(57)【要約】【課題】低熱膨張セラミックスであって、剛性が高く、強度が高く、レーザー用導光機または望遠鏡部材または光学系支持部材など、光学用の構成部材として用いることが可能な光学用部材を提供する。【解決手段】リチウムアルミノシリケート、コーディエライト、リン酸ジルコニウムカリウムから選ばれる１種以上の材料と、炭化珪素、窒化珪素、炭化ホウ素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ジルコン、窒化アルミニウム、ケイ酸カルシウムから選ばれる１種以上の材料とからなる複合材料を用いて光学用部材を構成する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
２０〜３０℃における平均の熱膨張係数が−１×１０−６〜１×１０−６／℃であり、かつ、ヤング率が１２０ＧＰａ以上、曲げ強度が２００ＭＰａ以上の低熱膨張セラミックスからなることを特徴とする光学用部材。
【請求項２】
前記低熱膨張セラミックスを構成する複合材料が、リチウムアルミノシリケート、コーディエライト、リン酸ジルコニウムカリウムから選ばれる１種以上の材料と、炭化珪素、窒化珪素、炭化ホウ素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ジルコン、窒化アルミニウム、ケイ酸カルシウムから選ばれる１種以上の材料とからなることを特徴とする請求項１に記載の光学用部材。
【請求項３】
前記光学用部材がレーザー用導光機または望遠鏡部材または光学系支持部材であることを特徴とする請求項２に記載の光学用部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、レーザー用導光機または望遠鏡部材または光学系支持部材など、光学用の構成部材として用いられる光学用部材に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、光学用部材は益々高精度を要求される傾向にあり、従来の金属材料では熱膨張率が大きいため周囲の温度変化で光学系にズレが生じるため種々の材料が鋭意検討されてきている。
【０００３】
そのような状況下で、周囲の温度変化による熱膨張を防ぐことを目的として、例えば、半導体製造装置の構成部材としては、コーディエライトを主成分とする低熱膨張セラミックスが用いられるようになってきている。（たとえば、特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２０９１７１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光学用部材としては、従来は軽さを生かしたアルミニウム金属が多用されているが熱膨張率が大きいため、周囲の温度変化で光学配置が乱れ、高精度の光学系を維持できないという課題があった。
【０００６】
また、従来の低熱膨張セラミックスでは、熱膨張率はあまり小さくなく、さらには、剛性が小さいため外力で歪むという問題点があった。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、低熱膨張セラミックスであって、剛性が高く、強度が高く、レーザー用導光機または望遠鏡部材または光学系支持部材など、光学用の構成部材として用いることが可能な光学用部材を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、以下の（１）〜（３）によって達成される。
（１）２０〜３０℃における平均の熱膨張係数が−１×１０−６〜１×１０−６／℃であり、かつ、ヤング率が１２０ＧＰａ以上、曲げ強度が２００ＭＰａ以上の低熱膨張セラミックスからなることを特徴とする光学用部材。
（２）上記（１）において、前記低熱膨張セラミックスを構成する複合材料が、リチウムアルミノシリケート、コーディエライト、リン酸ジルコニウムカリウムから選ばれる１種以上の材料と、炭化珪素、窒化珪素、炭化ホウ素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ジルコン、窒化アルミニウム、ケイ酸カルシウムから選ばれる１種以上の材料とからなることを特徴とする光学用部材。
（３）上記（２）において、前記光学用部材がレーザー用導光機または望遠鏡部材または光学系支持部材であることを特徴とする光学用部材。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係る光学用部材は、２０〜３０℃における平均の熱膨張係数が−１×１０−６〜１×１０−６／℃であり、かつ、ヤング率が１２０ＧＰａ以上、曲げ強度が２００ＭＰａ以上の低熱膨張セラミックスからなる。
【００１０】
このような低熱膨張セラミックスを光学用部材として用いる理由は、熱膨張率が小さいため、周囲の温度変化で光学配置が乱れ、高精度の光学系を維持できないという不具合が発生することがなくなるからである。
また、剛性が大きく、強度が高いため、外力により歪んだり、割れたりしないため光学用材料として好適に用いることができるからである。
【００１１】
前記低熱膨張セラミックスを構成する複合材料としては、リチウムアルミノシリケート、コーディエライト、リン酸ジルコニウムカリウムから選ばれる１種以上の第１の材料と、炭化珪素、窒化珪素、炭化ホウ素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ジルコン、窒化アルミニウム、ケイ酸カルシウムから選ばれる１種以上の第２の材料とからなるものが好適である。これら構成材料のうち第１の材料は熱膨張が極めて小さく、第２の材料は熱膨張係数は第１の材料よりも大きいがヤング率が高く、これらを複合化することにより、所望の低熱膨張および高剛性を兼備した材料とすることができる。
【００１２】
上記第１の材料としては、リチウムアルミノシリケートであるβ−ユークリプタイトやスポジューメンが好ましい。また、その中でもβ−ユークリプタイトはマイナスの熱膨張を示すので、プラスの熱膨張を示す第２の材料と組み合わせることにより、極めて低い熱膨張係数を得ることが可能であるし、また、配合を調節することにより熱膨張係数をマイナスからプラスの広い範囲で調節することが可能となる。
ここで、低熱膨張セラミックスの組成としてはβ−ユークリプタイト５０〜９５質量％と炭化珪素５〜５０質量％であることが、特に好ましい。
【００１３】
なお、複合材料において、実質的な化学的反応が生じなければ、第１の材料として複数の材料を組み合わせて用いることも可能である。また、第２の材料も同様に、実質的な化学的反応が生じなければ、複数の材料を組み合わせて用いることも可能である。
【００１４】
次に、本発明の光学用部材の具体的な適用について詳細に説明する。
（１）光学用部材の作製
まず、β−ユークリプタイト粉末と炭化珪素粉末とを質量比で７８：２２の割合でポットミル混合して乾燥させ、低熱膨張セラミックスの原料混合粉末を作製した。この混合粉末を一軸加圧成形してレーザー用導光機または望遠鏡部材または光学系支持部材の各構成部品形状の成形体を作製し、１５０ＭＰａでＣＩＰ処理した。次に、この成形体を窒素雰囲気において、１３７０℃の温度で焼成して焼結体を得た。
ここで、同様にして焼成して得られた試験片から、レーザー干渉式熱膨張測定装置（アルバック理工社製  ＬＩＸ−１）を用いて熱膨張係数を求めた。また、ヤング率と曲げ強度を測定した。その結果、熱膨張係数は−０．０３×１０−６／℃と十分に小さく、ヤング率は１４３ＧＰａと大きく、曲げ強度は２４０ＭＰａと十分に大きかった。
【００１５】
このように、得られた焼結体は、熱膨張係数が小さく、剛性が高く、強度が高いためレーザー用導光機または望遠鏡部材または光学系支持部材として好適に使用することができた。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、小さい熱膨張係数を維持しつつ、剛性と強度が大きいため、レーザー用導光機または望遠鏡部材または光学系支持部材に適用可能な光学用部材を得ることができる。