(57)【要約】  基材と、前記基材上に配置され、材質が異なる２種以上の層からなる積層構造と、を備え、前記積層構造を構成する層の数が１０以上であり、前記積層構造を構成する層の最大層厚が８ｎｍ以下であり、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲又は６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上である光学部材。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材上に配置され、材質が異なる２種以上の層からなる積層構造と、
を備え、
前記積層構造を構成する層の数が１０以上であり、前記積層構造を構成する層の最大層厚が８ｎｍ以下であり、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲又は６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上である光学部材。
【請求項２】
前記積層構造を構成する層の数が、１００以上である請求項１に記載の光学部材。
【請求項３】
前記積層構造が、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、及び金属硫化物からなる群から選択される２種以上の金属化合物からなる請求項１又は請求項２に記載の光学部材。
【請求項４】
前記２種以上の金属化合物における金属元素が、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｇｅ、及びＺｎからなる群から選択される少なくとも１種の元素である請求項３に記載の光学部材。
【請求項５】
層厚が８ｎｍ超である光干渉層を更に備える請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の光学部材。
【請求項６】
４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上であり、
４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最高反射率が１０％以下である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光学部材。
【請求項７】
４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上であり、
前記材質が異なる２種以上の層は、Ａｌ２Ｏ３層とＳｉＯ２層との組み合わせを含む請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の光学部材。
【請求項８】
６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上であり、
６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最高反射率が４０％以下である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の光学部材。
【請求項９】
６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上であり、
前記材質が異なる２種以上の層は、ＳｉＮ層とＡｌＮ層との組み合わせを含む請求項１〜請求項５及び請求項８のいずれか１項に記載の光学部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光学部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光学部材に対し、断熱機能がより求められるようになっている。
断熱機能が高い断熱材としては、真空断熱材（０．００２Ｗ／（ｍ・Ｋ））、グラスウール（０．０３Ｗ／（ｍ・Ｋ））等が知られている。しかし、これら真空断熱材及びグラスウールは、いずれも光学的には不透明な材料であるため、光学部材としては利用しにくい。【０００３】
上述した背景の下、光学的性質又は断熱性を備えた各種の光学部材が検討されている。
例えば、特開２００６−３３４７８７号公報には、可視光透過性が高くかつ赤外光の遮断性の高い透明断熱光学部材として、透明基板上に熱線を反射する金属層と透明な光補償層を交互に複数層積層して、可視光を透過し、熱線を反射するようにした透明断熱光学部材において、該光補償層が導電性の金属酸化物からなる透明導電層であり、波長５１０ｎｍでの光透過率Ｔ（５１０）が７４％以上で、波長７００ｎｍの光透過率Ｔ（７００）と波長９００ｎｍでの光透過率Ｔ（９００）との比Ｔ（９００）／Ｔ（７００）が０．３以下である透明断熱光学部材が開示されている。
また、特開２０１３−２５６１０４号公報には、優れた熱線反射性、可視光透過率および電波透過性を有する熱反射構造体として、基材と、基材上に位置し、金属層および誘電体層が交互に積層されてなり、かつ、両最外層が誘電体層である交互光学部材と、を有し、誘電体層は金属酸化物の結晶領域およびアモルファス領域から構成される、熱反射構造体が開示されている。
また、特開平１０−１８２１９２号公報には、耐湿性を大巾に向上した断熱ガラスとして、ガラス基板の表面上に、少なくとも透明酸化物膜層、貴金属膜層、Ａｌ−Ｚｎ膜層を組み合わせ順次積層した積層膜であって、貴金属膜層を少なくともＡｌ−Ｚｎ膜層で保護するように、Ａｌ−Ｚｎ膜層を存在させた断熱ガラスが知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特開２００６−３３４７８７号公報、特開２０１３−２５６１０４号公報、及び特開平１０−１８２１９２号公報に記載の技術に対し、熱伝導率をより低減し、断熱機能をより向上させることが求められている。
従って、本開示の課題は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域又は６μｍ〜１２μｍの波長領域で透過性を有し、かつ、熱伝導率が低減された光学部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞  基材と、
