JP2002131505A - 赤外線透過光学体 - Google Patents

赤外線透過光学体

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JP2002131505A
JP2002131505A JP2000330458A JP2000330458A JP2002131505A JP 2002131505 A JP2002131505 A JP 2002131505A JP 2000330458 A JP2000330458 A JP 2000330458A JP 2000330458 A JP2000330458 A JP 2000330458A JP 2002131505 A JP2002131505 A JP 2002131505A
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Japan
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infrared
transmitting optical
alkaline earth
infrared transmitting
polycrystalline sintered
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Shintarou Minami
伸太朗 南
Tetsuyuki Kurata
哲之 蔵田
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで、赤外線透過性、耐水性、および
耐衝撃性に優れた赤外線透過光学体を提供する。 【解決手段】 本発明の赤外線透過光学体は、アルカリ
土類ハライド多結晶焼結体と、前記アルカリ土類ハライ
ド多結晶焼結体を覆う高分子膜とを有してなることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は赤外線透過光学体に
関し、特に赤外線カメラに用いられる、約8〜13μm
の波長領域にある赤外線を透過する赤外線透過光学窓に
関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、赤外線カメラの一般的な赤外線
採光部32の模式図である。赤外線採光部32は、赤外
線透過光学窓22を有する防水ケース10の中に、レン
ズや撮像素子などの光学系8が設けられてなり、光学系
8は外気から遮断されている。
【0003】赤外線は水に吸収され易いので、赤外線カ
メラの光学系8に水分が浸入すると、赤外線カメラに入
射した赤外線が水分によって吸収されるために、その感
度が著しく低下してしまう。従って、赤外線透過光学窓
22には、赤外線をよく透過すると共に、水分の浸入を
防止できる材料を用いる必要がある。従来は、特開平1
1−84233号公報に開示されているように、赤外線
透過光学窓22の材料に、ゲルマニウムおよびシリコン
などの無機単結晶材料や、ポリエチレンおよびポリプロ
ピレンなどのオレフィン系樹脂を用いていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ゲルマニウム
およびシリコンなどの無機単結晶材料は単結晶であるた
めに高価であり、また、単結晶特有の劈開性を有するた
めに衝撃に弱いという欠点がある。一方、ポリエチレン
およびポリプロピレンなどの一般的なオレフィン系樹脂
は、分子構造による赤外線の吸収ピークが大きく、膜厚
の厚い(0.3mm以上)上記オレフィン系樹脂を用い
ると、約8〜13μmの波長領域にある赤外線の透過率
が、30〜50%も低下してしまうという欠点があっ
た。
【0005】また、ゲルマニウムおよびシリコンに比べ
て安価なアルカリ土類ハライドも赤外線透過性材料とし
て用いられているが、これらは、潮解性を有するため、
空気に触れると、空気中の水分によって潮解がおこり、
赤外線の透過率が低下してしまうという欠点があった。
【0006】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、低コストで、赤外線透過性、
耐水性、および耐衝撃性に優れた赤外線透過光学体、お
よび、それを用いた赤外線カメラを提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の赤外線透過光学
