(57)【要約】【課題】少ない積層数で高い可視光線の反射率を得ることのできるコールドミラーを提供する。【解決手段】コールドミラーＡは、基板１と、屈折率の異なる薄膜が交互に積層された誘電体多層膜３と、誘電体多層膜３を構成するいずれの薄膜の屈折率よりも高い屈折率を有する赤外線透過膜２とを有し、基板１と誘電体多層膜３との間に、赤外線透過膜２を介在させたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
屈折率の異なる薄膜が交互に積層された誘電体多層膜と、
前記誘電体多層膜を構成するいずれの薄膜の屈折率よりも高い屈折率を有する赤外線透過膜と、
を有し、
前記基板と前記誘電体多層膜との間に、前記赤外線透過膜を介在させたことを特徴とするコールドミラー。
【請求項２】
赤外線透過膜は珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）の中から選ばれたいずれか一の物質からなることを特徴とする請求項１に記載のコールドミラー。
【請求項３】
赤外線透過膜の光学的膜厚は、λIR／２（λIRは透過させたい赤外線の設計中心波長）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコールドミラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光線を反射し、赤外線を透過するコールドミラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハロゲンランプ、メタルハライドランプなどの赤外線（熱線）を伴う光源に使用するミラーとして、誘電体多層膜を利用して可視光線を反射させ、不要な赤外線を透過させて放熱を行うコールドミラーが知られている。このコールドミラーは、基板上に、低屈折率薄膜とこの薄膜よりも屈折率の高い高屈折率薄膜とを交互に積層し、光波の干渉を利用して可視光線を反射させるものであり、高い可視光線の反射率を得るためには同じ光学的膜厚の薄膜を数多く積層する必要があった。（例えば、特許文献１の第３頁右上欄参照）。
【特許文献１】特開昭６３−３１１３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、薄膜の積層数が多くなればなるほど工程が増えて製造に手間が掛かると共に、積層数に比例して膜厚が厚くなり、薄膜の剥離が起こりやすくなるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、少ない積層数で高い可視光線の反射率を得ることのできるコールドミラーを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る手段は、基板と、屈折率の異なる薄膜が交互に積層された誘電体多層膜と、前記誘電体多層膜を構成するいずれの薄膜の屈折率よりも高い屈折率を有する赤外線透過膜と、を有し、前記基板と前記誘電体多層膜との間に、前記赤外線透過膜を介在させた構成のコールドミラーである。
【０００６】
請求項２に係る手段は、請求項１に記載の発明において、赤外線透過膜が珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）の中から選ばれたいずれか一の物質からなる構成のコールドミラーである。
【０００７】
請求項３に係る手段は、請求項１または請求項２に記載の発明において、赤外線透過膜の光学的膜厚が、λIR／２（λIRは透過させたい赤外線の設計中心波長）である構成のコールドミラーである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のコールドミラーは、基板と誘電体多層膜との間に赤外線透過膜を介在させたため、不要な赤外線を透過させて放熱を行いつつ、誘電体多層膜を構成する薄膜が少ない積層数であっても高い可視光線の反射率を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態を、図１に基づき説明する。
本発明のコールドミラーＡは、基板１と、赤外線透過膜２と、誘電体多層膜３とを備えており、基板１と誘電体多層膜３との間に、赤外線透過膜２を介在させた構成となっている。
【００１０】
基板１は、この基板１上に形成される赤外線透過膜２および誘電体多層膜３を支持すると共に、熱線である赤外線を透過させたり、一旦吸収してコールドミラーＡの背面Ａ１側から放熱させたりする媒体でもある。したがって、基板１は、赤外線を透過させる場合にあってはガラスやプラスチック等の赤外線透過材料が用いられ、赤外線を一旦吸収する場合にあっては金属やセラミックス等の熱伝導率、放熱性の良い材料が用いられる。
