WO2007148513A1 - 透光性セラミック、ならびに光学部品および光学装置 - Google Patents

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WO2007148513A1
WO2007148513A1 PCT/JP2007/060863 JP2007060863W WO2007148513A1 WO 2007148513 A1 WO2007148513 A1 WO 2007148513A1 JP 2007060863 W JP2007060863 W JP 2007060863W WO 2007148513 A1 WO2007148513 A1 WO 2007148513A1
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translucent ceramic
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Takeshi Hayashi
Yuji Kintaka
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Murata Manufacturing Co., Ltd.
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    • C04B2235/9646—Optical properties
    • C04B2235/9653—Translucent or transparent ceramics other than alumina

Definitions

  • the present invention relates to a translucent ceramic useful as a material for an optical component such as a lens, and an optical component and an optical device using the same.
  • optical components such as lenses mounted on optical devices.
  • optical materials are required to have a large Abbe number.
  • optical materials with a large Abbe number are used as lens materials for imaging optical devices that handle a wide wavelength range of visible light, for example, imaging optical devices connected to cameras and video cameras, chromatic aberration correction and spherical aberration correction, It is advantageous.
  • Patent Document 1 discloses a single crystal made of yttrium-aluminum-garnet (hereinafter referred to as “YAG”).
  • Patent Document 2 discloses a translucent ceramic mainly composed of Ba (Mg, Ta) O-based perovskite.
  • optical properties such as refractive index and Abbe number can be changed by substituting part of Mg and Z or Ta with Sn and Z or Zr.
  • the Abbe number is insufficient even in this material system.
  • Patent Document 3 requires firing in a vacuum or firing in a reducing atmosphere in order to obtain translucency. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost is high and it is difficult to obtain stable characteristics.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 6-135800
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-75512
  • Patent Document 3 JP-A-6-107456
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a stable translucent ceramic having a high Abbe number and low optical costs. It is in trying to provide.
  • Another object of the present invention is to provide an optical component configured using the above-described translucent ceramic, and an optical device using the optical component.
  • the translucent ceramic according to the present invention has a general formula: Y A1 O (4.4 ⁇ v ⁇ 5.4, w is an electrical medium
  • the main component that also has the garnet-type compound force is (Y, Gd) Al 2 O (4.4 ⁇ v ⁇ 5.4, w is a positive number for maintaining electrical neutrality. It is
  • substitution amount of Ga of A1 is preferably 30 to 90 mole 0/0.
  • the translucent ceramic according to the present invention desirably has a linear transmittance of visible light having a wavelength of 633 nm at a sample thickness of 0.4 mm (hereinafter simply referred to as “linear transmittance” unless otherwise specified). ) Is more than 20%.
  • the present invention is further directed to the optical component having the above-described translucent ceramic force and an optical device on which the optical component is mounted.
  • the Abbe number is as large as 35 or more, In particular, it is advantageous in correcting chromatic aberration and spherical aberration when used as a lens material for an imaging system optical device that handles a wide wavelength range of visible light, for example, a camera or video camera.
  • the translucent ceramic according to the present invention since the sinterability is improved by Ga substitution, there is no need for a complicated manufacturing process that does not require the atmosphere during firing to be a vacuum or a reducing atmosphere. It becomes. Therefore, the manufacturing cost can be reduced and the optical characteristics can be stabilized.
  • the Abbe number and the refractive index can be largely changed by the composition modification of Ga substitution and Z or Gd substitution. Can increase the degree of freedom.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a biconvex lens 10 as a first example of an optical component constituted by using a translucent ceramic according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a biconcave lens 11 as a second example of an optical component configured using the translucent ceramic according to the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a meniscus lens 12 as a third example of an optical component configured using a translucent ceramic according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an optical path length adjusting plate 13 as a fourth example of an optical component configured using the translucent ceramic according to the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a spherical lens 14 as a fifth example of an optical component configured using the translucent ceramic according to the present invention.
  • FIG. 6 is a front view schematically showing an optical pickup 9 as an example of an optical device on which an optical component configured using a translucent ceramic according to the present invention is mounted.
  • FIG. 7 is a side view schematically showing a Gauss type lens optical system 20 as an example of an optical device on which an optical component constituted by using a translucent ceramic according to the present invention is mounted. Explanation of symbols
  • the translucent ceramic according to the present invention has a garnet whose main crystal phase is represented by Y A1 O.
