WO2005124398A1

WO2005124398A1 - 光学材料、光学レンズおよびプリズム

Info

Publication number: WO2005124398A1
Application number: PCT/JP2005/011433
Authority: WO
Inventors: Kazuo Fujiura; Tadayuki Imai; Masahiro Sasaura; Kouichirou Nakamura
Original assignee: Nippon Telegraph And Telephone Corporation
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2005-06-22
Publication date: 2005-12-29
Also published as: CN1938605A; US7674737B2; EP1760496A1; EP1760496A4; CN100399058C; KR20070022026A; US20070199505A1; KR100998098B1; JPWO2005124398A1

Abstract

　高屈折率で異方性が無く、透過波長範囲の広い光学材料を得る。αβＯ３からなり、αはＫ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａの少なくとも１つであり、βはＴａ、Ｔｉの少なくとも１つである立方晶の結晶材料を用いる。好ましくは、ＫＴａ１－ｘＮｂｘＯ３からなり、組成ｘが０≦ｘ≦０．３５である立方晶の単結晶材料を用いて、相転移温度を室温以下としながら、さらに屈折率を高める。

Description

明細書

光学材料、光学レンズおよびプリズム

技術分野

[0001] 本発明は、光学材料、光学レンズおよびプリズムに関し、より詳細には、高屈折率で異方性が無ぐ透過波長範囲の広い光学材料、光学レンズおよびプリズムに関する。

背景技術

[0002] 従来、光学レンズ、プリズムなどの光学部品は、カメラ、顕微鏡、望遠鏡などの光学機器、プリンタ、コピー機など電子写真方式の記録装置、 DVDなどの光記録、光デバイス等に用いられている。例えば、光記録の分野では、記録密度を高めるために、記録用のレーザ光のビーム径をできる限り小さくする必要がある。そこで、より短い波長の光を効率よく集光するために、短い波長まで高い透過率を維持し、屈折率が可能な限り高ぐ異方性が無いレンズまたはプリズムが必要となっている。

[0003] 例えば、レーザ光のビーム'スポット径は、光源の波長 λとレンズの開口数 ΝΑで決定され、 0. 8 Χ λ ΖΝΑであることが知られている。従来の DVD記録装置では、波長 650nmの半導体レーザと NA=0. 6のレンズとを用いて、 5インチ'ディスクに 4. 7G Βの情報を記録することができる。近年、 ΝΑを大きくし波長を短くした DVD (Blu- m y)記録装置が開発されている。この装置では、光源として 405nmの半導体レーザと NA=0. 85のレンズとを用いて、 5インチ ·ディスクで約 23GBの記録容量を実現している。

[0004] さらに、高屈折率の微小レンズを用いて、光の全反射部でのエバネッセント光により、記録密度を高める-ァフィールド記録方式が知られている。この微小レンズは、ソリッドィマージヨンレンズ（SIL : Solid Immersion Lens)と呼ばれる半球状のレンズであり、光記録媒体と対物レンズとの間に配置される。このような光学系では、対物レンズを透過したビーム'スポット径は、等価的に λ Z (nX NA)となり（nは SILの屈折率）、 S ILを用いない場合に較べて、 lZnに絞ることができる（例えば、非特許文献 1参照）。光記録媒体の記録面と SIL底面との間隔が、光波長の 1Z4以下である領域においては、 SILを透過したレーザ光力 SIL内部と同一の性質で出射されていることになり、ビーム'スポット径は、回折限界の lZnに絞られる。

[0005] 上述した SILでは、受光角を 0としたとき、 NA=n²sin Θとなり、光学材料の屈折率が大きく影響を及ぼす。このため、屈折率の高い光学材料が不可欠であり、集光性の観点力光学材料が複屈折を持たな、均質な材料であることが不可欠である。さらに、短い波長まで光透過性が劣化しない光学材料であることも重要である。 SIL以外でも、カメラ、顕微鏡、ステツパなどの光学部品は、実装上の制約が大きぐ出来る限り屈折率が高ぐ集光性の高い小型のレンズが必要である。同じ大きさならば、 NAが大きぐ集光性が高ぐ明るいレンズを実現できることが望ましい。また、プリズムについても同様であり、高屈折率材料を用いることにより、小型で十分な分光特性を実現することができる。

[0006] 上記の観点から、高屈折率ガラス、結晶材料の検討がなされてきた。ガラスにぉ、ては、 La、 Pbを多量に含有する高屈折率ガラス、 TeOを主成分とするガラスが知ら

