JPH04170501A - 赤外用光学素子および光学素子の成形用型 - Google Patents
赤外用光学素子および光学素子の成形用型Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、赤外線を集光させる赤外用光学レンズ素子お
よび、それを作成するための成形用型に関する。
よび、それを作成するための成形用型に関する。
従来の技術
近年、赤外線を利用した機器や計１１１６１１器が盛ん
に開発されている。特に遠赤外（５μｍ〜１５μｍ）の
光学機器の開発が活発になって来ている。
に開発されている。特に遠赤外（５μｍ〜１５μｍ）の
光学機器の開発が活発になって来ている。
遠赤外線（５μｍ〜１５μｍ）の波長において透過率の
良い材料はゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン（Ｓｉ）、
亜鉛化セレン（ＺｎＳｅ）等であり、これらの材料を研
摩あるいは切削にて球面あるいは非球面レンズとして使
用している（例えば、佐伯利−他 三菱電機技報 ＶＯ
ｌ、５１ ＮＱＩｌ、 １９７７年Ｐ、７４５〜Ｐ７
４８＋ Ｊａｍｅｓ Ｗ、Ｈｏｗａｒｄ 他 ０
ＰＴＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｍａｒｃｈ Ａ
ｐｒｉｌ １９８４． Ｖｏｌ、２３ ｆｌｂ２Ｐ１
８７〜ＰＬ９２ ）。
良い材料はゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン（Ｓｉ）、
亜鉛化セレン（ＺｎＳｅ）等であり、これらの材料を研
摩あるいは切削にて球面あるいは非球面レンズとして使
用している（例えば、佐伯利−他 三菱電機技報 ＶＯ
ｌ、５１ ＮＱＩｌ、 １９７７年Ｐ、７４５〜Ｐ７
４８＋ Ｊａｍｅｓ Ｗ、Ｈｏｗａｒｄ 他 ０
ＰＴＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｍａｒｃｈ Ａ
ｐｒｉｌ １９８４． Ｖｏｌ、２３ ｆｌｂ２Ｐ１
８７〜ＰＬ９２ ）。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、従来、赤外線用のレンズ系に用いられて
きた、Ｓ ｉ、Ｇｅ、Ｚｎ５ｅ等の材料は、結晶質であ
り、光学研摩法では、従来の光学ガラスの研摩法と興な
り、結晶の方位等を考慮せねばならず加工性、量産性に
劣っていた。又光学機器のレンズ構成の簡略化とレンズ
部分の軽量化の両方を同時に達成しうる非球面レンズ化
には、さらに加工性、量産性が悪化するためレンズが高
価になるという欠点を有していた。
きた、Ｓ ｉ、Ｇｅ、Ｚｎ５ｅ等の材料は、結晶質であ
り、光学研摩法では、従来の光学ガラスの研摩法と興な
り、結晶の方位等を考慮せねばならず加工性、量産性に
劣っていた。又光学機器のレンズ構成の簡略化とレンズ
部分の軽量化の両方を同時に達成しうる非球面レンズ化
には、さらに加工性、量産性が悪化するためレンズが高
価になるという欠点を有していた。
又遠赤外を透過させる材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ。
ｚｎＳｅ以外にＴｆ！ Ｂｒ、Ｔｉ！ Ｉ、ＡｇＢｒ。
ＡｇＣｆ！等の材料がありこれらが赤外線用のファイバ
ーとして使用されてきた（例えば、赤外用ファイバー、
ＯＰｈｕｓ Ｅ Ｖｏｌ、１１１９８０． Ｐ４１
ＭｉｍｕｒａＹ、、 Ｙ、 Ｏｋａｍｕｒａ Ｊｐｎ、
Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ Ｖｏｌ、１９ ＩＩ！
１５Ｐ、Ｌ−２６９１９８０）が、これらの材料は、や
わらかすぎて、球面や非球面レンズとして、研摩や切削
加工が困難であり、レンズとしては使用されていなかっ
た。
