透光性陶瓷及其製造方法、光學部件及光學裝置的製作方法

2023-08-09 22:47:26

專利名稱：：透光性陶瓷及其製造方法、光學部件及光學裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種用作透鏡等光學部件的材料的透光性陶瓷及其製造方法、和使用該透光性陶瓷的光學部件及光學裝置。
背景技術：
：至今為止，作為裝配在光學拾波器等光學裝置中的透鏡等光學部件的材料，例如特許文獻1及特許文獻2中所述，一般採用玻璃或塑料，或者鈮酸鋰(LiNb03)等的單結晶。因為玻璃及塑料的透光率高，容易加工成希望的形狀，所以主要用於透鏡等光學部件。另一方面，LiNb03等單結晶利用其電氣光學特性及雙折射，主要用於光導波路等光學部件。採用這樣的光學部件的光學拾波器等光學裝置，被要求進一步實現小型化和薄形化。然而，在現有的玻璃及塑料中，因為其折射率小於1.9，使用它們的光學部件及光學裝置的小型化和薄形化受到限制。另外，尤其是塑料不僅具有耐溼性差的缺點，還具有因為產生雙折射，難以使入射光高效透過及聚光的缺點。另一方面，即使LiNb03等的單結晶的折射率為2.3較高。但由於LiNb03等的單結晶產生雙折射，使其難以用於透鏡等光學部件，具有用途受到限制的缺點，作為不產生雙折射，還可獲得優良光學特性的材料，可以舉出以Ba(Mg，Ta)03型鈣鈦礦(Perovskite)或Ba(Zn,Ta)03型鈣鈦礦為主成分的透光性陶瓷。它們被分別記載在特許文獻3及特許文獻4中。然而，因為以上述Ba(Mg，Ta)03型鈣鈦礦或Ba(Zn，Ta)03型鈣鈦礦為主成分的透光性陶瓷為多晶體，所以存在在其燒結體中容易殘留氣孑L(Void)的本質性問題。即，當燒結體中存在很多氣孔時，光透過透光性陶瓷時容易產生散射，結果導致透光率下降。另外，在以Ba(Mg,Ta)03型鈣鈦礦為主成分的透光性陶瓷中，通過用四價元素Sn及域Zr置換Mg及/或Ta的一部分，可以使折射率和阿貝數等光學特性發生變化，該變化量隨著置換量的增加而變大。但是，由於置換量的上限低，為0.40，因此難以使折射率和阿貝數發生大的變化。例如從曲折率來看，只能獲得2.0712.082範圍內的變化。同樣，以Ba(Zn,Ta)03型鈣鈦礦為主成分的透光性陶瓷，也難以使折射率和阿貝數產生大的變化。特許文獻l:特開平5-127078號公報(全頁、圖l)特許文獻2:特開平7-244865號公報(權利要求6、段落「0024」)特許文獻3:特開2004-75512號公報(全頁、全圖)特許文獻4:特開2004-75516號公報(全頁、全圖)
發明內容本發明正是鑑於上述實際情況而設計的，其目的在於，提供一種具有高透光率的透光性陶瓷及其製造方法。本發明的其他目的在於，提供一種可以使光學特性大幅變化的透光性陶瓷及其製造方法。本發明的另外其他的目的在於，提供一種由上述透光性陶瓷構成的光學部件及使用該光學部件的光學裝置。根據本發明的第1方面，本發明的透光性陶瓷以鈣鈦礦型化合物為主成分，該鈣鈦礦型化合物的組成用通式(BaLs-tSrsCat)(MxBlyB2z)vOw表示，(其中，M包含Sn、Zr及Hf中的至少一種；Bl為Mg、Zn、Y及In中的至少一種；B2為Ta及Nb中的至少一種；並滿足0《s《0.99、O.OKt《0.45、x+y+z=l、0<x《0.9、1.00《z/y《2,40、以及0.97《v《1.05，w是用於保持電性中性的正數。本發明的第1方面的透光性陶瓷優選為波長為633nm的可見光在樣品厚度為0.4mm時的直線透過率為60%以上。根據本發明的第2方面，本發明的透光性陶瓷以鈣鈦礦型化合物為主成分，該鈣鈦礦型化合物的組成用通式(Ba屮SrsCat)(Tix]V^BlyB2z)v(X表示，(其中，M包含Sn、Zr及Hf中的至少一種；Bl為Mg、Zn、Y及In中的至少一種；B2為Ta及Nb中的至少一種；並滿足0《s《0.92、0.08St《0.40、xl+x2+y+z=l、0<xl+x2《0.9、0《x2《0.6、1.00《z/y《2.40、以及0.97《v《1.04，w是用於保持電性中性的正數。)。此外，第2方面的透光性陶瓷，與所述第l方面的透光性陶瓷相比，主要區別在於B位上必需有Ti作為B位上被置換的四價元素。在本發明的第2方面的透光性陶瓷優選為波長為633nm的可見光在樣品厚度為0.4mm時的直線透過率為20%以上。本發明的第2方面的透光性陶瓷，關於上述直線透過率，更優選為波長為450nm的可見光在樣品厚度為0.4mm時的直線透過率相對于波長為633nm的可見光在樣品厚度為0.4mm時的直線透過率的比率為0.85以上。