(57)【要約】【課題】高精度の反射鏡およびそのコーティングを製作する方法を提供すること。【解決手段】反射鏡は、材料切削加工を使用して固体材料から製作され、冷光鏡層でコーティングされる。【選択図】図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの金属を備える本体を提供する工程と、
少なくとも１つの材料切削機械加工を使用して、反射鏡の形状を製作する工程とを含む、高精度反射鏡の製作方法。
【請求項２】
前記材料切削機械加工が、チップ形成加工、具体的には旋削および／またはミリングからなる、請求項１に記載の反射鏡の製作方法。
【請求項３】
前記材料切削機械加工が、放電機械加工からなる、請求項１に記載の反射鏡の製作方法。
【請求項４】
前記反射鏡の表面が、少なくとも一部において、ラップ仕上げ、研削、および／または研磨される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の反射鏡の製作方法。
【請求項５】
実質的に放物線または楕円の反射鏡形状が製作される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の反射鏡の製作方法。
【請求項６】
少なくとも１つの構造が、材料切削加工を使用して前記反射鏡の背面上に製作される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の反射鏡の製作方法。
【請求項７】
前記構造が、少なくとも１つのねじ山、冷却リブ、および／または位置決め手段を備える、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の反射鏡の製作方法。
【請求項８】
前記本体が、ステンレス・スチール、アルミニウム、銅、および／または銀からなる、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の反射鏡の製作方法。
【請求項９】
前記反射鏡が、反射層、具体的にはアルミニウムおよび／または銀からなる層でコーティングされる、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の反射鏡の製作方法。
【請求項１０】
交互層、具体的には酸化ケイ素および酸化チタンからなる交互層が、前記反射層に付与される、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の反射鏡の製作方法。
【請求項１１】
前記反射鏡が、冷光鏡層でコーティングされる、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の反射鏡の製作方法。
【請求項１２】
前記冷光鏡層が、酸化クロム層からなる、請求項１１に記載の反射鏡の製作方法。
【請求項１３】
交互層、具体的には酸化ケイ素および酸化チタンからなる交互層が、前記冷光鏡層に付与される、請求項１２に記載の反射鏡の製作方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの層が、ＰＶＤプロセスまたはＣＶＤプロセスによって蒸着される、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の反射鏡の製作方法。
【請求項１５】
少なくとも２つの層が、１つのコーティング装置において付与される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
金属基材およびＰＶＤプロセスまたはＣＶＤプロセスによって蒸着された少なくとも１つのコーティングを含む、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法によって具体的には生産可能である、反射内面および外面を有する反射鏡。
【請求項１７】
少なくとも前記外面上に冷却リブを有する、請求項１６に記載の反射鏡。
【請求項１８】
冷却通路を含む、請求項１６乃至１７のいずれか１項に記載の反射鏡。
【請求項１９】
外部冷却剤回路に接続される少なくとも１つのフランジを備える、請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の反射鏡。
【請求項２０】
冷却剤で少なくとも部分的に充填される少なくとも１つの空洞を含む、請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の反射鏡。
【請求項２１】
冷却剤が、ほぼ動作温度において相転移を有し、具体的には、前記冷却剤が、プロパンおよび／またはブタンからなる、請求項２０に記載の反射鏡。
【請求項２２】
位置決め手段、具体的にはピン、溝、トング、またはコーンを含む、請求項１６乃至２１のいずれか１項に記載の反射鏡。