基材上に配置され、材質が異なる２種以上の層からなる積層構造と、
を備え、
積層構造を構成する層の数が１０以上であり、積層構造を構成する層の最大層厚が８ｎｍ以下であり、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲又は６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上である光学部材。
＜２＞  積層構造を構成する層の数が、１００以上である＜１＞に記載の光学部材。
＜３＞  積層構造が、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、及び金属硫化物からなる群から選択される２種以上の金属化合物からなる＜１＞又は＜２＞に記載の光学部材。
＜４＞  ２種以上の金属化合物における金属元素が、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｇｅ、及びＺｎからなる群から選択される少なくとも１種の元素である＜３＞に記載の光学部材。
＜５＞  層厚が８ｎｍ超である光干渉層を更に備える＜１＞〜＜４＞のいずれか１つに記載の光学部材。
＜６＞  ４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上であり、
４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最高反射率が１０％以下である＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載の光学部材。
＜７＞  ４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上であり、
材質が異なる２種以上の層は、Ａｌ２Ｏ３層とＳｉＯ２層との組み合わせを含む＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載の光学部材。
＜８＞  ６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上であり、
６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最高反射率が４０％以下である＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載の光学部材。
＜９＞  ６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上であり、
材質が異なる２種以上の層は、ＳｉＮ層とＡｌＮ層との組み合わせを含む＜１＞〜＜５＞及び＜８＞のいずれか１つに記載の光学部材。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域又は６μｍ〜１２μｍの波長領域で透過性を有し、かつ、熱伝導率が低減された光学部材が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での反射スペクトルである。
【図２】実施例１の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での透過スペクトルである。
【図３】実施例２の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での反射スペクトルである。
【図４】実施例２の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での透過スペクトルである。
【図５】実施例３の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での反射スペクトルである。
【図６】実施例３の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での透過スペクトルである。
【図７】実施例４の光学部材の４μｍ〜１５μｍの波長領域での反射スペクトルである。
【図８】実施例４の光学部材の４μｍ〜１５μｍの波長領域での透過スペクトルである。
【図９】比較例１の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での反射スペクトルである。
【図１０】比較例１の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での透過スペクトルである。
【図１１】比較例２の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での反射スペクトルである。
【図１２】比較例２の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での透過スペクトルである。
【図１３】比較例３の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での反射スペクトルである。
【図１４】比較例３の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での透過スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書にいう「金属」の概念には、半金属（例えば、Ｓｉ、Ｇｅ等）も含まれる。
本明細書にいう「光」は、電磁波全般を意味し、可視光には限定されない。
本明細書にいう「層厚」とは、１層の厚みを意味する。
【０００９】
本開示の光学部材は、基材と、基材上に配置され、材質が異なる２種以上の層からなる積層構造と、を備え、
積層構造を構成する層の数が１０以上であり、積層構造を構成する層の最大層厚が８ｎｍ以下であり、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲又は６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上である。