在第1方面和第2方面的任何一方中，本發明的透光性陶瓷為多晶體時，都能發揮出特別顯著的效果。本發明也可以適用於上述透光性陶瓷的製造方法。本發明的透光性陶瓷的製造方法的特徵在於，具備準備將陶瓷原料粉末成形為規定形狀而成的未燒成的陶瓷成形體的工序；準備與所述陶瓷原料粉末實質上組成相同的同時燒成用組成物的工序；使所述同時燒成用組成物與所述未燒成的陶瓷成形體接觸，同時，在氧濃度為90體積。/。以上的氣氛中，對所述未燒成的陶瓷成形體進行燒成的工序。在本發明的透光性陶瓷的製造方法中，優選為所述同時燒成用組成物為粉末狀態，在將所述未燒成的陶瓷成形體埋入所述同時燒成用組成物的粉末中的狀態下實施所述燒成工序。再者，本發明還可以適用於由所述的透光性陶瓷組成的光學部件，以及配備該光學部件的光學裝置。根據本發明的透光性陶瓷，因為在其主成分鈣鈦礦型化合物ABvOw(v及w是用於保持電性中性的正數)的A位上含有規定量的Ca，所以可以減少燒結體內的氣孔，能夠提高透光率。但是，因為Ca的作用使氣孔減少的原理尚未明確。因此，可以提高採用本發明的透光性陶瓷構成的光學部件的透明度，使配備該光學部件的光學裝置具有優良的光學特性。特別是根據本發明的第2方面的透光性陶瓷，由於鈣鈦礦型化合物的B位的一部分被Ti置換，因此可以使折射率和阿貝數等光學特性產生廣範圍變化，但在短波域中透光率呈下降趨勢。這是因為Ti從四價向三價的還原。雖然上述Ca使氣孔減少的原理不明，但可以認為Ca抑制了該還原反應，具有使短波域的透光率提高的效果。因此，根據採用本發明的第2方面的透光性陶瓷構成的光學部件，可以在廣波域提高其透明度。圖1是表示使用本發明的透光性陶瓷構成的光學部件的第1例的雙凸透鏡10的剖面圖。圖2是表示使用本發明的透光性陶瓷構成的光學部件的第2例的雙凹透鏡11的剖面圖。圖3是表示使用本發明的透光性陶瓷構成的光學部件的第3例的凹凸透鏡12的剖面圖。圖4是表示使用本發明的透光性陶瓷構成的光學部件的第4例的光程調整板13的剖面圖。圖5是表示使用本發明的透光性陶瓷構成的光學部件的第5例的球面透鏡14的剖面圖。圖6是表示配備了使用本發明的透光性陶瓷構成的光學部件的光學裝置的一例的正視圖。圖7是表示在實驗例2中實施的、通過TMA法對比較例的樣品4和實施例的樣品19進行分析求出的TMA曲線圖。圖8是表示在實驗例4中測量的、比較例的樣品101和實施例的樣品114在可見光波長範圍的直線透過率的圖。符號說明1記錄介質2物鏡透鏡3單向透視玻璃4準直透鏡5半導體雷射器6聚光透鏡7受光元件8雷射9光學拾波器10雙凸透鏡11雙凹透鏡12凹凸透鏡13光程調整板14球面透鏡具體實施例方式本發明的透光性陶瓷的基本組成可以用(Ba，Sr,Ca){(Mg,Zn，Y,In)(Ta，Nb)}03表示。本質上是具有六方晶繫結晶構造的複合鈣鈦礦。Ba、Sr及Ca佔據鈣鈦礦的A位，Mg及Zn等二價元素、Y及In等三價元素、Ta及Nb等五價元素佔據鈣鈦礦的B位。在上述的鈣鈦礦型化合物中，表示本發明的第1方面的透光性陶瓷的主成分構成的通式(Bai-s-tSrsCat)(MxB1yB2z)vOw中的z/y，與(Ta，Nb)和(Mg，Zn，Y，In)之比相當，在1.00-2.40的範圍內，由此，可以保持轉鈦礦結構。另外，當表示本發明的第2方面的透光性陶瓷的主成分構成的通式(Ba,.s.tSrsCat)(Ti^Mx2BlyB2z)vOw中的z/y，在1.00~2.40的範圍內，由此，可以保持鈣鈦礦結構。B位元素合計必須變為四價。當B1為二價元素(Mg、Zn)，B2為五價元素(Ta、Nb)時，y:z變為接近l:2的值；當Bl為三價元素(In、Y)，B2為五價元素(Ta、Nb)時，y:z變為接近1:1的值。Bl也可以是二價元素和三價元素的混合，所以如上所述z/y取1.00~2.40的寬廣範圍。z/y在上述範圍之外時，會導致燒結性變差，可見光的直線透過率下降。在本發明的第1方面中，鈣鈦礦的B位與A位之比v被設定在0.97~1.05的範圍，另一方面，在本發明的第2方面中，因為同樣的理由v被設定在0.97-1.04的範圍內。此外，0的含量比率w變為接近3的值。另外，由於該複合鈣鈦礦的B位，在本發明的第l方面中，被Sn、20068001327L4說明書第6/27頁Zr以及Hf的至少一種四價元素所置換；另一方面，在本發明的第2方面中，B位被Ti、Sn、Zr以及Hf的至少一種四價元素所置換，因此其結晶構造變為立方晶系，從而顯示出透光性。