特許 7395442 光学部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-01

(45)【発行日】2023-12-11

(54)【発明の名称】光学部品

(51)【国際特許分類】

   G02B 3/00 20060101AFI20231204BHJP

   G02B 1/14 20150101ALI20231204BHJP

   G02B 3/08 20060101ALI20231204BHJP

   G02B 5/18 20060101ALI20231204BHJP

【ＦＩ】

G02B3/00

G02B3/00 Z

G02B1/14

G02B3/08

G02B5/18

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020135088

(22)【出願日】2020-08-07

(62)【分割の表示】P 2016556660の分割

【原出願日】2015-10-30

(65)【公開番号】P2020177256

(43)【公開日】2020-10-29

【審査請求日】2020-08-07

【審判番号】

【審判請求日】2022-06-15

(31)【優先権主張番号】P 2014221615

(32)【優先日】2014-10-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加原 明徳

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 幹人

(72)【発明者】

【氏名】吉田 稔浩

【合議体】

【審判長】里村 利光

【審判官】川口 聖司

【審判官】関根 洋之

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１２／１２８３８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－２６８２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－６３９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１１５８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－３０４６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平３－１９７６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】上野友之，他７名，「遠赤外線カメラ用途のＺｎＳレンズの開発」，ＳＥＩテクニカルレビュー，２００９年７月，第１７５号，ｐ．５０～５６

【文献】「耐環境型遠赤外線カメラ用ＺｎＳレンズ」，ＳＥＩテクニカルレビュー，２０１０年７月，第１７７号，ｐ．１３４～１３６

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G02B 3/00

G02B 3/08

G02B 5/18

G02B 1/14

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

屋外において使用される光学部品であって、
入射面と、前記入射面の反対側に位置する出射面とを有するレンズと、
前記入射面の少なくとも一部を直接被覆するダイヤモンドライクカーボン膜と、
を備え、
前記レンズは、平面視において円形のメニスカスレンズであり、
前記レンズは、レンズ中心における厚みが３ｍｍ超７．５ｍｍ以下、レンズ径が５ｍｍ以上４０ｍｍ以下およびレンズ中心における曲率が－０．５ｍｍ^-1以上０．５ｍｍ^-1以下であり、
前記レンズの材料は、硫化亜鉛であり、
前記レンズは、１０ＧＰａ以上２００ＧＰａ以下のヤング率を有し、
前記レンズを保護する保護窓を備えておらず、
前記レンズの有効径からなる光学有効領域の外縁部に連続する縁部を含み、
前記縁部の厚みは、１ｍｍ以上であり、
前記入射面は回折面を有せず、
前記出射面が前記回折面を有し、
前記レンズは、１０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下の曲げ強度を有し、
前記回折面は、前記光学有効領域内の面粗さＲａの平均値が０．０５μｍ以下であり、かつ前記面粗さＲａの最大値と最小値の差が０．０４μｍ以下であり、
前記レンズは、波長８～１２μｍの赤外線を透過し、
前記レンズは、前記レンズ中心における厚みと、前記レンズ径とが、下記式（Ａ）の関係を示す（ただし前記レンズ中心における厚みが４．３ｍｍであり、かつ前記レンズ径が２０．３ｍｍであるものを除く）、
レンズ径（ｍｍ）≦２０×厚み（ｍｍ）－５０ （Ａ）
光学部品。

【請求項2】

前記レンズ中心における厚みが５ｍｍ以上である、
請求項１に記載の光学部品。

【請求項3】

前記レンズは、２．０ｇ／ｃｍ³以上５．５ｇ／ｃｍ³以下の密度を有する、
請求項１または請求項２に記載の光学部品。

【請求項4】

前記ダイヤモンドライクカーボン膜は、０．５μｍ以上１０μｍ以下の厚みを有する、
請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の光学部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レンズおよび該レンズを用いた光学部品に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、物体から放射又は放散される熱による赤外線を検知する各種の赤外線検出機器の開発が進められている。これらの赤外線検出機器は、車載カメラ、防犯カメラ、サーモグラフィ、航空機および人工衛星などに用いられ、屋外で使用されることが多い。このような環境下では、赤外線検出機器に飛来物が衝突する場合がある。

