(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、良好な光学的特性及び良好な放熱性を有する高精度の反射器を提供することである。【解決手段】  高精度の反射器が、材料除去工程を用いて固体材料から製造され、冷光ミラー層をコーティングされる。【選択図】  図１ａ
2006126827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高精度反射器を製造するための方法であって、
少なくとも１つの金属を含む本体を提供するステップと、
少なくとも１つの材料除去加工方法を用いて、反射器形状を製造するステップとを含む、高精度反射器を製造するための方法。
【請求項２】
前記材料除去加工方法は、チップ形成方法、詳細には旋削及び／又は切削を含む、請求項１に記載の反射器を製造するための方法。
【請求項３】
前記材料除去加工方法は、放電加工を含む、請求項１に記載の反射器を製造するための方法。
【請求項４】
前記反射器表面は、少なくとも断面においてラッピング、研削及び／又は研磨される、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器を製造するための方法。
【請求項５】
概ね放物形又は楕円形の反射器形状が製造される、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器を製造するための方法。
【請求項６】
材料除去方法を用いて、前記反射器の背面に少なくとも１つの構造物が製造される、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器を製造するための方法。
【請求項７】
前記構造物は、少なくとも１つのねじ山、冷却用リブ及び／又は位置決め手段を含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器を製造するための方法。
【請求項８】
前記本体は、ステンレス鋼、アルミニウム、銅及び／又は銀を含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器を製造するための方法。
【請求項９】
前記反射器は、反射層、詳細にはアルミニウム及び／又は銀を含む層でコーティングされる、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器を製造するための方法。
【請求項１０】
交互層、詳細には酸化シリコン及び酸化チタンを含む交互層が前記反射層に被着される、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器を製造するための方法。
【請求項１１】
前記反射器は、冷光ミラー層でコーティングされる、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器を製造するための方法。
【請求項１２】
前記冷光ミラー層は、酸化クロム層を含む、請求項１１に記載の反射器を製造するための方法。
【請求項１３】
交互層、詳細には酸化シリコン及び酸化チタンを含む交互層が前記冷光ミラー層に被着される、請求項１２に記載の反射器を製造するための方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの層がＰＶＤ法又はＣＶＤ法によって析出される、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器を製造するための方法。
【請求項１５】
少なくとも２つの層が１つのコーティング設備内で被着される、請求項１４に記載の反射器を製造するための方法。
【請求項１６】
反射性の内側と、外側とを有し、詳細には先行する請求項のいずれか一項に記載の方法によって製造することができる反射器であって、金属基板と、ＰＶＤ法又はＣＶＤ法によって析出される少なくとも１つのコーティングとを含む、反射器。
【請求項１７】
少なくとも前記外側に冷却用リブを有する、請求項１６に記載の反射器。
【請求項１８】
冷却用流路を含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項１９】
外部冷媒循環路に接続するための少なくとも１つのフランジを備える、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項２０】
冷媒で少なくとも部分的に満たされる少なくとも１つの空洞を含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項２１】
冷媒が概ね動作温度において相転移を生じ、詳細には該冷媒はプロパン及び／又はブタンを含む、請求項２０に記載の反射器。
【請求項２２】
位置決め手段、詳細にはピン、さねはぎ又はコーンを含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項２３】
少なくとも前記内側に赤外線放射を吸収するコーティングを有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項２４】
少なくとも前記内側に黒層を含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項２５】
前記黒層は、ＴｉＣＮ層、ＷＣＨ層又はＡｌＴｉＮ層を含む、請求項２４に記載の反射器。
【請求項２６】
前記黒層は、吸収性エナメル層を含む、請求項２４又は２５に記載の反射器。
【請求項２７】
前記黒層は、吸収性陽極処理層を含む、請求項２４乃至２６のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項２８】
前記黒層は、黒クロム及び／又は黒ニッケル層を含む、請求項２４乃至２６のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項２９】
黒層を含み、該黒層は前記反射器の少なくとも前記内側に配置され、可視光領域、及び特に１８００ｎｍの波長までの赤外線領域において少なくとも８０％の吸収性を有し、好ましくは２４００ｎｍの波長までの赤外線領域において少なくとも７５％の吸収性を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項３０】
