JP4792871B2 - Optical reflection member - Google Patents

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本発明は光学反射部材に関し、より詳細にはAgを主成分とする反射層を備えた光学反射部材に関するものである。   The present invention relates to an optical reflecting member, and more particularly to an optical reflecting member provided with a reflecting layer containing Ag as a main component.

カメラやプロジェクタなどの光学機器では光路上に光学反射部材が多く使用されている。これらの光学機器において、明るい画像を得るには反射率を高くする必要があるため、これらの光学機器に使用される光学反射部材には、反射層の材料としてAgが広く使用されてきた。   In optical devices such as cameras and projectors, many optical reflecting members are used on the optical path. In these optical devices, since it is necessary to increase the reflectance in order to obtain a bright image, Ag has been widely used as a material for the reflective layer in optical reflecting members used in these optical devices.

ところが、Agを主成分とする反射層は、可視光域全体で98%という高い反射率を有する一方、基体への密着性および耐久性に乏しいという問題があった。加えて、近年、光学機器にガラス部材に代わってプラスチック部材が広く使用されるようになっているところ、反射層を形成する基体としてプラスチック部材を用いた場合、前記問題は一層顕著に現れる。   However, the reflective layer containing Ag as a main component has a high reflectivity of 98% in the entire visible light region, but has a problem of poor adhesion and durability to the substrate. In addition, in recent years, plastic members have been widely used in optical instruments in place of glass members. However, when a plastic member is used as a substrate on which a reflective layer is formed, the above problem appears more remarkably.

そこで、基体と反射層の間に密着層を形成するとともに、反射層上に5層以上の誘電体層を形成して、前記問題の原因となる水分や硫黄などの反射層への浸入を防止する技術が提案されている(例えば特許文献1)。
特開2004−184703号公報(特許請求の範囲、図1)
Therefore, an adhesion layer is formed between the substrate and the reflective layer, and five or more dielectric layers are formed on the reflective layer to prevent the intrusion of moisture, sulfur, and the like, which cause the above problem, into the reflective layer. The technique which performs is proposed (for example, patent document 1).
JP 2004-184703 A (Claims, FIG. 1)

前記提案技術によれば、反射層の基体への密着性および耐久性は改善されるものの、誘電体層を多く積層形成しなければならず、生産性が低かった。   According to the proposed technique, although the adhesion and durability of the reflective layer to the substrate are improved, a large number of dielectric layers must be formed and productivity is low.

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、Agを主成分とする反射層をプラスチック基体に形成した光学反射部材において、反射層の密着性および耐久性を高くし、さらに生産性を向上させることにある。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide an optical reflecting member in which a reflecting layer mainly composed of Ag is formed on a plastic substrate, and to improve the adhesion and durability of the reflecting layer. The goal is to increase the productivity further.

また本発明の目的は、鮮明な画像を長期間にわたって撮影および投影できる撮像装置および投影装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an imaging apparatus and a projection apparatus that can capture and project a clear image over a long period of time.

本発明によれば、プラスチック基体の表面に、基体側から順に、密着層、Agを主成分とする反射層、3層以上の透光性誘電体層からなる保護層が形成されてなる光学反射部材であって、前記保護層の最外層が酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合物層であることを特徴とする光学反射部材が提供される。   According to the present invention, an optical reflection formed by forming, on the surface of a plastic substrate, in order from the substrate side, an adhesion layer, a reflective layer mainly composed of Ag, and a protective layer composed of three or more light-transmitting dielectric layers. An optical reflecting member is provided, wherein the outermost layer of the protective layer is a mixture layer of aluminum oxide and lanthanum oxide.

ここで硫黄などの反射層への浸入を一層防止する観点から、混合物層における酸化ランタンの混合割合を40mol%以上とするのが好ましい。   Here, from the viewpoint of further preventing the entry of sulfur or the like into the reflective layer, the mixing ratio of lanthanum oxide in the mixture layer is preferably 40 mol% or more.

また、反射層の基体への密着性および耐久性を低下させることなく光学反射部材の生産性を向上させる観点からは、保護層を3層とし、基体側から順に、酸化アルミニウム層、酸化ケイ素層又は酸化ケイ素と酸化アルミニウムの混合物層、酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合物層とするのが好ましい。   Also, from the viewpoint of improving the productivity of the optical reflecting member without reducing the adhesion and durability of the reflective layer to the substrate, the protective layer is composed of three layers, and the aluminum oxide layer and the silicon oxide layer are sequentially formed from the substrate side. Alternatively, a mixed layer of silicon oxide and aluminum oxide, or a mixed layer of aluminum oxide and lanthanum oxide is preferable.

反射層の基体への密着性および耐久性を一層向上させる観点から、酸化アルミニウム層の層厚を5〜45nm、酸化ケイ素層又は酸化ケイ素と酸化アルミニウムの混合物層の層厚を10〜100nm、酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合物層の層厚を15〜110nmとするのが好ましい。   From the viewpoint of further improving the adhesion and durability of the reflective layer to the substrate, the thickness of the aluminum oxide layer is 5 to 45 nm, the thickness of the silicon oxide layer or the mixture layer of silicon oxide and aluminum oxide is 10 to 100 nm, and the oxidation The layer thickness of the mixture layer of aluminum and lanthanum oxide is preferably 15 to 110 nm.