【0003】

赤外線検出機器の部品のうち、レンズが飛来物の衝撃で破損すると、赤外線検出機器自体が機能しなくなってしまう。そこで、レンズを外部の飛来物からの衝撃から保護するために、レンズの入射面側の近傍に、たとえばゲルマニウムからなる保護窓を設置する技術が提案されている。

【0004】

例えば、特許文献１（特開２００１－０５７６４２号公報）には、赤外線を集光し像を結ぶための赤外線レンズと、この赤外線レンズで結像された赤外映像を電気信号に変換する撮像部と、前記赤外線レンズと撮像部を収納するケースと、前記赤外線レンズの赤外線入射側に配置され前記ケースに接合される窓とを備えたことを特徴とする赤外線カメラが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００１－０５７６４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、レンズの近傍に保護窓を設置すると、外部光の透過率が低下するという問題がある。また、保護窓を設置することにより、赤外線検出機器のサイズに制約が生じるという問題もある。外部からの衝撃による光学装置の機能低下を、保護窓を設置せずに防止するためには、レンズ自体の機械的強度を向上させる必要がある。

【0007】

そこで、本目的は、優れた機械的強度を有するレンズおよび該レンズを用いた光学部品を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

［１］本発明の一態様に係るレンズは、平面視において円形のレンズであって、前記レンズは、レンズ中心における厚みが１ｍｍ以上１１ｍｍ以下、レンズ径が２ｍｍ以上５０ｍｍ以下およびレンズ中心における曲率が－０．５ｍｍ^-1以上０．５ｍｍ^-1以下である、レンズである。

【0009】

［２］本発明の一態様に係る光学部品は、上記［１］に記載のレンズと、前記レンズの入射面の少なくとも一部を被覆するダイヤモンドライクカーボン膜とを備えた、光学部品である。

【0010】

［３］本発明の一態様に係る光学部品は、上記［１］に記載のレンズと、前記レンズの入射面の少なくとも一部を被覆する反射防止膜とを備えた、光学部品である。

【発明の効果】

【0011】

上記態様によれば、優れた機械的強度を有するレンズおよび該レンズを用いた光学部品を提供することができる。したがって、レンズを保護するための保護窓の設置が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一態様に係るレンズの平面図である。

【図2】図１のレンズのＡ－Ａ断面図の一例を示す図である。

【図3】図１のレンズのＡ－Ａ断面図の一例を示す図である。

【図4】図１のレンズのＡ－Ａ断面図の一例を示す図である。

【図5】図１のレンズのＡ－Ａ断面図の一例を示す図である。

【図6】図１のレンズのＡ－Ａ断面図の一例を示す図である。

【図7】本発明の一態様に係る縁部を含むレンズの概略断面図である。

【図8】本発明の一態様に係る縁部を含むレンズの概略断面図である。

【図9】本発明の一態様に係る縁部を含むレンズの概略断面図である。

【図10】本発明の一態様に係る回折レンズの構成を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

【0014】

本発明の一態様に係るレンズは、（１）平面視において円形のレンズであって、前記レンズは、レンズ中心における厚みが１ｍｍ以上１１ｍｍ以下、レンズ径が２ｍｍ以上５０ｍｍ以下およびレンズ中心における曲率が－０．５ｍｍ^-1以上０．５ｍｍ^-1以下である、レンズである。

