JPH04181901A - 赤外線光学素子およびその製造方法 - Google Patents

赤外線光学素子およびその製造方法

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JPH04181901A
JPH04181901A JP2311738A JP31173890A JPH04181901A JP H04181901 A JPH04181901 A JP H04181901A JP 2311738 A JP2311738 A JP 2311738A JP 31173890 A JP31173890 A JP 31173890A JP H04181901 A JPH04181901 A JP H04181901A
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JP
Japan
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refractive index
lens
infrared
polyethylene
agbr
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JP2311738A
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English (en)
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Masaki Aoki
正樹 青木
Shoji Nakamura
正二 中村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、赤外線を集光あるいは、透過させる赤外レン
ズ素子およびその製造方法に関するものである。
従来の技術 近年、赤外線を利用した機器や計測機器が盛んに開発さ
れている。特に遠赤外(5μm〜15μm)の光学機器
(例えば、赤外検知機等)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)、ハロゲン化銀(AgCl
 、AgBr等)、ハロゲン化タリウム(Te I、T
eBr、TQ ci!等)等であり、これらの材料を研
磨、切削あるいは成形後反射防止膜をコーティングして
、レンズや赤外透過窓として使用している。例えば、佐
伯利−他、三菱電機技報Vo1.51Nhll、197
7年P、 745〜P、 748゜ James W、 Howard他、0PTICAL 
ENGINEERINGMarch  Aprill 
 1984.  Vo 1.23  M2  P、 1
87〜P、192゜ 発明が解決しようとする課題 従来赤外線用のレンズや窓材に用いられてきた、S i
、Ge、Zn5e等の材料は結晶質であり、光学研磨法
では、従来の光学ガラスの研磨法と異なり、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
両方を回持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、Zn5e以外に、Ti! Br、Tf!  I。
AgBr、AgCQ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、0.Phus E、  Vol、IL 19
80年P41..MimuraY、、  Y、  Ok
amura Jpn、  J、  Appl、  Ph
ys。
Vol、19  rh5P、  L−2691980>
しかしながらこれらの遠赤外透過材料は、その屈折率n
が、2.0〜4.0と高(、通常の可視光光学ガラスと
比べて、表面反射が大きく、表面の反射防止膜なしでは
、赤外の透過率が80%以下であった。
勿論、これら赤外透過材料の屈折率より低い材料を適当
な厚みでコーティングすれば透過率は良くなると考えら
れるが(一般に、反射防止膜はレンズや窓材の屈折率の
平方根の屈折率で、光学的膜厚である波長の4分の1の
奇数倍の厚さでコーティングすることによって作成され
る。)、従来の赤外透過材の屈折率は2.0〜4.0で
あるので反射防止膜の屈折率は1.41〜2.0となる
しかしながら、屈折率が1.41〜2.0で、遠赤外線
を十分透過し、しかも化学的に安定で耐環境性に優れた
材料は非常に少ない。特にAgBr。
AgC+! 、TQ I、TQ Br等に対する反射防
止膜(これらの材料の屈折率は波長10μmで2.0〜
2.4であるので反射防止膜の材料はn=1.41〜1
.55の間である。)で、10μm付近の赤外透過率が
高くしかも耐環境性に優れた反射防止膜の材料はほとん
どなかった。
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、5μm〜15μ