2

れている。し力しながら、可視光領域において屈折率 2. 2を実現できる光学材料は開発されておらず、屈折率を高くすると、 400nm付近の光透過特性が劣化するという問題があった。

[0007] 一方、結晶材料については、多くの酸化物結晶で、屈折率が高い材料を用いたレンズが発明されている（例えば、特許文献 1参照)。し力しながら、結晶材料においては、複屈折が無い光学的に均質な材料は、結晶構造が立方晶であるものに限定される。特許文献 1には、多くの結晶が開示されている力等方性の材料としては、 Sr NbO、 SrTaO、 Bi SiO 、 Bi GeO , Bi Ge O 、 GaPに限定されている。これ

3 3 20 12 20 12 4 3 12

ら結晶においても、可視光領域の屈折率は、 2. 06-2. 22の範囲に留まっている。

[0008] また、高輝度の液晶プロジェクタなどには、可視光領域の透過性に優れ、屈折率の異方性が無ぐ屈折率が高い材料を用いた偏光光学系用のプリズムが必要になる。従来、ホウケィ酸ガラスが用いられていたが、光弾性効果が大きいという欠点があつた。そこで、鉛含有ガラスなどの高屈折率ガラスを用いることが検討されているが、これらガラスは短、波長域の光透過特性が悪ぐ液晶プロジェクタで使用する波長領域をカバーすることができな、と、う問題があった。 [0009] さらに、大気汚染の計測装置などには、波長 5 μ m程度までの長波長領域にわたつて吸収がなぐ高い屈折率を有する光学材料が求められている。これまでに知られている光学材料の長波長領域の光透過特性は、以下の通りである。石英系ガラスの光透過域は、波長 2 m程度までであり、屈折率も小さい。 ZBLAN (ZrF — BaF —La

4 2

F -A1F —NaF)などのフッ化物ガラスは、光透過特性に優れる力屈折率が 1. 5

3 3

前後と小さい。 Ge— Sb— Seなどのカルコゲナイトガラスは、光透過特性に優れているが、毒性に問題がある。従って、長波長領域において光透過特性に優れ、屈折率の高、光学材料が求められて、る。

[0010] 特許文献 1 :特開 2000— 19301号公報

非特許文献 1 :シャープ技報、「大容量光ディスクの動向」、第 72号、 1998年 12月、 pp. 9 - 12

発明の開示

[0011] 本発明の目的は、高屈折率で異方性が無ぐ透過波長範囲の広い光学材料、光学レンズおよびプリズムを提供することにある。

[0012] 本発明の光学材料は、このような目的を達成するために、 α β θからなり、 aは K、

3

Ba、 Sr、 Caの少なくとも 1つであり、 βは Ta、 Tiの少なくとも 1つである立方晶の結晶材料からなることを特徴とする。例えば、 αは Κ、 βは Taとすれば、幅広い温度範囲において複屈折が無ぐ可視光領域で 2. 2〜2. 4の高い屈折率を得ることができる。また、 KTaO からなり、酸素欠損量 dが 0≤d< 10_⁷である立方晶の結晶材料から

3-d

なることを特徴とする。

[0013] 別の態様によれば、 KTa Nb Oからなり、組成 x力 0≤χ≤0. 35である立方晶の結晶材料力もなることを特徴とする。この構成によれば、相転移温度は、室温以下でありながら、さらに屈折率を高めることができる。また、 K Li TaOからなり、組成

l-y y 3

yが 0≤y≤0. 02である立方晶の結晶材料とすることもできる。

[0014] さらに別の態様によれば、 K Li Ta Nb O力らなり、組成 x力 S0≤x≤0. 35で

l-y y 1-χ χ 3

あり、組成 yが 0≤y≤0. 02である立方晶の結晶材料力もなることを特徴とする。この構成によれば、結晶の相転移を、潜熱を伴わない 2次の相転移とすることができ、クラックの発生などの問題を解決することができる。図面の簡単な説明

[0015] [図 1]図 1は、 KTの屈折率の波長依存性を示す図、

[図 2]図 2は、 KTの光透過特性を示す図、

[図 3]図 3は、 KTの酸素欠損と波長 405nmにおける吸収係数との関係を示す図、 [図 4]図 4は、 DVD記録装置のピックアップ系の構成を示す図、

[図 5]図 5は、 KTNの Nb添カ卩量 Xと屈折率および相転移温度との関係を示す図、 [図 6]図 6は、 KTNの Nb添加量 Xと短波長吸収端およびアッベ数との関係を示す図