【0015】

レンズ中心の厚み、レンズ径およびレンズ中心における曲率を前記の範囲とすることで、レンズの機械的強度を向上することができる。

【0016】

（２）前記レンズは、前記レンズ中心における厚みと、前記レンズ中心におけるレンズ径とが、下記式（Ａ）の関係を示すことが好ましい。

【0017】

レンズ径（ｍｍ）≦２０×厚み（ｍｍ）－５０ （Ａ）
レンズ中心における厚みとレンズ径とが、上記式（Ａ）の関係を示すと、レンズの機械的強度がより一層向上する。

【0018】

（３）前記レンズは、両凸レンズであることが好ましい。両凸レンズは、広角検出の用途において好適に使用することができる。

【0019】

（４）前記レンズは、メニスカスレンズであることが好ましい。メニスカスレンズは、広角検出から望遠検出まで幅広い用途において好適に使用することができる。

【0020】

（５）前記レンズは、回折レンズであることが好ましい。回折レンズは、優れた空間周波数分解能力を有し、良質な画像を得ることができる。

【0021】

（６）本発明の一態様に係る光学部品は、上記（１）～（５）のいずれかに記載のレンズと、前記レンズの入射面の少なくとも一部を被覆するダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ：Ｄｉａｍｏｎｄ－Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ、以下ＤＬＣとも記す）膜（以下、ＤＬＣ膜とも記す）とを備えた、光学部品である。

【0022】

ＤＬＣ膜は硬度が非常に高く、機械的強度が優れている。また、ＤＬＣ膜は光透過率も高い。したがって、レンズ表面にＤＬＣ膜を形成すると、光学部品の表面の機械的強度および光透過率を向上することができる。

【0023】

（７）本発明の一態様に係る光学部品は、上記（１）～（５）のいずれかに記載のレンズと、前記レンズの入射面の少なくとも一部を被覆する反射防止膜（ＡＲ膜：Ａｎｔｉ－Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ膜）とを備えた、光学部品である。これにより、レンズの光透過率が向上する。

【0024】

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るレンズおよび光学部品の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。以下、本願の図面において、同一の符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。また、図面における長さ、大きさ、幅などの寸法関係は、図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法を表わしてはいない。

【0025】

［実施の形態１］
本発明の一実施の形態に係るレンズについて、図１～図６を用いて説明する。

【0026】

図１は、本発明の一実施の形態に係るレンズ１の平面図を示す図である。図１に示されるように、レンズ１は平面視において円形状を有する。なお、本明細書において、平面視とは、レンズを入射面側から見た場合を意味する。

【0027】

レンズ１の形状は、レンズとしての機能を果たすものであれば特に限定されない。レンズ１をレンズ中心Ｃを通るＡ－Ａ線で切断した場合の断面図の例を、図２～図６に示す。なお、本明細書中、レンズ中心Ｃとは、レンズ平面視におけるレンズの中心を意味する。図２に示されるレンズ２１は、平凸レンズである。図３に示されるレンズ３１は、凸メニスカスレンズ又は凹メニスカスレンズである。図４に示されるレンズ４１は、両凸レンズである。図５に示されるレンズ５１は、平凹レンズである。図６に示されるレンズ６１は、両凹レンズである。図２～図６では、図面の上部側が入射面側になるように描かれているが、入射面側は図面の下部側であっても構わない。また、レンズは、表面が球面の球面レンズ、表面が非球面の非球面レンズ、表面が回折面の回折レンズ、表面が複数の球面、非球面、回折面を有するレンズアレイのいずれも用いることができる。

【0028】

レンズ１は、レンズ中心Ｃにおける厚みが１ｍｍ以上１１ｍｍ以下である。なお、本明細書において、レンズ中心Ｃにおける厚みとは、レンズ入射面側の表面のレンズ中心Ｃから、レンズ出射面側の表面までのレンズ断面厚みを意味する。たとえば、図２のｄ１、図３のｄ２、図４のｄ３、図５のｄ４、図６のｄ５に該当する長さである。

【0029】

レンズのレンズ中心における厚みが１ｍｍ未満であると、レンズの強度が小さく、レンズが十分な機械的強度を有することができない。一方、レンズのレンズ中心における厚みが１１ｍｍを超えると、レンズの光透過性が低下してしまう。レンズのレンズ中心における厚みは、１ｍｍ以上１１ｍｍ以下が好ましく、１．５ｍｍ以上８ｍｍ以下がさらに好ましい。

【0030】

レンズ１は、レンズ径が２ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。なお、本明細書において、レンズ径とは、レンズに入射可能な平行光の直径で定義される、レンズの有効径（レンズの光学機能面の径）を意味する。

