专利名称：陶瓷光学元件及其制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种远红外光可透过的光学元件，且特别是有关于一种光学元件，用于对可见光至近红外光地光线具有遮旋光性的远红外光学系统元件，以及此光学元件的制造方法。
背景技术：
利用红外光所持有的优异性能，而持续进行开发新的高机能装置。关于活用其感测机能的实际用途，例如所举的能够应用于与物体表面非接触以进行测定的表面温度计、由上空检测地球上资源分布的资源探查系统、在暗视野中检测物体的装置、作为人体检测用感应器，且利用此人体检测用感应器的安全系统与气体分析装置等。而且，将此些的收集资料影像化处理的红外光影像处理装置、利用红外光的热能量的高功率激光加工装置也为所知。
伴随着此种高机能的红外光利用装置的实用化，装设于此装置中的达成光学机能的元件，相较于从前，例如是对窗口、透镜等更增加其对高实用机能与低价化的要求。
于此种的光学元件材料中，波长范围8～12μm用的元件材料，公知主要使用锗(Ge)、硒化锌(ZnSe)与硫化锌(ZnS)等无机材料。但是，近来也使用价廉且加工性优良的聚乙烯等树脂。前者的无机材料，例如是室外用机器或是承受震动或冲击的车辆所搭载的机械等暴露于严酷使用环境的用途，依照使用条件，此些无机材料单独的机械强度或表面硬度，再者紫外线使表面氧化等，也具有使上述条件(机械强度或表面硬度)不充足的场合。对于此种场合，也尝试在其表面披覆耐环境性薄膜。例如是日本早期公开昭56-87002号公报，提出在光学元件表面披覆具红外光透过性的类钻碳(diamond-like carbon)薄膜，然而此法会使成本提高。
另一方面，光学元件本体为树脂制品的话，与无机材料相比，则无法避开耐热性特别是光学全体的机械强度降低等问题。例如是为了提高透光率而必须削减全体的厚度，则无法避开机械强度降低等问题。
而且，此些光学元件材料，能够使可见光至红外光的广波长区域的光线通过。因此，例如是在选择性的检测由人体表面所发出波长区域为8～12μm的红外光的场合，相异于检测对象的波长区域以外的光线，特别是波长0.4～3μm的可见光至近红外光则成为噪声。此结果将会使检测部后的信号处理部产生错误动作，而具有背景值上升且检测精度下降等问题。
因此，为了截断噪声，而在公知光学元件本体的表面形成具有此机能的滤光层。但是，由于此滤光层使用溅镀法、真空蒸镀法或是化学气相沉积法等气相蒸镀法所形成，因此具有增加制造成本的问题，此处光学元件的开发，则期望能够抑制所希望波长带的红外光透光率的降低、并具有确实遮蔽可见光至近红外光的机能、而且能够便宜的制造。即是期望能够开发使0.4～3μm波长区域的透光率尽量低，且8～12μm波长区域的透光率尽量高的材料。
为了遮蔽可见光至近红外光，于光学元件本身分散粒子，以选择性吸收可见光至近红外光的方法，主要使用树脂进行研究。例如是日本早期公开昭61-39001号公报，提出在高密度聚乙烯等树脂内分散氧化钛(TiO2)、硫酸钡(BaSO4)、氧化铁(Fe2O3)、氧化镁(MgO)与锌(Zn)等无机颜料。但是在此场合，并不能充分遮蔽成为噪声的波长1～2μm的光，并不适于可选择检测波长3μm以上的红外光的传感器的透镜。而且，日本早期公开昭62-284303号公报中，提出在同样的树脂中分散锆(Zr)化合物，以选择使7～14μm波长的光透过。但是在此场合，由于锆化合物未分散至5～15％则无遮蔽的效果，将会使得红外光的透光率大幅降低。
