KR100493564B1 - 투광성 세라믹스 및 그 제조방법 및 광학소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투광성(透光性) 세라믹스용의 세라믹스 원료 분말을 바인더와 함께 성형하여 얻어진 성형체를 상기 세라믹스 원료 분말과 동일한 조성의 세라믹스 분말 중에 매립한다. 이 상태에서 탈(脫)바인더 처리한 후, 탈바인더시의 산소 농도보다도 높은 산소 농도의 분위기 중에서 소성한다. 이에 따라, 일반식 I : Ba{(Sn_uZr_1-u)_xMg_yTa_z}_vO_w, 일반식 II : Ba(Zr_xZn_yTa_z)_vO_w, 일반식 III : Ba{(Sn_uZr_1-u)_x(Zn_tMg_1-t)_yNb_z}_vO_w로 표시되며, 굴절률 1.9이상, 상유전성(常誘電性)을 나타내는 투광성 세라믹스를 얻는다.

Description

투광성 세라믹스 및 그 제조방법 및 광학 소자{Transparent ceramic and method for production thereof, and optical element}

본 발명은 높은 굴절률을 가지며, 상유전성(常誘電性)을 나타내는 투광성(透光性) 세라믹스 및 그 제조방법 및 이 투광성 세라믹스를 사용한 광학 소자에 관한 것이다.

종래, 광학 소자의 광학 부품 재료로서는, 예를 들면 일본국 특허공개공보 평5-107467호나 일본국 특허공개공보 평9-245364호에 기재되어 있는 바와 같이, 유리, 플라스틱, 니오브산리튬(LiNbO₃) 등의 단결정이 사용되고 있다.

유리나 플라스틱은 광투과율이 높고, 소자 형상의 가공이 용이하기 때문에, 렌즈 등의 광학 부품에 사용되고 있다. 또한, LiNbO₃의 단결정은 그 전기 화학적 특성과 복굴절을 이용하여, 광도파로(光導波路) 등의 광학 부품에 사용되고 있다. 이와 같은 광학 부품을 사용한 광 픽업 등의 광학 소자에서는, 더욱 소형화나 박형화가 요구되고 있다.

그러나, 종래의 유리는 그 굴절률이 1.9에 달하지 않기 때문에, 그것을 사용한 광학 부품이나 광학 소자에 있어서는, 소형화나 박형화에 한계가 있다. 또한, 플라스틱은 내습성(耐濕性)이 나쁘고, 또한, 굴절률이 낮으며, 복굴절이 있기 때문에, 입사광을 효율적으로 투과, 집광시키는 것이 어려웠다. 또한, LiNbO₃ 등의 단결정은 예를 들면 굴절률＝2.3으로 높지만, 복굴절이 있기 때문에, 렌즈 등의 광학 부품에는 사용하는 것이 어렵고, 이용 용도가 한정되어 있다.

도 1은 본 발명의 Ba{(Sn_uZr_1-u)Mg_yTa_z}_vO _w계 투광성 세라믹스의 삼원 조성도이다.

도 2는 본 발명의 Ba(Zr_xZn_yTa_z)_vO_w계 투광성 세라믹스의 삼원 조성도이다.

도 3은 본 발명의 Ba{(Sn_uZr_1-u)_x(Zn_tMg_1-t) _yNb_z}_vO_w계 투광성 세라믹스의 삼원 조성도이다.

도 4는 Ba(Sn, Zr, Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스 등에 대한 투과율의 파장 의존성을 나타내는 그래프이다.

도 5는 Ba(Sn, Zr, Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스 등의 투과율의 두께 의존성을 나타내는 그래프이다.

도 6은 본 발명의 투광성 세라믹스를 사용한 광학 부품의 일례를 나타내는 모식도이다.

도 7은 본 발명의 투광성 세라믹스에 대하여 소성 분위기의 산소 농도와 투과율의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 8은 본 발명의 Ni함유 Ba(Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스에 대하여 그 직선 투과율의 파장 의존성을 나타낸 그래프이다.

도 9A는 본 발명의 제 1 조성계(시료 번호 35)의 투광성 세라믹스에 대하여 그 직선 투과율의 파장 의존성(파장 200∼800nm)을 나타낸 그래프, 도 9B는 상기의 투광성 세라믹스에 대한 파장 200∼10,000nm의 파장 의존성을 각각 나타낸다.

도 10은 본 발명의 제 1 조성계(시료 번호 35)의 투광성 세라믹스에 대하여 그 TE모드에서의 굴절률 측정 데이터의 일례를 나타낸 그래프이다.

도 11은 본 발명의 제 2 조성계(시료 번호 13-2)의 투광성 세라믹스에 대하여 그 직선 투과율의 파장 의존성을 나타낸 그래프이다.

도 12는 본 발명의 제 2 조성계(시료 번호 13-2)의 투광성 세라믹스에 대하여 그 굴절률의 파장 의존성을 나타낸 그래프이다.

도 13은 본 발명의 제 3 조성계(시료 번호 12-5)의 투광성 세라믹스에 대하여 그 직선 투과율의 파장 의존성을 나타낸 그래프이다.

도 14는 본 발명의 응용예 1에 기초하는 광 픽업 장치의 개략 구성도이다.

도 15A는 본 발명의 응용예 2에 기초하는 평판 광학 소자의 전체 개략 단면도이고, 도 15B는 상기 평판 광학 소자의 렌즈부의 개략도이다.

도 16은 본 발명의 응용예 2에 기초하는 평판 광학 소자의 한 제조공정을 나타내는 개략 사시도이다.

도 17은 본 발명의 응용예 2에 기초하는 평판 광학 소자의 다른 한 제조공정을 나타내는 개략 사시도이다.

도 18은 본 발명의 응용예 2에 기초하는 평판 광학 소자의 개략 사시도이다.

도 19는 본 발명의 응용예 2에 기초하는 다른 평판 광학 소자의 개략 사시도이다.

도 20은 본 발명의 응용예 2에 기초하는 또 다른 평판 광학 소자의 개략 사시도이다.

도 21은 본 발명의 응용예 3에 기초하는 광도파관의 개략 구성도이다.

도 22는 본 발명의 응용예 3에 기초하는 광도파관의 한 제조공정을 나타내는 개략 사시도이다.

도 23A는 본 발명의 응용예 3에 기초하는 다른 광도파관의 개략 단면도이고, 도 23B는 응용예 3에 기초하는 광도파관의 개략 단면도이다.

도 24a는 본 발명의 응용예 3에 기초하는 광도파관을 정면에서 봤을 때의 굴절률 분포를 나타내는 모식도이고, 도 24b는 상기 광도파관의 두께 방향으로 봤을 때의 굴절률 분포를 나타내는 그래프이며, 도 24c는 상기 광도파관의 폭 방향으로 봤을 때의 굴절률 분포를 나타내는 그래프이다.

도 25는 본 발명의 응용예 3에 기초하는 다른 광도파관의 개략 사시도이다.

도 26은 본 발명의 응용예 3에 기초하는 다른 광도파관의 한 제조공정을 나타내는 개략 사시도이다.

도 27은 본 발명의 응용예 4에 기초하는 일렉트로루미네선스 (electroluminescence) 소자의 개략 단면도이다.

도 28은 본 발명의 응용예 5에 기초하는 음향 광학 소자의 개략 사시도이다.

도 29는 본 발명의 응용예 5에 기초하는 음향 광학 소자의 한 제조공정을 나타내는 개략 사시도이다.

도 30은 본 발명의 응용예 5에 기초하는 음향 광학 소자의 다른 한 제조공정을 나타내는 개략 사시도이다.

도 31은 본 발명의 응용예 6에 기초하는 로드 렌즈의 개략 측면도이다.

본 발명의 투광성 세라믹스는 상술한 과제를 해결하기 위하여, 굴절률이 1.9이상이고, 상유전체인 것을 특징으로 하고 있다.

여기에서, 상유전체란, 전계(電界)가 인가되어도 유전율이 실질적으로 변화하지 않는 것이며, 따라서 복굴절을 발생시키지 않는 것이다. 즉, 본 발명의 투광성 세라믹스는 상유전체이며, 다결정체이기 때문에 복굴절을 발생시키지 않고, 복굴절을 갖는 단결정에 비하여 그 응용 범위가 광범하며, 렌즈 등의 광학 부품에 적용할 수 있다. 또한, 그 굴절률이 1.9이상이기 때문에, 비교적 작은 사이즈여서 광학 부품의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 투광성 세라믹스는 세라믹스이기 때문에, 플라스틱 등에 비하여 내습성이 우수하다. 또한, 본 발명에서, "투광성 세라믹스"는 투광성(특히 빛의 직선 투과율이 20%이상)을 갖는 다결정체(다수의 결정 미립자의 치밀한 집합체)를 의미한다.

또한, 본 발명은 세라믹스 원료 분말과 바인더를 소정 형상으로 성형하여 이루어지는 미소성의 세라믹스 성형체를, 세라믹스 원료 분말과 실질적으로 동일한 조성의 세라믹스 분말과 접하도록 배치하고, 이 상태에서 상기 미소성의 세라믹스 성형체를 소성하여 투광성 세라믹스를 얻는 투광성 세라믹스의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 투광성 세라믹스의 제조방법에 따르면, 세라믹스 원료 분말을 바인더와 함께 성형한 성형체를 세라믹스 원료 분말과 실질적으로 동일한 조성의 분말에 접하도록 배치하고, 이 상태에서 세라믹스 성형체를 소성하기 때문에, 세라믹스 성형체 중의 휘발 성분이 소성시에 휘발하는 것을 억제할 수 있으며, 조성의 어긋남이 작고, 특히, 굴절률이 1.9이상이며, 상유전성을 나타내는 투광성 세라믹스를 안정적으로 얻을 수 있다.

또한, "세라믹스 원료 분말과 실질적으로 동일한 조성의 세라믹스 분말"이란, 투광성 세라믹스를 형성하기 위한 세라믹스 원료 분말을 구성하는 복수의 원소(산소를 제외함) 중 적어도 1종의 원소와 동일한 원소를 포함하는 세라믹스 분말이다. 특히, 이 세라믹스 분말은 세라믹스 원료 분말을 구성하는 복수의 원소를 모두 포함하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 본 발명의 투광성 세라믹스를 광학 부품으로서 사용한 광학 소자를 제공한다.

다시 말하면, 본 발명의 투광성 세라믹스는 굴절률이 1.9이상이며, 상유전체이기 때문에, 이것을 렌즈, 프리즘, 광로(光路) 조정판 등의 광학 부품으로서 이용한 광학 소자의 광학 특성을 향상시킬 수 있음과 동시에, 이 광학 소자의 소형화를 도모할 수 있다.

본 발명의 투광성 세라믹스는 굴절률 1.9이상을 가지며, 상유전체이다. 이 투광성 세라믹스는 결정 미립자(그레인(grain))의 치밀한 집합체인 다결정체이다. 또한, 특히, 입자내 기공이나 입계(粒界) 기공이 면적비율에서 0.1%이하(또는 0.01%이하)로 매우 적으며, 또한 이질물(異質物)이 매우 적다.

그 결과, 본 발명의 투광성 세라믹스는 빛의 직선 투과율 20%이상, 또는 50%이상을 달성할 수 있고, 또한, 굴절률 1.9이상, 또는 2.0이상, 또는 2.1이상이라는 높은 굴절률을 가지며, 또한 복굴절을 갖지 않는다는 우수한 광학 특성을 발휘한다.

이 투광성 세라믹스는 대표적으로는, 일반식 : ABO₃로 표시되는 페로브스카이트(perovskite)형 결정상으로 이루어지는 산화물 다결정체를 주(主) 결정상으로 하는 것이다. 일반식중, "A"는 페로브스카이트형 결정상의 A사이트 원소, "B"는 페로브스카이트형 결정상의 B사이트 원소를 나타낸다. 또한, 상기의 페로브스카이트형 결정상에는, 복합 페로브스카이트형 결정상이 포함된다.

상기 일반식 ABO₃로 표시되는 페로브스카이트형 결정상으로서는, 본 발명의 제 1 조성계 페로브스카이트형 결정상으로서, A사이트 원소에 바륨, B사이트 원소에 마그네슘 및 탄탈을 포함하는 Ba(Mg, Ta)O₃계의 복합 페로브스카이트형 결정상을 들 수 있다. 특히, 본 발명의 제 1 조성계 페로브스카이트형 결정상으로서는, 상기의 조성에 B사이트 원소로서 주석 및 지르코늄을 더 포함한 Ba{(Sn, Zr)(Mg, Ta)}O₃계의 복합 페로브스카이트형 결정상이 바람직하다.

본 발명의 제 1 조성계의 페로브스카이트형 결정상에 있어서는, 이것을

일반식 I : Ba{(Sn_uZr_1-u)_xMg_yTa_z}_v O_w

(단, x+y+z＝1, 0≤u≤1.00, 1.00≤v≤1.05, w는 임의)

로 표시했을 때, x, y, z은 각각 점 A(x＝0.40, y＝0.23, z＝0.37), 점 B(x＝0, y＝0.39, z＝0.61), 점 C(x＝0, y＝0.27, z＝0.73), 점 D(x＝0.40, y＝0.11, z＝0.49)로 둘러싸인 범위 이내(단, 점 A와 점 B를 잇는 선상(線上)은 제외함)에 있는 것이 바람직하다.

도 1은 일반식 I : Ba{(Sn_uZr_1-u)_xMg_yTa_z} _vO_w(단, x+y+z＝1, 0≤u≤1, 1.000≤v≤1.050, w는 임의의 수)로 표시되는 복합 페로브스카이트형 결정상에서의 x, y, z의 조성 범위를 나타내는 삼원 조성도이다.

도 1에서, 점 A(0.40, 0.23, 0.37), 점 B(0, 0.39, 0.61), 점 C(0, 0.27, 0.73), 점 D(0.40, 0.11, 0.49)의 각 점을 이은 사각형 ABCD로 둘러싸인 영역(경계선 BC, 경계선 CD 및 경계선 DA상을 포함하고, 경계선 AB상은 포함하지 않음)에 있는 조성을 갖는 투광성 세라믹스는 직선 투과율 20%이상을 가지며, 굴절률은 2.0이상, 특히 2.07 전후의 높은 값을 갖는다.

그리고, 상기 일반식 I에서, x, y, z은 점 E(x＝0.400, y＝0.210, z＝0.390), 점 F(x＝0.125, y＝0.325, z＝0.550), 점 G(x＝0.125, y＝0.290, z＝0.585), 점 H(x＝0.400, y＝0.170, z＝0.430)로 둘러싸인 범위 이내에 있는 것이 더욱 바람직하다.

이 점 E(0.400, 0.210, 0.390), 점 F(0.125, 0.325, 0.550), 점 G(0.125, 0.290, 0.585), 점 H(0.400, 0.170, 0.430)의 각 점을 이은 사각형 EFGH로 둘러싸인 영역(각 점을 잇는 선상을 포함함)의 조성을 갖는 투광성 세라믹스는 직선 투과율이 50%이상을 가지며, 굴절률은 동일하게 2.07 전후의 높은 값을 나타낸다.