【0031】

レンズ径が５０ｍｍを超えると、レンズの強度が小さく、レンズが十分な機械的強度を有することができない。レンズ径が小さいほどレンズ強度は大きくなるが、実用上および製造上の観点から、レンズ径は２ｍｍ以上である。レンズ径は、５ｍｍ以上４０ｍｍ以下が好ましい。

【0032】

本実施の形態において、レンズは、図７～図９に示されるように、レンズの有効径からなる光学有効領域の外縁部に連続する縁部３を含むことができる。縁部３は、レンズを赤外線検出機器の本体に装着するために設けられる部材である。縁部３の厚みｄ２３は、強度の観点から、１ｍｍ以上が好ましい。また、縁部３は、レンズの小型化のために、表面に段差を有する形状とすることもできる。

【0033】

レンズ１は、レンズ中心における曲率が－０．５ｍｍ^-1以上０．５ｍｍ^-1以下である。なお、本明細書において、レンズ中心における曲率とは、レンズが球面レンズの場合は、レンズの曲率半径の逆数の値であり、レンズが非球面レンズの場合は、下記の式（１）で表記される非球面定数の曲率Ｃの値である。

【0034】

【数1】

【0035】

（上記式（１）中、Ｚはサグ量（レンズの光軸に平行な方向に対する）、Ｃは曲率、ｒは光軸からの距離、Ｋは円錐定数、Ａｉはｉ次非球面係数を示す。）
なお、本明細書において、レンズ中心における曲率とは、レンズ入射面側のレンズ中心における曲率と、レンズ出射面側のレンズ中心における曲率の両方を含むものとする。したがって、「レンズ中心における曲率が－０．５ｍｍ^-1以上０．５ｍｍ^-1以下である」とは、レンズ入射面側のレンズ中心における曲率と、レンズ出射面側のレンズ中心における曲率の両方が－０．５ｍｍ^-1以上０．５ｍｍ^-1以下であることを意味する。

【0036】

レンズ中心Ｃにおける曲率が－０．５ｍｍ^-1未満または０．５ｍｍ^-1を超えると、曲率の絶対値が大きいほどレンズ強度は大きくなるが、実用上および製造上の観点から、レンズ中心Ｃにおける曲率は－０．５ｍｍ^-1以上０．５ｍｍ^-1以下である。レンズ中心Ｃにおける曲率は、－０．４ｍｍ^-1以上０．４ｍｍ^-1以下が好ましい。

【0037】

前記レンズは、前記レンズ中心における厚みと、前記レンズ中心におけるレンズ径とが、下記式（Ａ）の関係を示すことが好ましい。

【0038】

レンズ径（ｍｍ）≦２０×厚み（ｍｍ）－５０ （Ａ）
レンズ中心における厚みとレンズ径とが、上記式（Ａ）の関係を示すと、レンズの機械的強度がより一層向上し、ＩＫ０１等級と同水準以上の機械的強度を得ることができる。レンズの機械的強度の向上の観点から、レンズ中心における厚みとレンズ径とは、下記式（Ｂ）の関係を示すことがより好ましい。

【0039】

レンズ径（ｍｍ）≦２４×厚み（ｍｍ）－７９ （Ｂ）
前記レンズは、両凸レンズであることが好ましい。両凸レンズは、広角検出の用途において好適に使用することができる。

【0040】

前記レンズは、メニスカスレンズであることが好ましい。メニスカスレンズは、広角検出から望遠検出まで幅広い用途において好適に使用することができる。

【0041】

前記レンズは、回折レンズであることが好ましい。回折レンズとは、光の回折現象を利用して光の進行方向を変化させることにより集光等を行うレンズであり優れた空間周波数分解能力を有し、良質な画像を得ることができる。回折レンズの一例について、図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の一態様に係る回折レンズの構成を示す概略断面図である。回折レンズ７１は、円盤状の形状を有し、一方の主面７２は凸形状、他方の主面７３は平面形状を有している。また、一方の主面７２は、突出部１１と溝部１２とが繰り返し形成された領域である光学有効領域１０を含んでいる。光学有効領域１０は、上記突出部１１と溝部１２とが形成されていない縁部３により取り囲まれている。さらに、上記突出部１１および溝部１２は、光軸Ａ’を中心として一方の主面７２に同心円状に形成されている。

