透光性陶瓷及其制造方法和光学元件技术

使透光性陶瓷用陶瓷原料粉末和粘结剂一起成形，将所得成形体埋入与上述陶瓷原料粉末组成相同的陶瓷粉末中，以此状态除去粘结剂后，在氧浓度高于除粘结剂时的氧浓度的氛围气中进行烧结处理，获得通式Ｉ：Ｂａ［（Ｓｎ＃－［ｕ］Ｚｒ＃－［１－ｕ］）＃－［ｘ］Ｍｇ＃－［ｙ］Ｔａ＃－［ｚ］］＃－［ｖ］Ｏ＃－［ｗ］、通式ＩＩ：Ｂａ（Ｚｒ＃－［ｘ］Ｍｇ＃－［ｙ］Ｔａ＃－［ｚ］）＃－［ｖ］Ｏ＃－［ｗ］、通式ＩＩＩ：Ｂａ［（Ｓｎ＃－［ｕ］Ｚｒ＃－［１－ｕ］）＃－［ｘ］（Ｚｎ＃－［ｔ］Ｍｇ＃－［１－ｔ］）＃－［ｙ］Ｎｂ＃－［ｚ］］＃－［ｖ］Ｏ＃－［ｗ］表示的折射率在１．９以上、且显现常介电性的透光性陶瓷。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有高折射率、显示常介电系数的透光性陶瓷及其制造方法以及使用该透光性陶瓷做成的光学元件。
技术介绍
以往，如特开平5-107467号公报和特开平9-235364号公报所述，玻璃、塑料、铌酸锂(LiNbO3)等单晶可作为光学元件的光学部件材料使用。玻璃和塑料的光透过率高，元件形状的加工容易，所以用于透镜等光学部件中。LiNbO3单晶则利用其电化学特性和双折射特性，做成光波导路等光学部件。用这种光学部件做成的光拾波器等光学元件更要求小型化和薄型化。但是以往的玻璃的折射率低于1.9，所以用它做成的光学部件和光学元件在小型化和薄型化方面受到限制。另外，塑料的耐湿性差，而且折射率低，有双折射现象，所以入射光透过率高、难以聚光。而且，LiNbO3等单晶尽管折射率高达2.3，但是有双折射现象，所以很难用于透镜等光学部件，用途也受限。专利技术的揭示为了解决上述课题，本专利技术的透光性陶瓷的特征是具有1.9以上的折射率，是一种常介电体。这里所谓的常介电体就是即使施加电场，其介电常数也无实质性变化的介电体，因此不会产生双折射现象。也就是说，由于本专利技术的透光性陶瓷是常介电体和多晶体，所以不产生双折射现象，与具有双折射现象的单晶相比，其应用范围广，适用于透镜等光学元件。而且，因为其折射率在1.9以上，所以，可以较小的尺寸实现光学部件的小型化。进而言之，因为本专利技术透光性陶瓷材质是陶瓷，所以在耐湿性方面优于塑料。另外，在本专利技术中，“透光性陶瓷”是指具有透光性(尤其是光的直线透过率在20％以上)的多晶体(由多个微晶粒组成的紧密集合体)。另外，本专利技术还提供了透光性陶瓷的制造方法，该方法是将陶瓷原料粉末和粘结剂制成规定形状的未烧结成形体，然后使组成与该陶瓷原料粉末实质相同的陶瓷粉末与其接触，在此状态下对上述未烧结的陶瓷成形体进行烧结，制成透光性陶瓷。本专利技术的透光性陶瓷的制造方法中，将陶瓷原料粉末和粘结剂制成成形体，然后使组成与该陶瓷原料粉末实质相同的陶瓷粉末与其接触，在此状态下，对陶瓷成形体进行烧结，所以，能够抑制陶瓷成形体中的挥发成分在烧结时的挥发，稳定地得到组成偏差小、尤其是折射率在1.9以上、显示常介电性的透光性陶瓷。所谓“组成与陶瓷原料粉末实质相同的陶瓷粉末”是指包含了与构成可形成透光性陶瓷的陶瓷原料粉末的多个元素(氧除外)中的至少1种元素相同的元素的陶瓷粉末。该陶瓷粉末最好包含构成陶瓷原料粉末的所有元素。另外，本专利技术还提供了以本专利技术的透光性陶瓷为光学部件而制得的光学元件。也就是说，因为本专利技术的透光性陶瓷的折射率在1.9以上，是一种常介电体，所以，用它做成透镜、光路调整板等光学部件，可以得到光学特性有所提高的光学元件，同时能够实现光学元件的小型化。对附图的简单说明附图说明图1是本专利技术的BavOw系透光性陶瓷的三维结构图。图2是本专利技术的Ba[(ZrxMgyTaz)vOw系透光性陶瓷的三维结构图。图3是本专利技术的BavOw系透光性陶瓷的三维结构图。图4表示本专利技术的Ba(Sn，Zr，Mg，Ta)O3系透光性陶瓷等的透过率和波长的相互关系。图5表示本专利技术的Ba(Sn，Zr，Mg，Ta)O3系透光性陶瓷等的透过率和厚度的相互关系。图6是使用本专利技术的透光性陶瓷制得的光学部件的模拟图。图7表示本专利技术的透光性陶瓷等的烧结氛围气中的氧气浓度和透过率的关系。图8表示本专利技术的含Ni的Ba(Mg，Ta)O3系透光性陶瓷的直线透过率和波长的相互关系。