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赤外光学部品

国内特許コード P05A008085
整理番号 1943
掲載日 2005年12月2日
出願番号 特願平11-199423
公開番号 特開2001-027701
登録番号 特許第3339001号
出願日 平成11年7月13日(1999.7.13)
公開日 平成13年1月30日(2001.1.30)
登録日 平成14年8月16日(2002.8.16)
発明者
  • 和田 ▲英▼男
  • 柴田 憲一郎
  • 山下 正史
出願人
  • 防衛装備庁長官
発明の名称 赤外光学部品
発明の概要 【課題】 波長10μm帯で優れた赤外透過率を示し、かつ熱放射率が小さい非冷却式赤外センサーに最適な赤外光学部品を提供する。
【解決手段】 赤外光学部品は、多結晶ガリウム砒素を主成分とし、波長10μmの赤外光の直線透過率が70%以上であり、300℃での放射率が5%以下である。
従来技術、競合技術の概要


最近、安全性(セキュリティ)確保などのための人体検知用赤外線センサーや対象物体の温度分布を測定して省エネルギーを図ったり、航空機に搭載して資源探査を行なったりするための暗視機能のある赤外画像処理装置、また可視光より長波長でガス分析や加工に用いられる赤外レーザなど、赤外光を利用した多くの装置が開発されている。これに伴い、赤外光を透過、屈折し、種々の光学的機能を有する、窓材、レンズなどの赤外光学部品に対する要求はさらに高度になってきている。
従来、波長8~12μm帯用の赤外光学部品の材料としては、単結晶ゲルマニウム(Ge)やCVD(化学気相蒸着)法で製造された多結晶セレン化亜鉛(ZnSe)、多結晶硫化亜鉛(ZnS)や赤外線透過性ガラスなどが用いられてきた。しかし、Geは資源枯渇の問題のため極めて高価であり、ZnSeは毒性ガスを原料とするため高価であり、また法律的に毒物であるなどの問題があるため、小型の光学部品や炭酸ガスレーザ用などの限定された用途のみに使用されている。単結晶の光学部品としては、特開昭63-38901号公報に示されるGaAs単結晶を用いたものもあるが、単結晶は成長に長時間を必要とするので高価である。また劈開性であるため小型のレーザ用光学部品等の限られた用途のみしか用いられていない。
またZnSや上記の赤外線透過性ガラス系材料は、強度が低いため、航空機などに搭載して高速で飛しょうした場合に雨滴衝突による損傷で表面が荒れて透光性が低下したり、空力加熱による熱衝撃に弱く破損したりするおそれもある、あるいは熱放射率が数10%と高いので窓材が空力加熱で昇温した場合には熱放射による窓材自身からのノイズで対象の赤外画像が不明瞭になるなど、多くの問題点があった。
これに対し、文献「SPIE Vol.1760 Window and Dome Technologies and Materials III(1992)」pp.74-85では、多結晶のGaAs製赤外光学部品が提示されている。これによれば、最大寸法約300mm角の平板窓材が得られており、厚さ3.18mm材で波長8~10μm帯での赤外透過率は約57%であり、結晶粒径が数cmで、強度は13.3kg/mm2、ワイブル係数は4.7の機械的特性を有し、導電性と高抵抗の両方の電気特性が調整できるとされている。
また同文献によれば、上記の平板型窓材の他にわずかな曲面を呈する窓材も写真で提示されている。しかし、その窓材は、曲率半径がかなり大きく、平板窓材を熱間鍛造法によりわずかに曲面状に変形させて製造されたことが記載されている。

産業上の利用分野


本発明は、多結晶ガリウム砒素(GaAs)を主成分とし、赤外線センサー、赤外画像処理装置、赤外レーザなどの用途に使用される波長8~12μm帯用の透過性および耐久性に優れた、赤外線センサーの保護用窓材および赤外レンズ、および赤外レーザ用窓材等の赤外光学部品に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
多結晶ガリウム砒素を主成分とし、波長10μmの赤外光の直線透過率が70%以上であり、かつ300℃での放射率が5%以下であり、かつ前記ガリウム砒素の結晶粒子の平均粒径が1mm以上50mm以下の範囲内である、非冷却式赤外センサー窓用の赤外光学部品。

【請求項2】
殻状、曲率半径が25mm以上150mm以下の半球殻形状、錐殻状、および前記錐殻状の一部が切断された形状のいずれかの形状をなし、肉厚が2mm以上10mm以下である、高速飛翔耐久性に優れた請求項1に記載の非冷却式赤外センサー窓用の赤外光学部品。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP1999199423thum.jpg
出願権利状態 登録
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