  • the molar ratio of Y-site element, A1-site element and oxygen is close to 3: 5: 12.
  • the range of V needs to be 4.4 to 5.4.
  • the translucent ceramic according to the present invention is characterized in that part or all of the A1 site is substituted with Ga.
  • This Ga substitution improves the sinterability when firing YAG ceramics. Therefore, it is not necessary to perform baking in a special atmosphere such as a vacuum or a reducing atmosphere by introducing hydrogen. That is, firing in the air may be performed. Desirably, firing is performed in an atmosphere having an oxygen partial pressure of 90% or more.
  • the Abbe number and the refractive index change greatly due to Ga substitution.
  • the Abbe number has a decreasing force.
  • the refractive index increases, and miniaturization of optical components is promoted.
  • the sinterability is particularly improved, and the linear transmittance can be increased to 50% or more.
  • Gb substitution further changes the Abbe number and refractive index. The power to decrease the Abbe number as the amount of Gd substitution increases. However, since it is 35 or more, there is no practical problem. Instead of decreasing the Abbe number, the refractive index increases and the miniaturization of the optical component is promoted.
  • the translucent ceramic according to the present invention may contain impurities that may be inevitably mixed in the manufacturing process within a range that does not impair the object of the present invention.
  • impurities contained in oxides or carbonates used as raw materials or impurities mixed in the manufacturing process include Fe 2 O, B 2 O, WO, Bi 2 O, Sb 2 O, P 2 O and CuO, and rare earth element oxides.
  • raw materials such as acid oxides of Y, Al, Ga and Gd are prepared, a predetermined amount is weighed, mixed, and calcined to obtain a ceramic raw material.
  • the raw material is not limited to an oxide, but may be a hydroxide or carbonate.
  • the method for producing the ceramic raw material is not limited to such a solid phase method.
  • the translucent ceramic of the present invention the sinterability is improved by Ga substitution, so that the manufacturing cost is high and there is no need to use a wet method.
  • an unfired ceramic molded body formed by molding a ceramic raw material powder into a predetermined shape is prepared, and the ceramic molded body is fired.
  • the atmosphere at this time may be an atmospheric pressure which does not need to be a vacuum or a reduced pressure / pressurized atmosphere such as HIP (Hot Isostatic Press).
  • the oxygen concentration is preferably 90% or more in order to improve translucency.
  • the ceramic molded body is brought into contact with a co-firing composition having substantially the same composition as the ceramic raw material powder in order to further improve translucency.
  • the co-firing composition is, for example, a powder obtained by calcining and pulverizing a raw material adjusted to have the same composition as the ceramic molded body.
  • This co-firing composition can suppress volatilization of volatile components in the ceramic molded body during firing. Therefore, the firing step is preferably performed in a state where an unfired ceramic molded body is embedded in the powder of the composition for simultaneous firing.
  • Co-firing composition is powder It may be a molded body or a sintered body, not limited to the end.
  • the co-firing composition preferably has the same composition as the ceramic raw material powder for the ceramic molded body, but may be substantially the same composition.
  • the fact that the composition for co-firing has substantially the same composition as the ceramic raw material powder for an unfired ceramic molded body means that the composition is equivalent to the same composition containing the same constituent elements. It may not be the composition ratio. Further, the co-firing composition does not necessarily have a composition capable of providing translucency.
  • the translucent ceramic according to the present invention can be used for optical components such as lenses, for example, a biconvex lens 10, a biconcave lens 11, a meniscus lens 12, and an optical path as shown in FIGS. It can be used for the length adjusting plate 13 and the spherical lens 14.
  • optical pickups there are optical pickups that use a single optical system to cover multiple lights with different wavelengths, and optical materials with high Abbe numbers are sometimes required.
  • the optical pickup 9 irradiates a recording medium 1 such as a compact disc or a minidisc with a laser beam 8 that is coherent light, and the recording medium 1 is reflected from the reflected light. The recorded information is reproduced.
  • a recording medium 1 such as a compact disc or a minidisc with a laser beam 8 that is coherent light
  • a collimator lens 4 that converts laser light 8 from a semiconductor laser 5 as a light source into parallel light is provided, and a half mirror 3 is provided on the optical path of the parallel light. Yes.
