JPH054824A - 赤外線透過性レンズの製造方法 - Google Patents
赤外線透過性レンズの製造方法Info
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- JPH054824A JPH054824A JP3151412A JP15141291A JPH054824A JP H054824 A JPH054824 A JP H054824A JP 3151412 A JP3151412 A JP 3151412A JP 15141291 A JP15141291 A JP 15141291A JP H054824 A JPH054824 A JP H054824A
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- lens
- mold
- infrared transmissive
- chalcogenide glass
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
-
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
- C03C3/321—Chalcogenide glasses, e.g. containing S, Se, Te
- C03C3/323—Chalcogenide glasses, e.g. containing S, Se, Te containing halogen, e.g. chalcohalide glasses
-
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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- C03C4/10—Compositions for glass with special properties for infrared transmitting glass
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
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- C03B2215/03—Press-mould materials defined by material properties or parameters, e.g. relative CTE of mould parts
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 赤外線〜可視光を透過し、毒性がなく、プレ
ス成形が可能なレンズの製造方法を提供する。 【構成】 カルコゲナイドガラス１を光学的な研磨表面
を有する、加熱された金型２，３により熱プレス成形す
る。この金型２，３は熱膨張係数がカルコゲナイドガラ
ス１のそれとほぼ等しい金属材料を用いる。また、ガラ
スの酸化を防ぐため、不活性ガス雰囲気中でレンズを成
形する。この構成により、プレス終了後の冷却工程で、
レンズが割れることがなくなる。また、熱プレス成形で
レンズを製造するので、精度の高いレンズを高い生産性
で製造することができる。
ス成形が可能なレンズの製造方法を提供する。 【構成】 カルコゲナイドガラス１を光学的な研磨表面
を有する、加熱された金型２，３により熱プレス成形す
る。この金型２，３は熱膨張係数がカルコゲナイドガラ
ス１のそれとほぼ等しい金属材料を用いる。また、ガラ
スの酸化を防ぐため、不活性ガス雰囲気中でレンズを成
形する。この構成により、プレス終了後の冷却工程で、
レンズが割れることがなくなる。また、熱プレス成形で
レンズを製造するので、精度の高いレンズを高い生産性
で製造することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、赤外線センサの集光レ
ンズに用いる、カルコゲナイドガラスを主体とする赤外
線透過性レンズの製造方法に関する。
ンズに用いる、カルコゲナイドガラスを主体とする赤外
線透過性レンズの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】焦電型赤外センサを用いた人体検知セン
サは家電製品や産業機器分野において広く利用されてい
る。例えば、ドアーの開閉、便器の自動給水栓、エアコ
ンの作動などに用いられている。一般に、人体から出る
８〜１２μm の赤外線を効率よく集光するため、センサ
の前部には赤外光のみを透過するレンズが設けられてい
る。
サは家電製品や産業機器分野において広く利用されてい
る。例えば、ドアーの開閉、便器の自動給水栓、エアコ
ンの作動などに用いられている。一般に、人体から出る
８〜１２μm の赤外線を効率よく集光するため、センサ
の前部には赤外光のみを透過するレンズが設けられてい
る。
【０００３】従来、この種のレンズは塊ガラスから切り
出したガラスを研磨加工する方法か、予め型に鋳込んで
レンズに近い形に成形し、その後研磨加工する方法で作