【0042】

回折レンズは、表面のうち光学有効領域内の面粗さＲａの平均値が０．０５μｍ以下であることが好ましく、さらに当該表面のうち光学有効領域内における面粗さＲａの差が０．０４μｍ以下であることがより好ましい。これによると、回折レンズの光学特性を大幅に向上させることが可能となる。ここで、光学有効領域とは、レンズの表面のうち、レンズの使用状態において光が入射または／および出射可能な領域をいう。また、上記面粗さＲａの平均値は、たとえば光学有効領域内の任意の５箇所の面粗さを測定し、その平均を算出することにより調査することができる。さらに、上記面粗さＲａの差は、たとえば光学有効領域内の任意の５箇所の面粗さを測定し、その最大値と最小値の差を算出することにより調査することができる。

【0043】

レンズ１を構成する基材の材質は、赤外線を透過する材料であれば特に限定されず、たとえば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、ゲルマニウム、カルコゲナイドガラス、シリコンなどを用いることができる。

【0044】

レンズ１を構成する基材は、ヤング率が１０ＧＰａ以上２００ＧＰａ以下であることが好ましい。これによると、優れた機械的強度を有するレンズを得ることができる。

【0045】

レンズ１を構成する基材は、曲げ強度が１０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下であることが好ましい。これによると、優れた機械的強度を有するレンズを得ることができる。

【0046】

レンズ１を構成する基材は、密度が２．０ｇ／ｃｍ³以上５．５ｇ／ｃｍ³以下であることが好ましい。これによると、優れた機械的強度を有するレンズを得ることができる。

【0047】

レンズ１は、たとえば下記の製造方法によって得ることができる。まず、原料粉末を準備する。この工程では、平均粒径１～３μｍ、純度が９５％以上である原料粉末を準備することが好ましい。

【0048】

次に、成形工程が実施される。この工程では、たとえば超硬合金、工具鋼などからなる硬質の金型を使用した一軸式金型プレスを用いた成形により、前工程において準備された原料粉末がプレス成形されて、所望の概略形状を有する成形体が作製される。

【0049】

次に、予備焼結工程が実施される。この工程では、成形工程において作製された成形体に対して、たとえば３０Ｐａ以下の真空雰囲気下または大気圧の窒素ガス等の不活性雰囲気下で５００℃以上１０００℃以下の温度に加熱され、０．５時間以上１５時間以下保持される熱処理が実施されて、予備焼結体が作製される。これにより、たとえば相対密度５５～８０体積％程度の予備焼結体が得られる。

【0050】

次に、加圧焼結工程が実施される。この工程では、予備焼結工程において作製された予備焼結体が、型により拘束されつつ加圧され、かつ加熱されることにより変形されて、加圧焼結体が作製される。具体的には、まず、たとえばガラス状カーボンからなり、鏡面研磨された拘束面を有する１対の型（上型および下型）の間に予備焼結体を載置する。そして、当該１対の型を用いて予備焼結体をたとえば温度５５０℃以上１２００℃以下、圧力１０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下の条件で１分以上６０分以下保持して、加圧しつつ加熱する。これにより、上記予備焼結体が加圧されつつ焼結され、加圧焼結体が得られる。なお、回折レンズを作製する場合は、拘束面が、突出部を成形する突出部成形部と、溝部を成形する溝部成形部とを含む型を用いることにより、突出部と溝部を有する回折面を形成することができる。その後、必要に応じて焼結体に対して仕上げ加工が実施される。この仕上げ加工は、加圧焼結工程が完了した時点において、焼結体が目的の形状となっている場合、省略することができる。

【0051】

［実施の形態２］
本発明の一実施の形態に係る光学部品は、実施の形態１のレンズと、前記レンズの入射面の少なくとも一部を被覆するダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）とを備える。ＤＬＣ膜は硬度が非常に高く、機械的強度が優れている。また、ＤＬＣ膜は光透過率も高い。したがって、レンズ表面にＤＬＣ膜を形成すると、光学部品の表面の機械的強度および光透過率を向上することができる。