通過對該四價元素的種類、組合、置換量進行調節，可以使直線透過率、折射率、阿貝數等光學特性自由變化。此外，上述Sn、Zr以及Hf僅為一例，只要是能夠使結晶構造變為立方晶的四價元素，也可以採用其他的元素。但是，該四價元素的置換量，即第l方面中的x,以及第2方面中的xl+x2超過0.9時，會導致直線透過率下降，因此不為優選。在本發明的第2方面中，上述四價元素中必須有Ti，這是因為存在Ti時，能夠極大地增加上述光學特性的變化幅度。與此相關，在所述的特許文獻3(特開2004-75512號公報)中公開的、以Ba(Mg，Ta)03系鈣鈦礦為主成分的透光性陶瓷中，可以通過用四價元素Sn及域Zr置換Mg及域Ta的一部分，使折射率和阿貝數等光學特性發生變化。該變化量隨著置換量的增加而變大。但因為置換量的上限低，為0.40，所以難以使折射率和阿貝數產生大的變化。例如，從折射率來看，其變化範圍僅在2.0712.082之間。另一方面，在上述的以Ba(Mg,Ta)03系鈣鈦礦為主成分的透光性陶瓷中，如本發明那樣，當置換Mg及/或Ta的一部分的四價置換元素中含有Ti時，可以將其置換量的上限調高到0.90，因此，可以使折射率和阿貝數產生大的變化。例如，從折射率來看，可以使其在2.08~2.36左右的寬廣範圍內變化。但是，當Ti的含量xl和其他四價元素的含量x2之和超過0.9時，直線透過率變成小於20%，不為優選。另外，在存在Ti的情況下，優選為其他的四價元素的含量x2在0.6以下。這是因為超過0.6時會導致直線透過率變成小於20%。在本發明的透光性陶瓷中，第l方面和第2方面雙方共通的，最具特徵性的情況是在A位元素中含有Ca。在本發明的第l方面中，當Ca的置換量t變為0.01以上時，陶瓷燒結體中的氣孔變為20體積ppm以下，可以減少因入射光散射造成的缺陷。但當t超過0.45時，直線透過率變得小於60%。此外，直線透射率優選為60%以上，但即使低於60%,也不會出現不能作為透光性陶瓷使用的情況。在本發明的第2方面中，因為A位元素中包含Ca，所以波長為450nm的可見光的直線透過率與波長為633nm的可見光的直線透過率的比率(以下稱為"F值")得到提高，g口，短波域的直線透過率相對提高，透光性陶瓷中的著色降低。當Ca的置換量t為0.08以上時，上述F值變為0.85以上，上述效果顯著。但當t超過0.40時，直線透過率會變為小於20%，因此不為優選。以上述的Ca為首的各種構成元素，主要位於鈣鈦礦化合物的規定位置上，但只要在不損害本發明的目的的範圍內，也可以適量存在於晶界或其他的位置上。另外，在不損害本發明的目的的範圍內，在本發明的透光性陶瓷中也可以含有製造中不可避免地混入的雜質。例如作為原料使用的氧化物或碳酸鹽中含有的雜質和製造工序中混入的雜質，可以例舉出Fe203、B203、A1203、W03、Bi203、Sb205、P205、CuO以及1^203.等稀土類氧化物等。另外，添加Si02作為燒結助劑時，可以提高陶瓷的燒結性能。換言之，添加Si02雖然不太促進晶粒生長，卻可以獲得與晶粒生長情況下同等的燒結密度。如此抑制晶粒生長時，可以減少使用Ce02類研磨劑(不易造成劃痕的研磨劑)對透鏡進行加工研磨後產生的凹凸，而且還能略微提高透過率。其次，對本發明的透光性陶瓷的製造方法進行說明。為了製造透光性陶瓷，首先準備將陶瓷原料粉末成形為規定形狀而成的未燒成的陶瓷成形體，並且準備實質上與該陶瓷原料粉末具有相同組成的同時燒成用組成物。其次，在使同時燒成用組成物與未燒成的陶瓷成形體接觸的同時，在氧濃度為90體積％以上的氣氛中，實施對未燒成的陶瓷成形體進行燒成的工序。在上述的製造方法中，所謂同時燒成用組成物，例如是對被調整為與上述陶瓷成形體具有相同組成的原料進行煅燒、粉碎後製成的粉末。該同時燒成用組成物，可以抑制燒成時上述陶瓷成形體中的揮發成分的揮發。因此，優選為在將未燒成的陶瓷成形體埋入到同時燒成用組成物的粉末中的狀態下實施燒成工序。此外，同時燒成用組成物並不局限於粉末，也可以是成形體或者燒結體。優選為同時燒成用組成物具有與上述陶瓷成形體用的陶瓷原料粉末相同的組成，但大體上具有相同組成即可。同時燒成用組成物與上述陶瓷成形體用的陶瓷原料粉末具有大體上相同的組成，是指含有同一構成元素的同等的組成系統，並不意味著具有完全相同的組成比率。另外，同時燒成用組成物無須一定具有能夠給予透光性的組成。此外，燒成工序中的壓力可以是大氣壓或者大氣壓以下。即無需是HIP(HotIsostaticPress)等的加壓氣氛。