[図 7]図 7は、 KTNの長波長側のスペクトルを示す図、

[図 8]図 8は、 Sr添加量 Xと相転移温度との関係を示す図、

[図 9]図 9は、本発明の一実施形態にカゝかるクロスダイクロイツクプリズムの構成を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0016] 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態においては、光学材料として K Li Ta Nb O (0≤x≤l, 0≤y≤l、以下、 K

l -y y l -x 3

LTNとヽぅ）なる化学式を有する結晶材料を用いて、室温で立方晶となる組成を用いたレンズおよびプリズムを作成することを特徴としている。 KLTNは、立方晶から正方晶へと温度により結晶系を変える性質を有している。 Liの含有量力^〜 0. 02、 Nbの添加量が 0〜0. 35の領域であれば、立方晶から正方晶への相転移温度を室温以下とすることができる。従って、室温での使用において複屈折の無い光学材料が得られ、この結晶材料で作製したレンズおよびプリズムは、透過光の偏光依存性が無くなる。

[0017] (KT)

上述の組成において、 KTaO (x = 0, y=0、以下、 KTという）は、ほぼ— 273°Cの

3

相転移温度を有し、幅広い温度範囲において複屈折の無い結晶材料が得られる。この組成においても可視光領域で 2. 2〜2. 4の高い屈折率を得ることができ、光学レンズゃプリズムとしての性能は高い。図 1に、 KTの屈折率の波長依存性を示し、図 2 に、 KTの光透過特性を示す。 KTaOは、可視光の波長領域（400〜800nm)におヽて 2. 2以上の屈折率を有しており、波長 400nm付近で ίま、 2. 38【こ達して!/ヽる。また、図 2に示した光透過特性においては、光の吸収端が約 360nmであり、短い波長まで十分な光透過性を維持していることがわかる。具体的には、波長 400nm付近では、厚さ 10mmの材料で透過率が 80%以上またはこれと同等の透過率を有する。

[0018] しかし、ぺロブスカイト型酸ィ匕物は、作製条件、熱処理条件によって容易に酸素欠損を生じる。この酸素欠損によって発生するキャリアによる光吸収によって、光透過特性が劣化する。図 3に、 KTの酸素欠損と波長 405nmにおける吸収係数との関係を示す。 KTaO結晶を育成する際に、雰囲気中の酸素分圧を変化させて作製した試

3

料を準備する。酸素雰囲気中の熱重量分析により増加する重量力酸素欠損を測定し、分光光度計を用いて可視光領域の吸収係数を試料ごとに測定する。図 3に示したように、酸素欠損が増大するとともに、吸収係数も増大することがわかる。レンズ等の実用性を考慮すると、材料の内部光透過率は、 1cmあたり 90%以上であることが望ましい。従って、 KTの酸素欠損は、 10_⁷以下であることが不可欠であり、その場合、 KTの組成は、 KTaO (0≤d< 10^_7)と表される。

3-d

[0019] なお、 Kを、 Ba、 Sr、 Caのうち少なくとも 1つの元素で置き換え、かつ、 Taを、 Tiで置き換えた結晶材料を用いることもできる。このような結晶でも、相転温度に大きな変化をもたらすことなぐ屈折率をさらに上昇させることができる。

[0020] (KTN)

さらに屈折率が高い材料を必要とする場合には、 Nbを添加することで効果的に屈折率を上昇させることができる（KTa Nb O : 0≤x≤l、 y=0、以下、 KTNという）。但し、 KNbO (x= l, y=0)では、相転移温度が、約 420°Cになるため、室温では

3

複屈折を有することになる。従って、室温で利用する場合には、 Nbの添加量に制限が発生する。具体的には、 Nbの含有量力 Taに対して 35%を超えると相転移温度が室温以上になる。さらに、相転移温度が室温以下であっても、保管や輸送温度が相転移温度以下になる場合には、結晶材料が相転移を繰り返すことになる。この場合、結晶の構造変化を伴うため、結晶にクラックが発生するなど、信頼性を低下させる要因となる。これは、 KTNの組成では、相転移が潜熱を伴う 1次の相転移となるためである。 [0021] (KLTN)

