[发明专利]光学材料和光学元件

说明书

技术领域

本发明涉及光学元件，特别是用于透镜等的高精度光学元件。

背景技术

近年来，包括数码相机的照相机的生产一直在增长，因此已对具有更高性能的光学透镜有需求。特别地，为了增加照相机等的光学性能，需要具有高折射率和低色散性(dispersibility)的光学材料。

通过使用晶体材料能够实现常规光学玻璃中不存在的高折射率和低色散性，并且为了使用晶体材料作为具有良好透射率且适合光学用途的材料，已有包括使用单晶材料的方法或包括烧结晶体颗粒和使用其产物的方法。

另一方面，存在的问题是，单晶材料极贵，以及难以得到具有大直径且适合光学透镜的材料。即，在包括烧结晶体颗粒的方法中，当颗粒直径大时，在烧结过程中产生大的晶界以使作为光学透镜的透射率降低，并且在将该材料加工为透镜形状时由于晶界而在透镜表面上产生缺陷，因此难以得到良好的光学透镜。

在日本专利申请公开No.H06-056514中，作为均具有小颗粒直径的晶体颗粒，公开了晶体颗粒直径为100nm或更小的光透射性陶瓷的实例。但是，在将均具有100nm或更小的直径的晶体颗粒烧结的方法中，在烧结前形成预成型体时由于堆积密度小而使其处理极其困难。另一方面，在具有高折射率和低色散性的光学特性的陶瓷中，存在许多具有高烧结温度因此伴有在烧结工序期间存在困难的物质。

发明内容

鉴于上述现有技术的问题而完成了本发明，因此本发明的目的是提供具有高折射率和低色散性的光学特性的光学元件。

用于解决上述问题的第一光学元件通过真空烧结陶瓷颗粒的成型体而形成，该陶瓷颗粒具有1μm-10μm的平均颗粒直径并且包括Ln_xAl_yO_[x+y]×1.5(Ln表示稀土元素，x表示1≤x≤10，且y表示1≤y≤5)。

用于解决上述问题的第二光学元件通过真空烧结具有两层结构的颗粒的成型体而形成，该颗粒通过在陶瓷颗粒的表面上涂覆涂层而形成，该陶瓷颗粒具有1μm-10μm的平均颗粒直径并且包括Ln_xAl_yO_[x+y]×1.5(Ln表示稀土元素，x表示1≤x≤10，且y表示1≤y≤5)，该涂层包括具有比该陶瓷颗粒的烧结温度低的烧结温度的陶瓷。

由以下参照附图对示例性实施方案的说明，本发明进一步的特点将变得明了。

附图说明

附图是例示根据本发明的光学元件的截面图。

具体实施方式

本发明的光学元件通过使用特定的陶瓷颗粒，通过在比一般烧结工艺期间的温度低的温度下真空烧结晶体颗粒而形成，并且具有高折射率和低色散性的光学特性而无任何缺陷。本发明的光学元件能够应用于用于各种光学系统的透镜和棱镜。

(第一实施方案)

根据本发明的实施例1的光学元件通过真空烧结陶瓷颗粒的成型体而形成，该陶瓷颗粒具有1μm-10μm的平均颗粒直径并且包括Ln_xAl_yO_[x+y]×1.5(Ln表示稀土元素，x表示1≤x≤10，且y表示1≤y≤5)。

上述Ln包括稀土元素，并且其具体实例包括Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu。这些稀土元素中，特别优选Ln是选自La、Gd、Yb和Lu中的至少一种或多种。

此外，陶瓷颗粒的平均颗粒直径优选为1μm-10μm。当平均颗粒直径小于0.1μm时，颗粒太细并且发生部分附聚，因此难以在加压时充分使颗粒密实，并且烧结后光学元件残留气泡，因此得到的元件不适合用作光学元件。当平均颗粒直径超过10μm时，在加压时容易形成空隙并且在烧结后得到的晶体中容易产生晶界，因此在抛光过程中发生颗粒的脱离，以致不能得到具有令人满意的表面的光学元件。

陶瓷颗粒的形状优选为球形。由于颗粒由球形变为不规则形状，在加压时更容易形成空隙并且在烧结后得到的晶体中更容易产生晶界，因此不能得到令人满意的光学元件。顺便提及，球形优选具有以下关系：球体的截面形状的纵向直径/球体的截面形状的横向直径＝1±0.1。此外，光学元件优选具有1.8或更大的折射率并且具有透射性。

制备本发明的光学元件的方法如下所述。首先，具有1μm-10μm的平均颗粒直径的球形陶瓷颗粒通过方法例如等离子熔融(plasma melting)制备。其次，对球形陶瓷颗粒进行浇铸、干法成型或湿法成型以由此制备预成型体。此外，在真空下将该预成型体烧结，然后进行研磨和抛光工序，结果得到用于光学透镜等的光学元件。