此处如日本早期公开平9-21701号公报记载，提出在同样的树脂中分散4％以下的ZnS微粒子。而且日本专利平7-86566号公报，提出将被覆四氧化三铁(Fe3O4)、碳黑、氧化锡(SnO2)的氧化钛、氧化锆(ZrO2)，分散在同样的树脂中。再者于日本早期公开平8-54478号公报，提出在同样的树脂制透镜中，为了选择遮蔽近红外光而使用硒化锌做为颜料。但是可见光至近红外光的遮蔽能与远红外光的透光率为相反的关系，即使是采用了上述的方法，也不能得到满足两者的平衡良好的光学元件材料。再者，致密的ZnS烧结体其1～14μm的广范围的透光性良好。此处日本早期公开平11-295501号公报中提出一种ZnS烧结体及其制造方法，由控制ZnS烧结体所含气孔率，遮蔽可见光至近红外光并提升远红外光的透光率。此控制气孔率的方法，由将可见光散乱以遮蔽可见光。因此，于传感器的应用中，将此ZnS烧结体应用于窗口或是透镜的场合，虽然窗口或是透镜与传感器的距离长的话则能够遮蔽可见光，在距离短的场合，则会产生将散乱光视为噪声而检测出的问题。
发明内容
本发明的目的提供一种关于远红外线用光学元件的材料及其制造方法，在克服上述问题点，提升远红外光(波长8～12μm)的透光率的同时，并提升成为噪声的可见光至近红外光(波长0.4～3μm)的遮光率。
本发明有关于一种遮蔽可见光至近红外光的陶瓷红外光学元件，其特征为在陶瓷中，于波长8～12μm的区域，透光率为50％以上，于波长3μm以下的可见光与近红外光的透光率为50％以下。而且，其特征为于波长3μm以下的可见光与近红外光的透光率为30％以下。尚且，其特征为于波长3μm以下的可见光与近红外光的透光率为5％以下。陶瓷以ZnS为主成分。而且，较佳为ZnS。再者陶瓷也可以为ZnSe或是Ge。
而且，遮蔽波长3μm以下的光线的手段，其特征为在前述陶瓷中含有遮蔽波长3μm以下的光线的添加剂。前述添加剂由铁、钴、银、氧化铁、碳黑、石墨、钻石、钛黑、铜、镍、铬、金、锰、钼、钨、硅与锗的中选择1种或是2种以上的元素或是其化合物。
图1为以实线表示本发明第一实施例的光学特性，以虚线表示作为比较的公知ZnS的光学特性；
图2为以实线表示本发明第二实施例的光学特性，以虚线表示作为比较的公知ZnS的光学特性；
图3为以实线表示本发明第三实施例的光学特性，以虚线表示作为比较的公知ZnS的光学特性；
图4为以a～d表示本发明第四实施例的光学特性，以虚线表示作为比较的公知ZnS的光学特性；
图5为以实线表示本发明第六实施例的光学特性，以虚线表示作为比较的公知ZnSe的光学特性；以及
图6为以实线表示本发明第七实施例的光学特性，以虚线表示作为比较的公知锗的光学特性。
具体实施例方式
本发明的陶瓷材料，使用对8～12μm波长区域的远红外光的直线透光率高的陶瓷，例如是使用硒化锌(ZnSe)、硫化锌(ZnS)、氟化钡(BaF2)与砷化镓(GeAs)为主成分的陶瓷，以及使用硅(Si)或是镓(Ge)的多晶体。此处较佳为使用价廉且透光率的波长特性优良的ZnS为主成分或ZnSe亦或是Ge。而且为了提升远红外光的透光率，陶瓷的结晶粒子的平均粒径较佳为较此光线的波长小。就本发明的远红外光的波长区域，结晶粒子的平均粒径为8μm以下，较佳为5μm以下。基于同样理由，其晶粒边界较佳为较小。因此，形成结晶的晶粒边界的烧结助剂甚或是主成分以外的添加剂或不纯物的量，较佳为尽可能的少。而且，也可以施以抗反射涂布，以更提升红外光的上升等级。特别是使用镓的场合，未施加抗反射涂布则无法得到本发明的红外光透光率。