体は、アルカリ土類ハライド多結晶焼結体と、アルカリ
土類ハライド多結晶焼結体を覆う高分子膜とを有してな
ることを特徴とする。本発明によると、従来、一般的に
使用されていた高価なゲルマニウム単結晶材料に替え
て、安価なアルカリ土類ハライド多結晶焼結体を用いて
赤外線透過光学体を形成することにより、低コストな赤
外線透過光学体を提供することができる。また、アルカ
リ土類ハライド多結晶焼結体は、ゲルマニウムなどの単
結晶材料に見られる劈開性を有しないので、ゲルマニウ
ムなどを赤外線透過光学体に用いる場合に比べて、衝撃
性の高い赤外線透過光学体を提供することができる。
【0008】また、アルカリ土類ハライドは潮解性を有
するが、本発明の赤外線透過光学体によると、アルカリ
土類ハライド多結晶焼結体は高分子膜によって覆われて
いるので、アルカリ土類ハライド多結晶焼結体と外気と
の接触が遮断され、アルカリ土類ハライド多結晶焼結体
が大気中の水分によって劣化することを防止することが
できる。
【0009】アルカリ土類ハライド多結晶焼結体は、フ
ッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロン
チウム、および、フッ化バリウムから選択された1つか
らなることが好ましい。上記4種類のアルカリ土類ハラ
イドは、約8〜13μmの波長領域にある赤外線を良好
に透過することができるからである。
【0010】高分子膜は、高密度ポリエチレンから形成
されることが好ましい。ポリエチレンは、分子構造によ
る約8〜13μmの波長領域の赤外線の吸収が非常に少
なく、特に0.940g・cm-3以上の密度を有する高
密度ポリエチレン(HDPE)は、水を非常に透過しに
くいという性質を有するからである。
【0011】高密度ポリエチレンは、重量平均分子量が
約100万以上の超高分子量ポリエチレンであることが
好ましい。高密度ポリエチレンの中でも、重量平均分子
量が約100万以上の超高分子量ポリエチレンは、高い
衝撃吸収性を有するので、上記超高分子量ポリエチレン
を高分子膜に用いれば、より衝撃に強い赤外線透過光学
体を提供することができる。また、重量平均分子量が約
100万以上の超高分子量ポリエチレンは、分子鎖の有
限性に伴う、約8〜13μmの波長領域の赤外線の吸収
をなくすことができるので、赤外線透過率をより高める
ことができる。
【0012】高密度ポリエチレンから形成された高分子
膜の膜厚が約0.1mm以下であれば、分子構造による
約8〜13μmの波長領域の赤外線の吸収を十分に低下
させることができるので、赤外線透過率の非常に高い赤
外線透過光学体を提供することができる。
【0013】赤外線透過光学窓を有する赤外線カメラに
おいて、赤外線透過光学窓が上述のような赤外線透過光
学体からなれば、感度が高く、耐衝撃性を有し、低コス
トの赤外線カメラを提供することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の赤外線透過光学体
の一実施形態について、図1を参照しながら説明する。
【0015】図1は、本発明による赤外線カメラの赤外
線採光部33の模式図である。赤外線採光部33には、
本発明の赤外線透過光学体からなる赤外線透過光学窓2
が用いられている。
【0016】図1に示される赤外線採光部33は、赤外
線透過光学窓2を有する防水ケース10と、防水ケース
10の中に配置された光学系8とを有する。防水ケース
10と赤外窓2とで囲まれた空間は真空に保持されてい
る。
【0017】赤外線透過光学窓2は、アルカリ土類ハラ
イド多結晶焼結体4と、アルカリ土類ハライド多結晶焼
結体4を覆う高分子膜6とから形成される。赤外線透過
光学窓2は、対向する第1主面2Fおよび第2主面2S
を有し、第1主面2Fから第2主面2Sに向かって赤外
線を透過させ、赤外線透過光学窓2を透過した赤外線
は、レンズや撮像素子などの光学系8に入射する。
【0018】アルカリ土類ハライド多結晶焼結体4は、
約8〜13μmの波長領域の赤外線を良好に透過させる
フッ化バリウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロン
チウムおよびフッ化カルシウムのいずれかから形成され
ており、より好ましくは、上記波長領域の赤外線を特に
