JPH03107104A

JPH03107104A - 熱線吸収反射鏡

Info

Publication number: JPH03107104A
Application number: JP1243764A
Authority: JP
Inventors: Koichi Mizuno; 水野　宏一; Etsuji Naito; 内藤　悦司; Satoru Yoshida; 了吉田; Kazuo Hara; 原　和雄
Original assignee: ISE SHINKU KOGAKU KK
Current assignee: ISE SHINKU KOGAKU KK
Priority date: 1989-09-20
Filing date: 1989-09-20
Publication date: 1991-05-07
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: JP3031625B2

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】［発明の分野］本発明は、照明器具に用いられる反射鏡に関するもので
ある。さらに詳しくは、本発明は、可視光を反射する一
方で、赤外線の反射を抑制した反射鏡に関するものであ
る。

［発明の技術的背景および従来技術］ハロゲンランプ等を光源とした照明器具には、光源から
の光を充分に照明光として利用するために、光源の背面
に反射鏡が設けられていることが多い。この反射鏡は、
可視光は反射する一方、照明によって照らされる物が高
温にならないように赤外線は反射しないような工夫がさ
れているのが普通である。このような工夫が施された反
射鏡は、熱線吸収反射鏡あるいは冷光反射鏡（コールド
ミラー）などと呼ばれている。

上記のような熱線吸収反射鏡は、従来より、ガラス基体
表面に可視光は反射するが赤外線は透過する多層反射膜
を設け、光源から発せられた光のうち可視光成分を反射
する一方で、赤外線は反射することなく、基体のガラス
を通して背面から外部へと逃がすような工夫がされてい
た。ところが、このような反射鏡は基体としてガラスを
用いているために、製作する上で形状に制限があるだけ
でなく、重量も重く、さらに衝撃にも弱いという欠点が
あった。

これに対して最近、ステンレスなどの金属を基体とした
熱線吸収反射鏡が開発されてきた。

金属基体を有する熱線吸収反射鏡は、通常、可視光に対
しては反射率が高く、赤外線に対しては透過率の高い誘
電体膜層と、この誘電体膜層を透過してきた赤外線を吸
収し熱へと変換して金属基体に伝える働きをする吸収層
とを金属基体表面上に設けることによって上記のような
性能が搏らゎるようにされている。たとえば、特開昭６
４−９０４０１号公報には、吸収層としてケイ素、チタ
ンおよびクロムからなる群より選ばれる元素の黒色酸化
物の薄膜を用い、誘電体膜層として高屈折率物質膜と低
屈折率膜との交互積層膜を用いた反射鏡が開示されてい
る。また、特開昭６３−２６９１０１号公報には、金属
基体の表面を予め酸化処理して、熱放射特性の良い酸化
物膜を基体自体に形成して吸収層とした反射鏡が開示さ
れている。さらには、基体金属表面を黒色化処理（たと
えば、アルミニウム基体の場合ならば、黒色アルマイト
処理）して、この黒色被膜を吸収層とすることも提案さ
れている（実公平１−１６０８１号公報参照）。

ところが、上記のような金属酸化物からなる吸収層はい
ずれも、赤外線を熱へと変換し、その熱を基体金属へと
伝える能力は優れているものの、耐久性という面では開
運がある。すなわち、首記酸化物吸収層の上に誘電体多
層膜を蒸着した場合、金属基体が熱膨張を起こすと該吸
収層と誘電体膜との間の付着力が弱い界面から剥離を生
じる。特に、ハロゲンランプ等の高輝度ランプの反射鏡
として使用する場合、点灯時と消灯時における温度差が
大きいために金属酸化物と誘電体との熱膨張の差も大き
く、点灯消灯の繰返しによってしばしば上記の剥離が生
じる。また、照明器具が湿度の高い環境で使用される場
合、この傾向はさらに顕著なものとなる。

一方、金属酸化物を用いずに、なんらかの方法で基体金
属表面を黒色化処理し、これを吸収層とする場合、黒色
化面には再研磨されない限り微細な凹凸が存在するので
、この上に蒸着された誘電体膜は鏡面にならず白濁して
しまうという問題がある。

［発明の要旨］本発明は、耐久性に優れ、しかも誘電体膜を白濁させる
ことのない熱線吸収反射鏡を提供することを目的とする
ものである。

上記の目的は、本発明の、金属基体と、この金属基体表
面上に設けられた金属クロム薄膜および、該金属クロム
薄膜表面上にさらに設けられた高屈折率物質と低屈折率
物質とが交互に積層されてなる誘電体多層膜とからなり
、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長範囲における反射率
の最大値が２５％以下であることを特徴とする熱線吸収
反射鏡によフて達成することができる。

本発明の反射鏡は、吸収層として、金属基体および誘電
体膜のいずれにも付着力の大きいクロム金属薄膜を用い
ているので、吸収層が金属基体や誘電体膜から剥離する
ことが少ない。また、クロム金属薄膜の表面は滑らかで
あるから、この上に形成される誘電体膜が白濁すること
もない。