ーとして使用されてきた（例えば、赤外用ファイバー、
ＯＰｈｕｓ Ｅ Ｖｏｌ、１１１９８０． Ｐ４１
ＭｉｍｕｒａＹ、、 Ｙ、 Ｏｋａｍｕｒａ Ｊｐｎ、
Ｊ、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ Ｖｏｌ、１９ ＩＩ！
１５Ｐ、Ｌ−２６９１９８０）が、これらの材料は、や
わらかすぎて、球面や非球面レンズとして、研摩や切削
加工が困難であり、レンズとしては使用されていなかっ
た。
課題を解決するための手段
本発明は、上記問題点を解決するために、赤外線光学素
子を直接プレス成形して、レンズ形状や回折格子等の光
学素子とするものである。
子を直接プレス成形して、レンズ形状や回折格子等の光
学素子とするものである。
すなわち、成形される材料である、ＡｇＢｒ。
ＡｇＣｌ、Ｔｅ Ｂｒ、Ｔｅ １等と反応しない安定
な型材である、超硬合金、Ｚ ｒ０２．Ｓ ｉ３Ｎ、。
な型材である、超硬合金、Ｚ ｒ０２．Ｓ ｉ３Ｎ、。
ＳｉＣ等を母材にし、これを成形すべきレンズ形状の押
し形に加工し、必要に応じて、セラミックや貴金属をそ
の上に均一な厚みでコーティングをほどこした型を作成
する。次にこの型を用いて、ＡｇＢｒ、ＡｇＣｌ、Ｔｅ
Ｂｒ、Ｔｉ！ Ｉを加熱加圧して、レンズ形状に成
形するものである。
し形に加工し、必要に応じて、セラミックや貴金属をそ
の上に均一な厚みでコーティングをほどこした型を作成
する。次にこの型を用いて、ＡｇＢｒ、ＡｇＣｌ、Ｔｅ
Ｂｒ、Ｔｉ！ Ｉを加熱加圧して、レンズ形状に成
形するものである。
作 用
本発明は、上記した型構成と材料組成の組み合わせによ
り、従来硬度が低くて、研摩や切削が不可能とされてい
た、ＡｇＢｒ、ＡｇＣｆ！ 、Ｔｆ！ Ｂｒ。
り、従来硬度が低くて、研摩や切削が不可能とされてい
た、ＡｇＢｒ、ＡｇＣｆ！ 、Ｔｆ！ Ｂｒ。
Ｔｅ １等の結晶性材料を、金型に入れて、空気中で加
熱加圧して、レンズを成形するものである。
熱加圧して、レンズを成形するものである。
本来結晶性のものを加熱加圧してレンズ状に成形するこ
とは、光学的異方性や結晶内部に歪が入って光学性能が
悪くなるため不可能とされてきたが、ＡｇＢｒ、ＡｇＣ
ｌ 、Ｔｅ Ｂｒ、Ｔｅ １等の結晶性材料は、比較的
やわらか（しかも共有結合性を有しているため、型材料
と成形材料の組み合わせおよび成形条件を選ぶことによ
り金型による加熱加圧成形が可能となる。
とは、光学的異方性や結晶内部に歪が入って光学性能が
悪くなるため不可能とされてきたが、ＡｇＢｒ、ＡｇＣ
ｌ 、Ｔｅ Ｂｒ、Ｔｅ １等の結晶性材料は、比較的
やわらか（しかも共有結合性を有しているため、型材料
と成形材料の組み合わせおよび成形条件を選ぶことによ
り金型による加熱加圧成形が可能となる。
すなわち超硬合金、 Ｚ ｒ０２．Ｓ ｉ Ｃ，Ｓ ｉ
３Ｎ４とＡｇＢｒ、ＡｇＣｌ 、’ｒ２ Ｂｒ、Ｔｅ
１（７）組み′合せでは、従来の金型材料であるステン
レス系あるいは、鉄系の金型でおこる、ＡｇＣｌ、Ａｇ
Ｂｒ。
３Ｎ４とＡｇＢｒ、ＡｇＣｌ 、’ｒ２ Ｂｒ、Ｔｅ
１（７）組み′合せでは、従来の金型材料であるステン
レス系あるいは、鉄系の金型でおこる、ＡｇＣｌ、Ａｇ
Ｂｒ。
Ｔｅ Ｂｒ、Ｔｉ！ Ｉと金型とが反応するという問題
もなく、成形物の表面荒れのない赤外線用光学素子の作
成が可能となる。これは、従来のステンレス系や鉄系で
は、金型成分中の鉄（Ｆｅ）が、ＡｇＢｒ、ＡｇＣｌ、
Ｔｅ Ｂｒ、Ｔｅ Ｉと反応をおこし、Ａｓｌ’Ｔｆ
！の粒子が析出し、金型やレンズを黒化してしまうのに
対し、超硬合金やＺ ｒ ０２ 。
もなく、成形物の表面荒れのない赤外線用光学素子の作
成が可能となる。これは、従来のステンレス系や鉄系で
は、金型成分中の鉄（Ｆｅ）が、ＡｇＢｒ、ＡｇＣｌ、
Ｔｅ Ｂｒ、Ｔｅ Ｉと反応をおこし、Ａｓｌ’Ｔｆ
！の粒子が析出し、金型やレンズを黒化してしまうのに
