JPH03101702A - 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） 本発明は高屈折率層の成分を改良して多層光干渉膜の諸
特性を向上したものである。

（従来の技術） 従来、反射鏡付きハロゲン電球は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
ロゲン電球を配設したものである。そして、このものは
ハロゲン電球から反射された光のうち可視光を可視光反
射赤外線透過膜で反射して前方に投射し，赤外線は可視
光反射赤外線透過膜を透過して後方に放射させる作用を
なす。

この結果，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，投光器、店舗照明ある
いは医療照明などに多用されている。

しかして５上記可視光反射赤外線透過膜は反射鏡内面に
硫化亜鉛（ＺｎＳ）、酸化チタン（ＴｉＯｚ）などから
なるγＧ屈折率層とぶつ化マグネシウム（ＭｇＦｚ）、
シリカ（ＳｉＯｚ）などからなる低屈折率層とをたとえ
ば１５〜２５躬交互積層してなるものである。そして、
このものは各層の厚さを適当にしたことにより、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，石英製管形バルプ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
形或したハロゲン電球が用いられている。この電球はフ
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して外界に放射され，赤外線は可
視光透過赤外線反射膜で反射してフィラメントに帰還し
てこれを加熱するものである．この結果、この電球は赤
外線の少ない可視光いわゆる冷光を放射し、かつ発光効
率が高い利点があり，特に原稿を照明しても熱損しない
利点がある． そして、上述の可視光透過赤外線反射膜は上述の可視光
反射赤外線透過膜と同様バルブ外面に硫化亜鉛、酸化チ
タンなどからなる高屈折率層とふつ化マグネシウム、シ
リカなどからなる低屈折率層とをたとえば１５〜２１層
交互積層してなるもので、層の淳さを変えたことにより
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，可視光反射赤外線透過膜と可視光透過赤外
線反射膜とは同じ構成で、たんに層の厚さを変えること
により，光の干渉を利用して所望の波長域の光を透過し
、所望の波長域の光を反射するものである。そこで、こ
のような可視光反射赤外線透過膜，可視光透過赤外線反
射膜などを多層光干渉膜と総称する。

（発明が解決しようとする課題） 従来、高屈折率層の構成物質として硫化亜鉛は、 （１）真空蒸着などによる或膜が容易である．■　特に
曲面を有する基体に対して回り込みが良好である。

■　原材料の入手が容易で、しかも安価である。

との理由によって最も広く使用されている。

しかし、硫化亜鉛を酸化チタンと比較した場合、耐熱性
に劣り．このような硫化亜鉛を高屈折率層に用いた多層
光干渉膜を前述の反射鏡付きハロゲン電球や露光用ハロ
ゲン電球のように，高出力に伴なう高温状態で使用する
と、膜の昇華，クラツク，剥離，分光特性のずれなどの
支障を生じるおそれがある。

これに対し，従来から硫化！鉛を使用した多層光干渉膜
の耐久性を向上させるため下記の方法が知られている。

■　多層光干渉膜の表面を保護膜で被覆する。

■　熱処理を施こす。

（’３）　　酸化物層を層間に介在させる。

０）　イオンアシスト法を用いる。

０　硫化．ｉｌｌｉ釦に改質物質を添加して特性を改良
する。

しかしながら、上述の対策にも次の欠点がある．すなわ
ち、 ０）の方法は多層膜の基体側から剥離やクラツクなどが
発生しやすい欠点がある。

■の方法は若干の耐久性の向上があるが不充分である。

■の方法は光干渉膜の設計が複雑となり、必ずしも耐久
性の向上につながらない。

Ｏ）の方法は特殊な専用設備を必要とし、維持管理も煩
雑になる． ■の方法として、たとえば特開昭６３−１８０９０２号
公報に見られるように，高屈折率層を構成する硫化亜鉛
に３〜３０重量％の酸化ジルコニウムを添加して耐久性
を向上した多層光干渉膜が知られている。また、特開昭
６４　−　７００５号公報には硫化亜鉛と酸化ジルコニ
ウムとを同時蒸着して酸化ジルコニウムを３〜３０重量
％含有した硫化亜鉛からなる多層光干渉膜の製造方法が
記載されている。しかしながら，上記特開昭６３−１８
０９０２号公報記載の多層光干渉膜はその後の調査によ
ると成膜性に劣り，製造性も悪いことが判明した。

そこで本発明の課題は耐熱性，耐候性その他の特性に優
れ，しかも或膜性が良く、製造が容易で生産性の良い多
層先干渉膜を提供することである。

〔発明の構或〕

（課題を解決するための手段） 本発明は多層光干渉膜において、高屈折率屑を酸化ジル
コニウムを０．０１〜１．００重量％含有する硫化亜鉛
を主戊分として構威したことによって課題を解決したも
のである。

