JP5229075B2

JP5229075B2 - 広帯域反射鏡

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Publication number: JP5229075B2
Application number: JP2009092807A
Authority: JP
Inventors: 敏正金井; 武櫻井
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2013-07-03
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Description

本発明は、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の光を反射するための広帯域反射鏡に関するものである。

近年、太陽光を集光して得られる熱エネルギーを利用する装置及びシステムが注目されており、太陽光集熱器及び太陽光集光システムの開発及び実用化が進められている。

例えば、太陽光を集光し、その熱エネルギーにより高温及び高圧の蒸気を発生させ、その蒸気を用いてタービンなどを駆動する太陽熱発電システムなどが検討されている。

太陽光集光システムとしては、複数のヘリオスタットを地上に配置し、ヘリオスタットからの反射光を集光用反射鏡によって反射し、集熱器に太陽光を集光させるシステムが知られている（非特許文献１など）。

太陽光の熱エネルギーを利用するためには、太陽光に含まれる熱エネルギーの高い可視光域及び赤外域の光を利用する必要があり、可視光域及び赤外域の光を反射して集光するための広帯域反射鏡が必要となる。

一般に、反射鏡は、ガラスなどの透明基板の上にアルミニウムや銀などの金属薄膜をコーティングして作製される。しかしながら、このような金属薄膜をコーティングした反射鏡は、表面の金属薄膜が環境雰囲気によって酸化されやすいため、耐熱性及び耐候性に劣るという問題がある。

特許文献１においては、上記の問題を解決するため、透明基板の上に金属反射膜を設け、金属反射膜の上に、透明性無機質保護膜を設けた太陽光を反射するための反射鏡が提案されている。

また、特許文献２においても、反射性を有する金属蒸着膜の上に、透明な無機物質の保護膜を設ける反射型集熱板が提案されている。

本発明者は、太陽光を集光するための反射鏡として、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の光を反射する反射鏡について検討した結果、金属反射膜を設けて反射する反射鏡においては、特に可視光域における反射率が低いという問題があることを見出した。

一方、反射鏡として、酸化ニオブなどの高屈折率材料層と、酸化珪素などの低屈折率材料とを交互に積層させ、光の干渉を利用して反射させる誘電体ミラーが知られている。誘電体ミラーを用いて、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの広帯域の光を反射する場合、積層する膜数をかなり多くしなければならないという問題がある。

また、積層する膜数が増えるにつれて、膜を積層する際の応力により、反射鏡に反りが生じるという問題もある。

特開昭５７−４００３号公報特開昭６２−５７９０４号公報

E.Epstein, A.Segaland A.Yogev,"A molten salt system with a ground base-integrated solar receiver storage tank. " J.Phys. IV France 9,95-104(1999).

本発明の目的は、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域において、高い反射率を有し、かつ耐熱性及び耐傷性に優れた広帯域反射鏡を提供することにある。

本発明は、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の光を反射するための広帯域反射鏡であって、第１の高屈折率材料層と第１の低屈折率材料層とを交互に積層させた波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域のうち短波長側の帯域の光を反射するための第１の反射積層膜と、第２の高屈折率材料層と第２の低屈折率材料層とを交互に積層させた波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域のうち長波長側の帯域の光を反射するための第２の反射積層膜とを備え、第１の反射積層膜が光の入射側に配置され、第２の反射積層膜が、第１の反射積層膜を透過してきた光を反射することができる位置に配置され、かつ第１の高屈折率材料層が、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、窒化珪素、酸化イットリウム、及び酸化インジウム錫からなる群より選ばれる少なくとも１種から形成され、第１の低屈折率材料層が、酸化珪素及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成され、第２の高屈折率材料層が、珪素及びゲルマニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成され、第２の低屈折率材料層が、酸化珪素及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成されていることを特徴としている。

本発明においては、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域のうち、短波長側の帯域の光を反射するための第１の反射積層膜と、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域のうち、長波長側の帯域の光を反射するための第２の反射積層膜とを設け、第１の反射積層膜を、第１の高屈折率材料層と第１の低屈折率材料層とを交互に積層させて構成し、第２の反射積層膜を、第２の高屈折率材料層と第２の低屈折率材料層とを交互に積層して構成させている。

