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モールド成型に適した赤外線透過ガラス 新技術説明会

国内特許コード P180014974
整理番号 (S2015-0888-N0)
掲載日 2018年5月23日
出願番号 特願2017-510217
出願日 平成28年3月31日(2016.3.31)
国際出願番号 JP2016060776
国際公開番号 WO2016159289
国際出願日 平成28年3月31日(2016.3.31)
国際公開日 平成28年10月6日(2016.10.6)
優先権データ
  • 特願2015-072911 (2015.3.31) JP
発明者
  • 角野 広平
  • 岡田 有史
  • 若杉 隆
  • 芦田 知世
出願人
  • 国立大学法人京都工芸繊維大学
発明の名称 モールド成型に適した赤外線透過ガラス 新技術説明会
発明の概要 本発明は、カルコゲナイドガラスであって、Geの含有量が低減されており、大気の窓を十分にカバーでき、Se、As等の毒性の高い元素を含まず、しかもモールド成型に適した赤外線透過ガラスを提供する。
本発明は、具体的には、モル濃度で、
Ge:0~2%、
Ga:3~30%、
Sb:10~40%、
S:45~70%、
Sn、Ag、Cu、Te及びCsからなる群から選択される少なくとも1種:3~30%、
Cl、Br及びIからなる群から選択される少なくとも1種:0~30%、
を含有することを特徴とするモールド成形に適した赤外線透過ガラスを提供する。
従来技術、競合技術の概要


セキュリティ、セイフティ等の分野では、防犯、認証機器等として赤外線カメラ、赤外線センサ等が利用されている。これらのセンサには赤外線が使用されており、センサに用いられている光学素子は赤外線を透過する赤外線透過材料から構成されている。より具体的には、「大気の窓」と呼ばれる波長が3~5μm及び8~12μmの赤外線を透過する赤外線透過材料が必要とされている。



近年、セキュリティ、セイフティ等に対する意識の高まり、社会的要請等から、これらの機器も高性能・小型であり且つ高い汎用性が求められるようになってきている。従って、これらの機器に用いられるセンサについても小型化する必要があり、光学素子も高性能・小型で、その製造工程においては高い生産性が求められている。



赤外線透過材料としては、例えば、ゲルマニウム(Ge)やセレン化亜鉛(ZnSe)がある。しかしながら、これらの赤外線透過材料は結晶であるため、加工手段は研磨成型に限定される。従って、これらの材料を用いて非球面レンズ、レンズアレイ等の複雑な形状の光学素子を量産することは工程的及びコスト的にも困難である。また、特にゲルマニウムは材料自体が高価であるため、汎用性の高いセンサ等に用いることは容易ではない。



これに対して、結晶でない赤外線透過材料として、S、Se、Te、As等を主成分としたカルコゲナイドガラスがあり、光学素子の量産に有利となるモールド成型に適したガラスや高いガラス形成能を有するものが各種提案されている(非特許文献1など)。しかしながら、非特許文献1などに開示されているカルコゲナイドガラスにはSe、As等の毒性の高い元素が多く含まれており、安全性の点で懸念がある。



また、特許文献1には、赤外線エネルギーの波長に対し低分散性のガラスを形成するための予め選択された量で周期表の第III、V、VI及びVII族から選択された2種類以上の材料からなる赤外線透過ガラスが開示されている。しかしながら、特許文献1の実施例では安全性に懸念があるSeを含むガラスのみが具体的に開示されており、更にVI族のSを含むガラスについて具体的な組成は全く記載されていない。



上記懸念を改善するために、特許文献2には、「モル濃度で、Ge:2~22%、Sb及びBiからなる群から選択される少なくとも1種:6~34%、Sn:1~20%、S、Se及びTeからなる群から選択される少なくとも1種:58~70%を含有する、モールド成型用赤外線透過ガラス。」が開示されている。特許文献2のGe-Sb-Sn-S系ガラスによれば、Se、As等の毒性の高い元素を含むことなくモールド成型に適した赤外線透過ガラスが得られる(請求項1、発明の効果等)。



しかしながら、特許文献2の赤外線透過ガラスは長波長側の赤外線透過限界波長が11μm程度であり、大気の窓を十分にカバーできていない点で改善の余地がある。



また、本願に関連する先行文献として非特許文献2~4があるが、これらの文献はGa-Sb-S系の3成分ガラスについて開示しているに過ぎず、他の成分を添加して4成分以上のガラスとすることやその効果については何ら記載されていない。

産業上の利用分野


本発明は、モールド成型に適した赤外線透過ガラスに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
モル濃度で、
Ge:0~2%、
Ga:3~30%、
Sb:10~40%、
S:45~70%、
Sn、Ag、Cu、Te及びCsからなる群から選択される少なくとも1種:3~30%、
Cl、Br及びIからなる群から選択される少なくとも1種:0~30%、
を含有することを特徴とするモールド成形に適した赤外線透過ガラス。

【請求項2】
Cl、Br及びIからなる群から選択される少なくとも1種のハロゲン元素とCsとを含有し、当該ハロゲン元素のモル濃度が3~20%である、請求項1に記載の赤外線透過ガラス。

【請求項3】
ClとBrとの合計モル濃度は、AgとCuとCsとの合計モル濃度以下である、請求項1又は2に記載の赤外線透過ガラス。

【請求項4】
Se及びAsを含有しない、請求項1~3のいずれかに記載の赤外線透過ガラス。

【請求項5】
波長が3~13μmの赤外線を透過する、請求項1~4のいずれかに記載の赤外線透過ガラス。

【請求項6】
更に可視域の一部を透過する、請求項2~5のいずれかに記載の赤外線透過ガラス。

【請求項7】
結晶化温度(Tc)とガラス転移温度(Tg)との差(△T)が230K以上である、請求項1~6のいずれかに記載の赤外線透過ガラス。

【請求項8】
600℃まで加熱した場合において結晶化が認められない、請求項1~6のいずれかに記載の赤外線透過ガラス。

【請求項9】
モールド成型により球面レンズ、非球面レンズ、レンズアレイ、マイクロレンズアレイ又は回折格子を作製するための、請求項1~8のいずれかに記載の赤外線透過ガラス。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2017510217thum.jpg
出願権利状態 公開
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