JPH0524879A - 赤外線透過性ガラスの製造方法 - Google Patents
赤外線透過性ガラスの製造方法Info
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- JPH0524879A JPH0524879A JP3184461A JP18446191A JPH0524879A JP H0524879 A JPH0524879 A JP H0524879A JP 3184461 A JP3184461 A JP 3184461A JP 18446191 A JP18446191 A JP 18446191A JP H0524879 A JPH0524879 A JP H0524879A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 毒性のない赤外線透過性ガラスを短時間で安
全に製造する。 【構成】 ゲルマニウムとイオウを主体とし、ガラス原
料成分としてＧｅＳ，ＧｅＳ2，Ｇｅ2Ｓ3，ＧｅＳ3のい
ずれかを添加する。この方法により、毒性のない赤外線
透過性ガラスを短時間に安全に製造することができる。
全に製造する。 【構成】 ゲルマニウムとイオウを主体とし、ガラス原
料成分としてＧｅＳ，ＧｅＳ2，Ｇｅ2Ｓ3，ＧｅＳ3のい
ずれかを添加する。この方法により、毒性のない赤外線
透過性ガラスを短時間に安全に製造することができる。
Description
【産業上の利用分野】本発明はカルコゲナイド系赤外線
透過性ガラスの製造方法に関する。
透過性ガラスの製造方法に関する。
【従来の技術】焦電型赤外センサを用いた人体センサは
家電製品、産業機器において広く利用されている。例え
ばドアーの開閉、便器の給水栓、エアコンの作動などの
センサとしてである。一般に、人体から出る８〜１２μ
mの赤外線を効率よく集めるため、センサの前には赤外
光のみを透過するフィルタやレンズが設けられている。
このフィルタ材料としてはカルコゲナイドガラスが注目
されている。カルコゲナイドガラスはカルコゲン元素
（イオウ、セレン、テルル）を主成分とするガラスであ
り、実用的には、ヒ素−イオウ、ゲルマニウム−ヒ素−
セレン、ゲルマニウム−セレン−テルル、ゲルマニウム
−セレン−アンチモン系がおもに研究開発されている
（例えば第３１回ガラス討論会講演要旨集、p.71-74(19
90)）。しかし前２者のガラスはヒ素を含有しており、
毒性に問題があった。また後２者は可視光をほとんど透
過しないため、組み立て時のレンズとセンサとの光軸合
わせを目視により調整を行うことは不可能で、高価な赤
外撮像装置（サーマルイメージャ）が必要であった。そ
こで上記の問題点を解決するため、発明者等は毒性の無
い元素を主成分とするカルコゲナイドガラスを探索し
た。カルコゲナイドガラスの主要元素はイオウ、セレ
ン、テルル、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモンである。
このうち毒物に指定されているのはヒ素、セレンである
が、特に毒性の強いのはヒ素とされている。セレンはト
マトジュースに多く含まれ、家畜の必須栄養素であるこ
とからそれ自体の毒性は弱いとされている。ヒ素を除い
た元素から、さらに可視光も透過することを条件に入れ
るとゲルマニウム、イオウが主成分となる。また、この
ガラスにはゲルマニウム、イオウに加えて、赤外透過域
を拡大し、結晶化を抑制するためヨウ素、アンチモン、
テルル、セレンなどを含有させた。さらに熱膨張係数を
適正化するため少量のリチウム、ナトリウム、銅、銀、
ホウ素、ガリウム、インジウム、シリコン、スズ、鉛、
ビスマス、リン、臭素を含ませるようにした。
家電製品、産業機器において広く利用されている。例え
ばドアーの開閉、便器の給水栓、エアコンの作動などの
センサとしてである。一般に、人体から出る８〜１２μ
mの赤外線を効率よく集めるため、センサの前には赤外
光のみを透過するフィルタやレンズが設けられている。
このフィルタ材料としてはカルコゲナイドガラスが注目
されている。カルコゲナイドガラスはカルコゲン元素
（イオウ、セレン、テルル）を主成分とするガラスであ
り、実用的には、ヒ素−イオウ、ゲルマニウム−ヒ素−
セレン、ゲルマニウム−セレン−テルル、ゲルマニウム
−セレン−アンチモン系がおもに研究開発されている
（例えば第３１回ガラス討論会講演要旨集、p.71-74(19
90)）。しかし前２者のガラスはヒ素を含有しており、
毒性に問題があった。また後２者は可視光をほとんど透
過しないため、組み立て時のレンズとセンサとの光軸合
わせを目視により調整を行うことは不可能で、高価な赤
