(57)【要約】【課題】膜の密着性と生産性がともに良好な銀層を持つ反射鏡を提供する。【解決手段】基板と、前記基板上に形成され、酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合物からなる密着層と、前記密着層上に形成された銀を材料とする反射層と、前記反射層上に形成され、５層以上の誘電体を積層して形成された構成を有する誘電体層と、からなる反射鏡であって、前記誘電体層は、最も反射層側が酸化アルミニウム層であり、最上層が酸化チタンと酸化ランタンの混合物層である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合物からなる密着層と、
前記密着層上に形成された銀を材料とする反射層と、
前記反射層上に形成され、５層以上の誘電体を積層して形成された構成を有する誘電体層と、からなる反射鏡であって、
前記誘電体層は、最も反射層側が酸化アルミニウム層であり、最上層が酸化チタンと酸化ランタンの混合物層であることを特徴とする反射鏡。
【請求項２】
前記密着層の物理的厚さが、１０ｎｍ〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項１記載の反射鏡。
【請求項３】
前記反射層の物理的厚さが、１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の反射鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、反射鏡に関し、特にカメラやプロジェクター等の光学機器の光路中に配置される反射鏡に好適な反射鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラやプロジェクター等の光学機器では、光路上に反射鏡が使用されることが多い。これらの光学機器に用いられる反射鏡では、明るい画像を得るために高反射率の反射面が要求されている。このような高反射率を有する反射面の材料としては銀が知られている。銀で形成された反射面は、可視光域全体で９８％という高い反射率を持つため、光学機器の反射鏡の材料としては最適であるが、基板への密着性及び耐久性に乏しいという問題点を有していた。銀を材料とする反射層では特に、水分の付着により白濁する点、及び硫黄酸化物や硫化硫黄等の硫黄成分により黒化する点が大きな問題として知られている。
【０００３】
上記問題に対して、反射層の上下に硫化物層を形成して硫黄が銀へ浸入するのを抑制させた技術（特許文献１）、及び反射層の上部又は下部に銅層やクロム層などの金属層を形成して、水分や硫黄が銀へ浸入するのを抑制させた技術（特許文献２）がそれぞれ提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１２７００４号公報
【特許文献２】
特開平４−１８６３０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、硫化物層と反射層を同じ装置を用いて成膜すると、成膜室内が硫化物と銀により汚染されるという問題があった。この問題を解決するために銀と硫化物の層をそれぞれ別の装置で成膜すると、生産性が極めて低下してしまい好ましくない。また、特許文献２に記載されたクロム等の金属膜は、膜応力が大きく高湿条件下で膜が剥離してしまうという問題を有していた。
【０００６】
以上の問題を鑑み、本発明は、膜の密着性と生産性がともに良好な銀層を持つ反射鏡を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するため手段】
上記目的を達成するために、本発明の反射鏡は、基板と、前記基板上に形成され、酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合物からなる密着層と、前記密着層上に形成された銀からなる反射層と、前記銀からなる反射層上に形成され、５層以上の誘電体を積層して形成された構成を有する誘電体層と、からなる反射鏡であって、前記誘電体層は、最も反射層側が酸化アルミニウム層であり、最上層が酸化チタンと酸化ランタンの混合物層であることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す反射鏡の構成を示す概略図である。図１において、実施形態の反射鏡は、基板１上に、酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合物（以下、材料Ａという）からなる密着層２、銀からなる反射層３、酸化アルミニウム層４、高屈折率材料層５及び低屈折率材料層６を順次積層した層、酸化チタンと酸化ランタンの混合物（以下、材料Ｂという）からなる最上層７とを順次積層して形成されている。酸化アルミニウム層４から最上層７までは５層以上の誘電体層である。
【０００９】
