JPH0921701A

JPH0921701A - 光学窓材

Info

Publication number: JPH0921701A
Application number: JP7168986A
Authority: JP
Inventors: Junichi Tani; 淳一谷; Masaya Kakimoto; 正也柿本; Akira Nishimura; 昭西村
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1995-07-04
Filing date: 1995-07-04
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】赤外線検知素子の誤動作を防止し、かつ外的
環境から保護する構造体としての機能も十分に発揮しう
る光学窓材を提供する。【構成】赤外線透過性を有する微粒子を、同じく赤外
線透過性を有し、かつ屈折率の違う樹脂からなる媒質中
に分散させるとともに、上記微粒子の分散粒径Ｄ₀（μ
ｍ）を、式(1) を満足する範囲内に規定して、両者の界
面における光の散乱により、光学窓材に、赤外線検知素
子が必要とする特定波長帯の赤外線を透過し、誤動作の
原因となる近赤外線の透過を抑制する選択透過性を付与
した。【数１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば各種セ
ンサ等の、赤外線検知素子を利用した装置において、上
記赤外線検知素子を保護するために使用される光学窓材
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人体、建物、草木等の種々の物体から、
その表面温度に応じて放射される赤外線を検知して、非
接触でその物体の温度や形状を検知する赤外線検知素子
が、たとえば自動ドアや防犯装置等の人体検知用センサ
や、火災検知用センサ、あるいは電子レンジやヒータ等
の温度検知用センサ等の種々の分野に、広く利用されつ
つある。

【０００３】そしてそれにともなって、上記赤外線検知
素子を雨、風、光、ほこり等の外的環境から保護するた
めの光学窓材についても、その需要が増加する傾向にあ
る。従来、上記光学窓材としては、たとえばシリコン、
ふっ化バリウム、硫化亜鉛等の、赤外線透過性にすぐれ
た無機材料からなるものが広く用いられてきたが、近
時、赤外線透過性を有し、しかも上記無機材料に比して
軽量で、かつ成形性、加工性にすぐれるとともに安価
な、ポリエチレン等の樹脂製の光学窓材を実用化すべ
く、種々検討がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記赤外線
透過性を有する樹脂は、広範囲の波長に対し良好な光透
過性を有するため、たとえば周囲の光源からの光などが
雑信号として侵入して、素子を誤動作させるおそれがあ
った。このため、物体の表面から主として放射される波
長８〜１２μｍ帯の赤外線を良好に透過するとともに、
雑信号となる波長１〜２μｍ帯の近赤外線の透過を抑制
できる、選択透過性を有する光学窓材が必要であった。

【０００５】特開昭６１−３９００１号公報には、ポリ
エチレンに、酸化チタン、硫酸バリウム、べんがら、酸
化マグネシウム、亜鉛等の無機顔料の１種または２種以
上を分散させることで、波長９〜１０μｍ帯の赤外線を
良好に透過するとともに、波長０．４〜０．８μｍ帯の
可視光の透過を抑制した光学窓材が開示されている。し
かしこの光学窓材は、雑信号となる波長１〜２μｍ帯の
近赤外線の透過率については一切考慮されておらず、ま
た事実、上記光学窓材の構成では、例示された無機顔料
の透過率特性から考えると、９〜１０μｍ帯の赤外線を
良好に透過し、しかも波長１〜２μｍ帯の近赤外線の透
過を選択的に抑制することはできなかった。

【０００６】特開昭６２−２８４３０３号公報には、波
長７〜１４μｍ帯の赤外線の透過率が高く、それ以外の
波長の光の透過率が低いという選択透過性を有する、ジ
ルコン酸金属塩等のジルコニウム化合物の微粒子を、赤
外線透過性にすぐれた樹脂中に分散させて、上記波長７
〜１４μｍ帯の赤外線のみを選択的に透過するようにし
た光学窓材用の組成物が開示されている。