外撮像装置（サーマルイメージャ）が必要であった。そ
こで上記の問題点を解決するため、発明者等は毒性の無
い元素を主成分とするカルコゲナイドガラスを探索し
た。カルコゲナイドガラスの主要元素はイオウ、セレ
ン、テルル、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモンである。
このうち毒物に指定されているのはヒ素、セレンである
が、特に毒性の強いのはヒ素とされている。セレンはト
マトジュースに多く含まれ、家畜の必須栄養素であるこ
とからそれ自体の毒性は弱いとされている。ヒ素を除い
た元素から、さらに可視光も透過することを条件に入れ
るとゲルマニウム、イオウが主成分となる。また、この
ガラスにはゲルマニウム、イオウに加えて、赤外透過域
を拡大し、結晶化を抑制するためヨウ素、アンチモン、
テルル、セレンなどを含有させた。さらに熱膨張係数を
適正化するため少量のリチウム、ナトリウム、銅、銀、
ホウ素、ガリウム、インジウム、シリコン、スズ、鉛、
ビスマス、リン、臭素を含ませるようにした。
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の製造方法では、ゲルマニウムとイオウを主体とする
ガラスを製造する場合、所定の組成になるようにゲルマ
ニウムやイオウなどを混合した原料を石英のアンプルに
減圧封入し、これを電気炉中で溶融する方法が採られて
いた。このとき、イオウの蒸気圧が６４０℃で１０気
圧、７２０℃で２０気圧と、きわめて高いのと、アンプ
ルの強度がそれほど強くなく２０気圧までしか耐えない
ため、溶融温度に達するまでゆっくり温度を上げる必要
があった。すなわち温度の上昇を早くしすぎると、内圧
が急激に上昇しアンプルがこれに耐えられなくなって爆
発し、その結果イオウが燃焼し火災を引き起こす危険性
があった。このような危険を回避するため、この種のガ
ラスの製造には長時間を要するという課題があった。本
発明はこのような課題を解決するもので、溶融温度が低
く、安全で、溶融に長時間を要しない赤外線透過性ガラ
スの製造方法を提供することを目的とするものである。
来の製造方法では、ゲルマニウムとイオウを主体とする
ガラスを製造する場合、所定の組成になるようにゲルマ
ニウムやイオウなどを混合した原料を石英のアンプルに
減圧封入し、これを電気炉中で溶融する方法が採られて
いた。このとき、イオウの蒸気圧が６４０℃で１０気
圧、７２０℃で２０気圧と、きわめて高いのと、アンプ
ルの強度がそれほど強くなく２０気圧までしか耐えない
ため、溶融温度に達するまでゆっくり温度を上げる必要
があった。すなわち温度の上昇を早くしすぎると、内圧
が急激に上昇しアンプルがこれに耐えられなくなって爆
発し、その結果イオウが燃焼し火災を引き起こす危険性
があった。このような危険を回避するため、この種のガ
ラスの製造には長時間を要するという課題があった。本
発明はこのような課題を解決するもので、溶融温度が低
く、安全で、溶融に長時間を要しない赤外線透過性ガラ
スの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、ガラスの製造にあたって、原料成分
としてＧｅＳ，ＧｅＳ2，Ｇｅ2Ｓ3またはＧｅＳ3のいず
れかを加えることによって製造時間の短縮と危険性の除
去を実現したものである。これらの原料においてはすで
にゲルマニウムとイオウが化合物を形成しているため、
温度の上昇にともなって速やかに融解する。
るために本発明は、ガラスの製造にあたって、原料成分
としてＧｅＳ，ＧｅＳ2，Ｇｅ2Ｓ3またはＧｅＳ3のいず
れかを加えることによって製造時間の短縮と危険性の除
去を実現したものである。これらの原料においてはすで
にゲルマニウムとイオウが化合物を形成しているため、
温度の上昇にともなって速やかに融解する。
【作 用】この方法によれば、例えばＧｅＳの融点は５
３０℃，ＧｅＳ2の融点は８００℃であるため、ゲルマ
ニウムの溶融温度以下の温度で溶解が完了する。このた
め温度上昇が低くイオウの蒸気圧が上昇することがな
い。これに対してゲルマニウムとイオウを原料にした場
合、ゲルマニウムの融点９５６℃とイオウの融点１２０
℃が離れすぎているために容易に化合し難く、そのため
イオウがかなり高い温度まで単体で残留するため蒸気圧
が上昇しやすかった。本発明の方法によれば、赤外〜可
視光を透過し、毒性がなく、結晶化しにくいカルコゲナ
イドガラスの製造を短時間で、かつ安全に行うことがで
きることとなる。
３０℃，ＧｅＳ2の融点は８００℃であるため、ゲルマ
ニウムの溶融温度以下の温度で溶解が完了する。このた
め温度上昇が低くイオウの蒸気圧が上昇することがな