【００１１】
前述の赤外線透過膜２は、後記する誘電体多層膜３を構成するいずれの薄膜の屈折率よりも高い屈折率を有し、可視光線を反射して赤外線を透過する例えば珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの材料が用いられる。
【００１２】
なお、赤外線透過膜２の光学的膜厚は（２ｍ−１）×λIR／２（λIRは透過させたい赤外線の設計中心波長、ｍは自然数）とするのが好ましい。誘電体多層膜３と赤外線透過膜２との界面ｂでの赤外線の反射光、および赤外線透過膜２と基板１との界面ａでの赤外線の反射光が干渉し、赤外線の反射が弱められるためである。なお、好適にはλIR／２（ｍ＝１）が用いられる。より薄い赤外線透過膜２で同じ効果が得られるためである。
【００１３】
前述の誘電体多層膜３は、屈折率の異なる薄膜が交互に積層されたものであり、たとえば屈折率の異なる薄膜として低屈折率薄膜４と、この低屈折率薄膜４よりも高い屈折率を有する高屈折率薄膜５とが交互に積層されている。また、可視光線の波長帯域全体に渡って透過する材料が好ましく、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、酸化珪素（ＳｉＯ)、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、五酸化タンタル（Ｔａ3Ｏ5）、五酸化ニオブ（Ｎｂ3Ｏ5）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3)などの物質が用いられる。
【００１４】
また、誘電体多層膜３の各薄膜の光学的膜厚は（２ｎ−１）×λ0／４（λ0は反射させたい可視光線の設計中心波長、ｎは自然数）であり、好適にはλ0／４（ｎ＝１）が用いられる。より薄い薄膜で同じ反射効果が得られるためである。
【００１５】
なお、誘電体多層膜３の積層数は６層以上とするのが好ましい。６層よりも少ないと赤外線透過膜２自身の反射特性の影響でコールドミラーによって反射される反射光ｚの白色からの色ズレが大きくなり、例えば赤みがかった光色となってしまうためである。
【００１６】
次に、本発明に係るコールドミラーの製造方法について説明する。まず、基板１の表面をアルコール等で洗浄した後、基板１上に赤外線透過膜２を所定の膜厚に形成する。その後、赤外線透過膜２上に例えば前述の低屈折率薄膜４を形成し、更に低屈折率薄膜４上に高屈折率薄膜５を形成し、以下、低屈折率薄膜４と高屈折率薄膜５とを交互に所定の積層数となるように積層して形成する。また、赤外線透過膜２、低屈折率薄膜４および高屈折率薄膜５の形成方法としては、例えば真空蒸着法、スパッタリング蒸着法、あるいはその他の公知技術による方法が用いられる。
【００１７】
ところで、上記では赤外線透過膜２の上面に低屈折率薄膜４を形成し、以下、高屈折率薄膜５とを交互に形成する構成について説明したが、赤外線透過膜２の上面に高屈折率薄膜５を形成し、以下、低屈折率薄膜４とを交互に形成する構成であっても構わない。また、所定の積層後のコールドミラーＡの表面Ａ２の薄膜は低屈折率薄膜４または高屈折率薄膜５のいずれであっても構わない。
【００１８】
次に、本発明に係るコールドミラーＡの作用について説明する。
【００１９】
可視光線および赤外線を含んでいる入射光ｘをコールドミラーＡに照射した場合、入射光ｘのうち可視光線については、誘電体多層膜３を構成する低屈折率薄膜４と高屈折率薄膜５とにより光波の干渉で反射される。すなわち、低屈折率薄膜４および高屈折率薄膜５の光学的膜厚を（２ｎ−１）×λ0／４とすることで、低屈折率薄膜４の上面に隣接する高屈折率薄膜５との界面ｃで反射する可視光線と、前記の低屈折率薄膜４の下面に隣接する高屈折率薄膜５との界面ｄで反射する可視光線とが同じ位相となって強めあい反射が起こる。また、高屈折率薄膜５の上面に隣接する低屈折率薄膜４との界面ｄで反射する可視光線と前記の高屈折率薄膜５の下面に隣接する低屈折率薄膜４との界面ｃで反射する可視光線とについても同じ位相となるため同様に反射が起こる。
【００２０】
なお、低屈折率薄膜４と高屈折率薄膜５とを交互に数多く積層するのは、界面ｃおよび界面ｄの数を増やすためであり、これらの界面ｃ、ｄによって可視光線を反射させて反射率を高めるためである。
【００２１】
