JPH02297501A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学装置に用いられる光学的反射鏡に関し、特
に樹脂成形基板の上に真空蒸着により下地膜、反射膜及
び保護膜を形成してなるいわゆるプラスチックミラーに
関する。

〔従来の技術〕

かかるプラスチックミラーは従来から、−酸化硅素（Ｓ
ｉｎ）蒸着下地膜、アルミニウム（ＡＲ）蒸着反射膜及
びＳｉＯ蒸着保護膜からなる三層構造のものが知られて
いた。

又ＳｉＯ蒸着下地膜の替わりに金属クロム（Ｃｒ）蒸着
下地膜を用いるものも知られていた。

さらに保護膜及び下地膜としてコーティング用樹脂から
なる塗布膜を用いるものも知られていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら下地膜としてＳｉＯ蒸着膜を用いた従来の
プラスチックミラーは耐湿性が悪いという問題点があっ
た。すなわちＳｉＯ蒸着膜自体が大きな圧縮応力を有し
ている為、樹脂基板の裏面側から侵入してきた水分がＳ
ｉＯ下地膜と樹脂基板の界面に到達した場合には、膜の
剥離亀裂が生じる。

又Ｃｒ蒸着膜を下地膜として用いた従来のプラスチック
ミラーにおいては、Ｃｒ下地膜と樹脂基板の密着性は良
好であるが、やはり樹脂基板の裏面側から侵入してきた
水分によりＣｒ下地膜とＡ４７反射膜の界面で化学反応
が起り、Ａ、Ｑ反射膜に茶色のシミが発生するという耐
湿性上の問題点があった。

さらに下地膜及び保護膜としてコーティング用樹脂の塗
膜を用いる従来のプラスチックミラーにおいては、耐湿
性は良好であるが、製造工程上問題があった。コーティ
ング用樹脂はスプレー又はディッピングにより塗布され
るのであるが、樹脂材料の粘度やぬれ性にバラツキがあ
る為、均一な厚みの塗膜を形成する事が困難であり、高
い面仕上げ精度が必要とされる反射鏡製品には適用でき
ない。又コーティング用樹脂塗膜はその形成方法上、複
雑な表面形状を有する反射鏡には不適当である。加えて
、真空蒸着のみで一貫して反射鏡を作成できる先に述べ
た二つの従来例と異なり、作業性が悪いという問題点も
ある。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明は上述した従来のプラスチックミラーの問題点に
鑑み、耐湿性の優れた反射膜の剥離、亀裂及び変色の生
じない、且つ真空蒸着法により一貫して作成できる反射
鏡を提供する事を目的とする。

その為に本発明によれば反射鏡若しくはプラスチックミ
ラーは、樹脂成形品からなる基板と、該基板上に蒸着さ
れた金属クロム下地膜と、該金属クロム下地膜上に蒸着
された一酸化硅素下地膜と、該一酸化硅素下地膜上に蒸
着されたアルミニウム反射膜と、該アルミニウム反射膜
上に形成された保護膜とから構成されている。

好ましくは耐湿性を著しく向上させる為に該金属クロム
下地膜は５００Å以上の膜厚を有し、該一酸化硅素下地
膜は６００人から１８００人の範囲のＩＩ！厚を有する
。

〔作　　用〕

本発明によれば、樹脂成形基板とＡｆｉ反射膜との間に
は二層構造の下地膜が介在している。二層構造は下層の
Ｃｒ下地膜と上層のＳｉＯ下地膜からなる。Ｃｒ下地膜
は基板に対して密着性が良く、界面に水蒸気が侵入して
きても容易に剥離亀裂が生じない。又Ｃｒ下地膜とＡｇ
反射膜の間には両者に対して密着性があるＳｉＯ下地膜
が介在しているので、Ａ１１反射膜とＣ「下地膜は直接
接触しておらず、従って侵入した水蒸気によりＣｒとＡ
ｇが直接反応し反射膜の変色を生じる事がない。

加えて真空蒸着されたＣｒ膜は一般に引張応力を生じ、
真空蒸着されたＳｉＯ膜は一般に圧縮応力を生じる。両
蒸着膜は互いに打ち消し合う応力を有している為、下地
膜二層構造は全体として内部応力が小さく剥離亀裂の恐
れが少い。

〔実　施　例〕

以下図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明
する。

第１図は本発明にかかる反射鏡の断面図である。

反射鏡は樹脂成形基板１より構成される。基板１は例え
ば成形精度が良く一定の機械強度を有するポリカーボネ
ートあるいはアクリル樹脂により形成される。樹脂基板
１は量産性及び経済性に優れているが、反面金属又はガ
ラス製の基板と異なりその肉厚部を介して湿気の侵入す
るのを防ぐ事は難しい。

