JPH038521B2 - - Google Patents
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- JPH038521B2 JPH038521B2 JP56066708A JP6670881A JPH038521B2 JP H038521 B2 JPH038521 B2 JP H038521B2 JP 56066708 A JP56066708 A JP 56066708A JP 6670881 A JP6670881 A JP 6670881A JP H038521 B2 JPH038521 B2 JP H038521B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
- G02B5/28—Interference filters
- G02B5/281—Interference filters designed for the infrared light
- G02B5/282—Interference filters designed for the infrared light reflecting for infrared and transparent for visible light, e.g. heat reflectors, laser protection
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
本発明は太陽光線中に含まれる熱線を効率よく
反射し、かつ可視光線の透過率が良好な熱線反射
膜に関するもので車両あるいは高層ビルの窓ガラ
ス面等に装着すれば、冷房負荷の低減が可能とな
るものである。 従来より、自動車車室内あるいは高層ビル内の
冷房負荷を低減する為に、窓ガラスの面上に太陽
光線に含まれる熱線を遮断する薄膜を設けること
が試みられている。この熱線遮断膜としては金、
あるいはアルミニウム等の金属薄膜がよく知られ
ているが、この金属薄膜の場合は可視光の透過率
が充分でないことと、熱線を吸収するので、吸収
された熱量の一部が伝導により、室内に供給され
るという欠点がある。その点、誘電体多層干渉膜
は、その膜厚を適当に選ぶことにより可視領域は
透過し、赤外領域のみを反射させることができ
る。 前記従来の誘電体多層膜は、高屈折率物質薄膜
からなる層（以下nH層と記す）と低屈折率物質薄
膜からなる層（以下nL層と記す）とを交互に積層
して構成されており、それらの光学膜厚（屈折率
×厚さ）は、反射させる熱線の波長をλとする
と、それぞれλ／４となるように精密に制御され
ている。これらの薄膜の材料はnH層には酸化ジル
コニウム（ZrO2）、酸化チタン（TiO2）、酸化セ
リウム（CeO2）等が用いられ、nL層にはマツ化
マグネシウム（MgF2）、酸化ケイ素（SiO2）、氷
晶石（Na3AlF6）、フツ化セリウム（CeF4）等が
用いられており、これらの材料は、スパツタリン
グ、蒸着、スプレー等の周知の方法により基板上
に所定の膜厚となるように付着される。前記のよ
うな誘電体多層膜を用いれば、可視光線は透過
し、熱線のみを反射する熱線反射膜を得ることが
できる。 前記熱線反射膜の特性を高効率で実現するに
は、できるだけ層数を多くし、膜厚の制御を精密
にする必要がある。しかし層数を多くすると、製
造技術面からある程度の膜厚のバラツキはさけら
れず、その膜厚のバラツキが大きいと特に可視域
の透過率に大きく影響し色むらの原因になる。層
数を少くすれば、前記のようなバラツキのおこる
確率が小さくなり、製造コスト面からも有利にな
るが、特性の効率は減少する。 また前記従来のλ／４交互層により成る熱線反
射膜の膜厚は光学膜厚／屈折率として求められ
る。しかし前記屈折率は入射光線の波長により一
般にその値が変化する。従つて従来はその屈折率
の代表値として反射する熱線の波長λでの屈折率
の値（nλ）を用いて膜厚を決定していた。 しかし、一般に屈折率は短波長域になるほど値
の変化の割合が大きく、また使用材料によつてそ
の変化の割合は異る。従つて特に熱線反射膜では
透過領域である可視光域において、前述の赤外域
での屈折率nλを用いた場合、所望の光学膜厚か
らのずれが大きくなり、いわゆる交互層の透過波
長域での反射率の副極大値が大きくなる。この現
象は特に入射光線の熱線反射膜の膜面の法線に対
する入射角が大きい場合に顕著である。 本発明は前記のような点に鑑み、前記誘電体交
互多層膜の媒質に隣接する層を低屈折率層とし、
かつその光学膜厚がλ／８とし、その他をλ／４
となるように構成し、さらに各膜厚を各々の可視
域での屈折率nVを用いて、光学膜厚／nVとするこ
とにより、熱線の反射率をほとんど減少させるこ
となく、透過域である可視域での副極大値を入射
角が大きい場合にも大幅に低減し得る熱線反射膜
を提供することを目的とする。 以下本発明を実施例についと詳しく説明する。 第１図は本発明になる熱線反射膜の第１実施例