製していた。しかし、切り出し法や鋳込み法では、非常
に多くの加工工程を必要とし、時間も要する。また、カ
ルコゲナイドガラスは酸化物系ガラスに比較して柔らか
いガラスであるため、研磨加工中にガラスの割れなどが
発生し易く、光学的に平滑な表面を有するレンズを作製
することは非常に困難であった。このような問題に対し
ては、たとえば特願平2-160631号公報に、ガラス製の型
に挟みプレス成形してレンズを作製する方法が開示され
ている。
出したガラスを研磨加工する方法か、予め型に鋳込んで
レンズに近い形に成形し、その後研磨加工する方法で作
製していた。しかし、切り出し法や鋳込み法では、非常
に多くの加工工程を必要とし、時間も要する。また、カ
ルコゲナイドガラスは酸化物系ガラスに比較して柔らか
いガラスであるため、研磨加工中にガラスの割れなどが
発生し易く、光学的に平滑な表面を有するレンズを作製
することは非常に困難であった。このような問題に対し
ては、たとえば特願平2-160631号公報に、ガラス製の型
に挟みプレス成形してレンズを作製する方法が開示され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のガラス製の型は、石英ガラス製の型を使用していた
ため、熱膨張係数がカルコゲナイドガラスに比較してき
わめて小さく、熱プレス成形した後、冷却時にレンズに
引っ張り応力が加わり、レンズが割れることが頻繁にあ
った。
来のガラス製の型は、石英ガラス製の型を使用していた
ため、熱膨張係数がカルコゲナイドガラスに比較してき
わめて小さく、熱プレス成形した後、冷却時にレンズに
引っ張り応力が加わり、レンズが割れることが頻繁にあ
った。
【０００５】本発明はこのような課題を解決するもの
で、加工工数が少なく、生産性に優れ、成形時にガラス
レンズが破損しない赤外線透過性レンズの製造方法を提
供することを目的とするものである。
で、加工工数が少なく、生産性に優れ、成形時にガラス
レンズが破損しない赤外線透過性レンズの製造方法を提
供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、カルコゲナイドガラスを光学的な研磨表面
を有する加熱された金型に挟み、熱プレス成形するよう
にしたものである。
に本発明は、カルコゲナイドガラスを光学的な研磨表面
を有する加熱された金型に挟み、熱プレス成形するよう
にしたものである。
【０００７】また、カルコゲナイドガラスの熱膨張係数
とほぼ等しい熱膨張係数を有する金型により熱プレス成
形するようにしたものである。
とほぼ等しい熱膨張係数を有する金型により熱プレス成
形するようにしたものである。
【０００８】また、金型の温度をカルコゲナイドガラス
の屈伏点以上、軟化点以下の温度に保持して熱プレス成
形するようにしたものである。
の屈伏点以上、軟化点以下の温度に保持して熱プレス成
形するようにしたものである。
【０００９】また、ゲルマニウムとイオウを主体とする
ガラスを熱プレス成形するようにしたものである。
ガラスを熱プレス成形するようにしたものである。
【００１０】また、不活性ガス雰囲気中でカルコゲナイ
ドガラスを熱プレス成形するようにしたものである。
ドガラスを熱プレス成形するようにしたものである。
【００１１】
【作 用】この方法によれば、レンズを損傷することな
く熱プレス成形することができる。一般に、カルコゲナ
イドガラスの熱膨張係数は(１５０〜２５０)×１０-7／
℃ときわめて大きい。したがって、ステンレス、アルミ
ニウム、鋳鉄のような大きな熱膨張係数を有する金属材
料を使用して金型を作製し、金形の温度をカルコゲナイ
ドガラスの屈伏点以上、軟化点以下の温度に保持して熱
プレスすれば、ガラスと金型が接着した状態で冷却して
も、冷却時にガラスに割れが生じることがない。しか
し、金型温度がガラスの軟化点を越えると、ガラスと金
型の離型性が悪くなるので好ましくない。
く熱プレス成形することができる。一般に、カルコゲナ
イドガラスの熱膨張係数は(１５０〜２５０)×１０-7／
℃ときわめて大きい。したがって、ステンレス、アルミ
ニウム、鋳鉄のような大きな熱膨張係数を有する金属材
料を使用して金型を作製し、金形の温度をカルコゲナイ
ドガラスの屈伏点以上、軟化点以下の温度に保持して熱
プレスすれば、ガラスと金型が接着した状態で冷却して
も、冷却時にガラスに割れが生じることがない。しか
し、金型温度がガラスの軟化点を越えると、ガラスと金
型の離型性が悪くなるので好ましくない。
【００１２】また家電製品や産業機器に使用される人体
検出センサに使用する赤外線レンズには毒性のない元素
を主成分とする必要がある。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、特に毒性が強いのはヒ素と
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。
検出センサに使用する赤外線レンズには毒性のない元素
を主成分とする必要がある。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、特に毒性が強いのはヒ素と