【０００７】しかし上記の組成物では、波長７〜１４μ
ｍ帯の赤外線以外の光の透過率を低く抑えるためには、
樹脂１００重量部に対して、ジルコニウム化合物を５〜
１５０重量部という多量に配合しなければならず、それ
ゆえに、上記波長帯の赤外線の透過率まで低下するとい
う問題があった。上記の問題を解決し、波長７〜１４μ
ｍ帯の赤外線の透過率を、赤外線検知素子による検知に
必要なレベルに維持するために、前記公報では、光学窓
材の厚みを０．２ｍｍ程度としているが、光学窓材に
は、前述したように赤外線検知素子を雨、風、光、ほこ
り等の外的環境から保護する構造体としての機能も要求
されるため、かかる薄肉のものは、光学窓材としては不
適当であった。

【０００８】また、上記のようにジルコニウム化合物等
の微粒子を多量に含む組成物は、コストが高くつくだけ
でなく、上記微粒子は、樹脂中に均一に分散させるのが
困難で凝集体が生じやすいため、当該凝集体が原因とな
って、窓材にクラックや気泡といった欠陥が発生すると
いう問題もあった。さらに特開昭６３−７３２０３号公
報には、金属酸化物の粒子や、あるいは金属元素を含む
ガラスフリット粒子等を樹脂中に分散させたバンドパス
フィルタが開示されており、この構成を、光学窓材に適
用することも考えられた。

【０００９】しかしこのバンドパスフィルタも、先の、
ジルコニウム化合物の微粒子を分散させた組成物と同様
に、樹脂中に分散させた粒子自体のもつ透過率特性によ
って、特定波長の赤外線を選択的に透過させるものゆ
え、先のものと同様の問題があることが予想された。つ
まり、特定波長帯の赤外線以外の光の透過率を低く抑え
るためには、上記粒子を多量に配合しなければならず、
それゆえに上記特定波長帯の赤外線の透過率まで低下す
るおそれがある。また、上記のように粒子を多量に配合
した状態で、特定波長帯の赤外線の透過率を、赤外線検
知素子による検知に必要なレベルに維持するためには、
全体の厚みを薄くしなけらばならず、光学窓材としての
もう一つの機能である、赤外線検知素子を雨、風、光、
ほこり等の外的環境から保護する構造体としての機能が
不十分になるおそれがある。

【００１０】この発明の目的は、波長８〜１２μｍ帯の
赤外線を良好に透過できるとともに、雑信号となる波長
１〜２μｍ帯の近赤外線の透過を選択的に抑制できるた
め、赤外線検知素子の誤動作を確実に防止できるだけで
なく、肉厚で、かつクラックや気泡といった欠陥が発生
するおそれがないため、赤外線検知素子を雨、風、光、
ほこり等の外的環境から保護する構造体としての機能も
十分に発揮しうる、新規な光学窓材を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、発明者らは、材料自体のもつ透過率特性によって特
定波長帯の赤外線を選択的に透過させるのではなく、媒
質としての樹脂と、そこへ分散される微粒子との相互作
用、より詳しくは、樹脂からなる媒質中に、屈折率の異
なる微粒子を分散させた分散系における、両者の界面で
の光の散乱を利用して、特定波長帯の赤外線を選択的に
透過させることを検討した。

【００１２】かかる構成では、微粒子の媒質への分散の
程度が、波長８〜１２μｍ帯の赤外線を良好に透過し、
かつ雑信号となる波長１〜２μｍ帯の近赤外線の透過を
選択的に抑制する選択透過性を決定する重要な因子の一
つとなり、微粒子を媒質中に均一に分散できれば、それ
だけで十分な選択透過性をえることができるため、微粒
子の配合量を、従来に比べてより少なくできると考えた
のである。