遮蔽0.4～3μm波长的可见光至近红外光的添加剂，为铁、钴、银、氧化铁(一氧化铁或三氧化二铁或是四氧化三铁)、碳黑、石墨、钻石、钛黑、铜、镍、铬、金、锰、钼、钨、硅与锗等元素或是其化合物。此些添加剂可直接吸收并遮蔽可见光至近红外光。为了维持远红外光的透光率，使用的添加剂的平均粒径小于其波长，较佳为8μm以下。而且，为了平衡良好的控制光学元件的可见光至近红外光的遮蔽性能与远红外光的透光性能双方的等级，添加剂粒子较佳为尽可能细微且均匀的分散于母材中。然而，由于过小的话个别粒子间容易凝集，此平均粒径的下限较佳为0.01μm(10nm)。更佳的范围为0.01～2μm。
添加剂的添加量为用以平衡良好的控制光学元件的可见光至近红外光的遮蔽性能与远红外光的透光性能的重要因素。于陶瓷添加1种类添加剂的添加量，通常较佳为0.001～5重量百分率(wt％)的范围。尚且在此场合，对于重视成为噪声的可见光至近红外光的遮蔽性能的用途，较佳为少量添加即使会降低远红外光的透光率也能够确实遮蔽可见光至近红外光的添加剂。于此场合，较佳为使用黑化度高、例如是碳黑或石墨等添加剂。而且此时的添加量，较佳为0.001～0.05wt％的范围。另一方面，对于欲提高远红外光的透光性的用途，虽然较上述黑化度降低且可见光至近红外光的遮蔽性能变差，较佳为多添加使远红外光的透光率不太降低的添加剂。此种添加剂例如是所举的Fe3O4或Ag等物质。此时的添加量较佳为0.01～5wt％的范围。为了不太降低远红外光的透光率以进行遮蔽可见光至近红外光，较佳为应添加剂的黑化度选择添加剂的适当添加量。再者，对于欲吸收、遮断可见光至近红外光的特定波长的用途，例如是使用所举的Fe或Co等。此些添加剂能够遮蔽可见光至近红外光的特定波长区域的光，由于几乎不会吸收远红外光，为了提高前述特定波长的遮蔽效果，添加量较佳为0.01～5wt％的范围。
再者，为了遮蔽较可见光至近红外光广范围的光，较佳为添加2种以上的前述添加剂。各添加剂具有如同前述个别遮蔽特定波长光的效果，或是具有降低可见光至近红外光全体的透光率的效果。因此，由适时选择添加剂的种类、组合与添加量，能够应其用途或目的控制陶瓷光学元件的光学特性。此场合的添加量总量较佳为0.01～10wt％的范围。
以下所述为本发明的光学元件材料的制造方法，光学元件材料的陶瓷使用前述的各种主成分形成的物质。此陶瓷依照首先将主成分原料与前述的添加剂粉末混合，形成预定的形状后，烧结以形成烧结体，再细加工为预定形状的顺序而得。尚且添加剂的种类、平均粒径与其添加量如同前述。
本发明的陶瓷光学元件材料主原料的陶瓷原料粉末的纯度较佳为99.9％以上。而且，所添加的添加剂粉末较佳也尽可能的为高纯度物质。为了促进陶瓷的致密化，亦可以含有少量的烧结剂，然而其添加量多的话，由于为使晶粒边界变大且透光率降低的原因而较为不佳。因此其添加量较少为较佳。虽然较佳为不添加，在必要的场合，其添加量尽量为全体的1wt％。本发明的陶瓷光学元件材料，与公知相较之下添加剂粒子极细微且均匀的分散。
为了得到此种分散状态，于主成分粉末与添加剂粉末的混合物的调制过程中，尽可能的不使细微的添加剂粉末粒子凝集，且使主成份的陶瓷粉末均匀的分散。例如是(1)预先将主成分与添加剂成分的有机金属化合物等的驱质由共沉积烧结，以得到所希望组成的组合物，(2)预先于主成分粒子复合化添加剂成分粒子或是其驱质以调制粉末，(3)混合时事先防止粒子凝集，加入少量的解胶剂，(4)混合时以适合于添加剂的平均粒径波长施加超音波震动，(5)为了防止使用溶剂的混合系统于干燥时凝集，使用粉碎、干燥效果大的干式球磨进行混合。
本发明的陶瓷光学元件为了遮蔽可见光至近红外光广范围区域的光，较佳为添加2种以上的前述添加剂。此时由选择添加剂的种类、组合与添加量，控制可见光至近红外光的遮光特性与远红外光的透光特性，而能够得到具有最适合使用目的光学特性的陶瓷光学元件。尚且，即使在添加2种类以上的场合，也可以采用前述的混合法。