【００１０】
本開示の光学部材の一態様である態様Ａは、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上である態様である。
本開示の光学部材の別の一態様である態様Ｂは、６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上である態様である。
【００１１】
本開示の態様Ａに係る光学部材は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域で透過性を有し、熱伝導率が低減された光学部材である。
また、本開示の態様Ｂに係る光学部材は、６μｍ〜１２μｍの波長領域で透過性を有し、熱伝導率が低減された光学部材である。
かかる効果が奏される理由は、以下のように推測されるが、本開示の光学部材は以下の理由によって限定されることはない。
【００１２】
態様Ａ及び態様Ｂのいずれの光学部材も、材質が異なる２種以上の層からなる積層構造を備え、積層構造を構成する層の数が１０以上である。
異なる２種の物質の界面には界面熱抵抗が存在する。
態様Ａ及び態様Ｂのいずれの光学部材も、積層構造を構成する層の数が１０以上であることにより、この界面熱抵抗を有する界面の数が９以上であるため、熱伝導率が低減されると考えられる。
【００１３】
また、態様Ａ及び態様Ｂのいずれの光学部材も、積層構造を構成する層の最大層厚が８ｎｍ以下である。
【００１４】
本明細書において、積層構造を構成する層の最大層厚とは、積層構造を構成する全ての層の各々の厚さからなる母集団の中での最大値を意味する。
【００１５】
態様Ａ及び態様Ｂのいずれにおいても、
材質が異なる２種以上の層からなる積層構造において、フォノンの界面反射が生じること、及び、
積層構造を構成する層の層厚が、フォノンの平均自由行程とされている１０数ｎｍよりも小さいこと
の両方を満足することにより、フォノンの干渉が生じると考えられる。
このフォノンの干渉により、積層構造における熱伝導率が効果的に低減されると考えられる。
【００１６】
また、態様Ａにおける４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲の光（即ち、可視光線）の干渉を抑制するためには、１層の厚さ（層厚）を、波長範囲の上限（８００ｎｍ）の１／１００以下（即ち、８ｎｍ以下）に抑えることが効果的と考えられる。
この点に関し、態様Ａでは、上述したとおり、積層構造を構成する層の最大層厚が８ｎｍ以下であるため、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲の光（即ち、可視光線）の干渉が抑制される。このため、態様Ａでは、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における透過率の低下が抑制されると考えられる。
【００１７】
また、態様Ｂにおける６μｍ〜１２μｍの波長範囲の光（即ち、赤外光）の干渉を抑制するためには、１層の厚さ（層厚）を、波長範囲の上限（１２μｍ）の１／１００以下（即ち、１２０ｎｍ以下）に抑えることが効果的と考えられる。
この点に関し、態様Ｂでは、上述したとおり、積層構造を構成する層の最大層厚が８ｎｍ以下であるため、６μｍ〜１２μｍの波長範囲の光（即ち、赤外光）の干渉が抑制される。このため、態様Ｂでは、６μｍ〜１２μｍの波長範囲における透過率の低下が抑制されると考えられる。
【００１８】
以上の理由により、
態様Ａの光学部材では、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域で透過性を有するという機能と、熱伝導率が低減されるという機能と、が達成され、
態様Ｂの光学部材では、６μｍ〜１２μｍの波長領域で透過性を有するという機能と、熱伝導率が低減されるという機能と、が達成されると考えられる。
【００１９】
また、態様Ａにおける積層構造を構成する各層の層厚（最大層厚でも、８ｎｍ以下）は、可視光（４００〜８００ｎｍ）の波長に対し著しく小さい。このため、可視光は、積層構造の中の例えば１種目の層（以下、「Ｘ層」ともいう）と２種目の層（以下、「Ｙ層」ともいう）とを区別することはできない。従って、可視光からみると、積層構造は、平均的な屈折率を持つ１層の混合材料膜として捉えられる。
同様に、態様Ｂにおける積層構造を構成する各層の層厚（最大層厚でも、８ｎｍ以下）は、６μｍ〜１２μｍの波長範囲に対し著しく小さい。このため、上記波長範囲の赤外光は、積層構造の中の例えばＸ層とＹ層とを区別することはできない。従って、上記赤外光からみると、積層構造は、平均的な屈折率を持つ１層の混合材料膜として捉えられる。
これらの理由により、態様Ａ及び態様Ｂの光学部材では、意図しない光の干渉が抑制される。
従って、態様Ａ及び態様Ｂの光学部材は、光学設計をし易いという利点も有する。
【００２０】
以下、態様Ａ及び態様Ｂについてより詳細に説明する。
【００２１】
〔態様Ａ〕
態様Ａに係る光学部材は、基材と、基材上に配置され、材質が異なる２種以上の層からなる積層構造と、を備え、積層構造を構成する層の数が１０以上であり、積層構造を構成する層の最大層厚が８ｎｍ以下であり、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上である。
【００２２】
＜基材＞
態様Ａにおける基材の材質としては、例えば、ガラス、プラスチック、セラミックス等が挙げられる。
ガラスとしては、例えば、天然石英ガラス、合成石英ガラス、ソーダガラス、ランタンガラスなどが挙げられる。
態様Ａにおける基材の材質としては、ガラスが好ましい。これにより、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上であることをより達成し易い。
【００２３】
＜積層構造＞
態様Ａに係る光学部材は、基材上に配置され、材質が異なる２種以上の層からなる積層構造を備える。
【００２４】
（材質）
態様Ａにおける積層構造を構成する層は、異なる２種以上の材質の各々からなる層であることが好ましい。