また同様に反射層の基体への密着性および耐久性を上げる観点から、密着層として、チタン酸化物層、酸化ランタンと酸化アルミニウムの混合物層、酸化ランタンと酸化チタンの混合物層のいずれかの層を用いるのが好ましく、密着層の層厚は15〜175nmの範囲が好ましい。   Similarly, from the viewpoint of improving the adhesion and durability of the reflective layer to the substrate, any one of a titanium oxide layer, a mixture layer of lanthanum oxide and aluminum oxide, and a mixture layer of lanthanum oxide and titanium oxide is used as the adhesion layer. Is preferably used, and the thickness of the adhesion layer is preferably in the range of 15 to 175 nm.

また本発明によれば、前記の光学反射部材を用いたことを特徴とする撮像装置および投影装置が提供される。   In addition, according to the present invention, there is provided an imaging apparatus and a projection apparatus using the optical reflecting member.

本発明に係る光学反射部材では、基体側から順に、密着層、Agを主成分とする反射層、3層以上の透光性誘電体層からなる保護層を形成し、この保護層の最外層を酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合物層としたので、反射層と基体の密着性が高く、基体としてプラスチック材料を用いた場合であっても、反射層の剥離を効果的に防止できる。また高い耐久性が得られる。さらに従来に比べて少ない層数で反射層を保護できるので、生産性が向上する。そしてまた、ペンタミラーや曲面反射ミラーなどような屈曲形状や曲面形状の基体に、蒸着によって層形成する場合であっても、各層が強固に付着するようになる。   In the optical reflecting member according to the present invention, an adhesive layer, a reflective layer mainly composed of Ag, and a protective layer composed of three or more light-transmitting dielectric layers are formed in this order from the substrate side, and the outermost layer of this protective layer Is a mixture layer of aluminum oxide and lanthanum oxide, so that the adhesion between the reflective layer and the substrate is high, and even when a plastic material is used as the substrate, peeling of the reflective layer can be effectively prevented. Moreover, high durability is obtained. Furthermore, since the reflective layer can be protected with a smaller number of layers than in the prior art, productivity is improved. In addition, even when a layer is formed by vapor deposition on a bent or curved substrate such as a pentamirror or a curved reflecting mirror, each layer is firmly attached.

混合物層における酸化ランタンの混合割合を40mol%以上とすると、硫黄などの反射層への浸入を一層防止できる。   When the mixing ratio of lanthanum oxide in the mixture layer is 40 mol% or more, it is possible to further prevent the entry of sulfur or the like into the reflective layer.

また、保護層を3層とし、基体側から順に、酸化アルミニウム層、酸化ケイ素層又は酸化ケイ素と酸化アルミニウムの混合物層、酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合物層とすると、反射層の基体への密着性および耐久性を低下させることなく光学反射部材の生産性を向上させることができる。   Further, when the protective layer is composed of three layers, and in order from the substrate side, an aluminum oxide layer, a silicon oxide layer, a mixed layer of silicon oxide and aluminum oxide, or a mixed layer of aluminum oxide and lanthanum oxide, the reflective layer adheres to the substrate. And productivity of an optical reflection member can be improved, without reducing durability.

反射層の基体への密着性および耐久性を一層向上させる観点から、酸化アルミニウム層の層厚を5〜45nm、酸化ケイ素層又は酸化ケイ素と酸化アルミニウムの混合物層の層厚を10〜100nm、酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合物層の層厚を15〜110nmとするのが好ましい。   From the viewpoint of further improving the adhesion and durability of the reflective layer to the substrate, the thickness of the aluminum oxide layer is 5 to 45 nm, the thickness of the silicon oxide layer or the mixture layer of silicon oxide and aluminum oxide is 10 to 100 nm, and the oxidation The layer thickness of the mixture layer of aluminum and lanthanum oxide is preferably 15 to 110 nm.

密着層として、チタン酸化物層、酸化ランタンと酸化アルミニウムの混合物層、酸化ランタンと酸化チタンの混合物層のいずれかの層を用いると、反射層の基体への密着性および耐久性が向上する。また密着層の層厚を15〜175nmの範囲とすると、反射層の基体への密着性および耐久性が同様に向上する。   When any one of a titanium oxide layer, a mixture layer of lanthanum oxide and aluminum oxide, or a mixture layer of lanthanum oxide and titanium oxide is used as the adhesion layer, the adhesion and durability of the reflective layer to the substrate are improved. When the thickness of the adhesion layer is in the range of 15 to 175 nm, the adhesion and durability of the reflective layer to the substrate are similarly improved.

また本発明に係る撮像装置および投影装置では前記の光学反射部材を用いるので、長期間にわたって鮮明な画像を撮影および投影できるようになる。   Further, since the optical reflecting member is used in the imaging apparatus and the projection apparatus according to the present invention, a clear image can be taken and projected over a long period of time.

本発明に係る光学反射部材の一実施形態を図1に示す。図1の光学反射部材は、プラスチック基体の表面に、密着層としてのチタン酸化物層、Agからなる反射層、保護層として3層の透光性誘電体層すなわち、酸化アルミニウム層・酸化ケイ素層・(酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合物層)が基体側からこの順で形成されてなる。   One embodiment of an optical reflecting member according to the present invention is shown in FIG. 1 has a titanium oxide layer as an adhesion layer, a reflective layer made of Ag, and three light-transmitting dielectric layers as a protective layer, that is, an aluminum oxide layer and a silicon oxide layer, on the surface of a plastic substrate. (A mixture layer of aluminum oxide and lanthanum oxide) is formed in this order from the substrate side.