如上调制的陶瓷混合粉末成形后，以个别的陶瓷主成分适合的适当条件烧结。但是此过程中，较佳为尽可能避免混入使母材透光率下降的添加剂以外的不纯物。例如是为了提高混合粉末的填充性所进行的造粒或成形体的制作，较佳为使用干式且不需要有机黏合剂。因此例如是成形的话，较佳为采用静水压成形。再者，烧结时的容器或是加热的环境气体，较佳为考虑到不使陶瓷变质。而且为了避免透光率的降低，烧结助剂的量亦使用较少。如果在常压下烧结致密化困难的话，在铸模内以热压法或是热间静水压成形(Hot Isostatic Pressing，HIP)等加压烧结法为有效的方法。如上由抑制不纯物的混入，烧结所得的陶瓷系成为能够遮蔽可见光至近红外光，且远红外光的透光性优良，细微添加剂均匀分散的烧结体。
将以上所得的烧结体，加工为使用目的所需的光学元件形状。例如是红外光传感器用滤镜的场合。由烧结时的铸模得到预定直径的圆板状烧结体，由对上下面进行研磨，而能够得到滤镜。而且，在透镜的场合，得到同样圆板状烧结体后，能够使用球面研磨加工机或超精密旋盘等得到预定的透镜形状。再者，将抗反射涂布施加于必要对应的光学元件，而能够提升红外光的透光等级。为了提高光学元件的透光性，较佳为在光学元件的两面施以抗反射涂布，由节省成本的观点，亦可以至少施加于一面。在Ge为主成分时抗反射涂布为必须。第一实施例
陶瓷材料使用ZnS为主成分所构成的材料调制。准备由ZnS形成，其平均粒径为1μm，纯度为99.99％以上的物质作为主成分原料所形成的粉末。此主成分粉末如以下记载添加各种添加剂粉末，并以下述混合法将添加剂与主成分混合。准备平均粒径2μm，纯度为98.2％以上的铁粉末与平均粒径1μm，纯度为99.9％以上的钴粉末以及平均粒径0.5μm，纯度为99.7％以上的Fe3O4粉末作为添加剂。在前述ZnS粉末中混合加入0.2wt％铁粉末、0.2wt％钴粉末、0.01wt％Fe3O4粉末，以干式球磨混合20小时。
其后将混合粉末填充入震动的橡胶铸模中，再将橡胶铸模盖上并真空抽气以封入。其后置入静水压成形装置中，于压力98MPa静水压成形为圆板状。
其次此成形体置入附上下冲头的石墨制单轴加压式铸模内，于0.15Pa的真空环境中升温。其后于相同气体环境保持于摄氏100度后，使用上冲头持续施加一小时的40MPa的压力以热压烧结。所得的烧结体相对密度几乎为100％(由混合组成计算的理论密度对以水中法实际测试的烧结体的密度比例)而致密化。
对所得的烧结体试料上下面施以镜面细加工，最终形成直径为55mm，厚度0.5mm的圆板状。其后以双光束式分光光度计，以测定试料厚度方向的可见光至红外光区域的直线透光率。此时试料与检测器的距离为75mm。结果如图1实线所示。于图1，将用以比较的日本早期公开平11-295501号公报所记载的ZnS(以下称为公知型ZnS)的相同测定结果以虚线表示。由图1判断，如为公知型ZnS的话，波长0.4～3μm范围的光会大量的通过。相对于此，本发明的ZnS将波长0.4～3μm范围的光几乎完全遮断，而且波长8～12μm范围的透光率，为65％以上的良好透光。而且，本实施例在波长2μm附近的透光率约为2.2％，然而以本实施例添加剂的组合，也可以增加Fe3O4粉末的添加量，以将2μm附近的透光率再降低，有效率的遮蔽波长0.4～3μm范围的光。例如是Fe3O4粉末的添加量为0.02wt％，则2μm附近的透光率能够降低至0.5％以下。但是，此场合8～12μm的透光率也下降约5％。
