JP2022056102A - Method for manufacturing optical member, and optical member - Google Patents
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Description
本発明は、光学部材の製造方法及び光学部材に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an optical member and an optical member.
車載ナイトビジョンやセキュリティシステム等で用いる赤外線カメラの開発が進んでいる。赤外線カメラは、赤外線を透過するフィルターやレンズ等の光学部材を備えている。 Infrared cameras used in in-vehicle night vision and security systems are being developed. Infrared cameras are equipped with optical members such as filters and lenses that transmit infrared rays.
上記光学部材には、ゲルマニウム(Ge)やシリコン(Si)等の結晶材料がしばしば用いられる。しかし、Geは高価な材料であり、光学部材の低コスト化に不利である。また、Siは赤外線透過率が低く、赤外線カメラの性能向上に不利である。 A crystalline material such as germanium (Ge) or silicon (Si) is often used for the optical member. However, Ge is an expensive material and is disadvantageous in reducing the cost of the optical member. In addition, Si has a low infrared transmittance, which is disadvantageous for improving the performance of an infrared camera.
そこで、赤外線透過率に優れ、かつ比較的安価な材料として、カルコゲナイドガラスが提案されている(特許文献1)。 Therefore, chalcogenide glass has been proposed as a material having excellent infrared transmittance and being relatively inexpensive (Patent Document 1).
カルコゲナイドガラスを加熱プレス成型することにより光学部材を製造する方法が知られている(特許文献2)。しかしながら、上記方法は、カルコゲナイドガラスのガラスインゴットを切削研磨加工してプリフォームを作製する必要があり、製造コストが増大しやすいという問題がある。 A method of manufacturing an optical member by heat-press molding of chalcogenide glass is known (Patent Document 2). However, the above method has a problem that it is necessary to cut and polish a glass ingot of chalcogenide glass to produce a preform, and the manufacturing cost tends to increase.
上記課題に鑑み、本発明は製造コストを低減しやすい光学部材の製造方法及び光学部材を提供することを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical member and an optical member whose manufacturing cost can be easily reduced.
本発明は、光学部材の製造方法であって、カルコゲナイドガラスを含むガラス粉末を成型型に充填する工程、前記ガラス粉末を加熱プレス成型して一体化する工程を備えることを特徴とする。 The present invention is a method for manufacturing an optical member, which comprises a step of filling a glass powder containing chalcogenide glass into a molding die, and a step of heat-press molding the glass powder to integrate the glass powder.
本発明の光学部材の製造方法において、前記ガラス粉末の平均粒子径が300μm以上であることが好ましい。 In the method for manufacturing an optical member of the present invention, it is preferable that the average particle size of the glass powder is 300 μm or more.
本発明の光学部材の製造方法において、前記ガラス粉末に占めるカルコゲナイドガラスの割合が、質量%で90%以上であることが好ましい。 In the method for producing an optical member of the present invention, the proportion of chalcogenide glass in the glass powder is preferably 90% or more in terms of mass%.
本発明の光学部材の製造方法において、前記カルコゲナイドガラスが、モル%で、S+Se+Te 20%~95%を含有することが好ましい。 In the method for producing an optical member of the present invention, it is preferable that the chalcogenide glass contains 20% to 95% of S + Se + Te in mol%.
本発明の光学部材の製造方法において、前記カルコゲナイドガラスの屈伏点Tが400℃以下であることが好ましい。 In the method for manufacturing an optical member of the present invention, it is preferable that the yield point T of the chalcogenide glass is 400 ° C. or lower.
本発明の光学部材の製造方法において、前記加熱プレス成型を、前記カルコゲナイドガラスの屈伏点T-40℃以上で行うことが好ましい。 In the method for producing an optical member of the present invention, it is preferable that the heat press molding is performed at a bending point T-40 ° C. or higher of the chalcogenide glass.
本発明の光学部材の製造方法は、前記光学部材の表面に機能膜を形成する工程を備えることが好ましい。 The method for manufacturing an optical member of the present invention preferably includes a step of forming a functional film on the surface of the optical member.