즉, 본 발명의 제 1 조성계의 투광성 세라믹스는 직선 투과율 및 굴절률에 있어서 높은 광학 특성값을 나타내고, 상세한 것은 후술하지만, 상유전성을 나타내며, 복굴절도 발생하지 않는다.

또한, 상기 일반식 ABO₃로 표시되는 페로브스카이트형 결정상으로서는, 본 발명의 제 2 조성계의 페로브스카이트형 결정상으로서, A사이트 원소에 바륨, B사이트 원소에 아연 및 탄탈을 포함하는 Ba(Zn, Ta)O₃계 복합 페로브스카이트형 결정상을 들 수 있다. 특히, 본 발명의 제 2 조성계의 페로브스카이트형 결정상으로서는, 상기의 조성에 B사이트 원소로서 지르코늄을 더 포함한 Ba(Zr, Zn, Ta)O₃계 복합 페로브스카이트형 결정상이 바람직하다.

본 발명의 제 2 조성계 페로브스카이트형 결정상에 있어서는, 이것을

일반식 II : Ba(Zr_xZn_yTa_z)_vO_w

(단, x+y+z＝1, 0≤u≤1.00, 1.00≤v≤1.050, w는 임의)

로 표시했을 때, x, y, z은 점 A(x＝0.01, y＝0.29, z＝0.70), 점 B(x＝0.06, y＝0.29, z＝0.65), 점 C(x＝0.06, y＝0.36, z＝0.58), 점 D(x＝0.01, y＝0.36, z＝0.63)로 둘러싸인 범위 이내에 있는 것이 바람직하다.

도 2는 일반식 II : Ba(Zr_xZn_yTa_z)_vO_w(단, x+y+z＝1, 0≤u≤1.00, 1.00≤v≤1.050, w는 임의)로 표시되는 복합 페로브스카이트형 결정상에서의 x, y, z의 조성 범위를 나타내는 삼원 조성도이다.

도 2에서, 점 A(0.01, 0.29, 0.70), 점 B(0.06, 0.29, 0.65), 점 C(0.06, 0.36, 0.58), 점 D(0.01, 0.36, 0.63)의 각 점을 이은 사각형 ABCD로 둘러싸인 영역(각 경계선상을 포함함)에 있는 조성을 갖는 투광성 세라믹스는 직선 투과율 20%이상을 가지며, 굴절률은 2.0이상, 특히 2.1 전후의 높은 값을 나타낸다.

그리고, 상기 일반식 II에서, x, y, z은 점 E(x＝0.020, y＝0.300, z＝0.680), 점 F(x＝0.050, y＝0.300, z＝0.650), 점 G(x＝0.050, y＝0.350, z＝0.600), 점 H(x＝0.020, y＝0.350, z＝0.630)로 둘러싸인 범위 이내에 있는 것이 더욱 바람직하다.

이 점 E(0.020, 0.300, 0.680), 점 F(0.050, 0.300, 0.650), 점 G(0.050, 0.350, 0.600), 점 H(0.020, 0.350, 0.630)의 각 점을 이은 사각형 EFGH로 둘러싸인 영역(각 점을 잇는 선상을 포함함)의 조성을 갖는 투광성 세라믹스는 직선 투과율 50%이상, 굴절률 2.1 전후의 높은 값을 나타낸다.

즉, 본 발명의 제 2 조성계의 투광성 세라믹스는 본 발명의 제 1 조성계의 투광성 세라믹스와 마찬가지로, 직선 투과율 및 굴절률에 있어서 높은 광학 특성값을 나타낸다. 또한, 상세한 것은 후술하지만, 상유전성을 나타내며, 복굴절도 발생하지 않는다.

또한, 상기 일반식 ABO₃로 표시되는 페로브스카이트형 결정상으로서는, 본 발명의 제 3 조성계의 투광성 세라믹스로서, A사이트 원소에 바륨, B사이트 원소에 마그네슘 및 니오브를 포함한 Ba(Mg, Nb)O₃계 복합 페로브스카이트형 결정상을 들 수 있다. 특히, 본 발명의 제 3 조성계의 페로브스카이트형 결정상으로서는, 상기의 조성에 B사이트 원소로서 또한 주석, 지르코늄 및 아연을 더 포함한 Ba{(Sn, Zr)(Zn, Mg)Nb}O₃계 복합 페로브스카이트형 결정상을 바람직하게 들 수 있다.

본 발명의 제 3 조성계 페로브스카이트형 결정상에 있어서는, 이것을

일반식 III : Ba{(Sn_uZr_1-u)_x(Zn_tMg_1-t) _yNb_z}_vO_w

(단, x+y+z＝1, 0≤t≤1.00, 0≤u≤1.00, 1.00≤v≤1.450, w는 임의)

로 표시했을 때, x, y, z은 각각 점 A(x＝0.25, y＝0.35, z＝0.40), 점 B(x＝0, y＝0.35, z＝0.65), 점 C(x＝0, y＝0.20, z＝0.80), 점 D(x＝0.10, y＝0.10, z＝0.80), 점 E(x＝0.55, y＝0.10, z＝0.35), 점 F(x＝0.35, y＝0.30, z＝0.35), 점 G(x＝0.30, y＝0.30, z＝0.40)로 둘러싸인 범위 이내에 있는 것이 바람직하다.

도 3은 일반식 III : Ba{(Sn_uZr_1-u)_x(Zn_tMg_1-t) _yNb_z}_vO_w(단, x+y+z＝1, 0≤t≤1.00, 0≤u≤1.00, 1.00≤v≤1.450, w는 임의)로 표시되는 복합 페로브스카이트형 결정상에서의 x, y, z의 조성 범위를 나타내는 삼원 조성도이다.

도 3에서, 점 A(0.25, 0.35, 0.40), 점 B(0, 0.35, 0.65), 점 C(0, 0.20, 0.80), 점 D(0.10, 0.10, 0.80), 점 E(0.55, 0.10, 0.35), 점 F(0.35, 0.30, 0.35), 점 G(0.30, 0.30, 0.40)의 각 점을 이은 다각형 ABCDEFG로 둘러싸인 영역(각 경계선상을 포함함)에 있는 조성을 갖는 투광성 세라믹스는 직선 투과율이 20%이상, 굴절률 2.0이상, 특히, 2.13 전후의 높은 값을 나타낸다.

그리고, 상기 일반식 III에서, x, y, z은 점 H(x＝0.250, y＝0.300, z＝0.450), 점 I(x＝0.050, y＝0.300, z＝0.650), 점 J(x＝0.150, y＝0.200, z＝0.650), 점 K(x＝0.350, y＝0.200, z＝0.450)로 둘러싸인 범위 이내에 있는 것이 더욱 바람직하다.

이 점 H(0.250, 0.300, 0.450), 점 I(0.050, 0.300, 0.650), 점 J(0.150, 0.200, 0.650), 점 K(0.350, 0.200, 0.450)의 각 점을 이은 사각형 HIJK로 둘러싸인 영역(각 점을 잇는 선상을 포함함)의 조성을 갖는 투광성 세라믹스는 직선 투과율 50%이상이 되고, 굴절률 2.13 전후의 높은 값을 나타낸다.

즉, 본 발명의 제 3 조성계의 투광성 세라믹스는 본 발명의 제 1 조성계의 투광성 세라믹스, 제 2 조성계의 투광성 세라믹스와 마찬가지로, 직선 투과율 및 굴절률에 있어서 높은 광학 특성값을 나타낸다. 또한, 상세한 것은 후술하지만, 상유전성을 나타내며, 복굴절도 발생하지 않는다.

본 발명의 제 1 조성계, 제 2 조성계, 제 3 조성계의 투광성 세라믹스에 있어서는, 철, 코발트, 니켈로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 금속 원소를, 산화물 다결정체에 대하여 1.2몰%이하 더 함유하는 것이 바람직하다. 즉, 철, 코발트, 니켈의 철족 금속을 1.2몰%이하 가짐으로써, 필요에 따른 흡광 특성(각 파장마다의 광투과 특성이나 광흡수 특성)을 조정할 수 있다.

또한, 본 발명의 투광성 세라믹스에 있어서는, 그 산화물 다결정체 중에, 환경에의 부하가 큰 납을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 투광성 세라믹스는 PLZT계(PbTiO₃-PbZrO₃계)의 투광성 세라믹스에 대하여 복굴절을 갖지 않는다는 점에서 유리할 뿐만 아니라, 납을 함유하지 않는다는 점에서도 유리하다.

이들 투광성 세라믹스의 대표적인 제조방법으로서는, 세라믹스 원료 분말과 바인더를 소정 형상으로 성형하여 이루어지는 미소성의 세라믹스 성형체를, 세라믹스 원료 분말과 실질적으로 동일한 조성의 세라믹스 분말과 접하도록 배치하고, 이 상태에서 미소성의 세라믹스 성형체를 소성함으로써 얻는 방법을 들 수 있다. 여기에서, 미소성의 세라믹스 성형체는 세라믹스 분말 중에 매립한 상태에서 소성하는 것이 특히 바람직하다.

즉, 세라믹스 성형체 중의 휘발 성분의 휘발에 의한 세라믹스 성형체의 조성 변동을 억제할 수 있도록, 세라믹스 성형체를 세라믹스 원료 분말과 접하도록 배치함으로써, 굴절률이 1.9이상이며, 상유전성을 나타내는 투광성 세라믹스를 안정적으로 얻을 수 있다.

또한, 세라믹스 원료 분말과 실질적으로 동일한 조성의 세라믹스 분말로서는, 세라믹스 원료 분말을 구성하는 복수의 원소(산소를 제외함) 중 적어도 1종의 원소와 동일한 원소를 포함하는 세라믹스 분말이어도 되지만, 특히, 이 세라믹스 분말은 세라믹스 원료 분말을 구성하는 복수의 원소를 모두 포함하고 있는 것이 바람직하다. 이 때, 세라믹스 분말 중의 각 원소의 함유 비율은 세라믹스 원료 분말에 있어서의 각 원소의 함유 비율과 달라도 되지만, 세라믹스 원료 분말에 있어서의 각 원소의 함유 비율과 거의 동일한 함유 비율인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 미소성의 세라믹스 성형체를 바인더를 제거할 수 있는 온도까지, 산화성 분위기 중에서 승온하고, 바인더를 제거한 후는 산화성 분위기에서의 산소 농도보다도 높은 산소 농도로 소성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 바인더의 제거까지를 대기 분위기 중에서 행한 경우에는, 그 후의 세라믹스 성형체의 소성 처리는 산소 농도 90체적%이상, 또는 95체적%이상, 또는 98체적%이상의 산화성 분위기하에서 행하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 굴절률 1.9이상이며, 상유전성을 나타내는 투광성 세라믹스를 더욱 안정적으로 얻을 수 있다.

본 발명의 광학 소자는 본 발명의 투광성 세라믹스를 광학 부품으로서 사용한 광학 소자에도 적용할 수 있다. 즉, 본 발명의 투광성 세라믹스는 렌즈, 프리즘, 광로 길이 조정판 등의 광학 부품으로서 이용 가치가 높으며, 이 광학 부품을 포함한 광학 소자로서는, 예를 들면, 광 픽업, 평판 광학 소자, 광학적 발진 소자, 광도파관, 일렉트로루미네선스 소자, 음향 광학 소자, 로드 렌즈 등을 들 수 있다.

이들 광학 소자는 본 발명의 투광성 세라믹스를 사용한 광학 부품을 구성 부품으로서 포함하고 있기 때문에, 소형이며 또한 고성능의 광학 소자를 구성할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 투광성 세라믹스 및 그 제조방법 및 이 투광성 세라믹스를 사용한 광학 소자에 대하여 실시예를 기초로 설명한다.

(실시예 1)

원료 분말로서, 고순도의 BaCO₃, SnO₂, ZrO₂, MgCO₃ 및 Ta ₂O₅를 준비하였다. 계속해서, 상기 각 원료를 Ba{(Sn_uZr_1-u)_xMg_yTa_z }_vO_w에 있어서, u＝0.67, x＝0.16, y＝0.29, z＝0.55, v＝1.02가 되도록 각각 칭량하고, 함께 볼밀로 16시간 습식 혼합하여 혼합물을 얻었다. 또한, w에 대해서는, 소성후에 있어서, 거의 3이 되었다. 또한, x, y, z에 대해서는, x+y+z＝1.00의 관계를 만족하는 것이다.

이 혼합물을 건조한 후, 1300℃에서 3시간 하소하여 하소물을 얻었다. 이 하소물을 물 및 유기 바인더와 함께 볼밀에 넣고, 16시간 습식 분쇄하였다. 여기에서, 유기 바인더로서는, 결합제로서의 기능을 포함하며, 또한 소결시에, 소결 온도에 이르기 전에, 대기 중에서 예를 들면 500℃정도에서 대기 중의 산소와 반응해서 탄산 가스나 수증기 등으로 가스화하여 소실되는 것이면 되고, 예를 들면 에틸셀룰로오스 등을 들 수 있다.

다음으로, 이 분쇄물을 건조한 후, 50메쉬(mesh)의 망(체)을 통과시켜 입자로 만들어 세라믹스 원료 분말을 얻은 후, 이 세라믹스 원료 분말을 2000kg/㎠의 압력으로 성형하여, 직경 30mm, 두께 1.8mm의 원판 형상의 세라믹스 성형체를 얻었다.

이어서, 이 세라믹스 성형체를 세라믹스 원료 분말과 동일한 조성의 세라믹스 분말 중에 매립한다. 여기에서, 세라믹스 원료 분말과 동일한 조성의 세라믹스 분말은 상기 세라믹스 성형체와 완전히 동일한 조성이 되도록 조제한 것을 소성하고, 얻어진 소성물을 분쇄한 것이다. 이 세라믹스 분말은 특별히 투광성을 포함하고 있지 않아도 된다. 또한, 이 세라믹스 분말은 상기 세라믹스 성형체의 구성 원소와 동일한 구성 원소를 포함하고 있으면 되지만, 그 조성비가 달라도 상관없다.

다음으로, 세라믹스 분말 중에 매립한 미소성의 세라믹스 성형체를 소성노(燒成爐) 중에 있어서, 우선, 대기 분위기 중에서 가열하여 승온시키고, 세라믹스 성형체에 포함되는 유기 바인더가 소실되는 온도 영역까지 승온하였다. 탈(脫)바인더 후, 승온시키면서 상기 대기 분위기에 산소를 주입하여 산소 농도를 대기 중의 산소 농도로부터 상승, 예를 들면 90%(용량%)로 설정하여 소성노 중의 소성 분위기를 조정하였다. 그 후, 상기 소성 분위기를 유지하고, 예를 들면 1600℃의 소성 온도까지 소성노 내부를 승온하며, 그 소성 분위기 및 소성 온도를 유지하면서 20시간, 세라믹스 성형체를 소성하여 소결체를 얻었다. 이와 같이 하여, 복합 페로브스카이트형 결정 구조를 주 결정상으로 하는 투광성 세라믹스가 얻어졌다.