対し、超硬合金やＺ ｒ ０２ 。
Ｓ ｉ Ｃ，Ｓ ｉ３Ｎ４等の型材は、高融点および不
活性な材料であるため、ＡｇＢｒ、ＡｇＣｆ！ 、Ｔｅ
Ｂｒ。
活性な材料であるため、ＡｇＢｒ、ＡｇＣｆ！ 、Ｔｅ
Ｂｒ。
Ｔｅ ｌとの反応おこさないためである。もちろんＺ
ｒ ０２ 、Ｓ Ｉ Ｃ、Ｓ ｔ ３Ｎ４単独の型でも
良いが超硬合金上にＺ ｒ ＯＳ ｉＣ、Ｓ ｌ ３
Ｎ ４あるいは貴金属をコーティングした型も成形に用
いることが可能である。
ｒ ０２ 、Ｓ Ｉ Ｃ、Ｓ ｔ ３Ｎ４単独の型でも
良いが超硬合金上にＺ ｒ ＯＳ ｉＣ、Ｓ ｌ ３
Ｎ ４あるいは貴金属をコーティングした型も成形に用
いることが可能である。
実施例
以下、本発明の一実施例の赤外用光学素子およびその成
形用型およびそれを用いた赤外用光学レンズの製造方法
について図面を用いて説明する。
形用型およびそれを用いた赤外用光学レンズの製造方法
について図面を用いて説明する。
第１図は本発明の一実施例の光学素子の成形用型の断面
を示すものである。
を示すものである。
まず、直径１０■、長さ２０■の円柱状で、１５重量％
のコバルト（Ｃｏ）を含有するタングステンカーバイド
（ＷＣ）系の超硬合金の棒を２１本ずつ準備し、放電加
工によって、曲率半径４５＋＋ｓの凹面形状の上型１１
と、曲率半径が１００閣の凹面形状の下型１２から成る
一対のプレス成形用型の形状に加工する。
のコバルト（Ｃｏ）を含有するタングステンカーバイド
（ＷＣ）系の超硬合金の棒を２１本ずつ準備し、放電加
工によって、曲率半径４５＋＋ｓの凹面形状の上型１１
と、曲率半径が１００閣の凹面形状の下型１２から成る
一対のプレス成形用型の形状に加工する。
これらの各一対のブロックのプレス成形面１３゜１４を
超微細なダイヤモンド砥粒を用いて鏡面研摩して、表面
の最大荒さ（Ｒ，、ｘ）が、０．０２μｍの精度に鏡面
加工を行い、金型を作製する。
超微細なダイヤモンド砥粒を用いて鏡面研摩して、表面
の最大荒さ（Ｒ，、ｘ）が、０．０２μｍの精度に鏡面
加工を行い、金型を作製する。
この型２４．３５を第２図に示す上型ホルダー２２、上
型加熱ヒータ２３．下型ホルダー３３゜下型加熱ヒータ
３４からなるプレスマシンにセットし、塩化銀（ＡｇＣ
ｌ）（半径７−の球形状の塊状物）をプレスして両凸の
レンズ形状に成形する。成形条件としては、空気中で型
温度を２５℃にしてプレス圧力１００ｋｇ／−で成形を
行い、成形物を上型２４．下型３５から取り出した。
型加熱ヒータ２３．下型ホルダー３３゜下型加熱ヒータ
３４からなるプレスマシンにセットし、塩化銀（ＡｇＣ
ｌ）（半径７−の球形状の塊状物）をプレスして両凸の
レンズ形状に成形する。成形条件としては、空気中で型
温度を２５℃にしてプレス圧力１００ｋｇ／−で成形を
行い、成形物を上型２４．下型３５から取り出した。
上記ＡｇＣｌに対する成形（プレス）結果を第１表の資
料歯１に示した。第１表において、プレス後の状態とあ
るのは、１００回プレスした後の型およびＡｇＣｌレン
ズ表面の表面粗さ（Ｒ，、ｘ）と表面状態の観察結果で
ある。また以下同様の方法で型材料（母材の材料）成形
材料、成形温度。
料歯１に示した。第１表において、プレス後の状態とあ
るのは、１００回プレスした後の型およびＡｇＣｌレン
ズ表面の表面粗さ（Ｒ，、ｘ）と表面状態の観察結果で
ある。また以下同様の方法で型材料（母材の材料）成形
材料、成形温度。
成形圧力を変化させた時の結果を第１表の資料歯２〜３
１に示す。なお第１表の資料歯３２〜３９は本発明以外
の比較例である。
１に示す。なお第１表の資料歯３２〜３９は本発明以外
の比較例である。
第１表かられかるように本実施例資料から得られる型材
料、および成形材料、ならびに成形条件の組み合わせに
より、従来から使われてきたステンレス系の型より著し
く赤外用光学レンズのプレス成形性に優れたものを得る