そこで、 Liを添加することにより、結晶の相転移を、潜熱を伴わない 2次の相転移とすることができ、クラックの発生などの問題を解決することができる。従って、保管ゃ輸送温度に比べて相転移温度が十分に低い場合には、 KTNによって十分に高性能で信頼性の高ヽレンズまたはプリズムを構成することができる。さらに高屈折率化し、保管や輸送温度と相転移温度が近接してきた場合には、 Liを添加した KLTNが有効となる。

[0022] 以上のことから、従来の材料では不可能であった高屈折率で複屈折が無い光学レンズならびにプリズムを実現することができる。以下、実施例を用いて説明する力本発明の特許請求の範囲を、下記の実施例で限定するものではな、。

実施例 1

[0023] (KT結晶力もなるレンズ）

TSSG法で育成した KT結晶を、ワイヤーソーを用いて、 [100]方位で 1. 2〜1. 5 mm厚にスライスする。スライスした基板を、ワイヤーソーを用いて、 1. 2〜1. 5mmの間隔で切り出し、 1. 2〜1. 5mm角の立方体を作製する。この立方体結晶を研磨材とともに容器に入れ、攪拌することにより角をとり、ほぼ球状の粗研磨ボールを得る。粗研磨ボールを、さらに研磨剤と 2枚の研磨板に挟み込み、所定の加重を加えながら回転させることにより、直径 1. Ommのボールレンズを得る。ボールレンズを、ヮックスを用いて研磨板に固定し、一定加重を加えて回転研磨することにより、 1面を平坦に加工して、半球状のレンズを得ることができる。この微小半球レンズを SILとして用 V、ることにより、 DVD記録装置のピックアップを構成する。

[0024] 図 4に、 DVD記録装置のピックアップ系の構成を示す。半導体レーザから出射されたレーザ光は、対物レンズ 31を透過して、所定のビーム'スポット径に絞られる。対物レンズから出射したレーザ光は、 SIL32で集光され、 SIL32の底面で焦点を結ぶ。光記録媒体 33の記録面と SIL32底面との間隔力光波長の 1Z4以下に設定されており、 SIL32からしみ出したレーザ光は、所定のビーム'スポット径で光記録媒体 33 の記録面に達する。

[0025] 実施例 1で用いた半導体レーザは、 685nmの波長である。 NA=0. 65の対物レンズと、屈折率 2. 23の KT結晶の SILとを用いて、 DVD記録用の評価装置により記録密度を評価すると、 19GbitZinch²の記録密度を実現できる。従来の高屈折率ガラスを SILに用いた場合は、波長 685nmでの屈折率が 2. 0であり、記録密度は 16Gbi t/inch²に留まる。

[0026] 従って、従来のレンズ材料よりも高ヽ屈折率を有する材料を用いて、レンズを構成することにより、高い記録密度を実現することができる。また、実施例 1のレンズ材料によれば、集光特性が優れており、材料の複屈折が存在していないことが明らかである。

[0027] なお、実施例 1においては、波長 685nmの半導体レーザを用いたが、図 1, 2に示したように、実施例 1のレンズ材料は、波長 360nmまでレンズの集光特性が良好である。従って、さらに短い波長領域において、さらに高密度の記録を実現することができる。例えば、 DVD記録用の評価装置に、波長 405nmの半導体レーザと NA= 2. 2の SILとを用いて、 5インチ'ディスクに近接場記録を適用すると、記録容量 150GB を達成することができる。

実施例 2

[0028] (KTN結晶力もなるレンズ）

図 5に、 KTNの Nb添加量 Xと屈折率および相転移温度との関係を示す。測定波長は、 632. 8nmであった。 Nb添カ卩量に比例して屈折率が上昇し、 x=0. 35で屈折率 2. 27に達している。屈折率と同様に相転移温度も直線的に上昇し、 x=0. 35でほぼ 25°Cになる。従って、 Nbの添カ卩が屈折率の増加に有効であること、結晶が複屈折を持たない条件で使用するためには、 Nb添加量が 0. 35以下であることが重要であることがわ力る。

[0029] Nb添加量 x=0. 35の結晶を用いて、実施例 1と同様に SILを作製する。 NA=0.

