JPH0434501A - 多層光干渉膜 - 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、投光照明用や露光用光源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、耐熱性と耐候性とを向上した多層光干
渉膜に関する。

（従来の技術） 従来、反射鏡付きハロゲン電球は、硬質ガラス製反射鏡
の内面に可視光反射赤外線透過膜を形成し、かつ反射鏡
内にハロゲン電球を装着したもので、ハロゲン電球から
放射される光のうち可視光は可視光反射赤外線透過膜で
反射することにより前方に投射し、また赤外線は可視光
反射赤外線透過膜を透過することにより後方に向かうよ
うにしたものである。このため、この反射鏡付きハロゲ
ン電球は、赤外線の少ない可視光、いわゆる冷光を放射
し、例えば投光器、店舗用照明、あるいは医療用照明な
どの光源として多く使用されている。

しかして上記可視光反射赤外線透過膜は、反射鏡面に硫
化亜鉛（Ｚ　ｎ　Ｓ）などからなる高屈折率層と弗化マ
グネシウム（ＭｇＦ２）、シリカ（Ｓ　ｉ　０２　）な
どからなる低屈折率層とを、例えば１５〜２５層交互に
積層してなるもので、光の干渉により可視光を反射し、
赤外線を透過するものである。

また、電子式複写機やファクシミリなどの露光用光源と
して、石英製管形バルブの中心線に沿ってフィラメント
を配設し、かつバルブ外面に可視光透過赤外線反射膜を
形成したハロゲン電球が用いられている。この種のハロ
ゲン電球は、フィラメントから放射された光のうち可視
光は可視光透過赤外線反射膜を透過することにより外界
に放射し、また赤外線は可視光透過赤外線反射膜で反射
することによりフィラメントに帰還してこれを加熱し発
光効率を向上したものである。このため、ハロゲン電球
は赤外線の少ない可視光、いわゆる冷光を放射し、かつ
発光効率が高い利点を有している。

しかしてこの可視光透過赤外線反射膜は、前述した可視
光反射赤外線透過膜と同様に、バルブ外面に硫化亜鉛（
Ｚ　ｎ　Ｓ）などからなる高屈折率層と弗化マグネシウ
ム（ＭｇＦ２　）　、シリカ（Ｓ　ｉ　０２　）などか
らなる低屈折率層とを、例えば１５〜２５層交互に積層
してなるもので、可視光反射赤外線透過膜とは層の厚さ
を変えることにより、可視光を透過し赤外線を反射する
ものである。

このように、上記可視光反射赤外線透過膜と可視光透過
赤外線反射膜とは同一の物質で構成されているが、単に
層の厚さを変えることにより、光の干渉を利用して特定
波長域の光を透過し、他の特定波長域の光を反射するも
ので、このような可視光反射赤外線透過膜や可視光透過
赤外線反射膜などを総称し多層光干渉膜と称する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記したＺ　ｎ　Ｓ　　Ｍ　ｇ　Ｆ　２
交互層干渉膜やＺ　ｎ　Ｓ　　Ｓ　ｉＯ２交互層干渉膜
を被着した反射鏡付きハロゲン電球は、ランプ点灯時の
熱負荷や高温多湿の雰囲気によって剥離しやすいという
問題を有していた。すなわち、ＺｎＳ−ＭｇＦ２交互層
干渉膜はハロゲン電球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２ｎＳが酸化されて白濁する。通常、
ハロゲン電球を点灯した場合、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、Ｚ　ｎ　Ｓ　　Ｓ　ｉＯ２交互層干渉
膜は吸湿性があるため、温度５０℃、湿度９０％の雰囲
気に２０時間放置すると、膜が剥離してしまつ◎ そこで、ＺｎＳ−ＭｇＦ２交互層干渉膜やＺｎＳ　　Ｓ
　ｉＯ２交互層干渉膜に関する、光干渉膜が剥離するま
での時間によって評価した耐熱性と耐候性を第１表に示
す。

第１表から明らかなように、Ｚ　ｎ　Ｓ　−Ｍ　ｇ　Ｆ
　２系光干渉膜は耐候性はよいが耐熱性に劣るため、比
較的熱負荷が低く長寿命形のハロゲン電球に適する。ま
た、Ｚ　ｎ　Ｓ　　Ｓ　ｉＯ２系光干渉膜は耐熱性はよ
いが耐候性に劣るため、熱負荷が高く短寿命の光源、例
えば高出力短寿命のハロゲン電球に適する。