良好に透過させるフッ化バリウムから形成される。ま
た、アルカリ土類ハライド多結晶焼結体4のほぼ全表面
を覆う高分子膜6は、高密度ポリエチレンからなる。
【0019】上記のような赤外線透過光学窓2は、アル
カリ土類ハライド多結晶焼結体4のほぼ全表面に、例え
ば、熱融着によるラミネート法を用い、約150℃で、
約0.1mm以下、好ましくは約0.07mm以下の膜厚
を有するように高密度ポリエチレン膜を被膜することに
より作製される。
【0020】以上のように、本発明の赤外線透過光学体
からなる赤外線透過光学窓を赤外線光学系33に用いた
赤外線カメラによると、感度が高く、耐衝撃性を有し、
低コストの赤外線カメラを提供することができる。
【0021】本実施形態によると、赤外線透過光学窓2
に、従来使用していた高価なゲルマニウムのかわりに、
フッ化バリウムなどからなる比較的安価なアルカリ土類
ハライド多結晶焼結体4を用いることにより、低コスト
の赤外線透過光学窓2を提供することができる。また、
多結晶性の焼結体を赤外線透過光学窓2に用いることに
より、単結晶に見られるような劈開を生じることがない
ので、衝撃に強い赤外線透過光学窓を提供することがで
きる。
【0022】さらに、高密度ポリエチレンは水を透過し
にくいので、アルカリ土類ハライド多結晶焼結体4が、
高密度ポリエチレンからなる高分子膜6によって覆われ
ていることにより、アルカリ土類ハライド多結晶焼結体
4が大気中の水分と接触することを防止することができ
る。アルカリ土類ハライドは潮解性を有するために大気
中の水分によって劣化し易いが、アルカリ土類ハライド
多結晶焼結体4が、上述のような高分子膜6に覆われて
いるので、水による劣化を防止し、赤外線カメラの感度
の低下を防止できる。
【0023】なお、高分子膜6は、高密度ポリエチレン
の中でも重量平均分子量が約100万以上の超高分子量
ポリエチレンから形成されることがより好ましい。超高
分子量ポリエチレンは、衝撃を吸収する性質があり、ま
た、約8〜13μmの波長領域の赤外線の吸収が非常に
低いので、衝撃に強く、赤外線透過率のより高い赤外線
透過光学窓2を提供することができるからである。
【0024】また、従来のように高屈折率を有するゲル
マニウムやシリコン(屈折率3.4以上)を赤外線透過
光学窓として用いる場合には、その表面に反射防止層を
形成することが必要とされていたが、上述したように本
発明の赤外線透過光学窓2に用いられるアルカリ土類ハ
ライド、および、高密度ポリエチレンまたは超高分子量
ポリエチレンは、屈折率が約1.5以下と小さいので、
反射防止層を設ける必要がない。
【0025】以下、実施例および比較例を用いて、本発
明をさらに具体的に説明する。 (実施例)アルカリ土類ハライド多結晶焼結体の材料お
よび厚み、ならびに重量平均分子量が約300万の超高
分子量ポリエチレン膜の厚みを変化させて、下記に説明
するような5種類の赤外線透過光学体を作製し、それぞ
れについて約8〜13μmの波長領域にある赤外線の透
過率を測定した。
【0026】第1〜第3の赤外線透過光学体は、フッ化
バリウム多結晶焼結体を、超高分子量ポリエチレン膜で
被膜して作製した。第1の赤外線透過光学体において、
フッ化バリウム多結晶焼結体の厚みは1mmであり、超
高分子量ポリエチレン膜の膜厚は0.1mmである。第
2の赤外線透過光学体において、フッ化バリウム多結晶
焼結体の厚みは2mmであり、超高分子量ポリエチレン
膜の膜厚は0.07mmである。第3の赤外線透過光学
体において、フッ化バリウム多結晶焼結体の厚みは2m
mであり、超高分子量ポリエチレン膜の膜厚は0.05
mmである。
【0027】第4の赤外線透過光学体は、厚み1mmの
フッ化マグネシウム多結晶焼結体を、膜厚0.1mmの
超高分子量ポリエチレン膜で被膜して作製した。第5の
赤外線透過光学体は、厚み1mmのフッ化ストロンチウ
ム多結晶焼結体を、膜厚0.1mmの超高分子量ポリエ
チレン膜で被膜して作製した。
【0028】なお、上記第1〜第5の全ての赤外線透過
光学体は、アルカリ土類ハライド多結晶焼結体を、温度
約150℃のもとで熱融着によるラミネート法を用いて
超高分子量ポリエチレン膜で被膜して作製した。
【0029】(比較例)さらに、比較のために、高分子
膜を有さず、下記の表1に示される単結晶またはポリオ