65の対物レンズと、屈折率 2. 27の KTN結晶の SILとを用いて、 DVD記録用の評価装置により記録密度を評価すると、 21GbitZinch²の記録密度を実現できる。また、 DVD記録用の評価装置に、波長 405nmの半導体レーザと NA= 2. 2の SILとを用いて、 5インチ ·ディスクに近接場記録を適用すると、記録容量 160GBを達成することができる。 [0030] 一方、 Nb添加量が 0. 35以上になると、結晶の相転移温度が室温に近くなるため、結晶に圧力を加えるなどの外部からの影響により容易に正方晶に相転移し、結晶の光学的均質性を維持できなくなる。また、光透過特性が劣化し、波長吸収端が 400η mとなる。従って、 Nb添加量が 0. 35以上になると、レンズとして NAを増加させることは可能であるが、実用上、光学的均質性、透過特性が得られない。図 6に、 KTNの Nb添加量 Xと短波長吸収端およびアッベ数との関係を示す。 Nbを多く含む結晶は、屈折率が大きくなるとともに分散が大きくなり、光吸収端が長波長側にシフトする。また、光吸収端が長波長側にシフトするに伴って、屈折率分散量が大きぐすなわちァッべ数が小さくなる。 KTN材料は、 Nbの添カ卩により、高屈折率、高分散になることがゎカゝる。

[0031] 図 7は、 KTNの長波長側のスペクトルを示す。縦軸の透過率は、結晶の両表面での反射を含んでいるため、内部透過率ではない。例えば、波長における内部透過率は 100%である。このように、 KTN結晶は、波長 5 mまで吸収を持たず、高い屈折率を有しているので、中赤外領域におけるレンズ、プリズムに適用することができる。

実施例 3

[0032] (KLT)

KTに Liを添加することにより、結晶育成温度を下げることができ、結晶育成過程において、 K Oの蒸発量を低減することができる。 K Oが蒸発すると結晶製造装置の

2 2

上部の低温領域に凝縮し、凝縮量が多くなると、るつぼ内部に落下する。凝縮物の落下により、これを核とする雑晶が育成中の溶液に浮き、結晶の安定成長を妨げる。従って、 Liを添加することにより、結晶の大型化、歩留まりの向上を図ることができ、レンズの低価格ィ匕に貢献することができる。

[0033] KTの育成溶液に、 Li COを添加し、 K Li TaO (0≤y≤0. 02、以下、 KLTと

2 3 1-y y 3

いう）の組成の結晶を育成する。組成 yを 0. 02以下としたのは、 y>0. 02では立方晶を維持できなくなるからである。このとき、 K CO

2 3に対する Li CO

2 3の量は、 18mol

%である。この KLTの屈折率は、組成 yに対して、波長 405nmでは、

n (@405nm) = 2. 353— 0. 19y と表される。この式から明らかなように、 Liの添カ卩によって結晶の屈折率は低下する 1S 低下量は、 Liの最大添加量 0. 02において、わずかに 0. 0038程度であり、実用上問題とならない範囲である。一方、上述したように、結晶育成温度を下げることができるので、歩留まりが 20%向上する。

実施例 4

[0034] 実施例 1の結晶材料に対して、 Kを Baに置き換え、 Taを Tiで置き換えた BaTiOは

3

、相転移温度が 120度である。そこで、実施例 3の結晶材料と同様に、 Liに代えて Sr を添カ卩した Ba Sr TiO (0. 34≤x≤ 1)を作製する。図 8に、 Sr添カ卩量 xと相転移温度との関係を示す。立方晶から正方晶への相転移温度は、 Srの添加量が増加するほど低下する。室温で立方晶であるためには、相転移温度が室温以下であることが望ましぐ図 8より、糸且成 Xは 0. 34以上であることが望ましい。

実施例 5

[0035] (KLTN)

図 5に示したように、 Nb添加量が 0. 2以上となると、相転移温度は 100°Cを越える。従って、保管や輸送温度が相転移温度以下になる可能性があり、結晶材料が相転移を繰り返すことによるクラックの発生などが考えられる。そこで、 Li添加量 y=0. 0 1の KLTNを用いて、クラック発生を抑制する。

[0036] Nb添加量 x=0. 35の結晶を作製し、 45°C〜 + 60°Cの温度サイクルを施した。

その結果、 Liを添カ卩しない結晶では、 1000サイクル経過後、 100試料のうち 2〜3試料の表面に微小クラックが発生した。一方、 Li添加量 y=0. 01の結晶では、クラックの発生は認められなかった。

