JPH03249604A - 光源用多層膜反射鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、投光照明用の多層膜反射鏡などのように−様
な厚さの薄膜を多層重ね各面での反射光の干渉を利用し
て特定の分光透過率を持たせた多層光干渉膜に係り、特
に、少ない層数で必要とする光学特性が得られ、かつ耐
久性を向上した多層光干渉膜に関する。

（従来の技術） 近年、ガラス製投光レフレクタの内面に高屈折物質と低
屈折率物質との各薄膜を交互に積層した多層膜で形成さ
れる多層膜反射鏡が、投影器、店舗用照明、医療用照明
などの光源として多く使用されている。

このような多層膜反射鏡は、可視光線をできるだけ反射
し長波長の赤外領域の熱線を透過させることにより、照
明された物体を熱線によって加熱することを少なくシ、
かつ光源からの熱線が多層膜を透過する際に吸収によっ
て投光レフレクタが加熱されない、いわゆる冷光鏡とし
ての特徴を有している。一般に冷光鏡は鏡面に高屈折物
質と低屈折率物質との薄膜を交互に積層した多層膜で形
成されるが、積層される各物質の屈折率の比が大きいほ
ど高い反射率と広い反射帯を有するものである。冷光鏡
に使用される物質の組合わせと、その屈折率の比を表−
１に示す。この表−１から、広い反射帯域を得るには高
屈折率物質として硫化亜鉛（Ｚ　ｎ　Ｓ）を、また低屈
折率物質として弗化マグネシウム（ＭｇＦ２）を採用す
るのが有利でしかしながら、表−２に示すように、上記
したＺ　ｎ　Ｓ　　Ｍ　ｇ　Ｆ　２からなる多層膜は、
屈折率比は高いが、耐熱性、耐候性に問題がある。すな
わち、ＺｎＳ−ＭｇＦ２からなる多層膜はハロゲンラン
プなどのように高熱を発生する光源に適用すると、高温
を受けることにより、短時間で剥離し、かつ表層部のＺ
ｎＳが酸化されて白濁する。通常、ハロゲンランプを点
灯した場合、反射鏡の熱負荷が３５０℃のとき３０時間
、３００℃のとき１００時間で使用不能になる。また、
ＺｎＳは吸湿性があるため、温度５０℃、湿度９０％の
雰囲気に５０時間放置すると、膜が剥離してしまう。

これに対し、ＴｉＯ２−５ｉ０２からなる多層膜は、耐
熱性および耐候性には優れているが、ＺｎＳ−ＭｇＦ２
からなる多層膜と同程度の光学特性を得ようとすれば、
ＺｎＳ−ＭｇＦ２多層膜は２５層の積層であるのに対し
ＴｉＯ２−５ｉＯダ多層膜は膜の積層数を５０％近く多
い３５層とする必要があり、高価になるので、経済的な
面から実用性に問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、少ない層
数で必要とする光学特性が得られ、かつ耐熱性および耐
候性に優れた多層光干渉膜を提供することを目的とする
。

（以下余白） ここで、 Ｈ物質・・・・・・高屈折率物質 り物質・・・・・・低屈折率物質 ＮＨ・・・・・・高屈折率物質の屈折率ＮＬ　・・・・
・・低屈折率物質の屈折率〔発明の構成コ （課題を解決するための手段と作用） 本発明は、上記目的を達成するために、基体面に二酸化
チタンからなる高屈折率層と弗化ナトリウムからなる低
屈折率層とを交互に積層した多層膜を被着してなる構成
としたので、少ない層数で必要とする光学特性が得られ
、かつ優れた耐熱性および耐候性を得ることができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の多層膜反射鏡の断面図、第
２図は本発明の一実施例の多層膜の分光透過率特性を示
した図である。

第１図に示すように、基体となる硬質ガラス製投光レフ
レクタｌはその一面を拡開させた回転放物状の凹部２を
有して形成され、この凹部２の中心には、例えばハロゲ
ンランプからなる光源３が装着される。この投光レフレ
クタ１の前面には安全のため前面ガラス４が取付けられ
る。

また、投光レフレクタ１の凹部２側の内面上には光源３
から発せられる光を反射投光する多層膜５が被着されて
いる。この多層膜５は、高屈折率物質として屈折率２．
３の二酸化チタン（Ｔ　ｉ０２　）　、低屈折率物質と
して屈折率１．３の弗化ナトリウム（ＮａＦ）を採用し
、表−３に示す膜構成、膜厚で形成される。すなわち、
第１層から第９層までの光学膜厚が１／４λａ　（λａ
　−８００ｎｍ　）および第１０層から第１７層までの
光学膜厚対膜５ｂが１／４λｂ　（λｂ　−４５０ｎｍ
　）である各物質の薄膜が、第１層を二酸化チタンから
なる層とし第２層から交互に積層された交互層である。