レフィン系材料からなる第6〜8の赤外線透過光学体も
合わせて作製し、上記第1〜第5の赤外線透過光学体と
同様に赤外線の透過率を測定した。
【0030】(結果)第1〜第8の試料について、測定
結果を下記の表1に示す。
【表1】
【0031】表1より、本発明の第1〜第5の赤外線透
過光学体は、比較例の第6〜第8の赤外線透過光学体に
比べて、赤外線の透過率が高いことが分かる。
【0032】
【発明の効果】本発明によると、赤外線透過光学体は、
アルカリ土類ハライド多結晶焼結体と、アルカリ土類ハ
ライド多結晶焼結体を覆う高分子膜とを有するので、赤
外線透過率が高く、衝撃性に強く、空気中の水分による
劣化が防止された、低コストの赤外線透過光学体を提供
することができる。
【0033】アルカリ土類ハライド多結晶焼結体が、フ
ッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロン
チウム、および、フッ化バリウムから選択された1つか
らなれば、赤外線を良好に透過させることができる。
【0034】高分子膜が高密度ポリエチレンから形成さ
れれば、アルカリ土類ハライド多結晶焼結体の水による
劣化をさらに抑制し、また、赤外線をより良好に透過さ
せることができる。
【0035】高分子膜が、重量平均分子量が約100万
以上の超高分子量ポリエチレンから形成されていれば、
より衝撃に強く、赤外線透過率の高い赤外線透過光学体
を提供することができる。
【0036】高密度ポリエチレンから形成された高分子
膜の膜厚が約0.1mm以下であれば、赤外線透過率の
高い赤外線透過光学体を提供することができる。
【0037】赤外線透過光学窓を有する赤外線カメラに
おいて、赤外線透過光学窓が上述のような赤外線透過光
学体からなれば、感度が高く、耐衝撃性を有し、低コス
トの赤外線カメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による赤外線カメラの赤外線採光部の
模式図である。
【図2】 赤外線カメラの一般的な赤外線採光部32の
模式図である。
【符号の説明】
2 赤外線透過光学窓、 2F 第1主面、 2S 第
2主面、 4 アルカリ土類ハライド多結晶焼結体、
6 高分子膜、 8 光学系、 10 防水ケース、
22 赤外線透過光学窓、 32赤外線採光部、 33
赤外線採光部。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ土類ハライド多結晶焼結体と、
    前記アルカリ土類ハライド多結晶焼結体を覆う高分子膜
    とを有してなることを特徴とする赤外線透過光学体。
  2. 【請求項2】 前記アルカリ土類ハライド多結晶焼結体
    は、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化ス
    トロンチウム、および、フッ化バリウムから選択された
    1つからなる請求項1に記載の赤外線透過光学体。
  3. 【請求項3】 前記高分子膜は、高密度ポリエチレンか
    ら形成された請求項1または2に記載の赤外線透過光学
    体。
  4. 【請求項4】 前記高密度ポリエチレンは、重量平均分
    子量が約100万以上の超高分子量ポリエチレンである
    請求項3に記載の赤外線透過光学体。
  5. 【請求項5】 前記高密度ポリエチレンから形成された
    前記高分子膜の膜厚は約0.1mm以下である請求項3
    または4に記載の赤外線透過光学体。
  6. 【請求項6】 赤外線透過光学窓を有する赤外線カメラ
    であって、前記赤外線透過光学窓は請求項1から5のい
    ずれかに記載の前記赤外線透過光学体からなることを特
    徴とする赤外線カメラ。
JP2000330458A 2000-10-30 2000-10-30 赤外線透過光学体 Pending JP2002131505A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012160979A1 (ja) * 2011-05-24 2012-11-29 独立行政法人産業技術総合研究所 赤外線透過膜、赤外線透過膜の製造方法、赤外線用光学部品および赤外線装置
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