の構成を示し、λ／４の層が５層、λ／８の層が
１層の場合の実施例で、１および3.5は夫々媒質
側から第１層および第３、５層で、いづれもnLで
あり、２および４，６は夫々第２層および第４、
第６層でいづれもnH層である。 Ｓは石英ガラス基板で、その表面上に上記本発
明の熱線反射膜１〜６を積層してある。熱線反射
膜の使用材料および膜厚は種々考えられるが、本
実施例ではnH層にTio2，nL層にSiO2を用いた。 ここで、これらの材料の屈折率の入射光の波長
に対する依存性は第２図のようになることが知ら
れている。本実施例では各々の屈折率nVを第２図
から入射光の波長が約0.5μの時の値（可視域は約
0.4〜0.7μ）をとり、Tio2の屈折率nVHを約2.7、
SiO2の屈折率nVLを約1.46とし、熱線の波長λを
約1.1μとして各々の膜厚を算出し、その値に従つ
て周知のスパツタリング法により前記熱線反射膜
を作製した。その時の各層の構成を第１表に示
す。
反射し、かつ可視光線の透過率が良好な熱線反射
膜に関するもので車両あるいは高層ビルの窓ガラ
ス面等に装着すれば、冷房負荷の低減が可能とな
るものである。 従来より、自動車車室内あるいは高層ビル内の
冷房負荷を低減する為に、窓ガラスの面上に太陽
光線に含まれる熱線を遮断する薄膜を設けること
が試みられている。この熱線遮断膜としては金、
あるいはアルミニウム等の金属薄膜がよく知られ
ているが、この金属薄膜の場合は可視光の透過率
が充分でないことと、熱線を吸収するので、吸収
された熱量の一部が伝導により、室内に供給され
るという欠点がある。その点、誘電体多層干渉膜
は、その膜厚を適当に選ぶことにより可視領域は
透過し、赤外領域のみを反射させることができ
る。 前記従来の誘電体多層膜は、高屈折率物質薄膜
からなる層（以下nH層と記す）と低屈折率物質薄
膜からなる層（以下nL層と記す）とを交互に積層
して構成されており、それらの光学膜厚（屈折率
×厚さ）は、反射させる熱線の波長をλとする
と、それぞれλ／４となるように精密に制御され
ている。これらの薄膜の材料はnH層には酸化ジル
コニウム（ZrO2）、酸化チタン（TiO2）、酸化セ
リウム（CeO2）等が用いられ、nL層にはマツ化
マグネシウム（MgF2）、酸化ケイ素（SiO2）、氷
晶石（Na3AlF6）、フツ化セリウム（CeF4）等が
用いられており、これらの材料は、スパツタリン
グ、蒸着、スプレー等の周知の方法により基板上
に所定の膜厚となるように付着される。前記のよ
うな誘電体多層膜を用いれば、可視光線は透過
し、熱線のみを反射する熱線反射膜を得ることが
できる。 前記熱線反射膜の特性を高効率で実現するに
は、できるだけ層数を多くし、膜厚の制御を精密
にする必要がある。しかし層数を多くすると、製
造技術面からある程度の膜厚のバラツキはさけら
れず、その膜厚のバラツキが大きいと特に可視域
の透過率に大きく影響し色むらの原因になる。層
数を少くすれば、前記のようなバラツキのおこる
確率が小さくなり、製造コスト面からも有利にな
るが、特性の効率は減少する。 また前記従来のλ／４交互層により成る熱線反
射膜の膜厚は光学膜厚／屈折率として求められ
る。しかし前記屈折率は入射光線の波長により一
般にその値が変化する。従つて従来はその屈折率
の代表値として反射する熱線の波長λでの屈折率
の値（nλ）を用いて膜厚を決定していた。 しかし、一般に屈折率は短波長域になるほど値
の変化の割合が大きく、また使用材料によつてそ
の変化の割合は異る。従つて特に熱線反射膜では
透過領域である可視光域において、前述の赤外域
での屈折率nλを用いた場合、所望の光学膜厚か
らのずれが大きくなり、いわゆる交互層の透過波
長域での反射率の副極大値が大きくなる。この現
象は特に入射光線の熱線反射膜の膜面の法線に対
する入射角が大きい場合に顕著である。 本発明は前記のような点に鑑み、前記誘電体交
互多層膜の媒質に隣接する層を低屈折率層とし、
かつその光学膜厚がλ／８とし、その他をλ／４
となるように構成し、さらに各膜厚を各々の可視
域での屈折率nVを用いて、光学膜厚／nVとするこ
とにより、熱線の反射率をほとんど減少させるこ
となく、透過域である可視域での副極大値を入射
角が大きい場合にも大幅に低減し得る熱線反射膜
を提供することを目的とする。 以下本発明を実施例についと詳しく説明する。 第１図は本発明になる熱線反射膜の第１実施例
の構成を示し、λ／４の層が５層、λ／８の層が
１層の場合の実施例で、１および3.5は夫々媒質
側から第１層および第３、５層で、いづれもnLで
あり、２および４，６は夫々第２層および第４、
第６層でいづれもnH層である。 Ｓは石英ガラス基板で、その表面上に上記本発
明の熱線反射膜１〜６を積層してある。熱線反射
膜の使用材料および膜厚は種々考えられるが、本
実施例ではnH層にTio2，nL層にSiO2を用いた。 ここで、これらの材料の屈折率の入射光の波長
に対する依存性は第２図のようになることが知ら