【００１３】一般に、樹脂等の媒質中に屈折率の異なる
微粒子を分散させた分散系では、微粒子の分散粒径と光
の波長とによって、光の散乱の状態が、分散粒径が光の波長にくらべて無視できない大きさ
である場合のミー散乱[Mie scattering] 分散粒径が光の波長より十分に小さい場合のレイリ
ー散乱[Rayleigh scattering] 分散粒径が光の波長より十分に大きい場合の散乱の３つに分類される。そして、上記のうちレイリー散乱
よりもミー散乱の方が、光の散乱の度合いが大きくなる
ことが知られている。また上記のような分散系におい
て、ミー散乱が最大となる微粒子の分散粒径Ｄ（μｍ）
は、下記式(2) ：

【００１４】

【数２】

【００１５】〔式中、λは入射光の波長、πは円周率、
ｍは微粒子の屈折率と媒質を構成する材料の屈折率との
比である。〕により求められることが知られている。発
明者らは、上記の事実に基づき、ともに赤外線透過性を
有し、しかも互いに屈折率の違う微粒子と樹脂とを組み
合わせた分散系において、上記式(2) 中の入射光の波長
を示すλに、透過させるべき赤外線の波長帯の下限であ
る８μｍという数値を代入した、式(2-1) ：

【００１６】

【数３】

【００１７】〔式中、πは円周率、ｍは微粒子の屈折率
η₁と媒質を構成する樹脂の屈折率η ₂との比η₁／η
₂である。〕から算出される微粒子の分散粒径Ｄ₀（μ
ｍ）を求めた。そして、実際の微粒子の分散粒径を上記
Ｄ₀未満の範囲内に規定すれば、当該分散系は、波長８
μｍ以上の赤外線に対しては主にレイリー散乱、波長８
μｍ未満の短波長帯の赤外線に対してはそれよりも強い
ミー散乱を示すため、波長８〜１２μｍ帯の赤外線を、
それより短波長の近赤外線に比して選択的に透過する選
択透過性がえられることを見いだし、この発明を完成す
るに至った。

【００１８】したがって、この発明の光学窓材は、赤外
線透過性を有する微粒子を、同じく赤外線透過性を有
し、かつ上記微粒子と屈折率の違う樹脂からなる媒質中
に分散させてなり、上記微粒子の、媒質中における分散
粒径Ｄ₀（μｍ）が、式(1) ：

【００１９】

【数４】

【００２０】〔式中、πは円周率、ｍは微粒子の屈折率
η₁と媒質を構成する樹脂の屈折率η ₂との比η₁／η
₂である。〕を満足する範囲内にあることを特徴として
いる。かかるこの発明の光学窓材は、前記の機構によっ
て、波長８〜１２μｍ帯の赤外線を良好に透過するとと
もに、雑信号となる波長１〜２μｍ帯の近赤外線の透過
を選択的に抑制する選択透過性を有するため、赤外線検
知素子の誤動作を確実に防止できる。

【００２１】またこの発明の光学窓材は、前記のように
微粒子の配合量を、従来に比べてより少なくできるの
で、媒質中での微粒子の凝集が原因で発生するクラック
や気泡といった欠陥のない、均質なものとなる。また上
記光学窓材は、上記のごとく微粒子の配合量を少なくで
きること、ならびに媒質としての樹脂と上記微粒子とが
ともに赤外線透過性を有することが相まって、その肉厚
を厚くしても、波長８〜１２μｍ帯の赤外線の透過性に
すぐれたものとなる。

【００２２】よってこの発明によれば、肉厚で、かつク
ラックや気泡といった欠陥が発生するおそれがないた
め、赤外線検知素子を外的環境から保護する構造体とし
ての機能も十分に発揮しうる光学窓材がえられる。なお
ここでいう分散粒径とは、媒質としての樹脂中に分散し
た状態での、微粒子の粒径である。つまり微粒子が、複
数個が凝集した凝集体として、媒質中に分散、存在して
いる場合には、微粒子自体の粒径（一次粒径）ではな
く、上記凝集体の粒径（二次粒径）が、前述した光の散
乱状態に関係するため、この二次粒径が分散粒径とな
る。一方、微粒子が、凝集せずに１個ずつが独立した状
態で媒質中に分散する場合には、微粒子自体の一次粒径
が、光の散乱状態に関係するため、この一次粒径が分散
粒径となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、この発明を説明する。こ
の発明において媒質を構成する樹脂としては、前記のよ
うに赤外線透過性を有し、とくに波長８〜１２μｍ帯の
赤外線の透過性にすぐれた、種々の樹脂が使用可能であ
る。