また、第１の高屈折率材料層は、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、窒化珪素、酸化イットリウム、及び酸化インジウム錫からなる群より選ばれる少なくとも１種から形成し、第１の低屈折率材料層を、酸化珪素及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成し、第２の高屈折率材料層を珪素及びマグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成し、第２の低屈折率材料層を、酸化珪素及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成している。

本発明においては、短波長側の帯域の光を反射するための第１の反射積層膜と、長波長側の帯域の光を反射するための第２の反射積層膜の少なくとも２つの異なる種類の反射積層膜を設けることにより、反射鏡全体として積層する膜数を少なくしている。従って、製造工程を簡略化することができ、効率良く生産することができる。

また、積層する膜数を少なくすることができるので、薄膜を堆積した際に生じる応力による反りを低減することができる。

高屈折率材料層として、金属である珪素またはゲルマニウムを用いているが、これらの薄膜と交互に積層される第２の低屈折率材料層は、酸化珪素またはフッ化マグネシウムであるので、最外層に、酸化珪素またはフッ化マグネシウムの層を配置することにより、高い耐熱性及び高い耐傷性を付与することができる。

本発明において、第２の高屈折率材料層を珪素から形成する場合、珪素は、波長１２００ｎｍより長波長域において高い透過率を有しているので、第１の反射積層膜で反射する短波長側の帯域を波長４００ｎｍ〜１２００ｎｍとし、第２の反射積層膜で反射する長波長側の帯域を波長１２００ｎｍ〜２５００ｎｍに設定することが好ましい。

第２の高屈折率材料層をゲルマニウムから形成する場合、ゲルマニウムは、波長２０００ｎｍから長波長側において、高い透過率を有しているので、第１の反射積層膜で反射する短波長側の帯域を波長４００ｎｍ〜２０００ｎｍとし、第２の反射積層膜で反射する長波長側の帯域を波長２０００ｎｍ〜２５００ｎｍに設定することが好ましい。

本発明においては、第１の反射積層膜を光の入射側に配置し、第２の反射積層膜を第１の反射積層膜を透過してきた光を反射することができる位置に配置している。このように第１の反射積層膜と第２の反射積層膜を配置することにより、高い反射率を得ることができる。第２の反射積層膜を光の入射側に配置すると、第１の反射積層膜で反射すべき波長帯域の光が、第２の反射積層膜で吸収されるため、広帯域反射鏡として高い反射率を得ることができない。

本発明においては、第１の反射積層膜及び第２の反射積層膜を、透明基板上に設けることが望ましい。透明基板上に設けることにより、薄膜を順次積層させた後、そのまま広帯域反射鏡として用いることができる。透明基板としては、ガラス基板、サファイア基板、樹脂基板などが挙げられる。

本発明に従う第１の実施形態においては、第１の反射積層膜を透明基板の一方面側に配置し、第２の反射積層膜を透明基板の他方面側に配置する。第１の実施形態によれば、透明基板の両面上に反射積層膜を形成するので、薄膜を積層した際に生じる応力を、透明基板の両側において生じさせ、透明基板の両側において応力のバランスを取ることができる。このため、反射鏡の反りを低減することができる。従って、第１の実施形態によれば、実質的に反りのない平坦な広帯域反射鏡を作製することができる。

本発明に従う第２の実施形態においては、透明基板上に第２の反射積層膜を配置し、第２の反射積層膜の上に第１の反射積層膜を配置する。このように第１の反射積層膜と第２の反射積層膜を配置することにより、光の入射側に配置されている第１の反射積層膜を透過してきた光を、直接第２の反射積層膜に入射させることができる。透明基板を通ることなく、第２の反射積層膜に光を入射させることができるので、高い反射率を得ることができる。

本発明に従う第３の実施形態においては、透明基板の上に第１の反射積層膜を配置し、第１の反射積層膜の上に、第２の反射積層膜を配置する。このような配置にすることにより、透明基板を外側に配置することができるので、耐傷性、耐薬品性などの耐久性を高めることができる。