態様Ａにおける積層構造を構成する、異なる２種以上の材質は、２種以上の有機物であってもよいし、２種以上の無機物であってもよいし、１種以上の有機物と１種以上の無機物との組み合わせであってもよい。
【００２５】
態様Ａにおける積層構造は、成膜の容易性から、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、及び金属硫化物からなる群から選択される２種以上の金属化合物からなることが好ましい。
態様Ａにおける積層構造を構成する層は、上記２種以上の金属化合物の各々からなる２種以上の層であることが好ましい。
態様Ａにおける積層構造の具体的態様としては、例えば、
金属酸化物からなる層（以下、「金属酸化物層」ともいう）を２種以上含む態様、
金属窒化物からなる層（以下、「金属窒化物層」ともいう）を２種以上含む態様、
金属酸窒化物からなる層（以下、「金属酸窒化物層」ともいう）を２種以上含む態様、
金属硫化物からなる層（以下、「金属硫化物層」ともいう）を２種以上含む態様、
１種以上の金属酸化物層と１種以上の金属窒化物層とを含む態様、
１種以上の金属酸化物層と１種以上の金属酸窒化物層とを含む態様、
１種以上の金属酸化物層と１種以上の金属硫化物層とを含む態様、
１種以上の金属窒化物層と１種以上の金属酸窒化物層とを含む態様、
１種以上の金属窒化物層と１種以上の金属硫化物層とを含む態様、
１種以上の金属酸窒化物層と１種以上の金属硫化物層とを含む態様、
等が挙げられる。
【００２６】
態様Ａにおける積層構造の好ましい態様は、
Ｘ層（即ち、１種目の層）とＹ層（即ち、２種目の層）とを、Ｘ層／Ｙ層／Ｘ層／Ｙ層／Ｘ層・・・のように、交互に配置した構造、又は、
上記交互に配置した構造の任意の層間に、Ｘ層及びＹ層以外のその他の層の少なくとも１種を挿入した構造である。
上記その他の層の少なくとも１種を挿入した構造としては、例えば、Ｘ層／Ｙ層／Ｚ層／Ｘ層／Ｙ層／Ｗ層／Ｘ層・・・の構造がある。ここで、Ｚ層は、３種目の層であり、Ｗ層は、４種目の層である。
【００２７】
態様Ａにおける金属化合物における金属元素は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｇｅ、及びＺｎからなる群から選択される少なくとも１種（より好ましくは２種以上）の元素であることが好ましい。
金属化合物における金属元素は、Ｓｉ、Ａｌ、及びＮｂからなる群から選択される少なくとも１種（より好ましくは２種以上）を含むことが好ましく、Ｓｉ及びＡｌからなる群から選択される少なくとも１種を含むことがより好ましく、Ｓｉを含むことが特に好ましい。
【００２８】
金属酸化物としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｇＯ、ＧｅＯ２、ＺｎＯ、ＺｒＯ２等が挙げられる。
金属窒化物としては、ＡｌＮ、ＳｉＮ等が挙げられる。
金属酸窒化物としては、ＡｌＯＮ、ＳｉＯＮ等が挙げられる。
金属硫化物としては、ＺｎＳ等が挙げられる。
【００２９】
態様Ａにおいて、材質が異なる２種以上の層は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最低透過率をより向上させる観点から、２種以上の金属酸化物層を含むことが好ましく、Ａｌ２Ｏ３層とＳｉＯ２層との組み合わせを含むことが特に好ましい。
【００３０】
（層の数）
態様Ａにおける積層構造を構成する層の数は、前述のとおり１０以上である。
態様Ａにおける積層構造を構成する層の数は、光学部材の熱伝導率をより低減させる観点から、好ましくは２０以上であり、より好ましくは５０以上であり、更に好ましくは１００以上である。
態様Ａにおける積層構造を構成する層の数の上限には特に制限はない。光学部材の製造適性の観点から、積層構造を構成する層の数の上限は、例えば１０００万であり、好ましくは３００万であり、特に好ましくは１００万である。
【００３１】
（最大層厚、平均層厚）
態様Ａにおける積層構造を構成する層の最大層厚は、８ｎｍ以下である。これにより、前述のとおり、光学部材の熱伝導率が低減される。更に、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲の光の干渉が抑制され、その結果、この波長範囲における透過率の低下が抑制される。
態様Ａにおける積層構造を構成する層の最大層厚は、好ましくは５ｎｍ以下であり、より好ましくは４ｎｍ以下である。
態様Ａにおける積層構造を構成する層の最大層厚の下限には特に制限はない。層形成（成膜）の適性の観点から、積層構造を構成する層の最大層厚の下限は、好ましくは１ｎｍ、より好ましくは２ｎｍである。
【００３２】
態様Ａにおける積層構造を構成する層の平均層厚の上限は、好ましくは７ｎｍ、より好ましくは４ｎｍ、特に好ましくは３ｎｍである。
態様Ａにおける積層構造を構成する層の平均層厚の下限は、好ましくは１ｎｍ、より好ましくは２ｎｍである。
【００３３】
（ＣＶ値）
態様Ａにおける積層構造は、熱伝導率をより低減する観点から、層厚の標準偏差／平均層厚で定義されるＣＶ値が、０．０５以上であってもよい。
【００３４】
本明細書において、平均層厚とは、積層構造を構成する全ての層の各々の厚さからなる母集団の算術平均値を意味する。
また、本明細書において、層厚の標準偏差とは、積層構造を構成する全ての層の各々の厚さからなる母集団の標準偏差を意味する。
【００３５】
態様Ａにおける積層構造のＣＶ値が０．０５以上であることは、概略的に言えば、積層構造を構成する層の層厚に、ある程度のバラつき（詳細には層間でのバラつき）が存在することを意味している。
態様Ａにおける積層構造のＣＶ値が０．０５以上である場合には、熱伝導率がより効果的に低減される。この理由は、積層構造を構成する層の層厚にある程度のバラつきが存在すること、及び、前述したフォノンの干渉が生じることにより、フォノンのアンダーソン局在が発生し、これにより、フォノンの平均透過率が減少するためと考えられる。
【００３６】
熱伝導率をより低減する観点から、態様Ａにおける積層構造を構成する層の層厚のＣＶ値は、より好ましくは０．１０以上である。