本発明の光学部材の製造方法において、前記機能膜が反射防止膜及び/又は炭素系保護膜であることが好ましい。 In the method for manufacturing an optical member of the present invention, it is preferable that the functional film is an antireflection film and / or a carbon-based protective film.
本発明の光学部材は、カルコゲナイドガラスを含むガラス粉末の一体化品からなることを特徴とする。 The optical member of the present invention is characterized by being an integrated product of glass powder containing chalcogenide glass.
本発明の光学部材は、波長2.5μmにおける直線透過率A及び拡散透過率Bの比が、1<(B/A)≦5を満たすことが好ましい。 In the optical member of the present invention, it is preferable that the ratio of the linear transmittance A and the diffusion transmittance B at a wavelength of 2.5 μm satisfies 1 <(B / A) ≦ 5.
本発明によれば、製造コストを低減しやすい光学部材の製造方法及び光学部材を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing an optical member and an optical member that can easily reduce the manufacturing cost.
以下、好ましい実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。 Hereinafter, preferred embodiments will be described. However, the following embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to the following embodiments. Further, in the drawings, members having substantially the same function may be referred to by the same reference numeral.
(第1の実施形態)
図1(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態に係る光学部材の製造方法における、カルコゲナイドガラスを含むガラス粉末を成型型に充填する工程を説明するための模式的断面図である。また、図2は、本発明の第1の実施形態に係る光学部材の製造方法における加熱プレス成型工程を説明するための模式的断面図である。図1(a)、(b)及び図2に示すように、本実施形態では、下型1、上型2及び胴型3を備える成型型10を用いて、ガラス粉末4を加熱プレス成型する。
(First Embodiment)
1 (a) and 1 (b) are schematic cross-sectional views for explaining a step of filling a glass powder containing chalcogenide glass into a molding mold in the method for manufacturing an optical member according to the first embodiment of the present invention. Is. Further, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a heat press molding step in the method for manufacturing an optical member according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 1 (a), 1 (b) and 2, in the present embodiment, the
はじめに、図1(a)に示すように、下型1と胴型3を設置する。下型1は、中央に第1の突出部11aを有する。第1の突出部11aは、第1の成型面111を有する。本実施形態において、第1の成型面111は水平面である。下型1上には、胴型3が配置されている。具体的には、突出部11aが胴型3の貫通孔13a内に嵌め込まれることで、下型1上に胴型3が配置されている。これにより、第1の成型面111及び貫通孔13aにより囲まれた成型部10aが形成される。成型部10aは、下型1と反対側に開口する開口部10bを有する。ガラス粉末4は開口部10bから導入され、成型部10aに充填される。
First, as shown in FIG. 1 (a), the
次に、図1(b)に示すように、ガラス粉末4の上部に上型2を設置する。上型2は、中央に第2の突出部12aを有する。第2の突出部12aは、第2の成型面121を有する。本実施形態において、第2の成型面121は水平面である。突出部12aは、胴型3の貫通孔13a内に嵌合可能な断面形状を有しており、突出部12aを胴型の貫通孔13a内に挿入すれば、成型部10aを閉空間とすることができる。また上型2を昇降させることにより、突出部12aを貫通孔13a内で昇降させることができる。
Next, as shown in FIG. 1 (b), the
次に、図2に示すように、ガラス粉末4を加熱プレス成型して一体化する。より具体的には、第2の突出部12aを成型部10a内に導入し、上型2を下方に押圧する。このとき、ガラス粉末4を加熱しながらプレスすることで、ガラス粉末4を一体化させる。これにより、ガラス粉末4の一体化品からなる光学部材141を製造することができる。光学部材141は、第1の成型面111及び第2の成型面121の形状が転写された主面を有する。本実施形態において、光学部材141は対向する2つの水平面を有する板状の光学部材である。なお、上型2を下方に押圧する代わりに、下型1を上方に押圧してもよい。
Next, as shown in FIG. 2, the