再者，散乱光的评价以830nm、1.5μm与10μm的各波长的激光进行。此时，试料与检测器的距离为5mm。此结果一并绘示于图1中。▲表示为本发明，●表示为公知型ZnS。波长10μm的话，公知型与本发明以分光光度计的测定结果近乎相同，然而波长缩短为1.5μm、830nm，使用激光评价的透光率判明为变高。特别是公知型ZnS的上升显著，于830nm达到40％以上的透光率。由此，公知型的ZnS例如是使用于红外光传感器的窗口时，窗口与传感器距离近的话将会检测出作为噪声的可见光，进而导致传感器的性能低落。相对于此，本发明具有15％以下的透光率，因此判明不会有上述导致性能低落的疑虑。而且，由含有添加剂，判明能够直接吸收、遮蔽可见光。第二实施例
准备与第一实施例相同的ZnS粉末作为主成分。再来，准备平均粒径1μm，纯度为99.9％以上的钴粉末，与平均粒径2μm，纯度为98.2％以上的铁粉末，以及平均粒径0.01μm，纯度为99.8％以上的碳黑作为添加剂。在前述ZnS粉末中混合加入0.5wt％钴粉末、0.5wt％铁粉末、0.001wt％碳黑，以干式球磨混合20小时。其后进行与第一实施例同样的成形、烧结与上下面镜面加工，最终得到直径为55mm，厚度0.5mm的烧结体。所得的烧结体相对密度几乎为100％而致密化。
所得烧结体试料的直线透光率以与第一实施例相同方法的分光光度计与激光测定。结果如图2实线所示。实线与■表示为本发明，虚线与●表示为公知型ZnS。由图2判断，本发明的ZnS，能够将波长0.4～3μm范围的透光率，遮断至20％以下，而且，波长8～12μm范围的透光率，为65％以上的良好透光。尚且，以本实施例添加剂的组合而有效率的遮蔽波长0.4～3μm范围的光，钴与铁个别必须添加0.01Wt％以上，碳黑必须添加0.001Wt％以上。
与图1做比较，第二实施例的添加剂的组合与第一实施例的添加剂的组合相比，在波长2μm附近的透光率约为19％而较高，然而以激光测定，特别是以830nm的透光率为10％以下，而判明为大幅降低。第三实施例
准备与第一实施例相同的ZnS粉末作为主成分。再来，准备平均粒径0.5μm，纯度为99.7％以上的Fe3O4粉末，与平均粒径2μm，纯度为99.9％以上的银粉末作为添加剂。前述ZnS粉末中加入0.05wt％Fe3O4粉末、0.05wt％银粉末，以干式球磨混合20小时。其后进行与第一实施例同样的成形、烧结与上下面镜面加工，最终得到直径为55mm，厚度0.5mm的烧结体。所得的烧结体密度为4.09，几乎与理论密度相同而能够确认为致密的烧结。再以与第一实施例相同的方法，使用分光光度计与激光测定。结果如图3实线所示。实线与▲表示为本发明，虚线与●表示为公知型ZnS。本实施例的ZnS，能够将波长0.4～3μm范围的透光率抑制为10％以下，因此判明较佳为适用于0.4～3μm范围波长区域成为噪声而引起性能降低的红外光传感器的滤镜。而且，与图1做比较，波长8μm以下的透光率受到抑制，而判明波长8～12μm范围的透光率变高。即，能够由选择添加剂的种类与组合以控制遮光特性与透光特性。而且，由激光评价，于短波长亦较公知的ZnS更良好的遮蔽光线。尚且，本实施例的添加剂的组合，银与Fe3O4个别未添加0.01wt％以上则没有效果。第四实施例