【００２４】かかる樹脂としては、これに限定されない
がたとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン
−プロピレン共重合体等のポリオレフィン類；天然ゴ
ム、グッタペルカ等のポリテルペン類；ポリアミド；ポ
リブタジエン等があげられる。これらはそれぞれ１種単
独で使用される他、２種以上を併用することもできる。

【００２５】中でもとくに軽量で、かつ成形性、加工性
にすぐれるとともに安価で、しかも化学的な安定性にも
すぐれたポリエチレン、とくに高密度ポリエチレンが、
媒質として好適に使用される。なおここでいう高密度ポ
リエチレンとは、日本工業規格ＪＩＳＫ６７４８
（１９８１）に規定された、密度０．９４２ｇ／ｃｍ³
以上のポリエチレンである。

【００２６】高密度ポリエチレンとしては、種々のグレ
ードのものがいずれも使用可能であるが、とくに微粒子
とともに種々の工程を経て光学窓材を製造した際に、直
径５μｍ以上の球晶構造を形成しうるものが、媒質用の
高密度ポリエチレンとして好適に使用される。上記のよ
うに、高密度ポリエチレンからなる媒質が直径５μｍ以
上の球晶構造を有している場合には、上記球晶自体が、
波長１〜２μｍ帯の近赤外線を選択的に散乱する作用を
有するため、上記波長帯の近赤外線の透過率を低くで
き、より一層、選択透過性にすぐれた光学窓材を製造で
きるという利点がある。

【００２７】上記球晶の直径は、光学窓材を製造する過
程における、高密度ポリエチレンの熱履歴（たとえば混
練、成形、成形後の熱処理等の際における、加熱・冷却
の温度や時間等）によって大きく変化するため、製造後
の光学窓材の媒質中において、球晶の直径が前記５μｍ
以上の範囲内となるように、製造条件（とくに加熱・冷
却条件）を最適化することが望ましい。

【００２８】なお、球晶の直径は、波長１〜２μｍ帯の
近赤外線を選択的に散乱する作用や、あるいは媒質、ひ
いては光学窓材の機械的強度等を考慮すると、４０μｍ
以下であるのが好ましい。上記高密度ポリエチレン等の
樹脂からなる媒質中に分散される微粒子としては、前述
したように赤外線透過性を有し、とくに波長８〜１２μ
ｍ帯の赤外線の透過性にすぐれるとともに、樹脂と屈折
率の違う、無機または有機の、種々の微粒子が使用でき
る。また上記微粒子は、媒質との界面における散乱によ
って、波長１〜２μｍ帯の近赤外線を選択的に散乱させ
る効果からすると、媒質を構成する樹脂との屈折率の差
が大きいことが望ましい。

【００２９】かかる微粒子としては、これに限定されな
いがたとえば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化セレニウム
（ＺｎＳｅ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）等の微粒子があげられる。これらはそれぞれ１種単
独で使用される他、２種以上を併用することもできる。
中でもとくに硫化亜鉛の微粒子は、赤外線、とくに波長
８〜１２μｍ帯の赤外線の透過性にすぐれるとともに、
屈折率η₁＝２．２であって、媒質としての高密度ポリ
エチレン（屈折率η₂＝１．５）との屈折率の差が大き
いため、上記高密度ポリエチレンと組み合わせる微粒子
として好適に使用される。

【００３０】微粒子は、前述したように媒質中での分散
粒径が、前記式(1) を満足する範囲内にある必要があ
る。たとえば上記硫化亜鉛の微粒子を、高密度ポリエチ
レンからなる媒質と組み合わせる場合には、硫化亜鉛の
屈折率η₁＝２．２と、高密度ポリエチレンの屈折率η
₂＝１．５とを式(1) に代入した結果より、硫化亜鉛の
微粒子の媒質中での分散粒径が、１１．１９μｍ未満で
なければならないことがわかる。