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。
【００１３】さらに可視光をほとんど透過しないカルコ
ゲナイドガラスは、組み立て時のレンズとセンサとの光
軸合わせに目視による調整は不可能で、数千万円もする
高価な赤外撮像装置が必要であった。したがって、ヒ素
を除いた元素でレンズを構成し、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、イオウがレン
ズ材料の主成分となる。またガラスにはゲルマニウム、
イオウに加えて、赤外透過域の拡大や結晶化の抑制のた
めヨウ素、アンチモン、テルル、セレンなどを含有する
ものである。なお熱膨張係数の適正化のため少量のリチ
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
ませてもよい。
ゲナイドガラスは、組み立て時のレンズとセンサとの光
軸合わせに目視による調整は不可能で、数千万円もする
高価な赤外撮像装置が必要であった。したがって、ヒ素
を除いた元素でレンズを構成し、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、イオウがレン
ズ材料の主成分となる。またガラスにはゲルマニウム、
イオウに加えて、赤外透過域の拡大や結晶化の抑制のた
めヨウ素、アンチモン、テルル、セレンなどを含有する
ものである。なお熱膨張係数の適正化のため少量のリチ
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
ませてもよい。
【００１４】カルコゲナイドガラスは構成成分が酸化さ
れ易いので、レンズ成形の際の雰囲気を不活性ガス雰囲
気とする必要がある。酸化雰囲気では赤外域に酸化物の
吸収が出て、透過性の低下を招くからである。
れ易いので、レンズ成形の際の雰囲気を不活性ガス雰囲
気とする必要がある。酸化雰囲気では赤外域に酸化物の
吸収が出て、透過性の低下を招くからである。
【００１５】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図１に本発明の実施例のレンズ成形装置の
構成を示す。この成形装置は清浄な不活性雰囲気中で操
作し、基本的にガラスの屈伏点以上軟化点以下の温度に
保持可能な、光学研磨された表面を有する金型からな
る。
ら説明する。図１に本発明の実施例のレンズ成形装置の
構成を示す。この成形装置は清浄な不活性雰囲気中で操
作し、基本的にガラスの屈伏点以上軟化点以下の温度に
保持可能な、光学研磨された表面を有する金型からな
る。
【００１６】原子％でＧｅ：Ｓ：Ｉ＝３０：６０：１０
の比でゲルマニウムとイオウとヨウ素を秤量し、石英ア
ンプル中に真空封止した。これを電気炉中で８００℃、
１２時間溶融してガラスを得た。得られたガラスは肉眼
では黄色で、２mm厚の場合（以下同じ）１０．５μm ま
で５０％以上の透過率を有していた。熱膨張係数は１９
５×１０-7／℃であった。このガラス１を成形装置に入
るように適当なサイズに切り出した。２、３はステンレ
ス３０４（熱膨張係数１８０×１０-7／℃）からなる金
型である。成形装置全体はアルゴンガス雰囲気中に設置
した。その後１０℃／分の昇温速度でガラスの屈伏点３
７４℃まで、外部加熱ヒータ４で金型２、３、ピストン
５、シリンダ６および受けピストン７を加熱した。この
温度で３０分間キープしたのち、さらにガラスの軟化点
（５０５℃）近くの４８０℃まで加熱して、２０kg/cm2
で押圧した。その後、金型を冷却し、ガラスの屈伏点ま
で金型温度が下がる間に徐々に減圧した。さらにガラス
の転移点３２４℃まで冷えた時点より、２４時間かけて
徐冷をおこない、ガラスの残留歪を除去した。この方法
によりレンズを成形すると、レンズに割れが生じること
なく、きわめて精度の高い、光学的にきれいなレンズを
成形することができた。
の比でゲルマニウムとイオウとヨウ素を秤量し、石英ア
ンプル中に真空封止した。これを電気炉中で８００℃、
１２時間溶融してガラスを得た。得られたガラスは肉眼
では黄色で、２mm厚の場合（以下同じ）１０．５μm ま
で５０％以上の透過率を有していた。熱膨張係数は１９
５×１０-7／℃であった。このガラス１を成形装置に入
るように適当なサイズに切り出した。２、３はステンレ
ス３０４（熱膨張係数１８０×１０-7／℃）からなる金
型である。成形装置全体はアルゴンガス雰囲気中に設置
した。その後１０℃／分の昇温速度でガラスの屈伏点３
７４℃まで、外部加熱ヒータ４で金型２、３、ピストン
５、シリンダ６および受けピストン７を加熱した。この
温度で３０分間キープしたのち、さらにガラスの軟化点
（５０５℃）近くの４８０℃まで加熱して、２０kg/cm2
で押圧した。その後、金型を冷却し、ガラスの屈伏点ま
で金型温度が下がる間に徐々に減圧した。さらにガラス
の転移点３２４℃まで冷えた時点より、２４時間かけて
徐冷をおこない、ガラスの残留歪を除去した。この方法
によりレンズを成形すると、レンズに割れが生じること
