corregidos de esta forma refractan la luz de una forma muy determinada y consiguen una superposición punto por punto de los rayos de luz rojos, verdes y azules. La consecuencia es que no se producen aberraciones cromáticas, es decir, desviaciones del color. En la fotografía los objetivos apocromáticos se identifican a menudo con la abreviatura APO. Hasta ahora se configuraban como apocromáticos sobre todo teleobjetivos de gran luminosidad y alta calidad. Pero ahora, con la popularización de la tecnología HDTV, se abre un nuevo mercado para los cristales de fluoruro de calcio en las lentes para cámaras de TV.

“En los sistemas de reproducción de imágenes en color lo importante es la habilidad con la que se combinan las lentes de alto y bajo índice de refracción. El objetivo es, por una parte, conservar la refracción necesaria para agrandar o reducir algo y, por otra, corregir las aberraciones cromáticas que resultan en el proceso. Para ello se prestan los cristales de fluoruro de calcio como los que fabrica SCHOTT LITHOTEC, que hoy en día están disponibles en tamaños y cantidades totalmente novedosas, porque en comparación con los vidrios ópticos presentan un índice de refracción extraordinariamente pequeño y un número Abbe muy elevado”, explica Peter Maushake, Product Manager Optical Materials en SCHOTT LITHOTEC, de Jena (Alemania).

Dentro de la familia de los cristales de fluoruro, el fluoruro cálcico es conocido por ser uno de los materiales más duros. La buena mecanizabilidad que de ahí se deriva, es otro motivo más de por qué resulta particularmente adecuado para la fabricación de una amplia gama de componentes ópticos.
Gracias a la HDTV, desde la Copa Mundial de Fútbol de 2006 de Alemania también el televidente puede vivir el juego desde muy cerca. Foto: TV Skyline
Idóneo también para la óptica de láseres

El fluoruro de calcio no sólo es capaz de resistir temperaturas de hasta 800° C en una atmósfera seca. Debido a su absorción muy reducida, es también idóneo para ópticas de láseres de alto rendimiento. La homogeneidad de su índice de refracción es otro parámetro importante para el material de la lente, que permite obtener una imagen lo más libre posible de aberraciones. En este caso el fluoruro de calcio satisface incluso las exigencias de calidad más elevadas. Aunque su campo de aplicación más importante sigue siendo la microlitografía para la fabricación de chips informáticos, en el que pesa sobre todo su extraordinaria transmisión de la radiación ultravioleta (UV), este material se emplea también con una frecuencia cada vez mayor para aplicaciones en el espectro visible e infrarrojo. Además, el fluoruro de calcio presenta toda una serie de propiedades ópticas adicionales, como p.ej. la reducida birrefringencia axial y radial.

Aparte de esto, gracias a su extraordinaria pureza y su estructura, el fluoruro de calcio ofrece una elevada resistencia al láser, por lo que es el material de preferencia en ópticas para láseres Excimer del espectro UV inferior para aplicaciones litográficas. En este campo ha alcanzado una gran importancia - compartida con el cristal de cuarzo - como material para la litografía destinada a semiconductores en los llamados ‘wafer steppers’. Estas ópticas de iluminación y proyección sirven para reproducir las estructuras de los circuitos sobre las obleas de silicio con unas anchuras de estructura mínimas, que actualmente son de tan sólo 45 nm.
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