이와 같이 하여 얻어진 소결체는 X선 회절(XRD)에 의한 분석의 결과, Ba(Mg, Ta)O₃계의 결정 구조를 갖는 것이 확인되었다. 여기에서, Ba는 복합 페로브스카이트형 결정 구조의 A사이트에, 또한, Mg와 Ta가 B사이트에 들어가는데, 이것은 그들 이온 반경으로부터 제약되는 것이다.

소성 온도 및 소성 시간에 대해서는, 사용하는 원료 조성에 의해 설정되는데, 상기 조성에서는 1550℃∼1650℃의 범위내에서, 소성 시간을 10시간 이상 소성하면 된다. 이 조건에서 소성하면, 광학 특성이 우수한 투광성 세라믹스를 얻을 수 있다.

또한, 얻어진 소결체는 물리적 연마 방법인 연마제를 사용해서 경면 연마하여, 두께 0.4mm로 다듬질하였다.

다음으로, 얻어진 Ba(Sn, Zr, Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스의 직선 투과율과 굴절률을 각각 측정하였다. 여기에서, 직선 투과율은 시마쯔(주) 제품의 분광 광도계(UV-200S)를 사용하여 측정 파장(λ)이 180nm∼900nm인 범위에서 측정하고, 또한, 굴절률은 프리즘 커플러(Metricon사 제품, MODEL 2010)를 사용하여 측정 파장(λ) 633nm에서 측정하였다.

또한, 얻어진 투광성 세라믹스의 두께를 0.2mm, 0.4mm, 1.0mm로 변화시켜 직선 투과율에 관한 두께 의존성의 확인도 행하였다. 또한, 비교로서, 시판의 광학용 YAG(이트륨ㆍ알루미늄ㆍ석류석(garnet), Y₃Al₅O₁₂)의 다결정체를 동일하게 가공하여, 그 직선 투과율 및 굴절률을 각각 평가하였다.

상기 시료 및 비교 시료에 관한 직선 투과율의 측정 결과를 도 4에, 두께 의존성의 측정 결과를 도 5에 나타낸다. 또한, 굴절률의 측정값 및 그 외의 투광성 재료의 특성값을 아울러 표 1에 나타낸다.

종류	재료명	직선 투과율λ＝630nm	굴절률λ＝633nm	복굴절의 유무
단결정	LiNbO3	80	2.3	있음
	LiTaO3	80	2.14	있음
다결정	알루미나	∼70	1.76	없음
	YAG	83	1.82	없음
	PLZT	∼70	2.5	있음
	Ba(Sn,Zr,Mg,Ta)O3계	75	2.1	없음
광학용 유리	-	90	1.5∼1.8	없음
플라스틱	폴리메틸메타크릴레이트	92	1.49	있음
	폴리카보네이트	90	1.58	있음
*YAG : Y3Al5O12, PLZT : (Pb, La)(Zr, Ti)O3

상기의 Ba(Sn, Zr, Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스의 굴절률(n)은 2.1이었다.

그런데, 직선 투과율의 측정시에는, 공기 중으로부터 시료에 대하여 수직으로 빛이 입사한다. 이 때문에, 굴절률(n)이 2.1인 경우, 시료의 표면과 배면(背面)에서의 반사율의 합계가 23%가 된다. 상기 시료의 직선 투과율의 이론값(이론 최대값)은 77%이다.

Ba(Sn, Zr, Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스에서는, 그 직선 투과율이 시료의 두께에 관계없이 거의 75%로, 이론값과 동등한 값을 나타내었다. 이것은 시료의 결정 내에서의 결함이 거의 없다는 것을 나타내고 있으며, 이 시료가 광학 부품으로서 이용 가능하다는 것을 뒷받침하고 있다.

그리고, 이와 같은 시료이면, 표면에 AR코팅(반사 방지막:Anti-Reflection Coating)을 실시함으로써, 거의 100%의 직선 투과율을 달성할 수 있다. 한편, 비교로서 든 YAG 다결정체의 경우는, 그 직선 투과율은 거의 이론값이지만, 굴절률이 1.8로 낮다.

이상과 같이, Ba(Sn, Zr, Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스는 YAG계 투광성 세라믹스보다도 굴절률이 높고, 또한, 직선 투과율이 높다. 또한, Ba(Sn, Zr, Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스는 상유전체의 다결정체이기 때문에, 복굴절을 나타내지 않는다. 이와 같은 특성을 모두 만족시키는 재료는 광학 용도로서 이용되고 있는 재료(예를 들면 표 1에 나타낸 본원발명 이외의 재료)에는 없으며, 종래 알려져 있지 않은 것으로, 광학 소자나 광학 부품의 소재, 도 6에 나타내는 바와 같이, 특히, 양면 볼록 렌즈(10), 양면 오목 렌즈(11), 광로 길이 조정판(12), 구 형상 렌즈(13)등의 용도용으로서 유망한 것이다.

다음으로, 소성 분위기의 산소 농도의 직선 투과율에 대한 영향을 조사하였다.

우선, 소성 분위기의 산소 농도를 다양하게 변화시켜, 두께 0.4mm의 Ba(Sn, Zr, Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스를 제작하였다. 계속해서, 얻어진 시료의 직선 투과율을 조사하였다. 그 측정 결과를 도 7에 나타낸다. 그 결과로부터, 소성 분위기의 산소 농도로서는 45%(직선 투과율 20%이상이 얻어지는 범위)이상이 바람직하고, 65%(투과율 50%가 얻어지는 범위)이상이 보다 바람직하며, 또한 90%이상이 더욱 바람직하다는 것을 알 수 있었다.

또한, 상기 Ba(Sn, Zr, Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스에 있어서는, 페로브스카이트형 결정상의 A사이트 원소의 일부를 Sr, Ca 등의 알칼리토류 금속으로 치환해도 되고, 또한, B사이트의 Ta의 일부를 Sb, Nb, W 등으로 치환해도 된다.

<실시예 2>

우선, 원료 분말로서, 고순도의 BaCO₃, ZrO₂, ZnO 및 Ta₂O₅ 를 준비하였다. 계속해서, 이들 각 원료를 Ba(Zr_xZn_yTa_z)_aO_w라는 조성식에 있어서, x＝0.03, y＝0.32, z＝0.65, a＝1.02가 되도록 각각 칭량하고, 그들을 함께 볼밀로 16시간 습식 혼합하여 혼합물을 얻었다. 또한, w에 대해서는, 소성후에 있어서, 거의 3이 되었다.

이어서, 이 혼합물을 건조한 후, 1200℃에서 3시간 하소하여 하소물을 얻었다. 그리고, 이 하소물을 물 및 유기 바인더와 함께 볼밀에 넣고, 16시간 습식 분쇄하였다. 이 분쇄물을 건조한 후, 50메쉬의 망을 통과시켜 입자로 만들어 세라믹스 원료 분말을 얻었다. 그 후, 얻어진 세라믹스 원료 분말을 2000kg/㎠의 압력으로 성형하여, 직경 30mm, 두께 1.8mm의 원판 형상의 세라믹스 성형체를 얻었다.

이어서, 실시예 1과 마찬가지로, 이 세라믹스 성형체를 세라믹스 원료 분말과 동일한 조성의 세라믹스 분말 중에 매립하였다. 여기에서, 세라믹스 원료 분말과 동일한 조성의 세라믹스 분말은 상기 세라믹스 성형체와 완전히 동일한 조성이 되도록 조제한 것을 소성하고, 얻어진 소성물을 분쇄한 것이다. 이 세라믹스 분말은 특별히 투광성을 포함하고 있지 않아도 된다. 또한, 이 세라믹스 분말은 상기 세라믹스 성형체의 구성 원소와 동일한 구성 원소를 포함하고 있으면 되지만, 그 조성비가 달라도 상관없다.

다음으로, 세라믹스 분말 중에 매립한 미소성의 세라믹스 성형체를 소성노 중에 있어서, 우선, 대기 분위기 중에서 가열하여 승온시키고, 세라믹스 성형체에 포함되는 유기 바인더가 소실되는 온도 영역까지 승온하였다. 그 후, 상기 소성 분위기를 유지하고, 1500℃의 소성 온도까지 승온하며, 그 소성 분위기 및 소성 온도를 유지하면서 10시간 소성하였다. 또한, 이 조성의 경우, 소성 온도는 1500℃∼1600℃의 범위 내, 소성 시간은 5시간 이상인 것이 바람직하다. 그리고, 얻어진 소결체를 연마제를 사용하여 경면 연마하고, 두께 0.4mm로 다듬질하여 Ba(Zn, Ta)O₃계 복합 페로브스카이트형 결정 구조를 주 결정상으로 하는 투광성 세라믹스를 얻었다.

이 Ba(Zn, Ta)O₃계 투광성 세라믹스에 대하여 상기의 실시예 1과 동일하게 하여, 직선 투과율과 굴절률을 각각 측정하였다. 그 직선 투과율은 50%이고, 굴절률은 2.1이었다.

이상과 같이, 실시예 1의 조성계와는 다른 복합 페로브스카이트형 결정상을 주 결정상으로 하는 조성계에 있어서도, 높은 직선 투과율 및 높은 굴절률을 갖는 투광성 세라믹스를 얻을 수 있었다.

또한, 상기 실시예에서는, 페로브스카이트형 결정상의 A사이트 원소의 일부를 Sr, Ca 등의 알칼리토류 금속으로 치환해도 되고, 또한, B사이트의 Ta의 일부를 Sb, Nb, W 등으로 치환해도 된다.

<실시예 3>

원료 분말로서, 고순도의 BaCO₃, SnO₂, ZrO₂, MgCO₃, NiO 및 Ta₂O₅를 준비하였다. 계속해서, NiO를 제외한 상기 각 원료를 Ba[(Sn_uZr_1-u)_xMg_y Ta_z]_vO_w라는 조성식에 있어서, u＝1, x＝0.15, y＝0.29, z＝0.56, v＝1.02가 되는 조성이 얻어지도록 각각 칭량하고, 함께 볼밀로 16시간 습식 혼합하여 혼합물을 얻었다. 또한, w에 대해서는 소성후에 있어서, 거의 3이 된다.

이어서, 이 혼합물을 건조한 후, 대기 중 1300℃에서 3시간 하소하여 하소물을 얻었다. 그리고, 이 하소물에 대하여 NiO를 Ni로 하여 1.0몰%가 되도록 첨가하고, 이 첨가 하소물을 물 및 유기 바인더와 함께 볼밀에 넣고, 16시간 습식 분쇄하였다. 계속해서, 이 분쇄물을 건조한 후, 50메쉬의 망을 통과시켜 입자로 만들어, 세라믹스 원료 분말을 얻었다. 또한, 얻어진 세라믹스 원료 분말을 2000kg/㎠의 압력으로 성형하여, 직경 30mm, 두께 1.8mm의 원판 형상의 세라믹스 성형체를 얻었다.

이어서, 얻어진 세라믹스 성형체를 실시예 1에 기재한 것과 동일한 조건으로 소성한 후, 얻어진 소결체를 연마제를 사용하여 경면 연마하고, 두께 0.4mm로 다듬질하여 Ni함유의 Ba(Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스를 제작하였다.

또한, 비교로서, NiO를 1.5몰%가 되도록 첨가한 것 이외에는 동일하게 제작한 시료도 제작하였다.

이들 시료에 대하여 실시예 1과 동일하게 하여, 직선 투과율과 굴절률을 각각 측정하였다. 이들 시료는 모두 굴절률이 2.1이였다. 또한, 그 직선 투과율의 파장 의존성을 도 8에 나타낸다. Ni를 1.0몰% 함유하는 Ba(Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스는 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, λ＝400nm, 300nm에 급준한 투과 피크(peak)가 나타나는 것을 알 수 있다. 이 파장대는 단파장 레이저로서 유용한 청자색(靑紫色) 레이저 등의 파장대와 일치하고 있으며, 따라서, 이 시료는 레이저용의 대역 투과 필터로서 이용 가치가 높다.

이에 반하여, Ni를 1.5몰% 함유하는 Ba(Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스는 직선 투과율이 낮아지는 경향이 있었다.

<실시예 4>

원료 분말로서, 고순도의 BaCO₃, MgCO₃ 및 Ta₂O₅를 준비하였다. 계속해서, 상기 각 원료를 Ba(Mg_yTa_z)_vO_w라는 조성식에 있어서, y＝0.33, z＝0.67, v＝1.03이 되는 조성이 얻어지도록 각각 칭량하였다. 이 원료 분말을 실시예 1과 동일하게 하여 Ba(Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스를 제작하였다.

얻어진 Ba(Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스의 직선 투과율을 측정하여, 그 결과를 도 4에 아울러 나타내었다. 그 결과로부터, 직선 투과율은 20%정도로, Ba(Sn, Zr, Mg, Ta)O₃계 투광성 세라믹스보다 약간 직선 투과율이 낮아지고 있으나, 반사 방지막을 형성함으로써, 광학 부품의 소자로서 사용하는 것이 가능하다.

또한, 상기의 각 실시예에서는 미소성의 세라믹스 성형체의 성형법으로서 가압 성형법을 사용하고 있으나, 상기의 세라믹스 원료 분말을 포함한 슬러리를 사용한 슬립 캐스팅(slip casting) 등의 습식 성형으로 성형체를 제작해도 된다.

또한, 상기의 각 실시예에서는, 미소성의 세라믹스 성형체를 이 세라믹스 성형체와 동일한 조성의 세라믹스 분말과 접하도록 배치시키기 위하여, 세라믹스 성형체를 이 세라믹스 성형체와 동일한 조성의 세라믹스 분말 중에 매립한 예를 들었으나, 예를 들면 세라믹스 성형체와 동일한 조성의 소결체판이나 케이스상에 세라믹스 성형체를 배치하고, 이것을 소성해도 된다. 다시 말하면, 소성체판을 사용하는 경우에는, 소성체판 위에 성형체를 탑재하면 되고, 또한 케이스를 사용하는 경우에는, 그 케이스 중에 성형체를 탑재하면 된다.

<실시예 5>

본 실시예에서는 일반식 I : Ba{(Sn_uZr_1-u)_xMg_yTa_z }_vO_w(w는 임의의 수)로 표시되는 제 1 조성계의 투광성 세라믹스에 대하여 더 상세하게 설명한다.

원료 분말로서, 고순도의 BaCO₃, SnO₂, ZrO₂, MgCO₃ 및 Ta ₂O₅를 준비하였다. 그리고, 일반식 I : Ba{(Sn_uZr_1-u)_xMg_yTa_z} _vO_w(w는 임의의 수)로 표시되는 하기 표 I-1에 나타내는 각 시료가 얻어지도록 각 원료 분말을 칭량하고, 볼밀로 16시간 습식 혼합하였다. 이 혼합물을 건조시킨 후, 1300℃에서 3시간 소성하여 하소물을 얻었다.

이 하소물을 물 및 유기 바인더와 함께 볼밀에 넣고, 16시간 습식 분쇄하였다. 유기 바인더로서는, 예를 들면 에틸셀룰로오스가 사용된다. 에틸셀룰로오스 이외에도, 세라믹스 성형체용의 결합제로서의 기능을 포함하며, 또한 소결 공정에 있어서 소결 온도에 이르기 전에, 500℃정도에서 대기 중의 산소와 반응해서 탄산 가스나 수증기 등으로 가스화하여 소실되는 것이면, 유기 바인더로서 사용할 수 있다.