本発明の光学反射部材では、保護層の最外層を酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合物層にすることが重要である。これは本発明者が行った下記の実験結果から得られた知見に基づくものである。図2に示す層構成の光学反射部材において、保護層の最外層(検討材料1)を種々変えて評価試験を行った。結果を表1に示す。   In the optical reflecting member of the present invention, it is important that the outermost layer of the protective layer is a mixture layer of aluminum oxide and lanthanum oxide. This is based on the knowledge obtained from the following experimental results conducted by the present inventors. In the optical reflecting member having the layer configuration shown in FIG. 2, the outermost layer (consideration material 1) of the protective layer was changed in various ways and an evaluation test was performed. The results are shown in Table 1.

なお、各評価項目は次のようにして行ったものである。まず「経時変化」は室内に960h(40日間)放置後、光学反射部材の反射層にクラックや変色、ピンホールがないかどうかを目視によって判定したものである。判定基準は表2に示すとおりである。「冷熱衝撃試験」は、−30℃の環境下に1時間放置した後、+70℃の環境下に1時間放置するのを1サイクルとし、これを10サイクル行った後、前記と同様に光学反射部材の表面を目視によって判定したものである。次に温度を−40℃と+85℃に変えて同様の試験を行い、光学反射部材の表面を目視によって判定したものである。「硫黄」は、段ボール(硫黄を含んでいる)1kgと光学反射部材をデシケータの中に入れ、80℃の槽中168h放置した後、光学反射部材の表面を目視によって判定したものである。「70℃×80% 500h」は、温度70℃・湿度80%の環境下で500h放置した後、光学反射部材の表面を目視によって判定したものである。「60℃×5% 600h」は、温度60℃・湿度5%の環境下で600h放置した後、光学反射部材の表面を目視によって判定したものである。そして、以上の評価項目を総合して実用化の可否を判定した。   In addition, each evaluation item was performed as follows. First, “time-dependent change” is determined by visual observation of the reflective layer of the optical reflecting member for cracks, discoloration, and pinholes after being left in the room for 960 hours (40 days). The determination criteria are as shown in Table 2. In the “cold thermal shock test”, the sample is left for 1 hour in an environment at −30 ° C. and then left for 1 hour in an environment at + 70 ° C. After 10 cycles, the optical reflection is performed in the same manner as described above. The surface of the member is determined visually. Next, the same test is performed by changing the temperature to −40 ° C. and + 85 ° C., and the surface of the optical reflecting member is visually determined. “Sulfur” is obtained by placing 1 kg of corrugated cardboard (containing sulfur) and an optical reflecting member in a desiccator and leaving it in a bath at 80 ° C. for 168 h, and then visually observing the surface of the optical reflecting member. “70 ° C. × 80% 500 h” is obtained by visually observing the surface of the optical reflecting member after being left for 500 hours in an environment of a temperature of 70 ° C. and a humidity of 80%. “60 ° C. × 5% 600 h” is obtained by visually observing the surface of the optical reflecting member after being left for 600 h in an environment of a temperature of 60 ° C. and a humidity of 5%. Then, the above evaluation items were combined to determine whether or not practical use was possible.

また、実験にあたって光学反射部材の各層の形成は、実験番号1〜11の光学反射部材では真空蒸着装置を用いて、ポリカーボネート製の基体上に蒸着した。真空度は1×10-2Pa程度で、層厚は、光学式膜厚計で多重反射干渉法により測定した。また実験番号12〜16の光学反射部材は、各層の密度を高くするためIAD(Ion Assist Deposition)法によって蒸着を行った。 Further, in the experiment, each layer of the optical reflecting member was formed on a polycarbonate substrate by using a vacuum vapor deposition apparatus for the optical reflecting members of Experiment Nos. 1 to 11. The degree of vacuum was about 1 × 10 −2 Pa, and the layer thickness was measured by a multiple reflection interferometry with an optical film thickness meter. Further, the optical reflection members of Experiment Nos. 12 to 16 were deposited by an IAD (Ion Assist Deposition) method in order to increase the density of each layer.

Figure 0004792871
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Figure 0004792871
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表1から明らかなように、保護層の最外層に酸化アルミニウムと酸化ランタンとの混合物層を用いた場合のみが実用に耐えるものであった。また、材料をより高密度に付着させるIAD法によって蒸着した場合(実験番号12〜16)であっても、最外層が(Al23+La23)の混合層以外の場合は環境試験において耐久性に欠けるものであった。 As is clear from Table 1, only when a mixture layer of aluminum oxide and lanthanum oxide was used as the outermost layer of the protective layer, it was practically usable. In addition, even when the material is deposited by the IAD method in which the material is more densely attached (experiment numbers 12 to 16), when the outermost layer is other than the mixed layer of (Al 2 O 3 + La 2 O 3 ), an environmental test is performed. However, it was not durable.

ここでAl23とLa23の混合層におけるLa23の混合割合は40mol%以上であるのが好ましい。La23の混合割合が40mol%より少ないと、硫黄試験や冷熱衝撃試験での評価結果がよくない場合がある。この理由は今のところ十分には解明されていないが、La23は潮解性を有し空気中の水蒸気を吸収するので、Ag層劣化の1つの原因物質であり水溶性の硫化物がLa23が吸収する水に溶解して、Ag層への硫化物の浸入が阻止されるのではないかと推測している。 Here, the mixing ratio of La 2 O 3 in the mixed layer of Al 2 O 3 and La 2 O 3 is preferably 40 mol% or more. When the mixing ratio of La 2 O 3 is less than 40 mol%, the evaluation result in the sulfur test or the thermal shock test may not be good. The reason for this has not been fully elucidated so far, but La 2 O 3 has deliquescence and absorbs water vapor in the air, so one of the causative substances for Ag layer degradation is water-soluble sulfide. It is presumed that La 2 O 3 dissolves in the absorbed water and prevents the entry of sulfide into the Ag layer.