【００３１】なお、波長８〜１２μｍ帯の赤外線を良好
に透過し、かつ波長１〜２μｍ帯の近赤外線をより確実
に散乱させるためには、上記硫化亜鉛の微粒子の分散粒
径は、上記範囲内でもとくに１０μｍ以下であるのが好
ましく、０．５〜１０μｍの範囲内であるのがさらに好
ましい。硫化亜鉛の微粒子の分散粒径が１０μｍを超え
る範囲では、とくに波長８μｍ付近の赤外線の透過率が
低下するおそれがあり、逆に硫化亜鉛の微粒子の分散粒
径が０．５μｍ未満では、波長１〜２μｍ帯の近赤外線
を散乱させる効果が低下するおそれがある。

【００３２】上記硫化亜鉛等の微粒子の、媒質中での分
散粒径を、上述した範囲内に調整するには、たとえば微
粒子の一次粒径を調整したり、あるいは微粒子の、媒質
を構成する樹脂に対する親和性を調整したり、さらには
樹脂と微粒子との混合、混練条件を調整したりすればよ
い。微粒子の、光学窓材中での含有率、すなわち当該微
粒子と、媒質としての樹脂との総量に占める、微粒子の
割合はとくに限定されないが、前記硫化亜鉛の微粒子
と、高密度ポリエチレンからなる媒質との組み合わせで
は、硫化亜鉛の微粒子の含有率は、０．１〜４．０重量
％であるのが好ましい。

【００３３】硫化亜鉛の微粒子の含有率が上記範囲未満
では、前述した、高密度ポリエチレンからなる媒質との
界面での光の散乱を利用した、光学窓材に選択透過性を
付与する効果が十分にえられなくなるおそれがある。ま
た逆に、硫化亜鉛の微粒子の含有率が上記範囲を超えた
場合には、当該微粒子の凝集によって、光学窓材にクラ
ックや気泡といった欠陥が発生したり、あるいは波長８
〜１２μｍ帯の赤外線の透過率が低下したりするおそれ
がある。

【００３４】なお、光学窓材に選択透過性を付与する効
果をより確実にするためには、硫化亜鉛の微粒子の含有
率は、上記範囲内でもとくに０．３重量％以上であるの
が好ましい。また光学窓材の厚みを、構造体としての機
能を考慮して、後述する好適な厚みの範囲のうち０．８
ｍｍ前後から上の厚めの範囲内とした場合には、波長８
〜１２μｍ帯の赤外線の透過率の低下を防止すべく、硫
化亜鉛の微粒子の含有率を、上記範囲内でもとくに２．
０重量％以下とするのが好ましい。

【００３５】一方、赤外線の選択透過性を考慮した場合
には、硫化亜鉛の微粒子の含有率を、上記範囲内でもと
くに２．０〜４．０重量％程度とするのがよく、その際
には、波長８〜１２μｍ帯の赤外線の透過率の低下を防
止すべく、光学窓材の厚みを、０．５ｍｍ前後の薄めの
範囲内とするのが好ましい。この発明の光学窓材には、
上記樹脂と微粒子の他に、たとえば酸化防止剤、紫外線
吸収剤、安定剤、着色剤等の各種添加剤を、光学窓材の
透過率特性に影響をおよぼさない範囲で適宜、添加して
もよい。

【００３６】上記各成分からなる、この発明の光学窓材
は、従来同様に、平板状、ドーム状等の種々の形状とす
ることができる。またかかる光学窓材は、従来同様に、
射出成形法、プレス成形法等の種々の成形法により製造
することができる。光学窓材の厚みはとくに限定されな
いが、０．４〜１．１ｍｍであるのが好ましい。光学窓
材の厚みが上記範囲未満では、赤外線検知素子を雨、
風、光、ほこり等の外的環境から保護する構造体として
の機能が不十分になるおそれがあり、逆に上記範囲を超
えた場合には、波長８〜１２μｍ帯の赤外線の透過率が
低下するおそれがある。