상기 분쇄물을 건조시킨 후, 50메쉬의 망(체)을 통과시켜 입자로 만들고, 얻어진 세라믹스 원료 분말을 2000kg/㎠의 압력으로 가압함으로써, 직경 30mm, 두께 2mm의 원판 형상의 세라믹스 성형체를 얻었다.

다음으로, 미소성의 세라믹스 성형체를 상기 세라믹스 원료 분말과 동일한 조성의 분말 중에 매립한다. 여기에서, 동일한 조성의 분말이란, 미소성의 세라믹스 성형체와 동일한 조성이 되도록 조제한 원료 분말을 하소하고, 분쇄하여 얻어진 것이다. 이 분말에 의해 미소성의 세라믹스 성형체 중의 휘발 성분이 소성시에 휘발하는 것을 억제할 수 있다.

다음으로, 상기 분말 중에 매립한 미소성의 세라믹스 성형체를 소성노에 넣고, 대기 분위기 중에서 가열하여 바인더를 제거하였다. 계속해서, 승온하면서 노 내부에 산소를 주입하고, 최고 온도 영역인 1600℃에서, 소성 분위기의 산소 농도를 약 98%까지 상승시켰다. 이 소성 온도 및 산소 농도를 유지하고, 상기 세라믹스 성형체를 20시간 소성하여 소결체, 즉 투광성 세라믹스를 얻었다.

또한, 원료 분말의 형태로서는, 특히, 산화물, 탄산염에 한할 필요는 없으며, 최종의 소결체에 있어서, 원하는 특성을 갖는 소자를 얻을 수 있는 것이면 된다. 또한, 소성시의 분위기를 산화성 분위기로 하였으나, 이 때의 산소 농도는 바람직하게는 90체적%이상, 보다 바람직하게는 98체적%이상이 좋다. 또한, 이 때, 나머지 수%는 대기 성분, 불활성 가스 등이어도 된다. 또한, 소성시에는 HIP와 같이 가압을 하고 있지 않기 때문에, 전체 압력은 1기압이하가 되며, 가압 분위기하에서 실시할 필요는 없다.

이렇게 하여 얻어진 소결체를 경면 가공해서, 두께 0.4mm의 원판 형상으로 다듬질하여 투광성 세라믹스의 시료로 하였다.

다음으로, 얻어진 시료 각각에 대하여 자외로부터 적외의 파장대(λ＝200∼10000nm)에서의 직선 투과율 및 굴절률을 측정하였다. 또한, 자외광 영역으로부터 가시광 영역에서의 직선 투과율의 측정에는 시마쯔(주) 제품의 분광 광도계(UV-200S)를 사용하고, 적외 영역에서의 직선 투과율의 측정에는 니콜렛사 제품의 분광 광도계(FT-IR Magna750)를 사용하였다. 또한, 굴절률 및 복굴절의 측정에는 Metricon사 제품의 프리즘 커플러(MODEL2010)를 사용하였다.

상술한 직선 투과율 및 굴절률의 측정 결과를 표 I-1에 나타낸다.

시료번호	u	x	y	z	v	1600℃ 소성		1650℃ 소성
						직선 투과율(%)	굴절률	직선 투과율(%)	굴절률
						633(nm)	633(nm)	633(nm)	633(nm)
1	1.000	0.200	0.150	0.650	1.033	미소결	-	미소결	-
2	0.000	0.100	0.350	0.550	1.033	0.0	-	0.0	-
3	1.000	0.200	0.350	0.450	1.033	미소결	-	미소결	-
4	0.500	0.400	0.150	0.450	1.033	20.5	2.081	20.5	2.081
5	0.667	0.300	0.150	0.550	1.033	20.5	2.082	20.5	2.082
6	0.333	0.300	0.248	0.452	1.033	63.5	2.081	65.0	2.081
7	0.320	0.312	0.248	0.440	1.033	50.0	2.082	55.0	2.082
8	0.222	0.450	0.250	0.300	1.033	미소결	-	미소결	-
9	0.364	0.275	0.248	0.477	1.033	64.2	2.080	73.8	2.080
10	0.333	0.225	0.273	0.502	1.033	60.2	2.079	62.1	2.079
11	0.340	0.050	0.300	0.650	1.010	20.5	2.074	20.5	2.074
12	0.338	0.075	0.275	0.650	1.010	20.5	2.074	20.5	2.074
13	0.336	0.125	0.225	0.650	1.005	20.5	2.075	20.5	2.075
14	0.449	0.075	0.325	0.600	1.035	23.5	2.075	40.0	2.075
15	0.462	0.100	0.325	0.575	1.035	34.1	2.077	41.1	2.076
16	0.436	0.125	0.300	0.575	1.030	51.5	2.077	68.2	2.077
17	0.447	0.150	0.300	0.550	1.035	50.0	2.077	60.6	2.077
18	0.430	0.175	0.275	0.550	1.020	67.1	2.078	72.5	2.078
19	0.446	0.187	0.288	0.525	1.035	69.5	2.078	70.7	2.077
20	0.439	0.200	0.275	0.525	1.030	67.1	2.078	68.5	2.078
21	0.427	0.225	0.250	0.525	1.015	55.5	2.078	65.8	2.079
22	0.418	0.250	0.225	0.525	1.000	35.5	2.079	45.8	2.079
23	0.418	0.250	0.225	0.525	1.005	21.2	2.080	27.1	2.080
24	0.440	0.237	0.263	0.500	1.030	73.9	2.078	73.1	2.078
25	0.425	0.275	0.225	0.500	1.010	50.0	2.081	53.2	2.079
26	0.443	0.250	0.263	0.487	1.030	52.5	2.078	67.1	2.078
27	0.432	0.300	0.225	0.475	1.015	74.2	2.079	68.2	2.079
28	0.448	0.275	0.263	0.462	1.040	52.8	2.078	53.9	2.079
29	0.448	0.275	0.263	0.462	1.050	34.8	2.079	38.8	2.079
30	0.448	0.275	0.263	0.462	1.060	0.0	-	0.0	-
31	0.448	0.275	0.263	0.462	0.980	미소결	-	미소결	-
32	0.448	0.100	0.200	0.700	1.030	0.0	-	0.0	-
33	0.437	0.325	0.225	0.450	1.020	71.8	2.080	70.5	2.079

시료번호	u	x	y	z	v	1600℃ 소성		1650℃ 소성
						직선 투과율(%)	굴절률	직선 투과율(%)	굴절률
						633(nm)	633(nm)	633(nm)	633(nm)
35	0.673	0.162	0.284	0.554	1.025	75.8	2.074	74.0	2.074
36	1.000	0.148	0.292	0.560	1.028	75.0	2.071	73.5	2.071
37	0.000	0.000	0.348	0.652	1.033	22.0	2.074	22.0	2.074
38(A)	0.333	0.400	0.230	0.370	1.033	0.0	-	0.0	-
39(B)	0.333	0.000	0.390	0.610	1.033	0.0	-	0.0	-
40(C)	0.333	0.000	0.270	0.730	1.033	20.0	2.071	20.0	2.071
41(D)	0.333	0.400	0.110	0.490	1.033	20.5	2.081	20.5	2.081
42(E)	0.333	0.400	0.210	0.390	1.033	50.5	2.079	50.8	2.079
43(F)	0.333	0.125	0.325	0.550	1.033	50.2	2.077	65.5	2.077
44(G)	0.333	0.125	0.290	0.585	1.033	51.5	2.077	68.5	2.077
45(H)	0.333	0.400	0.170	0.430	1.033	50.8	2.079	51.5	2.079
46	0.333	0.200	0.300	0.500	1.033	45.0	2.078	45.0	2.078
*시료 번호의 괄호안의 기호는 도 1의 각 점에 해당한다.

다음으로, 표 I-1에 나타낸 시료 중, 특히 높은 직선 투과율이 얻어진 시료 번호 35의 투광성 세라믹스에 대하여 직선 투과율의 파장 의존성을 측정하였다. 그 측정 데이터를 도 9A 및 도 9B에 나타낸다. 또한, 마찬가지로 시료 번호 35의 투광성 세라믹스에 대하여 TE모드에서의 굴절률을 측정한 결과를 도 10에 나타낸다. 또한, 시료 번호 35에 대하여 λ＝633nm, 1300nm, 1550nm 각각에 있어서의 TE모드 및 TM모드에서의 굴절률을 측정한 결과를 하기 표 I-2에 나타낸다.

하기 표 I-2에서, 이 투광성 세라믹스는 TE모드 및 TM모드에서의 굴절률이 동일한 값이므로, 복굴절이 발생하고 있지 않다는 것을 알 수 있다.

시료 번호	u	x	y	z	v	굴절률		파장(nm)
						TE모드	TM모드
35	0.673	0.162	0.284	0.554	1.025	2.074	2.074	633
						2.040	2.040	1300
						2.035	2.035	1550

또한, 시료 번호 35의 투광성 세라믹스의 직선 투과율은 75.8%이고, 굴절률은 2.074였다. 일반적으로, 직선 투과율의 측정에 있어서는, 공기 중으로부터 시료에 대하여 수직으로 빛이 입사한다. 이 때문에, 예를 들면, 굴절률(n)이 2.074인 경우, Fresnel의 법칙에 의해, 시료 표면에서의 반사율과 이면에서의 반사율의 합계는 23.1%가 된다. 따라서, 굴절률이 2.074인 시료의 직선 투과율의 이론 최대값은 76.9%가 된다.

시료 번호 35의 투광성 세라믹스에 있어서, 직선 투과율은 75.8%이기 때문에 , 이론값에 대한 상대 투과율은 98.5%가 된다. 이것은 소결체 내부에서의 투과 손실이 거의 없다는 것을 나타내고 있다. 따라서, 시료 번호 35의 투광성 세라믹스의 표면에 반사 방지막(AR막＝Anti－Reflection Coating)을 형성하면, 얻어지는 직선 투과율을 거의 이론값으로 할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예의 투광성 세라믹스는 광학 소자로서 이용 가능한 우수한 광학 특성을 갖는다.

또한, 표 I-1의 시료 중, 높은 직선 투과율이 얻어진 시료 번호 34의 투광성 세라믹스와 동일한 조성물을, 슬립 캐스팅에 의한 한변이 2인치인 사각형의 성형체를 1600℃에서 소성하여 투광성 세라믹스를 얻었다.

하기 표 I-3은 이 시료 번호 34의 조성에 대하여, 프레스 성형에 의한 투광성 세라믹스와 슬립 캐스팅에 의한 투광성 세라믹스의 직선 투과율 및 굴절률을 대비한 것이다. 하기 표 I-3에서 알 수 있는 바와 같이, 양자의 직선 투과율 및 굴절률은 서로 동등한 값이다. 이와 같이, 본 실시예에서의 투광성 세라믹스에 의하면, 성형법에 상관없이 높은 직선 투과율 및 굴절률을 얻을 수 있다.

시료번호	u	x	y	z	v	프레스 성형		슬립 캐스팅
						직선 투과율(%)	굴절률	직선 투과율(%)	굴절률
						633(nm)	633(nm)	633(nm)	633(nm)
34	0.441	0.350	0.225	0.425	1.030	75.8	2.079	76.0	2.079

또한, 상기 표 I-1에서는, 소성 온도가 다른 시료에 대하여 직선 투과율 및 굴절률을 측정한 결과를 아울러 나타내었다. 이들 시료는 상기 실시예와 동일한 원료 분말을 사용하여 동일한 조건에서 혼합, 하소, 분쇄, 건조 및 입자로 만들기를 행하고, 얻어진 세라믹스 원료 분말을 원판 형상으로 성형하며, 이 세라믹스 성형체를 최고 온도 영역 1650℃에서 소성한 것이다. 1650℃에서 소성한 시료 중에는 1600℃에서 소성한 시료에 비하여 직선 투과율의 값이 양호한 것이 보여진다.

즉, 도 1에 나타낸 바와 같이, 점 A, 점 B, 점 C, 점 D의 각 점을 이은 사각형 ABCD로 둘러싸인 영역(경계선 AB상은 포함하지 않음)에 있는 제 1 조성계의 투광성 세라믹스는 직선 투과율이 20%이상이 되고, 굴절률은 2.07 전후의 높은 값이 된다. 또한, 도 1의 점 E, 점 F, 점 G, 점 H의 각 점을 이은 사각형 EFGH로 둘러싸인 영역의 조성을 갖는 제 1 조성계의 투광성 세라믹스는 직선 투과율이 50%이상을 가지며, 굴절률은 동일하게 2.07 전후의 높은 값이 된다.

다시 말하면, 본 실시예에 따른 투광성 세라믹스는 직선 투과율 및 굴절률에 있어서 높은 값을 나타내며, 복굴절도 발생하지 않기 때문에, 각 종의 광학 부품에의 이용을 기대할 수 있다.

<실시예 6>

다음으로, 일반식 II : Ba(Zr_xZn_yTa_z)_vO_w(w는 임의의 수)로 표시되는 제 2 조성계의 투광성 세라믹스에 대하여 설명한다.

우선, 원료 분말로서, 고순도의 BaCO₃, ZrO₂, ZnO 및 Ta₂O₅를 준비하였다. 그리고, 일반식 II : Ba(Zr_xZn_yTa_z)_vO_w로 표시되는 하기 표 II-1에 나타내는 조성이 얻어지도록 각 원료를 칭량하고, 볼밀로 16시간 습식 혼합하였다. 이 혼합물을 건조한 후, 1200℃에서 3시간 하소하여 하소물을 얻었다.

이 하소물을 물 및 유기 바인더와 함께 볼밀에 넣고, 16시간 습식 분쇄하였다. 이 분쇄물을 건조한 후, 50메쉬의 망을 통과시켜 입자로 만들고, 얻어진 세라믹스 원료 분말을 2000kg/㎠의 압력으로 성형함으로써, 직경 30mm, 두께 2mm인 원판 형상의 세라믹스 성형체를 얻었다.

다음으로, 이 세라믹스 성형체를 상기 세라믹스 원료 분말과 동일한 조성의 분말 중에 매립하고, 이들을 케이스 내에 설치하며, 산소 분위기하(약 98% 산소 농도), 1550℃에서 10시간 소성하여 소결체, 즉 투광성 세라믹스를 얻었다. 그리고, 얻어진 세라믹스 성형체의 양 단면을 두께 0.4mm까지 경면 가공하여 평가용 시료를 얻었다.

또한, 원료 분말의 형태로서는, 특별히 산화물, 탄산염에 한할 필요는 없으며, 최종의 소결체에 있어서, 원하는 특성을 갖는 소자를 얻을 수 있는 것이면 된다. 또한, 소성시의 분위기를 산화성 분위기로 하였으나, 이 때의 산소 농도는 바람직하게는 90체적%이상, 보다 바람직하게는 98체적%이상이 좋다. 또한, 이 때, 나머지 수%는 대기 성분, 불활성 가스 등이어도 된다. 또한, 소성시에는 HIP와 같이 가압을 하고 있지 않기 때문에, 전체 압력은 1기압이하가 되며, 가압 분위기하에서 실시할 필요는 없다.