次に、図3に示すように、Al23とLa23の混合層の上にさらに層を形成した場合(実験番号17〜19)、下記表3に示すように、「硫黄」試験および温度と湿度の環境試験において反射層にクラックや変色、ピンホールが発生した。このことから、実験番号1のように、Al23とLa23の混合層を保護層の最外層とするのがよいことがわかる。 Next, as shown in FIG. 3, when a layer is further formed on the mixed layer of Al 2 O 3 and La 2 O 3 (experiment numbers 17 to 19), as shown in Table 3 below, “sulfur” Cracks, discoloration, and pinholes occurred in the reflective layer during the test and the environmental test of temperature and humidity. From this, it can be seen that a mixed layer of Al 2 O 3 and La 2 O 3 is preferably the outermost layer of the protective layer as in Experiment No. 1.

Figure 0004792871
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本発明の光学反射部材では保護層を3層以上の透光性誘電体層から構成する。かかる発明の構成は下記実験結果に基づくものである。すなわち、図1に示した光学反射部材において、3層目と4層目を形成せずに、2層目のAg層の上に5層目のAl23とLa23の混合層を形成するとともに、この混合層の層厚を2倍、1/2倍としたものを、前記と同様にして評価を行った(実験番号20〜22)。また、3層目を形成せず、4層目をSiO2とAl23の混合層としたものについても評価を行った(実験番号23)。評価結果を表4に示す。 In the optical reflecting member of the present invention, the protective layer is composed of three or more translucent dielectric layers. The configuration of the invention is based on the following experimental results. That is, in the optical reflecting member shown in FIG. 1, the third layer and the fourth layer are not formed, but the fifth mixed layer of Al 2 O 3 and La 2 O 3 is formed on the second Ag layer. The layer thickness of the mixed layer was doubled and halved in the same manner as described above (experiment numbers 20 to 22). In addition, the third layer was not formed and the fourth layer was a mixed layer of SiO 2 and Al 2 O 3 (experiment number 23). The evaluation results are shown in Table 4.

Figure 0004792871
Figure 0004792871

表4から理解されるように、Ag層の上に保護層としてAl23とLa23の混合層を1層形成した場合は、その層厚を2倍及び1/2倍としても、「60℃×5% 500h」の環境試験において、光学反射部材の反射層にクラックや変色、ピンホールが発生し実用に耐えないものであった。また、Ag層の上に保護層としてSiO2とAl23の混合層とAl23とLa23の混合層の2層を形成した場合は、冷熱衝撃試験および硫黄試験、環境試験において、光学反射部材の反射層にクラックや変色、ピンホールが発生し実用に耐えないものであった。 As can be seen from Table 4, when one mixed layer of Al 2 O 3 and La 2 O 3 is formed as a protective layer on the Ag layer, the layer thickness can be doubled and halved. In an environmental test of “60 ° C. × 5% 500 h”, cracks, discoloration, and pinholes were generated in the reflective layer of the optical reflecting member, which was not practical. When two layers of a mixed layer of SiO 2 and Al 2 O 3 and a mixed layer of Al 2 O 3 and La 2 O 3 are formed on the Ag layer as a protective layer, a thermal shock test, a sulfur test, an environment In the test, cracks, discoloration, and pinholes were generated in the reflective layer of the optical reflecting member, which was not practical.

なお、上記実験では保護層が4層以上の場合について実験を行っていないが、最外層であるAl23とLa23の混合層とAg層との間に、3層以上の透光性誘電体層を設けて保護層を4層以上としてももちろん構わない。この場合、高屈折率と低屈折率の透光性誘電体層が交互に積層形成されていることが望ましい。 In the above experiment, no experiment was conducted for the case where there were four or more protective layers, but three or more transparent layers were interposed between the outermost Al 2 O 3 and La 2 O 3 mixed layer and the Ag layer. Of course, it is possible to provide four or more protective layers by providing an optical dielectric layer. In this case, it is desirable that light-transmitting dielectric layers having a high refractive index and a low refractive index are alternately stacked.

また表5に示すように、図1に示した光学反射部材の層構成において、4層目のSiO2層を、SiO2とAl23の混合層に換えても不具合は生じなかった(実験番号24)。 Moreover, as shown in Table 5, in the layer structure of the optical reflecting member shown in FIG. 1, no trouble occurred even when the fourth SiO 2 layer was replaced with a mixed layer of SiO 2 and Al 2 O 3 ( Experiment number 24).

Figure 0004792871
Figure 0004792871

次に、図1に示す保護層の各層厚について検討した結果を示す。表6は、図1の光学反射部材における3層目(Al23層)の層厚を変化させて評価した結果である。光学反射部材の3層目(Al23層)の層厚を、実験番号1の層厚(14.5nm)の1/3倍(4.8nm)と3倍(43.4nm)に変化させたところ、いずれの層厚の場合も、形成された光学反射部材は実使用上問題のないものであった。このことから3層目(Al23層)の層厚として少なくとも5〜45nmの範囲が好ましいことがわかる。 Next, the result of having examined each layer thickness of the protective layer shown in FIG. 1 is shown. Table 6 shows the results of evaluation by changing the layer thickness of the third layer (Al 2 O 3 layer) in the optical reflecting member of FIG. The layer thickness of the third layer (Al 2 O 3 layer) of the optical reflecting member is changed to 1/3 (4.8 nm) and 3 times (43.4 nm) of the layer thickness (14.5 nm) of Experiment No. 1. As a result, in any layer thickness, the formed optical reflecting member had no problem in practical use. This indicates that the thickness of the third layer (Al 2 O 3 layer) is preferably in the range of at least 5 to 45 nm.