い。これに対してゲルマニウムとイオウを原料にした場
合、ゲルマニウムの融点９５６℃とイオウの融点１２０
℃が離れすぎているために容易に化合し難く、そのため
イオウがかなり高い温度まで単体で残留するため蒸気圧
が上昇しやすかった。本発明の方法によれば、赤外〜可
視光を透過し、毒性がなく、結晶化しにくいカルコゲナ
イドガラスの製造を短時間で、かつ安全に行うことがで
きることとなる。
【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。 （実施例１）原子％でＧｅ：Ｓ：Ｉ＝３０：６０：１０
のガラス１０gを製造するため、７．６４gのＧｅＳ2 と
２．３６gのＩを添加し、石英アンプルに真空封止し
た。これを電気炉中で室温から６００℃まで２時間、６
００℃から８００℃まで４時間、さらに８００℃で１２
時間溶融してガラスを得た。合計の溶融時間は１８時間
で、得られたガラスは茶色で、１１μmまでの赤外線を
５０％以上透過した。 （実施例２）原子％でＧｅ：Ｓ：Ｉ＝２２．５：６７．
５：１０のガラス１０gを製造するため、７．５gのＧｅ
Ｓ3 と２．５gのＩを添加し、石英アンプルに真空封止
した。これを電気炉中で室温から６００℃まで２時間、
６００℃から８００℃まで４時間、さらに８００℃で１
２時間溶融してガラスを得た。合計の溶融時間は１８時
間で、得られたガラスは茶色で、１１μmまでの赤外線
を５０％以上透過した。 （実施例３）原子％でＧｅ：Ｓ：Ｉ＝３２：４８：２０
のガラス１０gを製造するため、６．０３gのＧｅ2 Ｓ3
と３．９７gのＩを添加し、石英アンプルに真空封止し
た。これを電気炉中で室温から６００℃まで２時間、６
００℃から８００℃まで４時間、さらに８００℃で１２
時間溶融してガラスを得た。合計の溶融時間は１８時間
で、得られたガラスは茶色で、１１μmまでの赤外線を
５０％以上透過した。 （実施例４）原子％でＧｅ：Ｓ：Ｉ＝４０：４０：２０
のガラス１０gを製造するため、６．２３gのＧｅＳと
３．７７gのＩを添加し、石英アンプルに真空封止し
た。これを電気炉中で室温から６００℃まで２時間、６
００℃から８００℃まで４時間、さらに８００℃で１２
時間溶融してガラスを得た。合計の溶融時間は１８時間
で、得られたガラスは茶色で、１１μmまでの赤外線を
５０％以上透過した。 （実施例５）原子％でＧｅ：Ｓ：Ｓｂ＝３０：６０：１
０のガラス１０gを製造するため、７．７１gのＧｅＳ2
と２．２９gのＩを添加し、石英アンプルに真空封止し
た。これを電気炉中で室温から６００℃まで２時間、６
００℃から９５０℃まで４時間、さらに９５０℃で１２
時間溶融してガラスを得た。合計の溶融時間は１８時間
で、得られたガラスはこげ茶色で、１１μmまでの赤外
線を５０％以上透過した。 （実施例６）原子％でＧｅ：Ｓ：Ｔｅ＝２３．７５：７
１．２５：５のガラス１０gを製造するため、８．６３g
のＧｅＳ3 と１．３７gのＩを添加し、石英アンプルに
真空封止した。これを電気炉中で室温から６００℃まで
２時間、６００℃から９００℃まで４時間、さらに９０
０℃で１２時間溶融してガラスを得た。合計の溶融時間
は１８時間で、得られたガラスは青色で、１１．５μm
までの赤外線を５０％以上透過した。 （実施例７）原子％でＧｅ：Ｓ：Ｉ：Ｓｅ＝２１．２
５：６３．７５：１０：５のガラス１０gを製造するた
め、６．８３gのＧｅＳ3 と２．４２gのＩと７．５２g
のＳｅを添加し、石英アンプルに真空封止した。これを
電気炉中で室温から６００℃まで２時間、６００℃から
９００℃まで４時間、さらに９００℃で１２時間溶融し
てガラスを得た。合計の溶融時間は１８時間で、得られ
たガラスは青色で、１１．５μmまでの赤外線を５０％
以上透過した。 （比較例）原子％でＧｅ：Ｓ：Ｉ＝３０：６０：１０の
ガラス１０gを製造するため、４．０６gのＧｅと３．５
８gのＳと２．３６gのＩを添加し、石英アンプルに真空
封止した。これを電気炉中で室温から６００℃まで２時
間、６００℃から８００℃まで４時間、さらに８００℃
で１２時間溶融しようとしたが、７５０℃でアンプルが
爆発した。詳細な実験の結果、アンプルを爆発させない
ためには室温から６００℃まで１２時間、６００℃から
８００℃まで１２時間かける必要があることがわかっ
た。その結果合計の溶融時間は３６時間となり、実施例
１の２倍を要した。 また、実施例２〜７のガラスでも
実施例１と同様に短時間で溶融できた。
のガラス１０gを製造するため、７．６４gのＧｅＳ2 と
２．３６gのＩを添加し、石英アンプルに真空封止し
た。これを電気炉中で室温から６００℃まで２時間、６