前記内側の表面は、２００ｎｍ未満、好ましくは５０ｎｍ未満、特に好ましくは２０ｎｍ未満の平均粗度Ｒａを有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項３１】
少なくとも前記内側に、２００μｍ未満、好ましくは５０μｍ未満、特に好ましくは１０μｍ未満の許容域範囲を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項３２】
少なくとも前記反射性内側に、０．３ｍｍより厚く、好ましくは０．８ｍｍよりも厚く、特に好ましくは１．５ｍｍよりも厚い材料厚を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項３３】
一体型の形をとる、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項３４】
少なくとも前記背面に、概ね火口の形の断面のくぼみを有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項３５】
金属反射器、詳細には先行する請求項のいずれか一項に記載の金属反射器をコーティングするための方法であって、
反射器基板を配設するステップと、
前記反射器基板の少なくとも上側に、少なくとも１つの機能層、詳細には吸収層及び／又は反射層を析出するステップとを含む、金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項３６】
用いられる前記基板は、材料除去加工方法によって固体材料から製造される反射器基板である、請求項３５に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項３７】
用いられる前記反射器基板は、深絞り成形された金属反射器基板である、請求項３６に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項３８】
赤外線放射を概ね吸収する層が析出される、先行する請求項のいずれか一項に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項３９】
金属層が析出され、酸化される、先行する請求項のいずれか一項に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項４０】
前記反射器の少なくとも前記内側に、蒸着によって吸収性黒層が被着される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
前記反射器の少なくとも前記内側に、ＴｉＣＮ、ＷＣＨ又はＡｌＴｉＮを含む吸収性黒層が被着される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
前記反射器の少なくとも前記内側に吸収性エナメル層が被着される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記反射器の少なくとも前記内側に、電気めっきによって、又は基板材料との化学反応によって、吸収性陽極処理層が製造される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
前記反射器の少なくとも前記内側に、吸収性黒クロム又は黒ニッケル層が被着される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
酸化物及び／又は窒化物層が析出される、先行する請求項のいずれか一項に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項４６】
前記金属基板上に少なくとも１つの反射層が析出される、先行する請求項のいずれか一項に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項４７】
被着される前記反射層は、アルミニウム層及び／又は銀層である、請求項４６に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項４８】
前記反射器に透明保護層が被着される、先行する請求項のいずれか一項に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項４９】
透明交互層が被着される、先行する請求項のいずれか一項に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項５０】
前記交互層は、酸化シリコン及び酸化チタンを含む、請求項４９に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項５１】
少なくとも１つの酸化クロム層が析出される、先行する請求項のいずれか一項に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項５２】
少なくとも１つの層が、ＰＶＤ法、詳細にはスパッタリング又は蒸着コーティングによって、又はＣＶＤ法によって被着される、先行する請求項のいずれか一項に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項５３】
少なくとも２つの層が１つの真空設備内で被着される、先行する請求項のいずれか一項に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項５４】
概ね前記背面に冷却用リブが溶接、半田付け又は接着される、先行する請求項のいずれか一項に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項５５】
前記冷却用リブは、前記反射器の軸に対して平行に配置されるフィンとして概ね形成される、先行する請求項のいずれか一項に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項５６】
前記フィンは、センタリング手段、詳細には位置決めピンを含む、請求項５５に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項５７】
金属反射器と該金属反射器のためのホルダとを備える投影システムであって、反射器とホルダとの間に位置決め手段が設けられる、金属反射器と該金属反射器のためのホルダとを備える投影システム。
【請求項５８】
