JPS63157754A

JPS63157754A - ゲルマニウムレンズの製造方法

Info

Publication number: JPS63157754A
Application number: JP30417386A
Authority: JP
Inventors: Kunio Nakamura; 中村　邦雄
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1986-12-19
Publication date: 1988-06-30

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温度計測、地球資源観測、気象観測、公害監視
、防犯・防災監視、交通機関の運転管理、工場での熱管
理工程などにおける赤外線計測用集光レンズとして使用
されるゲルマニウムレンズの製造方法に関するものであ
る。

従来の技術赤外線計測用集光レンズは、赤外透過率、機械的強度、
研磨加工性、化学的安定性、耐湿性等の点からゲルマニ
ウム材が多く用いられる。

赤外透過材としてのゲルマニウムは単結晶でも多結晶で
もよく、比抵抗が１０Ω（至）程度以上であれば十分で
ある。従って、ルツボ中で溶融して純化し、レンズ材と
して必要な寸法に仕上げ、これを機械的に加工研磨する
。

その製造方法は、第４図に示す通りで、必要な寸法にゲ
ルマニウム材料を荒取り１１後、球面研磨荒ズリ１２、
鏡面研磨１３、芯とり加工１４にて球面レンズが完成す
る。非球面レンズの場合は、その後、数値制御加工法（
ＮＣ加工）による鏡面研磨１５を経て完成する。

発明が解決しようとする問題点以上の説明から明らかなように、従来の技術では比較的
高価なゲルマニウム材の加工、切断による切りくず発生
、あるいは研磨々耗゛による消耗があり、材料を無駄に
消費する分が無視し得ないという問題が第１にある。ま
た、第２には、１つ１つのレンズを加工研磨しなければ
ならないので手間がかかり、更に非球面レンズの場合、
ＮＣｊ加工による鏡面研磨が必要となり、この加工費が
高額でしかもひとつひとつ加工研磨しなければならない
という問題がある。

第３には、第３図に示すような、複数の曲面を持つ複眼
レンズは一体加工が不可能で、１眼相当分をひとつひと
つバラバラで加工完成後組合せる上記問題点を解決する
ために、本発明はゲルマニウム材料を溶融して鏡面仕上
げしたレンズ鋳型に鋳込み、冷却することによシゲルマ
ニウムレンズを製造するものである。

作用本発明は、上記の製造方法により機械的研磨法はとらず
、必要な形に一度に成形し、レンズ面は鏡面状態にする
ために鋳型のレンズ面に対応する面は鏡面仕上げにして
、厚さの調整は、鋳込むゲルマニウムの重量で制御する
手段をとっている。

この加工法により、ゲルマニウム材の加工損はほとんど
なく、非球面レンズの場合も鋳型のみＮｏ加工すれば短
時間で、大量のレンズ製造が可能になり、かつ複眼レン
ズも一体成形できることになる。

実施例以下本発明の実施例について図面とともに詳細に説明す
る。第２図に示すように、小形で１曲率半径の小さい片
凸レンズ９を第１図に示す工程の製法で製作した。鋳型
は工程８に示すように光学設計により片凸ンンズ９の凸
面に対応した凹面を底としかつ鏡面としたアンバー（Ｎ
ｉ３６％、Ｆｅ６４％）製で表面をダイヤモンド薄膜で
コーティングした。

先ず、チャンバー内の空気雰囲気を窒素に置換し、設計
通りの厚さのレンズになるよう、純化済のゲルマニウム
材を定量仕込み、工程１に示すように窒素雰囲気中で９
５０°Ｃ（融点９３７．４°Ｃ）に昇温しゲルマニウム
を溶かす。つぎ器で、工程２に示すように液体化したゲ
ルマニウム材料を同温度に昇温した鋳型へ鋳込み、工程
３に示すように窒素ガスを排気して１Ｏ−ＩＰａｉで真
空度を上げる。この工程でゲルマニウム液体から脱泡さ
れる。

つぎに工程４に示すようにｌ　Ｑ−Ｉ　Ｐａの真空度、
９５０℃の温度に保持した状態で、３０分間保持後、ゲ
ルマニウム溶液を保持した鋳型に、これを嵌合する押し
型を上から押し込み、片凸レンズの平面（鏡面）を出す
。押し型の材質は、鋳型と同様アンバーにダイヤモンド
コーティングし、平面部は鏡面仕上げてしたものである
。