本実施形態の製造方法によれば、カルコゲナイドガラスを含むガラス粉末4を用いて光学部材141を製造することができる。そのため、カルコゲナイドガラスのガラスインゴットを切削研磨加工してプリフォームを作製する必要がなく、製造コストを低減することができる。
According to the manufacturing method of the present embodiment, the
また、本実施形態の製造方法によれば、形状が複雑な光学部材を製造することができる。例えば、曲率半径が10mm以下、5mm以下、特に3mm以下の光学部材を好適に製造することができる。一般に、形状が複雑な光学部材を加熱プレス成型で製造するためには、形状追従性の観点から、製品ニア形状のプリフォームが必要となりやすく、製造コストが増大しやすい。一方、ガラス粉末4は、バルク状プリフォームに比べて形状追従性に優れている。そのため、形状が複雑な光学部材であっても容易に製造することができる。
Further, according to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to manufacture an optical member having a complicated shape. For example, an optical member having a radius of curvature of 10 mm or less, 5 mm or less, particularly 3 mm or less can be suitably manufactured. Generally, in order to manufacture an optical member having a complicated shape by heat press molding, a preform having a near-shape of the product is likely to be required from the viewpoint of shape followability, and the manufacturing cost is likely to increase. On the other hand, the
さらに、本実施形態の製造方法によれば、大径の光学部材を製造することができる。例えば、有効径φが100mm以上、150mm以上、特に200mm以上の光学部材を製造することができる。一般に、カルコゲナイドガラスは、原料を石英試験管に真空封入し、溶融することにより製造される。そのため、大径のガラスインゴットを得るためには、特注の石英試験管が必要となり、製造コストを増大させやすい。また、大径の石英試験管を用いて溶融を行う場合、ガラスに脈理や失透が生じやすくなり、溶融が困難になることがある。一方、本実施形態の製造方法では、所望の有効径φを有する成型型10に所定量のガラス粉末4を充填すればよいため、大径のガラスインゴット及び大径のバルク状プリフォームを作製する必要がない。そのため、大径の光学部材であっても容易に製造することができる。大径の光学部材は、例えば、航空・宇宙用途において特に好適である。
Further, according to the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to manufacture an optical member having a large diameter. For example, it is possible to manufacture an optical member having an effective diameter φ of 100 mm or more, 150 mm or more, particularly 200 mm or more. Generally, chalcogenide glass is produced by vacuum-sealing a raw material in a quartz test tube and melting it. Therefore, in order to obtain a large-diameter glass ingot, a custom-made quartz test tube is required, which tends to increase the manufacturing cost. Further, when melting is performed using a quartz test tube having a large diameter, the glass is liable to have veins or devitrification, which may make melting difficult. On the other hand, in the manufacturing method of the present embodiment, since it is sufficient to fill the molding die 10 having a desired effective diameter φ with a predetermined amount of
下型1、上型2及び胴型3の材質は特に限定されないが、例えば、カーボン、タングステンカーバイド、炭化ケイ素、グラッシーカーボン、窒化ケイ素または炭化チタンを用いることが好ましい。これにより、下型1、上型2及び胴型3の耐熱性を高めることができる。また、高温下でも離型性が低下しづらくなる。なお、離型性を高めるため、下型1、上型2及び胴型3の表面に窒化ホウ素、炭化チタン、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)等をコーティングしてもよい。
The materials of the
加熱プレス成型は、カルコゲナイドガラスの屈伏点をT℃とする場合に、T-40℃以上、T-30℃以上、T-20℃以上、T-10℃以上、T℃以上、T+5℃以上で行うことが好ましい。加熱プレス成型の温度が低すぎると、光学部材141の一体化が不十分になり、内部に空孔が残留しやすくなる。このような空孔は入射光を散乱させ、光学部材141の赤外線透過率を低下させやすい。一方、加熱プレス成型の温度が高すぎると、ガラス粉末4が液化し溶融ガラスとなり、成型型10の微小な隙間(例えば、下型1と胴型3の隙間や上型2と胴型3の隙間)に入り込むため、離型性が低下しやすくなる。また、溶融ガラスはガラス粉末4に比べて酸化しやすく、酸化不純物が生じやすい。このような酸化不純物は、光学部材141の赤外線透過率を低下させやすい。そのため、加熱プレス成型の温度は、例えば、T+50℃以下、T+40℃以下、T+30℃以下であることが好ましい。