本発明の広帯域反射鏡は、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の光を反射することができるものであるので、太陽光の熱エネルギーを利用するための反射鏡に好適に用いることができる。例えば、太陽光集光システムのヘリオスタット用反射鏡や、ヘリオスタット用反射鏡で反射された光を集光するための集光用反射鏡などとして用いることができる。

本発明における第１の反射積層膜は、第１の高屈折率材料層と第１の低屈折率材料層とを交互に積層させて形成される。第１の高屈折率材料層及び第１の低屈折率材料層としては、上記の材料を用いることができる。第１の高屈折率材料層は、積層された複数の膜において、それぞれ同一の材料を用いてもよいし、異なる２種以上の材料を用いてもよい。例えば、第１の高屈折率材料層として、積層する膜を全て酸化ニオブとしてもよいし、一部の膜を酸化チタンなど他の高屈折率材料から形成してもよい。また、第１の低屈折率材料層も、積層された複数の膜において、同一の材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。しかしながら、生産効率などの観点からは、同一の材料を用いることが望ましい。

第１の反射積層膜において積層する膜の層数は、特に限定されるものではないが、第１の高屈折率材料層と第１の低屈折率材料層の合計で、３０〜２００層の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは、７０〜９０層の範囲内である。また、第１の反射積層膜の膜厚、すなわち第１の高屈折率材料層と第１の低屈折率材料層の積層膜における合計の膜厚は、特に限定されるものではないが、３〜２０μｍの範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは７〜１０μｍの範囲内である。

第２の反射積層膜においても、第２の高屈折率材料層及び第２の低屈折率材料層は、同一種類のものを用いてもよいし、異なる２種以上のものを用いてもよい。しかしながら、上述のように、生産効率などの観点からは、第２の高屈折率材料層及び第２の低屈折率材料層として、それぞれ同一の種類のものを用いることが好ましい。

第２の反射積層膜において、積層する膜の層数は、特に限定されるものではないが、９〜５０層の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１５〜２５層の範囲内である。

第２の反射積層膜の膜厚は、すなわち第２の高屈折率材料層及び第２の低屈折率材料層を積層した合計の膜厚は、特に限定されるものではないが、２〜１０μｍの範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは２〜６μｍの範囲内である。

本発明において、第１の高屈折率材料層、第１の低屈折率材料層、第２の高屈折率材料層、及び第２の低屈折率材料層の形成方法は、特に限定されるものではなく、一般的な薄膜形成方法により形成することができる。例えば、スパッタリング法、イオンビーム蒸着法などの蒸着法、ＣＶＤ法などにより形成することができる。

また、第１の反射積層膜における第１の高屈折率材料層及び第１の低屈折率材料層並びに第２の反射積層膜における第２の高屈折率材料層及び第２の低屈折率材料層の膜厚を含む膜構成は、シミュレーションにより設計することができる。例えば、The Essential Macleod Thin Film Center Inc.、TF calc Software Spectra Inc.及びFilm Star FTG Software Associates等のメーカーより市販されているシミュレーションソフトを用いて設計することができる。

本発明においては、第２の反射積層膜を透過してきた光を反射することができる位置に、第３の反射膜として金属膜が設けられていてもよい。第３の反射膜としての金属膜を設けることにより、第２の反射積層膜において積層する膜の層数を、少なくすることができる。例えば、２〜１０層の範囲とすることができる。それに伴い、第２の反射積層膜の膜厚も薄くすることができる。例えば、０．３〜１μｍの範囲内とすることができる。

金属膜としては、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などが挙げられる。耐熱性の点からは、アルミニウム（Ａｌ）が好ましく用いられる。金属膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、０．０３〜１μｍの範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは０．０５〜０．２５μｍの範囲内である。

第３の反射膜の形成方法は、特に限定されるものではなく、一般的な薄膜形成方法により形成することができる。例えば、蒸着法やスパッタリング法などの方法により形成することができる。