なく、きわめて精度の高い、光学的にきれいなレンズを
成形することができた。
【００１７】（比較例）従来の石英ガラス製の成形型を
使用し、他の成形条件は実施例の条件で成形を行った。
この製造方法では、型とガラスを慎重に徐冷したにもか
かわらず、レンズは真二つに割れていた。この理由は、
押圧したときにカルコゲナイドガラスと型が接着し、ガ
ラスの熱膨張係数は石英（熱膨張係数５×１０-7/℃）
に比較して二桁も大きいので、冷却時にガラスは石英型
よりも大きく縮もうとする。しかし、型とガラスは接着
状態にあるため、ガラスは縮むことができない。そのた
めカルコゲナイドガラスは引き延ばされて引っ張り応力
がかかり、型には圧縮応力がかかる。ガラスの強度は引
っ張り強度は圧縮強度の１０分の１であるといわれてい
る。しかもカルコゲナイドガラスは酸化物系ガラスよ
り、強度が弱いガラスである。以上の結果として引っ張
り応力を受けたカルコゲナイドガラスは割れを生じたと
考えられる。
使用し、他の成形条件は実施例の条件で成形を行った。
この製造方法では、型とガラスを慎重に徐冷したにもか
かわらず、レンズは真二つに割れていた。この理由は、
押圧したときにカルコゲナイドガラスと型が接着し、ガ
ラスの熱膨張係数は石英（熱膨張係数５×１０-7/℃）
に比較して二桁も大きいので、冷却時にガラスは石英型
よりも大きく縮もうとする。しかし、型とガラスは接着
状態にあるため、ガラスは縮むことができない。そのた
めカルコゲナイドガラスは引き延ばされて引っ張り応力
がかかり、型には圧縮応力がかかる。ガラスの強度は引
っ張り強度は圧縮強度の１０分の１であるといわれてい
る。しかもカルコゲナイドガラスは酸化物系ガラスよ
り、強度が弱いガラスである。以上の結果として引っ張
り応力を受けたカルコゲナイドガラスは割れを生じたと
考えられる。
【００１８】
【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明によれば、研磨法による従来のレンズ作製方法
に比べ、加工工程が非常に少なく、平滑表面を有する赤
外線透過用カルコゲナイドガラスレンズを簡易に作製す
ることができる。また従来の石英ガラス製型を使用する
方法に比較して、成形後の冷却工程でレンズが割れるこ
とがない。しかも、このレンズは可視光も透過し、毒性
のないカルコゲナイドガラスを使用しているので、光学
系の組み立てが簡易であり、民生器具や産業機器に安心
して組み込むことができる。また清浄な不活性ガス雰囲
気中で成形するので、レンズの表面酸化および雰囲気中
のゴミによって生じるレンズ表面損傷を防止することが
できる。
に本発明によれば、研磨法による従来のレンズ作製方法
に比べ、加工工程が非常に少なく、平滑表面を有する赤
外線透過用カルコゲナイドガラスレンズを簡易に作製す
ることができる。また従来の石英ガラス製型を使用する
方法に比較して、成形後の冷却工程でレンズが割れるこ
とがない。しかも、このレンズは可視光も透過し、毒性
のないカルコゲナイドガラスを使用しているので、光学
系の組み立てが簡易であり、民生器具や産業機器に安心
して組み込むことができる。また清浄な不活性ガス雰囲
気中で成形するので、レンズの表面酸化および雰囲気中
のゴミによって生じるレンズ表面損傷を防止することが
できる。
【００１９】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例のレンズ成形装置の断面図
【００２１】
１ ガラス
２、３ 金型
４ 外部加熱ヒータ
５ ピストン
６ シリンダ
７ 受けピストン
─────────────────────────────────────────────────────
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 (5)
- 【請求項１】カルコゲナイドガラスを光学的な研磨表面
を有する加熱された金型に挟み、熱プレス成形する赤外
線透過性レンズの製造方法。 - 【請求項２】カルコゲナイドガラスの熱膨張係数とほぼ
等しい熱膨張係数を有する金型により熱プレス成形する
請求項１記載の赤外線透過性レンズの製造方法。 - 【請求項３】金型の温度をカルコゲナイドガラスの屈伏
点以上、軟化点以下の温度に保持して熱プレス成形する
請求項１または２記載の赤外線透過性レンズの製造方
法。 - 【請求項４】ゲルマニウムとイオウを主体とするガラス
を熱プレス成形する請求項１〜３のいずれかに記載の赤
外線透過性レンズの製造方法。 - 【請求項５】不活性ガス雰囲気中でガラスを熱プレス成