れている。本実施例では各々の屈折率nVを第２図
から入射光の波長が約0.5μの時の値（可視域は約
0.4〜0.7μ）をとり、Tio2の屈折率nVHを約2.7、
SiO2の屈折率nVLを約1.46とし、熱線の波長λを
約1.1μとして各々の膜厚を算出し、その値に従つ
て周知のスパツタリング法により前記熱線反射膜
を作製した。その時の各層の構成を第１表に示
す。
【表】
第３図は本実施例及び従来の熱線反射膜の入射
光が熱線反射膜の法線に対して60゜の時の分光反
射特性である。 図中、実線Ａは本実施例の熱線反射膜の分光反
射特性を示し、破線Ｂは本実施例の熱線反射膜に
比し第１層１がない従来のλ／４の膜厚のみの５
層膜での分光反射特性を示す。各々の膜厚は第２
図より屈折率を従来のように入射光がλ（約1.1μ）
の時の値、すなわちTio2の場合約2.42、Sio2では
約1.45として作成した場合の分光反射特性を示
す。 第３図から実線Ａの場合、破線Ｂと比べて熱線
域（0.7μ以上）での反射率がほとんど変化してお
らず、しかも可視域での反射率特に短波長域での
反射の副極大値が大きく低減されていることがわ
かる。その目安として可視域（0.4〜0.7μｍ）の
光に対する反射率の平均値を概算すると、実線Ａ
で約0.12、破線Ｂで約0.24であり、反射率が約半
分になつていることがわかる。 また、反射率の平均値だけでなく、各波長での
反射率の差も小さくなつていり、このことから反
射光あるいは透過光の波長分布がより白色光に近
くなつているといえる。すなわち、反射光あるい
は透過光により物体を見る際その物体の色がより
自然色に近くみえるということになる。 次に本発明の第２実施例について説明する。 本実施例は第１の実施例と使用材料および光学
膜厚の構成は同様で、膜厚の決定に用いた各材料
の屈折率を第２図で入射光線の波長が約0.42μの
時の値、すなわち、Tio2の屈折率nVHを約2.9、
Sio2の屈折率nVLを約1.47とした時の実施例で膜
厚構成は第２表に示すとおりである。
光が熱線反射膜の法線に対して60゜の時の分光反
射特性である。 図中、実線Ａは本実施例の熱線反射膜の分光反
射特性を示し、破線Ｂは本実施例の熱線反射膜に
比し第１層１がない従来のλ／４の膜厚のみの５
層膜での分光反射特性を示す。各々の膜厚は第２
図より屈折率を従来のように入射光がλ（約1.1μ）
の時の値、すなわちTio2の場合約2.42、Sio2では
約1.45として作成した場合の分光反射特性を示
す。 第３図から実線Ａの場合、破線Ｂと比べて熱線
域（0.7μ以上）での反射率がほとんど変化してお
らず、しかも可視域での反射率特に短波長域での
反射の副極大値が大きく低減されていることがわ
かる。その目安として可視域（0.4〜0.7μｍ）の
光に対する反射率の平均値を概算すると、実線Ａ
で約0.12、破線Ｂで約0.24であり、反射率が約半
分になつていることがわかる。 また、反射率の平均値だけでなく、各波長での
反射率の差も小さくなつていり、このことから反
射光あるいは透過光の波長分布がより白色光に近
くなつているといえる。すなわち、反射光あるい
は透過光により物体を見る際その物体の色がより
自然色に近くみえるということになる。 次に本発明の第２実施例について説明する。 本実施例は第１の実施例と使用材料および光学
膜厚の構成は同様で、膜厚の決定に用いた各材料
の屈折率を第２図で入射光線の波長が約0.42μの
時の値、すなわち、Tio2の屈折率nVHを約2.9、
Sio2の屈折率nVLを約1.47とした時の実施例で膜
厚構成は第２表に示すとおりである。
【表】
第４図は第１実施例の第３図と同様に本実施例
及び従来の熱線反射膜の入射光角度が60゜の時の
分光反射特性を示す。 図中実線Ａは本実施例の熱線反射膜、破線Ｂは
前記従来の熱線反射膜の分光特である。この第４
図から第１実施例とほぼ同様に可視域の分光特性
が大幅に改善されていることがわかる。 更に本発明は上記例以外にも種々の態様があ
る。 前記第１、第２の実施例では、低屈折率層及び
高屈折率層の材料として各々Sio2，Tio2を用いた
が、特にこれらに限定されるものではなく、また
多層膜の各々の層が別々の物質で構成されていて
もよい。 また、第１、第２の実施例では反射する熱線の
波長入を1.1μとしたが、これも特にこの価に限ら
ず所望の反射域あるいは透過域に応じて決めれば
よい。 例えば第２実施例、第４図において実線Ａの熱
線の反射域は破線Ｂに比べて約0.05μ程度、短波
長側にシフトしているが、これはλを少し長波長
側、例えば1.2〜1.25μ程度に設定すればほぼ波線
Ｂと同様の熱線反射域を得ることができる。 以上説明した様に本発明では第１層を低屈折率
層の光学膜厚をλ／８とし、第２層以下の各層の
光学膜厚をλ／４とし、かつ、各層の膜厚を光学
膜厚／nV、としたため入射光の入射角度が大きい
場合に、熱線域の反射特性をほとんど変化させる
ことなく、可視域の分光反射特性を大幅に改善で