Figure 0004792871
Figure 0004792871

次に、図1の光学反射部材における4層目の層厚を変化させて評価した。評価結果を表7に示す。なお、4層目の材料はSiO2層及びSiO2とAl23の混合層のいずれでもよいことは前述の通りであるので(表5,実験番号24を参照)、ここでは4層目の材料としてSiO2とAl23の混合層を用い、光学反射部材の4層目の層厚を、実験番号1の層厚(31.9nm)の1/3倍(10.6nm)と3倍(95.8nm)に変化させて評価を行った。 Next, evaluation was performed by changing the thickness of the fourth layer in the optical reflecting member of FIG. Table 7 shows the evaluation results. As described above, the material of the fourth layer may be either a SiO 2 layer or a mixed layer of SiO 2 and Al 2 O 3 (see Table 5 and Experiment No. 24). A mixed layer of SiO 2 and Al 2 O 3 is used as the material for the optical reflection member, and the layer thickness of the fourth layer of the optical reflecting member is 1/3 times (10.6 nm) of the layer thickness (31.9 nm) of Experiment No. 1. Evaluation was performed by changing the magnification by 3 times (95.8 nm).

Figure 0004792871
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表7から明らかなように、SiO2とAl23の混合層の層厚が10.6nm、95.8nmのいずれの場合も、形成された光学反射部材は実使用上問題のないものであった。このことから4層目の層厚として少なくとも10〜100nmの範囲が好ましいことがわかる。 As is clear from Table 7, the formed optical reflecting member has no problem in practical use when the mixed layer thickness of SiO 2 and Al 2 O 3 is 10.6 nm and 95.8 nm. there were. This indicates that the thickness of the fourth layer is preferably in the range of at least 10 to 100 nm.

続いて、図1の光学反射部材における5層目(Al23とLa23の混合層)の層厚を変化させて評価した。具体的には光学反射部材の5層目(Al23とLa23の混合層)の層厚を、実験番号1の層厚(53.3nm)の1/3倍(17.8nm)と2倍(106.7nm)に変化させて評価を行った。評価結果を表8に示す。 Subsequently, the thickness of the fifth layer (mixed layer of Al 2 O 3 and La 2 O 3 ) in the optical reflecting member of FIG. 1 was changed and evaluated. Specifically, the layer thickness of the fifth layer (mixed layer of Al 2 O 3 and La 2 O 3 ) of the optical reflecting member is 1/3 times (17.8 nm) the layer thickness (53.3 nm) of Experiment No. 1. ) And 2 times (106.7 nm). The evaluation results are shown in Table 8.

Figure 0004792871
Figure 0004792871

表8から明らかなように、いずれの層厚の場合も、形成された光学反射部材は実使用上問題のないものであった。このことから5層目(Al23とLa23の混合層)の層厚として少なくとも15〜110nmの範囲が好ましいことがわかる。 As is clear from Table 8, the optical reflecting member formed was free from problems in practical use at any layer thickness. This shows that the thickness of the fifth layer (mixed layer of Al 2 O 3 and La 2 O 3 ) is preferably in the range of at least 15 to 110 nm.

次に、図4に示す層構成の光学反射部材における密着層(1層目)について、その材料および層厚について検討を行った。まず密着層の材料(検討材料3)を種々変えて評価試験を行った結果を表9に示す。   Next, the material and the layer thickness of the adhesive layer (first layer) in the optical reflecting member having the layer structure shown in FIG. 4 were examined. First, Table 9 shows the results of evaluation tests performed by changing the material of the adhesion layer (examination material 3) in various ways.

Figure 0004792871
Figure 0004792871

表9から理解されるように、密着層の材料としてはTi35の他、Al23とLa23の混合物、TiO2とLa23の混合物、Ta25とTiO2の混合物のいずれを用いても、形成された光学反射部材は実使用上問題のないものであった。 As understood from Table 9, as the material of the adhesion layer, in addition to Ti 3 O 5 , a mixture of Al 2 O 3 and La 2 O 3, a mixture of TiO 2 and La 2 O 3 , Ta 2 O 5 and TiO Whichever mixture of 2 was used, the formed optical reflecting member had no problem in practical use.

つぎに密着層の材料としてAl23とLa23の混合物を用いて、層厚(56.9nm、光学的膜厚:0.25)を基準としてその1/3倍(18.9nm)と3倍(170.7nm)に層厚を変化させて評価を行った。評価結果を図10に示す。 Next, a mixture of Al 2 O 3 and La 2 O 3 is used as the material for the adhesion layer, and the layer thickness (56.9 nm, optical film thickness: 0.25) is used as a reference, and 1/3 times (18.9 nm). ) And 3 times (170.7 nm), and the layer thickness was changed for evaluation. The evaluation results are shown in FIG.