  • the half mirror 3 travels straight through the incident light from the collimator lens 4, but the reflected light from the recording medium 1 changes its traveling direction by about 90 degrees, for example, by reflection.
  • the optical pickup 9 is provided with an objective lens 2 for condensing incident light from the half mirror 3 on the recording surface of the recording medium 1.
  • the objective lens 2 is also used to efficiently send reflected light from the recording medium 1 to the half mirror 3 by directing power. In the mirror 1 where the reflected light is incident, the traveling direction of the reflected light is changed by changing the phase due to reflection.
  • the optical pickup 9 is provided with a condensing lens 6 for condensing the changed reflected light. And to reproduce the information of reflected light power at the reflected light condensing position A light receiving element 7 is provided.
  • the translucent ceramic according to the present invention is advantageously used as, for example, each material of the objective lens 2, the half mirror 3, the collimator lens 4, and the condenser lens 6. be able to.
  • optical system for a single-lens reflex camera will be described as another example of the optical device.
  • a Gauss type lens optical system 20 widely used as an optical system for a single-lens reflex camera is composed of seven lenses 21 to 27.
  • the high Abbe number translucent ceramic according to the present invention is used for the lens 22 and the lens 25 which are arranged with the diaphragm 28 therebetween, the chromatic aberration can be corrected with high accuracy.
  • composition formula (Y Gd) (Al Ga) O (w is a positive number for maintaining electrical neutrality)
  • Each raw material powder was weighed so as to obtain each sample shown in Table 1 and was wet-mixed for 20 minutes with a ball mill. This mixture was dried and calcined at 1300 ° C for 3 hours to obtain a calcined powder.
  • the calcined powder was placed in a ball mill together with water and an organic binder, and wet pulverized for 16 hours. Ethyl cellulose was used as the organic binder.
  • the pulverized product was dried, granulated through a 50 mesh screen (sieve), and the obtained powder was pressed and pressed at a pressure of 196 MPa to obtain a diameter of 30 mm and a thickness of A 2 mm disk-shaped green ceramic molded body was obtained.
  • the unfired ceramic molded body was embedded in a powder having the same composition as the ceramic raw material powder contained therein.
  • the embedded molded body was put in a firing furnace and heated in an air atmosphere to remove the binder.
  • oxygen was injected into the furnace while raising the temperature, and the oxygen concentration in the firing atmosphere was increased to about 95% by volume in the maximum temperature range of 1575–1675 ° C.
  • the maximum temperature an optimum temperature was appropriately selected depending on the material composition.
  • the sample No. 7 was 1675 ° C. This sintered temperature and oxygen concentration were maintained, and sintered for 20 hours to obtain a sintered body.
  • the total pressure during firing is 1 Pressure.
  • the structure of the sintered body thus obtained was evaluated by X-ray diffraction. As a result, it was almost a single phase of a garnet structure.
  • the sintered body was mirror-finished and finished into a disk shape with a thickness of 0.4 mm to obtain a translucent ceramic sample.
  • the linear transmittance in the visible light region was measured.
  • a spectrophotometer (UV-2500) manufactured by Shimadzu Corporation was used to measure these linear transmittances.
  • the refractive index of each of the above samples was measured.
  • a Metricon prism coupler MODEL2010
  • Equation 1 Equation 1: Equation 1: Equation 1: Equation 1 + Equation 1 +
  • n, n, and n are the refractive indices of d-line, F-line, and C-line, respectively) d F C
  • Table 1 shows the refractive index n, Abbe number V, and linear transmittance obtained as described above.
  • Samples 4 to 10 in which the Ga substitution amount y was in the range of 0.3 to 0.9 showed a high linear transmittance of 50% or more.
  • samples 14, 15, 21, 22 and 23 ⁇ were not within the range of ⁇ force 4 ⁇ 4 to 5 ⁇ 4, so a heterogeneous phase appeared and translucency that could withstand practicality was not obtained. I helped.
  • the refractive index in TE mode and TM mode at ⁇ 587.56 nm (d line) was measured for sample 7 within the scope of the present invention, and both were 1.895.
  • the refractive indexes in the TE mode and the TM mode are the same value, it can be seen that birefringence occurs.