きるという優れた効果を有する。
及び従来の熱線反射膜の入射光角度が60゜の時の
分光反射特性を示す。 図中実線Ａは本実施例の熱線反射膜、破線Ｂは
前記従来の熱線反射膜の分光特である。この第４
図から第１実施例とほぼ同様に可視域の分光特性
が大幅に改善されていることがわかる。 更に本発明は上記例以外にも種々の態様があ
る。 前記第１、第２の実施例では、低屈折率層及び
高屈折率層の材料として各々Sio2，Tio2を用いた
が、特にこれらに限定されるものではなく、また
多層膜の各々の層が別々の物質で構成されていて
もよい。 また、第１、第２の実施例では反射する熱線の
波長入を1.1μとしたが、これも特にこの価に限ら
ず所望の反射域あるいは透過域に応じて決めれば
よい。 例えば第２実施例、第４図において実線Ａの熱
線の反射域は破線Ｂに比べて約0.05μ程度、短波
長側にシフトしているが、これはλを少し長波長
側、例えば1.2〜1.25μ程度に設定すればほぼ波線
Ｂと同様の熱線反射域を得ることができる。 以上説明した様に本発明では第１層を低屈折率
層の光学膜厚をλ／８とし、第２層以下の各層の
光学膜厚をλ／４とし、かつ、各層の膜厚を光学
膜厚／nV、としたため入射光の入射角度が大きい
場合に、熱線域の反射特性をほとんど変化させる
ことなく、可視域の分光反射特性を大幅に改善で
きるという優れた効果を有する。
第１図は本発明の第１実施例の構成を示す縦断
面図、第２図はSio2，Tio2の屈折率と波長依存性
との関係を示す特性図、第３図は本発明の第１実
施例に係る熱線反射膜及び従来の熱線反射膜の分
光反射特性図、第４図は本発明の第２実施例に係
る熱線反射膜及び従来の熱線反射膜の分光反射特
性図である。 １……λ／８層、２，３，４，５，６……λ／
４の層。
面図、第２図はSio2，Tio2の屈折率と波長依存性
との関係を示す特性図、第３図は本発明の第１実
施例に係る熱線反射膜及び従来の熱線反射膜の分
光反射特性図、第４図は本発明の第２実施例に係
る熱線反射膜及び従来の熱線反射膜の分光反射特
性図である。 １……λ／８層、２，３，４，５，６……λ／
４の層。
Claims (1)
- １ 低屈折率物質薄膜と高屈折率薄膜とを交互に
積層してなる熱線反射膜において、媒質に隣接す
る第１層を低屈折率物質薄膜とし、かつ該第１層
の薄膜の光学膜厚をλ／８とし（但し、λは熱線
の波長）、第２層以下の各層の薄膜光学膜厚を
λ／４とし、かつ前記各層の膜厚を光学膜厚／
nv（但し、nvは前記各層の可視域の光に対する屈
折率）として構成したことを特徴とする熱線反射
膜。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56066708A JPS57181503A (en) | 1981-04-30 | 1981-04-30 | Heat ray reflecting film |
| US06/372,827 US4461532A (en) | 1981-04-30 | 1982-04-28 | Heat rays reflecting film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56066708A JPS57181503A (en) | 1981-04-30 | 1981-04-30 | Heat ray reflecting film |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57181503A JPS57181503A (en) | 1982-11-09 |
| JPH038521B2 true JPH038521B2 (ja) | 1991-02-06 |
Family
ID=13323691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56066708A Granted JPS57181503A (en) | 1981-04-30 | 1981-04-30 | Heat ray reflecting film |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4461532A (ja) |
| JP (1) | JPS57181503A (ja) |
Families Citing this family (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58202408A (ja) * | 1982-05-20 | 1983-11-25 | Nippon Soken Inc | 熱線反射膜 |
| JPS5945943A (ja) * | 1982-09-07 | 1984-03-15 | Nippon Soken Inc | 熱線遮断ガラス |
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