この反射鏡の製造方法としては、基板１としてガラス基板を用意し、このガラス基板上に電子ビーム蒸着により材料Ａを密着層２として形成し、さらに同方法で銀を材料とする反射層３、酸化アルミニウム層４を形成した後、さらに酸化チタン等の高屈折率材料層５、と酸化ケイ素等の低屈折率材料層６をすくなくとも２回以上積層し、最上層７として材料Ｂの層を形成する。このとき、高屈折率材料層５と低屈折率材料層７の材料は１回目の成膜時と２回目の成膜時で同一であっても異なっていてもよく、ターゲットとする分光反射特性に応じて適宜設計することができる。この点については、後述する。なお、銀と酸化ケイ素以外の材料を使用する際には、真空チャンバー内部に酸素ガスを導入し、１．２×１０−２Ｐａ程度の真空度とすることが望ましい。
【００１０】
基板１としては、ガラス基板が最適であるが、ポリカーボネイトやアクリル樹脂やポリオレフィン等の公知の光学樹脂であってもかまわない。また、成膜方法としては、電子ビーム蒸着以外でもよく、例えば抵抗加熱蒸着、スパッタリング等を適用してもよい。
【００１１】
密着層２は、材料Ａの層を形成することにより、銀と基板との密着性を確保することができる。密着層２の物理的膜厚としては、１０ｎｍ〜５００ｎｍが適当である。１０ｎｍ以下では、十分な密着性が得られず、逆に５００ｎｍ以上では、成膜に長時間を要し生産性が著しく低下するからである。また、材料Ａとしては、酸化ランタンが全体の１０〜６０％、望ましくは２０〜５０％の比率となるよう調整することが望ましい。
【００１２】
反射層３である銀の物理的膜厚としては、１００ｎｍ以上が適当である。１００ｎｍ以下では、特に可視光域で十分な反射率を得ることができず、好ましくない。生産性等を考慮した場合、１５０ｎｍ程度の膜厚が適当である。
【００１３】
反射層３上に形成される誘電体層は、５層以上とすることが必要である。５層以上の誘電体層を形成することにより、外部からの水分と硫黄成分が銀を材料とする反射層に到達することを防止することができる。また、同一材料で同じ物理的厚さの膜を形成する場合と比較して、ある層で形成された欠陥が次の材料で埋められていくので、水分や硫黄に対する耐久性を向上させることができる。また、５層以上の多層にすることで、メンテナンス等で反射鏡を拭いた場合の表面への傷のつきやすさを抑制する効果もある。
【００１４】
また、反射層３上に酸化アルミニウム層４を形成することにより、全体の膜硬さを向上させることができる。
【００１５】
さらに、誘電体層の最上層７を材料Ｂの層、すなわち酸化チタンと酸化ランタンの混合物層とすることにより、全体の膜硬さを向上させ傷がつきにくくなる効果が得られるとともに、硫黄に対する耐久性を向上させる効果が得られる。このとき材料Ｂとしては、酸化ランタンが全体の３０〜６０％の比率となるよう調整することが望ましい。
【００１６】
誘電体層の設計については、物理的膜厚をｄ、波長λに対する屈折率をｎλとすると、高屈折率材料（ｎλ＞１．９）と低屈折率材料（ｎλ＜１．６）を交互に以下の式（１）を満足するように積層していくことで、λに対する反射率を向上させることができる。
【００１７】
ｄ  ＝  λ  ／  （４ｎλ）・・・（１）
このとき反射膜は、最上層側から順に以下の構成となる。
【００１８】
（Ｈ／Ｌ）ｍ  ／  Ａｇ層  ／  密着層  ／  基板
ただし、Ｈ：高屈折率材料（ｎλ＞１．９）、Ｌ：低屈折率材料（ｎλ＜１．６）である。
【００１９】
基本的には、高屈折率材料（ｎλ＞１．９）と低屈折率材料（ｎλ＜１．６）との屈折率差が大きいほど、λに対する反射率を増加させることが可能であるが、低屈折率材料を成膜すべき部分に、酸化アルミニウムあるいは材料Ａ等であるＭ：中屈折率材料（１．６＜ｎλ＜１．９）を成膜することにより、耐久性や密着性を改善することができる。
【００２０】
また、例えば可視光全域で反射率を向上させる場合、少しずつ物理的膜厚をずらしていき、λの範囲を広げる手法をとる。例えば可視光全域にわたって高反射率を得るためには、物理的膜厚ｄを−１０％から＋２０％の範囲で設計すれば良好な反射特性をもつ構成を得ることが可能である。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施形態をさらに具体化した数値実施例を示す。以下の表１は、本発明の実施例１〜３および比較例１〜４の構成を示す表である。
【００２２】
【表１】
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図２に示された実施例１の反射鏡は、ガラス基板上に材料Ａ層から成る密着層を形成し、密着層上に銀を材料とする反射層、反射層上に酸化アルミニウム層（中屈折率材料）、酸化ケイ素層（低屈折率材料）、酸化チタン層（高屈折率材料）、酸化ケイ素層（低屈折率材料）、酸化チタン層（高屈折率材料）、酸化ケイ素層（低屈折率材料）の順に誘電体層を成膜し、最上層として材料Ｂ層を形成してなる反射鏡である。実施例１の分光反射率特性のグラフを図９に示す。
【００２３】
図３に示された実施例２の反射鏡は、ガラス基板上に材料Ａ層から成る密着層を形成し、密着層上に銀を材料とする反射層、反射層上に酸化アルミニウム層（中屈折率材料）、酸化ケイ素層（低屈折率材料）、酸化チタン層（高屈折率材料）、酸化ケイ素層（低屈折率材料）の順に誘電体層を成膜し、最上層として材料Ｂ層を形成してなる反射鏡である。実施例２の分光反射率特性のグラフを図１０に示す。