【請求項２３】
少なくとも前記内面上に赤外線放射を吸収するコーティングを有する、請求項１６乃至２２のいずれか１項に記載の反射鏡。
【請求項２４】
少なくとも前記内面上に黒色層を備える、請求項１６乃至２３のいずれか１項に記載の反射鏡。
【請求項２５】
前記黒色層が、ＴｉＣＮ、ＷＣＨ、またはＡｌＴｉＮの層からなる、請求項２４に記載の反射鏡。
【請求項２６】
前記黒色層が、吸収エナメル層からなる、請求項２４または２５に記載の反射鏡。
【請求項２７】
前記黒色層が、吸収陽極酸化処理層からなる、請求項２４乃至２６のいずれか１項に記載の反射鏡。
【請求項２８】
前記黒色層が、黒色クロムおよび／または黒色ニッケルの層からなる、請求項２４乃至２６のいずれか１項に記載の反射鏡。
【請求項２９】
前記反射鏡の少なくとも前記内面上に配置され、可視光においておよび特に最高で１８００ナノメートルの波長の赤外線領域においても少なくとも８０％の吸収率を有し、最高で２４００ナノメートルの波長について少なくとも７５％の吸収率を有することが好ましい黒色層を含む、請求項１６乃至２８のいずれか１項に記載の反射鏡。
【請求項３０】
前記内面の表面が、２００ｎｍ未満、好ましくは５０ｎｍ未満、特に好ましくは２０ｎｍ未満の粗さの平均Ｒａを有する、請求項１６乃至２９のいずれか１項に記載の反射鏡。
【請求項３１】
少なくとも前記内面上に、２００μｍ未満、好ましくは５０μｍ未満、特に好ましくは１０μｍ未満の許容ゾーン範囲を有する、請求項１乃至３０のいずれか１項に記載の反射鏡。
【請求項３２】
少なくとも前記反射内面上に、０．３ｍｍを超える、好ましくは０．８ｍｍを超える、特に好ましくは１．５ｍｍを超える材料の厚さを有する、請求項１６乃至３１のいずれか１項に記載の反射鏡。
【請求項３３】
単一部品の形態にある、請求項１６乃至３２のいずれか１項に記載の反射鏡。
【請求項３４】
少なくとも背面上に、断面がほぼクレータの形状の凹みを有する、請求項１６乃至３３のいずれか１項に記載の反射鏡。
【請求項３５】
反射鏡基材を提供する工程と、
少なくとも１つの機能層、具体的には吸収層および／または反射層を、前記反射鏡基材の少なくとも上面に蒸着する工程とを含む、金属反射鏡、具体的には請求項１６から３４のいずれか１項に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項３６】
使用される前記基材が、材料切削機械加工によって固体材料から製作される反射鏡基材である、請求項３５に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項３７】
使用される前記反射鏡基材が、深絞り金属反射鏡基材である、請求項３６に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項３８】
赤外線放射を実質的に吸収する層が蒸着される、請求項３５乃至３７のいずれか１項に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項３９】
金属層が蒸着され、酸化される、請求項３５乃至３８のいずれか１項に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項４０】
吸収黒色層が、蒸着によって、前記反射鏡の少なくとも前記内面に付与される、請求項３５乃至３９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
ＴｉＣＮ、ＷＣＨ、またはＡｌＴｉＮを含む吸収黒色層が、前記反射鏡の少なくとも前記内面に付与される、請求項３５乃至４０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４２】
吸収エナメル層が、前記反射鏡の少なくとも前記内面に付与される、請求項３５乃至４１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４３】
吸収陽極酸化処理層が、電気めっき、または前記基材材料との化学反応によって前記反射鏡の少なくとも前記内面上に製作される、請求項３５乃至４２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４４】
吸収性の黒色クロムまたは黒色ニッケルの層が、前記反射鏡の少なくとも前記内面に付与される、請求項３５乃至４３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４５】
酸化物層および／または窒化物層が蒸着される、請求項３５乃至４４のいずれか１項に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項４６】