本発明によれば、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域において、高い反射率を有し、かつ耐熱性及び耐傷性に優れた広帯域反射鏡を得ることができる。

本発明の第１の実施形態の広帯域反射鏡を示す模式図。本発明の第２の実施形態の広帯域反射鏡を示す模式図。本発明の第３の実施形態の広帯域反射鏡を示す模式図。本発明に従う実施例１の広帯域反射鏡の反射率を示す図。本発明に従う実施例１の広帯域反射鏡及び従来の金属膜を用いた広帯域反射鏡の反射率を示す図。本発明に従う実施例１の広帯域反射鏡の加熱前及び加熱後の反射率を示す図。Ａｇ（銀）膜を用いた反射鏡の加熱前及び加熱後の反射率を示す図。Ａｌ（アルミニウム）膜を用いた反射鏡の加熱前及び加熱後の反射率を示す図。本発明に従う実施例１の加熱時間と反射率との関係を示す図。太陽光集光システムの一例を示す模式図。本発明に従う実施例６及び実施例７の広帯域反射鏡の反射率を示す図。

以下、本発明を具体的な実施例により説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に従う広帯域反射鏡１を示す模式的断面図である。本発明に従う第１の実施形態においては、透明基板２の一方面側に、第１の反射積層膜３を配置し、透明基板２の他方面側に第２の反射積層膜４を配置している。光は、図面上方から入射され、第１の反射積層膜３に入射して通過した後、透明基板２を通り、第２の反射積層膜４に入射する。第１の反射積層膜３により、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域のうち、短波長側の帯域の光を反射する。従って、第１の反射積層膜を通過した光は、この帯域の光が少なくなっており、主に長波長側の帯域の光となっている。

第１の反射積層膜を透過した光は、透明基板２を通り、第２の反射積層膜４に入射される。第２の反射積層膜では、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域のうち、長波長側の帯域の光を反射する。本発明において、第２の反射積層膜は、第２の高屈折率材料層として、珪素またはゲルマニウムを用いている。第２の高屈折率材料層として珪素またはゲルマニウムを用いることにより、第２の反射積層膜の積層する膜数を少なくすることができ、第１の反射積層膜と第２の反射積層膜の合計での積層膜数を著しく少なくすることができる。

本発明の第１の実施形態では、透明基板２の両側に反射積層膜をそれぞれ設けているので、薄膜を堆積する際に生じる応力を透明基板の両側においてバランスさせることができる。このため、薄膜堆積の際に生じた応力による反りを低減することができ、反りの少ない広帯域反射鏡を作製することができる。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に従う広帯域反射鏡１を示す模式的断面図である。

図２に示すように、本実施形態の広帯域反射鏡１においては、透明基板２の一方側に第２の反射積層膜４を設け、その上に第１の反射積層膜３を設けている。第１の反射積層膜３を透過した光が、直接第２の反射積層膜４に入射するので、透明基板２による光の吸収がなく、反射率の高い広帯域反射鏡を作製することができる。

（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の局面の広帯域反射鏡１を示す模式的断面図である。

図３に示すように、本実施形態の広帯域反射鏡１においては、透明基板２の一方側に第１の反射積層膜３を設け、その上に第２の反射積層膜４を設けている。

本実施形態によれば、透明基板２を外側に配置することができるので、耐傷性や耐薬品性などの耐久性に優れた広帯域反射鏡を作製することができる。

以下に示す実施例は、本発明の第１の実施形態に従い、透明基板の一方側に第１の反射積層膜を配置し、他方側に第２の反射積層膜を配置した広帯域反射鏡の実施例である。

（実施例１）
本実施例では、ガラス基板の一方側に第１の反射積層膜を設け、ガラス基板の他方側に第２の反射積層膜を設けた広帯域反射鏡の実施例である。ガラス基板は、厚み０．３ｍｍの日本電気硝子社製、商品名：「ＯＡ−１０」である。第１の反射積層膜の第１の高屈折率材料層としては、Ｎｂ_２Ｏ_５（五酸化ニオブ）を用い、第１の低屈折率材料層としては、ＳｉＯ_２（酸化珪素）を用いている。各層の膜厚及び膜構成を表１に示す。表１における層Ｎｏ．は、ガラス基板側からの順序である。表１に示すように、第１の反射積層膜の層数は、７９である。