【００３７】なお、前述した硫化亜鉛の微粒子と高密度
ポリエチレンとの組み合わせの場合の例のように、構造
体としての機能や、あるいは微粒子の含有率等の条件に
応じて、上記光学窓材の厚みは、適宜、変更することが
できる。この発明の光学窓材における、赤外線の透過率
特性は、とくに限定されないが、赤外線の選択透過性に
より、周囲の光源からの光などが雑信号として侵入し
て、赤外線検知素子を誤動作させるのをより確実に防止
するには、波長８〜１２μｍ帯の赤外線の透過率が３０
％以上で、かつ波長１〜２μｍ帯の近赤外線の透過率が
１％以下であるのが好ましい。

【００３８】波長８〜１２μｍ帯の赤外線の透過率が３
０％未満では、その分、赤外線検知素子の感度を高める
必要が生じ、たとえ波長１〜２μｍ帯の近赤外線の透過
率が１％以下であっても、雑信号によって素子が誤動作
するおそれが高くなる。また、波長１〜２μｍ帯の近赤
外線の透過率が１％を超えた場合には、波長１〜２μｍ
帯の近赤外線が、雑信号として侵入しやすくなるため、
やはり素子が誤動作するおそれが高くなる。

【００３９】なお、赤外線検知素子の検知精度を向上
し、雑信号による素子の誤動作をより確実に防止するに
は、波長８〜１２μｍ帯の赤外線の透過率は、上記範囲
内でもとくに３２％以上であるのが好ましい。また波長
１〜２μｍ帯の近赤外線の透過率は、上記範囲内でもと
くに０．１％以下であるのが好ましい。光学窓材におけ
る、波長８〜１２μｍ帯の赤外線、および波長１〜２μ
ｍ帯の近赤外線の透過率を上記範囲内に調整するには、
前述したように微粒子の、媒質中での分散粒径や分散の
程度、あるいは微粒子の含有率等を調整すればよい。

【００４０】

【実施例】以下にこの発明を、実施例、比較例に基づい
て説明する。ポリエチレンの検討下記３種の高密度ポリエチレンを、熱ロールを用いて加
熱、混練して板状の予備成形体をえた。そしてこの予備
成形体を、昇温速度１０℃／分で１８０℃まで昇温し、
さらにこの温度で１０分間、予熱した後、平板成形用の
金型をセットしたプレス成形機を用いて１０分間、プレ
ス成形した。そして、プレス状態のまま水冷して、表１
に示す厚みを有する、平板状のサンプル１〜３を製造し
た。

【００４１】サンプル１：三井石油化学（株）製の商品
名ハイゼックス３０００Ｂサンプル２：東燃化学（株）製の商品名エースポリエチ
ＨＤＪ６２１１サンプル３：日本石油化学（株）製の商品名スタフレン
Ｅ７０３上記各サンプルにおける、波長１〜２μｍ帯の近赤外
線、および波長８〜１２μｍ帯の赤外線の平均透過率
（％）を、フーリエ変換赤外分光分析装置を用いて測定
した。結果を表１に示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】表１より、波長８〜１２μｍ帯の赤外線の
平均透過率は、各サンプルでほぼ同じレベルであるが、
波長１〜２μｍ帯の近赤外線の平均透過率は、サンプル
３に比べてサンプル１，２の方が小さいことがわかっ
た。そこで各サンプルの微細組織を光学顕微鏡にて観察
したところ、サンプル３は、５μｍ以上の大きさの球晶
がほとんど存在していなかったが、サンプル１，２はい
ずれも、５〜４０μｍ程度の球晶が多数、均一に存在し
ているのが確認された。実施例１〜３高密度ポリエチレン〔前出の三井石油化学（株）製の商
品名ハイゼックス３０００Ｂ〕と、硫化亜鉛〔平均粒径
１μｍ（Ｆ．Ｓ．Ｓ．Ｓ法）、日亜化学工業（株）製〕
とを、両者の総量中の硫化亜鉛の割合が表２に示す数値
となるように配合し、熱ロールを用いて加熱、混練して
板状の予備成形体をえた。そしてこの予備成形体を、昇
温速度１０℃／分で１８０℃まで昇温し、さらにこの温
度で１０分間、予熱した後、平板成形用の金型をセット
したプレス成形機を用いて１０分間、プレス成形した。
そして、プレス状態のまま水冷して、表２に示す厚みを
有する平板状の光学窓材を製造した。