ことが出来た。またＡｇＣｌ 、ＡｇＢｒおよびこれら
の固溶体ならびにＴＱ Ｂｒ、ＴＱ Ｉおよびこれらの
固溶体から成るレンズが従来の研摩法や切削法でなく成
形法で作成することが出来た。
料、および成形材料、ならびに成形条件の組み合わせに
より、従来から使われてきたステンレス系の型より著し
く赤外用光学レンズのプレス成形性に優れたものを得る
ことが出来た。またＡｇＣｌ 、ＡｇＢｒおよびこれら
の固溶体ならびにＴＱ Ｂｒ、ＴＱ Ｉおよびこれらの
固溶体から成るレンズが従来の研摩法や切削法でなく成
形法で作成することが出来た。
又第１表の比較例３４．３８から、成形温度が２５℃よ
り低い場合は、レンズ表面にクラックが入りレンズ性能
を著しく悪化する。又成形温度が４００℃をこえた場合
は、型と成形物が反応して、レンズ表面が変色したり精
度が悪化したりする。
り低い場合は、レンズ表面にクラックが入りレンズ性能
を著しく悪化する。又成形温度が４００℃をこえた場合
は、型と成形物が反応して、レンズ表面が変色したり精
度が悪化したりする。
発明の効果
以上の説明から明らかなように、本発明の赤外用光学レ
ンズおよび成形方法は、従来用いられてきた研摩法や切
削法に変わる新しいレンズ作成方法であり、レンズ精度
やレンズの量産性も良好であり、その効果は大なるもの
がある。
ンズおよび成形方法は、従来用いられてきた研摩法や切
削法に変わる新しいレンズ作成方法であり、レンズ精度
やレンズの量産性も良好であり、その効果は大なるもの
がある。
第１図は本発明の一実施例における赤外用光学レンズ素
子のプレス成形用型の断面図、第２図は本発明の一実施
例におけるプレスマシンの一部切欠断面図である。 １１・・・・・・上型（母材）、１２・・・・・・下型
（母材）、１３・・・・・・上型の成形面（上型表面）
、１４・・・・・・下型の成形面（下型表面）、２２・
・・・・・上型のホルダー、２３・・・・・・上型加熱
ヒータ、２４・・・・・・上型、３３・・・・・・下型
のホルダー、３４・・・・・・下型加熱ヒータ、３５・
・・・・・下型。
子のプレス成形用型の断面図、第２図は本発明の一実施
例におけるプレスマシンの一部切欠断面図である。 １１・・・・・・上型（母材）、１２・・・・・・下型
（母材）、１３・・・・・・上型の成形面（上型表面）
、１４・・・・・・下型の成形面（下型表面）、２２・
・・・・・上型のホルダー、２３・・・・・・上型加熱
ヒータ、２４・・・・・・上型、３３・・・・・・下型
のホルダー、３４・・・・・・下型加熱ヒータ、３５・
・・・・・下型。
Claims (5)
- （１）臭化タリウム（ＴｌＢｒ）、沃化タリウム（Ｔｌ
I ）単独あるいは、ＴｌＢｒ、Ｔｌ I の固溶体からな
り加熱加圧されて、レンズ形状に加工された赤外用光学
素子。 - （２）臭化銀（ＡｇＢｒ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）単独あ
るいは、ＡｇＢｒ、ＡｇＣｌの固溶体からなり、加熱加
圧されて、レンズ形状に加工された赤外用光学素子。 - （３）超硬合金（ＷＣ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ＿
２）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）あるいは窒化シリコン（Ｓ
ｉ＿３Ｎ＿４）のいずれか一種を母材とし、これを成形
すべき光学素子型形状の押し型に加工した光学素子の成
形用型。 - （４）超硬合金を母材とし、これを成形すべき光学素子
型形状の押し型に加工し、さらにその上に均一な厚みで
、ＺｒＯ＿２、ＳｉＣ、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、白金（Ｐｔ）
あるいは、イリジウム（Ｉｒ）をコーティングした、光
