JP4482971B2

JP4482971B2 - 反射鏡

Info

Publication number: JP4482971B2
Application number: JP25374799A
Authority: JP
Inventors: 繁池谷
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: JP2001074922A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銀により形成された反射膜を有した反射鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光学製品に使用されている反射率の高い反射鏡は、真空蒸着法により成膜された金属の薄膜を反射膜として用いている。なかでも、反射率の高い銀又はアルミニウムを成膜物質として形成された反射鏡が、広く用いられている。
ところで近年、光学製品の基板材料は、従来のガラスのみならず、プラスティック、特に低吸湿で耐湿性に優れている非晶質ポリオレフィン系樹脂が多く用いられるようになっている。しかし、ガラスでは問題とならなかった反射膜である金属膜の耐久性が新たな課題となってきた。
【０００３】
特に全ての波長で均等に反射率の高い銀を用いた金属膜は、耐湿性が乏しいため、長時間の使用により、酸化が進み、黒く変色して反射率が低下してしまったり、銀膜の密着性が劣化し、膜そのものが剥離してしまうという問題点があった。
そこで、非晶質樹脂基板とアルミニウム膜との密着性を向上させて膜剥離を防ぐ手段として、特開平８−３２７８０９にはニッケル・クロム層を単層で下地層として設けることが開示されている。しかし、アルミニウムに比べ可視域全体にわたり反射の高い銀反射膜については、密着力を向上させるための有力な手段がいまだない。また、銀反射膜の上に酸化ジルコニウムや酸化アルミニウムの保護層を設けて、銀反射膜の耐久性を向上することも試みられている。
【０００４】
しかしながら、密着性の良好な状態を長時間にわたって維持することは難しく、基板と下地層および下地層と銀反射膜との境界面における吸湿や水分の流入などにより、銀反射膜の剥離を抑えることが困難であった。そこでさらに、下地層として誘電体である酸化物を積層したり、誘電体とクロムなどの金属とを積層させた多層膜の工夫が特開平５−１２７００４等に提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような積層構造による反射鏡では、銀反射膜の耐久性の面で若干の改善は認められるものの、銀との密着性が悪かったり、金属下地層と誘電体あるいは金属下地層と銀反射膜との密着性が悪く、銀反射膜の耐久性が不十分で実用には耐えられないといった問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明では密着性のよい銀反射膜を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、樹脂基板上に銀からなる反射膜を設けてなる反射鏡において、前記反射膜と前記基板との間に設けられ、酸化ケイ素からなる下地層と、前記反射膜の上に設けられ、酸化アルミニウムからなり膜厚が２０オングストローム以上１００オングストローム以下である第１の保護層と、前記第１の保護層の上に設けられ、酸化ジルコニウム、二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化タングステンの中から選ばれる少なくとも一つの第２の保護層と、前記下地層と前記反射膜との間に設けられた、銅からなる中間層と、を有する構成とした。この酸化ケイ素は、基板との密着性及び銀との密着性がよく、また銀と反応性のよい元素を有していないため、銀の反射膜と化学反応を起こしてしまうことが無い。
【０００８】
更に、本発明では、その下地層は、ＳｉＯを蒸着物質として、酸素が導入された真空容器内で蒸着された層であることとしてもよい。特に、蒸着源としてＳｉＯを採用して下地層を形成することで、更に密着性がよい下地層が得られる。なお、その下地層の厚さは、２０オングストローム以上１００オングストローム以下であることが好ましい。
【０００９】
２０オングストローム未満だと、樹脂基板上に形成される下地層は島構造の状態であるので、十分な面積に渡って下地層が形成されていない。したがって、樹脂基板と反射膜との密着性が確保できなくなってしまう。また、１００オングストロームを越える膜厚だと、酸化ケイ素膜の内部応力が大きくなり、下地膜自体がはがれやすくなってしまうためである。
【００１０】
また、本発明では、下地層と反射膜との間に、銅からなる中間層を設けることとした。この様に酸化ケイ素膜は厚く形成できないので、代わりに酸化ケイ素と銀との密着性が良い銅を用いることで、樹脂基板に残留する水分や酸素により、銀が劣化しにくくなる。一方、本発明では、樹脂基板上に銀からなる反射膜を設けてなる反射鏡において、反射膜の上に酸化アルミニウムからなる第１の保護層と、第１の保護層の上に、酸化ジルコニウム、二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化タングステンのなかから選ばれる少なくとも一つの第２の保護層とを有していることとした。
【００１１】
この様に、基板と反対側の反射膜の面に、酸化アルミニウムの保護層を設け、更に耐湿性や耐久性の良い酸化ジルコニウム、二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化スズ、酸化アンチモン又は酸化タングステンを形成することで、第２の保護層と銀の反射膜との密着性が良くなり、かつ耐湿性や耐久性が向上する。
【００１２】
また、本発明では、第１の保護層の膜厚は、２０オングストローム以上１００オングストローム以下であることとした。２０オングストローム未満では、反射膜上に形成される下地層は島構造の状態であるので、十分な面積に渡って下地層が形成されていない。したがって、銀との第１の保護層の上に形成される第２の保護層との密着性があまり向上しない。逆に１００オングストロームを越えると、酸化アルミニウム膜の内部応力により剥がれが生じてしまうためである。