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Abstract

　アッベ数が高く、収差補正に有利であり、簡便に製造可能な透光性セラミックを提供する。 　一般式：Ｙ3ＡｌＶＯＷ（４.４≦ｖ≦５.４の条件を満足し、ｗは電気的中性を保つための正の数である。）で表されるガーネット型化合物を主成分とし、かつ、Ｙ3ＡｌＶＯＷにおいて、Ａｌの一部または全部がＧａで置換されていることを特徴とする、透光性セラミック。この透光性セラミックは、たとえば一眼レフカメラ用の光学系といったガウスタイプのレンズ光学系（２０）において、絞り（２８）を挟んで配置されるレンズ（２２，２５）に好適に用いられる。

Description

明 細 書
透光性セラミック、ならびに光学部品および光学装置
技術分野
[0001] 本発明は、レンズ等の光学部品の材料として有用な透光性セラミック、ならびにそ れを用いた光学部品および光学装置に関するものである。
背景技術
[0002] 従来より、光学装置に搭載するレンズ等の光学部品の材料としては、ガラス、プラス チック、単結晶、セラミックなどが用いられている。
[0003] 近年、光学材料には、アッベ数が大きいことが求められている。アッベ数が大きい 光学材料を、特に可視光の広い波長範囲を扱う撮像系光学機器、たとえばカメラや ビデオカメラと ヽつた撮像系光学機器のレンズ材として用いると、色収差補正や球面 収差補正にぉ 、て有利である。
[0004] 一般的な光学材料として、特許文献 1にイットリウム—アルミニウム—ガーネット（以 下、「YAG」と記す。）からなる単結晶が知られている。
[0005] し力しながら、単結晶は製造コストが高ぐまた生産性が低いという問題があつたた め、セラミック（以下、「多結晶」のものを「セラミック」と言う。）からなる光学材料が望ま れる。
[0006] 特許文献 2には、 Ba (Mg, Ta) O系ぺロブスカイトを主成分とする透光性セラミック
3
が開示されている。この材料系では、 Snおよび Zまたは Zrで Mgおよび Zまたは Ta の一部を置換することにより、屈折率やアッベ数等の光学特性を変化させることがで きる。し力しながら、この材料系でもアッベ数が不足している。
[0007] そこで、アッベ数の高い YAG力もなる光学材料を、セラミックで作製する試みがなさ れており、特許文献 3に開示されている。
[0008] し力しながら、特許文献 3に記載の YAGセラミックにおいては、透光性を得るのに、 真空中における焼成、または還元雰囲気中における焼成が必要である。そのため製 造コストが高ぐかつ安定した特性を得るのが難しいという問題がある。
[0009] また、特許文献 3に記載の YAGセラミックにお 、ては、アッベ数や屈折率と!/、つた 光学特性を幅広く調整するのが難しぐ光学部品または光学装置の設計自由度が低 くなるという問題がある。
特許文献 1：特開平 6— 135800号公報
特許文献 2：特開 2004 - 75512号公報
特許文献 3 :特開平 6— 107456号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] そこで、本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高いァ ッべ数を有し、かつ製造コストが低ぐ光学特性の安定な透光性セラミックを提供しよ うとすることにある。
[0011] また、本発明の他の目的は、上記の透光性セラミックを用いて構成された光学部品 、およびこの光学部品を用いた光学装置を提供しょうとすることにある。
課題を解決するための手段
[0012] 本発明に係る透光性セラミックは、一般式: Y A1 O (4.4≤v≤5.4、 wは電気的中
3 V W
性を保っための正の数である。）で表されるガーネット型化合物を主成分とし、かつ、 Y A1 O において、 A1の一部または全部が Gaで置換されることを特徴とする。
3 V W
[0013] 本発明に係る透光性セラミックにおいて、上記ガーネット型化合物力もなる主成分 は、 (Y, Gd) Al O (4.4≤v≤ 5.4、 wは電気的中性を保っための正の数である。ま
3 V W
た、 Yを必ず含む。）であってもよい。
[0014] A1の Gaによる置換量は、 30〜90モル0 /0であることが好ましい。