前記反射器基板上に、最初に反射層、詳細にはアルミニウム又は銀を含む層、その後、赤外線放射を吸収する層、詳細には酸化クロム層、さらにその後、交互層、詳細には酸化シリコン及び酸化チタンを含む交互層が、詳細にはスパッタリングによって析出される、先行する請求項のいずれか一項に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項５９】
前記層は、１つのコーティング設備内で連続して析出される、請求項５８に記載の金属反射器をコーティングするための方法。
【請求項６０】
前記位置決め手段は、位置決めピン、さねはぎ及び／又はコーンである、請求項５７に記載の投影システム。
【請求項６１】
反射器とホルダとの間に熱伝導性ペーストが配置される、先行する請求項のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項６２】
前記反射器は、交換可能である、先行する請求項のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項６３】
前記反射器及び前記ホルダは差込み式の取付手段によって接続することができる、先行する請求項のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項６４】
前記反射器は、前記ホルダ内に掛止することができる、先行する請求項のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項６５】
前記反射器は、先行する反射器請求項のいずれか一項に記載の反射器である、先行する請求項のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項６６】
反射器とホルダとの間に冷媒を誘導することができる、先行する請求項のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項６７】
前記ホルダは、良好な熱伝導率を有する材料、詳細には金属を含む、先行する請求項のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項６８】
電動ファンが前記投影システムの一部を形成しない、先行する請求項のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項６９】
前記反射器の前面に少なくとも１つの透明プレート及び／又はレンズが配置される、先行する請求項のいずれか一項に記載の投影システム。
【請求項７０】
前記プレートは、赤外線を反射する、請求項６９に記載の投影システム。
【請求項７１】
前記反射器及び／又は前記ホルダは、対流によって冷却することができる、先行する請求項のいずれか一項に記載の投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の詳細な説明］
本発明は高精度の金属反射器を製造するための工程、及び金属反射器に関する。投影システムも発明内容を構成する。
【背景技術】
【０００２】
実用的には、反射器は広範な応用形態を有する。詳細には、特に自動車産業におけるヘッドランプ反射器、及び投影システム、たとえばデジタルプロジェクタのために用いられるような反射器について言及することができる。
【０００３】
ＤＥ  １００  ２９  ９０５は自動車両のための反射器について述べており、その反射器では、析出工程によって冷光コーティングが被着されている。その反射器はプラスチックから形成される基体を有する。
【０００４】
このタイプのプラスチック反射器は、特に耐熱性がないという欠点を抱えている。詳細には、その反射器が、冷光ミラーコーティングとして知られているもの、すなわち赤外線放射を透過し、且つ部分的に吸収する層を設けられる場合には、特に高出力の投影システムの場合に、高い熱応力が生成される。
【０００５】
同様に実際に頻繁に用いられる、深絞り成形された金属反射器は多くの場合に、要求される精度を確保していない。さらに、これらの反射器は比較的薄い。このように材料体積が小さいことが原因で、特に投影システムにおいて、十分に放熱することが難しく、結果として、反射器が非常に高い温度に達する。
【０００６】
米国特許第３，９４４，３２０号は、エナメルコーティングを有する冷光ミラーを開示する。このタイプのエナメルコーティングの特有の欠点は、非常に高いレベルの精度を達成できないことであり、それは投影システムの光学的品質に悪影響を及ぼす。さらに、エナメル層は極めて温度の影響を受けやすく、結果として、このタイプのミラーは高出力のプロジェクタに用いることができない。
【０００７】
良好な光学的特性を達成するために、高出力のプロジェクタでは主に、ガラスから形成される基体を備える反射器が用いられる。このタイプの反射器は比較的高い精度によって特徴付けられる。しかしながら、１つの欠点は、ガラスが比較的良好でない熱伝導体であり、結果として、特に高出力のプロジェクタにおいて放熱することが難しく、それにより、特に反射器表面が高温になる。反射器が冷光ミラーコーティング、すなわち好ましくは赤外線放射を透過し、可視スペクトルの少なくとも一部の領域において反射性である層を有する場合には、これが特に当てはまる。ガラス本体を通過する赤外線放射の或る特定の割合が後者によって吸収されるので、ガラス本体が著しく加熱される。それゆえ、高出力の投影システム内のガラス反射器は通常、限られた耐用年数しか持たない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
それに対して、本発明は、良好な光学的特性を有する反射器を設けるという目的に基づく。本発明のさらなる目的は、高い温度の影響を受けにくく、生成される熱を良好に放熱できるようにする反射器を提供することである。本発明の別の目的は、金属反射器と、良好な光学的品質を有し、高い精度で製造することができる冷光ミラーコーティングとを組み合わせたものを提供することである。本発明のさらに別の目的は、良好な光学的特性と、高い放熱性とを有する投影システムを提供することである。交換しやすい反射器を備える高出力の投影システムを製造できるようにすることも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、高精度の反射器を製造するための工程によって、さらに反射性内側と、外側とを有する反射器によって、さらに金属反射器をコーティングするための工程によって、さらに独立請求項のうちの１つに記載の投影システムによって達成される。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態及び改良形態が個々の従属請求項において与えられる。