従って、第１７層は二酸化チタン層となる。

この多層膜５の形成方法は、例えば、真空蒸着法によっ
て行なわれる。二酸化チタン層は、酸素およびアルゴン
を導入した、８×１０づ〜１×１０−’　Ｔｏｒｒの低
真空雰囲気内で、反射鏡温度を１００〜３００℃とし、
蒸着母材を電子ビームで衝撃することによって、投光レ
フレクタｌあるいは弗化ナトリウム層上に蒸着される。

また、弗化ナトリウム層は、アルゴンを導入した上記圧
力の低真空雰囲気内で、反射鏡温度を１００〜３００℃
とし、蒸着母材を抵抗加熱することによって、二酸化チ
タン層上に蒸着される。

上記方法により表−３に示す膜構成、膜厚で形成された
Ｔｉ０２−ＮａＦからなる多層膜５は、両層の屈折率比
がＮＨ／ＮＬ−１，７７で、第２図に示す分光透過特性
を有しており、これは第３図に示す従来のＴｉＯ２−５
ｉ０２多層膜の分光透過特性とほぼ同等である。このよ
うに両多層膜はほぼ同等の光学特性を有しているが、こ
の光学特性を得るために、Ｔ　ｉ　０２　　Ｓ　ｉ　０
２多層膜は３５層の積層を必要とするのに対し、ＴｉＯ
２−ＮａＦ多層膜５は１７層の積層で済む。

また、弗化ナトリウムは化学的に安定で二酸化チタンと
の積層の際の適合性が従来の積層に比較して極めて良好
であり、ＴｉＯ２−ＮａＦ多層膜５は熱負荷に対して剥
離しにくく、また高温高湿の環境に耐えられる。従って
、ＴｉＯ２−ＮａＦ多層膜５を被着した多層膜反射鏡は
高出力ランプにも耐え、長寿命で耐候性も良い。このＴ
ｉ０２−ＮａＦ多層膜５の耐熱性と耐候性について行な
った試験の結果を表−４に示す。ここで、耐熱性はラン
プ点灯時の反射部の温度である３００℃と３５０℃とに
おける剥離開始までの時間で示し、耐候性は温度５０℃
、湿度９０％の雰囲気中における剥離開始までの時間で
示している。表−２におけるＴｉＯ２−５ｉ０２多層膜
の耐熱性と耐候性と比較し、実施例のＴｉ０２−ＮａＦ
多層膜５が耐熱性と耐候性に優れ、長寿命で苛酷な使用
条件にも耐えられることが明らかである。

上記したように、弗化ナトリウムは屈折率が１゜３と小
さく、かつ化学的に安定しているので耐熱性と耐候性に
優れている。さらに二酸化チタンと弗化ナトリウムとは
屈折率比が大きいので少ない層数で必要とする光学特性
が得られ、また両者の積層の適合性が良いので剥離し難
く、耐熱性と耐候性に優れた膜が得られる。

なお、上記実施例では、多層光干渉膜を多層膜反射鏡へ
適用した例について説明したが、これに限らず、例えば
色フィルタ膜、あるいは紫外線遮断膜などに適用しても
よい。

また、上記実施例では、膜の形成方法を真空蒸着法とし
たが、これに限らず、イオンブレーティング法、イオン
アシスト法、ＣＶ　Ｄ　（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ
　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）法など他の形成方法でもよ
い。

また、上記実施例では、基体としてガラス製投光レフレ
クタについて説明したが、これに限らず、例えばフィル
タ基板など用途に適したものであればよく、またその形
状や材質は適宜選択すればよい。

また、二酸化チタン層および弗化ナトリウム層の少なく
とも一方にガラス質強化剤や散光性微粒子などを含有さ
せることは適宜実施してもよい。

また、本発明は上記実施例に限定されることなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形可能なこ
とは勿論である。

（以下余白） λａｍ　６００ｓｃ λｂ纏４５０■謳 ［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明の多層光干渉膜によれば、
基体面に二酸化チタンからなる高屈折率層と弗化ナトリ
ウムからなる低屈折率層とを交互積層する構成としたこ
とにより、大きな屈折率比が得られ、かつ各成分が化学
的に安定で積層時における適合性がよいので、少ない層
数でも必要とする光学特性を得ることができ、かつ優れ
た耐熱性と耐候性が得られ長寿命で苛酷な使用条件に耐
えることができる。

また、積層する層数が少ないので、経済的な面でもコス
トダウンが図かれるなど実用的な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の多層膜反射鏡の断面図、第
２図は本発明の一実施例の多層膜の分光透過率特性を示
す曲線図、第３図は従来の多層膜の分光透過率特性を示
す曲線図である。 ｌ・・・投光レフレクタ（基体）、５・・・多層反射膜
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基体面に二酸化チタンからなる高屈折率層と弗化ナトリ
   ウムからなる低屈折率層とを交互に積層した多層膜を被
   着してなることを特徴とする多層光干渉膜。