JPH0679090B2

JPH0679090B2 - 多層膜反射鏡の製造方法

Info

Publication number: JPH0679090B2
Application number: JP62163489A
Authority: JP
Inventors: 孝博阿井
Original assignee: Toshiba Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Techno Glass Co Ltd
Priority date: 1987-06-30
Filing date: 1987-06-30
Publication date: 1994-10-05
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: JPS647005A

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、高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層して
なる多層膜反射鏡の製造方法、特に多元蒸着により混合
して被膜を形成し、主として膜の耐久性を向上すること
のできる多層膜反射鏡の製造方法に関する。

（従来の技術）多層膜反射鏡は、投映器・店舗用照明・医療用照明等の
光源の反射鏡として多く使用されているが、反射基板面
に被着された薄膜の光の干渉を利用して、光の可視域を
できるだけ反射し、赤外域の熱線を透過させて、照明さ
れた物体が熱線によって加熱されることを少なくし、か
つ光源からの熱線が多層膜を通過する際には、吸収によ
って基板が加熱されない特長をもっている。前記多層膜
は高屈折率材料の薄膜（以下高屈折率膜と称す）と低屈
折率材料の薄膜（以下低屈折率膜と称す）とを交互に積
層して形成され、一般には硫化亜鉛（ZnS）と弗化マグ
ネシウム（MgF₂）との薄膜を積層したZnS/MgF₂交互層、
または硫化亜鉛と酸化珪素（SiO₂）との薄膜を積層した
ZnS/SiO₂交互層が採用されている。上記のように多層膜
反射鏡は常に高温度における用途に供されるので、被膜
には高度の耐久性が要求される。耐久性に劣る被膜は透
過する熱線に耐えられず、膜の剥離，クラツク，昇華，
分解等を生じ、反射鏡の機能の低下を招くものである。

従来、この多層膜の耐久性を向上させる手段として、次
のような方法が採用されている。

多層膜を保護膜で被覆する。

多層膜に熱処理を施す。

酸化物膜を多層膜間に導入する。

高耐久性の蒸着材料で多層膜を構成する。

蒸着材料を多成分にして薄膜を形成する。

（発明が解決しようとする問題点）しかるに上記の方法にはそれぞれ次のような問題があ
る。

保護膜として酸化珪素，酸化ジルコニウム（ZrO₂），
酸化アルミニウム（Al₂O₃）等があるが、これらで多層
膜を単に被覆しただけでは不十分で、硫化亜鉛層の膜質
変化により基板の被着部において膜剥離，膜クラツク等
が発生する。

熱処理による膜質強化である程度の耐久性の向上は得
られるが、特性の異なる多層膜成分すべてに最適の熱処
理を行なうことはできないので、十分なものではない。

酸化物膜として酸化アルミニウム，酸化ジルコニウ
ム，酸化チタン（TiO₂）等があるがこれら酸化物膜を多
層膜中のどこに導入するかで膜応力が変化しやすく、必
ずしも耐久力の向上にはつながらない。また酸化物であ
り屈折率の調整がやや不安定であるとともに、多層膜と
しての設計面が複雑となる。

高耐久性の蒸着材料が適しない場合、たとえば成膜性
が劣る，蒸着時の直進性が強い，屈折率が安定していな
い，屈折率が所望の値にない，他成分との組み合わせに
適しない，高価である等が多い。

主成分の特性を補う副成分を添加して蒸着材料を多成
分にするが、蒸発温度等が異なるために膜の組成が一致
しない，成膜性が劣るなどの問題が生じる。成分間の特
性が大きく異なる場合、膜は単成分でしか蒸着すること
ができない。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、成膜性お
よび期待される光学特性を損なうことなく、被膜の耐久
性を向上させた多層膜反射鏡を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は上記の目的を達成するために、反射鏡の多層膜
を構成する被膜の主成分に、その特性、主として耐久性
・成膜性を向上させる副成分を多元蒸着を利用して安定
的に導入するようにしたものである。

すなわち、凹部反射基板面に高屈折率膜と低屈折率膜と
を交互に積層してなる多層反射鏡の製造方法において、
前記高屈折率膜と低屈折率膜とのいずれか一方または両
方の被膜の蒸着時の凹面基板に対する回り込み性に優れ
該被膜中の主体的構成比を占める主成分と、この主成分
の耐久性を改善する前記主成分に対して耐久性に優れ蒸
着時の直進性が強い副成分とを多元蒸着により混合して
被膜を形成することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方
法である。前記多元蒸着は、複数個の蒸発源から同時に
蒸着材料を蒸発させる方法であり、蒸着材料を任意の種
類と割合で混合して被膜を形成することができる。

（作用）上記の多層膜の高屈折率膜として広く使用されている硫
化亜鉛は、膜を容易に蒸着することができ、成膜時に基
板に対する回り込みが良好なのでハロゲンランプ用反射
鏡のような曲率を有する反射基板の成膜に有利であり、
かつ原材料が容易に入手可能で安価である等の特長を有
しているが、高温度の環境においては十分な耐熱性を有
せず、SO₂ガスを揮発して分解する欠点がある。これに
対し、酸化ジルコニウムは蒸発温度が高く、耐擦傷性を
有し、吸湿性がなく、酸・アルカリに溶解しないといっ
た耐久性についてはすぐれているが硫化亜鉛に比べ蒸着
時の直進性が強いために、曲率を有する基板に対しては
膜厚のバラツキを生じ易い性質がある。