Figure 0004792871
Figure 0004792871

表10から明らかなように、いずれの層厚の場合も、形成された光学反射部材は実使用上問題のないものであった。このことから密着層(1層目)の層厚として少なくとも15〜175nmの範囲が好ましいことがわかる。   As is apparent from Table 10, the optical reflecting member formed was free from problems in practical use in any layer thickness. This indicates that the layer thickness of the adhesion layer (first layer) is preferably in the range of at least 15 to 175 nm.

そして次に、本発明で使用するプラスチック基体の形状による、膜の耐久性及び耐環境性への影響を調べた。すなわち、基体形状が平面の場合には、蒸着時に蒸着物質が基体表面に対して垂直に衝突するが、屈曲形状や曲面形状の場合には、蒸着物質が基体表面に対して垂直方向から所定の角度を持って衝突するため衝突エネルギが分散し、前者に比べ後者の形状の場合には層強度が弱くなることが知られているからである。この実験では、平面形状の基体と、ルーフ形状の基体上に図5に示す層をそれぞれ積層して、前記と同様の評価を行った。結果を表11に示す。   Next, the influence of the shape of the plastic substrate used in the present invention on the durability and environmental resistance of the film was examined. That is, when the substrate shape is flat, the vapor deposition material collides perpendicularly to the substrate surface during vapor deposition, but when the substrate shape is bent or curved, the vapor deposition material is predetermined from the direction perpendicular to the substrate surface. This is because it is known that the collision energy is dispersed because the collision occurs at an angle, and the layer strength is weaker in the case of the latter shape than the former. In this experiment, the layers shown in FIG. 5 were laminated on a planar substrate and a roof substrate, and the same evaluation as described above was performed. The results are shown in Table 11.

Figure 0004792871
Figure 0004792871

表11から明らかなように、本発明で規定する層構成によれば、ルーフ形状の基体であっても平面形状の基体の場合と同等の耐久性及び耐環境性が得られた。   As can be seen from Table 11, according to the layer configuration defined in the present invention, the durability and environmental resistance equivalent to those of the planar substrate were obtained even with the roof substrate.

以上説明した実施形態では、真空蒸着法により本発明に係る光学反射部材を製造していたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、PCVD等により製造してももちろん構わない。また本発明で使用するプラスチック基体としては、ポリカーボネートやアクリル樹脂など従来公知のプラスチック材料を使用することができる。したがって本発明に係る光学反射部材は、一眼レフカメラに用いるルーフペンタミラーやプロジェクタに用いる曲面反射ミラーとしても使用できる。   In the embodiment described above, the optical reflecting member according to the present invention is manufactured by the vacuum vapor deposition method. However, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the sputtering method, the ion plating method, the PCVD, and the like. Of course, it does not matter even if it manufactures by etc. As the plastic substrate used in the present invention, conventionally known plastic materials such as polycarbonate and acrylic resin can be used. Therefore, the optical reflecting member according to the present invention can be used as a roof pentamirror used for a single-lens reflex camera or a curved reflecting mirror used for a projector.

図6に、本発明の光学反射部材をルーフペンタミラーとして用いた一眼レフカメラ(撮影装置)の概略構成図を示す。図6の一眼レフカメラCには、クイックリターンミラー2の上方に、水平に延在する焦点板3が設けられ、そしてその焦点板3上に結像した被写体像を上下左右正像としてファインダ接眼部4から観察できるように、ルーフペンタミラー1が設けられている。従来は、被写体像を上下左右正像として観察するためにペンタプリズムが用いられていたが、ペンタプリズムミラーは重いため、カメラの軽量化という市場の要請にから近年ではペンタプリズムミラーに換えてルーフペンタミラー1が広く使用されるようになってきた。   FIG. 6 shows a schematic configuration diagram of a single-lens reflex camera (photographing apparatus) using the optical reflecting member of the present invention as a roof pentamirror. The single-lens reflex camera C shown in FIG. 6 is provided with a focusing plate 3 that extends horizontally above the quick return mirror 2, and the subject image formed on the focusing screen 3 is connected to the viewfinder as upper, lower, left, and right images. A roof pentamirror 1 is provided so that it can be observed from the eye part 4. Conventionally, a pentaprism was used to observe the subject image as a vertical and horizontal image. However, since the pentaprism mirror is heavy, it has recently been replaced with a pentaprism mirror in response to market demands for lighter cameras. The pentamirror 1 has been widely used.