【0052】

ＤＬＣ膜でレンズの入射面の少なくとも一部を被覆すると、光学部品の機械的強度を向上できる。機械的強度の向上の観点からは、ＤＬＣ膜は、レンズの入射面のすべてを被覆していることが好ましい。

【0053】

ＤＬＣは、結晶構造中にダイヤモンドのｓｐ３結合と、グラファイトのｓｐ２結合の両方を含むアモルファス（非晶質）構造の炭素膜である。

【0054】

ＤＬＣ中に含まれるｓｐ３結合とｓｐ２結合の比率や、結晶構造中の水素原子の比率、結晶構造中の他の金属元素の有無などによって、ＤＬＣの物性が変化する。一般的に、ＤＬＣ中のｓｐ３結合の比率が高ければ、ダイヤモンドに似た物性になり、ｓｐ２結合の比率が高ければグラファイトに似た物性となる。また、ＤＬＣ中の水素原子の比率が高くなると、ポリマー様の物性になる傾向がある。

【0055】

ＤＬＣは、たとえば、ｓｐ３結合、ｓｐ２結合および水素含有量に基づき、ｔａ－Ｃ（テトラへドラルアモルファスカーボン）、ａ－Ｃ（アモルファスカーボン）、ｔａ－Ｃ：Ｈ（水素化テトラへドラルアモルファスカーボン）、ａ－Ｃ：Ｈ（水素化アモルファスカーボン）に分類することができる。中でも、ｔａ－Ｃは高硬度であるため、レンズの保護膜の材料として適している。

【0056】

ＤＬＣ膜は、ヌープ硬度が２０００～１００００ｋｇ／ｍｍ²と非常に高く、機械的強度および耐候性に優れている。また、ＤＬＣ膜は光透過率も高い。したがって、レンズ上にＤＬＣ膜が積層されると、機械的接触や長期間の過酷環境下での使用による基材の損傷を防止することができるとともに、ＤＬＣ膜の光透過率を向上することもできる。

【0057】

ＤＬＣ膜の厚みは、０．５μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。
ＤＬＣ膜は、公知のプラズマＣＶＤ法、熱フィラメント法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、イオンビーム法などにより形成することができる。

【0058】

［実施の形態３］
本発明の一実施の形態に係る光学部品は、実施の形態１のレンズと、前記レンズの入射面の少なくとも一部を被覆する反射防止膜とを備える。これにより、レンズの光透過性が向上する。

【0059】

反射防止膜の材料は、公知のものを用いることができ、たとえば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）や酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、フッ化イットリウム（ＹＦ₃）、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、およびこれらを積層した材料が挙げられる。

【0060】

反射防止膜の厚みは、０．５μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。
反射防止膜は、公知の真空蒸着法やスパッタリング法などを用いて形成することができる。

【実施例】

【0061】

本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。

【0062】

［製造例１～２３］
＜レンズの製造＞
原料粉末として、平均粒径が２μｍ、純度９８％であるＺｎＳの粉末、又は、平均粒径が２μｍ、純度９８％であるＧｅの粉末を準備した。次に、当該原料粉末を一軸式金型プレス（冷間プレス）により成形し、表１に示すレンズ径で、厚み１．５ｍｍから２０ｍｍの円盤状の予備成形体を作製した。次に、得られた予備成形体を窒素雰囲気中で８００℃に加熱し、５時間保持することにより、相対密度約６０％の予備焼結体を得た。

【0063】

次に、製造例１～１８では、ガラス状カーボンからなり、鏡面研磨された拘束面を有する１対の型（上型および下型）の間に予備焼結体を載置し、当該１対の型を用いて５０ＭＰａの圧力で予備焼結体を加圧しつつ、１０００℃に加熱して３００秒間保持した。

【0064】

製造例１９～２３では、拘束面が突出部成形部と溝部成形部とを含む型を用いた。以上のプロセスにより、ＺｎＳ焼結体、又は、Ｇｅ焼結体からなるレンズを得た。

【0065】

得られたレンズのヤング率、曲げ強度、密度、光透過率（波長８～１２μｍの平均透過率）、断面形状、レンズ中心における厚み、レンズ径、レンズ中心における入射面側及び出射面側の曲率を表１に示す。なお、表１中、製造例１，２，１６の光透過率（％）は、後述の光学部品における光透過率（％）を示す。