実施例 6

[0037] (KT結晶力もなるプリズム）

図 9に、本発明の一実施形態に力かるクロスダイクロイツクプリズムを示す。実施例 1 と同様の組成の KT結晶を用いて、 3板式色分離合成光学系に用いられる三角柱プリズム 5 la〜5 Idを 4本作製する。作製には、通常の研磨技術を用いる。三角柱プリズム 51a〜51dの直角面には、誘電体多層膜コーティングを施し、各々直角面を接合する。接合された四角柱の横断面の一方の対角線となる直角面 52a, 52cには、 R GB信号のうち R信号を反射し、 G信号および B信号を透過する多層膜を付す。他方の対角線となる直角面 52b, 52dには、 B信号を反射し、 R信号および G信号を透過する多層膜を付す。このようにして、 RGB信号に分離して各々変調を加えてカゝら合成する 3板式色分離合成光学系に用いられるクロスダイクロイツクプリズムを作製する。

[0038] このクロスダイクロイツクプリズムをプロジェクタに設置する。光源は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプまたはハイパワーキセノンランプを用いて、 2000ルーメンの高輝度で画像を投射する。本実施形態にカゝかるクロスダイクロイツクプリズムは、 2. 2WZcm²の照射強度で、 10分間照射した場合の透過率の劣化力 1%以下またはこれと同等の透過率劣化特性を有する。従って、本プロジヱクタの投射映像は、長時間にわたり輝度が変化せず、演色性の高い映像を維持することができる。このように、 KT結晶は、高光耐性、高均質性、高光透過特性を示すので、この材料を用いたクロスダイクロイツクプリズムは、プロジェクタなどの高光入力の映像装置へ適用することができる。

実施例 7

[0039] (KTN結晶力なるプリズム）

実施例 2と同様の KTN結晶を用いて、実施例 6と同様のクロスダイクロイツクプリズムを作製する。実施例 6と同様に、 3板式色分離合成光学系を構成するプロジェクタに適用する。 Nbを添加したプリズムにおいても、光透過特性、光耐性は劣化せず、実施例 6と同様に、安定した高い輝度の映像を投射することができる。また、 Liを添カロした KTLN結晶を用いた場合でも、クロスダイクロイツクプリズムとして、十分な特性を維持することができる。

実施例 8

[0040] (多結晶材料）

上述した実施例の結晶材料は、単結晶材料を用いたが、多結晶材料であっても、高屈折率で異方性が無ぐ透過波長範囲の広い光学材料を作製することができる。以下に、多結晶の KTの作製方法について述べる。原料として K COと Ta Oの粉

2 3 2 5 末を、 1 : 1のモル比で混合した後、白金容器に入れ、 1000度の酸素雰囲気中で 10 時間加熱する。加熱によって COの脱離反応と共に、 KTaOが生成される。生成された KTaO粉末を、軽く粉砕した後に、 KF粉末と混合し、 700度の酸素雰囲気で 5

3

時間加熱する。加熱によって固相反応により K TaO Fが生成される。これを水に溶

2 3

解し、 80度に加熱した後、 12時間放置する。溶液を攪拌しながら、水を蒸発させ、水溶液中に沈殿が生じたのを確認して、ろ過によって沈殿物を回収する。このとき、水による洗浄を繰り返し、 HF成分を除去する。このようにして作製した粉末は、 KTaO

3 微粉末であり、その平均粒径は約 10 mである。

[0041] KTaO微粉末に、一軸プレス機により 5kgZmm²の圧力を加え、直径 30mm、厚

3

さ 10mmのペレットに成型する。このペレットを白金容器に入れ、 KTaO微粉末で覆

3

つた後、電気炉に入れ、 1000度の酸素雰囲気中で 10時間加熱する。自然冷却の後、ペレットを取り出すと、焼結により収縮しており、直径 20mm、厚さ 6mmの透明なペレットが得られる。ここでは、ペレットの表面から K Oが蒸発するのを抑制するため

2

に、同じ組成の粉末でペレットを覆っている。電気炉内部に K

2 oを含む粉末材料を入れ、 K oの蒸気圧を平衡蒸気圧以上に保つようにしてもよい。

2

[0042] 得られたペレットを電子顕微鏡により観察すると、平均結晶粒 50〜： L00 mの多結晶体であることがわかる。このペレットの透過率および屈折率は、上述した KTしほぼ同じであり、複屈折も測定限界以下となる。このペレットから 1. 2mm角の立方体を切り出し、実施例 1と同様に SILを作製する。 DVD記録用の評価装置により記録密度を評価すると、実施例 1と同程度の記録密度を実現できることがわかる。このように、結晶材料が立方晶であるため、単結晶材料でも多結晶材料でも、光学的に均質なレンズを作製することができる。