（作用） 酸化ジルコニウムは硫化亜鉛の特性を改善するがその反
面製造性を低下させる。そこで、製造性を低下させずに
特性を改善できる範囲を発見した。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の各実施例によって説明する
。第１図は第１の実施例を適用してなる反射鏡付きハロ
ゲン電球を示し、■は反射鏡、■ほこの反射鏡（１）の
内面に形威された多層光干渉膜の一例である可視光反射
赤外線透過膜、■は反射鏡０）に取付けられたハロゲン
電球、Ｏ）はこのハロゲン電球（３）を反射鏡（１）に
固着する耐熱性接着剤である。

上記反射鏡ωは硬質ガラスを成形したもので５内面が回
転放物面をなす反射部（１１）の背面に筒形の口金部（
ｌ２）を一体に連設したものである。

上記可視光反射赤外線透過膜■は第２図に模型的に拡大
して示すように，高屈折率層（２ｏ）　（右下リハツチ
ング）と低屈折率層（２Ｌ）（右上リハッチング）とを
合計２１ないし２５層反射部（１１）内面に交互′ＭＮ
してある。そして、高屈折率層（２Ｈ）は硫化亜鉛（Ｚ
ｎＳ）を主成分とし、　これに改質物質として酸化ジル
コニウム（ＺｒＯ，　）を０．０１ないし１．００重量
％含有してなる。また、低屈折率層（２ム）はふっ化マ
グネシウム（ＭｇＦ．）、シリカ（Ｓｉｎ，　）など，
硫化亜鉛より屈折率の低い物質からなる． 上記ハロゲン電球（３）は石英ガラスなどの耐熱ガラス
からなる筒形（１゛形）バルブ（３１）の基部を圧潰し
て封止部（３２）を形成し，フィラメント（３３）を封
装してなり．封止部（３２）を口金部（ｌ２）内に位置
させて接着剤■で固定し、フィラメント（３３）を反射
部（ｌ１）の焦点に位置させてある。

上述の高屈折率Ｗ（２｝｛）を形成するには，硫化亜鉛
と酸化ジルコニウムとを同時蒸着して得られ、そのとき
酸化ジルコニウムの加熱（イオンまたは電子の？＃撃強
さ。）を調整することによって蒸着層中の酸化ジルコニ
ウムの含有量を調整できる。

つぎに、この実施例の反射鏡付きハロゲン電球の作用を
説明する。ハロゲン電球■を点灯すると，フィラメント
（３３）から可視光とともに大量の赤外線が放射される
。そして、これらの光が可視光反射赤外線透過膜■に入
射すると、可視光は可視光反射赤外線透過膜（２）で反
射して前方に投射され，赤外線は可視光反射赤外線透過
膜■を透過し，反射部（１１）から後方に放射される。

したがって、この反射鏡付きハロゲン電球は冷光を放射
する。このとき、ハロゲン電球■からの伝熱と光の吸収
とにより、可視光反射赤外線透過膜■および反射部（１
ｌ）が高温に熱せられる。しかし、本実施例では可視光
反射赤外線透過膜■の耐熱性，耐熱Ｎ撃性，に優れてい
るので熱的に剥離しにくく耐久性がある。また、上記可
視光反射赤外線透過膜■は酎候性に優れているので，湿
潤雰囲気中に放置しても剥離しにくく、また光学特性も
良奸で、製造性もよい。

つぎに、高屈折率層■を構成する硫化亜鉛中の酸化ジル
コニウムの割合いを上述のとおり限定した理由を説明す
る。上記ＺｎＳ−ＭｇＦ，系光干６１摸において，高屈
折率ｍ（２ｕ）を構成する硫化亜鉛に含有する酸化ジル
コニウムの割合いを種々変化した数種の試験品を作製し
，下記の試験項目に基いて試験した。

（１）　　耐熱性 ４００℃の電気炉内に８０時間放置して調査した．■　
耐熱衝撃性 ５５０℃の電気炉に５分間放置してがら取出して調査し
た。

■　耐煮沸性 沸騰水中に１０分間放置して調査した。

■　密着性 粘着テープを膜に貼着したのち急に引き剥して調査した
． ■　耐湿性 温度８０℃、関係湿度９０％の恒温恒湿槽中にＳＯＯ時
ＩＴ放置して調査した． ０　反射率 分光光度計を用いて測定した． ０　実装性 １５Ｖ５０ＷハＯゲン電球、１２Ｖ７５Ｗハｏゲン電球
、１００Ｖ３６０Ｗハロゲン電球を反射鏡内に装着し、
点灯させた． （８）製造容易度 連続蒸着時のトラブル発生度合，分光特性の安定性につ
いて調査した。