【００１１】
本発明によれば、最初に金属から形成される固体を配設し、その後、材料除去加工工程によって反射器形状を製造することにより、高精度の反射器を製造することが提供される。したがって、厚肉の金属反射器を高い精度で製造することができる。それに対して、深絞り成形された金属反射器は薄い材料からなる。この場合、深絞り成形作業によって製造される形状は、材料除去加工工程を用いるときに達成されるだけの精度を達成することはできない。
【００１２】
配設される固体材料の本体は、任意の所望の形状を有してもよい。たとえば、立方体状の鋼ブロックから、又は球形の材料から反射器を製造することが考えられる。しかしながら、基本的に既に反射器の形状に対応する形を有する半仕上げの製造物を配設することも考えられ、その場合には、除去する必要がある材料は少ない。
【００１３】
驚いたことに、このようにして製造される金属反射器はガラス反射器と同様の精度を有し、同様に良好な光学的特性を持つことができ、さらに対応する高精度のガラス反射器よりも製造コストがはるかに安いことが明らかになっている。
【００１４】
さらに、材料除去加工工程を用いて、放物形又は楕円形だけなく、任意の所望の小平面を刻まれた形を含む、任意の所望の反射器形状を製造することができる。
【００１５】
さらに、本発明に従って製造される金属反射器は、厚肉の反射器形状を実現することができるので、高い熱安定性によって、詳細には特に良好に放熱することができるという事実によって特徴付けられる。
【００１６】
その工程の好ましい実施形態では、チップ形成工程が実行される。詳細には、反射器形状が旋削又は切削される。このタイプの工程は実用的な応用形態からよく知られており、たとえばダイヤモンド先端工具を用いて、極めて高精度で実行することができる。
【００１７】
詳細には、さらに複雑な形状が製造されることになる場合には、反射器形状の少なくとも一部が放電加工工程によって製造されることが推奨される。詳細には、細い流路は多くの場合に、このタイプの加工工程を用いてのみ実現することができる。
【００１８】
反射器表面、すなわち反射器の前面にある反射性表面は、低い粗さ及び高い寸法精度を生み出すために、表面処理、詳細には、ラッピング、研削又は研磨されることが好ましい。
【００１９】
その工程の好ましい実施形態では、放物形又は楕円形の反射器形状が製造されるが、小平面を刻まれた形状のような任意の他の所望の形状も考えられる。
【００２０】
本発明の改良形態では、反射器の背面、すなわち反射する側から離れた側に、同じく材料除去工程によって構造物が製造される。
【００２１】
詳細には、本発明による工程は、背面にねじ山を、又は冷却用リブを、又は位置決め若しくはセンタリング手段を設けることができるようにする。こうして、背面にセンタリングピン、ねじ山などの機能要素を有する一体型の反射器を提供することができる。
【００２２】
これに関連して、反射器基体は、金属、詳細にはステンレス鋼、アルミニウム、銅又は銀を実質的に含むことが特に好都合である。ガラスとは異なり、これらの材料は脆性破壊を起こす傾向はなく、結果として、さらに複雑な形状又は冷却用流路を実現することができる。或る特定の鋼合金、アルミニウム銅又は銀のような、熱伝導率が高い金属が特に好ましい。
【００２３】
本発明の改良形態では、反射器は、前面に反射層、詳細にはアルミニウム及び銀を含む層をコーティングされる。表面の反射率を高める、このタイプの層は広く知られている。
【００２４】
詳細には、金属反射器が適当な冷光ミラー層をコーティングすることも提供する。これらは当業者に知られているコーティングであり、赤外光を吸収し、可視スペクトルの少なくとも一部の領域内の可視光を反射して、金属反射器を冷光ミラーにする。本発明による反射器の特有の利点は、このタイプのコーティングの結果として、反射器上の熱応力が大きく増加するので、放熱を高めることができることである。
【００２５】
詳細には、この応用形態によれば冷光ミラー層も含む光学機能層が、ＰＶＤ（物理気相成長）工程又はＣＶＤ（化学気相成長）工程によって被着されることが提供される。このようにして被着される層は高い寸法精度によって特徴付けられ、基板に固着され、薄い膜厚で被着することができる。
【００２６】
詳細には、少なくとも２つの層が１つの設備、たとえば真空設備内で被着されることが好都合である。これに関連して、詳細には、最初に反射層を被着し、その後、冷光ミラー層を被着するという考えが教示されている。さらに、反射器が、透明な掻き傷防止層又は自己清浄層を設けられることも推奨される。複数の層が１つの設備内で被着されるような好ましい場合には、コーティング作業全体を一度に実行することができる。
【００２７】
本発明はまた、反射性の内側と外側とを有する反射器に関し、この反射器は金属基板と、ＰＶＤ法又はＣＶＤ法によって析出される少なくとも１つのコーティングとを含む。
【００２８】
本発明人は、プラスチック又はガラスをコーティングするために以前に開発されたＰＶＤ法工程及びＣＶＤ法が、適当な工程パラメータが相応に改変されるものとすると、基本的には金属反射器をコーティングするのにも適していることに気が付いた。詳細には、コーティング、詳細には反射コーティングが析出したこのタイプの金属反射器によれば、ガラス反射器の特性と同様の良好な光学的特性が達成されながら、放熱も大幅に改善され、耐用年数も長くすることができる。
【００２９】
放熱を改善するために、反射器外側に冷却用リブが配置されることが提供される。別法では、又はこれに加えて、反射器は外部の冷却循環路に接続するための冷却用流路も有してもよい。こうして、反射器を直接、冷却し、外部の冷却器を介して放熱することができる。詳細には、反射器外側に、外部の冷却循環路に接続するための少なくとも１つのフランジを設けることが提供される。これに関連して、反射器基体は、実質的に金属を含むことが重要である。ガラス内に正確なねじ山及び冷却用流路を形成することは非常に難しい。
【００３０】
本発明の改良形態では、反射器は、冷媒で少なくとも部分的に満たされる空洞を含む。冷媒は、この空洞内を循環することができ、一例として、空洞内には冷却用リブも存在することができ、こうして冷媒の対流だけによって、反射器を冷却することができる。したがって、さらに、高出力のプロジェクタの場合であっても、空気の強制循環を用いることなく冷却される反射器を提供することも考えられる。高出力の投影システムにおいてファンによって空気を強制循環させることもできるが、比較的音が大きいという欠点がある。これは、特に映写用のビーマー（beamer、投光機）の場合に、極めて不都合である。