[0015] 本発明に係る透光性セラミックは、望ましくは、波長が 633nmである可視光の、試 料厚み 0.4mmにおける直線透過率 (以下、特に断りがない限り、単に「直線透過率」 と言う。 )が 20%以上である。
[0016] 本発明は、さらに、前述した透光性セラミック力 なる光学部品、およびこの光学部 品が搭載されて ヽる光学装置にも向けられる。
発明の効果
[0017] 本発明に係る透光性セラミックによれば、アッベ数が 35以上と非常に大きいため、 特に可視光の広い波長範囲を扱う撮像系光学機器、たとえばカメラやビデオカメラと Vヽつた撮像系光学機器のレンズ材として用いると、色収差補正や球面収差補正にお いて有利である。
[0018] また、本発明に係る透光性セラミックによれば、 Ga置換により焼結性が向上するた め、焼成時の雰囲気を真空や還元雰囲気にする必要がなぐ煩雑な製造工程が不 要となる。したがって、製造コストを低くし、かつ光学特性を安定ィ匕することができる。
[0019] さらに、本発明に係る透光性セラミックによれば、 Ga置換および Zまたは Gd置換の 組成変性により、アッベ数や屈折率を大きく変化させることができるため、光学部品や 光学装置の設計の自由度を高めることができる。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1]本発明に係る透光性セラミックを用いて構成される光学部品の第 1の例としての 両凸レンズ 10を示す断面図である。
[図 2]本発明に係る透光性セラミックを用いて構成される光学部品の第 2の例としての 両凹レンズ 11を示す断面図である。
[図 3]本発明に係る透光性セラミックを用いて構成される光学部品の第 3の例としての メニスカスレンズ 12を示す断面図である。
[図 4]本発明に係る透光性セラミックを用いて構成される光学部品の第 4の例としての 光路長調整板 13を示す断面図である。
[図 5]本発明に係る透光性セラミックを用いて構成される光学部品の第 5の例としての 球状レンズ 14を示す断面図である。
[図 6]本発明に係る透光性セラミックを用いて構成された光学部品を搭載した光学装 置の一例としての光ピックアップ 9を図解的に示す正面図である。
[図 7]本発明に係る透光性セラミックを用いて構成された光学部品を搭載した光学装 置の一例としてのガウスタイプのレンズ光学系 20を図解的に示す側面図である。 符号の説明
[0021] 1 記録媒体
2 対物レンズ
3 ハーフミラー 4 コリメータレンズ
5 半導体レーザ
6 集光レンズ
7 受光素子
8 レーザ光
9 光ピックアップ
10 両凸レンズ
11 両凹レンズ
12 メニスカスレンズ
13 光路長調整板
14 球状レンズ
20 ガウスタイプのレンズ光学系
21〜27 レンズ
発明を実施するための最良の形態
[0022] 本発明に係る透光性セラミックは、その主結晶相が Y A1 O で表されるガーネット
3 V W
構造からなり、 Yサイト元素と A1サイト元素と酸素のモル比が 3 : 5 : 12に近い比となつ ている。 20%以上の直線透過率を得るためには、 Vの範囲は 4.4〜5.4であることが 必要である。
[0023] 本発明に係る透光性セラミックは、 A1サイトの一部または全部が Gaで置換されるこ とを特徴とする。この Ga置換により、 YAGセラミックの焼成時における焼結性が向上 する。したがって、真空や、水素導入による還元雰囲気などの特殊な雰囲気下で焼 成する必要はない。すなわち、大気中における焼成でも構わない。望ましくは、酸素 分圧が 90%以上の雰囲気下で焼成することが好ましい。
[0024] また、 Ga置換により、アッベ数と屈折率が大きく変化する。 Ga置換量が増加すると 、アッベ数は低下する力 それでも 35以上であるため実用上は問題ない。アッベ数 が低下する代わりに屈折率が増加し、光学部品の小型化が促進される。
[0025] Ga置換量が 30〜90モル％の範囲であるとき、焼結性が特に向上し、直線透過率 を 50%以上と高くすることが可能である。 [0026] さらに、本発明に係る透光性セラミックにおいて、その Yサイトの一部が Gdで置換さ れることも好ましい。 Gd置換により、アッベ数と屈折率がさらに変化する。 Gd置換量 が増加するとアッベ数は低下する力 それでも 35以上であるため実用上は問題ない 。アッベ数が低下する代わりに屈折率が増加し、光学部品の小型化が促進される。