本実施例の広帯域反射鏡は、光の入射角度が略２０°であるときに最も高い反射率を示すように設計された広帯域反射鏡である。

第２の反射積層膜においては、第２の高屈折率材料層としてＳｉ（珪素）を用い、第２の低屈折率材料層としてＳｉＯ_２（酸化珪素）を用いている。

第２の反射積層膜を膜構成を表２に示す。

表２において、層Ｎｏ．は、ガラス基板側からの順序を示している。表２に示すように、本実施例における第２の反射積層膜の層数は２５である。また、表２に示すように、耐熱性を高めるため、最外層にＳｉＯ_２からなる第２の低屈折率材料層を配置している。

以上のように、本実施例の広帯域反射鏡においては、ガラス基板の一方側に層数７９の第１の反射積層膜を有し、ガラス基板の他方側に層数２５の第２の反射積層膜を有している。従って、広帯域反射鏡全体の積層膜数としては、１０４となる。

第２の反射積層膜を、第１の反射積層膜と同様に、Ｎｂ_２Ｏ_５とＳｉＯ_２から構成させた場合、その層数は、６７層となる。従って、広帯域反射鏡全体の層数は１４６となる。本発明に従い、第２の反射積層膜の第２の高屈折率材料層として、珪素またはゲルマニウムを用いることにより、積層する層数を大幅に低減することができる。

図４は、本実施例の波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍにおける反射率を示す図である。図４から明らかなように、本実施例の広帯域反射鏡は、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域全体にわたって、高い反射率が得られている。

図５は、実施例１で用いたものと同じガラス基板に金属膜としてのＡｇ膜、Ａｌ膜、またはＡｕ膜を形成して作製した比較の反射鏡の反射率を、本実施例の反射率と共に示す図である。

図５には、反射率８０〜１００％の領域を拡大して示す拡大図を併せて示している。なお、横軸の波長の目盛は、反射率０〜１００％のグラフに対応している。

図５に示すように、本実施例（本発明例）では、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域全体においてほぼ１００％に近い高い反射率を示しているのに対し、Ａｇ膜、Ａｌ膜、またはＡｕ膜を用いた反射鏡は、可視光域において反射率が低下していることがわかる。

図６は、本実施例の広帯域反射鏡の加熱試験前と加熱試験後の反射率の変化を示す図である。加熱試験の条件としては、３００℃、２６４時間の加熱とした。

図６に示すように、加熱前と加熱後において、反射率のグラフに大きな変化はなく、グラフはほぼ重なった状態となっている。従って、本実施例の反射鏡は優れた耐熱性を有することがわかる。

図７は、Ａｇ膜を用いた反射鏡の加熱前及び加熱後の反射率を示す図である。加熱条件としては、３００℃、１時間の加熱としている。

図７に示すよう、特に可視光域において、加熱後の反射率が低下していることがわかる。従って、Ａｇ膜を用いた反射鏡は、図５に示すように、他の金属膜の反射鏡に比べ、高い反射率を有しているが、耐熱性において劣っていることがわかる。

図８は、Ａｌ膜を用いた反射鏡の加熱前及び加熱後における反射率を示す図である。

図８に示すように、Ａｌ膜を用いた反射鏡においては、加熱前と加熱後において大きな変化はなく、グラフが重なった状態となっている。従って、Ａｌ膜を用いた反射鏡は良好な耐熱性を有している。しかしながら、図５に示すように、反射率において劣っている。

図９は、本実施例の広帯域反射鏡の耐熱性を示す図である。ここでは、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの平均反射率の加熱時間による変化を測定している。図９に示すように、本実施例における平均反射率は、３００℃の加熱を２６４時間継続させてもほとんど変化しないことがわかる。