【００３１】
本発明の改良形態では、概ね動作温度において相転移を生じる冷媒が導入される。一例として、反射器の空洞がこのタイプの冷媒で部分的にのみ満たされ、凝縮及び気体状態への転移を通して、さらに高い冷却能力を可能にすることが考えられる。
【００３２】
本発明の改良形態では、その反射器は、少なくともその背面上に位置決め手段を有する。用語「位置決め手段」は、反射器が対応するホルダ内に決められたように嵌め込まれるようにする、当業者に知られている任意の仕掛けを意味するものと理解されたい。用いられる位置決め手段には、ピン、さねはぎシステム又は別法ではコーン、及び当業者によく知られている他の手段を用いることができる。本発明による反射器の別の利点は、このタイプの位置決め手段を高い精度で金属基板上に配置又は金属基板内に導入することができ、その後、反射器が正確に決められた位置に嵌め込まれるようになることである。こうして、反射器が、交換するのが容易であり、しかも交換した後に調整される必要がない投影システムを提供することができる。
【００３３】
詳細には、これがプロジェクタ用の反射器である場合には、その反射器は、内側に赤外線放射を吸収することが好ましいコーティングを有し、すなわち冷光ミラーとして構成されることが好都合である。
【００３４】
このタイプの赤外線吸収層は、たとえば、赤外線領域内だけでなく、可視スペクトル領域内でも吸収する黒層を含んでもよい。これらの層は、たとえば、蒸着によって被着することができる。とりわけ、ＴｉＣＮ層、ＷＣＨ層及びＡｌＴｉＮ層がこの目的を果たすのに適していることがわかっている。詳細には、吸収性エナメル層が熱応力に耐える優れた能力を有する。別のオプションでは、黒層は電気めっきによって、又は基板材料との化学反応によって製造される。このようにして、吸収性の陽極処理層が製造される。また、黒クロム層及び／又は黒ニッケル層を被着することもでき、それには同様に、電気めっきによる端面析出が適している。このタイプの層は、広い波長範囲にわたって、非常に良好な吸収特性を有する。
【００３５】
本発明の改良形態では、黒層に被着される干渉層システムと組み合わせて、良好な冷光特性を達成するために、反射器の少なくとも内側に配置される黒層は、可視領域及び特に１８００ｎｍの波長までの赤外線領域においても少なくとも８０％の吸収性を有し、２４００ｎｍの波長までの赤外線領域において少なくとも７５％の吸収性を有することが好ましい。
【００３６】
反射器の反射性の内側は、２００ｎｍ未満、好ましくは５０ｎｍ未満、特に好ましくは２０ｎｍ未満の平均粗度Ｒａを有することが好都合である。そのような滑らかな構造は高い反射率によって特徴付けられる。
【００３７】
反射器の好ましい実施形態では、少なくとも内側の許容域幅は２００μｍ未満、好ましくは５０μｍ未満、特に好ましくは１０μｍ未満である。金属反射器の場合、所望の寸法からの偏差がごくわずかしかない高精度の部品を提供することができる。
【００３８】
反射器の好ましい実施形態では、少なくとも反射性の内側において、反射器は０．３ｍｍよりも大きく、好ましくは０．８ｍｍよりも大きく、特に好ましくは１．５ｍｍよりも大きな材料厚を有する。それゆえ、少なくとも反射器シェルが比較的厚肉の金属構造を形成することが提供され、それにより特に良好に放熱できるようにする。深絞り成形工程は薄肉の金属シートにしか適していないので、これは深絞り成形される金属反射器を用いるときには不可能である。
【００３９】
好ましい実施形態では、その反射器は一体型の形をとる。本発明との関連では、反射器は、本発明の発明内容として同様に記載されるような、冷却用流路、冷却用リブなどを含む、全て揃った部品を意味するものと理解されたい。
【００４０】
本発明の改良形態では、その反射器は、少なくともその背面上に、概ね火口の形状の断面を有するくぼみを有する。ディンプルとしても知られている、このタイプのくぼみは、特に有利に作用し、流体が反射器を通り過ぎて流れているときに、乱流又は竜巻状の構造が形成され、放熱を大幅に改善することができる。
【００４１】
また本発明の発明内容は、金属反射器をコーティングするための工程である。この工程は、金属を含む反射器基板を配設すること、及び、反射器基板の表面上に機能層、詳細には吸収層及び／又は反射層を析出することを含む。用語「吸収層」は、波長スペクトルの少なくとも一部の領域において吸収特性を有する層を意味するものと理解されたい。反射層は、可視波長スペクトルの少なくとも一部の領域において反射特性を有する。析出工程、詳細には化学的析出工程又は物理的析出工程によって、非常に高い精度で層を製造することができる。
【００４２】
用いられる反射器基板を、材料除去加工工程によって固体材料から製造される基板、又は深絞り成形される金属基体のいずれかとすることが提供される。
【００４３】
詳細には、析出工程によって被着される冷光ミラーコーティングを有する冷光金属反射器を提供することを目的としている。
【００４４】
このタイプの層は、詳細には金属層を析出して、その後、酸化して、酸化物層及び窒化物層を析出することにより達成することができる。
【００４５】
詳細には、多くの金属材料、詳細には工具鋼は本来、可視領域において比較的低い反射率しか持たないので、金属反射器の表面の反射率を高めるための反射層、詳細にはアルミニウム又は銀層が最初に析出されることが提供される。
【００４６】
その後、たとえば酸化シリコン及び酸化チタンのような、高い屈折率及び低い屈折率を有する副層から形成される透明な交互層が冷光ミラー層として被着されることが提供される。本件出願に照らすと、用語「透明な」は、可視波長スペクトルの少なくとも一部の領域において透過性を有する層を意味するものと理解されたい。詳細には、赤外線放射を部分的に吸収するための少なくとも１つの酸化クロム層も交互層システム内に設けられる。
【００４７】
当業者によく知られている好都合の析出工程は、スパッタリング及び蒸着コーティング工程、並びに電子ビーム物理気相成長のようなＰＶＤ法、又はＣＶＤ法、詳細にはプラズマＣＶＤ法を含む。
【００４８】