mの赤外線を良(透過し、屈折率が1.41〜1.55
に近くしかも化学的に安定であるポリエチレンをプラズ
マCVD法、スパッタリング法あるいはイオンプレーテ
ィング法にて、ハロゲン化銀およびハロゲン化タリウム
上にコーティングして赤外線光学素子とするものである
すなわち、赤外線用レンズや窓材料であるAgBr、A
gCQ 、T(l Br、Te 1等と反応しない安定
な材料であるポリエチレンをプラズマCVD法、スパッ
タリング法、イオンプレーティング法にてこれらの赤外
用レンズや窓材の上に光学的膜厚がλ/4(ただしλは
波長)の奇数倍に゛なるようにコーティングを施すもの
である。
作用 本発明は、上記したAgBr、AgCQ 、Tf’ I
Ti!Br上にポリエチレン製反射防止膜をコーティン
グすることにより、従来赤外線の透過率が80%以下と
低(、しかも耐環境性(亜硫酸ガステスト)も良好でな
かったものを、赤外線の透過率が80%以上で、耐環境
性(亜硫酸ガステスト)も良好なものにすることができ
るようになる。
この理由はAgBr、AgCl 、Ti! Br。
Te Iの屈折率(波長10μm)がそれぞれ2.1゜
2.0.2・、2,2.4であり、一方ポリエチレンの
屈折率は、1.5(波長10μm)で上記のノ\ロゲン
化銀やハロゲン化タリウムよりも低いためノ\ロゲン化
銀やハロゲン化タリウム上にポリエチレンを光学的膜n
xd (nはポリエチレンの屈折率、dは実際コーティ
ングする膜厚)がλ/4(λは波長)の奇数倍になるよ
うにコーティングすれば、反射防止効果が得られ透過利
率が向上する。又ポリエチレンの耐薬品性、水分の進入
を防止する能力等の効果により、反射防止効果のみなら
ず耐環境性(特に亜硫酸ガステスト)を向上させること
も可能となる。
実施例 以下、本発明の一実施例の赤外線光学素子および赤外線
光学レンズの製造方法について、図面を用いて説明する
実施例1 直径10mm、長さ20wn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(
We)系の超硬合金の棒を2本ずつ準備し、放電加工に
よって、曲率半径45+++mの凹面形状の上型と、曲
率半径が100wnの凹面形状の下型から成る一対のプ
レス成形用型の形状に加工した。
これらの各一対のブロックのプレス成形面を超微細なダ
イヤモンド砥粒を用いて鏡面研磨して、表面の最大荒さ
(Rイax)が、0.02μmの精度に鏡面加工を行い
、金型を作成した。
このようにして作成した型の断面図を第1図に示す。こ
の型を第2図に示すプレスマシン(断面図)にセットし
て、塩化銀(AgCl)(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した。成形条件と
しては、空気中で型温度を100℃にして、プレス圧力
50 kg / c+fで成形を行い、成形物を型から
取り出した。
次にこのレンズの全面に第3図に示すスパッタリング装
置を用いて、ポリエチレンのスパッタリングを行い、(
ターゲットは、ポリエチレン、スパッタ時の圧力は、l
Xl0 ”Torr、高周波電力200Wでアルゴンガ
ス中でスパッタした。)1.25μm膜厚のポリエチレ
ンをスパッタした。
上記ポリエチレンをコーティングしたAgCeレンズに
対する各種性能試験結果を第1表試料嵐1に示す。
(以  下  余  白) 実施例2 実施例1と同様の金型、同様のプレス成形機と成形条件
でAgB rを成形しレンズとした。
次にこのレンズの全面に第4図に示すイオンプレーティ
ング装置を用いて、ポリエチレンのコーティングを行い
(コーティング時の圧力2 X 10−4Torr、ア
ルゴンガス中で、高周波電力250W、アルゴンガス中
でイオンプレーティングを行った。)、3.57μmの
膜厚のポリエチレンをイオンプレーティングした。
上記ポリエチレンをコーティングしたAgBrレンズに
対する各種性能試験結果を第1表試料NL12に示す。
実施例3 実施例1と同様の金型、同様のプレス成形機と成形条件
でTe lを成形しレンズとした。
次にこのレンズの全面に、第5図に示すプラズマCVD
装置を用いて、ポリエチレンのコーティングを行い(原
料はエチレンモノマーを用い5×10’Torrの減圧
下において、高周波電力200Wで重合を行いポリエチ
レンをコートした。)、3.13μmの膜厚のポリエチ
レンをコーティングした。
上記ポリエチレンをコーティングしたTe lレンズに
対する各種性能試験結果を第1表試料NQ3に示す。
実施例4 実施例1と同様の金型、同様のプレス成形機と成形条件
でTeBrを成形しレンズとした。
次に膜厚が23.9μmのポリエチレン製のシートを2
枚用意し、このシートの間にTeBrレンズを置き40
℃の温度でレンズにシートを密着させ中の空気を取り真
空パックした。