[0027] また、本発明に係る透光性セラミックには、本発明の目的を損なわな!/、範囲で、製 造上不可避的に混入し得る不純物が含まれて ヽてもよ ヽ。たとえば原料として用いる 酸化物もしくは炭酸塩に含まれる不純物や作製工程中で混入する不純物として、 Fe O、 B O、 WO、 Bi O、 Sb O、 P Oおよび CuO、ならびに希土類元素酸化物な
2 3 2 3 3 2 3 2 5 2 5
どが挙げられる。
[0028] 次に、本発明に係る透光性セラミックを製造する方法の一例について説明する。
[0029] まず、 Y、 Al、 Gaおよび Gdの各々の酸ィ匕物等の素原料が用意され、所定量秤量し て混合し、仮焼すること〖こよってセラミック原料が得られる。素原料は酸ィ匕物に限らず 、水酸化物や炭酸塩でも構わない。また、セラミック原料の製造方法はこのような固相 法に限られるわけではない。ただ、本発明に係る透光性セラミックによれば、 Ga置換 により焼結性が向上して 、るため、製造コストの高 、湿式法をあえて用いる必要はな い。
[0030] 透光性セラミックを製造するため、セラミック原料粉末を所定形状に成形してなる未 焼成のセラミック成形体が用意され、そして、このセラミック成形体が焼成される。この ときの雰囲気は、真空下や HIP (Hot Isostatic Press)等の減圧 ·加圧雰囲気下 である必要はなぐ常圧の大気中で構わない。望ましくは、透光性を向上させるため、 酸素濃度を 90%以上にすることが好ましい。
[0031] また、セラミック成形体の焼成時、このセラミック成形体を、セラミック原料粉末と実質 的に同組成の同時焼成用組成物に接触させることが、透光性をさらに向上させる上 で好ましい。同時焼成用組成物とは、たとえば、上記セラミック成形体と同じ組成とな るように調整した原料を仮焼し、粉砕して得られた粉末である。この同時焼成用組成 物により、上記セラミック成形体中の揮発成分が焼成時に揮発することを抑制するこ とができる。したがって、焼成工程は、同時焼成用組成物の粉末に未焼成のセラミツ ク成形体を埋め込んだ状態で実施されることが好ましい。同時焼成用組成物は、粉 末に限らず、成形体または焼結体であってもよ 、。
[0032] なお、同時焼成用組成物は、上記セラミック成形体のためのセラミック原料粉末と同 じ組成を有することが好ましいが、実質的に同組成であればよい。同時焼成用組成 物が未焼成のセラミック成形体のためのセラミック原料粉末と実質的に同組成である とは、同一の構成元素を含んだ同等の組成系であることを意味し、全く同一の組成比 率でなくてもよい。また、同時焼成用組成物は、必ずしも透光性を与え得る組成を有 していなくてもよい。
[0033] 本発明に係る透光性セラミックは、レンズ等の光学部品に用いることができ、たとえ ば、図 1ないし図 5にそれぞれ示すような両凸レンズ 10、両凹レンズ 11、メニスカスレ ンズ 12、光路長調整板 13、および球状レンズ 14に利用することができる。
[0034] また、このような光学部品を搭載した光学装置について、光ピックアップを例にとり、 説明する。光ピックアップの中でも、波長の異なる複数の光を 1つの光学系でまかなう ものがあり、アッベ数の高 、光学材料が求められることがある。
[0035] 図 6に示すように、光ピックアップ 9は、コンパクトディスクやミニディスク等の記録媒 体 1に対して、コヒーレントな光であるレーザ光 8を照射し、その反射光から記録媒体 1に記録された情報を再生するものである。
[0036] このような光ピックアップ 9においては、光源としての半導体レーザ 5からのレーザ光 8を平行光に変換するコリメータレンズ 4が設けられ、その平行光の光路上にハーフミ ラー 3が設けられている。このハーフミラー 3は、コリメータレンズ 4からの入射光を通し て直進させるが、記録媒体 1からの反射光については、その進行方向を反射によりた とえば約 90度変更するものである。
[0037] また、光ピックアップ 9には、ハーフミラー 3からの入射光を記録媒体 1の記録面上 に集光するための対物レンズ 2が設けられている。この対物レンズ 2は、また、記録媒 体 1からの反射光を効率良くハーフミラー 3に向力つて送るためのものでもある。反射 光が入射されたノ、一フミラー 3では、反射により位相が変化することで、上記反射光 の進行方向が変更される。