얻어진 시료 각각에 대하여 자외로부터 가시광의 파장대(λ＝200∼900nm)에 있어서의 직선 투과율을 측정하였다. 또한, 직선 투과율이 높았던 시료 번호 13-2의 투광성 세라믹스에 대하여 파장(λ)＝300∼850nm에서의 굴절률의 파장 의존성을 측정하고, 또한 λ＝633nm에서의 굴절률을 TE 및 TM모드에서 측정하며, 복굴절의 유무를 확인하였다.

또한, 직선 투과율은 Shimadzu 제품의 분광 광도계(UV-200S)를 사용하고, 굴절률 및 복굴절의 확인은 Metricon 제품의 프리즘 커플러(MODEL2010)로, 굴절률의 파장 의존성은 SENTECH사 제품의 엘립소미터(ellipsometer)(SE800)로 측정하였다.

측정 결과를 하기 표 II-1에 나타낸다. 또한, 시료 번호 13-2의 투광성 세라믹스에 대하여 직선 투과율의 파장 의존성의 측정 결과를 도 11에, 굴절률의 파장 의존성의 측정 결과를 도 12에 각각 나타낸다.

시료 번호	x	y	z	v	1550℃ 소성
					직선 투과율(%)	굴절률
					633(nm)	633(nm)
1	0.025	0.425	0.550	1.005	미소결
2	0.080	0.400	0.520	1.005	8.5	-
3	0.000	0.400	0.600	1.005	1.0	-
4	0.025	0.375	0.600	1.005	13.5	-
5	0.100	0.350	0.550	1.005	미소결
6(C)	0.060	0.360	0.580	1.005	20.5	2.098
7(D)	0.010	0.360	0.630	1.005	22.5	2.100
8(G)	0.050	0.350	0.600	1.005	52.5	2.099
9	0.020	0.350	0.630	1.005	50.0	2.100
10	0.030	0.340	0.630	1.005	64.5	2.100
11	0.010	0.340	0.650	1.005	20.5	2.100
12	0.080	0.310	0.610	1.005	15.5	-
13-1	0.030	0.320	0.650	1.000	15.0	-
13-2	0.030	0.320	0.650	1.005	75.4	2.101
13-3	0.030	0.320	0.650	1.030	75.2	2.101
13-4	0.030	0.320	0.650	1.050	75.0	2.101
13-5	0.030	0.320	0.650	1.055	10.5	-
14	0.000	0.320	0.680	1.005	1.0	-
15(F)	0.050	0.300	0.650	1.005	50.0	2.102
16(E)	0.020	0.300	0.680	1.005	50.0	2.104
17(B)	0.060	0.290	0.650	1.005	25.5	2.102
18(A)	0.010	0.290	0.700	1.005	22.5	2.105
19	0.080	0.250	0.670	1.005	1.0	-
20	0.030	0.250	0.720	1.005	1.0	-
21	0.000	0.250	0.750	1.005	1.0	-
22	0.005	0.230	0.720	1.005	미소결
*시료 번호의 괄호안의 기호는 도 2의 각 점에 해당한다.

다음으로, 성형법의 비교를 위하여, 시료 번호 13-2의 투광성 세라믹스에 대하여 슬립 캐스팅에 의해 한변이 2인치인 사각형의 세라믹스 성형체를 제작하고, 상기 조건에서 소성, 경면 가공한 후, 그 직선 투과율과 굴절률을 측정하였다. 이 평가 결과를 하기 표 II-2에 나타낸다. 하기 표 II-2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 성형법에 관계없이 높은 굴절률과 직선 투과율을 나타내는 것이 확인되었다.

시료 번호	x	y	z	v	프레스 성형		슬립 캐스팅
					직선 투과율(%)	굴절률	직선 투과율(%)	굴절률
					633(nm)	633(nm)	633(nm)	633(nm)
13-2	0.030	0.320	0.650	1.005	75.4	2.101	75.8	2.101

또한, 하기 표 II-3에, 시료 번호 13-2의 투광성 세라믹스에 대한 TE 및 TM모드에서의 굴절률 측정 결과를 나타낸다. 이와 같이, 양 모드에서의 굴절률이 모두 동일한 값을 나타내는 것으로부터, 복굴절이 없다는 것을 확인할 수 있었다.

시료 번호	x	y	z	v	굴절률
					TE모드	TM모드
13-2	0.030	0.320	0.650	1.005	2.101	2.101

다음으로, 시료 번호 13-2의 투광성 세라믹스를 예로 들어, 직선 투과율의 측정 결과에 대하여 설명한다.

상술한 바와 같이, 이 투광성 세라믹스의 직선 투과율은 75.4%, 굴절률은 2.101이다. 여기에서, 직선 투과율의 측정시에는 공기 중으로부터 시료에 대하여 수직으로 빛이 입사한다. 이 때문에, 굴절률(n)이 2.101인 경우, Fresnel의 법칙에 의해 λ＝633nm에 있어서의 시료 표면과 배면에서의 반사율의 합계는 23.6%가 된다. 따라서, 이 투광성 세라믹스의 직선 투과율의 이론값(이론 최대값)은 76.4%이다. 그리고, 이 투광성 세라믹스의 직선 투과율이 75.4%이기 때문에, 이론값에 대한 상대 투과율은 약 98.7%가 되어, 소결체 내부에서의 손실은 매우 낮은 것임을 알 수 있다. 즉, 투광성 세라믹스의 광입출사면(光入出射面)에 반사 방지막을 형성함으로써, 그 직선 투과율을 거의 이론값으로 하는 것이 가능하다.

이상, 도 2에 나타낸 바와 같이, 점 A, 점 B, 점 C, 점 D의 각 점을 이은 사각형 ABCD로 둘러싸인 영역에 있는 조성의 제 2 조성계의 투광성 세라믹스는 직선 투과율이 20%이상이 되고, 굴절률은 2.10 전후의 높은 값이 된다. 또한, 도 2의 점 E, 점 F, 점 G, 점 H의 각 점을 이은 사각형 EFGH로 둘러싸인 영역의 조성을 갖는 제 2 조성계의 투광성 세라믹스는 직선 투과율이 50%이상을 가지며, 굴절률은 동일하게 2.10 전후의 높은 값이 된다.

다시 말하면, 본 실시예에 따른 투광성 세라믹스는 직선 투과율 및 굴절률에 있어서 높은 값을 나타내며, 복굴절도 발생하지 않기 때문에, 각 종의 광학 부품에의 이용을 기대할 수 있다.

<실시예 7>

다음으로, 일반식 III : Ba{(Sn_uZr_1-u)_x(Zn_tMg_1-t )_yNb_z}_vO_w(w는 임의의 수)로 표시되는 제 3 조성계의 투광성 세라믹스에 대하여 설명한다.

우선, 원료 분말로서, 고순도의 BaCO₃, SnO₂, ZrO₂, ZnO, MgCO₃ 및 Nb₂O₅를 준비하였다. 그리고, 일반식 III : Ba{(Sn_uZr_1-u)_x(Zn_tMg _1-t)_yNb_z}_vO_w(w는 임의의 수)로 표시되는 하기 표 III-1에 나타내는 각 시료가 얻어지도록 각 원료 분말을 칭량하고, 볼밀로 16시간 습식 혼합하였다. 이 혼합물을 건조한 후, 1200℃에서 3시간 하소하여 하소물을 얻었다.

다음으로, 이 하소물을 물 및 유기 바인더와 함께 볼밀에 넣고, 16시간 습식 분쇄하였다. 그리고, 얻어진 분쇄물을 건조한 후, 50메쉬의 망을 통과시켜 입자로 만들고, 얻어진 세라믹스 원료 분말을 2000kg/㎠의 압력으로 직경 30mm, 두께 2mm의 원판 형상으로 성형하여, 미소성의 세라믹스 성형체를 얻었다.

다음으로, 이 세라믹스 성형체를 상기 세라믹스 원료 분말과 동일한 조성의 분말 중에 매립하고, 이들을 산소 분위기하(약 98% 산소 농도)에서 1400℃ 또는 1450℃에서 각각 20시간 소성하여 소결체, 즉 투광성 세라믹스를 얻었다. 그 후, 얻어진 소결체의 양 단면을 두께 0.4mm까지 경면 가공하여 평가용 시료를 얻었다.

또한, 원료 분말의 형태로서는, 특별히 산화물, 탄산염에 한할 필요는 없으며, 최종의 소결체에 있어서, 원하는 특성을 갖는 소자를 얻을 수 있는 것이면 된다. 또한, 소성시의 분위기를 산화성 분위기로 하였으나, 이 때의 산소 농도는 바람직하게는 90체적%이상, 보다 바람직하게는 98체적%이상이 좋다. 또한, 이 때, 나머지 수%는 대기 성분, 불활성 가스 등이어도 된다. 또한, 소성시에는 HIP와 같이 가압을 하고 있지 않기 때문에, 전체 압력은 1기압이하가 되며, 가압 분위기하에서 실시할 필요는 없다.

다음으로, 얻어진 시료 각각에 대하여, 자외로부터 가시광의 파장대(λ＝200∼900nm)에 있어서의 직선 투과율을 측정하였다. 또한, 직선 투과율이 높았던 시료 번호 12-5의 투광성 세라믹스에 대하여 파장(λ)＝633nm에서의 굴절률을 측정하고, 또한, TE 및 TM모드에서의 굴절률의 측정을 행하며, 복굴절의 유무를 확인하였다.

또한, 직선투과율은 Shimadzu 제품의 분광 광도계(UV-200S)로, 굴절률 및 복굴절의 확인은 Metricon 제품의 프리즘 커플러(MODEL2010)로 측정하였다.

측정 결과를 하기 표 III-1에 나타낸다. 또한, 시료 번호 12-5의 투광성 세라믹스에 대해서는 그 직선 투과율의 파장 의존성을 측정하고, 측정 결과를 도 13에 나타내었다.

시료 번호	u	t	x	y	z	v	1450℃ 소성
							직선 투과율(%)	굴절률
							633(nm)	633(nm)
1	0.333	0.000	0.200	0.400	0.400	1.050	미소결	-
2	0.333	0.000	0.100	0.400	0.500	1.050	미소결	-
3(A)	0.667	0.000	0.250	0.350	0.400	1.100	20.0	2.121
4(B)	0.667	0.000	0.000	0.350	0.650	1.000	20.1	2.123
5	0.667	0.000	0.175	0.325	0.500	1.100	30.8	2.123
6(F)	0.667	0.000	0.350	0.300	0.350	1.100	20.0	2.121
7-1(G)	0.333	0.000	0.300	0.300	0.400	1.100	20.1	2.121
7-2	0.333	0.000	0.300	0.300	0.400	0.980	미소결	-
8-1(H)	0.333	0.000	0.250	0.300	0.450	1.100	50.0	2.123
8-2	0.333	0.000	0.250	0.300	0.450	0.980	미소결	-
9-1	0.333	0.000	0.100	0.300	0.600	1.030	50.0	2.130
9-2	0.667	0.000	0.100	0.300	0.600	1.030	50.7	2.130
9-3	1.000	0.000	0.100	0.300	0.600	1.030	50.0	2.130
9-4	0.333	0.000	0.100	0.300	0.600	1.050	50.1	2.123
10(I)	0.333	0.000	0.050	0.300	0.650	1.050	50.1	2.124
11	0.787	0.000	0.127	0.290	0.583	1.035	68.1	2.133
12-1	0.667	0.000	0.200	0.250	0.550	1.200	53.8	2.128
12-2	0.333	0.000	0.200	0.250	0.550	1.100	50.9	2.126
12-3	0.333	0.000	0.200	0.250	0.550	1.050	55.3	2.123
12-4	0.667	0.000	0.200	0.250	0.550	1.100	67.8	2.126
12-5	1.000	0.000	0.200	0.250	0.550	1.100	70.3	2.123
*시료 번호의 괄호안의 기호는 도 3의 각 점에 해당한다.

시료 번호	u	t	x	y	z	v	1450℃ 소성
							직선 투과율(%)	굴절률
							633(nm)	633(nm)
12-6	1.000	0.000	0.200	0.250	0.550	1.070	62.5	2.130
12-7	1.000	0.000	0.200	0.250	0.550	1.450	70.2	2.133
12-8	0.667	0.500	0.200	0.250	0.550	1.100	67.6	2.128
12-9	0.667	1.000	0.200	0.250	0.550	1.100	67.8	2.132
12-10	1.000	0.500	0.200	0.250	0.550	1.100	70.2	2.128
12-11	1.000	1.000	0.200	0.250	0.550	1.100	70.3	2.132
13	0.333	0.000	0.150	0.250	0.600	1.050	62.5	2.122
14	0.333	0.000	0.500	0.200	0.300	1.050	미소결	-
15	0.333	0.000	0.400	0.200	0.400	1.050	20.7	2.120
16(K)	0.333	0.000	0.350	0.200	0.450	1.050	55.1	2.120
17	0.333	0.000	0.300	0.200	0.500	1.050	51.4	2.121
18	0.333	0.000	0.250	0.200	0.550	1.100	50.0	2.130
19(J)	0.333	0.000	0.150	0.200	0.650	1.100	50.2	2.132
20	0.333	0.000	0.100	0.200	0.700	1.100	30.8	2.131
21(C)	0.333	0.000	0.000	0.200	0.800	1.100	20.1	2.131
22	0.333	0.000	0.300	0.150	0.550	1.100	31.7	2.130
23	0.300	0.000	0.200	0.150	0.650	1.100	40.8	2.129
24	0.667	0.000	0.000	0.150	0.850	1.100	미소결	-
25(E)	0.667	0.000	0.550	0.100	0.350	1.100	20.2	2.122
26(D)	0.667	0.000	0.100	0.100	0.800	1.100	20.1	2.132
27	0.667	0.000	0.400	0.050	0.550	1.100	미소결	-
28	0.667	0.000	0.150	0.050	0.800	1.050	미소결	-
29	0.333	0.000	0.200	0.250	0.550	1.500	0.0	-
*시료 번호의 괄호안의 기호는 도 3의 각 점에 해당한다.

다음으로, 성형법의 비교를 위하여, 시료 번호 12-5의 투광성 세라믹스에 대하여 슬립 캐스팅에 의해 한변이 2인치인 사각형의 세라믹스 성형체를 제작하고, 상기 조건에서 소성, 경면 가공한 후, 그 직선 투과율과 굴절률을 측정하였다. 이 평가 결과를 하기 표 III-2에 나타낸다. 하기 표 III-2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 성형법에 관계없이 높은 굴절률과 직선 투과율을 나타내는 것이 확인되었다.

시료번호	u	t	x	y	z	v	프레스 성형		슬립 캐스팅
							직선 투과율(%)	굴절률	직선 투과율(%)	굴절률
							633(nm)	633(nm)	633(nm)	633(nm)
12-5	1.000	0.000	0.200	0.250	0.550	1.100	70.3	2.123	72.3	2.123

또한, 하기 표 III-3에, 시료 번호 12-5의 투광성 세라믹스에 대한 TE 및 TM모드에서의 굴절률 측정 결과를 나타낸다. 이와 같이, 양 모드에서의 굴절률이 모두 동일한 값을 나타내는 것으로부터, 복굴절이 없다는 것을 확인할 수 있었다.

