JPH0434502A

JPH0434502A - 多層膜反射鏡の製造方法

Info

Publication number: JPH0434502A
Application number: JP14265290A
Authority: JP
Inventors: Makoto Morishige; 森茂　誠
Original assignee: Toshiba Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Techno Glass Co Ltd
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1992-02-05

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、冷光鏡を基体とし耐熱性および耐湿性にすぐ
れた多層膜反射鏡を製造する多層膜の製造方法に関する
。

（従来の技術）従来、冷光鏡を基体とする多層膜反射鏡は、投映器、店
舗用照明、医療用照明などの光源として多く使用されて
いるが、可視光線をできるだけ反射し、長波長の赤外領
域の熱線を透過させることにより、照明された物体を熱
線によって加熱することを少なくし、かつ光源からの熱
線が多層膜を透過する際には吸収によって基板が加熱さ
れない特徴を有している。この多層膜反射鏡は、反射基
板上に高屈折率材料の薄膜と低屈折率材料の薄膜とを交
互に積層して形成され、積層される材料の屈折率の比が
大きいほど高い反射率と広い反射域を有するものである
。

このような多層膜は凹面を有する反射基板上に形成され
るために、１Ｏ−１Ｐａ級（１０−３Ｔｏｒｒ級）の圧
力を有する気体雰囲気中で蒸着を行なう、いわゆるガス
散乱蒸着法により反射基板上に均一に被着することがで
きる。

一般に、上記の蒸着方法で成膜される多層膜反射鏡は、
硫化亜鉛（ＺｎＳ）と弗化マグネシウム（Ｍ　ｇ　Ｆ　
２　）との薄膜を交互に積層させたＺ　ｎ　Ｓ　／　Ｍ
　ｇ　Ｆ　２交互層、または硫化亜鉛（ＺｎＳ）と酸化
珪素（Ｓ　ｉＯ２）との薄膜を交互に積層させたＺ　ｎ
　Ｓ　／　Ｓ　ｉＯ２交互層、いわゆるソフトコート膜
か採用されている。

Ｚ　ｎ　Ｓ　／　Ｍ　ｇ　Ｆ　２交互層またはＺｎＳ／
ＳｉＯ２交互層を被着した多層膜反射鏡について、装着
したランプを点灯したときおよび高温多湿の雰囲気中に
放置したときの膜の剥離発生時間を第１表に示す。表中
、耐熱性はランプ点灯による熱負荷３００℃および３５
０℃における膜の剥離発生時間、耐湿性は温度５０℃、
湿度９０％の雰囲気中に放置した場合の膜の剥離発生時
間をそれぞれ示す。

第　　１　　表ＺｎＳ／ＭｇＦ２系多層膜反射鏡は、耐湿性にすぐれて
いるが耐熱性に劣るので、比較的に熱負荷が低く長寿命
である光源、例えば低出力・長寿命型ハロゲンランプに
適用され、またＺｎＳ／５ｉ０２系多層膜反射鏡は、耐
熱性にすぐれているが耐湿性に劣るので、熱負荷が高く
短寿命である光源、例えば高出力・短寿命型ハロゲンラ
ンプに適用されている。このように従来の多層膜反射鏡
は、その多層膜が耐熱性または耐湿性のいずれかに欠点
を有しているために、光源の性能に応じて適当するもの
を選択して使用していた。

（発明が解決しようとする課題）しかるに、光源の高出力化・長寿命化が進むにつれて、
ＺｎＳ／ＭｇＦ２系およびＺｎＳ／ＳｔＯ□系の多層膜
ではなく、耐熱性・耐湿性にすぐれた新しい構成の多層
膜反射鏡が要望されるようになった。Ｚ　ｎ　Ｓ　／　
Ｍ　ｇ　Ｆ　２系およびＺ　ｎ　Ｓ　／　５ＩＯ２系の
多層膜に比べて、耐熱性・耐湿性にすぐれる膜構成は、
酸化物同志の積層膜、すなわちハードコート膜、例えば
Ｔ　ｓ　Ｏ２／　Ｓ　１０２系およびＴａ２０５／５ｉ
０２系の多層膜が知られている。

しかしながら、Ｔａ２０５／ＳｉＯ２系の多層膜は、Ｔ
ａ２Ｏ３材料自体が高価であり、実用的ではない。この
ため材料自体が安価なＴ　ｓ　Ｏ２／Ｓ　ＩＯ２系の多
層膜が注目されるようになったが、酸化チタン（Ｔ　ｉ
ｏ　２’　）膜を凹面を有する反射基板上に形成するに
は、次のような欠点を克服しなければならない。