本発明の多層膜反射鏡の製造方法は、高屈折率膜の主成
分たとえば硫化亜鉛に、その特性を改善させる副成分た
とえば酸化ジルコニウムを、二元蒸着により適当な割合
で混合して被膜を形成したものであり直進性の強い酸化
ジルコニウムを硫化亜鉛のキャリヤー効果，拡散効果が
補って成膜性がよくなりまた硫化亜鉛の光学特性を損う
ことなく、酸化ジルコニウムが被膜にすぐれた耐久性を
付与することになる。

（実施例）本発明の実施例について図面を参照して説明する。

（１）は反射基板、たと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、その一面を拡開させた回転放
物状の凹部（２）を有している。（３）は凹部（２）に
位置するように装着された光源、たとえばハロゲンラン
プである。（４）は凹部（２）に被着された多層膜で、
多元蒸着によって混合された酸化ジルコニウムを適当量
含有した硫化亜鉛（Ｈ）と、弗化マグネシウムまたは酸
化珪素（Ｌ）とを積層してなりその光学的膜厚は1/4λ
設計とし、ガラス基板・（HL）⁵Hλ_１・（LH）^５λ_２・
空気の構成となっている。なお、λ₁,λ_２は設計波長
で、λ_１は600nm,λ_２は450nmである。この多層膜の蒸
着条件は下記のとおりである。

真空度１×10^-4〜５×10^-4トール基板温度 120〜200℃ 蒸発源抵抗加熱、電子銃蒸着処理後は350〜550℃で１〜３時間の熱処理を施し被
膜を強化した。

硫化亜鉛と酸化ジルコニウムの特性を表−１に示す。

表−１において２成分の蒸発温度が1000℃以上であるの
で、硫化亜鉛は抵抗加熱、酸化ジルコニウムは電子銃に
より蒸着を行なった。また、２成分の混合割合を制御す
るために、硫化亜鉛側酸化ジルコニウム側に相互に干渉
を受けない遮蔽板付水晶振動子モニターを配置して使用
した。

次に本発明の多層膜反射鏡の各試験結果を表−２に示
す。なお、耐久性の評価については下記の方法を採用し
た。

膜成分の定性螢光Ｘ線により膜成分の定性分析。

耐熱性試験 400℃の電気炉内に20時間放置後の分光
特性変化と膜の状態。

耐熱衝撃試験 600℃の電子炉内に５分間放置後、取
り出して冷えたときの膜の状態。

耐水性試験沸騰した純水中に10分間浸漬後の分光特
性変化と膜の状態。

実装試験 100V360Wハロゲンランプを装着してオーバ
ヘッドプロジェクタに実装し、15分間点灯15分間消灯を
反復し、最高100時間後の分光特性変化と膜の状態。

引張り試験＃600の粘着テープ1/2インチ×100mmを
貼着し、急に引き剥したときの膜の状態。

評価記号 ◎……優、○……良、△……可、×……不可。

下表中、ZnSへのZrO₂添加量は被膜を酸液で溶解しICP分
析装置で分析した値である。

また比較例No.12,No.13は多元蒸着ではなくZnSにZrO₂を
１重量％、５重量％それぞれ混合した蒸着剤を用いた抵
抗加熱により蒸着を行なった例であるが、螢光Ｘ線分析
によると膜中にZrO₂が存在せず、他の特性も多元蒸着の
ものに比べて劣っている。

表−２の評価結果から、本発明の方法によって作成され
た多層膜反射鏡は従来より格段にすぐれた高耐久性の多
層膜を有することが認められる。

なお、本発明は上記実施例の硫化亜鉛と酸化ジルコニウ
ムとの二元蒸着に限定されるものではなく、たとえば硫
化亜鉛と酸化チタンとの二元蒸着においても実施例と同
様の効果が認められる。また、酸化珪素と弗化マグネシ
ウムとの二元蒸着では、酸化珪素の耐水性を大きく改善
した被膜が得られ、さらにこの被膜は酸化珪素の単成分
膜より低い屈折率を有するために、多層膜を構成した場
合、反射帯の広いものが得られる。酸化珪素に酸化チタ
ンと弗化マグネシウムとを三元蒸着により混合して形成
された被膜は、耐熱性および耐水性にすぐれた特性を有
するものである。

また本発明は反射鏡に限定されるものでなく、他の光学
的多層膜たとえば熱線反射帯，干渉膜，反射防止膜等と
しても適用可能なものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、反射基板面に高屈折率膜と低屈
折率膜とを交互に積層してなる多層膜反射鏡において、
前記被膜の主成分とこの主成分の特性を補足する副成分
とを、多元蒸着により混合して被膜を形成する多層膜反
射鏡の製造方法であり、次の効果を有するものである。

多元蒸着により膜の主成分に副成分を任意の種類と割
合で混合することができる。

膜を蒸着するとき、複数成分間のキヤリヤー効果、拡
散効果により成膜性がよくなる。

多元蒸着の成分の組合せ、混合割合を変化させること
により、種々の特性を有する多層膜反射鏡、たとえば高
耐熱性膜・高耐水性膜・高付着強度膜・単成分と異なる
屈折率の膜等を有する反射鏡が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示す断面図である。１……反射基板、３……光源４……多層膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凹部反射基板面に高屈折率膜と低屈折率膜
とを交互に積層してなる多層膜反射鏡の製造方法におい
て、前記高屈折率膜と低屈折率膜とのいずれか一方また
は両方の被膜の蒸着時における凹面基板に対する回り込
み性に優れ該被膜中の主体的構成比を占める主成分と、
この主成分の耐久性を改善する前記主成分に対して耐久
性に優れ蒸着時の直進性が強い副成分とを多元蒸着によ
り混合して被膜を形成することを特徴とする多層膜反射
鏡の製造方法。