NO.	u	t	x	y	z	v	굴절률
							TE모드	TM모드
12-5	1.000	0.000	0.200	0.250	0.550	1.100	2.123	2.123

다음으로, 시료 번호 12-5의 투광성 세라믹스를 예로 들어, 직선 투과율의 측정 결과에 대하여 설명한다.

상술한 바와 같이, 이 투광성 세라믹스의 직선 투과율은 70.3%, 굴절률은 2.123이다. 여기에서, 상술한 바와 같이, 직선 투과율의 측정시에는 공기 중으로부터 시료에 대하여 수직으로 빛이 입사한다. 이 때문에, 굴절률(n)이 2.123인 경우, Fresnel의 법칙에 의해 시료 표면과 배면에서의 반사율의 합계가 24.2%가 된다. 따라서, 상기 시료의 직선 투과율의 이론값(이론 최대값)은 75.8%이다. 그리고, 이 투광성 세라믹스의 직선 투과율이 70.3%이기 때문에, 이론값에 대한 상대 투과율은 약 93%가 되어, 소결체 내부에서의 손실이 낮은 것임을 나타내고 있다. 즉, 투광성 세라믹스의 광입출사면에 반사 방지막을 형성함으로써, 그 직선 투과율은 거의 이론값으로 하는 것이 가능하다.

이상, 도 3에 나타낸 바와 같이, 점 A, 점 B, 점 C, 점 D, 점 E, 점 F, 점 G의 각 점을 이은 다각형 ABCDEFG로 둘러싸인 영역에 있는 조성의 제 3 조성계의 투광성 세라믹스는 직선 투과율이 20%이상이 되고, 굴절률은 2.13 전후의 높은 값이 된다. 또한, 도 3의 점 H, 점 I, 점 J, 점 K의 각 점을 이은 사각형 HIJK로 둘러싸인 영역의 조성을 갖는 제 3 조성계의 투광성 세라믹스는 직선 투과율이 50%이상을 가지며, 굴절률은 동일하게 2.13 전후의 높은 값이 된다.

다시 말하면, 본 실시예에 따른 투광성 세라믹스는 직선 투과율 및 굴절률에 있어서 높은 값을 나타내며, 복굴절도 발생하지 않기 때문에, 각 종의 광학 부품에의 이용을 기대할 수 있다.

<응용예 1>

본 예의 광 픽업은 도 14에 나타내는 바와 같이, 광 픽업에 대하여 상대 이동하는 기록 매체(1)에 대하여 코히어런트광(coherent light)인 레이저광을 조사하고, 그 반사광으로부터 기록 매체(1)에 기록된 정보를 재생하기 위한 것이다. 기록 매체(1)로서는, 컴팩트 디스크(CD)나 미니 디스크(MD)와 같은 것을 들 수 있다.

이 광 픽업에서는, 광원으로서의, 예를 들면 반도체 레이저 소자(5)로부터의 레이저광을 평행광으로 변환하는 콜리메이터(collimator) 렌즈(4)가 형성되고, 이 평행광의 광로상에 하프 미러(half mirror)(3)가 형성된다. 이 하프 미러(3)는 반도체 레이저 소자(5)로부터 출사된 입사광을 직진시키지만, 기록 매체(1)로부터의 반사광에 대해서는, 그 진행 방향을 예를 들면 90도 굴절시킨다. 하프 미러(3)와 기록 매체(1) 사이에는, 대물 렌즈(2)가 형성되어 있다. 대물 렌즈(2)는 하프 미러(3)로부터의 입사광을 기록 매체(1)의 기록면상에 집광함과 동시에, 기록 매체(1)로부터의 반사광을 효율적으로 하프 미러(3)에 대하여 출사하는 것이다. 반사광이 입사된 하프 미러(3)에서는 반사에 의해 위상이 변화하고 있기 때문에, 반사광의 진행 방향은 입사광으로 되돌아가지 않고, 집광 렌즈(6)측에 도입된다. 반사광은 반사광을 집광하기 위한 집광 렌즈(6)를 통하여 그 집광 위치에 형성된 수광(受光) 소자(7)에 도입된다. 이 수광 소자(7)는 반사광으로부터의 정보를 전기 신호로 변환하는 포토디텍터(photodetector)이다.

이 광 픽업에서는 대물 렌즈(2)의 소재에, 상술한 투광성 세라믹스를 사용할 수 있다.

즉, 상술한 투광성 세라믹스의 큰 굴절률에 의해 종래의 광 픽업보다 소형화 및 박형화가 가능하고, 또한, 개구수(NA)도 크게 설정할 수 있다. 또한, 상술한 투광성 세라믹스는 대물 렌즈(2) 이외에, 예를 들면 콜리메이터 렌즈(4)나 집광 렌즈(6)나 하프 미러(3)에 사용할 수도 있다.

<응용예 2>

본 예의 평판 광학 소자는 도 15A에 나타내는 바와 같이, 투광성 세라믹스로 이루어지는 기판(11)이 직사각형 판 형상으로 형성되어 있으며, 기판(11)에 대하여 한면 볼록 렌즈나 양면 볼록의 렌즈부(광학 기능부)(12)가 복수 어레이(array) 형상으로, 또한, 각 렌즈부(12)의 광축(光軸)을 기판(11)의 두께 방향을 따르도록 형성되어 있다.

각 렌즈부(12)는 도 15B에 나타내는 바와 같이, Ti 등의 도펀트(dopant)부(12c)를 층 형상으로 기판(11)의 두께 방향으로 사이에 두며, 이것을 소결시에 기판(11) 내에 렌즈 형상으로 확산시킨 것이다. 즉, 렌즈부(12)는 기판(11)과 굴절률이 다르다. 이 평판 광학 소자는 렌즈부(12)의 회전 대칭축을 실질적으로 따라 빛이 입사하면, 기판(11)과 렌즈부(12)의 굴절률이 다른 것에 기초하여 빛을 집광하거나 확산하는 광학 기능을 갖는다.

기판(11)이나 렌즈부(12)를 구성하는 투광성 세라믹스로서는, 상술한 본 발명의 세라믹스를 사용할 수 있다.

기판(11)의 두께 방향으로 나란히 배열된 각 렌즈부(12)는 그들 광축이 실질적으로 일치하며, 또한, 서로 대면하도록 형성되어 있다. 또한, 기판(11)의 평면 방향으로 나란히 배열된 각 렌즈부(2)는 그 간격이 서로 동일해지도록 형성되어 있다.

이에 따라, 평판 광학 소자에 있어서는, 기판(11)의 두께 방향으로 나란히 배열된 각 렌즈부(12)로 이루어지는 광학계(13)는 그들 렌즈부(12)에 공통의 광축을 갖고 있고, 이 광학계(13)는 기판(11)의 평면 방향으로 나란히 배열되며, 어레이 형상으로 배치되어 있다.

이 점으로부터, 평판 광학 소자는 각 광학계(13)의 광학 특성을 서로 맞추는 것이 가능해지기 때문에, 예를 들면, CCD(Charge Coupled Device) 어레이의 각 CCD 부분에 각각 초점을 맞출 수 있는 광학 기능 소자로서 바람직하다.

또한, 이 평판 광학 소자에서는 필요에 따라, 기판(11)의 표면부에 형성된 한면 볼록 렌즈(12a)와, 기판(11)의 내부에 형성된 양면 볼록 렌즈(12b)를 각각 형성할 수 있다. 이 때문에, 평판 광학 소자에 있어서는, 양면 볼록 렌즈(12b)를 형성할 수 있기 때문에, 배율이나 개구수가 큰 광학 기능부를 가질 수 있다.

이 평판 광학 소자는 예를 들면 다음 순서에 따라 제작할 수 있다.

우선, 상술한 세라믹스 원료 분말을 조제하고, 이것을 유기 바인더와 함께 볼밀에 넣고, 예를 들면 16시간 습식 분쇄하여 슬러리를 얻는다. 이어서, 이 슬러리를 예를 들면 닥터 블레이드(doctor blade)법에 의해 시트 성형하여, 두께 10㎛로부터 30㎛정도의 그린시트를 얻는다. 이 그린시트를 예를 들면 30mm×40mm의 직사각형 형상으로 절단한다. 그 후, 예를 들면 도 16에 나타내는 바와 같이, 그린시트(14)의 표면에, 도펀트를 포함하는 페이스트부(도펀트부)(15)를 실질적으로 원형 형상으로, 또한, 마이크로 렌즈가 되는 렌즈부(12)가 형성되는 패턴으로 인쇄 및 도포에 의해 형성한다.

상기 패턴의 구체예로서는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 한면 볼록 렌즈(12a)용에는 인접하는 각 그린시트(14)상에, 각 페이스트부(15)가 실질적으로 원형 형상이며 동축 형상으로, 또한, 최종적으로 얻어지는 기판(11)의 표면측으로부터 순차, 직경이 작아지도록 각각 설정된다. 또한, 양면 볼록 렌즈(12b)에는 각 페이스트부(15)가 실질적으로 원형 형상이며 동축 형상으로, 또한, 기판(11)의 두께 방향으로, 직경이 작은 것으로부터 순차 커지며, 이어서, 순차 작아지도록 각각 설정되어 있다.

이 페이스트부(15)의 형성은 상기 페이스트부(15)를 그린시트(14)의 두께보다 얇게, 예를 들면 수㎛정도의 두께(바람직하게는 그린시트(14) 두께의 1/5이하)가 되도록 스크린 인쇄하고, 건조함으로써 행해진다.

계속해서, 상기 각 그린시트(14)를 두께 방향으로, 또한, 마이크로 렌즈인 렌즈부(12)가 형성되도록, 서로 대면하는 각 페이스트부(15)의 중심을 맞춰 적층하고, 압착하여 각 그린시트(14)를 일체화시켜, 도 17에 나타내는 바와 같이, 각 그린시트(14)가 일체화된 성형체(16)를 얻는다. 성형체(16)는 그 안에 층 형상의 각 페이스트부(15)가 서로 거의 평행하게 이간된 상태로, 각 페이스트부(15)의 외측 가장자리부를 잇는 가상면이 렌즈 형상이 되도록 배치된다.

다음으로, 이 성형체(16)를 세라믹스 원료 분말과 동일한 조성의 세라믹스 분말 중에 매립하고, 이것을 소성노 중에 있어서, 우선, 대기 조성의 분위기 중에서 가열하여, 성형체(16)에 포함되는 유기 바인더를 소실시킬 수 있는 온도 영역까지 승온시킨다. 이 후, 더 승온시키면서 산소를 주입하여, 산소 농도를 대기 중의 산소 농도로부터 상승시키고, 이 분위기를 유지하며, 예를 들면 1600℃까지 승온한다. 그리고, 그 소성 분위기 및 소성 온도를 유지하면서 20시간, 성형체(16)를 소성하여 소결체를 얻는다.

이와 같이 하여, 도 17 및 도 18에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 Ba(Mg, Ta)0₃계의 복합 페로브스카이트형 결정 구조를 주 결정상으로 하는 투광성 세라믹스로 이루어지는 기판(11)에 대하여, 예를 들면 렌즈 직경이 1mmφ∼8mmφ, 렌즈 두께 20㎛∼150㎛의 각 마이크로 렌즈인 각 렌즈부(12)를, 각 페이스트부(15)의 TiO₂의 확산에 의해 집적하여 포함한 평판 광학 소자를 얻을 수 있다.

또한, 도 19에 나타내는 바와 같이, 렌즈부(12)로서, 반원통 형상(반원형)이나 실질적으로 원통 형상인 렌티큘러(lenticular) 렌즈를 동일하게 기판(11)의 표면부나 내부에 형성할 수도 있다.

또한, 상술의 제조방법에서는 평판 광학 소자의 성형체(16)를 개개로 제조한 예를 들었으나, 도 20에 나타내는 바와 같이, 그린시트(14)보다 대면적인 대형 그린시트에 복수의 페이스트부(15)를 형성하고, 상기 대형 그린시트를 복수개 각 페이스트부(15)로부터 렌즈부(12)를 각각 형성하도록 서로 적층해서 두께 방향으로 압착하여 적층 블록(21)을 제작하며, 그것을 각 절단선(26, 27)을 따라 적층 방향으로 절단하여 개개의 성형체(16)로 분할함으로써, 상기 각 성형체(16)를 일괄하여 형성해도 된다.

즉, 상술한 평판 광학 소자는 본 발명의 투광성 세라믹스로 이루어지는 평판 형상의 기판에, 기판과 굴절률이 다른 광학 기능부가 형성되어 있기 때문에, 기판 내에 광학 기능부로서 양면 볼록 렌즈 등을 용이하게 형성할 수 있으며, 그 배율이나 개구율을 용이하게 개선할 수 있다. 또한, 세라믹스 원료 분말로부터 시트 형상의 그린시트를 제작하고, 그 표면에 굴절률을 변화시키기 위한 도펀트를 포함하는 도펀트부를 형성하며, 도펀트부가 형성된 그린시트를 적층하고, 동시 소성하여 일체화함으로써, 도펀트부가 형성된 광학 기능부를 안정적으로 형성할 수 있다.

<응용예 3>

본 예의 광도파로는 도 21에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 투광성 세라믹스로 이루어지는 직육면체 형상의 기판(41)을 가지며, 그 내부에, 기판(41)의 굴절률보다 높은 굴절률을 포함한 광도파부(42)를 갖는다. 그리고, 빛의 진행 방향에 대한 광도파부(42)의 측면이 기판(41)에 의해 덮혀져 있다. 구체적으로 말하면, 광도파부(42)는 빛이 통과할 수 있도록 직관(直管) 튜브 형상으로 형성되어 있으며, 광도파부(42)의 측면은 기판(41)에 의해 틈 없이 덮혀져 있다.

광도파부(42)는 그 광축 방향에 대하여 직교하는 방향의 단면이 실질적으로 원형 형상으로 되어 있다. 그리고, 광도파부(42)의 광축 방향은 기판(41)의 외주면과 거의 평행하게 되도록 형성되어 있다, 광도파부(42)는 그 길이 방향의 각 단부가 기판(41)의 2개의 각 단면에 각각 개구하고 있으며, 한쪽의 개구로부터 빛이 입사하면, 다른쪽 개구로부터 빛이 출사할 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기의 단면에 대해서는 빛의 전송 효율이라는 점에서 실질적으로 원형 형상이 바람직하지만, 실질적으로 다각형이어도 된다.

이 광도파관은 예를 들면 다음 순서에 따라 제작할 수 있다.

우선, 상술한 세라믹스 원료 분말을 조제하고, 이것을 유기 바인더와 함께 볼밀에 넣고, 예를 들면 16시간 습식 분쇄하여 슬러리를 얻는다. 이어서, 이 슬러리를 사용하여 예를 들면 닥터 블레이드법에 의해 시트 성형하여, 두께 10㎛로부터 30㎛정도의 그린시트를 얻는다. 이 그린시트를 예를 들면 30mm×40mm의 직사각형 형상으로 절단한다.