態様Ａにおける積層構造を構成する層の層厚のＣＶ値の上限には特に制限はないが、上限は、例えば０．６０である。
【００３７】
＜光干渉層Ａ＞
態様Ａに係る光学部材は、層厚が８ｎｍ超である光干渉層（以下、「光干渉層Ａ」ともいう）を少なくとも１層備えることが好ましい。これにより、光学部材の光学的機能をより向上させることができる。
上述したとおり、態様Ａにおける積層構造を構成する各層の層厚（最大層厚でも、８ｎｍ以下）は、可視光（４００〜８００ｎｍ）の波長に対し著しく小さいので、可視光からみると、積層構造は、平均的な屈折率を持つ１層の混合材料膜として捉えられる。
従って、積層構造から見て、基材側及び／又は基材とは反対側に、光干渉層Ａを配置することにより、光学部材の光学的機能をより向上させることができる。例えば、積層構造に、特定の波長に対する反射防止効果を持たせたり、特定の波長に対する増反射効果を持たせることができる。
【００３８】
光干渉層Ａの層厚は、８ｎｍ超であればよく、特に制限されないが、好ましくは９ｎｍ以上であり、より好ましくは１０ｎｍ以上である。
光干渉層Ａの層厚の上限は、光干渉層の製造適性の観点から、好ましくは１０００ｎｍであり、より好ましくは２００ｎｍであり、特に好ましくは１００ｎｍである。
【００３９】
光干渉層Ａの材質としては、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、及び金属フッ化物からなる群から選択される少なくとも１種の金属化合物が好ましい。
光干渉層Ａの材質としての上記金属化合物における金属元素としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｙ、Ｃａ、Ｂａ、Ｌｉ、及びＮａからなる群から選択される少なくとも１種の元素が好ましい。
【００４０】
＜最低透過率＞
態様Ａに係る光学部材は、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上である。
本明細書において、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最低透過率とは、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における透過率の最低値を意味する。
４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最低透過率は、好ましくは３０％以上、より好ましくは５０％以上、特に好ましくは８０％以上である。
４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最低透過率の上限には特に制限はないが、光学部材の製造適性の観点から、好ましい上限は９９％である。
【００４１】
＜最高反射率＞
態様Ａに係る光学部材は、反射防止機能の観点から、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最高反射率が１０％以下であることが好ましく、６％以下であることがより好ましく、５％以下であることが更に好ましく、４％以下であることが更に好ましい。
本明細書において、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最高反射率とは、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における反射率の最高値を意味する。
４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最高反射率は、０％であってもよいし、０％超であってもよい。
４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最高反射率の低減は、態様Ａに係る光学部材が上述した光干渉層Ａを備える場合に、より達成し易い。
【００４２】
以上で説明した態様Ａに係る光学部材は、各種の光学デバイス（例えば、光学センサー、撮像装置の光学系、表示装置、等）用の反射防止フィルム、又は、断熱容器の加飾用フィルムとして用いることができる。
以上で説明した態様Ａに係る光学部材は、特に、高温環境で用いられる光学デバイス用の反射防止フィルム、又は、高温環境で用いられる断熱容器の加飾用フィルムとして好適に用いられる。
【００４３】
〔態様Ｂ〕
態様Ｂに係る光学部材は、基材と、基材上に配置され、材質が異なる２種以上の層からなる積層構造と、を備え、積層構造を構成する層の数が１０以上であり、積層構造を構成する層の最大層厚が８ｎｍ以下であり、６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上である。
【００４４】
＜基材＞
態様Ｂにおける基材の材質としては、例えば、金属、金属化合物等が挙げられる。
態様Ｂにおける基材の材質としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＴｌＢｒとＴｌＩとの混合物、又は、ＴｌＢｒとＴｌＣｌとの混合物が好ましい。これにより、６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上であることをより達成し易い。
【００４５】
＜積層構造＞
態様Ｂに係る光学部材は、基材上に配置され、材質が異なる２種以上の層からなる積層構造を備える。
態様Ｂにおける積層構造の好ましい形態（好ましい材質等）は、態様Ａにおける積層構造の好ましい形態（好ましい材質等）と同様である。
【００４６】
態様Ｂにおいては、材質が異なる２種以上の層は、６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率をより向上させる観点から、２種以上の金属窒化物層を含むことも好ましく、ＳｉＮ層とＡｌＮ層との組み合わせを含むことも好ましい。
【００４７】
（層の数）
態様Ｂにおける積層構造を構成する層の数の好ましい範囲は、態様Ａにおける積層構造を構成する層の数の好ましい範囲と同様である。
【００４８】
（最大層厚、平均層厚）