形する請求項４記載の赤外線透過性レンズの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3151412A JPH054824A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 赤外線透過性レンズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3151412A JPH054824A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 赤外線透過性レンズの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH054824A true JPH054824A (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=15518043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3151412A Pending JPH054824A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 赤外線透過性レンズの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH054824A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1291328A3 (de) * | 2001-03-02 | 2004-01-02 | Schott Glas | Verfahren zur Herstellung eines Trägermaterials für eine Spiegelschicht |
| JP2007093901A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レンズキャップ製造方法 |
| WO2009084619A1 (ja) | 2007-12-28 | 2009-07-09 | Isuzu Glass Co., Ltd. | モールド成型用赤外線透過ガラス |
| KR100937454B1 (ko) * | 2005-08-29 | 2010-01-19 | 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 | 조 크러셔 및 자주식 파쇄기 |
| JP2014034047A (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Nachi Fujikoshi Corp | 溶融成形型及びその冷却方法並びにゲルマニウムの溶融成形方法 |
| WO2020153435A1 (ja) | 2019-01-25 | 2020-07-30 | 株式会社五鈴精工硝子 | 可視光から遠赤外光の波長領域の光線を透過するガラス材料 |
-
1991
- 1991-06-24 JP JP3151412A patent/JPH054824A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1291328A3 (de) * | 2001-03-02 | 2004-01-02 | Schott Glas | Verfahren zur Herstellung eines Trägermaterials für eine Spiegelschicht |
| KR100937454B1 (ko) * | 2005-08-29 | 2010-01-19 | 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 | 조 크러셔 및 자주식 파쇄기 |
| JP2007093901A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-04-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レンズキャップ製造方法 |
| WO2009084619A1 (ja) | 2007-12-28 | 2009-07-09 | Isuzu Glass Co., Ltd. | モールド成型用赤外線透過ガラス |
| US8603928B2 (en) | 2007-12-28 | 2013-12-10 | Isuzu Glass Co., Ltd. | Infrared transmitting glass for mold forming |
| JP2014034047A (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Nachi Fujikoshi Corp | 溶融成形型及びその冷却方法並びにゲルマニウムの溶融成形方法 |
| WO2020153435A1 (ja) | 2019-01-25 | 2020-07-30 | 株式会社五鈴精工硝子 | 可視光から遠赤外光の波長領域の光線を透過するガラス材料 |
| US12391601B2 (en) | 2019-01-25 | 2025-08-19 | Isuzu Glass Ltd | Glass material that transmits light beams having wavelength range from visible light to far infrared light |
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