その工程の改良形態では、特に深絞り成形された金属反射器の場合に、冷却用リブが背面に溶接、半田付け又は接着されることが提供される。詳細には、薄肉の深絞り成形された金属反射器の場合、多くの場合に放熱が不十分である。それゆえ、本発明によれば、冷却用リブが反射器の背面に半田付けされることが提供される。
【００４９】
１つの特定の実施形態では、反射器の軸に対して平行にフィンが配置されることが提供される。用語「フィン」は、概ね後方に向かって末端まで先細りになる金属シートを意味するものと理解されたい。
【００５０】
本発明の改良形態では、フィンはセンタリング手段と同時に設けられ、詳細には位置決めピンがフィンの端部に嵌め込まれ、その位置決めピンによって、反射器を対応するホルダに正確に嵌め込むことができる。
【００５１】
本発明のさらに別の発明内容は、金属反射器と、金属反射器のためのホルダとを備える投影システムであり、位置決め手段が反射器とホルダとの間に設けられる。
【００５２】
本件出願に照らすと、金属反射器は、実質的に金属を含む反射器、すなわち詳細には金属基板を用いる、本発明による反射器を意味するものと理解されたい。その位置決め手段、詳細には位置決めピン、さねはぎシステム又はコーンによって、反射器をホルダ内に正確に固定することができる。こうして、反射器及びホルダを備える投影システムを提供することができ、後に反射器を調整する必要なく、反射器を取り替えることができるようになる。詳細には、固体材料から製造される反射器を用いることが好都合であり、位置決め手段は背面構造の一部を形成してもよい。この文脈で、本投影システムにとっての利益は、このタイプの金属反射器は高い寸法精度で設けることができること、及び特にピン及びねじのような機械的な機能要素を固体金属材料から良好に形成することができることである。
【００５３】
本発明の改良形態では、投影システムの反射器とホルダとの間に熱伝導性ペーストが配置される。これはさらに、反射器からホルダへの放熱を改善する。
【００５４】
本発明の改良形態では、反射器及びホルダは掛止可能システムによって、詳細には差込み式の取付手段によって互いに接続することができる。詳細には、反射器をホルダ内に掛止することができ、それにより反射器を嵌め込み、且つ取り外すのを容易にすることが提供される。
【００５５】
本発明によれば、反射器、詳細には冷光ミラーコーティングを有する反射器の冷却もホルダによって達成することができる。冷媒を反射器とホルダとの間に流すことも提供される。この冷媒には、空気を含む、任意の所望の流体を用いてもよい。ホルダを介して放熱も行われることになる場合には、同様に、良好な熱伝導率を有する材料、詳細には金属がホルダのために用いられることが好都合である。ホルダ上に冷却用リブを配置することもできる。こうして、電動ファンを全く用いる必要がない投影システムを提供することができる。放射及び対流だけによって放熱を実施することができる。
【００５６】
反射器の前面に透明板又はレンズを配置して、反射器を保護するか、又はさらに別の光学的機能を達成することが好都合である。
【００５７】
本発明の改良形態は、赤外線領域内の光を反射することが好ましいプレートを用いて、熱放射が外部に達するのを防ぐ。詳細には、このタイプの設計は、迅速に放熱するという本発明による金属反射器の特性によって可能になる。
【００５８】
本発明は、図面の図１乃至図１０を参照しながら以下にさらに詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
［実施形態］
図１ａ乃至図１ｆは、被着されるコーティングの種々の実施形態における、本発明による反射器１の概略的な断面図を示す。その反射器は、チップ形成工程によって金属ブロックから製造され、したがって厚肉の金属基板２を有する。反射器形状は概ね放物形である。反射器１は同心の穴９を有し、それを通して発光手段を導入することができる。
【００６０】
図１ａに示される例示的な実施形態によれば、金属基板２は、銀又はアルミニウム反射層３と、たとえばＳｉＯ２から成る単層の形の保護層６とを設けられる。反射器の中央に光源７が図式的に示される。
【００６１】
図１ｂに示される例示的な実施形態によれば、金属基板２は、銀又はアルミニウム反射層３と、交互層４とを設けられる。この例示的な実施形態では、交互層４は、スパッタリングによって交互に被着される、全部で３つの酸化チタン層及び酸化シリコン層を備える。この例示的な実施形態において被着される交互層は、反射器１の無コーティングの金属表面の反射に比べて、可視光の少なくとも或る量の反射を高める機能を有する。反射器の中央に光源７が図式的に示される。
【００６２】
図１ｃに示される例示的な実施形態によれば、金属基板２は、銀又はアルミニウム反射層３と、部分的に吸収性の酸化クロム層５と、交互層４とを設けられる。この例示的な実施形態では、交互層４はスパッタリングによって交互に被着される、全部で４つの酸化チタン層及び酸化シリコン層を含む。この例示的な実施形態の機能は、反射性金属基板上の冷光ミラーコーティングの機能である。反射器の中央に光源７が図式的に示される。
【００６３】
図１ｄに示される例示的な実施形態によれば、金属基板２は銀又はアルミニウム反射層３と、金属表面の反射を高めるためにその層の上にある交互層４とを設けられる。この例示的な実施形態では、交互層４は、スパッタリングによって交互に被着される、全部で３つの酸化チタン層及び酸化シリコン層を含む。部分的に吸収性の酸化クロム層５及びさらに別の交互層４を含む冷光ミラーコーティングが、この高い反射性の表面に被着されている。例示的な実施形態では、このさらに別の交互層４は、スパッタリングによって交互に被着される、全部で４つの酸化チタン層及び酸化シリコン層を含む。この例示的な実施形態の機能は、特に高い反射性金属基板上にある冷光ミラーコーティングの機能である。反射器の中央に光源７が図式的に示される。
【００６４】
図１ｅに示される例示的な実施形態では、金属基板２は、銀又はアルミニウム反射層３を設けられる。それぞれが部分的に吸収性の酸化クロム層５及びそれに続く交互層４を含む、分割された冷光ミラーコーティングが、この反射層３に被着されている。この例示的な実施形態では、交互層４は、スパッタリングによって交互に被着される、全部で４つの酸化チタン層及び酸化シリコン層を含む。この例示的な実施形態の機能は、特に良好な冷光ミラー作用を有する、反射性の金属基板上にある冷光ミラーコーティングの機能である。反射器の中央に光源７が図式的に示される。
【００６５】