態様Ｂにおいて、積層構造を構成する層の最大層厚は、８ｎｍ以下である。これにより、前述のとおり、光学部材の熱伝導率が低減される。更に、６μｍ〜１２μｍの波長範囲の光（赤外光）の干渉が抑制され、その結果、この波長範囲における最低透過率の低下が抑制される。
態様Ｂにおける積層構造を構成する層の最大層厚は、好ましくは５ｎｍ以下であり、より好ましくは４ｎｍ以下である。
態様Ｂにおける積層構造を構成する層の最大層厚の下限には特に制限はない。層形成（成膜）の適性の観点から、積層構造を構成する層の最大層厚の下限は、好ましくは１ｎｍ、より好ましくは２ｎｍである。
【００４９】
態様Ｂにおける積層構造を構成する層の平均層厚の上限は、好ましくは７ｎｍ、より好ましくは４ｎｍ、特に好ましくは３ｎｍである。
態様Ｂにおける積層構造を構成する層の平均層厚の下限は、好ましくは１ｎｍ、より好ましくは２ｎｍである。
【００５０】
（ＣＶ値）
態様Ｂにおける積層構造は、熱伝導率をより低減する観点から、層厚の標準偏差／平均層厚で定義されるＣＶ値が、０．０５以上であってもよい。
態様Ｂにおいて、熱伝導率をより低減する観点から、積層構造を構成する層の層厚のＣＶ値は、より好ましくは０．１０以上である。
態様Ｂにおける積層構造を構成する層の層厚のＣＶ値の上限には特に制限はないが、上限は、例えば０．６０である。
【００５１】
＜光干渉層Ｂ＞
態様Ｂに係る光学部材は、層厚が８ｎｍ超である光干渉層（以下、「光干渉層Ｂ」ともいう）を少なくとも１層備えることが好ましい。これにより、光学部材の光学的機能をより向上させることができる。
上述したとおり、態様Ｂにおける積層構造を構成する各層の層厚（最大層厚でも、１０ｎｍ以下）は、６μｍ〜１２μｍの波長範囲に対し著しく小さいので、上記波長範囲の赤外光からみると、積層構造は、平均的な屈折率を持つ１層の混合材料膜として捉えられる。
従って、積層構造から見て、基材側及び／又は基材とは反対側に、光干渉層Ｂを配置することにより、光学部材の光学的機能をより向上させることができる。例えば、積層構造に、特定の波長に対する反射防止効果を持たせたり、特定の波長に対する増反射効果を持たせることができる。
【００５２】
光干渉層Ｂの層厚は、８ｎｍ超であればよく、特に制限されないが、好ましくは１００ｎｍ超であり、より好ましくは１２０ｎｍ超である
光干渉層Ｂの層厚の上限は、光干渉層の製造適性の観点から、好ましくは１００μｍである。
【００５３】
光干渉層Ｂの材質としては、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、及び金属フッ化物からなる群から選択される少なくとも１種の金属化合物、Ｓｉ（単体）、又はＧｅ（単体）が好ましい。
光干渉層Ｂの材質としての上記金属化合物における金属元素としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｔｉ、Ｙ、Ｃａ、Ｂａ、Ｌｉ、及びＮａからなる群から選択される少なくとも１種の元素が好ましい。
【００５４】
＜最低透過率＞
態様Ｂに係る光学部材は、６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上である。
本明細書において、６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率とは、６μｍ〜１２μｍの波長範囲における透過率の最低値を意味する。
６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率は、好ましくは３０％以上、より好ましくは５０％以上である。
６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率の上限には特に制限はないが、光学部材の製造適性の観点から、好ましい上限は９９％であり、より好ましく上限は９０％であり、更に好ましい上限は８０％である。
【００５５】
＜最高反射率＞
態様Ｂに係る光学部材は、反射防止機能の観点から、６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最高反射率が、４０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましく、２０％以下であることが更に好ましい。
本明細書において、６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最高反射率とは、６μｍ〜１２μｍの波長範囲における反射率の最高値を意味する。
６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最高反射率は、０％であってもよいし、０％超であってもよい。
６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最高反射率の低減は、態様Ｂに係る光学部材が上述した光干渉層Ｂを備える場合に、より達成し易い。
【００５６】
以上で説明した態様Ｂに係る光学部材は、例えば、赤外線ヒーター用の窓材、放射冷却装置用の窓材、太陽光集熱装置の表面部材、等として用いることができる。
【実施例】
【００５７】
以下、本開示の実施例を示すが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。【００５８】
〔実施例１〕（態様Ａの実施例）
＜光学部材（光干渉層無し）の作製＞
基材としてのソーダガラス基板上に、電子サイクロトロンスパッタ装置による気相成膜により、１種目の層（層Ｘ）としてのＡｌ２Ｏ３層と、２種目の層（層Ｙ）としてのＳｉＯ２層と、を交互に（即ち、基材／層Ｘ／層Ｙ／層Ｘ／層Ｙ・・・となる配置で。以下同様。）、それぞれ５０層ずつ成膜することにより、層の数が１００である積層構造を形成した。
この際、５０層のＡｌ２Ｏ３層の成膜時間を全て同一とし、かつ、５０層のＳｉＯ２層の成膜時間を全て同一とすることにより、１００層全てのそれぞれの層厚が３．０ｎｍとなるようにした。
以上により、実施例１（態様Ａの実施例）の光学部材を得た。【００５９】
＜層厚測定＞