少なくとも１つの反射層が、前記金属基材の上に蒸着される、請求項３５乃至４５のいずれか１項に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項４７】
付与された前記反射層が、アルミニウムおよび／または銀の層である、請求項４６に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項４８】
透明な保護層が前記反射鏡に付与される、請求項３５乃至４７のいずれか１項に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項４９】
透明な交互層が付与される、請求項３５乃至４８のいずれか１項に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項５０】
前記交互層が、酸化ケイ素および酸化チタンからなる、請求項４９に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項５１】
少なくとも１つの酸化クロム層が蒸着される、請求項３５乃至５０のいずれか１項に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項５２】
少なくとも１つの層が、ＰＶＤ、具体的にはスパッタリングまたは蒸発コーティング、あるいはＣＶＤ処理によって付与される、請求項３５乃至５１のいずれか１項に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項５３】
少なくとも２つの層が、１つの真空装置において付与される、請求項３５乃至５２のいずれか１項に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項５４】
冷却リブが、実質的に前記背面に溶接、はんだ付け、または接着結合される、請求項３５乃至５３のいずれか１項に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項５５】
前記冷却リブが、前記反射鏡の軸に平行に配置されるフィンとして実質的に形成される、請求項３５乃至５４のいずれか１項に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項５６】
前記フィンが、中心揃え手段、具体的には位置決めピンを備える、請求項５５に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項５７】
金属反射鏡および該金属反射鏡のホルダを備え、位置決め手段が、反射鏡とホルダとの間に配置される、投影システム。
【請求項５８】
まず反射層、具体的にはアルミニウムまたは銀からなる層、次いで、赤外線放射を吸収する層、具体的には酸化クロム層、次いで交互層、具体的には酸化ケイ素および酸化チタンからなる交互層が、具体的にはスパッタリングによって、前記反射鏡基材の上に蒸着される、請求項３５乃至５６のいずれか１項に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項５９】
前記各層が、コーティング装置において連続的に蒸着される、請求項５８に記載の金属反射鏡をコーティングする方法。
【請求項６０】
前記位置決め手段が、位置決めピン、目違い、ならびに／またはコーンである、請求項５７に記載の投影システム。
【請求項６１】
伝熱ペーストが、反射鏡とホルダとの間に配置される、請求項５７または６０に記載の投影システム。
【請求項６２】
前記反射鏡が交換可能である、請求項５７、６０、または６１に記載の投影システム。
【請求項６３】
前記反射鏡および前記ホルダを差込みクロージャによって接続することができる、請求項５７および６０乃至６２のいずれか１項に記載の投影システム。
【請求項６４】
前記反射鏡を前記ホルダにおいてラッチすることができる、請求項５７および６０乃至６３のいずれか１項に記載の投影システム。
【請求項６５】
前記反射鏡が、請求項１６乃至３４のいずれか１項に記載の反射鏡である、請求項５７および６０乃至６４のいずれか１項に記載の投影システム。
【請求項６６】
冷却剤を反射鏡とホルダとの間において誘導することができる、請求項５７および６０乃至６５のいずれか１項に記載の投影システム。
【請求項６７】
前記ホルダが、良好な伝導性を有する材料、具体的には金属からなる、請求項５７および６０乃至６６のいずれか１項に記載の投影システム。
【請求項６８】
モータ駆動ファンが、投影システムの一部を形成しない、請求項５７および６０乃至６７のいずれか１項に記載の投影システム。
【請求項６９】
少なくとも１つの透明プレートおよび／またはレンズが、前記反射鏡の前に配置される、請求項５７および６０乃至６８のいずれか１項に記載の投影システム。
【請求項７０】
前記プレートが赤外光を反射する、請求項６９に記載の投影システム。
【請求項７１】