Heat press molding is performed at T-40 ° C or higher, T-30 ° C or higher, T-20 ° C or higher, T-10 ° C or higher, T ° C or higher, and T + 5 ° C or higher when the yield point of chalcogenide glass is T ° C. It is preferable to do it. If the temperature of the heat press molding is too low, the integration of the
加熱プレス成型時の荷重は、例えば、5MPa~60MPa、10MPa~40MPa、特に20MPa~30MPaであることが好ましい。荷重が小さすぎると、光学部材141の焼結が不十分になり、内部に空孔が残留しやすくなる。荷重が大きすぎると、成型型10が破損しやすくなる。
The load at the time of heat press molding is preferably, for example, 5 MPa to 60 MPa, 10 MPa to 40 MPa, and particularly preferably 20 MPa to 30 MPa. If the load is too small, the
加熱プレス成型は大気中で行うことが好ましい。これにより、製造コストをより一層低減することができる。なお、ガラス粉末4の酸化を抑制するという観点では、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性雰囲気で加熱プレス成型を行ってもよい。
The heat press molding is preferably performed in the atmosphere. As a result, the manufacturing cost can be further reduced. From the viewpoint of suppressing the oxidation of the
加熱プレス成型のプレス時間は、例えば、30秒~1000秒、60秒~600秒、特に100秒~300秒であることが好ましい。加熱プレス成型のプレス時間が短すぎると、光学部材141の一体化が不十分になり、内部に空孔が残留しやすくなる。加熱プレス成型のプレス時間が長すぎると、ガラス粉末4が失透して、赤外線透過率が低下しやすくなる。
The press time for heat press molding is preferably, for example, 30 seconds to 1000 seconds, 60 seconds to 600 seconds, and particularly preferably 100 seconds to 300 seconds. If the press time of the heat press molding is too short, the integration of the
ガラス粉末4を加熱プレス成型して光学部材141を製造した後に、光学部材141の表面に機能膜を形成する工程を備えてもよい。このようにすれば、表面に機能膜を有する光学部材141を製造することができる。機能膜を有することにより、光学部材141の光学特性及び耐候性を向上させることができる。本工程では、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法等のPVD(Physical Vapor Deposition)法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、スプレー、スピンコート等のコーティング法等、周知の成膜法を用いることができる。
A step of forming a functional film on the surface of the
機能膜は、反射防止膜及び/又は炭素系保護膜であることが好ましい。反射防止膜は、低屈折率層と高屈折率層が交互に合計2層以上、2層~34層、特に4層~12層積層されていることが好ましい。積層数が少なすぎると、所望の光学特性が得づらくなる。積層数が多すぎると、製造コストが増大しやすくなる。なお、低屈折率層及び高屈折率層の組み合わせに制限はなく、高屈折率層の屈折率が低屈折率層の屈折率より相対的に大きければよい。また、反射防止膜と炭素系保護膜の両方を設ける場合は、いずれが最表面であってもよいが、例えば、炭素系保護膜を最表面にすることが好ましい。このようにすれば、光学部材141が傷つきにくくなる。
The functional film is preferably an antireflection film and / or a carbon-based protective film. As the antireflection film, it is preferable that the low refractive index layer and the high refractive index layer are alternately laminated with a total of two or more layers, two to 34 layers, particularly four to twelve layers. If the number of layers is too small, it becomes difficult to obtain the desired optical characteristics. If the number of layers is too large, the manufacturing cost tends to increase. The combination of the low refractive index layer and the high refractive index layer is not limited, and the refractive index of the high refractive index layer may be relatively larger than the refractive index of the low refractive index layer. When both the antireflection film and the carbon-based protective film are provided, either of them may be the outermost surface, but for example, it is preferable that the carbon-based protective film is the outermost surface. By doing so, the