另外，本發明的透光性陶瓷顯示出高的直線透過率，但如果在其表面上形成抗反射膜(AR膜-Anti-Reflection膜)的話，可以進一步提高直線透過率。例如直線透過率為74.8%且折射率為2.114的情況下，根據菲涅耳法則，直線透過率的理論最大值變為76.0%。此時，相對於理論值的相對透過率變為98.4%。這表明在樣品內部幾乎沒有透射損失。因此，如果在樣品表面上形成抗反射膜的話，可以使獲得的直線透過率幾乎與理論值相同。另外，本發明的透光性陶瓷可以用於透鏡等光學部件，例如可以用於圖1至圖5分別表示的雙凸透鏡10、雙凹透鏡11、凹凸透鏡12、光程調整板13、球面透鏡14。另外，以光學拾取器為例，對配備上述光學部件的光學裝置進行說明。如圖6所示，光學拾波器9向光碟和小型盤等記錄介質1照射雷射8，該雷射8為相干光，從反射光對記錄在記錄介質1中的信息進行再生。在該光學拾波器9中，設有將作為光源的半導體雷射器5發出的雷射8轉換為平行光的準直透鏡4,在該平行光的光路上設有單向透視玻璃3。該單向透視玻璃3使來自準直透鏡4的入射光通過並直線前進，通過反射使來自記錄介質l的反射光的前進方向產生大約90度的變化。另外，在光學拾波器9中，設有用於將單向透視玻璃3發出的入射光聚光到記錄介質1的記錄面上的物鏡透鏡2。該物鏡透鏡2還具有高效地將記錄介質1發出的反射光送向單向透視玻璃3的作用。在被射入反射光的單向透視玻璃3中，在反射的作用下位相產生變化，上述反射光的前進方向被改變。再者，在光學拾波器9中，設有對被改變的反射光進行聚光的聚光透鏡6。而且，在反射光的聚光位置上，設有用於對來自反射光的信息進行再生的受光元件7。由於本發明的透光性陶瓷具有高直線透過率，在具有上述構成的光學拾波器9，可以有效地用於物鏡透鏡2、單向透視玻璃3、準直透鏡4以及聚光透鏡6等的原材料。其次，在實驗例的基礎上，對本發明的透光性陶瓷進行說明。此外，在以下說明的實驗例1~7中，實驗例1及2對應本發明的第1方面，實驗例3~7對應本發明的第2方面。[實驗例1]作為原料，準備BaC03、SrC03、CaC03、ZnO、MgC03、Y203、ln203、Ta205、Nb205、Sn02、Zr02和Hf02等各種高純度粉末。而且，為了獲得用通式(Ba卜s-tSrsCaO(MxBlyB2z)vOw(其中，M為Sn、Zr及Hf中的至少一種；Bl為Mg、Zn、Y及In中的至少一種；B2為Ta及Nb中的至少一種；w為用於保持電性中性的任意正數。)表示的、表1至表5所示的各種樣品，對各種原料粉末進行稱量，接著，向各種原料粉末中添加Si02，使其含有率達到100質量ppm。之後用球磨機進行16小時的溼式混合。使該混合物乾燥後，在1300'C溫度下進行3小時的煅燒，製成煅燒粉末。煅燒後w的值大致為3。[表l]tableseeoriginaldocumentpage13[表2]20068001327L4絡溢也被10/27MPA077662樣品編號M的元素種類和含量B1的元素種類和含量B2的元素種類和含量stXyz/yV直線透過率(入二633nm)[%]氣孔體積率[體積ppm]備註21Sn:0.240Mg:0.258Ta:0.50200.40.240.2580.5021,950,97077.53.3922Sn:0.240Mg:0.258Ta:0.50200.40.240.2580.5021.951.01077.65.0123Sn:0.240Mg:0.258Ta:0.50200.40.240.2580.5021.951.05077.16.06*24Sn:0.240Mg:0.258Ta:0.50200.450.240.2580.5021.950.950未燒結25Sn:0.240Mg:0.258Ta:0.50200.450.240.2580.5021.950.97073.31.5226Sn:0.240Mg:0.258Ta:0.50200.450.240.2580.5021.951.01071.54.4227Sn:0.240Mg:0.258Ta:0.50200.450.240.2580.5021.951.05068.83.61*28Sn:0.240Mg:0.258Ta:0.50200.450.240.2580.5021.951扁9.6*29Sn:0.240Mg:0.258Ta:0.50200.50.240.2580.5021,950.950未燒結*30Sn:0.240Mg:0.258Ta:0.50200.50.240.2580.5021.950.97041.94