图9A表示本专利技术的第1组成系(试样编号35)的透光性陶瓷的直线透过率和波长(200～800nm)的相互关系，图9B表示同样的透光性陶瓷的直线透过率和波长(200～10000nm)的相互关系。图10表示本专利技术的第1组成系(试样编号35)的透光性陶瓷的TE模拟的折射率测定数据。图11表示本专利技术的第二组成系(试样编号13-2)的透光性陶瓷的直线透过率和波长的相互关系。图12表示本专利技术的第二组成系(试样编号13-2)的透光性陶瓷的折射率和波长的相互关系。图13表示本专利技术的第三组成系(试样编号12-5)的透光性陶瓷的直线透过率和波长的相互关系。图14是基于本专利技术应用例1的检波器的简单结构图。图15A是基于本专利技术应用例2的平板光学元件的整体剖面简图，图15B表示同一平板光学元件的透镜部分的简图。图16是表示基于本专利技术应用例2的平板光学元件的制造工艺的立体简图。图17是表示基于本专利技术应用例2的平板光学元件的另一种制造工艺的立体简图。图18是基于本专利技术应用例2的平板光学元件的立体简图。图19是基于本专利技术应用例2的另一平板光学元件的立体简图。图20是基于本专利技术应用例2的其他平板光学元件的立体简图。图21是基于本专利技术应用例3的光波导管的简单结构图。图22是表示基于本专利技术应用例3的光波导管的一种制造工艺的立体简图。图23A是基于本专利技术应用例3的其他光波导管的立体简图，图23B是基于应用例3的光波导管的立体简图。图24A是基于本专利技术应用例3的从正面看光波导管时的折射率分布模拟图，图24B表示从其厚度方向看同一光波导管时的折射率分布图，图24C表示从宽度方向看同一光波导管时的折射率分布图。图25表示基于本专利技术应用例3的另一光波导管的简单结构图。图26是表示基于本专利技术应用例3的另一光波导管的一种制造工艺的立体简图。图27是基于本专利技术应用例4的电子荧光元件的立体简图。图28是基于本专利技术应用例5的音响光学元件的立体简图。图29是表示基于本专利技术应用例5的音响光学元件的一种制造工艺的立体简图。图30是表示基于本专利技术应用例5的音响光学元件的另一种制造工艺的立体简图。图31是基于本专利技术应用例5的圆柱透镜的立体简图。实施专利技术的最佳方式本专利技术的透光性陶瓷是的折射率在1.9以上的常介电体。该透光性陶瓷是由微晶粒构成的致密集合体，是一种多晶体。另外，其粒内气孔和粒界气孔的面积比率极小，在0.1％以下(甚至0.01％以下)，而且杂质极少。其结果是，发挥了本专利技术透光性陶瓷的优异光学特性，能使直线透光率达20％以上，甚至50％以上，同时具有1.9以上，较好是2.0以上，更好是2.1以上的折射率，而且没有双折射现象。这种透光性陶瓷的主晶相一般是由以通式ABO3表示的钙钛矿型晶相组成的氧化物多晶体。通式中的“A”是钙钛矿型晶相A侧的元素，“B”是钙钛矿型晶相B侧的元素。而且，在上述钙钛矿型晶相中含有复合钙钛矿型晶相。作为上述以通式ABO3表示的钙钛矿型晶相，本专利技术的第1组成系钙钛矿型晶相可以举出诸如A侧元素含钡，B侧元素含镁和钽的Ba(Mg，Ta)O3系复合钙钛矿型晶相的例子。作为本专利技术的第1组成系钙钛矿型晶相，最理想的是，在上述组成中还含有锡和锆作为B侧元素的BaO3系复合钙钛矿型晶相。本专利技术的第1组成系的钙钛矿型晶相由通式IBavOw表示时，式中，x+y+z＝1、0≤u≤1.00、1.00≤v≤1.05、w为任意值，x、y、z位于点A(x＝0.40，y＝0.23，z＝0.37)、点B(x＝0，y＝0.39，z＝0.61)、点C(x＝0，y＝0.27，z＝0.73)、点D(x＝0.40，y＝0.11，z＝0.49)包围的范围之内，但除去连接点A和点B的线。图1是以通式IBavOw(式中，x+y+z＝1、0≤u≤1、1.000≤v≤1.050、本文档来自技高网...

【技术保护点】
透光性陶瓷，其特征在于，具有１．９以上的折射率，是常介电体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中伸彦，樋口之雄，胜部正嘉，须部满，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]