上記光学部材における積層構造の断面を、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）加工によって形成し、得られた断面について、倍率１６万倍のＳＴＥＭ（Scanning Transmission Electron Microscope）像を取得した。ＳＴＥＭとしては、ＦＥＩ社製のＴｉｔａｎ８０−３００を用いた。
取得したＳＴＥＭ像に基づき、１００層それぞれの層厚を測定した。
得られた１００層それぞれの層厚を母集団として、平均層厚及び最大層厚をそれぞれ求めた。
結果を表４に示す。【００６０】
＜熱伝導率の評価＞
実施例１の光学部材の上記積層構造のサーモリフレクタンス信号を取得するために、上記積層構造の最上層の表面に、ＲＦ（radio frequency）スパッタリング法により、Ａｌ薄膜２０ｎｍを成膜した。このＡｌ薄膜の成膜後、周期８０ＭＨｚのレーザ光を用い、表面加熱／表面検出方式のサーモリフレクタンス法により、実施例１の光学部材の上記積層構造のサーモリフレクタンス信号を取得した。
同様にして、後述する比較例１の膜（ＳｉＯ２単層、層厚３００ｎｍ）のサーモリフレクタンス信号を取得した。【００６１】
上記で取得した実施例１及び比較例１のサーモリフレクタンス信号を、それぞれ、有限要素法による熱伝導シミュレーションによって再現し、各々のサーモリフレクタンス信号を導出した。ここで、熱伝導シミュレーションは、周期８０ＭＨｚの加熱を開始してから定常状態になるまでの時間を模擬するために、２０００ｐｓの間について行った。
導出したサーモリフレクタンス信号において、最後に加熱するパルスに対し２００ｐｓ前の値に基づき、実施例１の積層構造の熱伝導率を算出した。熱伝導率の算出条件は、比較例１の膜の熱伝導率とＳｉＯ２の熱伝導率の文献値１．３８Ｗ／（ｍ・Ｋ）とが一致する条件とした。【００６２】
表４に、実施例１の光学部材の積層構造の熱伝導率（シミュレーションによる算出結果）を、比較例１の膜（ＳｉＯ２単層、層厚３００ｎｍ）の熱伝導率を１００とした場合の相対値として示す。【００６３】
＜分光特性（透過率及び反射率）＞
実施例１の光学部材について、日立製作所社製分光光度計Ｕ−４０００を用い、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での分光特性（反射スペクトル及び透過スペクトル）を測定した。【００６４】
図１は、実施例１の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での反射スペクトルであり、図２は、実施例１の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での透過スペクトルである。【００６５】
表４に、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での最低透過率及び最高反射率を示す。【００６６】
〔実施例２〕（態様Ａの実施例）
＜光学部材（光干渉層有り）の形成＞
基材としてのソーダガラス基板上に、表１に示す材質の光干渉層１〜９を、ＲＦ（Radio Frequency）スパッタリング装置によってこの順に形成した。次に、光干渉層９上に、実施例１で形成した積層構造（１００層）を形成した。形成された積層構造上に、表１に示す光干渉層１０及び１１をこの順に形成した。
以上により、表１に示す層構成を有する実施例２（態様Ａの実施例）の光学部材を得た。
表１に示す屈折率は、ファイブラボ社製分光エリプソメータＭＡＳＳを用いて測定された、測定波長５４０ｎｍにおける屈折率である（後述の表２及び表３も同様である）。
表１に示す厚さは、実施例１における層厚測定と同様の方法（但し、測定倍率は、測定対象の厚さに合わせ適宜選択した）によって測定された値である（後述の表２及び表３も同様である）。【００６７】
【表１】
2018180127.tif 000002
【００６８】
得られた光学部材（光干渉層有り）について、実施例１と同様の測定及び評価を実施した。
結果を表４に示す。【００６９】
図３は、実施例２の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での反射スペクトルであり、図４は、実施例２の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での透過スペクトルである。【００７０】
〔実施例３〕（態様Ａの実施例）
＜光学部材（光干渉層有り）の形成＞
基材としての合成石英基板上に、表２に示す材質の光干渉層１〜６を、ＲＦ（Radio Frequency）スパッタリング装置によってこの順に形成した。次に、光干渉層６上に電子サイクロトロンスパッタ装置による気相成膜により、１種目の層（層Ｘ）としてのＡｌ２Ｏ３層と、２種目の層（層Ｙ）としてのＳｉＯ２層と、を交互に、それぞれ５０層ずつ成膜することにより、層の数が１００である積層構造を形成した。この際、１層ごとに成膜時間を変化させることにより、１層毎の層厚にバラつきが生じるようにした。形成された積層構造上に、表２に示す光干渉層７及び８をこの順に形成した。
以上により、表２に示す層構成を有する実施例３（態様Ａの実施例）の光学部材を得た。
実施例３の光学部材の積層構造において、層厚の標準偏差／平均層厚で定義されるＣＶ値は０．１３であった。【００７１】
【表２】
2018180127.tif 000003
【００７２】
得られた光学部材（光干渉層有り）について、実施例１と同様の測定及び評価を実施した。
結果を表４に示す。【００７３】
図５は、実施例３の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での反射スペクトルであり、図６は、実施例３の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での透過スペクトルである。【００７４】
〔実施例４〕（態様Ｂの実施例）
＜光学部材（光干渉層有り）の形成＞
基材としてのＧｅ（ゲルマニウム）基板上に、光干渉層としてＺｎＳ層を、電子ビーム蒸着によって形成した。この光干渉層上に、電子サイクロトロンスパッタ装置による気相成膜により、ＳｉＮ層とＡｌＮ層とをそれぞれ５０層ずつ交互に成膜することにより、積層構造を形成した（層数は１００）。