그 후, 예를 들면 도 22에 나타내는 바와 같이, 각 그린시트(44)의 표면에, Ti 등의 도펀트를 포함하는 페이스트부(도펀트부)(45)를 실질적인 직사각형 형상으로, 광도파로부(光導波路部)(42)를 형성하기 위한 패턴으로 인쇄나 도포에 의해 형성한다. 이 페이스트부(45)는 페이스트부(45)를 그린시트(44)의 두께보다 얇게, 예를 들면 수㎛정도의 두께(바람직하게는 그린시트(44) 두께의 1/5이하)가 되도록 스크린 인쇄하고, 건조함으로써 제작된다.

또한, 상기 패턴의 구체예로서는, 단면이 실질적으로 원형 형상인 광도파로부(42)를 형성하는 경우에는, 서로 이웃하는 각 그린시트(44)상에, 각 페이스트부(45)가 실질적으로 직사각형 형상이며, 또한 각 페이스트부(45)의 길이 방향의 중심선을 가지런히 하고, 각 페이스트부(45)의 폭이 기판(41)의 표면측으로부터 순차, 직경이 커지며, 이어서, 작아지도록 각각 형성한다. 이와 같은 패턴을 형성함으로써, 각 페이스트부(45)의 도펀트가 소성시에 확산하여, 그 단면이 실질적으로 원형 형상인 광도파로부(42)를 얻을 수 있다.

계속해서, 상기 패턴이 형성된 그린시트(44)와, 패턴이 없는 그린시트(44)를 두께 방향으로, 광도파로부(42)를 형성할 수 있도록 적층, 압착해서 그린시트(44)를 일체화하여, 도 23B에 나타내는 바와 같이, 각 그린시트(44)가 일체화된 성형체(46)를 제작한다. 성형체(46)에서는 층 형상의 각 페이스트부(45)가 서로 거의 평행하게 이간된 상태로, 상기 각 페이스트부(45)의 외측 가장자리부를 잇는 가상면이 실질적으로 원형 형상이 되도록 배치된다.

다음으로, 이 성형체(46)를 세라믹스 원료 분말과 동일한 조성의 세라믹스 분말 중에 매립하고, 이것을 소성노 중에 있어서, 우선, 대기 조성의 분위기 중에서 가열하여 성형체(46)에 포함되는 유기 바인더를 소실시킬 수 있는 온도 영역까지 승온시킨다. 이 후, 더 승온시키면서 산소를 주입하여 산소 농도를 대기 중의 산소 농도로부터 상승시키고, 이 분위기를 유지하며, 예를 들면 1600℃의 소성 온도까지 승온한다. 그리고, 그 소성 분위기 및 소성 온도를 유지하면서 20시간, 성형체(46)를 소성하여 소결체를 얻는다.

이와 같이 하여, 도 21 및 도 23B에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 투광성 세라믹스로 이루어지는 기판(41)에 대하여, 예를 들면 단면 직경이 0.1mmφ∼1mmφ정도인 광도파부(42)를 갖는 광도파로를 얻을 수 있다. 또한, 광도파부(41)는 도 23A에 나타내는 바와 같이, 1층의 페이스트부(45)에 의해 형성할 수도 있다.

이와 같은 광도파로에 있어서, 도 24a, 도 24b 및 도 24c에 나타내는 바와 같이, 광도파부(42)에서의 굴절률은 확산된 도펀트에 의해 기판(41)의 굴절률에 대하여 높아지고 있으며, 또한, 광도파부(42)의 중심부로부터 외측 방향으로 대칭적으로 순차 굴절률이 저하하는, 소위 굴절률 분포형이 되고 있다. 즉, 광도파부(42) 내부에 도입된 빛은 굴절률이 높은 쪽으로 전파하기 때문에, 광도파부(42)로부터 외부로는 나오지 않고 광도파부(42) 내부를 효율적으로 전파할 수 있다.

또한, 이 광도파로는 광도파부(42)의 굴절률이 높기 때문에, 빛의 지연 소자로서도 사용할 수 있고, 또한, 높은 투과성 및 높은 굴절률을 갖고 있기 때문에, 소형화가 가능해진다. 또한, 광도파부(42)가 기판(41) 내에 내장되어 있으며, 광도파부(42)의 측면 전체가 기판(41)에 의해 틈 없이 덮혀있기 때문에, 광도파부가 부분적으로 노출되어 있는 것에 의한 빛의 손실이나 광도파부의 노출면의 표면 거칠기에 의한 빛의 산란 손실을 회피할 수 있다. 따라서, 광도파로에 있어서의 빛의 전송 효율의 개선이 가능해진다.

다음으로, 광도파부가 예를 들면 도 25에 나타내는 바와 같이, 광도파부(52) 내부를 진행하는 빛의 진행 방향을 변경하도록, 예를 들면 구부러지면서 형성되어 있는 한 변형예에 대하여 설명한다.

우선, 이와 같은 광도파부(52)를 포함한 광도파로의 제조방법을 도 26에 기초하여 설명한다.

도 26에 나타내는 바와 같이, 각 그린시트(54)상에, 인접하는 각 그린시트(54) 사이에 있어서 각 페이스트부(55)를 서로 일부가 대면하며, 또한, 그린시트(54)의 표면 방향 및/또는 두께 방향을 따라 순차 겹치지 않게 하여 형성한다. 계속해서, 각 그린시트(54)를 적층하고, 소성함으로써, 광도파부(52) 내부를 진행하는 빛의 진행 방향을 변경하도록, 예를 들면 구부러지도록 기판(51) 내에 광도파부(52)를 갖는 광도파로를 형성하는 것이 가능해진다.

즉, 광도파부(52)가 기판(51)과 일체적으로 형성되어 있기 때문에, 광도파로 내부에서 빛의 진행 방향을 변경시키고자 하는 경우라 하더라도, 광도파부(52)의 위치 맞춤과 같은 조정을 생략할 수 있다. 그 결과, 빛의 진행 방향의 선택을 간편화할 수 있고, 또한, 그와 같은 광도파부(52)를 포함한 광도파로의 제조를 간소화할 수 있다. 또한, 광도파부(52)를 기판(51)의 측면에 대하여 경사하도록 형성하는 것도 가능하다.

또한, 상기의 각 예에서는 도펀트가 Ti인 경우를 나타내었으나, 그 외의 티탄족, 바나듐족, 철족, 백금족, 희토류(希土類)에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 도펀트로서 사용하더라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이 광도파로는 투광성 세라믹스로 이루어지는 기판과, 기판의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 광도파로부를 포함하며, 상기 광도파로부의 빛의 진행 방향에 대한 측면이 기판에 의해 덮혀져 있기 때문에, 빛의 전송 효율을 향상할 수 있으며, 또한, 그 제조를 간편화할 수 있다.

<응용예 4>

본 예의 일렉트로루미네선스 소자는 도 27에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 투광성 세라믹스로 이루어지는 판 형상의 기판(71)을 갖는다. 이 기판(71)은 예를 들면, 그 표면 거칠기(Ra)가 0.005㎛, 기판(71)의 표면 결함 면적이 0.1%이다.

이 기판(71)상에는 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어지는 투명 전극층(72)이 예를 들면 200nm의 두께로 스퍼터링법 등에 의해 형성되어 있다. 이 투명 전극층(72)은 공통 전극층이 된다. 그리고, 이 투명 전극층(72)상에, 하부 절연층(73), 발광층(74), 상부 절연층(75)이 이 순서대로 형성되어 있다. 하부 절연층(73)으로서는, 예를 들면 산화규소를 주성분으로 하는 박막과 질화규소를 주성분으로 하는 박막의 적층막을 사용할 수 있다. 이 때의 층 두께는 예를 들면 50nm, 200nm으로 한다. 또한, 상부 절연층(75)으로서는, 예를 들면 질화규소를 주성분으로 하는 박막과 산화규소를 주성분으로 하는 박막의 적층막을 사용할 수 있다. 이 때의 층 두께는 각각 예를 들면 200nm, 50nm으로 한다.

발광층(74)의 발광 모재(母材)로서는, 예를 들면 황화스트론튬(SrS)을 사용할 수 있다. 그리고, 발광층(74)의 발광부로서는, 예를 들면 전자빔 증착법에 의한 황화세륨(Ce₂S₃)을 기판(71)상에 0.8㎛∼1.8㎛의 두께로 형성할 수 있다. 이 발광층(74)에는 발광층(74)의 결정성의 개선 및 발광부를 보다 균일하게 분포시켜 발광 효율을 높이기 위하여, 진공 중, 예를 들면 600℃에서 2시간정도 어닐링하는 것이 바람직하다.

상부 절연층(75)상에는 포토리소그래피 기술을 사용하여, 스트라이프(stripe) 형상의 각 알루미늄 전극이 배면 전극(76)으로서 소정의 간격을 두고 서로 평행하게 형성되어 있다. 각 배면 전극(76)은 화상을 표시하기 위한 주사 전극이 된다. 이에 따라, 박막형의 일렉트로루미네선스 소자가 구성되고 있다.

이 일렉트로루미네선스 소자에서는 본 발명의 투광성 세라믹스로 이루어지는 기판(71)을 사용함으로써, 발광층(74)의 두께를 다양하게 변화시키더라도, 어닐링한 후의 발광층(74)의 박리나 크랙은 거의 발견되지 않는다. 또한, 각 박막 형성시의 단선 등의 불량도 보여지지 않는다. 이는 상술한 각 종의 투광성 세라믹스의 열팽창 계수가 10×10^-6/℃∼11×10^-6/℃로, SrS로 이루어지는 발광층(74)의 열팽창 계수 11×10^-6/℃∼14×10^-6/℃와 차이가 작아, 발광층(74)과 기판(71) 사이에서 열팽창 계수의 미스매치(mismatch)를 회피할 수 있기 때문이다.

또한, 이 일렉트로루미네선스 소자에서는 기판 재료로서, SrTiO₃ 단결정과 같은 고가의 재료를 사용하지 않더라도, 그것과 동일한 광학 특성을 갖는 일렉트로루미네선스 소자를 구성할 수 있으며, 또한, HP(핫프레스)나 HIP(열간등압성형기(hot isostatic press))와 같은 고가의 장치를 사용하는 방법을 회피할 수 있다.

상술한 일렉트로루미네선스 소자는 본 발명의 투광성 세라믹스로 이루어지는 기판상에, 투명 공통 전극층과 각 주사용 전극층 사이에 형성된 발광부를 갖고 있으나, 이 기판은 투광성을 포함한 다결정체로 이루어지기 때문에, 발광층에 대한 열처리를 고온에서 실시할 수 있으며, 발광층의 발광 효율을 높일 수 있다.

<응용예 5>

본 예의 음향 광학 소자는 도 28에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 투광성 세라믹스로 이루어지는 음향 광학 매체부(81)가 실질적인 직육면체 형상(예를 들면 사각 기둥 형상)으로 형성되며, 압전성 세라믹스로 이루어지는 초음파 진동자부(82)가 음향 광학 매체부(81)의 단면과 동일한 단면적의 실질적인 직육면체 형상(예를 들면 사각 기둥 형상)으로, 또한 음향 광학 매체부(81)의 길이 방향의 단면에 동축 형상으로, 각 외주면이 면일치가 되도록 형성되어 있다.

이 음향 광학 소자에는 초음파 진동자부(82)에 초음파를 발생시키기 위한 내부 전극(83)이 그 한 단부가 외부에 노출되며, 노출 부분이 서로 이웃하는 전극 사이에서 번갈아지도록 압전성 세라믹스를 사이에 두고 형성되어 있다. 그리고, 각 내부 전극에 전력(전기 에너지)을 공급하기 위한 한쌍의 외부 전극(84)이 각각 형성되어 있다. 또한, 도시하지 않으나, 내부 전극(83)이 형성된 단부에는 그 단부에서의 초음파의 반사를 방지하기 위한 탄성체 등으로 이루어지는 초음파 흡수부를 형성해도 된다.

그리고, 이 음향 광학 소자에 있어서는, 음향 광학 매체부(81)와 초음파 진동자부(82)가 동시 소성에 의해 일체로 성형되어 있다.

이 음향 광학 소자에서는 내부 전극(83)이, 그 노출 부분이 서로 이웃하는 전극이 엇갈리도록 배치되어 있기 때문에, 각 내부 전극(83)에 대하여 외부 전극(84)으로부터 소정의 전기 에너지를 공급함으로써, 초음파 진동자부(82)로부터 초음파를 발생시키고, 그 초음파(85)를 초음파 진동자부(82)를 통하여 그것에 연결되어 있는 음향 광학 매체부(81)에 대하여 음향 광학 매체부(81)의 길이 방향을 따라 전파시킬 수 있다.

따라서, 전파한 초음파(85)에 의해 굴절률이 변화하고 있는 음향 광학 매체부(81)에는 유사적으로 회절격자가 굴절률의 변화에 따라 형성된다. 이에 따라, 음향 광학 매체부(81)에 대하여 초음파(85)의 전파 방향에 대하여 경사하여 빛(86)이 입사하면, 그 빛(86)에 대하여 회절을 발생시킬 수 있고, 예를 들면 1차광이나 2차광과 같은 회절광(87)을 발생시킬 수 있다. 이와 같은 회절광(87)은 예를 들면 2초점 렌즈 등의 광학 소자에 적용할 수 있다.

또한, 상기 구성에서는 음향 광학 매체부(81)가 본 발명의 투광성 세라믹스로 이루어지며, 초음파 진동자부(82)가 압전성 세라믹스로 형성되어 있기 때문에, 음향 광학 매체부(81)와 초음파 진동자부(82)를 동시 소성에 의해 일체로 성형하여 서로 연결시킬 수 있으며, 그 때문에, 음향 광학 매체부(81)와 초음파 진동자부(82)의 연결(접합) 강도를 높이는 것이 가능해진다.

다음으로, 이 음향 광학 소자의 제조방법예를 설명한다.

우선, 상술한 세라믹스 원료 분말을 조제하고, 이것을 유기 바인더와 함께 볼밀에 넣고, 예를 들면 16시간 습식 분쇄하여 슬러리를 얻는다. 그리고, 이 슬러리를 사용하여 예를 들면 닥터 블레이드법에 의해 시트 성형하여, 두께 20㎛∼100㎛정도의 그린시트를 얻는다. 그리고, 이 그린시트를 예를 들면 30mm×40mm의 직사각형 형상으로 절단하여, 도 29에 나타내는 바와 같이, 제 1 그린시트(88)를 제작한다.

한편, 초음파 진동자부(82)용 그린시트로서, 티탄산 바륨계의 압전성 세라믹스 원료 분말을 주성분으로 하는 슬러리를 조제하고, 이 슬러리를 예를 들면 닥터 블레이드법에 의해 시트 성형하여, 두께 20㎛∼100㎛정도의 그린시트를 제작한다. 그리고, 이 그린시트를 제 1 그린시트와 동일한 칫수의 직사각형 형상으로 절단하여 제 2 그린시트(89)를 제작한다.

