[發明專利]光學材料和光學元件

無效

• 申請號: 200910177630.5
• 申請日: 2009-09-27
• 公開（公告）號: CN101713833A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 中田耕平;遠藤宙央;道口健太郎;藤野茂
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: G02B1/00
• 分類號: G02B1/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王健

技術領域

本發明涉及光學元件，特別是用于透鏡等的高精度光學元件。

背景技術

近年來，包括數碼相機的照相機的生產一直在增長，因此已對具有更高性能的光學透鏡有需求。特別地，為了增加照相機等的光學性能，需要具有高折射率和低色散性(dispersibility)的光學材料。

通過使用晶體材料能夠實現常規光學玻璃中不存在的高折射率和低色散性，并且為了使用晶體材料作為具有良好透射率且適合光學用途的材料，已有包括使用單晶材料的方法或包括燒結晶體顆粒和使用其產物的方法。

另一方面，存在的問題是，單晶材料極貴，以及難以得到具有大直徑且適合光學透鏡的材料。即，在包括燒結晶體顆粒的方法中，當顆粒直徑大時，在燒結過程中產生大的晶界以使作為光學透鏡的透射率降低，并且在將該材料加工為透鏡形狀時由于晶界而在透鏡表面上產生缺陷，因此難以得到良好的光學透鏡。

在日本專利申請公開No.H06-056514中，作為均具有小顆粒直徑的晶體顆粒，公開了晶體顆粒直徑為100nm或更小的光透射性陶瓷的實例。但是，在將均具有100nm或更小的直徑的晶體顆粒燒結的方法中，在燒結前形成預成型體時由于堆積密度小而使其處理極其困難。另一方面，在具有高折射率和低色散性的光學特性的陶瓷中，存在許多具有高燒結溫度因此伴有在燒結工序期間存在困難的物質。

發明內容

鑒于上述現有技術的問題而完成了本發明，因此本發明的目的是提供具有高折射率和低色散性的光學特性的光學元件。

用于解決上述問題的第一光學元件通過真空燒結陶瓷顆粒的成型體而形成，該陶瓷顆粒具有1μm-10μm的平均顆粒直徑并且包括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)。

用于解決上述問題的第二光學元件通過真空燒結具有兩層結構的顆粒的成型體而形成，該顆粒通過在陶瓷顆粒的表面上涂覆涂層而形成，該陶瓷顆粒具有1μm-10μm的平均顆粒直徑并且包括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)，該涂層包括具有比該陶瓷顆粒的燒結溫度低的燒結溫度的陶瓷。

由以下參照附圖對示例性實施方案的說明，本發明進一步的特點將變得明了。

附圖說明

附圖是例示根據本發明的光學元件的截面圖。

具體實施方式

本發明的光學元件通過使用特定的陶瓷顆粒，通過在比一般燒結工藝期間的溫度低的溫度下真空燒結晶體顆粒而形成，并且具有高折射率和低色散性的光學特性而無任何缺陷。本發明的光學元件能夠應用于用于各種光學系統的透鏡和棱鏡。

(第一實施方案)

根據本發明的實施例1的光學元件通過真空燒結陶瓷顆粒的成型體而形成，該陶瓷顆粒具有1μm-10μm的平均顆粒直徑并且包括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，并且其具體實例包括Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu。這些稀土元素中，特別優選Ln是選自La、Gd、Yb和Lu中的至少一種或多種。

此外，陶瓷顆粒的平均顆粒直徑優選為1μm-10μm。當平均顆粒直徑小于0.1μm時，顆粒太細并且發生部分附聚，因此難以在加壓時充分使顆粒密實，并且燒結后光學元件殘留氣泡，因此得到的元件不適合用作光學元件。當平均顆粒直徑超過10μm時，在加壓時容易形成空隙并且在燒結后得到的晶體中容易產生晶界，因此在拋光過程中發生顆粒的脫離，以致不能得到具有令人滿意的表面的光學元件。

陶瓷顆粒的形狀優選為球形。由于顆粒由球形變為不規則形狀，在加壓時更容易形成空隙并且在燒結后得到的晶體中更容易產生晶界，因此不能得到令人滿意的光學元件。順便提及，球形優選具有以下關系：球體的截面形狀的縱向直徑/球體的截面形狀的橫向直徑＝1±0.1。此外，光學元件優選具有1.8或更大的折射率并且具有透射性。

制備本發明的光學元件的方法如下所述。首先，具有1μm-10μm的平均顆粒直徑的球形陶瓷顆粒通過方法例如等離子熔融(plasma?melting)制備。其次，對球形陶瓷顆粒進行澆鑄、干法成型或濕法成型以由此制備預成型體。此外，在真空下將該預成型體燒結，然后進行研磨和拋光工序，結果得到用于光學透鏡等的光學元件。