次に工程５のように温度を徐々に低下させ、はゾ室温に
戻し、工程６のように鋳型を大気中に取り出して押し型
を引き抜けば、インバーの熱膨張係数（１，５Ｘ　１１
０−６ｄｅ　’　）より大きな熱膨張係数のゲルマニウ
ム（５，５ｘｌＯ−６ｄｅｇ　’）は、冷却による収縮
度が大きく、鋳型よりすっぽり抜ける。このような鋳型
を複数用意すれば、同時にその数だけ、１度に製作が可
能である。降温は、強制冷却すれば、更に時間短縮でき
、１日に２回あるいは３凹レンズ製作が可能である。

なお、工程１および２において、所定量のゲルマニウム
材料を鋳型に準備し、これを窒素雰囲気中で所定の温度
に加温するようにしてもよい。

また、ゲルマニウムの昇温時に窒素雰囲気を１０”Ｐａ
　　より低い気圧にして昇温し、工程３の真空排気工程
を省略することもできる。

第２の実施例として、第３図（Ａ）　（Ｂ）に示すよう
な２次元配列の複眼レンズ１０を製作した。同図（Ａ）
は平面図、同図（Ｂ）はＡ−Ａ線断面図である。鋳型は
ガラスカーボン製とし、レンズの凸面群に対応した凹面
群を底面とし、これを鏡面とした。押し型は、同様にガ
ラスカーボン製で側面との直角性を保った平面を鏡面と
し、第１の実施例と同じ工程で５×５ケの複眼ゲルマニ
ウムレンズを製作した。

なお、以上の実施例ではいずれも鋳型としてゲルマニウ
ムよシ熱膨張係数の小さいアンバーのような金属にダイ
ヤモンドのような炭素薄膜をコーティングしたものを使
用したが、鋳型自体を炭素で構成してもよい。

発明の効果以上のように、本発明はゲルマニウム材料を溶融した後
内面を鏡面仕上げした鋳型中に鋳込み。

冷却シてゲルマニアレンズを製造するもので、レンズ表
面の研磨が不要であり、１組の鋳型で約２倍の速度で、
レンズ製作ができるようになった。

もちろん、５組の鋳型を用いれば、約１０倍の速度で、
製造が可能で、装置化によシ量産が可能である。

また、曲面が、非球面レンズの場合でも、鋳型を非球面
仕上げ用意すれば、その後は手間のかかる数値制御（Ｎ
ｏ）研磨は必要ない。

また、複眼レンズも簡単に、しかも量産が可能で、製造
コストが低減できる。

更に、必要量のゲルマニウム材を鋳込むことにより、材
料の無駄がなく、材料費を節約できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるゲルマニウムレンズの製造方法を
示す工程図、第２図は１本発明により製造される片凸ゲ
ルマニウムレンズの断面図、第３図１（Ａ）、％Ｂ）　
１１は本発明により製造される複眼レンズの平面図及び
断面図、第４図は、従来のゲルマニウムレンズの製造方
法を示す工程図である。１・・・材料昇温工程、２・・・材料の鋳込み工程、３
・・・真空排気工程、４・・・融点保持型押し工程、５
・・・降温工程、６・・・鋳型分離レンズ取出し工程、
７・・・雰囲気窒素置換工程、８・・・鋳型製造工程、
９・・・片凸レンズ、１０・・・複眼レンズ。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図第　２　図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ゲルマニウムを融点以上に昇温する工程と、液体
状ゲルマニウムを鏡面仕上げの鋳型に鋳込む工程と冷却
工程とを含むことを特徴とするゲルマニウムレンズの製
造方法。
（２）液体状ゲルマニウムをあらかじめ定めた重量だけ
鋳型に鋳込むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のゲルマニウムレンズの製造方法。
（３）窒素雰囲気でゲルマニウムを昇温し、鋳型に鋳込
むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のゲルマ
ニウムレンズの製造方法。
（４）窒素雰囲気でゲルマニウムを昇温し、鋳型に鋳込
んだ後、窒素ガスを排気するゲルマニウム液体脱泡工程
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のゲ
ルマニウムレンズの製造方法。
（５）１０＾−＾１Ｐａより低い気圧の窒素雰囲気でゲ
ルマニウムを昇温し、鋳型に鋳込むことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のゲルマニウムレンズの製造方
法。
（６）鋳型がゲルマニウムより熱膨張係数の小さい金属
に炭素薄膜を被覆したものであることを特長とする特許
請求の範囲第１項記載のゲルマニウムレンズの製造方法
。
（７）鋳型が炭素で形成されていることを特長とする特
許請求の範囲第１項記載のゲルマニウムレンズの製造方
法。