[0043] 実施例 8では、固相反応を用いた粉末作製を行ったが、ゾルゲル法、共沈法などの粉末作製方法を用いてもよい。また、結晶材料の酸素欠損量を極力低く抑えるために、焼結する場合の酸素雰囲気または平衡分圧以上の酸素を含む雰囲気であることが好ましい。

[0044] また、 KTの多結晶材料を作製する過程で、 Nb Oを添加することにより、 KTNの

2 5

多結晶材料を作製することができる。多結晶の KTNも、光学的に均質な特性を示し、ボイドなどの欠陥はみられず、焼結体密度は、ほぼ 100%に達する。

Claims

請求の範囲

[I] α β θからなり、 αは K、 Ba、 Sr、 Caの少なくとも 1つであり、 βは Ta、 Tiの少なく

3

とも 1つである立方晶の結晶材料力もなることを特徴とする光学材料。

[2] KTaO 力もなり、酸素欠損量 dが 0≤d< 10_⁷である立方晶の結晶材料力もなる

3-d

ことを特徴とする光学材料。

[3] KTa Nb O力もなり、組成 Xが 0≤x≤0. 35である立方晶の結晶材料力もなることを特徴とする光学材料。

[4] K Li TaO力もなり、組成 y力 0≤y≤0. 02である立方晶の結晶材料力もなるこ

l-y y 3

とを特徴とする光学材料。

[5] K Li Ta Nb O力らなり、糸且成 x力 0≤χ≤0. 35であり、糸且成 y力 S〇≤y≤0. 0

l-y y 1-χ χ 3

2である立方晶の結晶材料力なることを特徴とする光学材料。

[6] α β θからなり、 αは K、 Ba、 Sr、 Caの少なくとも 1つであり、 βは Ta、 Tiの少なく

3

とも 1つである立方晶の結晶材料からなり、

波長 360nm力も 800nmにおいて屈折率 2. 2以上を有し、厚さ 10mmにおける透過率が 80%以上またはこれと同等の透過率を有することを特徴とする光学レンズ。

[7] 前記立方晶の結晶材料は、 KTaO 力もなり、酸素欠損量 dが 0≤d< 10_⁷である

3-d

ことを特徴とする請求項 6に記載の光学レンズ。

[8] 前記立方晶の結晶材料は、 KTa Nb Oからなり、糸且成 X力 0≤x≤0. 35であることを特徴とする請求項 6に記載の光学レンズ。

[9] 前記立方晶の結晶材料は、 K Li TaOからなり、組成 yが 0≤y≤0. 02であるこ

l-y y 3

とを特徴とする請求項 6に記載の光学レンズ。

[10] 前記立方晶の結晶材料は、 K Li Ta Nb Oからなり、糸且成 x力〇≤x≤0. 35

l-y y 1-χ χ 3

であり、組成 yが 0≤y≤0. 02であることを特徴とする請求項 6に記載の光学レンズ。

[I I] α β θからなり、 αは K、 Ba、 Sr、 Caの少なくとも 1つであり、 βは Ta、 Tiの少なく

3

とも 1つである立方晶の結晶材料からなり、

波長 360nm力ら 800nmにおいて屈折率 2. 2以上を有し、 2. 2WZcm²の照射強度で 10分間照射した場合の透過率の劣化が、 1 %以下またはこれと同等の透過率劣化特性を有することを特徴とするプリズム。

[12] 前記立方晶の結晶材料は、 KTaO 力もなり、酸素欠損量 dが 0≤d< 10_⁷である

3-d

ことを特徴とする請求項 11に記載のプリズム。

[13] 前記立方晶の結晶材料は、 KTa Nb Oからなり、糸且成 X力 0≤x≤0. 35であることを特徴とする請求項 11に記載のプリズム。

[14] 前記立方晶の結晶材料は、 K Li TaOからなり、糸且成 yが 0≤y≤0. 02であるこ

l -y y 3

とを特徴とする請求項 11に記載のプリズム。

[15] 前記立方晶の結晶材料は、 K Li Ta Nb Oからなり、糸且成 x力 0≤χ≤0. 35

l -y y 1 -χ χ 3

であり、組成 yが 0≤y≤0. 02であることを特徴とする請求項 11に記載のプリズム。