准备与第一实施例相同的ZnS粉末作为主成分。在准备如表1所示的各种添加剂。将ZnS粉末加入一种的表1所示各添加剂，以干式球磨混合20小时以得4种类的混合粉末。个别的粉末进行与第一实施例同样的成形、烧结与上下面镜面加工，最终得到4种类的直径为55mm，厚度0.5mm的烧结体。所得烧结体的密度，其相对密度皆几乎为100％而致密化。以与第一实施例相同的方法，使用分光光度计测定透光率。而且亦与第一实施例相同进行激光的评价。其结果如图4所示。a-d为本发明，虚线与表示为公知的ZnS。以激光评价的结果，未记载添加Fe、Fe3O4者，添加Co者以△表示，添加Ag者以◇表示，公知的ZnS以●表示。尚且，波长10μm的图形重叠。表1
如本实施例添加剂为一种类的场合，依照添加剂的不同，而表示出于可见光至近红外光其个别特有的透光特性。单独添加Fe的话，能够选择、吸收波长2～4μm范围的光。Co的场合，能够选择、吸收波长1～2μm范围的光。Ag的场合能够降低可见光～近红外光全体的透光率，而能够将波长0.4～3μm范围的透光率降低为50％以下。再者，Fe3O4的场合，能够降低可见光～近红外光全体的透光率，而能够将波长0.4～3μm范围的透光率降低为20％以下。因此，特别是由于0.4～3μm范围的光为噪声，较佳为尽可能的将的遮蔽。依此的用途例如是所举的红外光传感器用滤镜。而且，如图所示为即使以前述激光进行评价，添加Co、Ag者判明其可见光的散乱光少。如上所述仅添加1种类特定添加剂的话，则能够应添加剂的种类遮蔽特定波长区域的光。第五实施例
陶瓷材料使用ZnS为主成分所构成的材料调制。准备由ZnS形成，其平均粒径为1μm，纯度为99.99％以上的物质作为主成分原料所形成的粉末。准备平均粒径2μm，纯度为98.2％以上的铁粉末与平均粒径0.01μm，纯度为99.8％以上的碳黑作为添加剂。将此些粉末预先粉碎。前述ZnS粉末中加入0.5wt％铁粉末、0.001wt％碳黑以干式球磨混合。其后进行与第一实施例同样的成形、烧结与上下面镜面加工，最终得到直径为30mm，厚度0.5mm的烧结体。此烧结体的透光特性与第一实施例同样的以分光光度计测定，所得的光学特性为0.4～1.4μm与2.1～4.1μm的透光率为15％以下，8～12μm的透光率为55％以上。第六实施例
陶瓷材料使用ZnSe为主成分所构成的材料调制。准备由ZnSe形成，其平均粒径为1μm，纯度为99.99％以上的物质作为主成分原料所形成的粉末。准备平均粒径2μm，纯度为98.2％以上的铁粉末与平均粒径0.01μm，纯度为99.8％以上的碳黑作为添加剂。前述ZnSe粉末中加入0.5wt％铁粉末、0.001wt％碳黑，并与第一实施例相同的混合、成形。
其次此成形体置入附上下冲头的石墨制单轴加压式铸模内，于0.15Pa的真空环境中升温。其后于相同气体环境保持于摄氏950度后，使用上冲头持续施加一小时的40MPa的压力以热压烧结。所得的烧结体密度，其为5.41且与相对密度几乎为100％而致密化。再者，进行镜面加工，最终形成直径为55mm，厚度0.5mm的烧结体。并由与第一实施例相同的方法，使用分光光度计测定透光率。而且，与第一实施例相同以前述激光进行评价。此结果如图5所示，■表示为本发明，□表示为未添加的ZnSe。
如图5所示，未添加的ZnSe对于波长0.4μm以上的波长，即是可见光至近红外光的广范围的光具有良好透过性。如同本实施例添加添加剂的话，0.4～3μm范围的透光率会成为25％以下，且波长8～12μm范围的透光率则能够成为60％以上。而且，以激光进行评价的话，于本实施例的场合，分光光度计对透光率的差值几乎没有影响。即，以ZnSe为主成分的话将不易受到散乱的影响。第七实施例
陶瓷材料使用Ge为主成分所构成的材料调制。准备由Ge形成，其平均粒径为2μm，纯度为99.99％以上的物质作为主成分原料所形成的粉末。准备平均粒径2μm，纯度为98.2％以上的铁粉末作为添加剂。在前述Ge粉末中加入0.5wt％铁粉末，并与第一实施例相同的混合、成形。