低屈折率層及び高屈折率層の1層あたりの厚みは、0.01~10μm、0.02~5μm、特に0.03~2μmであることが好ましい。厚みが小さすぎると、所望の光学特性が得づらくなる。厚みが大きすぎると、機能膜と光学部材141の界面にかかる応力が大きくなり、機能膜の密着性や、光学部材141の機械的強度が低下しやすくなる。
The thickness of the low refractive index layer and the high refractive index layer per layer is preferably 0.01 to 10 μm, 0.02 to 5 μm, and particularly preferably 0.03 to 2 μm. If the thickness is too small, it will be difficult to obtain the desired optical characteristics. If the thickness is too large, the stress applied to the interface between the functional film and the
低屈折率層及び高屈折率層としては、金属酸化物(Y2O3、Al2O3、SiO、SiO2、MgO、TiO、TiO2、Ti2O3、CeO2、Bi2O3、HfO2)、水素化炭素、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)、Ge、Si、ZnS、ZnSe、As2S3、As2Se3、PbF2、テルル化物、フッ化物(YF3)等を用いることができる。 Examples of the low-refractive index layer and the high-refractive index layer include metal oxides (Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiO, SiO 2 , MgO, TIO, TIO 2 , Ti 2 O 3 , CeO 2 , Bi 2 O 3 ). , HfO 2 ), hydride carbon, diamond-like carbon (DLC), Ge, Si, ZnS, ZnSe, As 2 S 3 , As 2 Se 3 , PbF 2 , telluride, fluoride (YF 3 ), etc. Can be done.
炭素系保護膜としては、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)を用いることが好ましい。 As the carbon-based protective film, it is preferable to use diamond-like carbon (DLC).
ガラス粉末4は、カルコゲナイドガラスを含む。カルコゲナイドガラスは、カルコゲン元素(S、Se、Te)から選択される少なくとも一種を必須成分として含有する。例えば、モル%で、S+Se+Te 20%~95%、30%~90%、40%~85%、特に50%~80%を含有することが好ましい。なお、本明細書において、「○+○+・・・」は該当する各成分の含有量の合量を意味する。
The
カルコゲン元素のうち、Teを含有することにより、より長波長の赤外線(例えば、波長20μm以上の赤外線)を透過しやすくなる。Teの含有量は、モル%で、20%以上、40%以上、50%以上、特に60%以上であることが好ましい。一方、Teの含有量が多すぎると、耐候性が低下して、大気中の水や酸素によりガラス粉末4が劣化しやすくなる。その結果、光学部材141の赤外線透過率が低下しやすくなる。そのため、Teの含有量はモル%で、95%以下、90%以下、85%以下、特に80%以下であることが好ましい。
By containing Te among the chalcogen elements, it becomes easier to transmit infrared rays having a longer wavelength (for example, infrared rays having a wavelength of 20 μm or more). The content of Te is preferably 20% or more, 40% or more, 50% or more, and particularly preferably 60% or more in mol%. On the other hand, if the content of Te is too large, the weather resistance is lowered, and the
上記成分以外にも、例えば、以下に示す成分を含有してもよい。 In addition to the above components, for example, the following components may be contained.
Geは赤外線透過率を低下させることなく、ガラス化範囲を広げ、ガラスの熱的安定性を高める成分である。Geの含有量は、モル%で、0%~40%、1%~35%、5%~30%、7%~25%、特に10%~20%であることが好ましい。Geの含有量が多すぎると、原料コストが増大しやすい。 Ge is a component that expands the vitrification range and enhances the thermal stability of glass without lowering the infrared transmittance. The content of Ge is preferably 0% to 40%, 1% to 35%, 5% to 30%, 7% to 25%, and particularly preferably 10% to 20% in mol%. If the content of Ge is too high, the raw material cost tends to increase.