（実施例２）
本実施例の広帯域反射鏡は、入射角度が略１６°のときに最も高い反射率を示す広帯域反射鏡である。

実施例１と同様に、第１の高屈折率材料層としてＮｂ_２Ｏ_５を用い、第１の低屈折率材料層としてＳｉＯ_２を用いている。表３に第１の反射積層膜の膜構成を示す。

なお、本実施例において、第２の反射積層膜は、実施例１と同様の膜構成とすることができる。従って、表２に示す膜構成とすることができる。

（実施例３）
本実施例の広帯域反射鏡は、入射角度が略２３°のときに最も高い反射率を示す広帯域反射鏡である。

実施例１と同様に、第１の高屈折率材料層としてＮｂ_２Ｏ_５を用い、第１の低屈折率材料層としてＳｉＯ_２を用いている。表４に第１の反射積層膜の膜構成を示す。

（実施例４）
本実施例の広帯域反射鏡は、入射角度が略３０°のときに最も高い反射率を示す広帯域反射鏡である。

実施例１と同様に、第１の高屈折率材料層としてＮｂ_２Ｏ_５を用い、第１の低屈折率材料層としてＳｉＯ_２を用いている。表５に第１の反射積層膜の膜構成を示す。

（実施例５）
本実施例の広帯域反射鏡は、第２の高屈折率材料層としてゲルマニウムを用いた広帯域反射鏡である。ゲルマニウムは、上述のように、波長２０００ｎｍまでの短波長域で大きな吸収があるので、第１の反射積層膜は、波長４００ｎｍ〜２０００ｎｍの帯域の光を反射するように設計している。また、第２の反射積層膜は、波長２０００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の光を反射するように設計している。

第１の高屈折率材料層としてＮｂ_２Ｏ_５を用い、第１の低屈折率材料層としてＳｉＯ_２を用いたときの第１の反射積層膜の膜構成を表６に示す。

表６に示すように、第１の反射積層膜の層数は１０１となる。

第２の高屈折率材料層としてＧｅ（ゲルマニウム）を用い、第２の低屈折率材料層としてＳｉＯ_２（酸化珪素）を用いたときの第２の反射積層膜の膜構成を表７に示す。

表７に示すように、第２の反射積層膜の層数は２１となる。

従って、広帯域反射鏡全体での層数は１２２となり、広帯域反射鏡をＮｂ_２Ｏ_５及びＳｉＯ_２のみで構成した場合の層数１４６よりは少なくなるが、実施例１の層数よりは多くなっている。

（実施例６）
本実施例の広帯域反射鏡は、第２の反射積層膜の上に、第３の反射膜としての金属膜を設けた広帯域反射鏡である。反射角度が略２０°のときに最も高い反射率を示す広帯域反射鏡である。

本実施例における第１の反射積層膜の構成は、表１に示す構成である。

本実施例における第２の反射積層膜及び第３の反射膜の構成は表８に示す膜構成である。

表８に示すように、Ｓｉ層とＳｉＯ_２層を積層することにより、第２の反射積層膜が構成されている。ＳｉＯ_２層の上に第３の反射膜としてのＡｌ層が形成されている。

第３の反射膜としてのＡｌ層を形成することにより、表８に示すように、第２の反射積層膜の層数を少なくすることができる。

図１１は、本実施例の波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍにおける反射率を示す図である。図１１から明らかなように、本実施例の広帯域反射鏡においても、波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域全体にわたって、高い反射率が得られている。また、３００℃で２６４時間加熱した後の反射率も、図１１と同様であり、優れた耐熱性を有することが確認されている。

（実施例７）
本実施例の広帯域反射鏡も、実施例６と同様に、第３の反射膜としての金属膜を第２の反射積層膜の上に設けた広帯域反射鏡である。入射角度が略２０°のときに最も高い反射率を示す広帯域反射鏡である。

第１の反射積層膜は、表１に示す膜構成である。

第２の反射積層膜及び第３の反射膜は、表９に示す膜構成である。

表９における層Ｎｏ．５のＳｉＯ_２層は、第３の反射膜であるＡｌ膜を保護するための保護層である。また、層Ｎｏ．１のＳｉＯ_２層は、層Ｎｏ．２のＳｉ層のガラス基板への密着性を改善するため設けられた層である。