学素子の成形用型。 - （５）超硬合金（ＷＣ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ＿
２）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）あるいは、窒化シリコン（
Ｓｉ＿３Ｎ＿４）のいずれか一種を母材とし、これを成
形すべき光学素子型形状の押し型に加工した一対の型を
用い成形すべきハロゲン化銀（ＡｇＢｒ、ＡｇＣｌおよ
びその固溶体）およびハロゲン化タリウム（Ｔｌ I 、
ＴｌＢｒおよびその固溶体）を２５℃〜３５０℃に加熱
しながら加圧成形して赤外用光学レンズを得ることを特
徴とする光学素子の成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29797490A JPH04170501A (ja) | 1990-11-01 | 1990-11-01 | 赤外用光学素子および光学素子の成形用型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29797490A JPH04170501A (ja) | 1990-11-01 | 1990-11-01 | 赤外用光学素子および光学素子の成形用型 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04170501A true JPH04170501A (ja) | 1992-06-18 |
Family
ID=17853505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29797490A Pending JPH04170501A (ja) | 1990-11-01 | 1990-11-01 | 赤外用光学素子および光学素子の成形用型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04170501A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130087711A1 (en) * | 2011-10-10 | 2013-04-11 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Rare-Earth Metal Halide Scintillators with Reduced Hygroscopicity and Method of Making the Same |
-
1990
- 1990-11-01 JP JP29797490A patent/JPH04170501A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130087711A1 (en) * | 2011-10-10 | 2013-04-11 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Rare-Earth Metal Halide Scintillators with Reduced Hygroscopicity and Method of Making the Same |
| US11107600B2 (en) * | 2011-10-10 | 2021-08-31 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Rare-earth metal halide scintillators with reduced hygroscopicity and method of making the same |
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