Gaは赤外線透過率を低下させることなく、ガラス化範囲を広げ、ガラスの熱的安定性を高める成分である。Gaの含有量は、モル%で、0%~30%、1%~30%、3%~25%、特に4%~20%であることが好ましい。Gaの含有量が多すぎると、原料コストが増大しやすい。 Ga is a component that expands the vitrification range and enhances the thermal stability of glass without lowering the infrared transmittance. The Ga content is preferably 0% to 30%, 1% to 30%, 3% to 25%, and particularly preferably 4% to 20% in mol%. If the Ga content is too high, the raw material cost tends to increase.
F、Cl、Br、Iは、ガラスの熱的安定性を高める成分である。一方、その含有量が多すぎると、ガラス粉末4の耐候性が低下して、大気中の水や酸素により劣化しやすくなる。その結果、光学部材141の赤外線透過率が低下しやすくなる。そのため、F+Cl+Br+Iの含有量は0~40%、0~30%、0~20%、0~10%、特に0~5%であることが好ましい。なお、F、Cl、Br、Iの各成分の含有量は、各々0~40%、0~30%、0~25%、特に0~20%であることが好ましい。
F, Cl, Br, and I are components that enhance the thermal stability of glass. On the other hand, if the content is too large, the weather resistance of the
カルコゲナイドガラスの屈伏点Tは、400℃以下、350℃以下、300℃以下、特に250℃以下であることが好ましい。屈伏点Tが高すぎると、加熱プレス成型時の加熱温度が高くなり、成型型10が破損しやすくなる。屈伏点Tの下限は特に限定されないが、例えば100℃以上である。
The yield point T of the chalcogenide glass is preferably 400 ° C. or lower, 350 ° C. or lower, 300 ° C. or lower, and particularly preferably 250 ° C. or lower. If the yield point T is too high, the heating temperature during heat press molding becomes high, and the
カルコゲナイドガラスの熱膨張係数は、30~150℃の範囲で250×10-7/℃以下、220×10-7/℃以下、200×10-7/℃以下、特に180×10-7/℃以下であることが好ましい。熱膨張係数が大きすぎると、加熱プレス成型時に割れが発生しやすくなり、光学部材141の製造コストが増大しやすくなる。熱膨張係数の下限は特に限定されないが、例えば50×10-7/℃以上である。
The coefficient of thermal expansion of chalcogenide glass is 250 × 10-7 / ° C or less, 220 × 10-7 / ° C or less, 200 × 10-7 / ° C or less, especially 180 × 10-7 / ° C in the range of 30 to 150 ° C. The following is preferable. If the coefficient of thermal expansion is too large, cracks are likely to occur during heat press molding, and the manufacturing cost of the
ガラス粉末4の平均粒子径D50は300μm以上、400μm以上、特に450μm以上であることが好ましい。平均粒子径D50が小さすぎると、ガラス粉末4の比表面積が増大して、大気中の水や酸素により劣化しやすくなる。その結果、光学部材141の赤外線透過率が低下しやすくなる。一方、平均粒子径D50が大きすぎると、光学部材141の焼結が不十分になり、内部に空孔が残留しやすくなる。そのため、平均粒子径D50は2mm以下、1mm以下、900μm以下とすることが好ましい。なお、「平均粒子径D50」は、体積基準で測定した値であり、レーザー回折法で測定した値を指す。
The average particle diameter D 50 of the
ガラス粉末4に占めるカルコゲナイドガラスの割合は、質量%で90%以上、95%以上、99%以上、特に99.9%以上であることが好ましい。このようにすれば、所望の赤外線透過率を得やすくなる。上限は特に限定されないが、例えば、100%であってもよく、99.99%以下としてもよい。
The ratio of chalcogenide glass to the
光学部材141は、ガラス粉末4以外の無機粉末を含んでもよい。例えば、Ge、Te等の金属粉末や、非酸化物セラミックス粉末を含んでいてもよい。ただし、その含有量が多すぎると、赤外線透過性が低下しやすくなる。そのため、無機粉末の含有量は、光学部材141に質量%で10%以下、5%以下、特に3%以下含有されることが好ましい。なお、酸化物粉末は、ガラス粉末4の酸化を促進する恐れがあるため、実質的に含まないことが好ましい。なお、本発明において「実質的に含まない」とは、意図的に光学部材141中に含有させないという意味であり、不可避的不純物まで完全に排除することを意味するものではない。客観的には、質量%で0.1%未満であることを意味する。
The
光学部材141に占めるガラス粉末4の割合は、質量%で80%以上、90%以上、95%以上、特に99%以上であることが好ましい。上限は特に限定されないが、例えば100%、99.99%以下、99.9%以下としてもよい。
The ratio of the
光学部材141は、波長10μmにおける直線透過率が20%以上、30%以上、特に35%以上であることが好ましい。上記値を満たすことで、赤外線デバイスに好適な光学部材として用いることができる。上限は特に限定されないが、例えば90%以下、80%以下、70%以下、65%以下とすることができる。なお、上述の直線透過率は、厚み2mmの試料を用いて測定した値を意味する。