００℃から８００℃まで４時間、さらに８００℃で１２
時間溶融してガラスを得た。合計の溶融時間は１８時間
で、得られたガラスは茶色で、１１μmまでの赤外線を
５０％以上透過した。 （実施例２）原子％でＧｅ：Ｓ：Ｉ＝２２．５：６７．
５：１０のガラス１０gを製造するため、７．５gのＧｅ
Ｓ3 と２．５gのＩを添加し、石英アンプルに真空封止
した。これを電気炉中で室温から６００℃まで２時間、
６００℃から８００℃まで４時間、さらに８００℃で１
２時間溶融してガラスを得た。合計の溶融時間は１８時
間で、得られたガラスは茶色で、１１μmまでの赤外線
を５０％以上透過した。 （実施例３）原子％でＧｅ：Ｓ：Ｉ＝３２：４８：２０
のガラス１０gを製造するため、６．０３gのＧｅ2 Ｓ3
と３．９７gのＩを添加し、石英アンプルに真空封止し
た。これを電気炉中で室温から６００℃まで２時間、６
００℃から８００℃まで４時間、さらに８００℃で１２
時間溶融してガラスを得た。合計の溶融時間は１８時間
で、得られたガラスは茶色で、１１μmまでの赤外線を
５０％以上透過した。 （実施例４）原子％でＧｅ：Ｓ：Ｉ＝４０：４０：２０
のガラス１０gを製造するため、６．２３gのＧｅＳと
３．７７gのＩを添加し、石英アンプルに真空封止し
た。これを電気炉中で室温から６００℃まで２時間、６
００℃から８００℃まで４時間、さらに８００℃で１２
時間溶融してガラスを得た。合計の溶融時間は１８時間
で、得られたガラスは茶色で、１１μmまでの赤外線を
５０％以上透過した。 （実施例５）原子％でＧｅ：Ｓ：Ｓｂ＝３０：６０：１
０のガラス１０gを製造するため、７．７１gのＧｅＳ2
と２．２９gのＩを添加し、石英アンプルに真空封止し
た。これを電気炉中で室温から６００℃まで２時間、６
００℃から９５０℃まで４時間、さらに９５０℃で１２
時間溶融してガラスを得た。合計の溶融時間は１８時間
で、得られたガラスはこげ茶色で、１１μmまでの赤外
線を５０％以上透過した。 （実施例６）原子％でＧｅ：Ｓ：Ｔｅ＝２３．７５：７
１．２５：５のガラス１０gを製造するため、８．６３g
のＧｅＳ3 と１．３７gのＩを添加し、石英アンプルに
真空封止した。これを電気炉中で室温から６００℃まで
２時間、６００℃から９００℃まで４時間、さらに９０
０℃で１２時間溶融してガラスを得た。合計の溶融時間
は１８時間で、得られたガラスは青色で、１１．５μm
までの赤外線を５０％以上透過した。 （実施例７）原子％でＧｅ：Ｓ：Ｉ：Ｓｅ＝２１．２
５：６３．７５：１０：５のガラス１０gを製造するた
め、６．８３gのＧｅＳ3 と２．４２gのＩと７．５２g
のＳｅを添加し、石英アンプルに真空封止した。これを
電気炉中で室温から６００℃まで２時間、６００℃から
９００℃まで４時間、さらに９００℃で１２時間溶融し
てガラスを得た。合計の溶融時間は１８時間で、得られ
たガラスは青色で、１１．５μmまでの赤外線を５０％
以上透過した。 （比較例）原子％でＧｅ：Ｓ：Ｉ＝３０：６０：１０の
ガラス１０gを製造するため、４．０６gのＧｅと３．５
８gのＳと２．３６gのＩを添加し、石英アンプルに真空
封止した。これを電気炉中で室温から６００℃まで２時
間、６００℃から８００℃まで４時間、さらに８００℃
で１２時間溶融しようとしたが、７５０℃でアンプルが
爆発した。詳細な実験の結果、アンプルを爆発させない
ためには室温から６００℃まで１２時間、６００℃から
８００℃まで１２時間かける必要があることがわかっ
た。その結果合計の溶融時間は３６時間となり、実施例
１の２倍を要した。 また、実施例２〜７のガラスでも
実施例１と同様に短時間で溶融できた。
【発明の効果】以上の実施例の説明からも明かなように
本発明によれば、赤外線透過性ガラスを短時間かつ安全
に製造できる。また本方法によって製造したガラスは可
視光も透過するので、レンズに形成し組み立てを行うと
きには、肉眼で光軸合わせを行うことができ、簡単な設
備でよい。しかも毒性の無いカルコゲナイドガラスを使
用しているので、民生器具、産業機器に安心して組み込
むことができる。
本発明によれば、赤外線透過性ガラスを短時間かつ安全
に製造できる。また本方法によって製造したガラスは可
視光も透過するので、レンズに形成し組み立てを行うと
きには、肉眼で光軸合わせを行うことができ、簡単な設
備でよい。しかも毒性の無いカルコゲナイドガラスを使
用しているので、民生器具、産業機器に安心して組み込
むことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 昭彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ゲルマニウムとイオウを主体とする赤外