其次，此成形体置入附上下冲头的石墨制单轴加压式铸模内，于0.15Pa的真空环境中升温。其后于相同气体环境保持于摄氏550度后，使用上冲头持续施加一小时的40MPa的压力以热压烧结。所得的烧结体密度，其为5.34且与相对密度几乎为100％而致密化。再者，进行镜面加工，最终形成直径为55mm，厚度0.5mm的烧结体。由与第一实施例相同的方法，使用分光光度计测定透光率。其结果如图5所示，▲表示为本发明，△表示为未添加的Ge。尚且，波长830nm与1.5μm的图形重叠。
如图6所示，未添加的Ge对于波长2μm以上的波长，即是可见光至近红外光的广范围的光具有良好透光性，然而如同本实施例加入添加剂的话，能够选择性遮蔽波长2～4μm范围的光。而且，由于Ge的反射系数高，如图6所示波长8～12μm范围的透光率为40％左右。因此，Ge为主成分的场合，本发明为了得到50％以上的透光率，至少必须于一面施以抗反射涂布。抗反射涂布能够以已知的任何方法施行。
本发明的陶瓷光学元件，由在其材料所形成的陶瓷中，以公知所没有的均匀且细微的分散、加入1种或2种以上的遮蔽可见光至近红外光的添加剂，而形成具有遮蔽部分或是全部的可见光至近红外光，且远红外光的透光性良好的独特光学特性的材料。因此，能够提供此种材料，其目的或用途最适合作为高机能红外光利用装置所用的窗口材料或透镜材料等光学元件。
权利要求
1.一种陶瓷光学元件，其特征为使用一陶瓷作为主成分，其中0.4～3μm的波长区域的透光率为50％以下，且8～12μm的波长区域的透光率为50％以上。
2.一种陶瓷光学元件，其特征为使用一陶瓷作为主成分，其中0.4～3μm的波长区域的透光率为30％以下，且8`12μm的波长区域的透光率为50％以上。
3.一种陶瓷光学元件，其特征为使用一陶瓷作为主成分，其中0.4～3μm的波长区域的透光率为5％以下，且8～12μm的波长区域的透光率为50％以上。
4.如权利要求1、2或3所述的陶瓷光学元件，其特征为该陶瓷为硫化锌(ZnS)。
5.如权利要求1、2或3所述的陶瓷光学元件，其特征为该陶瓷选自硒化锌(ZnSe)以及镓(Ge)所组的族群其中之一。
6.如权利要求1、2或3所述的陶瓷光学元件，其特征为含有遮蔽0.4～3μm的波长区域的一添加剂。
7.如权利要求6所述的陶瓷光学元件，其特征为该添加剂由铁、钴、银、氧化铁、碳黑、石墨、钻石、钛黑、铜、镍、铬、金、锰、钼、钨、硅与锗的中选择1种或是2种以上的元素或是其化合物。
8.一种陶瓷光学元件的制造方法，其特征为该制造方法在硫化锌(ZnS)粉末、硒化锌(ZnSe)粉末或镓(Ge)粉末中添加一添加剂，其中该添加剂由铁、钴、银、氧化铁、碳黑、石墨、钻石、钛黑、铜、镍、铬、金、锰、钼、钨、硅与锗的中选择1种或是2种以上的元素或是其化合物，并混合、成形与烧结。
全文摘要
于红外光用光学元件中，寻求尽可能使成为噪声的可见光至近红外光不透过，并尽可能提高远红外光的透光率的材料。于ZnS、ZnSe或Ge陶瓷中含有1种或2种以上遮蔽可见光至近红外光光线的添加剂的话，则能够得到遮蔽部分或全部可见光至近红外光的光线，且远红外光透光良好的光学元件材料。此光学元件材料由于可见光至近红外光不会形成噪声，因此，能够提供此目的或用途最适合作为高机能红外光利用装置所用的窗口材料或透镜材料等光学元件的材料。
文档编号G02F1/03GK1409155SQ0212198
公开日2003年4月9日 申请日期2002年5月29日 优先权日2001年9月27日
发明者长谷川干人 申请人:住友电气工业株式会社