[0038] さらに、光ピックアップ 9には、変更された反射光を集光するための集光レンズ 6が 設けられている。そして、反射光の集光位置に、反射光力もの情報を再生するための 受光素子 7が設けられている。
[0039] このように構成される光ピックアップ 9において、本発明に係る透光性セラミックは、 たとえば、対物レンズ 2、ハーフミラー 3、コリメータレンズ 4および集光レンズ 6の各素 材として有利に用いることができる。
[0040] さらに、光学装置の別の例として、一眼レフカメラ用の光学系について説明する。
[0041] 図 7に示すように、一眼レフカメラ用の光学系として広く用いられるガウスタイプのレ ンズ光学系 20は、 7枚のレンズ 21〜27から構成される。特に互いに絞り 28を挟んで 配置されるレンズ 22とレンズ 25とに本発明に係る高アッベ数の透光性セラミックを用 いると、色収差補正を精度良く行なうことが可能になる。
[0042] [実験例]
次に、本発明に係る透光性セラミックを実験例に基づいて説明する。
[0043] 原料として、各々高純度の Y O、 Al O、 Ga Oおよび Gd Oの各粉末を準備した
2 3 2 3 2 3 2 3
。そして、組成式：（Y Gd ) (Al Ga ) O (wは電気的中性を保っための正の数）
1-χ X 3 1-y y v w
で表される、表 1に示す各試料が得られるように、各原料粉末を秤量し、ボールミルで 20間湿式混合した。この混合物を乾燥させたのち、 1300°Cで 3時間仮焼し、仮焼粉 体を得た。
[0044] 次に、上記仮焼粉体を水および有機バインダとともにボールミルに入れ、 16時間湿 式粉砕した。有機バインダとしては、ェチルセルロースを用いた。
[0045] 次に、上記粉砕物を乾燥させた後、 50メッシュの網 (篩）を通して造粒し、得られた 粉末を 196MPaの圧力で押圧してプレス成形することにより、直径 30mmおよび厚さ 2mmの円板状の未焼成のセラミック成形体を得た。
[0046] 次に、上記未焼成のセラミック成形体を、そこに含まれるセラミック原料粉末と同組 成の粉末中に埋め込んだ。この埋め込まれた成形体を焼成炉に入れ、大気雰囲気 中で加熱し、脱バインダ処理を行なった。引き続き、昇温しながら炉内に酸素を注入 し、最高温度域の 1575〜1675°Cにおいて、焼成雰囲気中の酸素濃度を約 95体積 %にまで上昇させた。ここで、最高温度については、材料組成により最適な温度が適 宜選択され、たとえば試料番号 7の試料の場合は 1675°Cであった。この焼成温度お よび酸素濃度を維持し、 20時間焼成して焼結体を得た。なお、焼成時の全圧は 1気 圧とした。
[0047] このようして得られた焼結体を X線回折で構造を評価したところ、ほぼガーネット構 造の単相となっていた。この焼結体を鏡面カ卩ェし、厚さ 0.4mmの円板状に仕上げて 透光性セラミックの試料とした。
[0048] 上記の試料のそれぞれについて、可視光領域、より具体的には、波長 λが 633nm における直線透過率を測定した。これら直線透過率の測定には、島津製作所製分光 光度計 (UV— 2500)を用 ヽた。
[0049] また、上記の試料のそれぞれにつ 、て、屈折率を測定した。屈折率の測定には、 Metricon社製プリズムカプラー（MODEL2010)を用いた。プリズムカプラーにて 4 09nm、 532nm、 833nmの屈折率を測定し、これら 3波長の屈折率の値を用いて、 波長と屈折率の関係式:式 1より定数 a、 bおよび cを算出し、波長と屈折率の関係を 求めた。
[0050] 式1 :
Figure imgf000010_0001
ぇ4+ 7ぇ2 +。
(nは屈折率、 λは波長、 a, b, cは定数）
この式からアッベ数（V )算出に必要な 3波長（F線： 486.13nm、 d線： 587.56nm d
、 C線： 656.27nm)での屈折率を求め、アッベ数の定義式：式 2からアッベ数を算出 した。
[0051] 式 2 : V = (n— l
d d )Z(n— n )
F C
(n、 nおよび nは、それぞれ、 d線、 F線および C線における屈折率） d F C
以上のようにして求めた屈折率 n、アッベ数 V および直線透過率を表 1に示す。