本発明の反射鏡においては、クロム金属膜の上に形成す
る誘電体多層膜の各層の膜厚を、８００ｎｍ〜１４００
ｎｍの波長範囲における反射率の最大値が２５％以下に
なるように精密に調節することで、クロム金属膜による
赤外線の反射を抑制している。

本発明の熱線吸収反射鏡は、赤外線の反射率が低く、耐
久性に優れているのでハロゲンランプの反射鏡だけでな
く、さらに高出力の光源ランプの反射鏡としても利用で
きる。

本発明における好ましい態様を以下に示す。

（１）上記８００ｎｍ　〜１４００ｎｍの波長範囲にお
ける反射率の最大値が１５％以下であることを特徴とす
る熱線吸収反射鏡。

（２）上記８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長範囲におけ
る反射率の最大値が１０％以下であることを特徴とする
熱線吸収反射鏡。

（３）　ｉ記誘電体多層膜の層数が１８層から３６層の
範囲であることを特徴とする熱線吸収反射鏡。

［発明の詳しい記述］まず、添付図面を参照しながら、本発明の構成について
説明する。

第１図に、本発明のａ線吸収反射鏡の一例の断面図を模
式的に示す。第１図において、１は基体金属であるアル
ミニウム、２は吸収層であるクロム金属薄膜、３は誘電
体多層膜５を構成する高屈折率透明誘電体である硫化亜
鉛（ＺｎＳ）膜、４は硫化亜鉛（ＺｎＳ）膜３とともに
誘電体多層膜５を構成する低屈折率透明誘電体であるフ
ッ化マグネシウム（ＭｇＦｚ）膜、５は誘電体多層膜で
ある。

第１図に示した反射鏡は、誘電体多層膜５が光源に面す
るように使用される。光源から発せられた光のうち、可
視光は誘電体多層＠５によって反射され再び光源の方向
に向う一方、赤外線は誘電体多層膜５を透過し、クロム
金属薄膜の吸収層２に吸収され、熱へと変換される。こ
の熱は金属基体１へと伝えられて、外部へと放出される
。

次に本発明の反射鏡の各部分について述べる。

金属基体としては、アルミニウム、鉄、ステンレスなど
従来の金属基板を用いたコールドミラーに用いることの
できるものであれば、いがなるものでも用いることがで
きる。

吸収層であるクロム金属薄膜は、真空蒸着、スパッタリ
ングなど一般に行なわれる方法によって成膜することが
できる。たとえば、粒状の金属クロムを原料とし、タン
グステンボートなどの抵抗加熱蒸発源や電子ビーム蒸発
源を用いて、１５０℃から２２０℃に加熱された金属基
体上に毎秒０．２５層ｍ程度の速さで形成することがで
きる。また、金属基体の形状が曲率の大きな曲面などの
場合は、ｌＸｌ０−３Ｔｏｒｒ程度のアルゴンガスな導
入することによって金属基体表面に均なりロム膜を形成
することができる。膜厚の制御は光学モニターまたは水
晶振動子モニターまたはこれらを併用することで容易に
行なえる。クロム膜の膜厚は、幾何学的膜厚（実際の膜
厚）で５０層ｍ〜５００ｎｍの範囲である。

誘電体多層膜は高屈折率の誘電体と低屈折率の誘電体と
が交互に積層された構造を有している。高屈折率の誘電
体としては、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、二酸化チタン（Ｔ　
ｉ　０２　）　、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）などが
用いられ、また低屈折率の誘電体としては、フッ化マグ
ネシウム（ＭｇＦ２）、二酸化ケイ素（Ｓ　１０２　）
　、　Ｎａ３　Ａｌ１Ｆ６などを用いることができる。

誘電体多層膜の層数は１８層から３６層の範囲であり、
膜厚は可視光の波長領域（４００ｎｍ〜７００　ｎｍ）
で反射率が１００％程度になり、赤外線の波長領域（８
００ｎｍ〜１４００ｎｍ）で反射率の最大値が２５％以
下となるように設計される。この８００ｎｍ〜１４００
ｎｍの波長範囲に３ける反射率の最大値は１５％以下で
あることが好ましく、１０％以下であることがさらに好
ましい。実際の膜厚の璋出はコンピュタ−によるシュミ
レーションによって行なわれ、各膜厚は、シュミレーシ
ョンの結果による逐次近似によフて決定される。

誘電体多層膜の成膜は、クロム金属薄膜の場合と同様、
常法により行なう。すなわち、クロム金属？＃膜の吸収
層の上に目的とする膜を順に、所定膜厚となるまで成膜
する。成膜は真空蒸着、スパッタリングなど一般に行な
われる方法によって行ない、膜厚の制御も、クロム金属
薄膜の場合と同様、光学モニター、水晶振動子モニター
などを用いて行なうことができる。