基板１の上面には金属クロムの真空蒸着によって形成さ
れたＣｒ下地膜２が配置されている。

Ｃｒ下地膜２は樹脂基板１に対して極めて密着性が良い
。

Ｃｒ下地膜２の上には一酸化硅素の真空蒸着によって形
成されたＳｉＯ下地膜３が配置されている。ＳｉＯ下地
膜３はＣ「下地膜２及びＳｉＯ下地膜の上に配置される
反射Ｈ４の両者に対して密着性が良い。その結果、反射
膜４は二層構造の下地膜を介して樹脂基板１に強固に固
着される。

反射Ｈ４は例えばアルミニウムの真空蒸着により形成さ
れる。Ａ、１７反射膜４の膜厚は一定の光反射率を得る
為７００人程度に設定される。

ＡΩ反射膜４の上面には保護膜５が形成されている。保
護膜５は、光の入射出射を阻害しない為、透明物質で構
成されており、且つＡＮ反射膜４の破損や腐食を防止す
る為に硬質且つ防湿性の材料よりなる。例えば下地膜と
同様に一酸化硅素の真空蒸着により形成されるＳｉＯ保
護膜が用いられる。

以上説明した様に本発明によれば、基板上のすべての層
が真空蒸着法により形成されるので量産性及び作業性に
優れている。

次に最適な耐湿性及び光反射率を得る為に設定すべき各
層の膜厚について説明する。まず最適なＣｒ下地膜の膜
厚を求める為に、第１図に示す多層構造を有する反射鏡
に関し、Ｃｒ下地膜の膜厚を変えた試料を作成し、これ
ら試料を６０℃９５％Ｒ１（の高温高湿下に放置して耐
湿性試験を行なった。その結果を第２図に示す。第２図
において、横軸はＣｒ下地膜の膜厚を示し、縦軸は高温
多湿下において試料に反射膜の亀裂が生じるに到る平均
放置時間を示す。図から明らかな様に、５００人に満な
い膜厚のＣｒ下地膜を有する試料については、放置後８
０時間以内で反射膜の亀裂が生じるのに対して、５００
Å以上の膜厚のＣｒ下地膜を有する試料については放置
後８００時間を経過した時点で反射膜に亀裂が生じてい
る。従ってＣｒ下地膜の膜厚を５００Å以上に設定する
事により好ましい耐湿性が得られる。

次に同様な方法により最適な５ｉＯＴ地膜の膜厚を求め
る為に、第１図に示す多層構造を有する反射鏡に関し、
ＳｉＯ下地膜の膜厚を変えた試料を作成した。なおＣ「
下地膜の膜厚は先に求められた最適値範囲内で５００人
に設定した。これら試料を６０℃９５％ＲＨの耐湿試験
にかけた。その結果を第３図に示す。横軸は５ｉＯＴ地
膜の膜厚を示し、縦軸は亀裂発生に到る高温多湿放置時
間を示す。図から明らかな様にＳｉＯ下地層の膜厚１０
００人を頂点として、それよりも小さい膜厚を有する試
料及びそれより大きな膜厚を有する試料共に耐湿性が低
下している。ＳｉＯ下地層の膜厚１０００人の試料につ
いて最大８００時間の高温多湿放置に耐えられる。膜厚
１０００人より相当程度薄いＳｉＯ下地膜を有する試料
の耐湿性が悪い理由は、他の層に比し膜厚が小さい為膜
自体の存在効果が顕われない為と考えられる。又膜厚１
０００人より“相当程度厚いＳｉＯ下地膜を有する試料
の耐湿性が悪い理由は、ＳｉＯ下地膜の有する圧縮応力
がその膜厚に比例して増加する為、Ｃｒ下地膜の有する
反対引張応力との均衡が破れる事によると考えられる。

すなわちＳｉＯ下地膜の膜厚を厚くすると、その圧縮応
力が一方的に作用し、水蒸気の侵入にともなって反射膜
の剥離亀裂を生じるものと考えられる。換言すれば、Ｓ
ｉＯ下地膜の膜厚を約１０００人とする事により、Ｓｉ
Ｏ下地膜の有する圧縮応力と、Ｃｒ下地膜の有する引張
応力が互いに打ち消し合い、二層構造全体として内部応
力が著しく除かれた状態になる。

さて、本発明にかかる反射鏡と比較する意味でＳｉＯ下
地膜単層のみを有する従来のプラスチックミラー試料を
作成し同様な耐湿性試験を行なったところ、反射膜亀裂
に到る放置時間は２００ｈｒであった。これに対して第
３図から明らかな様にＳｉＯ下地膜とＣｒ下地膜の二層
構造を採用し、且つＳｉＯ下地膜の膜厚を６００人から
１８００人の範囲に設定する事により、亀裂に到る放置
時間を２００ｈｒ以上にする事ができる。従って本発明
によれば、ＳｉＯ下地膜の膜厚を好ましくは６００人か
ら１８００人の間に設定すると従来のプラスチックミラ
ーよりも優れた耐湿性を得る事ができる。