この際、５０層のＳｉＮ層の成膜時間を全て同一とし、かつ、５０層のＡｌＮ層の成膜時間を全て同一とすることにより、１００層全てのそれぞれの層厚が３ｎｍとなるようにした。
以上により、表３に示す層構成を有する実施例４（態様Ｂの実施例）の光学部材（光干渉層有り）を得た。【００７５】
【表３】
2018180127.tif 000004
【００７６】
得られた光学部材（光干渉層有り）について、分光特性の測定範囲を４μｍ〜１５μｍの波長範囲に変更し、６μｍ〜１２μｍの波長範囲での最低透過率及び最高反射率を求めたこと以外は実施例１と同様の測定及び評価を実施した。
結果を表４に示す。【００７７】
図７は、実施例４の光学部材の４μｍ〜１５μｍの波長領域での反射スペクトルであり、図８は、実施例４の光学部材の４μｍ〜１５μｍの波長領域での透過スペクトルである。【００７８】
〔比較例１〕
基材としてのソーダガラス基板上に、電子サイクロトロンスパッタ装置による気相成膜により、１層のＳｉＯ２層を形成した。
得られたＳｉＯ２層について、実施例１と同様の測定及び評価を実施した。
結果を表４に示す。【００７９】
図９は、比較例１の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での反射スペクトルであり、図１０は、比較例１の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での透過スペクトルである。【００８０】
〔比較例２〕
基材としてのソーダガラス基板上に、電子サイクロトロンスパッタ装置による気相成膜により、Ａｌ２Ｏ３層（層Ｘ）とＳｉＯ２層（層Ｙ）とを交互に成膜することにより、層の数が７（詳細には、Ａｌ２Ｏ３層４層及びＳｉＯ２層３層）である積層構造を形成した。この際、１層ごとに成膜時間を変化させることにより、１層毎の層厚にバラつきが生じるようにした。
得られた積層構造について、実施例１と同様の測定及び評価を実施した。
結果を表４に示す。【００８１】
図１１は、比較例２の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での反射スペクトルであり、図１２は、比較例２の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での透過スペクトルである。【００８２】
〔比較例３〕
基材としてのソーダガラス基板上に、電子サイクロトロンスパッタ装置による気相成膜により、Ａｌ２Ｏ３層（層Ｘ）とＳｉＯ２層（層Ｙ）とを交互に成膜することにより、層の数が２５（詳細には、Ａｌ２Ｏ３層１３層及びＳｉＯ２層１２層）である積層構造を形成した。この際、１層ごとに成膜時間を変化させることにより、１層毎の層厚にバラつきが生じるようにした。
得られた積層構造について、実施例１と同様の測定及び評価を実施した。【００８３】
図１３は、比較例３の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での反射スペクトルであり、図１４は、比較例３の光学部材の４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域での透過スペクトルである。【００８４】
以上の実施例及び比較例の結果を表４に示す。【００８５】
【表４】
2018180127.tif 000005
【００８６】
表４に示すように、積層構造を構成する層の数が１０以上であり、積層構造を構成する層の最大層厚が８ｎｍ以下であり、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上である実施例１〜３の光学部材（態様Ａの具体例）は、比較例１〜３の光学部材と比較して、熱伝導率が低減されていた。また、これら実施例１〜３の光学部材では、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲における最高反射率が１０％以下であり、上記波長範囲において優れた反射防止機能を備えていた。
実施例１〜３の中でも、光干渉層を備える実施例２及び３の光学部材は、より優れた光学的機能を有すること（詳細には、上記波長範囲における最低透過率がより高く、かつ、上記波長範囲における最高反射率がより低いこと）が確認された。【００８７】
また、積層構造を構成する層の数が１０以上であり、積層構造を構成する層の最大層厚が１０ｎｍ以下であり、６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最低透過率が１０％以上である実施例４の光学部材（態様Ｂの具体例）も、低い熱伝導率を示した。また、実施例４の光学部材は、６μｍ〜１２μｍの波長範囲における最高反射率が４０％以下であり、上記波長範囲において、優れた反射防止機能を備えていた。
２０１７年３月３０日に出願された日本国特許出願２０１７−０６９１６８号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【図１】
2018180127.tif 000006
【図２】
2018180127.tif 000007
【図３】
2018180127.tif 000008
【図４】
2018180127.tif 000009
【図５】
2018180127.tif 000010
【図６】
2018180127.tif 000011
【図７】
2018180127.tif 000012
【図８】
2018180127.tif 000013
【図９】
2018180127.tif 000014
【図１０】
2018180127.tif 000015
【図１１】
2018180127.tif 000016
【図１２】
2018180127.tif 000017
【図１３】
2018180127.tif 000018
【図１４】
2018180127.tif 000019
【国際調査報告】
2018180127.tif 000020
2018180127.tif 000021
2018180127.tif 000022