The
光学部材141は、カルコゲナイドガラスを含むガラス粉末4の一体化品からなる。言い換えれば、光学部材141はカルコゲナイドガラスを含むガラス粉末4の焼結体からなる。そのため、粉末同士の界面での光散乱に起因して特徴的な光透過特性を有する。例えば、光学部材141は、波長2.5μmにおける直線透過率A及び拡散透過率Bの比が、1<(B/A)≦5、1.05≦(B/A)≦4、さらには1.1≦(B/A)≦3を満たす。このように、光学部材141は、拡散透過率Bが直線透過率Aより大きい傾向がある。一方、拡散透過率Bが直線透過率Aより大きすぎると、光散乱が大きくなりすぎて赤外線デバイスとしての使用が困難になる。そのため、B/Aが上記上限値を満たすことで、光学部材141は赤外線デバイスに好適に用いることができる。なお、上述の直線透過率A及び拡散透過率Bは、厚み1mmの試料を用いて測定した値を意味する。
The
光学部材141は、非球面レンズ、球面レンズ、フィルター、窓材等の光学部材として好適である。また、光学部材141は、別の光学部材を製造するためのプリフォームとして用いることもできる。光学部材141は表面を光学研磨して用いてもよく、上述した機能膜を設けて用いてもよい。
The
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態に係る光学部材の製造方法における加熱プレス成型工程を説明するための模式的断面図である。図3に示すように、成型型20では、第2の成型面122が凹部を有する。これにより、凸部を有する光学部材142を形成することができる。例えば、平凸状の光学部材142を形成することができる。その他の点は、第1の実施形態と同様である。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining a heat press molding process in the method for manufacturing an optical member according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, in the molding die 20, the
(第3の実施形態)
図4は、本発明の第3の実施形態に係る光学部材の製造方法における加熱プレス成型工程を説明するための模式的断面図である。図4に示すように、成型型30では、第1の成型面113及び第2の成型面123が曲面で構成されている。より具体的には、第1の成型面113は曲面からなる凸部を、第2の成型面123は曲面からなる凹部を有する。これにより、曲面を有する光学部材143を形成することができる。例えば、メニスカス状の光学部材143を形成することができる。その他の点は、第1の実施形態と同様である。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a heat press molding step in the method for manufacturing an optical member according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, in the molding die 30, the
以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例1の光学部材は以下のように作製した。はじめに、カルコゲナイドガラスのガラスインゴットを作製した。ガラス組成は、モル%でGe 15%、Ga 5%、Te 75%、Ag 5%とした。メノウ乳鉢を用いて得られたガラスインゴットを破砕し、分級することにより、平均粒子径650μmのガラス粉末を得た。次に、得られたガラス粉末を成型型に充填し、荷重25MPa、加熱温度190℃で200秒プレスすることにより、ガラス粉末の焼結体からなる円盤状の光学部材を作製した。得られた光学部材を所定の厚みとなるよう加工し、赤外線透過率を測定した。また、実施例1と同様の組成を有するガラスインゴットについても所定の厚みとなるよう加工して光学部材を作製し、これを参考例1とした。結果を図5~図7に示す。 The optical member of Example 1 was manufactured as follows. First, a glass ingot of chalcogenide glass was prepared. The glass composition was 15% Ge, 5% Ga, 75% Te, and 5% Ag in mol%. The glass ingot obtained by using an agate mortar was crushed and classified to obtain a glass powder having an average particle diameter of 650 μm. Next, the obtained glass powder was filled in a molding die and pressed at a load of 25 MPa and a heating temperature of 190 ° C. for 200 seconds to prepare a disk-shaped optical member made of a sintered body of the glass powder. The obtained optical member was processed to have a predetermined thickness, and the infrared transmittance was measured. Further, a glass ingot having the same composition as that of Example 1 was also processed to have a predetermined thickness to prepare an optical member, which was used as Reference Example 1. The results are shown in FIGS. 5 to 7.