■Ｔ　ｉＯ２成膜は酸素雰囲気中で行なう活性蒸着法を
採用しなければならず、かつ凹面を有する反射基板上に
均一に成膜するには１０’Ｐａ（１０４Ｔｏｒｒ）級の
圧力でガス散乱蒸着を行なうことが必要である。そこで
、このガス散乱蒸着と活性蒸着を同時に行なうことを可
能にする適切な導入ガスを選定しなければならない。

■スプラッシュ（突沸現象）が発生し易く、反射基板を
傷っけ易い。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、凹面を有
する反射基板上にＴｉＯ２／Ｓｉｏ２交互層を容易に形
成することができる多層膜反射鏡の製造方法を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段と作用）本発明は、上記目的を達成するために、凹面を有する反
射基板上に酸化珪素と酸化チタンの薄膜を１０””　〜
１０−”Ｐａ　（１０−３〜１０−４Ｔｏｒｒ）の圧力
を有しアルゴン（体積比２０〜８５％）と酸素（体積比
８０〜１５％）から成る混合ガス雰囲気中で交互に積層
させる構成としたので、アルゴンと酸素の混合ガス雰囲
気中で活性蒸着とガス散乱蒸着を同時に行なうことによ
り、凹面を有する反射基板上にＴｉＯ２／Ｓｉｏ２交互
層を容易に形成することができ、また耐熱性・耐湿性に
すぐれた多層膜反射鏡を得ることができる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施になる多層膜反射鏡の断面図であ
り、同図において、反射基板ｌは、例えば硬質ガラスか
らなるハロゲンランプ用反射鏡であり、その−面を拡開
させた回転放物状の凹部２を有している。この四部２の
中心には光源としてのハロゲンランプ３が装着され、ま
た凹部２の上面には多層膜４が被着されている。この多
層膜４はＴｉＯ／５ｉｎ２構成の２５層からなる交互層
であり、後述する蒸着条件により形成されたものである
。

しかるに、上記第１図に示すような凹部２を有する反射
基板ｌ上に真空蒸着法により酸化チタン（Ｔｉｅ）を成
膜するには、ＴｉＯ２膜は活性蒸着で成膜されかつ凹面
への成膜はガス散乱蒸着で行なわれるので、活性蒸着と
ガス散乱蒸着を同時に行なう必要があり、そのためには
適切な導入ガスを選定しなければならない。

そこで、酸素ガスとアルゴンガスの混合比が異なる多く
の雰囲気中で、ＴｉＯ□膜を凹面を有する硬質ガラス基
板上に次に示す蒸着条件で形成し、ガスの混合比と屈折
率の関係を調査した。

■真空度　：２．６７Ｘ１０　〜１．０７ＸｌＯ−”Ｐ
ａ（２Ｘ１０’　〜８Ｘ１０−４Ｔｏｒｒ）■基板温度
：２５０〜３００℃ ■蒸発源　二Ｔｉ２Ｏ３・・・抵抗加熱■活性ガス：酸
素ガス ■散乱ガス：アルゴンガスこのようにして得られたＴ　ｔ　０２膜について屈折率
ｎをＡｇ３定し、その測定結果を第２図に示す。

横軸は酸素ガスとアルゴンガスの混合比を体積％で表し
、縦軸は屈折率を表したもので、曲線はガスの混合比と
屈折率との関連を表している。同図に示すように、酸素
ガスが１５〜１００体積％の範囲において屈折率がｎ＝
２．２５と安定した値を示し、１５体積％未満で屈折率
ｎの急激な低下が見られた。これはＴｉ２Ｏ３の酸化が
１５体積％未満では不完全であり、１５体積％以上で酸
化が完全に行なわれ安定したＴ　ｉＯ２になることを示
すものである。

また、同様にして、Ｓ　ｉＯ２膜を酸素ガスとアルゴン
ガスの混合比が異なる多くの雰囲気中で次に示す蒸着条
件で形成し、ガスの混合比と屈折率の関係を調査した。

■真空度　：２．６７ＸｌＯ〜１．０７Ｘ１０’Ｐａ（
２ＸｌＯ’　〜８ＸｌＯ−４Ｔｏｒｒ）■基板温度：２
５０〜３００℃ ■蒸発源　：　Ｓ　Ｉ　Ｏ２・・・電子ビーム■活性ガ
ス；酸素ガス ■散乱ガス：アルゴンガスこのようにして得られたＳ　Ｉ　Ｏ２膜について屈折率
ｎを測定し、その測定結果を第３図に示す。