【００１３】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、これにより本発明が実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態にかかる反射鏡について、図１をもとに説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる反射鏡の断面図である。この反射鏡は、非晶質ポリオレフィン系樹脂基板１と、下地層である酸化ケイ素膜２と、反射膜である銀膜３と、第１の保護層である酸化アルミニウム膜４と、第２の保護層である酸化チタン膜５及び二酸化ケイ素膜６とを有している。
【００１５】
この反射鏡は、非晶質ポリオレフィン系樹脂基板１上に酸化ケイ素膜２を５０オングストローム形成し、酸化ケイ素膜２上に形成された銀膜３は、２０００オングストローム程度の厚さを有する。この様に非晶質ポリオレフィン系樹脂基板１と銀膜３との間に酸化ケイ素膜２を設けることで、樹脂基板と密着性の悪い銀を密着性良く、成膜することができた。なお、酸化ケイ素膜２には銀と反応しやすい元素が含まれていないので、下地層を設けることによって生じる銀膜３の劣化を小さくすることができる。
【００１６】
なお、用いられる非晶質ポリオレフィン系樹脂基板１は、透明不透明を問わず用いることが出来る。なお、代表的な例としては、三井化学社製ＡＰＬ、日本ゼオン社製ゼオネックス・ゼオノアなどがある。
また、この反射鏡は形成された銀膜３の上に、更に酸化アルミニウム膜４を形成した。そして、その上に銀の劣化を防ぐ酸化チタン膜５と二酸化ケイ素６を形成した。なお、この酸化チタン膜５と二酸化ケイ素６の光学的膜厚は、この反射鏡の使用中心波長に対して、１／４の厚さにすることで、反射増加膜としての機能を有する。
【００１７】
この様にすることで、今まで密着性の悪かった銀と酸化チタンと密着性良くすることができる。なお、更にその上に二酸化ケイ素を用いると銀膜３への劣化が低減でき、かつ二酸化ケイ素膜は耐擦傷性にも優れているため反射鏡表面の傷の低減も達成できる。
尚、本発明の実施の形態では、酸化アルミニウム膜４が７０オングストローム、酸化チタン膜５が１５０オングストローム、二酸化ケイ素が２００オングストロームの膜厚を有している。
【００１８】
次に、本実施の形態における反射鏡の製作方法について説明する。
まず、直径３０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの円盤状非晶質ポリオレフィン系樹脂基板（三井化学社製ＡＰＬ）を用意し、真空蒸着装置上部の回転ドームに設置する。抵抗加熱用の蒸発材料には、酸化ケイ素粉末（ＳｉＯ）、銀をそれぞれ別個に蒸発源に載置する。また、別の電子線加熱用の蒸発源には、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の顆粒および粒状の酸化アルミニウム、酸化チタンを載置する。
【００１９】
次に、真空蒸着装置内部を真空ポンプで排気し、１．３３×１０−３Ｐａまで、減圧する。そして、所望の真空度に達した後、抵抗加熱法によりまず酸化ケイ素を５０オングストローム成膜し、更に銀を２０００オングストローム成膜した。ここで銀の膜厚が５０オングストローム以下では、反射率が不十分なハーフミラーとなるため、２０００オングストロームは高反射膜として適当な膜厚である。そして、次に、電子線蒸着法により酸化アルミニウム、酸化チタン、二酸化ケイ素を７０オングストロームずつ順次成膜した。
【００２０】
上記の方法で成膜した反射鏡の反射率は９８％であった。また、この反射膜を雰囲気温度を摂氏５０度、相対湿度９０％の恒温恒湿槽に２０時間放置する耐湿試験を行い、試験後の外観を目視で調べたところ、剥離、銀の酸化等の異常は認められず、さらにその後に行ったテープ剥離試験でも剥離は認められなかった。
なお、更に高温高湿度下では、非晶質ポリオレフィン系樹脂基板１から酸素が透過してしまうおそれがあるが、その場合には、酸化ケイ素膜２と銀膜３との間に銅からなる膜を形成することが好ましい。なお銅の膜を形成する場合は、酸素が銀に到達するのを防ぐため、２０００オングストローム前後の厚さの膜を形成するのが好ましい。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、樹脂基板に対して密着力が優れ、更に耐久性にも優れた反射鏡が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】：本発明に係る実施の形態の反射鏡の断面図である。
【符号の説明】
１・・・非晶質ポリオレフィン系樹脂基板
２・・・酸化ケイ素膜
３・・・銀膜
４・・・酸化アルミニウム膜
５・・・酸化チタン膜
６・・・二酸化ケイ素膜

Claims

樹脂基板上に銀からなる反射膜を設けてなる反射鏡において、
前記反射膜と前記基板との間に設けられ、酸化ケイ素からなる下地層と、
前記反射膜の上に設けられ、酸化アルミニウムからなり膜厚が２０オングストローム以上１００オングストローム以下である第１の保護層と、
前記第１の保護層の上に設けられ、酸化ジルコニウム、二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化タングステンの中から選ばれる少なくとも一つの第２の保護層と、
前記下地層と前記反射膜との間に設けられた、銅からなる中間層と、
を有することを特徴とする反射鏡。
前記下地層は、ＳｉＯを蒸着物質として、酸素が導入された真空容器内で蒸着された層であることを特徴とする請求項１に記載の反射鏡。
前記下地層の厚さは、２０オングストローム以上１００オングストローム以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射鏡。
前記第２の保護層は酸化チタンからなり、
前記第２の保護層の上に二酸化ケイ素からなる第３の保護層が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の反射鏡。