このルーフペンタミラー1はプラスチック製の殻状の基体11を備え、この基体11は平面ミラー13が形成される前壁部分をその他の部分から分離して1つの部材11bとして形成し、残る部分をもう1つの部材11aとして成形し、それら2つの部材11a,11bを接合して一体化されてなる。ルーフペンタミラー1は従来のペンタプリズムミラーの構成に対応しているため、焦点板3からの入射光を反射するダハミラー12と、ダハミラー12で反射された光をさらに反射してファインダ接眼部4へ導く平面ミラー13とを有する。ダハミラー12は、部材11aの、直角に交わる一対の内向き平面に形成される。一方、平面ミラー13は部材11bの表面に形成される。そして、部材11aと部材11bが接合されることによって、ダハミラー12と平面ミラー13が殻状の基体11の内側に位置するようになり、焦点板3上に結像した被写体像はルーフペンタミラー1を介して上下左右正像としてファインダ接眼部4へ導かれる。本発明で規定する層構成であれば、直角に屈曲している基体11であっても各層が強固に蒸着され、しかも耐久性および耐環境性に優れるので、本発明の光学反射部材はこのようなルーフペンタミラー1として好適に使用することができる。   The roof pentamirror 1 includes a plastic shell-like base body 11. The base body 11 is formed as one member 11b by separating the front wall portion on which the plane mirror 13 is formed from other portions, and the remaining portion is formed. It is formed as another member 11a, and these two members 11a and 11b are joined and integrated. Since the roof pentamirror 1 corresponds to the configuration of a conventional pentaprism mirror, the roof mirror 12 that reflects incident light from the focusing screen 3 and the light reflected by the roof mirror 12 are further reflected to finder eyepiece 4. And a plane mirror 13 leading to The roof mirror 12 is formed on a pair of inward planes of the member 11a that intersect at right angles. On the other hand, the plane mirror 13 is formed on the surface of the member 11b. By joining the members 11a and 11b, the roof mirror 12 and the flat mirror 13 are positioned inside the shell-like base 11, and the subject image formed on the focusing screen 3 is the roof pentamirror 1. Is guided to the viewfinder eyepiece 4 as a vertical and horizontal right and left image. With the layer structure defined in the present invention, even if the substrate 11 is bent at a right angle, each layer is firmly deposited and is excellent in durability and environmental resistance. The roof pentamirror 1 can be suitably used.

また本発明に係る光学反射部材は、プロジェクタに用いる曲面反射ミラーとしても使用できる。図7に、本発明の光学反射部材を曲面反射ミラーとして用いた背面投写型画像投影装置(リアプロジェクター)におけるリアプロジェクション光学系の概略構成図を示す。   The optical reflecting member according to the present invention can also be used as a curved reflecting mirror used in a projector. FIG. 7 shows a schematic configuration diagram of a rear projection optical system in a rear projection type image projection apparatus (rear projector) using the optical reflecting member of the present invention as a curved reflecting mirror.

図7のリアプロジェクタ光学系は、表示パネルの画像表示面を縮小側のパネル表示面(I1)として、そのパネル表示面(I1)の2次元画像をスクリーン面(不図示)上に拡大投影する投影光学系を備えている。表示パネルとしては、例えば、反射型液晶パネル,透過型液晶パネル,DMD(Digital Micromirror Device)等の表示素子が用いられる。またパネル表示面(I1)は、ランプ(不図示)から発せられたのち照明光学系(不図示)を通過した照明光によって照明される。その照明によりパネル表示面(I1)から出射した投影光は、投影光学系等によってスクリーン面(不図示)に導かれる。投影画像をカラー化する場合には、3枚の表示パネルを用いてクロスダイクロイックプリズム等で色合成する3板式の構成、時分割に画像を表示する単板式の構成、あるいは表示パネル上にマイクロレンズアレイを用いた単板式の構成を採用すればよい。   The rear projector optical system of FIG. 7 uses the image display surface of the display panel as a panel display surface (I1) on the reduction side, and enlarges and projects a two-dimensional image of the panel display surface (I1) on a screen surface (not shown). A projection optical system is provided. As the display panel, for example, a display element such as a reflective liquid crystal panel, a transmissive liquid crystal panel, or a DMD (Digital Micromirror Device) is used. The panel display surface (I1) is illuminated with illumination light emitted from a lamp (not shown) and then passed through an illumination optical system (not shown). The projection light emitted from the panel display surface (I1) by the illumination is guided to a screen surface (not shown) by a projection optical system or the like. In the case of colorizing the projected image, a three-plate configuration that uses three display panels to combine colors using a cross dichroic prism, a single-plate configuration that displays images in a time-division manner, or a microlens on the display panel A single plate configuration using an array may be employed.

図7に示す投影光学系は、パネル表示面(I1)側から順に、第1〜第3ミラー(M1〜M3)を備えている。なお、図中の絞り位置(ST)は仮想絞り面に相当する。第1〜第3ミラー(M1〜M3)はすべて曲面反射ミラーであり、それらの反射面はすべて自由曲面から成っている。パネル表示面(I1)から出射した投影光は、投影光学系を構成している3枚の曲面反射ミラーで反射された後、不図示の平面反射ミラーによって光路が2回折り返されて、不図示のスクリーン面に到達する。   The projection optical system shown in FIG. 7 includes first to third mirrors (M1 to M3) in order from the panel display surface (I1) side. Note that the aperture position (ST) in the figure corresponds to the virtual aperture surface. The first to third mirrors (M1 to M3) are all curved reflecting mirrors, and their reflecting surfaces are all free curved surfaces. The projection light emitted from the panel display surface (I1) is reflected by the three curved reflecting mirrors constituting the projection optical system, and then the optical path is refracted twice by the planar reflecting mirror (not shown). To reach the screen surface.