【0066】

＜光学部品の製造＞
製造例１，１６では、得られたレンズの入射面上に、ダイヤモンドライクカーボン膜を形成した。ＤＬＣ層は、原料としてメタンガスを用い、１３．５６ＭＨｚの高周波によるプラズマＣＶＤ法により基板温度１５０℃で形成した。ＤＬＣ膜の厚みは０．５μｍとなるように設計した。

【0067】

製造例２では、得られたレンズの入射面上に、反射防止膜を形成した。反射防止膜は、原料としてＭｇＦ₂とＹＦ₂とＹ₂Ｏ₃を用い、電子ビームを用いる真空蒸着法によりレンズ入射面にＹ₂Ｏ₃、ＹＦ₂、ＭｇＦ₂の順で形成した。反射防止膜の厚みはＹ₂Ｏ₃が０．０５μｍ、ＹＦ2が１．３μｍ、ＭｇＦ２が０．５μｍとなるように設計した。

【0068】

＜評価＞
［落下試験］
得られたレンズおよび光学部品に対し、鋼球落下試験による粉砕状態観察を行った。具体的には、ＪＩＳ Ｋ ５６００－５－３に記載の方法で、おもりとしてＪＩＳ Ｂ １５０１に規定の質量２８ｇ、直径１９ｍｍの鋼球を用い、レンズ中心に上記鋼球をレンズ中心軸に沿って落下衝突させた後、目視にてレンズの表面観察を行った。

【0069】

評価は以下の通り行った。上記鋼球の落下高さを増加させ、レンズ両面にクラックが発生した落下高さを、レンズが破損した落下高さ（ｍｍ）として評価した。結果を表１に示す。

【0070】

［ＭＴＦの測定］
製造例１，２，１２，１３，１７～２３のレンズ又は光学部品について、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ；変調伝達関数）を測定した。ＭＴＦとは、空間周波数分解能力を表し、高いほど良質な画像が得られる。このＭＴＦは、たとえば赤外線レンズ用ＭＴＦ測定装置（ユーカリ光学製ＹＹ－３０５）を用いて測定することができる。結果を表１に示す。

【0071】

【表1】

【0072】

＜評価結果＞
製造例１の光学部品は、ＺｎＳを含む凸メニスカスレンズと該レンズを被覆するＤＬＣ膜とを含む。レンズはレンズ中心厚みが４．０ｍｍ、レンズ径が２０ｍｍ、入射面側及び出射面側の曲率が０．０７ｍｍ^-1である。製造例１の光学部品は、優れた機械的強度を有していた。

【0073】

製造例２の光学部品は、ＺｎＳを含む凸メニスカスレンズと該レンズを被覆する反射防止膜とを含む。レンズはレンズ中心厚みが４．０ｍｍ、レンズ径が２０ｍｍ、入射面側及び出射面側の曲率が０．０７ｍｍ^-1である。製造例２の光学部品は、優れた機械的強度を有していた。

【0074】

製造例３～製造例７のレンズは、ＺｎＳを含む平凸レンズであり、レンズ中心厚みが０．５ｍｍ～４．０ｍｍ、レンズ径が２０ｍｍ、入射面側の曲率が０ｍｍ^-1、出射面側の曲率が－０．００１ｍｍ^-1である。製造例３～製造例７の落下試験の結果から、レンズ中心厚みが大きいほど、レンズの機械的強度が向上することが分かる。

【0075】

製造例８～製造例１１のレンズは、ＺｎＳを含む平凸レンズであり、レンズ中心厚みが４．０ｍｍ、レンズ径が５ｍｍ～５０ｍｍ、入射面側の曲率が０ｍｍ^-1、出射面側の曲率が－０．００１ｍｍ^-1である。製造例８～製造例１１の落下試験の結果から、レンズ径が小さいほど、レンズの機械的強度が向上することが分かる。