以下、第１図に示したような、高屈折率物質として硫化
亜鉛（ＺｎＳ）を、低屈折率物質としてフッ化マグネシ
ウム（ＭｇＦ２）を用い、各層のＩＩＱ　１５を下記第
１表に示したようにした本発明の反射鏡（誘電体多層膜
の層数：２２）を例にとって話′ホ体多層膜についてさ
らに説明する。ただし、第１表に示した各膜厚は、実際
の膜厚（幾何学的膜厚）に各物質の屈折率を乗じた光学
的膜厚であ第１表Ｎｏ。

蒸着物質光学的膜厚（ｎｍ）ｒ５２０゜ＺｎＳＭｇＦ２ＺｎＳＭｇＦ２ＺｎＳＭｇＦ２ＺｎＳＭｇＦ２ＺｎＳＭｇＦ２ＺｎＳ２５６　。

１６０　。

１６０゜１４６゜第１表（続き）Ｎｏ。

蒸着物質光学的膜厚（ｎｍ）　３４５６７８９０１２３ＭｇＦ２ＺｎＳＭｇＦ２ＺｎＳＭｇＦ２ＺｎＳＭｇＦ２ＺｎＳＭｇＦ２ＺｎＳＭｇＦ。

１２０．０１２０．０１２０．０１２０．０１２０．０１２０．０１２０．０１２０．０１４０、　０３８　、０３８、０第２図には、この反射鏡の分光反射率特性を示す反射ス
ペクトルを示す。

誘電体多層膜は、一般に、可視光波長領域の長波長側を
反射するための部分（スタック二Ｍ層部分）と可視光波
長領域の短波長側を反射するためのスタックから成って
いる。第１表に示した反射鏡の場合、Ｎｏ、　２〜Ｎｏ
、　　１１のスタックが長波長側を反射し、Ｎｏ、１２
〜Ｎｏ、２３のスタックが短波長側を反射するように設
計されている。

従来の金属酸化物を吸収層とした反射鏡では、これらス
タックを構成する各層は、光学的膜厚が反射しようとす
る波長領域の中心波長の１／４となるように設計される
。ところが、本発明の反射鏡は、吸収層としてクロム金
属薄膜を用いているので、従来のように中心波長の１／
４となるようにスタックの光学的膜厚を設計すると赤外
線の反射率を低く抑えることができない。このことを不
すために、第３図には吸収層としてクロム金属薄膜を用
い、誘電体多層膜の膜厚を従来のようにした反射鏡の分
光反射率特性を示す。第３図に示したように、上記のよ
うな反射鏡では８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長範囲に
おける反射率の最大値は３０％以上になる。

従って、本発明の反射鏡においては、誘電体多層膜の＠
厚はコンピュタ−によるシュミレーションによって精密
に決定される。第１表に示した反射鏡の場合、Ｎｏ、　
２、Ｎｏ、１２、Ｎｏ、２１、Ｎｏ。

２２およびＮｏ、２３の各層の膜厚を精密に調節するこ
とによって赤外線の反射を抑制している。

次に本発明の実施例を記載する。ただし、これらの各側
は本発明を限定するものではない。なお、以下の実施例
は、すべて上記の真空蒸着法による常法によって作成し
た。

［実施例１］第１図に断面図を示したような、高屈折率物質として硫
化亜鉛（ＺｎＳ）を、低屈折率物質としてフッ化マグネ
シウム（ＭｇＦｚ）を用い、各層の膜厚を下記第１表に
示したようにした本発明の反射鏡（誘電体多層膜の層数
：２２）を製作した。

この熱線吸収反射鏡の分光反射特性を測定した結果を第
２図に示した。第２図に示したように、この反射鏡の８
００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長範囲における反射率の最
大値は１０％以下であフた。また、可視光の反射を妨げ
る白濁も生じていなかった。

さらに、この熱線吸収反射鏡について、３３０℃、２０
００時間の連続加熱試験、熱湯による３０分以上の煮沸
試験、粘着テープによる引き離し試験および２５℃、湿
度１００％、２６０時間の環境試験を行なったところ、
これらいずれの耐久試験においても反射鏡に剥離が生じ
ることはなかった。

以上の各実施例より明らかなように、本発明の熱線吸収
反射鏡は耐久性に優れ、赤外線の吸収にも優れたもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱線吸収反射鏡の一例の断面を模式的
に示した図である。第２図は本発明の熱線吸収反射鏡の一例の分光反射特性
を示す反射スペクトルである。第３図はクロム金属薄膜の吸収層と従来の誘電体多層膜
とを有する熱線吸収反射鏡の分光反射特性を示す反射ス
ペクトルである。ｌ二基体金属、　　２ニクロム金属薄膜吸収層、３：高
屈折率透明誘電体膜４：低屈折率透明誘電体膜５：誘電体多層膜

Claims

【特許請求の範囲】

１、金属基体と、この金属基体表面上に設けられた金属
クロム薄膜および、該金属クロム薄膜表面上にさらに設
けられた高屈折率物質と低屈折率物質とが交互に積層さ
れてなる誘電体多層膜とからなり、８００ｎｍ〜１４０
０ｎｍの波長範囲における反射率の最大値が２５％以下
であることを特徴とする熱線吸収反射鏡。