さて最後に表面保護膜の最適膜厚を求めた。

ＳｉＯ保護膜の膜厚を変えた試料を作成し、その反射率
変化を調べた。保護膜の厚みは反射鏡の耐湿性に関して
は大きな寄与を有せず、むしろ光学的特性に影響を与え
るので、この観点から最適膜厚を決定すべきである。

一般に光学的反射鏡は特定波長λを有する光（例えばレ
ーザビーム）の反射に用いる場合が多々ある為、特に特
定波長λに関してその反射率を調べる事が重要である。

そこで種々膜厚の異なるＳｉＯ保護膜を有する試料に対
して半導体レーザから放出されるλ−０３３０人のレー
ザビームを入射してその反射率を測定した。結果を第４
図に示す。

図から明らかな様に、ＳｉＯ保護膜の光学的膜厚（ｎＸ
ｄ、ｎ：ｓｉｏの屈折率的１．９、ｄ：実際の膜厚）が
λ／２に等しい場合に最大反射率９０％が得られる。こ
の場合の実際の膜厚ｄを求めると、ｄ−λ／　（２Ｘｎ
）−６３３０人＋　（２Ｘ１．９）−約１６６０人とな
る。すなわちＳｉＯを真空蒸着して１６６０人程度０膜
厚を有する保護膜を形成する事により特定の半導体レー
ザビームに対して９０％の反射率を得る事ができる。こ
れは、保護膜内において波長λの入射光と反射光が正の
干渉を生ずる為である。

一方ＳｉＯ保護膜の光学的膜厚がλ／４に等しい場合に
は（実寸法では膜厚は約８３０人）波長λの入射光と反
射光は負の干渉を生じ、反射率は最低の７０％にまで低
下する。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明によれば、いわゆるプラスチッ
クミラーにおいて、樹脂基板とアルミニウム反射膜との
間にＣｒ下地膜及びＳｉＯ下地膜からなる二層の下地構
造を介在させた事により、プラスチックミラーの耐湿性
を向上できるという効果を有する。

特に樹脂表面に対して密着性の強いＣ「下地膜を用いた
ので侵入した水分によって膜の層構造に剥離や亀裂が生
じる事を妨げる。

又Ｃｒ下地膜とへΩ反射膜の間にＳｉＯ下地膜を介在さ
せたので、Ｃｒ下地膜とＡＩ反射膜が直接接触しておら
ず、水分の侵入によりＡ［とＣｒが反応し反射膜に変色
が生じるという恐れが無い。

さらに二層構造のＣｒ下地膜とＳｉＯ下地膜は、互いに
その内部応力が打ち消し合う方向に働くので、二層構造
全体として剥離亀裂の原因となる内部応力が小さい。

加えてＣ「下地膜の膜厚を５００Å以上に設定し、Ｓｉ
Ｏ下地膜の膜厚を６００人から１８００人の範囲に設定
する事により、従来のプラスチックミラーが達成する事
のできなかった、６０℃９５％ＲＨ高温多湿放置２００
時間以上の耐湿信頼性を得る事ができる。

最後にプラスチックミラーを構成するすべての膜は真空
蒸着法により形成する事が可能であるので、作業性及び
量産性に優れた反射鏡を得る事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる反射鏡の断面図、第２図は本発
明にかかる反射鏡のＣｒ下地膜の膜厚を変えた試料につ
いて、高温多湿放置試験をした結果を示すグラフ、第３
図は本発明にかかる反射鏡のＳｉＯ下地膜の膜厚を変え
た試料について、高温多湿放置試験をした結果を示すグ
ラフ、及び第４図は本発明にかかる反射鏡のＳｉＯ保Ｊ
Ｍの膜厚と、反射率の関係を示すグラフである。 １・・・樹脂基板、　　　　　２・・・Ｃｒ下地膜、３
・・・ＳｉＯ下地膜、　　　４・・・、１反射膜、５・
・・ＳｉＯ保護膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、樹脂材料からなる基板と、該基板上に蒸着された金
   属クロム下地膜と、該金属クロム下地膜上に蒸着された
   一酸化硅素下地膜と、該一酸化硅素下地膜に蒸着された
   アルミニウム反射膜と、該アルミニウム反射膜上に形成
   された保護膜とからなる反射鏡。 ２、該金属クロム下地膜は５００Å以上の膜厚を有する
   請求項１に記載の反射鏡。 ３、該一酸化硅素下地膜は６００Åから１８００Åの範
   囲の膜厚を有する請求項１に記載の反射鏡。 ４、該保護膜は一酸化硅素の蒸着膜からなる請求項１に
   記載の反射鏡。 ５、該保護膜は特定の波長λを有する入射光を選択的に
   強く反射する為にその光学的膜厚が約λ／２である請求
   項１に記載の反射鏡。