線透過性ガラスの製造において、原料成分としてＧｅ
Ｓ，ＧｅＳ2，Ｇｅ2Ｓ3またはＧｅＳ3のいずれかを含有
させる赤外線透過性ガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3184461A JPH0524879A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 赤外線透過性ガラスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3184461A JPH0524879A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 赤外線透過性ガラスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0524879A true JPH0524879A (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16153561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3184461A Pending JPH0524879A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 赤外線透過性ガラスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0524879A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015104958A1 (ja) | 2014-01-09 | 2015-07-16 | 日本電気硝子株式会社 | 赤外線透過ガラス |
| JP2015521148A (ja) * | 2012-04-20 | 2015-07-27 | ショット コーポレーションＳｃｈｏｔｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 近赤外スペクトル、中赤外スペクトル及び遠赤外スペクトルにおいて透過するレンズの色光学収差及び熱光学収差を補正するガラス |
| WO2017110500A1 (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 日本電気硝子株式会社 | 赤外線透過ガラス |
-
1991
- 1991-07-24 JP JP3184461A patent/JPH0524879A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015521148A (ja) * | 2012-04-20 | 2015-07-27 | ショット コーポレーションＳｃｈｏｔｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 近赤外スペクトル、中赤外スペクトル及び遠赤外スペクトルにおいて透過するレンズの色光学収差及び熱光学収差を補正するガラス |
| US10294143B2 (en) | 2012-04-20 | 2019-05-21 | Schott Corporation | Glasses for the correction of chromatic and thermal optical aberations for lenses transmitting in the near, mid, and far-infrared spectrums |
| WO2015104958A1 (ja) | 2014-01-09 | 2015-07-16 | 日本電気硝子株式会社 | 赤外線透過ガラス |
| JP2015129072A (ja) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | 日本電気硝子株式会社 | 赤外線透過ガラス |
| US10065881B2 (en) | 2014-01-09 | 2018-09-04 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Infrared transmitting glass |
| WO2017110500A1 (ja) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | 日本電気硝子株式会社 | 赤外線透過ガラス |
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