第２の反射積層膜は、層Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３から構成されている。Ｓｉ層が第２の高屈折率材料層であり、ＳｉＯ_２が第２の低屈折率材料層である。

表９に示すように、第３の反射膜であるＡｌ層を設けることにより、第２の反射積層膜の層数を少なくすることができる。本実施例では、Ａｌ層の外側に保護層としてのＳｉＯ_２層（層Ｎｏ．５）が設けられており、さらに耐熱性を高めることができる。

実施例の波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍにおける反射率は、図１１に示す通りであり、実施例６と同様であった。また、実施例６と同様に優れた耐熱性を有することが確認されている。

（太陽光集光システム）
図１０は、太陽光集光システムの一例を示す模式図である。図１０に示す太陽光集光システムにおいては、複数のヘリオスタット６が地上に配置されている。各ヘリオスタット６は、太陽光５の反射光を、集光点９に反射するように太陽の位置に応じて反射鏡の角度を変化させることができる。ヘリオスタット６からの反射光を反射することができるように、集光点９の手前の高所に集光用反射鏡７が設けられている。集光用反射鏡７は、ヘリオスタット６からの反射光を、地上付近に設けられた集熱器８に集光させるように反射する。全てのヘリオスタット６の反射光は、集光用反射鏡７に向かい、集光用反射鏡７で反射されて集熱器８に集光される。

本発明の広帯域反射鏡は、ヘリオスタット６の反射鏡や、集光用反射鏡７に用いることができる。特に、集光用反射鏡７は、全てのヘリオスタット６からの反射光が集光されるので、高温に加熱される。このため、集光用反射鏡７には、高い耐熱性が求められる。従って、本発明の広帯域反射鏡は、このような集光用反射鏡に好適に用いることができる。

１…広帯域反射鏡
２…透明基板
３…第１の反射積層膜
４…第２の反射積層膜
５…太陽光
６…ヘリオスタット
７…集光用反射鏡
８…集熱器
９…集光点

Claims

波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域の光を反射するための広帯域反射鏡であって、
第１の高屈折率材料層と第１の低屈折率材料層とを交互に積層させた波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域のうち短波長側の帯域の光を反射するための第１の反射積層膜と、
第２の高屈折率材料層と第２の低屈折率材料層とを交互に積層させた波長４００ｎｍ〜２５００ｎｍの帯域のうち長波長側の帯域の光を反射するための第２の反射積層膜とを備え、
前記第１の反射積層膜が光の入射側に配置され、前記第２の反射積層膜が、前記第１の反射積層膜を透過してきた光を反射することができる位置に配置され、かつ
前記第１の高屈折率材料層が、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、窒化珪素、酸化イットリウム、及び酸化インジウム錫からなる群より選ばれる少なくとも１種から形成され、前記第１の低屈折率材料層が、酸化珪素及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成され、前記第２の高屈折率材料層が、珪素及びゲルマニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成され、前記第２の低屈折率材料層が、酸化珪素及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成されており、
前記第１の反射積層膜及び前記第２の反射積層膜が、ガラスからなる透明基板上に設けられており、前記第１の反射積層膜が前記透明基板の一方面側に配置されており、前記第２の反射積層膜が前記透明基板の他方面側に配置されており、
太陽光集光システムのヘリオスタット用反射鏡で反射された光を集光するための集光用反射鏡として用いられることを特徴とする広帯域反射鏡。
前記第２の高屈折率材料層が珪素から形成され、前記短波長側の帯域が波長４００ｎｍ〜１２００ｎｍであり、前記長波長側の帯域が波長１２００ｎｍ〜２５００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の広帯域反射鏡。
前記第２の高屈折率材料層がゲルマニウムから形成され、前記短波長側の帯域が波長４００ｎｍ〜２０００ｎｍであり、前記長波長側の帯域が波長２０００ｎｍ〜２５００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の広帯域反射鏡。
前記第２の反射積層膜を透過してきた光を反射することができる位置に、第３の反射膜として金属膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の広帯域反射鏡。