ところで、可視光線の一部は誘電体多層膜３を透過して赤外線透過膜２に達するが、この可視光線の大部分は界面ｂによって反射される。これは、赤外線透過膜２の屈折率が、誘電体多層膜３を構成するいずれの薄膜よりも高い屈折率を有するためである。
【００２２】
一方、コールドミラーＡに入射した入射光ｘのうちの赤外線については大部分が誘電体多層膜３および赤外線透過膜２を透過して基板１と赤外線透過膜２との界面ａに達する。これは、誘電体多層膜３を構成するいずれの薄膜も赤外線に対して透明であると共にこれらの薄膜による干渉（反射）がないこと、および赤外線透過膜２の材料に珪素（Ｓｉ）等を使用しているため赤外線が透過することによるものである。なお、赤外線透過膜２の光学的膜厚を（２ｍ−１）×λIR／２とすることで、界面ｂで反射した赤外線と、界面ａで反射した赤外線とは位相が１８０°ずれて互いに打ち消しあい赤外線の反射がいっそう抑えられる。
【００２３】
以上のように、基板１と誘電体多層膜３との間に赤外線透過膜２を介在させることにより、可視光線にあっては赤外線透過膜２を設けることで反射率を高めることができ、赤外線にあっては放熱のために透過させることが可能となる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００２５】
（実施例）図１に本発明の一実施例の構成の略図を示した。基板１として厚さ３ｍｍの洗浄済みのガラス板を用い、この基板１上に光学的膜厚がλIR／２（λIRは１５００ｎｍ）となるように珪素（Ｓｉ）を真空蒸着法で蒸着して赤外線透過膜２形成した。さらに、赤外線透過膜２上には低屈折率薄膜４と高屈折率薄膜５を真空蒸着法により積層数が１０層となるように交互に積層して誘電体多層膜３を形成した。また、低屈折率薄膜４は光学的膜厚がλ0／４（λ0は５００ｎｍ）の二酸化珪素（ＳｉＯ2）薄膜とし、高屈折率薄膜５は光学的膜厚がλ0／４の二酸化チタン（ＴｉＯ2）薄膜とした。なお、合計膜厚Ｌ１（赤外線透過膜２の膜厚と誘電体多層膜３の膜厚の和）は０．８８μｍである。
【００２６】
図２は本実施例のコールドミラーＡにおいて入射光ｘの入射角を０度としたときの反射率の分光特性を示している。
【００２７】
（比較例１）図３に比較例１の構成の略図を示した。比較例１は実施例の赤外線透過膜２を設けない例であり、赤外線透過膜２以外は実施例と同じ構成とした。なお、基板１と誘電体多層膜３の構成および製作方法は実施例と同様であり、同一部分に同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２８】
図４は本比較例１のコールドミラーにおいて入射角を０度としたときの反射率の分光特性を示しているが、前述の実施例との比較した場合、赤外線の透過率は概ね同じであるのに対し、可視光線の反射率が小さいことが判る。換言すれば、実施例のように赤外線透過膜２を設けることにより可視光線の反射率を高めることが可能となる。
【００２９】
（比較例２）図５に比較例２の構成の略図、図６に比較例２の入射角０度における反射率の分光特性を示した。比較例２は比較例１の低屈折率薄膜４と高屈折率薄膜５の積層数を増やし、実施例とほぼ同等な可視光線の反射率を得ることができる構成とした例であるが、積層数は２４層（実施例の２．４倍）、合計膜厚Ｌ２（誘電体多層膜３の膜厚）は１．５８μｍ（実施例の１．８倍）とする必要があった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す略図である。
【図２】図１のコールドミラーの反射率の分光特性を示す図である。
【図３】比較例１のコールドミラーの構成を示す略図である。
【図４】図３のコールドミラーの反射率の分光特性を示す図である。
【図５】比較例２のコールドミラーの構成を示す略図である。
【図６】図５のコールドミラーの反射率の分光特性を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ    コールドミラー
１    基板
２    赤外線透過膜
３    誘電体多層膜
４    低屈折率薄膜
５    高屈折率薄膜
ｘ    入射光
ｚ    反射光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006259124.tif 000006
【図５】
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【図６】
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