この実施形態においてプロジェクターは光源部という発熱体を有しており、各光学部品は光の透過・反射を行うだけでなく若干の吸収も行うことから、ランプ点灯後にその温度が上昇することになる。そして環境温度も一定ではないことから、リアプロジェクション光学系は温度変化に対しても安定した良好な性能を有することが望まれる。また、反射ミラー等の反射型光学部品の誤差感度は、通常の透過型光学部品の誤差感度よりも倍以上高くなってしまうことが一般に知られている。そこで、曲面反射ミラーの基体として、温度変化に対して比較的変動の少ないガラスがこれまで広く用いられていた。しかし、これらの曲面反射ミラーの中でスクリーン面に最も近い曲面反射ミラーは、光学的なパワーが比較的弱いため誤差感度は小さい。したがって、この曲面反射ミラーに関しては基体としてPMMA(polymethyl methacrylate)やPC(polycarbonate)、ポリオレフィン系樹脂等のプラスチック材料を用いることができる。そこでこれらの曲面反射ミラーとして本発明に係る光学反射部材を用いると、基体をガラスからプラスチックにすることによる装置の軽量化とコストダウンの効果が得られるとともに、優れた耐久性および耐環境性が得られるようになる。   In this embodiment, the projector has a heating element called a light source unit, and each optical component not only transmits and reflects light but also absorbs light slightly, so that its temperature rises after the lamp is turned on. . Since the environmental temperature is not constant, it is desirable that the rear projection optical system has a stable and good performance against temperature changes. Further, it is generally known that the error sensitivity of a reflective optical component such as a reflection mirror is more than twice as high as that of a normal transmissive optical component. Therefore, glass having a relatively small variation with respect to temperature change has been widely used as a substrate for a curved reflecting mirror. However, the curved reflection mirror closest to the screen surface among these curved reflection mirrors has a low error sensitivity because of its relatively weak optical power. Therefore, for this curved reflecting mirror, a plastic material such as PMMA (polymethyl methacrylate), PC (polycarbonate) or polyolefin resin can be used as the substrate. Therefore, when the optical reflecting member according to the present invention is used as these curved reflecting mirrors, it is possible to obtain an effect of reducing the weight and cost of the apparatus by changing the substrate from glass to plastic, and having excellent durability and environmental resistance. It will be obtained.

本発明に係る光学反射部材の一例を示す概説図である。It is a schematic diagram which shows an example of the optical reflection member which concerns on this invention. 実験における層構成を示す図である。It is a figure which shows the layer structure in experiment. 実験における層構成を示す図である。It is a figure which shows the layer structure in experiment. 実験における層構成を示す図である。It is a figure which shows the layer structure in experiment. 実験における層構成を示す図である。It is a figure which shows the layer structure in experiment. 本発明の光学反射部材を用いた一眼レフカメラの概説図である。It is a schematic diagram of the single-lens reflex camera using the optical reflection member of this invention. 本発明の光学反射部材を用いたプロジェクタの概説図である。It is a schematic diagram of the projector using the optical reflection member of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ルーフペンタミラー
11 基体
12 ダハミラー
13 平面ミラー
I1 パネル表示面
M1〜M3 第1〜第3ミラー(曲面反射ミラー)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Roof pentamirror 11 Base | substrate 12 Dach mirror 13 Plane mirror I1 Panel display surface M1-M3 1st-3rd mirror (curved reflective mirror)

Claims (8)

プラスチック基体の表面に、基体側から順に、密着層、Agを主成分とする反射層、3層以上の透光性誘電体層からなる保護層が形成されてなる光学反射部材であって、
前記保護層の最外層が酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合物層であることを特徴とする光学反射部材。
An optical reflecting member in which an adhesive layer, a reflective layer mainly composed of Ag, and a protective layer composed of three or more translucent dielectric layers are formed on the surface of the plastic substrate in this order from the substrate side,
The optical reflecting member, wherein the outermost layer of the protective layer is a mixture layer of aluminum oxide and lanthanum oxide.
前記混合物層における、酸化ランタンの混合割合が40mol%以上である請求項1記載の光学反射部材。   The optical reflecting member according to claim 1, wherein a mixing ratio of lanthanum oxide in the mixture layer is 40 mol% or more. 前記保護層が3層からなり、基体側から順に、酸化アルミニウム層、酸化ケイ素層又は酸化ケイ素と酸化アルミニウムの混合物層、酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合物層である請求項1又は2記載の光学反射部材。   3. The optical reflection according to claim 1, wherein the protective layer is composed of three layers, which are an aluminum oxide layer, a silicon oxide layer, a mixture layer of silicon oxide and aluminum oxide, or a mixture layer of aluminum oxide and lanthanum oxide in order from the substrate side. Element. 酸化アルミニウム層の層厚が5〜45nm、酸化ケイ素層又は酸化ケイ素と酸化アルミニウムの混合物層の層厚が10〜100nm、酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合物層の層厚が15〜110nmである請求項3記載の光学反射部材。   The layer thickness of the aluminum oxide layer is 5 to 45 nm, the layer thickness of the silicon oxide layer or the mixture layer of silicon oxide and aluminum oxide is 10 to 100 nm, and the layer thickness of the mixture layer of aluminum oxide and lanthanum oxide is 15 to 110 nm. 3. The optical reflecting member according to 3. 前記密着層が、チタン酸化物層、酸化ランタンと酸化アルミニウムの混合物層、酸化ランタンと酸化チタンの混合物層のいずれかである請求項1〜4のいずれかに記載の光学反射部材。   The optical reflection member according to any one of claims 1 to 4, wherein the adhesion layer is any one of a titanium oxide layer, a mixture layer of lanthanum oxide and aluminum oxide, and a mixture layer of lanthanum oxide and titanium oxide. 前記密着層の層厚が15〜175nmの範囲である請求項1〜5のいずれかに記載の光学反射部材。   The optical reflection member according to claim 1, wherein the adhesion layer has a thickness of 15 to 175 nm. 請求項1〜6のいずれかに記載の光学反射部材を用いたことを特徴とする撮像装置。   An image pickup apparatus using the optical reflecting member according to claim 1. 請求項1〜6のいずれかに記載の光学反射部材を用いたことを特徴とする投影装置。   A projection apparatus using the optical reflecting member according to claim 1.
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