図１ｆに示される例示的な実施形態によれば、金属基板２は、銀又はアルミニウム反射層３と、金属表面の反射を高めるためにその層の上にある交互層４とを設けられる。この例示的な実施形態では、交互層３は、スパッタリングによって交互に被着される、全部で３つの酸化チタン層及び酸化シリコン層を含む。それぞれが部分的に吸収性の酸化クロム層５及びそれに続く交互層４を含む、分割された冷光ミラーコーティングが、この交互層３に被着されている。この例示的な実施形態では、交互層４は、スパッタリングによって交互に被着される、全部で４つの酸化チタン層及び酸化シリコン層を含む。この例示的な実施形態の機能は、特に良好な冷光ミラー作用を有する、特に高い反射性の金属基板上にある冷光ミラーコーティングの機能である。反射器の中央に光源７が図式的に示される。
【００６６】
図１ｇは、本発明による反射器のさらに別の例の概略的な断面図を示す。吸収性の黒層３３が反射器内側に被着されており、冷光反射器と同じように、可視光を反射し、赤外光を透過する交互層システムが黒層３３に被着されている。赤外光は黒層３３によって吸収され、熱に変換されて、反射器本体又は金属基板によって吸収されることができ、適当な場合には、冷媒を用いて放熱することができる。
【００６７】
たとえば、黒層は、蒸着によって被着されるＴｉＣＮ層、ＷＣＨ層又はＡｌＴｉＮ層を含むことができる。温度変化に耐える能力に関しては、吸収性エナメル層も特に適していることがわかっている。このタイプの層も同様に、吸収性の陽極処理層として電気めっきによって形成することができる。黒クロム層及び／又は黒ニッケル層も適している。
【００６８】
本発明による黒層は、可視領域及び特に１８００ｎｍの波長までの赤外線領域において少なくとも８０％を、好ましくは２４００ｎｍの波長までの少なくとも７５％を吸収する場合に、特に適している。
【００６９】
また図２は、厚肉の金属基板２と、反射層３と、図１ｃに示される実施形態の例に基づく赤外線吸収冷光ミラーコーティングとを含む反射器１の概略的な断面図を示す。設けられる光源７は高出力ランプである。
【００７０】
また図３は、本発明による反射器１の概略的な例を示す。この反射器１も同様に、チップ形成工程によって固体金属ブロックから製造される。その反射器は一体型の形をとる。その背面において、金属基板２は蛇行した冷却用リブ８を有し、その前面において、金属基板２は同様に、反射層３と、図１ｃに示される実施形態の例に基づく赤外線吸収冷光ミラーコーティングとを設けられる。
【００７１】
図４は、本発明による反射器のさらに別の例示的な実施形態を概略的な斜視図で示す。反射器１は冷却用リブ８と、側壁にある穿孔の形をとる穴９とを有し、その穴によって発光手段（図示せず）を導入できるようにする。
【００７２】
図５は、本発明による反射器のさらに別の実施形態を示す。この反射器１は、背面上に、ディンプルとしても知られている、火口状のくぼみ１０の形をとる構造を有する。適当な周囲条件を与えるとき、これらのディンプルによって、そこを通り過ぎる冷却流体内に乱流が生成される。このようにして、反射器からの放熱を大幅に改善することができる。
【００７３】
図６は、本発明による反射器１のさらに別の概略的な断面図を示す。位置決め手段として、この反射器は位置決めピン１１を有し、それにより、反射器をホルダ（図示せず）内の決められた位置に嵌め込むことができる。さらに、赤外線吸収板１２が前面に配置され、赤外線放射が少量しか外部に逃げないようにする。
【００７４】
図７は、本発明による反射器１の例示的な実施形態のさらに別の概略的な断面図を示す。この反射器も金属基板２を備える。その反射器は、蛇行した冷却用リブ８を有し、その中に冷却用流路１３が作られる。冷却用流路は、注入口１４及び排出口１５において、外部の冷却用循環路（図示せず）に接続することができる。
【００７５】
図８は、本発明による反射器のさらに別の好都合な実施形態を示す。反射器１は、端面に冷却用リブ８を有する金属基板２から構成される金属基体を含む。背面上に、反射器１は空洞１６も有し、それは冷媒で満たされ、それにより対流によって空洞内の冷却がさらに改善される。こうして、高出力の発光手段の形の光源７を備える反射器１の場合であっても、たとえば電動ファンによる空気の強制循環をなくすことができる。
【００７６】
図９は、本発明によるコーティング工程のためのコーティング設備２０の概略的な実施形態を示す。コーティング設備２０はコンベアベルト２１を備えており、その上に、反射器基板２２が配置される。コンベアベルトの進行方向は矢印によって指示される。最初に、銀又はアルミニウムターゲット２５を用いるスパッタリング工程によって、反射性の銀又はアルミニウム層を被着することができる。その後、クロムターゲット２６を用いるスパッタリングによって、クロム層を被着することができる。その後、基板はシリコンターゲット２７及びチタンターゲット２８を通り過ぎる。その間に配置される酸素プラズマ源２３によって、クロム層から酸化クロム層を形成し、交互の酸化チタン層及び酸化シリコン層システムを被着することができる。その設備は、少なくとも１つの真空ポンプ２４によって真空にされる。
【００７７】
図１０は、本発明による投影システムの概略図を示す。反射器は、金属基体２の一部である位置決めピン１１の形をとる位置決め手段を有する。高出力照明ランプの形をとる光源７が反射器１の中に配置される。位置決めピン１１によって、反射器１を、ホルダ３０内の所定の位置に嵌め込むことができる。その後、反射器１は、ホルダ３０の中にねじ込むことができるねじ３１によって、脱落しないように固定される。
【００７８】
図１１乃至図１３は、赤外線吸収層の種々の例示的な実施形態のスペクトル吸収特性を示しており、その層は、たとえば図１ｇに示されるような反射器のための黒層３３として、それに加えて、又は図１ｃ乃至図１ｆ又は図２に示される例示的な実施形態において存在するような吸収性酸化クロム層５の代わりになるものとして用いることができる。これに関連して、図１１は、黒クロム層のスペクトル反射を示す。このタイプの層は、電気めっきによって金属反射器本体上に析出されることが好ましい。このタイプの層が広い波長範囲にわたって非常に良好な吸収特性を有することは、図１１から明らかである。たとえば、そのスペクトル吸収は、３００ｎｍ未満から２４００ｎｍを超える範囲内で導入される放射の約９５％である。
【００７９】
図１２は、黒層としての黒陽極処理層の吸収特性を示す。この場合、吸収は可視スペクトル領域において特に高く、その後、赤外線領域において反射率が徐々に増加する。全体として、黒陽極処理層の場合、４００ｎｍから２４００ｎｍまでの波長範囲において導入される放射の約８５％乃至９５％が吸収される。