.01*31Sn:0.240Mg:0.258Ta:0.50200.50.240.2580.5021.951扁43.23.74*32Sn:0.240Mg:0.258Ta:0.50200.50.240.2580.5021.951.05040.52.83*33Sn:0.240Mg:0.258Ta:0.50200.50.240.2580.5021.951扁3.2*34Mg:0.339Ta:0.66100.20.000.3390.6611.951.01036.56.1235Sn:0.080Mg:0.312Ta:0.60800.20.080,3120,6081.951.01073.37.1536Sn:0.160Mg:0.285Ta:0.55500.20,160.2850.5551.951細77.62.8837Sn:0.320Mg:0.231Ta:0.44900.20.320.2310.4491.951.01078.13.6938Sn:0.500Mg:0.169Ta:0.33100.20.500.1690.3311.951.01077.8橋39Sn:O，Mg:0.102Ta:0.19800.20,700.1020.1981.951.01076.92.6440Sn:O細Mg:0.034Ta:0.06600.20.900細0.0661.951.01064.34.36M1Sn:1扁00.21.000細0扁1.951.01013.8200680013271.4勢溢也被11/273tableseeoriginaldocumentpage15tableseeoriginaldocumentpage16tableseeoriginaldocumentpage17此外，表1至表5中的"M的元素種類和含量"、"B1的元素種類和含量"以及"B2的元素種類和含量"的各欄中表示的內容，當M、Bl及B2的元素種類分別為一種時，各自的含量分別與x、y及z的值相同，當元素種類為兩種以上時，各自的含量之和分別等於x、y及z的值。其次，將上述煅燒粉體與水及有機粘合劑一起裝入球磨機，進行16小時的溼式粉碎。有機粘合劑使用的是乙基纖維素。其次，使上述粉碎物乾燥後，通過50篩眼的網(篩子)進行造粒，用196MPa的壓力對製備的粉末進行加壓成形，製成直徑30mm及厚度2mm的圓板狀的未燒成的陶瓷成形體。其次，將上述未燒成的陶瓷成形體埋入到與該陶瓷成形體中含有的陶瓷原料粉末具有相同組成的粉末中。將被埋入的成形體裝入燒成爐，在大氣氣氛中進行加熱，進行脫除粘合劑處理。接著，升溫的同時向爐內注入氧氣，在最高溫度範圍1600170(TC中，使燒成氣氛中的氧濃度上升到大約98體積％為止。在此，可以根據材料組成適當選擇合理的溫度作為最高溫度，例如樣品11的情況下為1625°C。保持該燒成溫度及氧濃度，對成形物進行20小時的燒成，製成燒結體。另，將燒成時的總壓力設為l個大氣壓以下。對如此製備的燒結體進行鏡面磨光，將其做成厚度為0.4mm的圓板狀透光性陶瓷樣品。針對上述的各個樣品，測量了波長X為633nm的可見光的直線透過率及殘留氣孔量。對作為透光性指標的直線透過率進行測量時，採用了島津製作所製造的分光光度計(UV-2500)。另外，測量殘留氣孔量時，採用了透射顯微鏡。而且，在觀察倍率為450倍或1500倍條件下，分別從3個視角對z方向(樣品厚度方向)上觀察到的氣孔數以及氣孔直徑進行測量，從該結果求出存留氣孔量，再對殘留氣孔量進行體積換算後算出氣孔體積率。通過以上的方法求出的直線透過率及氣孔體積率如表1至表5所示。在表1至表5中，在樣品編號前附加了*的為本發明的範圍外的樣品。根據本發明的範圍內的樣品9~13、15~23、2527、35~40、42~45、47~61以及63~73,如表1至表5所示，因為滿足以下的各個條件，即0《s《0.99;0.01《t《0.45;x+y+z=l;0<x《0.9;1.00《z/y《2.40以及0.97《v《1.05，所以直線透過率在60%以上，氣孔體積率小於20體積ppm。另一方面，在本發明的範圍外的樣品1、8、24及29中，由於v小於0.97，在所述燒成工序中沒有燒結。另外，在v超過1.05的本發明的範圍外的樣品7、14、28及33中，也殘留非均勻相，因此直線透過率大幅降到60%以下。特別是在樣品7中，氣孔體積率變為20體積ppm以上，在樣品28及33中，不可能對氣體體積率進行測量。另夕卜，除過上述樣品l、7、8、14、24、28、29以及33,在本發明的範圍外的試料26中，由於t小於0.01，含有Ca的效果沒有顯現出來，氣孔體積率變為20體積ppm以上。