同図に示すように、酸素ガスおよびアルゴンガスの混合
比に関係なく屈折率ｎは安定した値を示すことが判明し
た。しかしながら、酸素ガスが８１体積％を越えて形成
されたＳ　ｉＯ２膜は、大気中に２４時間放置すると、
自然に膜表面にクラックが発生した。これはＳ　ｉｏ　
２膜はＴ　ｔ　Ｏ２膜とは異なり、酸素ガス中での活性
蒸着を必要としないことから、成膜中、膜内に取り込ま
れた酸素ガスが何らかの作用を起こし膜表面にクラック
が発生したものと推測される。また、酸素ガスが８０体
積％以下で形成されたＳｉＯ２膜は、大気中に４８０時
間放置しても何ら変化は認められなかった。

以上の結果から混合ガスの混合比（体積％）は、酸素ガ
ス　　＝１５〜８０％アルゴンガス：８５〜２０％が適切であることが判明した。

次に、上記混合ガスを使用して成膜されたＴｉｅ２／Ｓ
ｉｎ、、構成の多層膜４について説明する。

反射基板１の凹部２の上面に被着される、Ｔ　１０２　
／　Ｓ　ｉｏ　２構成の２５層からなる多層膜４は、次
の蒸着条件で形成される。

■ｊ”４空Ｗ　　：２．６７ＸＩＤ”　〜１．０７Ｘ１
０−３Ｐａ（２Ｘ１０’　〜８Ｘ１０−４Ｔｏｒｒ）■
基板温度＝２５０〜３００”Ｃ ■蒸発源　二Ｔｉ２Ｏ３・・・抵抗加熱Ｓ　Ｉ　Ｏ２・
・・電子ビーム ■活性ガス：酸素　　・・・１５〜８０体積％■散乱ガ
ス：アルゴン・・・８５〜２０体積％■膜構成　二第２
表参照このようにして得られたＴ　ｉＯ２／　Ｓ　ｔ　０２構
成の多層膜４の光学特性を第４図に、また多層膜４の耐
熱性および耐湿性の評価を第３表に示す。

表中、耐熱性はランプ点灯による熱負荷３５０’Ｃおよ
び４００℃における膜の剥離発生時間、また耐湿性は温
度５０℃、湿度９０％の雰囲気中に放置した場合の膜の
剥離発生時間をそれぞれ示す。

第２表（以下余白）なお、上記実施例では、反射基板をガラス基板としたが
、これに限ることはなく、アルミ基板を用いてもよい。

また、上記実施例では、光源をハロゲンランプとしたが
、これに限ることはなく、メタルハライドランプなど各
種ランプを使用することが可能である。

また、本発明は上記実施例に限定されることなく、本発
明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形可能なこ
とは勿論である。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明の多層膜反射鏡の製造方法
によれば、凹面を有する反射基板上に酸化珪素と酸化チ
タンの薄膜を１０−１〜１Ｏ−３Ｐａの圧力を有しアル
ゴン（体積比２０〜８５％）と酸素（体積比８０〜１５
％）から成る混合ガス雰囲気中で交互に積層させること
により、多層膜を凹面に容易に成膜することができ、さ
らに高出力・長寿命の光源に十分適合する、すぐれた耐
熱性と耐湿性を有する多層膜反射鏡を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施になる多層膜反射鏡の断面図、第
２図は酸素ガス・アルゴンガスと酸化チタン膜の屈折率
の関係を示す曲線図、第３図は酸素ガス・アルゴンガス
と酸化珪素膜の屈折率の関係を示す曲線図、第４図は本
発明の実施になる多層膜の分光透過率特性を示す曲線図
である。１・・・反射基板、２・・・四部（四面）、４・・・多
層膜。代理人　　弁理士　　大　胡　典　夫第図Ａｒ７Ｔ’ス（”／、）０２７ｒス（７，）第図Ａｒ７’ｌ”ス（／、）０２　Ｍ’ス（”／、）

Claims

【特許請求の範囲】

凹面を有する反射基板上に酸化珪素と酸化チタンの薄膜
を１０＾−＾１〜１０＾−＾３Ｐａ（１０＾−＾３〜１
０＾−＾４Ｔｏｒｒ）の圧力を有しアルゴン（体積比２
０〜８５％）と酸素（体積比８０〜１５％）から成る混
合ガス雰囲気中で交互に積層させることを特徴とする多
層膜反射鏡の製造方法。