또한, 그린시트(89)의 표면에, 백금 페이스트를 수㎛정도의 두께가 되도록 스크린 인쇄하고, 건조하여 내부 전극(83)이 되는 내부 전극용 페이스트부(89a)를 형성한다. 내부 전극용 페이스트부(89a)는 제 2 그린시트(89)의 두께보다 얇으며, 예를 들면 수㎛정도의 두께(바람직하게는 제 2 그린시트(99) 두께의 1/5이하)가 되도록 스크린 인쇄하고, 건조함으로써 형성할 수 있다.

이 때, 내부 전극용 페이스트부(89a)는 제 2 그린시트(89)의 3변에 이르도록 형성한다. 나머지 1변에는 제 2 그린시트(89)의 변의 길이에 대하여 1/10정도의 간격이 형성되도록, 내부 전극용 페이스트는 형성되어 있지 않다. 즉, 제 2 그린시트(89)에서는 제 2 그린시트(89)에 있어서의 1변 근방을 제외한 표면에, 내부 전극(83)이 되는 내부 전극용 페이스트부(89a)가 형성되어 있다.

계속해서, 복수의 제 1 그린시트(88) 및 제 2 그린시트(89)를 두께 방향으로 적층하고, 압착시켜 복합 적층체(90)를 제작한다.

다음으로, 이 복합 적층체(90)를 제 1 그린시트를 구성하는 세라믹스 원료 분말과 동일한 조성의 세라믹스 분말 중에 매립하고, 이것을 소성노 중에 있어서, 우선, 대기 조성의 분위기 중에서 가열하여 성형체(46)에 포함되는 유기 바인더를 소실시킬 수 있는 온도 영역까지 승온시킨다. 이 후, 더 승온시키면서 산소를 주입하여 산소 농도를 대기 중의 산소 농도로부터 상승시키고, 이 분위기를 유지하며, 예를 들면 1600℃의 소성 온도까지 승온한다. 그 소성 분위기 및 소성 온도를 유지하면서 20시간, 복합 적층체(90)를 소성하여 소결체를 얻는다. 그리고, 이 소결체에 대하여 도 30에 나타내는 바와 같이, 양 측면에 노출되어 있는 각 내부 전극(83)에 대하여 전기 에너지를 공급할 수 있도록, 예를 들면 은(Ag) 페이스트를 베이킹함으로써 외부 전극(84)을 각각 형성한다.

이 음향 광학 소자에서는 초음파 진동자부(82)로부터 발생하는 초음파가 종진동이 되기 때문에, 전기－기계의 변환 효율을 높일 수 있음과 동시에, 음향 광학 매체부에 있어서의 굴절률이 높기 때문에, 소형화가 가능해진다. 또한, 일체로 성형되어 있기 때문에 음향 광학 매체부(81)와 초음파 진동자부(82)의 접합 강도를 개선할 수 있고, 내구성도 향상한다.

이상의 음향 광학 소자에 의하면, 본 발명의 투광성 세라믹스로 이루어지는 음향 광학 매체부와, 이 음향 광학 매체부에 연결되어 형성된 압전성 세라믹스로 이루어지는 초음파 진동자부와, 내부 전극을 가지며, 이들 음향 광학 매체부, 초음파 진동자부 및 내부 전극이 동시 소성에 의해 일체로 성형되어 있기 때문에, 음향 광학 매체부와 초음파 진동자부 사이의 연결 강도를 높이는 것이 가능해진다.

<응용예 6>

본 예의 로드 렌즈는 도 31에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 투광성 세라믹스로 이루어지고, 실질적으로 기둥 형상, 보다 바람직하게는 원기둥 형상으로 형성된 기재(基材)(101)를 갖고 있다. 그리고, 이 기재(101)의 양단부(길이 방향의 단부)에 외측 방향으로 볼록하게 되는 렌즈부(102)가 각각 형성되어 있다. 렌즈부(102)는 그 표면이 구면(球面) 형상으로 되어 있으며, 그 중심축이 기재(101)의 중심축에 실질적으로 일치하고 있고, 또한, 렌즈부(102)의 정점이 기재(101)의 중심축상에 위치하도록 되어 있다.

그리고, 기재(101)가 상유전체이며, 다결정체인, 즉 복굴절을 나타내지 않는 것이기 때문에, 로드 렌즈를 제작할 때, 복굴절을 나타내는 것 예를 들면 LiNbO₃ 단결정체를 소재로서 사용한 경우와 같이 결정축의 방향을 고려하는 것을 생략할 수 있으며, 제작을 간편화할 수 있다.

또한, 이 로드 렌즈에서는 기재(101)의 굴절률이 1.9이상이기 때문에, 로드 렌즈를 도 31에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 오목 렌즈(112)와 조합하여 내시경의 릴레이(relay) 렌즈계에 사용한 경우, 릴레이 렌즈계의 밝기를 증가시키고, 화상 품질을 향상할 수 있다. 또한, 상기에서는 렌즈부(102)가 외측 방향으로 볼록 형상인 예를 들었으나, 반대로 오목 형상의 렌즈에도 적용 가능하다.

이 로드 렌즈는 본 발명의 투광성 세라믹스로 이루어지는 기재와, 이 기재의 길이 방향의 한쪽 또는 양쪽에 형성된 렌즈부를 갖고 있고, 이 기재는 투광성을 포함한 상유전체이며, 다결정체이기 때문에, 결정축 방향에 상관없이, 그 설계의 자유도를 크게 향상시킬 수 있다. 특히, 이 기재는 굴절률이 1.9이상이기 때문에, 이 로드 렌즈를 내시경의 릴레이 렌즈계에 사용한 경우, 유리 등의 기재를 사용한 릴레이 렌즈계보다도 밝기를 증가시켜, 내시경에 얻어지는 화상 품질을 향상할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 투광성 세라믹스는 굴절률이 1.9이상이며, 상유전체이기 때문에, 이것을 렌즈나 프리즘 등의 광학 부품으로서 이용한 광 픽업 등의 광학 소자의 광학 특성을 향상시킬 수 있음과 동시에, 이 광학 소자의 소형화를 도모할 수 있다.

Claims (36)

1. 삭제
2. 굴절률 1.9이상을 가지고, 상유전체(常誘電體)이며, 일반식 : ABO₃로 표시되는 페로브스카이트(perovskite)형 결정상(단, 식 중, A는 페로브스카이트형 결정상의 A사이트 원소, B는 페로브스카이트형 결정상의 B사이트 원소를 나타낸다)으로 이루어지는 산화물 다결정체를 주 결정상으로 하는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 일반식 ABO₃로 표시되는 페로브스카이트형 결정상은 A사이트 원소로서 바륨, B사이트 원소로서 마그네슘 및 탄탈을 포함하는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 페로브스카이트형 결정상은 B사이트 원소로서 주석 및 지르코늄을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 페로브스카이트형 결정상을

   일반식 I : Ba{(Sn_uZr_1-u)_xMg_yTa_z}_v O_w

   (단, x+y+z＝1, 0≤u≤1.00, 1.00≤v≤1.05, w는 임의)로 표시했을 때, 상기 일반식 I에서, x, y, z은 점 A(x＝0.40, y＝0.23, z＝0.37), 점 B(x＝0, y＝0.39, z＝0.61), 점 C(x＝0, y＝0.27, z＝0.73), 점 D(x＝0.40, y＝0.11, z＝0.49)로 둘러싸인 범위 이내(단, 점 A와 점 B를 잇는 선상은 제외함)에 있는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 일반식 I에서, x, y, z은 점 E(x＝0.400, y＝0.210, z＝0.390), 점 F(x＝0.125, y＝0.325, z＝0.550), 점 G(x＝0.125, y＝0.290, z＝0.585), 점 H(x＝0.400, y＝0.170, z＝0.430)로 둘러싸인 범위 이내에 있는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 일반식 ABO₃로 표시되는 페로브스카이트형 결정상은 A사이트 원소로서 바륨, B사이트 원소로서 아연 및 탄탈을 포함하는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 페로브스카이트형 결정상은 B사이트 원소로서 지르코늄을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 페로브스카이트형 결정상을

   일반식 II : Ba(Zr_xZn_yTa_z)_vO_w

   (단, x+y+z＝1, 0≤u≤1.00, 1.00≤v≤1.050, w는 임의)로 표시했을 때, 상기 일반식 II에서, x, y, z은 점 A(x＝0.01, y＝0.29, z＝0.70), 점 B(x＝0.06, y＝0.29, z＝0.65), 점 C(x＝0.06, y＝0.36, z＝0.58), 점 D(x＝0.01, y＝0.36, z＝0.63)로 둘러싸인 범위 이내에 있는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 일반식 II에서, x, y, z은 점 E(x＝0.020, y＝0.300, z＝0.680), 점 F(x＝0.050, y＝0.300, z＝0.650), 점 G(x＝0.050, y＝0.350, z＝0.600), 점 H(x＝0.020, y＝0.350, z＝0.630)로 둘러싸인 범위 이내에 있는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
11. 제 2 항에 있어서, 상기 일반식 ABO₃로 표시되는 페로브스카이트형 결정상은 A사이트 원소로서 바륨, B사이트 원소로서 마그네슘 및 니오브를 포함하는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 페로브스카이트형 결정상은 B사이트 원소로서 주석, 지르코늄, 아연을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 페로브스카이트형 결정상을

    일반식 III : Ba{(Sn_uZr_1-u)_x(Zn_tMg_1-t) _yNb_z}_vO_w

    (단, x+y+z＝1, 0≤t≤1.00, 0≤u≤1.00, 1.00≤v≤1.450, w는 임의)로 표시했을 때, 상기 일반식 III에서, x, y, z은 점 A(x＝0.25, y＝0.35, z＝0.40), 점 B(x＝0, y＝0.35, z＝0.65), 점 C(x＝0, y＝0.20, z＝0.80), 점 D(x＝0.10, y＝0.10, z＝0.80), 점 E(x＝0.55, y＝0.10, z＝0.35), 점 F(x＝0.35, y＝0.30, z＝0.35), 점 G(x＝0.30, y＝0.30, z＝0.40)로 둘러싸인 범위 이내에 있는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 일반식 III에서, x, y, z은 점 H(x＝0.250, y＝0.300, z＝0.450), 점 I(x＝0.050, y＝0.300, z＝0.650), 점 J(x＝0.150, y＝0.200, z＝0.650), 점 K(x＝0.350, y＝0.200, z＝0.450)로 둘러싸인 범위 이내에 있는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
15. 제 3 항, 제 7 항 또는 제 11 항에 있어서, 철, 코발트, 니켈로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 금속 원소를, 상기 산화물 다결정체에 대하여 1.2몰%이하 더 함유하는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
16. 제 3 항, 제 7 항 또는 제 11 항에 있어서, 가시광의 직선 투과율이 20%이상인 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
17. 제 6 항, 제 10 항 또는 제 14 항에 있어서, 가시광의 직선 투과율이 50%이상인 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
18. 제 3 항, 제 7 항 또는 제 11 항에 있어서, 굴절률이 2.0이상인 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
19. 제 2 항에 있어서, 상기 산화물 다결정체 중에 납을 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스.
20. 세라믹스 원료 분말과 바인더를 소정 형상으로 성형하여 이루어지는 미소성의 세라믹스 성형체를 얻는 단계;

    상기 미소성의 세라믹스 성형체를 상기 세라믹스 원료 분말과 실질적으로 동일한 조성의 세라믹스 분말과 접하도록 배치하는 단계; 및

    상기 바인더를 제거할 수 있는 온도가지 산화성 분위기 중에서 승온하여 상기 바인더를 제거한 후, 상기 산화성 분위기에서의 산소 농도보다도 높은 산소 농도로, 상기 미소성의 세라믹스 성형체를 소성하는 단계;를 거쳐 제 2 항 내지 제 19 항에 기재된 투광성 세라믹스를 얻는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스의 제조방법.
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22. 제 20 항에 있어서, 상기 미소성의 투광성 세라믹스 성형체를 상기 세라믹스 분말 중에 매립하고, 이 상태에서 상기 투광성 세라믹스 성형체를 소성하는 것을 특징으로 하는 투광성 세라믹스의 제조방법.
23. 제 2 항 내지 제 19 항에 기재된 투광성 세라믹스를 광학 부품으로 사용한 것을 특징으로 하는 광학 소자.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 투광성 세라믹스로 이루어지는 렌즈를 포함한 것을 특징으로 하는 광학 소자.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 렌즈를 기록 매체에 대향 배치되는 대물 렌즈로서 사용하여 광 픽업을 구성하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
26. 제 23 항에 있어서, 상기 투광성 세라믹스로 이루어지는 평판 형상 기판과, 상기 평판 형상 기판상에 형성된 상기 평판 형상 기판과 굴절률이 다른 광학 기능부를 구비하여, 평판 광학 소자를 구성하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 광학 기능부는 상기 투광성 세라믹스로 이루어지는 평판 형상 기판에 대한 굴절률을 변화시키기 위한 도펀트(dopant)로서, 티탄족, 바나듐족, 철족, 백금족, 희토류(希土類)로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
28. 제 23 항에 있어서, 상기 투광성 세라믹스로 이루어지는 기판과, 상기 기판의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 광도파부(光導波部)를 구비하며, 빛의 진행 방향에 대한 상기 광도파부의 측면이 상기 투광성 세라믹스로 이루어지는 기판에 의해 덮혀져서, 광도파관을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
29. 제 28 항에 있어서, 상기 광도파부는 이 광도파부 내부를 진행하는 빛의 진행 방향을 변경하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
30. 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서, 상기 광도파부는 상기 투광성 세라믹스로 이루어지는 기판에 대한 굴절률을 변화시키기 위한 도펀트로서, 티탄족, 바나듐족, 철족, 백금족, 희토류로 이루어지는 그룹에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
31. 제 23 항에 있어서, 상기 투광성 세라믹스로 이루어지는 기판과, 상기 기판상에 형성되며, 일렉트로루미네선스 (electroluminescence)에 의한 발광층을 포함한 발광부와, 상기 발광부를 사이에 두도록 형성된 공통 전극 및 주사 전극을 구비하여, 일렉트로루미네선스 소자를 구성하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
32. 제 31 항에 있어서, 상기 발광층은 모체 재료로서 알칼리토류 금속의 황화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
33. 제 23 항에 있어서, 상기 투광성 세라믹스로 이루어지는 음향 광학 매체부와, 상기 음향 광학 매체부에 인접하여 형성된 압전 세라믹스로 이루어지는 초음파 진동자부를 구비하여, 음향 광학 소자를 구성하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
34. 제 33 항에 있어서, 상기 초음파 진동자부 내에 형성되며, 상기 압전 세라믹스에 전기 에너지를 공급하기 위한 내부 전극과, 이 내부 전극에 접속되는 외부 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
35. 제 34 항에 있어서, 상기 음향 광학 매체부와 상기 초음파 진동자부는 동시 소성에 의해 일체로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
36. 제 23 항에 있어서, 상기 투광성 세라믹스로 이루어지는 기재(基材)와, 상기 기재의 길이 방향의 단부에 형성된 렌즈부를 구비하여, 로드 렌즈(rod lens)를 구성하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.