尤其是在樣品2中，直線透過率大幅降到60%以下。在樣品3032中，由於t超過0.45,因此直線透過率降到60%以下。另夕卜，在樣品34中，由於x為0，因此直線透過率降到60%以下。在樣品41中，由於x超過0,9，因此直線透過率大幅降到60%以下，氣孔體積率的測量變得不可能。另外，在樣品46中，由於z/y超過2.40，因此直線透過率大幅降到60%以下，氣孔體積率的測量變得不可能。在樣品62中，由於z/y小於1.00，因此在所述燒成工序中沒有燒結。[實驗例2]通過TMA法(熱機械分析法)，將升溫速度設為5。C/分的同時，求出在上述實驗例1中製備的作為比較例的樣品4和作為實驗例的樣品19的收縮率，該收縮率以燒成前的尺寸為基準。圖7所示為設縱軸為收縮率，橫軸為溫度的TMA曲線。從圖7可知，與作為比較例的樣品4相比，作為實施例的樣品19早先開始收縮，另外在收縮平靜下來的時點上收縮率的絕對值也變大。可以認為這是收縮舉動之差反映到氣孔體積率之差上。[實驗例3]作為原料，準備BaC03、SrC03、CaC03、ZnO、MgC03、Y203、ln203、Ta205、Nb205、Sn02、Zr02和HfD2等各種高純度粉末。而且，為了獲得用通式(Ba,.s.tSrsCat)(Tix,MuBlyB2z)vOw(其中，M包含Sn、Zr及Hf中的至少一種；Bl為Mg、Zn、Y及In中的至少一種；B2為Ta及Nb中的至少一種；w是用於保持電性中性的正數。)表示的、表6至表10所示的各種樣品，對各種原料粉末進行稱量，用球磨機進行16小時的溼式混合。使該混合物乾燥後，在130(TC溫度下進行3小時的煅燒，製成煅燒粉末。煅燒後w的值接近3。[表6]tableseeoriginaldocumentpage21[表7]tableseeoriginaldocumentpage22tableseeoriginaldocumentpage23tableseeoriginaldocumentpage24tableseeoriginaldocumentpage25此外，關於表6至表10中的"M的元素種類和含量"、"B1的元素種類和含量"以及"B2的元素種類和含量"的各欄中表示的內容，當M、B1及B2的元素種類分別為一種時，各自的含量分別與x2、y及z的值相同，當元素種類為兩種以上時，各自的含量之和分別等於x2、y及z的值。其次，將上述煅燒粉體與水及有機粘合劑一起裝入球磨機，進行16小時的溼式粉碎。有機粘合劑使用的是乙基纖維素。其次，使上述粉碎物乾燥後，通過50篩眼的網(篩子)進行造粒，用196MPa的壓力對製備的粉末進行加壓成形，製成直徑30mm及厚度2mm的圓板狀的未燒成的陶瓷成形體。其次，將上述未燒成的陶瓷成形體埋入到與該陶瓷成形體中含有的陶瓷原料粉末具有相同組成的粉末中。將被埋入的成形體裝入燒成爐，在大氣氣氛中進行加熱，進行脫除粘合劑處理。接著，升溫的同時向爐內注入氧氣，在最高溫度範圍1600170(TC中，使燒成氣氛中的氧濃度上升到大約98體積％為止。在此，可以根據材料組成適當選擇合理的溫度作為最高溫度，例如樣品114的情況下為1625'C。保持該燒成溫度及氧濃度，對成形物進行20小時的燒成製成燒結體。另，將燒成時的總壓力設為l個大氣壓。對這樣製成的燒結體進行鏡面磨光，將其做成厚度為0.4mm的圓板狀透光性陶瓷樣品。針對上述的各個樣品，測量了可見光領域，更具體地說就是波長人為633nm及450nm的可見光在樣品中的直線透過率。對直線透過率進行測量時，採用了島津製作所製造的分光光度計(UV-2500)。通過上述波長人為633nm及450nm的可見光在各個樣品中的直線透過率，即波長為450nm的可見光的直線透過率相對于波長X為633nm的可見光的直線透過率的比率，算出F值。再者，對波長X為633nm的可見光在上述各個樣品中的折射率進行了測量。測量折射率時採用了Metricon公司製造的稜鏡耦合器(MODEL2010)。另外，用稜鏡耦合器對波長X為405nm、532nm及830nm的可見光的折射率進行了測量。而且，利用這些4個波長(405nm、532nm、633nm及830nm)下的折射率的值，通過波長和折射率的關係式即公式1，算出常數a、b及c，從而求出波長和折射率的關係。公式1:n=a/t4+b/X2+c(在公式1中，n表示折射率；入表示波長；a、b及c為常數。)由公式1求出用於算出阿貝數(Vd)所需的、在3種波長(F線486.3nm;d線587.56nrn;C線656.27nm)下的折射率，由阿貝數的定義式即公式2算出阿貝數。