上記ポリエチレンを真空パックしたTeBrレンズに対
する各種性能試験結果を第1表試料NQ4に示す。
また以下の実施例は同様の方法で、成形材料(レンズ材
料)、コーテイング膜作成方法、コーティング膜厚等を
変化させた時の結果を第1表の試料嵐5〜10に示す。
なお第1表の試料嵐11〜16は本願発明外の比較例で
ある。
第1表かられかるように本実施例試料から得られるポリ
エチレンをコーティングした赤外線素子は、従来からあ
る赤外線素子よりも赤外の透過率が良く、又耐環境性も
優れていることがわかる。
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素
子およびその成形方法は、従来用いられてきた研磨法や
切削法に変る新しい素子の作成方法であり、レンズ等の
量産性も良好であり、その信頼性も優れたものであり産
業上きわめて有益な発明である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における赤外光学レンズ素子
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、第3図は本発
明の一実施例におけるスパッタリング装置の概略断面図
、第4図は本発明の一実施例におけるイオンプレーティ
ング装置の概略断面図、第5図は本発明の一実施例にお
けるプラズマCVD装置の概略断面図である。 11・・・・・・上型(母材)、12・・・・・・下型
(母材)、22・・・・・・上型の成形面(上型表面)
、23・・・・・・下型の成形面(下型表面)。 代理人の氏名 弁理士小蝦治明 ほか2名u−−1号(
8H) 23  丁勺小Δ牛〆5・1工を転配)!4−1ケ 33−−下型J、几9− j4−TY1J口勲(−タ 35−−王! イ4−”、h′+9’l+71アノノ 付  71・)、;:a+1 *−ノ゛仔−善氏トX)
[り 第3図     47−1 )、” ’RL、恍ロ −
P瞥穴キ 49−−:入)妃、基1□−6−ン秤、り0−−了1シ
〕°ノVス穐λ口 1G  品入$4 、ニー、’i工+β)1鰺と一タ5
7−9小lK!ミ9を−4? 第 4 図         58  二1.34(f
゛11+t=)S7  詳■↑、tノー 77−〜−プラス゛マCVD+1,2、−第 5 図 
            7トー晶」友t5脣、T’l
−一王杼1c棧 8o−2−舷〕」ふル(。 8t−−−jは」4(しリス) 8り−1アマ−(エケしン)XV′ノ^583−T升入

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)臭化タリウム(TlBr)、沃化タリウム(Tl
    I)単独あるいは、TlBr、TeIの固溶体からなる
    レンズあるいは赤外線光学窓上にポリエチレンをコーテ
    ィングしてなる赤外線光学素子。
  2. (2)臭化銀(AgBr)、塩化銀(AgCl)単独あ
    るいは、AgBr、AgClの固溶体からなるレンズあ
    るいは赤外線光学窓上にポリエチレンをコーティングし
    てなる赤外線光学素子。
  3. (3)ハロゲン化タリウム(TlI、TlBrおよびそ
    の固溶体)およびハロゲン化銀(AgBr、AgClお
    よびその固溶体)で作成されたレンズあるいは赤外線光
    学窓上にプラズマCVD法、スパッタリング法あるいは
    イオンプレーティング法によって、光学的膜厚がλ/4
    (ただしλは赤外線の波長)の奇数倍になるようにポリ
    エチレンをコーティングすることを特徴とする赤外線光
    学素子の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007323021A (ja) * 2006-06-05 2007-12-13 Kawasaki Heavy Ind Ltd 波長変換レーザ出力差周波分離装置
CN103443658A (zh) * 2012-03-09 2013-12-11 住友电气工业株式会社 光学部件及其制造方法
RU2762966C2 (ru) * 2019-09-02 2021-12-24 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (УрФУ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЗРАЧНОЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ДВУХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ СИСТЕМЫ AgBr - TlI (ВАРИАНТЫ)

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