このように、用途に応じて光干渉膜やその膜構成を選択
して用いてきたが、近年ハロゲン電球や反射鏡付きハロ
ゲン電球の高出力化、高効率化、および長寿命化が要求
され、耐熱性と耐候性を高いレベルで同時に備えた多層
光干渉膜が求められるようになった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、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。

第１表 ［発明の構成］ （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、基体面に硫化亜
鉛からなる高屈折率層と弗化ストロンチウムからなる低
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、弗化ストロンチウムが化学的に安定で耐熱
性と耐候性に優れ、また硫化亜鉛との積層の適合性がよ
いことにより、耐熱性および耐候性に優れ、かつ剥離し
にくい多層膜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図は本発明の多層光干渉膜を適用した反射鏡付きハ
ロゲン電球の断面図、第２図は本発明の多層光干渉膜の
一実施例の模型的拡大断面図である。

第１図に示すように、基体となる硬質ガラス製反射鏡１
はその一面を拡開させた回転放物状の四部の反射部Ｌ１
とこの反射部１１の背後に突設した口金部１２を有して
形成され、反射鏡１の内面、すなわち反射部１１の内面
に多層光干渉膜の一例である可視光反射赤外線透過膜２
が被着されている。反射部１１の中心には光源となるハ
ロゲン電球３が装着され、このハロゲン電球３は耐熱性
接着剤４によって反射鏡ｌに固定される。この反射鏡ｌ
の前面には安全のため前面ガラス５が取付けられる。

上記ハロゲン電球３は、石英ガラスなどからなる筒形（
Ｔ形）バルブ３１の基部を圧潰して封止部３２を形成し
バルブ３１内にフィラメント３３を封装してなるもので
、封止部３２を反射鏡ｌの口金部１２内に収容してフィ
ラメント３３が反射部１１の凹部の焦点に位置するよう
に調整し、口金部１２に接着剤４を充填して封止部３２
を接着固定しである。

また、上記可視光反射赤外線透過膜２は、第２図に模型
的に拡大して示すように、基体をなす反射部１１の内面
に反射部１１側から硫化亜鉛（ＺｎＳ）からなる高屈折
率層２１１（右下がりハツチング）と弗化ストロンチウ
ム（Ｓ　ｒ　Ｆ　２　）からなる低屈折率層２Ｌ　（右
上がりハツチング）とを合計２５層交互に積層してなる
もので、各層の光学膜厚は１／４λである。この交互層
の膜構成は第２表に示すように、第１層から第１３層ま
では、λ１−１３−６０００１こ制御しである。すなわ
ち、λ−６００ｎｓの高屈折率層２Ｈとλ−６００ｎａ
の低屈折率層２Ｌとをそれぞれ６層ずつ交互に積層し、
さらにその上にλ−６００ｎｓの高屈折率層２Ｈを１層
付加して１３層としである。さらに、その上の第１４層
から第２５層まではλ　　　−４５０ｎｍに制御しであ
る。すなわち、λ−４５０ｎｍの低屈折率層２Ｌとλ−
４５０ｎｍの高屈折率層２Ｈとをそれぞれ６層ずつ交互
に積層したものである。

（以下余白） 第２表 λＢ−６００ｎｍ、λｂ−４５０ｎａ このような可視光反射赤外線透過膜２を形成するには一
般に真空蒸着法が用いられる。その代表的な蒸着条件を
示せば、次の通りである。

（１）真空度：　　８ＸｌＯ−３〜ｌＸｌ０−４　Ｔｏ
ｒｒ（２）散乱ガス：アルゴンガス （３）基板温度＝１００〜３００℃ （４）蒸発源：　ＺｎＳ・・・抵抗加熱Ｓ　ｒ　Ｆ　２
・・・電子ビーム ＺｎＳは抵抗加熱によって加熱蒸発されるが、抵抗加熱
に使用するボートはタングステン製で通電時の電流値は
、例えば２９０Ａである。一方、Ｓ　ｒ　Ｆ　２は加速
電圧６ＫＶの電子銃からの電子ビームによって加熱蒸発
されるが、このときのエミッション電流値は、例えば６
０ｍＡである。

上記可視光反射赤外線透過膜２を反射部ＩＩに被着した
反射鏡付きハロゲン電球を点灯すると、フィラメント３
３から放射された光のうち、可視光は可視光反射赤外線
透過膜２で反射することにより前方に向かい、赤外線は
可視光反射赤外線透過膜２を透過することにより反射部
１１の基体のガラス基板を透過して後方に放射される。