d d
[0052] [表 1]
屈折率 アッベ数 直線透過率 ネ斗奋 X y V
r>o ν ά (%)
*1 0.00 0.00 5.0 1.833 54.4 0.1
2 0.00 0.10 5.0 1.843 53.9 28.1
3 0.00 0.20 5.0 1.853 52.0 48.2
4 0.00 0.30 5.0 1.864 50.2 53.1
5 0.00 0.40 5.0 1.874 48.3 58.6
6 0.00 0.50 5.0 1.884 46.4 69.4
7 0.00 0.60 5.0 1.895 44.6 73.3
8 0.00 0.70 5.0 1.905 42.7 72.6
9 0.00 0.80 5.0 1.915 40.9 74.9
10 0.00 0.90 5.0 1.926 39.0 68.1
1 1 0.00 1.00 5.0 1.936 37.1 49.7
12 0.25 0.25 5.0 1.867 50.0 53.1
13 0.50 0.50 5.0 1.901 45.6 60.5
*14 0.00 0.60 4.0 1.899 42.4 1.3
*15 0.00 0.60 4.2 1.898 48.7 3.2
16 0.00 0.60 4.4 1.898 45.2 37.8
17 0.00 0.60 4.6 1.898 44.4 44.0
18 0.00 0.60 4.8 1.896 45.0 48.6
19 0.00 0.60 5.2 1.895 46.6 35.9
20 0.00 0.60 5.4 1.895 49.7 27.4
*21 0.00 0.60 5.6 1.893 43.1 1.5
*22 0.00 0.60 5.8 1.892 45.7 1.0
*23 0.00 0.60 6.0 1.891 43.2 0.9
[0053] 表 1において、試料番号に *を付したものは、本発明の範囲から外れたものである [0054] 本発明の範囲内の試料 2〜13および 16〜20によれば、表 1に示すように、アッベ 数 V が 35以上であった。また、十分な透光性が得られた。
d
[0055] 特に、 Gaの置換量 yが 0.3〜0.9の範囲にある試料 4〜10では、直線透過率が 50 %以上と高い値を示した。
[0056] これらに対して、 Ga置換量 y力 Oである試料 1では、十分に焼結が進まな力つたため 、屈折率とアッベ数は評価できたものの、実用性に堪える透光性が得られな力つた。
[0057] また、試料 14、 15、 21、 22および 23ίま、 ν力4·4〜5·4の範囲力ら外れたため、異 相が出現し、実用性に堪える透光性が得られな力つた。 なお、本発明の範囲内にある試料 7について、 λ = 587.56nm (d線）における TE モードおよび TMモードでの各屈折率を測定したところ、両者とも 1.895となった。こ のように、 TEモードおよび TMモードでの各屈折率が互いに同じ値であることから、 複屈折が生じて 、な 、ことがわかる。

Claims

請求の範囲
[1] 一般式: Y AI O (4.4≤v≤ 5.4の条件を満足し、 wは電気的中性を保っための
3 V W
正の数である。）で表されるガーネット型化合物を主成分とし、かつ、前記 Y Al O に
3 V W おいて、 A1の一部または全部が Gaで置換されていることを特徴とする、透光性セラミ ック。
[2] 一般式：（Y, Gd) Al O (4.4≤v≤5.4の条件を満足し、 wは電気的中性を保つ
3 V W
ための正の数であり、 Yを必ず含む。）で表されるガーネット型化合物を主成分とし、 かつ、前記 (Y, Gd) Al O において、 Alの一部または全部が Gaで置換されている
3 V W
ことを特徴とする、透光性セラミック。
[3] 前記 A1の 30〜90モル％が Gaで置換されていることを特徴とする、請求項 1または
2に記載の透光性セラミック。
[4] 波長が 633nmである可視光の、試料厚み 0.4mmにおける直線透過率が 20%以 上である、請求項 1または 2に記載の透光性セラミック。
[5] 請求項 1または 2に記載の透光性セラミック力 なる光学部品。
[6] 請求項 5に記載の光学部品が搭載されている光学装置。
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