【0076】

製造例１２および製造例１３は、ＺｎＳを含む凸メニスカスレンズであり、レンズ中心厚みが２．５ｍｍ～５．０ｍｍ、レンズ径が１５ｍｍ～３５ｍｍ、入射面側の曲率が０．０３６ｍｍ^-1～０．１３ｍｍ^-1、出射面側の曲率が０．０３ｍｍ^-1～０．１７ｍｍ^-1である。いずれのレンズも、優れた機械的強度を有していた。

【0077】

製造例１４および製造例１５は、Ｇｅを含む平凸レンズであり、レンズ中心厚みが３．０～５．０ｍｍ、レンズ径が２０ｍｍ、入射面側の曲率が０ｍｍ^-1であり、出射面側の曲率が－０．０４ｍｍ^-1～－０．００１ｍｍ^-1である。いずれのレンズも、優れた機械的強度を有していた。

【0078】

製造例１６の光学部品は、ＺｎＳを含む平凸レンズと該レンズを被覆するＤＬＣ膜とを含む。レンズはレンズ中心厚みが５．０ｍｍ、レンズ径が１７ｍｍ、入射面側の曲率が０ｍｍ^-1、出射面側の曲率が－０．０２ｍｍ^-1である。製造例１６の光学部品は、優れた機械的強度を有していた。

【0079】

製造例１７は、ＺｎＳを含む両凸レンズであり、レンズ中心厚みが７．５ｍｍ、レンズ径が１５ｍｍ、入射面側の曲率が０．０５ｍｍ^-1、出射面側の曲率が－０．０１ｍｍ^-1である。製造例１７のレンズは、優れた機械的強度を有していた。

【0080】

製造例１８は、ＺｎＳを含む凸メニスカスレンズであり、レンズ中心厚みが４ｍｍ、レンズ径が２０ｍｍ、入射面側及び出射面側の曲率が０．０７ｍｍ^-1である。製造例１８のレンズは、優れた機械的強度を有していた。

【0081】

製造例１９は、ＺｎＳを含む凸メニスカスレンズであり、レンズ中心厚みが４ｍｍ、レンズ径が２０ｍｍ、入射面側及び出射面側の曲率が０．０７ｍｍ^-1であり、回折面を有する。製造例１８と製造例１９を比較すると、製造例１９のレンズは、ＭＴＦが向上していた。

【0082】

製造例２０および製造例２１は、ＺｎＳを含む凸メニスカスレンズであり、レンズ中心厚みが２．５ｍｍ～５．０ｍｍ、レンズ径が１５ｍｍ～３５ｍｍ、入射面側の曲率が０．０３６ｍｍ^-1～０．１３ｍｍ^-1、出射面側の曲率が０．０３ｍｍ^-1～０．１７ｍｍ^-1であり、回折面を有する。製造例１２と製造例２０を比較すると、製造例２０のレンズは、ＭＴＦが向上していた。製造例１３と製造例２１を比較すると、製造例２１のレンズは、ＭＴＦが向上していた。

【0083】

製造例２２は、ＺｎＳを含む凸メニスカスレンズであり、レンズ中心厚みが７．０ｍｍ、レンズ径が１１ｍｍ、入射面側の曲率が－０．０５ｍｍ^-1、出射面側の曲率が－０．１ｍｍ^-1であり、回折面を有する。製造例２２の光学部品は、優れた機械的強度を有し、ＭＴＦも良好であった。

【0084】

製造例２３は、ＺｎＳを含む両凸レンズであり、レンズ中心厚みが７．５ｍｍ、レンズ径が１５ｍｍ、入射面側の曲率が０．０５ｍｍ^-1、出射面側の曲率が－０．０１ｍｍ^-1であり、回折面を有する。製造例２３の光学部品は、優れた機械的強度を有し、ＭＴＦも良好であった。

【0085】

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0086】

本発明のレンズおよび光学部品は、車載カメラ、防犯カメラ、サーモグラフィ、航空機、人工衛星などの機器に用いると有益である。

【符号の説明】

【0087】

１，２１，３１，４１，５１，６１，７１ レンズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】