調査方法は■ないし０については表面状態ａ察、分光特
性８１リ定、脱厚測定などを行なって評価した．評価方
法は相対的に下記の基準によった。

■・・・非常に良い。

Ｏ・・・良い。

△・・・若干良い。

Ｘ・・想い。

この試験結果を次表に示す． この表から次の効果が解った。

（１）耐久性（（１）〜■）は酸化ジルコニウム含有量
が０．０１重量％を越えると顕著に向上する。その程度
は含有量が多い程良い。

■　反射率に関しては酸化ジルコニウム含有量が０．０
１％を越えると顕著に向上する。

（３）　　製造の容易度は、酸化ジルコニウム含有量が
１重量％未満では酸化ジルコニウムを添加したことによ
る製造性の低下が認められない。

以上の考察により゜、本発明において、硫化亜鉛に添加
する酸化ジルコニウムを０．０１〜１．００重量％の範
囲にした。以上の試験結果からこの発明による，高屈折
率層の改善によって、多磨膜としての耐熱性と耐候性が
向上し、光学特性を併せて向上させることができ、しか
も製造が容易で生産性にほとんど影響がないことがわか
る． つぎに、第３図に第２の実施例を示す。このものは複写
機やファクシミリなどの露光用に用いられるハロゲン電
球で，石英ガラス製管形バルブ（５１〉の中心線に沿っ
てフィラメント（５２）を配設し、バルブ（５１）の外
面に多層光干渉膜の他の例である可視光透過赤外線反射
膜（５３）を形成したものである。この電球では、フィ
ラメント（５２）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（５３）で透過して外界による放
射され，赤外線は可視光透過赤外線反射膜（５３）で反
射してフィラメント（５２）に帰還してこれを加熱する
．したがって，このハロゲン電球は冷光を放射し、かつ
高効率である。

しかして、上記可視光透過赤外線反射膜（５３）は上述
の可視光反射赤外線透過膜■と同様，硫化亜鉛を主成分
とし，これに酸化ジルコニウムを０．０１〜１．００，
ｉｉ％含有してなる高屈折率層とぶつ化マグネシウムま
たはシリカからなる低屈折率層とを交互積層してなるも
ので、上記第１の実施例とは層の厚さを変えたことによ
り可視光を透過し、赤外線を反射するものである。

そして、本可視光透過赤外線反射膜（５３）においても
、前述と同様高屈折率層を硫化亜鉛を主体とし、これに
０．０１〜１．００重量％の酸化ジルコニウムを含有さ
せて構成したので，耐熱性、耐候性，光学特性に優れ、
しかも製造が容易で生産性も良い利点がある。

なお、前述の両実施例は多層光干渉膜の例として可視光
反射赤外線透過膜と可視光透過赤外線反射膜を上げたが
、本発明はこれに限らず、他の波長域の光を反射し他の
波長域の光を透過するものでもよく、要は光の干渉を利
用して所望の波長域の光を反射し、所望の波長域の光を
透過するものであればよい６さらに、本発明の多層光干
渉膜は適当な保護層，歪み緩和剤、熱処理などと併用す
ると大きな効果がある。そして、本発明は前述のほか、
バンドパスフィルタ，カラーフィルタ，力ラーミラー，
紫外線遮断フィルタなどにも適用できる。そして、基体
はセラミックスなどでもよく、その形状は問わない． 〔発明の効果〕 このように、本発明の多層光干渉膜は基体面に高屈折率
層とこの高屈折率層より屈折率の低い低屈折率層とを交
互積層してなり、高屈折率層は硫化亜鉛を主成分としこ
れに酸化ジルコニウムを０．０１〜１．００重量％含有
して構成したもので、耐熱性，耐候性に優れ光学特性も
良く，製造が容易で生産性も高い利点がある．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多層光干渉膜の第１の実施例を適用し
てなる反射鏡付きハロゲン電球の断面図，第２図は同じ
く要部の模型的拡大断面図．第３図は第２の実施例を適
用してなるハロゲン電球の断面図である６ （１）・・・反射ｊＪｔ（基体の一例）（１ｌ）・・・
反射部　　　　　　（１２）・・・口金部■・・・可視
光反射赤外線透過膜 （多層光干渉膜の一例） （２Ｈ）・・・高屈折率層　　　　（２Ｌ）・・・低屈
折率層（３）・・・ハロゲン電球　　　　（３１）・・
・バルブ（３３）・・・フィラメント　　　■・・・接
着剤（５１）・・・バルブ　　　　　　（５２）・・・
フィラメント（５３）・・・可視光透過赤外線反射膜（
多層干渉膜の他の例）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　基体面に高屈折率層とこの高屈折率層より屈折率の低
   い低屈折率層とを交互積層してなり、上記高屈折率層は
   硫化亜鉛を主成分とし、これに酸化ジルコニウムを０．
   ０１ないし１．００重量％含有してなることを特徴とす
   る多層光干渉膜。