公式2:vd=(nd-l)/(nF-nc)(在公式2中，iid、iif及nc分別表示d線、F線及C線中的折射率。)表6至表10所示為通過以上的方法求出的直線透過率、F值、折射率以及阿貝數。在表6至表10中，樣品編號前標有*的是本發明的範圍外的樣品。如表6至表10所示，根據本發明範圍內的樣品103~105、107-118、120~125、127~131、133~139、141~145、147、149~158以及160~174，由於滿足0《s《0.92、0.08《t《0.40、xl+x2+y+z=l、0<xl+x2《0.9、0《x2《0.6、1.00《z/y《2.40及0.97《v《1.04的條件，直線透過率為20%以上，F值為0.85以上。另外，折射率變大，達到2.01以上，並且折射率的變化幅度也變大，為2.074(樣品165)~2.340(樣品139)，並且阿貝數的變化幅度也變大，為15.2(樣品139)28.1(樣品135)。另外，如果對樣品135-139之間進行比較的話，可知隨著Ti含量xl的增加，折射率變得更大，阿貝數變得更小。另一方面，在本發明的範圍外的樣品126及159中，由於z/y在1.002.40的範圍之外，樣品的燒結性變差，因此直線透過率變得小於20%。另夕卜，在本發明的範圍外的樣品106及119中，由於v值在0.971.04的範圍之外，因此與上述情況相同，燒結性變差導致直線透過率小於20%。另外，在本發明的範圍外的樣品140及148中，由於xl+x2超過0.9，所以直線透過率小於20%。在本發明的範圍外的樣品146中，由於x2超過0.6，所以直線透過率小於20%。對本發明範圍外的樣品101及102和本發明範圍內的樣品103之間進行比較時，可知它們中的xl均為0.24,都含有Ti。與此相對，對它們的Ca含量t進行比較時，在樣品101中t為0，即不含Ca，因此F值變為小於0.9。所以，像樣品102、103那樣，使其Ca含量t增加到0.04、0.08時，在t為0.04的樣品102中，F值沒有增加，但在t為0.08的樣品103中，F值變為0.85以上。因此可知為了提高F值，必須使Ca的含量t達到0.08以上。[實驗例4]對表6所示的樣品101和樣品114在可見光的波長範圍(350nm900nm)中的直線透過率進行了測量。圖8所示為該測量結果。如上所述，樣品101為比較例，t為O，即具有不含Ca的組成。另一方面，樣品114為本發明的實施例，t為0.2，含有Ca。參考圖8的話，可知在測量波長的全部範圍內，樣品101的透過率低於樣品114，而且在波長400700nm的範圍內，尤其是450nm附近存在很大的吸收。與此相對，可知在波長400nm以上的範圍中，樣品114顯示出近乎平坦化的透過率。這表明燒結體變為無色，透過率的波長依存性小，即意味著F值接近1。[實驗例5]其次，對相同樣品114在人=587.562腦(d線)的TE模式(TEmode)及TM模式(TMmode)中的折射率進行了測量，兩者均為2.1369，可知沒有產生雙折射。如表6所示，樣品114在^^633nm中的直線透過率為76.2°/。，折射率a=633nm)為2.127。一般情況下，在測量直線透過率時，因為從空氣中向樣品表面射入垂直光，所以光在樣品的表面和背面(即樣品和空氣的界面)產生反射。折射率為2.127的情況下，減去在樣品的表面和背面產生的反射後的直線透過率的理論最大值變為77.0%。在樣品114的情況中，因為直線透過率為76.2%，相對於理論值的相對透過率變為99.0%。這表明在燒結體內部幾乎沒有產生透過損失。所以，如果在樣品114的表面上形成抗反射膜的話，可以使獲得的直線透過率幾乎與理論值相同。因此，本發明的透光性陶瓷具有能夠用於光學元件的優良特性。[實驗例6]在表6至表10所示的樣品中，對於獲得高直線透過率的樣品114的組成，通過採用鑄塑成形，製成2平方英寸(50.8mm)的未燒成的陶瓷成形體，在1625'C下燒成製成燒結體。通過該鑄塑成形製成的樣品114a，除了成形方法從加壓成形變更為鑄塑成形之外，與所述實驗例3中獲得的樣品114的製備方法相同。通過與實驗例3中同樣的評估方法，對經過鑄塑成形製備的樣品114a的直線透過率進行了評估。其結果如表11所示。在表11中也一併標出通過加壓成形製備的、在實驗例3中獲得的樣品114的直線透過率。[表11]tableseeoriginaldocumentpage29從表11可知，加壓成形和鑄塑成形的不同情況中，直線透過率相等或者大體上等值。