図5は、実施例1の光学部材の部分断面画像である。図5に示すように、実施例1の光学部材は1μm以上の粒界や気泡が確認されなかった。 FIG. 5 is a partial cross-sectional image of the optical member of the first embodiment. As shown in FIG. 5, no grain boundaries or bubbles of 1 μm or more were confirmed in the optical member of Example 1.
図6は、実施例1及び参考例1の直線透過率(厚み2mmでの測定値)を示す画像である。図6に示すように、実施例1の光学部材は、インゴットを加工して作製された(すなわちバルク状の)参考例1の光学部材と同様に、赤外域に吸収ピークが見られなかった。また、20μm以上の赤外線を透過した。 FIG. 6 is an image showing the linear transmittance (measured value at a thickness of 2 mm) of Example 1 and Reference Example 1. As shown in FIG. 6, the optical member of Example 1 did not show an absorption peak in the infrared region, like the optical member of Reference Example 1 produced by processing an ingot (that is, in a bulk shape). In addition, infrared rays of 20 μm or more were transmitted.
図7は、実施例1の拡散透過率と直線透過率(いずれも厚み1mmでの測定値)を示す画像である。図7に示すように、実施例1の光学部材は波長2.5μmにおける直線透過率A及び拡散透過率Bの比が1.1となった。 FIG. 7 is an image showing the diffusion transmittance and the linear transmittance (both measured values at a thickness of 1 mm) of Example 1. As shown in FIG. 7, in the optical member of Example 1, the ratio of the linear transmittance A and the diffusion transmittance B at a wavelength of 2.5 μm was 1.1.
本発明の光学部材の製造方法によれは、赤外線センサー、赤外線カメラ等の赤外線デバイスに好適に用いることができる光学部材を製造することができる。 According to the method for manufacturing an optical member of the present invention, it is possible to manufacture an optical member that can be suitably used for an infrared device such as an infrared sensor or an infrared camera.
1 下型
2 上型
3 胴型
4 ガラス粉末
10、20、30 成型型
10a 成型部
10b 開口部
11a 第1の突出部
12a 第2の突出部
13a 貫通孔
141、142、143 光学部材
111、112、113 第1の成型面
121、122、123 第2の成型面
1
Claims (10)
カルコゲナイドガラスを含むガラス粉末を成型型に充填する工程、
前記ガラス粉末を加熱プレス成型して一体化する工程を備える、光学部材の製造方法。 It is a manufacturing method of optical members.
The process of filling a mold with glass powder containing chalcogenide glass,
A method for manufacturing an optical member, comprising a step of heat-press molding the glass powder to integrate the glass powder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020163906A JP2022056102A (en) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | Method for manufacturing optical member, and optical member |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020163906A JP2022056102A (en) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | Method for manufacturing optical member, and optical member |
Publications (1)
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JP2022056102A true JP2022056102A (en) | 2022-04-08 |
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ID=80999052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2020163906A Pending JP2022056102A (en) | 2020-09-29 | 2020-09-29 | Method for manufacturing optical member, and optical member |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2022056102A (en) |
-
2020
- 2020-09-29 JP JP2020163906A patent/JP2022056102A/en active Pending
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