【００２４】
図４に示された実施例３の反射鏡は、ガラス基板上に材料Ａ層から成る密着層を形成し、密着層上に銀を材料とする反射層、反射層上に酸化アルミニウム層（中屈折率材料）、材料Ｂ層（高屈折率材料）、酸化アルミニウム層（中屈折率材料）、材料Ｂ層（高屈折率材料）、酸化酸化アルミニウム層（中屈折率材料）の順に誘電体層を成膜して、最上層として材料Ｂ層を形成してなる反射鏡である。実施例３の分光反射率特性のグラフを図１１に示す。
【００２５】
図５に示された比較例１の反射鏡は、ガラス基板上に材料Ａ層からなる密着層を形成し、密着層上に銀を材料とする反射層、反射層上に酸化アルミニウム層（中屈折率材料）、酸化ケイ素層（低屈折率材料）、最上層として材料Ｂ層を形成してなる反射鏡である。比較例１の反射鏡では、誘電体の層数が４層となっている。
【００２６】
図６に示された比較例２の反射鏡は、ガラス基板上に材料Ａ層からなる密着層を形成し、密着層上に銀を材料とする反射層、反射層上に酸化アルミニウム層（中屈折率材料）、酸化ケイ素層（低屈折率材料）、最上層として酸化チタン層を形成してなる反射鏡である。比較例２の反射鏡では、誘電体の層数が４層であって、さらに最上層が材料Ｂではなく酸化チタン層となっている。
【００２７】
図７に示された比較例３の反射鏡は、ガラス基板上に材料Ａ層からなる密着層を形成し、密着層上に銀を材料とする反射層、反射層上に酸化アルミニウム層（中屈折率材料）、最上層として材料Ｂ層を形成してなる反射鏡である。比較例３の反射鏡では、誘電体の層数が４層となっている。
【００２８】
図８に示された比較例４の反射鏡は、ガラス基板上に酸化ケイ素層を形成し、酸化ケイ素層上に銀を材料とする反射層、反射層上に酸化アルミニウム層（中屈折率材料）、酸化ケイ素層（低屈折率材料）、酸化チタン層（高屈折率材料）、酸化ケイ素層（低屈折率材料）、酸化チタン層（高屈折率材料）、酸化ケイ素層（低屈折率材料）の順に誘電体層を成膜して、最上層として材料Ｂ層を形成してなる反射鏡である。
【００２９】
次に、以上のように構成された各実施例及び比較例の評価について説明する。
評価項目としては、（１）密着性評価、（２）膜硬さ評価、（３）耐久性試験（高温高湿）、（４）耐久性試験（耐硫黄）の４項目を次の手法で評価した。
（１）密着性評価
密着性評価では、最上層にセロハンテープを貼りつけ、剥離させたときに基板に密着しているかどうかを評価する。
【００３０】
○：剥離なし、×：剥離
（２）膜硬さ評価
ダスパー（小津産業製、汚れ落し用ワイパー）にエタノールを染み込ませ、最上層を拭いたときに傷がつくかどうかを評価する。
【００３１】
○：傷なし、△：強い反射光を照射したときにみつかる傷あり、×：明らかな傷あり
（３）耐久性試験（高温高湿）
温度６０℃、湿度９０％の条件で３００時間放置し、外観異常と反射率の低下がいずれもないかどうかを評価する。
【００３２】
○：変化なし、×：白点発生あるいは２％以上の反射率低下あり
（４）耐久性試験（耐硫黄）
ダンボール片３０ｇと対象反射鏡を密閉容器に入れ、８０℃条件下で放置し、３００時間後に外観異常と反射率低下がいずれもないかどうかを評価する。
【００３３】
○：変化なし、△：反射率低下なし外観のみ異常、×：反射率低下あり外観異常あり
以上の評価の結果を以下の表２に示す。
【００３４】
【表２】
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表２からもわかるように、実施例１〜３ではいずれの評価項目についても異常は発生しなかった。一方、比較例１〜３では密着性以外の項目で異常が発生した。また比較例４では、耐久性試験（高温高湿および耐硫黄）の２つの項目以外で異常が発生した。
【００３５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、膜の密着性と生産性がともに良好な銀層を持つ反射鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略構成を示す膜構成図。
【図２】実施例１の構成を示す図
【図３】実施例２の構成を示す図
【図４】実施例３の構成を示す図
【図５】比較例１の構成を示す図
【図６】比較例２の構成を示す図
【図７】比較例３の構成を示す図
【図８】比較例４の構成を示す図
【図９】実施例１の反射鏡の分光反射特性を示すグラフ
【図１０】実施例２の反射鏡の分光反射特性を示すグラフ
【図１１】実施例３の反射鏡の分光反射特性を示すグラフ
【符号の説明】
１：基板
２：密着層（酸化アルミニウムと酸化ランタンの混合材料：材料Ａ）
３：反射層（銀）
４：酸化アルミニウム層
７：最上層（酸化チタンと酸化ランタンの混合材料：材料Ｂ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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