【００４４】また、前記ポリエチレンの検討のところで
製造した、同じ高密度ポリエチレンからなるサンプル１
を、比較例１の光学窓材とした。上記各実施例、比較例
の光学窓材における、波長１〜２μｍ帯の近赤外線、お
よび波長８〜１２μｍ帯の赤外線の平均透過率（％）
を、前記と同様にして測定した。また、各実施例の光学
窓材の微細組織を光学顕微鏡にて観察して、硫化亜鉛の
微粒子の分散状態を評価するとともに、その分散粒径を
測定した。結果を表２に示す。

【００４５】

【表２】

【００４６】表より、前記サンプル１に相当する比較例
１の光学窓材は、本来的に、波長１〜２μｍ帯の近赤外
線の透過率が低いが、ここへ硫化亜鉛の微粒子を配合し
た各実施例の光学窓材は、波長８〜１２μｍ帯の赤外線
の透過率を維持しつつ、上記波長１〜２μｍ帯の近赤外
線の透過率をさらに低下できることがわかった。また、
光学顕微鏡による観察結果より、各実施例の光学窓材は
いずれも、分散粒径が数μｍ以下の硫化亜鉛の微粒子
が、ほぼ均一に分散しているのが確認された。実施例４〜９高密度ポリエチレン〔前出の東燃化学（株）製の商品名
エースポリエチＨＤＪ６２１１〕と、硫化亜鉛〔平均粒
径１μｍ（Ｆ．Ｓ．Ｓ．Ｓ法）、日亜化学工業（株）
製〕とを、両者の総量中の硫化亜鉛の割合が表３に示す
数値となるように配合し、熱ロールを用いて加熱、混練
して板状の予備成形体をえた。そしてこの予備成形体
を、昇温速度１０℃／分で１８０℃まで昇温し、さらに
この温度で１０分間、予熱した後、平板成形用の金型を
セットしたプレス成形機を用いて１０分間、プレス成形
した。そして、プレス状態のまま水冷して、表３に示す
厚みを有する平板状の光学窓材を製造した。

【００４７】また、前記ポリエチレンの検討のところで
製造した、同じ高密度ポリエチレンからなるサンプル２
を、比較例２の光学窓材とした。上記各実施例、比較例
の光学窓材における、波長１〜２μｍ帯の近赤外線、お
よび波長８〜１２μｍ帯の赤外線の平均透過率（％）
を、前記と同様にして測定した。また、各実施例の光学
窓材の微細組織を光学顕微鏡にて観察して、硫化亜鉛の
微粒子の分散状態を評価するとともに、その分散粒径を
測定した。結果を表３に示す。