由此可知本發明的透光性陶瓷的光學特性與成形方法無關，在各種成形方法中均表現出優良的特性。[實驗例7]同樣，將樣品114的組成的燒成溫度變更為1700"，製成樣品114b的燒結體。在製備該樣品114a中，除了改變燒成溫度之外，採用了與在實驗例3中製成的樣品114相同的條件。而且，通過與實驗例3的情況相同的評估方法，對改變了燒成溫度的樣品114b的直線透過率進行了測量。測量結果如表12所示。在表12中，也一併標出在所述實驗例3中獲得的樣品114(燒成溫度1625°C)的直線透過率。[表12]tableseeoriginaldocumentpage29由表12可知，即使變更燒成溫度，直線透過率也相等或者大體上等值。由此可知當燒成溫度發生變化時，也可以製成本發明的透光性陶瓷。以上，比照實驗例對本發明進行了詳細說明，但本發明的實施樣態並不局限於上述實驗例的樣態。例如原料的形態不能限定為氧化物或者碳酸鹽，只要是在作為燒結體的階段能夠獲得期望的特性的原料，無論什麼形態均可。另外可知對於燒成氣氛，上述實驗例的大約98體積％的氧濃度值，在所用的實驗設備的條件下是最優的。所以，氧濃度並不限定於大約98體積％，只要能夠確保90體積％以上的氧濃度，就可以獲得具備期望特性的燒結體。權利要求1.一種透光性陶瓷，其中，以鈣鈦礦型化合物為主成分，該鈣鈦礦型化合物的組成由通式(Ba1-s-tSrsCat)(MxB1yB2z)vOw表示，其中，M包括Sn、Zr及Hf中的至少一種；B1為Mg、Zn、Y及In中的至少一種；B2為Ta及Nb中的至少一種；並且滿足0≤s≤0.99、0.01≤t≤0.45、x+y+z＝1、0＜x≤0.9、1.00≤z/y≤2.40以及0.97≤v≤1.05；w是用於保持電性中性的正數。2.根據權利要求1所述的透光性陶瓷，其中，波長為633nm的可見光在樣品厚度為0.4mm時的直線透過率為60%以上。3.—種透光性陶瓷，其中，以鈣鈦礦型化合物為主成分，該鈣鈦礦型化合物的組成由通式(Ba^SrsCat)(Tix,Mx2BlyB2z)vOw表示，其中，M包括Sn、Zr及Hf中的至少一種；Bl為Mg、Zn、Y及In中的至少一種；B2為Ta及Nb中的至少一種；並且滿足0《s《0.92、0.08《t《0.40、xl+x2+y+z=l、0<xl+x2《0.9、0《x2《0.6、1.00《z/y《2.40以及0.97《v《1.04，w是用手保持電性中性的正數。4.根據權利要求3所述的透光性陶瓷，其中，波長為633nm的可見光在樣品厚度為0.4mm時的直線透過率為20%以上。5.根據權利要求4所述的透光性陶瓷，其中，波長為450nm的可見光在樣品厚度為0.4mm時的直線透過率相對于波長為633nm的可見光在樣品厚度為0.4mm時的直線透過率的比率為0.85以上。6.根據權利要求15中任一項所述的透光性陶瓷，其中，該透光性陶瓷為多晶體。7.—種透光性陶瓷的製造方法，是製造權利要求16中任一項所述的透光性陶瓷的方法，其中，具備-準備將陶瓷原料粉末成形為規定形狀而成的未燒成的陶瓷成形體的工序；準備與所述陶瓷原料粉末實質上組成相同的同時燒成用組成物的工序；使所述同時燒成用組成物與所述未燒成的陶瓷成形體接觸，同時，在氧濃度為90體積％以上的氣氛中，對所述未燒成的陶瓷成形體進行燒成的工序。8.根據權利要求7所述的透光性陶瓷的製造方法，其中，所述同時燒成用組成物為粉末狀態，在將所述未燒成的陶瓷成形體埋入所述同時燒成用組成物的粉末中的狀態下實施所述燒成工序。9.一種光學部件，其中，由權利要求16中任一項所述的透光性陶瓷構成。10.—種光學裝置，其中，配備有權利要求9所述的光學部件。全文摘要提供一種具有高透光率的透光性陶瓷，其以鈣鈦礦型化合物為主成分，該鈣鈦礦型化合物的組成由通式(Ba1-s-tSrsCat)(MxB1yB2z)vOw表示，(其中，M包含Sn、Zr及Hf中的至少一種；B1為Mg、Zn、Y及In中的至少一種；B2為Ta及Nb中的至少一種；並滿足0≤s≤0.99、0.01≤t≤0.45、x+y+z＝1、0＜x≤0.9、1.00≤z/y≤2.40以及0.97≤v≤1.05，w是用於保持電性中性的正數。該透光性陶瓷可以方便地用於光學拾波器(9)的物鏡透鏡(2)。文檔編號G11B7/1374GK101163649SQ20068001327公開日2008年4月16日申請日期2006年3月17日優先權日2005年4月19日發明者吳竹悟志,金高祐仁申請人:株式會社村田製作所