したがって、この反射鏡付きハロゲン電球は赤外線の少
ない可視光、いわゆる冷光を前方に放射するので、被照
射物を加熱損傷するおそれのない光源として賞月される
。

このようにして得られた反射鏡ｌの可視光反射赤外線透
過膜２の耐熱性と耐候性について評価した。この評価を
第３表に示す。ここで耐熱性はハロゲン電球３の点灯時
の反射部１１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、また耐候性は温度５０℃
、湿度９０％の雰囲気中における剥離開始までの時間で
示した。

この第３表と第１表とを比較すると、本実施例のものが
耐熱性と耐候性に優れており、長寿命で苛酷な使用条件
にも耐え得ることが明らかである。

これは、本実施例の可視光反射赤外線透過膜２を構成す
るＳ　ｒ　Ｆ　２が化学的に安定で耐熱性と耐候性に優
れ、またＳ　ｒ　Ｆ　２とＺｎＳとの積層の適合性がよ
いためであり、このために耐熱性および耐候性に優れた
剥離し難い膜を得ることができる。

次に、本発明を複写機などの露光用に使用される管形ハ
ロゲン電球に適用した他の実施例を第３図によって説明
する。

第３図に示すように、この管形ハロゲン電球は、管球石
英バルブ６の中心線に沿ってフィラメント７を封装し、
バルブ６の外面に可視光透過赤外線反射膜８を形成した
ものであり、さらにバルブＢ内にはアルゴンとともに所
要のハロゲンが封入されている。

上記可視光透過赤外線反射膜８は、第２図に示した可視
光反射赤外線透過膜２と同様に、硫化亜鉛（ＺｎＳ）か
らなる高屈折率層２１１（右下がりハツチング）と弗化
ストロンチウム（Ｓ　ｒ　Ｆ　２　）からなる低屈折率
層２Ｌ（右上がりハツチング）とを、例えば合計１５層
交互に積層したもので、各層２１１．２Ｌの光学膜厚を
可視光反射赤外線透過膜２と異ならせたことにより、可
視光を透過し赤外線を反射する特性を付与したものであ
る。

このハロゲン電球を点灯すると、フィラメント７から放
射された光のうち、可視光は可視光透過赤外線反射膜８
を透過することにより外界に放射され、一方、赤外線は
可視光透過赤外線反射膜８で反射することによりフィラ
メント７に帰還し、フィラメント７を加熱して発光効率
を向上する。

したがって、このハロゲン電球は高効率で、しかも赤外
線の少ない、いわゆる冷光を放射する。

また、可視光透過赤外線反射膜８は、前述した可視光反
射赤外線透過膜２と同様に形成されるので、耐熱性と耐
候性に優れ、長寿命で苛酷な使用条件に耐えることがで
きる。

上記したように、多層光干渉膜を構成する物質として弗
化ストロンチウムを採用することにより、弗化ストロン
チウムが化学的に安定で耐熱性と耐候性に優れ、また弗
化ストロンチウムと硫化亜鉛との積層の適合性がよいの
で、剥離し難く、耐熱性と耐候性に優れた多層光干渉膜
を得ることができる。

なお、上記実施例では、多層光干渉膜を可視光反射赤外
線透過膜や可視光透過赤外線反射膜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、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、多層光干渉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、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖ
ａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）法など他の形成方
法でもよい。

また、上記実施例では、基体として硬質ガラス製反射鏡
や管球石英バルブ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、硫化亜鉛層および弗化ストロンチウム層の少なく
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） 第３表 ［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の多層光干渉膜によれば、
基体面に硫化亜鉛からなる高屈折率層と弗化ストロンチ
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、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、耐熱性と耐候性に優れ、長寿命で苛酷な
使用条件に耐えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多層光干渉膜を適用した反射鏡付きハ
ロゲン電球の断面図、第２図は本発明の一実施例の多層
光干渉膜の一実施例の模型内拡断面図、第３図は他の適
用例の断面図である。 １・・・反射鏡（基体）、 ２・・・可視光反射赤外線透過膜（多層光干渉膜）、２
Ｈ・・・高屈折率層、２Ｌ・・・低屈折率層、・・・バ
ルブ（基体）、 ・・・可視光透過赤外線反射膜 （多層光干渉膜）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基体面に硫化亜鉛からなる高屈折率層と弗化ストロンチ
   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。