【００４８】

【表３】

【００４９】表より、前記サンプル２に相当する比較例
２の光学窓材は、本来的に、波長１〜２μｍ帯の近赤外
線の透過率が低いが、ここへ硫化亜鉛を配合した各実施
例の光学窓材は、波長８〜１２μｍ帯の赤外線の透過率
を維持しつつ、上記波長１〜２μｍ帯の近赤外線の透過
率をさらに低下できることがわかった。また、光学顕微
鏡による観察結果より、各実施例の光学窓材はいずれ
も、分散粒径が数μｍ以下の硫化亜鉛の微粒子が、ほぼ
均一に分散しているのが確認された。さらに実施例４〜
７と実施例８，９の結果より、硫化亜鉛の微粒子の配合
割合を多くし、かつ窓材の厚みを小さくすれば、波長１
〜２μｍ帯の近赤外線の透過率を低いレベルに維持しつ
つ、波長８〜１２μｍ帯の赤外線の透過率を、より一
層、向上できることもわかった。実施例１０高密度ポリエチレン〔前出の東燃化学（株）製の商品名
エースポリエチＨＤＪ６２１１〕と、硫化亜鉛〔平均粒
径１μｍ（Ｆ．Ｓ．Ｓ．Ｓ法）、日亜化学工業（株）
製〕とを、両者の総量中の硫化亜鉛の割合が５重量％と
なるように配合し、熱ロールを用いて加熱、混練したも
のから、底の直径１２．５ｃｍ、高さ４．０ｃｍ、肉厚
１．０ｍｍのドーム状の光学窓材を、射出成型により製
造した。

【００５０】フーリエ変換赤外分光分析装置を用いて測
定した、上記実施例１０の光学窓材における、波長１〜
２μｍ帯の近赤外線の平均透過率は０．０１％、波長８
〜１２μｍ帯の赤外線の平均透過率は３１．５％であっ
た。また上記実施例１０の光学窓材の微細組織を光学顕
微鏡にて観察したところ、分散粒径が数μｍ以下の硫化
亜鉛の微粒子が、ほぼ均一に分散しているのが確認され
た。

【００５１】

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明の光学窓
材によれば、赤外線透過性を有する微粒子を、同じく赤
外線透過性を有し、かつ上記微粒子と屈折率の違う樹脂
からなる媒質中に分散させた分散系における光の散乱を
利用して、雑信号となる近赤外線の透過を抑制し、かつ
赤外線検知素子が必要とする特定波長帯の赤外線を良好
に透過するので、上記赤外線検知素子の誤動作を確実に
防止できる。またかかる光学窓材は肉厚で、しかも微粒
子の凝集によるクラックや気泡といった欠陥が発生する
おそれがないため、赤外線検知素子を雨、風、光、ほこ
り等の外的環境から保護する構造体としての機能も十分
に発揮しうるものである。

【００５２】したがってこの発明の光学窓材は、たとえ
ば自動ドアや侵入者警報装置用の人体検知装置、暗視装
置、温度分布測定装置等の、赤外線検知素子を利用した
装置において、上記赤外線検知素子を保護する光学窓材
への、軽量かつ安価な樹脂の導入が可能となるという、
特有の作用効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤外線透過性を有する微粒子を、同じく赤
外線透過性を有し、かつ上記微粒子と屈折率の違う樹脂
からなる媒質中に分散させた光学窓材であって、上記微
粒子の、媒質中における分散粒径Ｄ₀（μｍ）が、式
(1) ：【数１】〔式中、πは円周率、ｍは微粒子の屈折率η₁と媒質を
構成する樹脂の屈折率η ₂との比η₁／η₂である。〕
を満足する範囲内にあることを特徴とする光学窓材。
【請求項２】波長８〜１２μｍ帯の赤外線の透過率が３
０％以上で、かつ波長１〜２μｍ帯の近赤外線の透過率
が１％以下である請求項１記載の光学窓材。
【請求項３】厚みが０．４〜１．１ｍｍである請求項１
記載の光学窓材。
【請求項４】媒質が、屈折率１．５の高密度ポリエチレ
ンからなり、かつ微粒子が、屈折率２．２の硫化亜鉛の
微粒子であるとともに、当該硫化亜鉛の微粒子の、媒質
中での分散粒径が１０μｍ以下である請求項１ないし３
のいずれかに記載の光学窓材。
【請求項５】高密度ポリエチレンからなる媒質が、直径
５μｍ以上の球晶構造を有している請求項４記載の光学
窓材。
【請求項６】硫化亜鉛の微粒子の含有率が、０．１〜
４．０重量％である請求項４記載の光学窓材。