【００８０】
最後に、図１３は、吸収性エナメル層の形をとる黒層のスペクトル反射率を示す。その吸収特性は黒陽極処理層又は黒クロム層の特性よりもわずかに劣るが、この場合でも、可視領域及び特に赤外線領域において、平均して少なくとも７５％の吸収が達成される。そのスペクトル吸収はさらに、紫外線領域から２４００ｎｍの赤外線領域まで７５％超のままであり、特に、１８００ｎｍの波長までの領域において約８０％超のままである。さらに、エナメル層は金属基板への非常に良好な結合性と、温度変化に耐える非常に良好な能力とを有する。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１ａ】反射性のアルミニウム又は銀層と、その層の上にある、たとえばＳｉＯ２の保護層とを有する、本発明による反射器の概略的な断面図である。
【図１ｂ】反射性のアルミニウム又は銀層と、スペクトルの可視領域内の反射を高めるためにその層の上にあるＳｉＯ２層及びＴｉＯ２層の交互層システムとを有する、本発明による反射器の概略的な断面図である。
【図１ｃ】反射性のアルミニウム又は銀層と、その層の上にある冷光ミラーコーティングとを有し、冷光ミラーコーティングが、酸化クロム層と、その上にあるＳｉＯ２層及びＴｉＯ２層から構成される交互層システムとを含む、本発明による反射器の概略的な断面図である。
【図１ｄ】反射性のアルミニウム又は銀層と、スペクトルの可視領域内の反射を高めるためにその層の上にある、ＳｉＯ２層及びＴｉＯ２層から構成される交互層システムと、その層の上にある冷光ミラーコーティングとを有し、冷光ミラーコーティングが酸化クロム層と、その上にあるＳｉＯ２層及びＴｉＯ２層から構成される交互層システムとを含む、本発明による反射器の概略的な断面図である。
【図１ｅ】反射性のアルミニウム又は銀層と、その層の上にある二重冷光ミラーコーティングとを有し、冷光ミラーコーティングが、酸化クロム層と、その上にあるＳｉＯ２層及びＴｉＯ２層から構成される交互層システムと、さらに別の酸化クロム層と、その上にあるＳｉＯ２層及びＴｉＯ２層から構成されるさらに別の交互層システムとを含む、本発明による反射器の概略的な断面図である。
【図１ｆ】反射性のアルミニウム又は銀層と、スペクトルの可視領域内の反射を高めるためにその層の上にある交互層システムと、その層の上にある二重冷光ミラーコーティングとを有し、冷光ミラーコーティングが、酸化クロム層と、その上にあるＳｉＯ２層及びＴｉＯ２層から構成される交互層システムと、さらに別の酸化クロム層と、その上にあるＳｉＯ２層及びＴｉＯ２層から構成されるさらに別の交互層システムとを含む、本発明による反射器の概略的な断面図である。
【図１ｇ】吸収性の黒層と、その層の上にある交互層システムとを有する、本発明による反射器の一例を示す図である。
【図２】高出力ランプを有する、本発明による反射器の同様に概略的な断面図である。
【図３】冷却用リブを含む、本発明による反射器の概略図である。
【図４】冷却用リブを有する、本発明による反射器の概略図である。
【図５】火口形のくぼみを有する、本発明による反射器の概略的な斜視図である。
【図６】センタリング手段及び反射性保護プレートを含む、本発明による反射器のさらに別の概略的な断面図である。
【図７】外部冷媒供給路を含む、本発明による反射器の概略図である。
【図８】冷却用流体のための空洞及び冷却用リブを備える基体を含む、本発明による反射器のさらに別の概略的な断面図である。
【図９】本発明による反射器をコーティングするように構成されたコーティング設備を示す図である。
【図１０】本発明による投影システムの概略図である。
【図１１】本発明による反射器において冷光反射器コーティングのための赤外線吸収層として用いることができるような黒層の反射率のスペクトル曲線を示すグラフである。
【図１２】本発明による反射器において冷光反射器コーティングのための赤外線吸収層として用いることができるような黒層の反射率のスペクトル曲線を示すグラフである。
【図１３】本発明による反射器において冷光反射器コーティングのための赤外線吸収層として用いることができるような黒層の反射率のスペクトル曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８２】
１    反射器
２    金属基板
３    反射層
４    交互層
５    酸化クロム層
６    保護層
７    光源
８    冷却用リブ
９    穴
１０  くぼみ
１１  位置決めピン
１２  プレート
１３  冷却用流路
１４  注入口
１５  排出口
１６  空洞
２０  コーティング設備
２１  コンベアベルト
２２  基板
２３  酸素源
２４  真空ポンプ
２５  アルミニウム又は銀ターゲット
２６  クロムターゲット
２７  シリコンターゲット
２８  チタンターゲット
３０  ホルダ
３１  ねじ
３３  黒層
【図１ａ】
2006126827.tif 000003
【図１ｂ】
2006126827.tif 000004
【図１ｃ】
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【図１ｄ】
2006126827.tif 000006
【図１ｅ】
2006126827.tif 000007
【図１ｆ】
2006126827.tif 000008
【図１ｇ】
2006126827.tif 000009
【図２】
2006126827.tif 000010
【図３】
2006126827.tif 000011
【図４】
2006126827.tif 000012
【図５】
2006126827.tif 000013
【図６】
2006126827.tif 000014
【図７】
2006126827.tif 000015
【図８】
2006126827.tif 000016
【図９】
2006126827.tif 000017
【図１０】
2006126827.tif 000018
【図１１】
2006126827.tif 000019
【図１２】
2006126827.tif 000020
【図１３】
2006126827.tif 000021
【外国語明細書】
2006126827.tif 000022
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