前記反射鏡および／または前記ホルダを対流によって冷却することができる、請求項５７および６０乃至７０のいずれか１項に記載の投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度の金属反射鏡を製作する方法および金属反射鏡に関する。投影システムも、本発明の主題を形成する。
【背景技術】
【０００２】
実際には、反射鏡は、広範な応用分野を有する。具体的にはヘッドランプ反射鏡、特に自動車産業の、およびデジタル・プロジェクタなどの投影システムに使用される反射鏡を挙げることが可能である。
【０００３】
独国特許第１００２９９０５号が、自動車車両用の反射鏡を記載しており、冷光コーティングが、蒸着処理によって加えられている。反射鏡は、プラスチックで作製されたベース本体を有する。
【０００４】
このタイプのプラスチック反射鏡は、具体的には耐熱性ではないという欠点を有する。具体的には、反射鏡が、冷光鏡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て部分的に吸収する層を備える場合、高い熱応力が、具体的には高出力投影システムの場合に、生じる。
【０００５】
同様にしばしば実際に使用される深絞り金属反射鏡は、しばしば必要な精度を有していない。さらに、これらの反射鏡は比較的薄い。材料の容積がこのように小さいために、特に投影システムにおいて、熱を十分に散逸させることが困難であり、その結果、反射鏡は、非常に高温になる。
【０００６】
米国特許第３９４４３２０号が、エナメル・コーティングを有する冷光鏡を開示している。このタイプのエナメル・コーティングの具体的な欠点は、非常に高レベルの精度を達成することが不可能であるということであり、これは、投影システムの光学品質に対して悪影響を与える。さらに、エナメル層は、非常に感温性であり、その結果、このタイプの鏡は、高出力プロジェクタに使用することができない。
【０００７】
良好な光学特性を達成するために、ガラスで作製されたベース本体を有する反射鏡が、高出力プロジェクタに主に使用される。このタイプの反射鏡は、比較的精度が高いことを特徴とする。しかし、１つの欠点は、ガラスが、比較的不十分な熱導体であることであり、その結果、特に高出力プロジェクタにおいて熱を散逸させることが困難であり、このために、特に反射鏡の表面が高温になる。これは、具体的には、反射鏡が冷光鏡コーティングを有する、すなわち赤外線放射を透過し、かつ可視スペクトルの少なくとも一部領域において反射性である層を有する場合に当てはまる。ガラス本体を通過する赤外線放射のある割合がガラスによって吸収されるので、ガラス本体は、かなり加熱される。したがって、高出力投影システムのガラス反射鏡は、通常、限定されたサービス寿命しか有さない。
【特許文献１】独国特許第１００２９９０５号
【特許文献２】米国特許第３９４４３２０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
対照的に、本発明は、良好な光学特性を有する反射鏡を提供するという目的に基づく。本発明の他の目的は、高温に敏感ではなく、発生する熱の良好な散逸を可能にする反射鏡を提供することである。本発明の他の目的は、良好な光学品質を有し、かつ高レベルの精度で製作することができる金属反射鏡と冷光鏡との組合わせを提供することである。本発明の他の目的は、良好な光学特性および高度の熱散逸を有する投影システムを提供することである。また、交換が容易である反射鏡を有する高出力投影システムの生産を可能にすることも意図する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、独立請求項のうちの１項に記載の、高精度反射鏡を製作する方法、反射内面および外面を有する反射鏡、金属反射鏡をコーティングする方法、ならびに投影システムによって達成される。
本発明の好ましい実施形態および改良は、それぞれの従属請求項において与えられる。
【００１０】
本発明によれば、まず金属製の固体本体を提供し、次いで、材料切削機械加工によって反射鏡の形状を製作することによって、高精度反射鏡が製作されることがもたらされる。したがって、高精度の厚壁金属反射鏡を製作することが可能である。対照的に、深絞り金属反射鏡は、薄い材料からなる。この場合、深絞り作業によって製作される形状は、材料切削機械加工を使用するときに達成される形状と同程度の精度とすることができない。
【００１１】
提供される固体材料の本体は、任意の望ましい形状を有することが可能である。例えば、反射鏡が、立方体のスチール・ブロックまたは丸い材料から製作されることを考慮することが可能である。しかし、より少ない材料を切削すればよいように、反射鏡の形状にすでに基本的に対応する形状で半完成品を提供することも考慮可能である。
【００１２】
驚くべきことに、このようにして製作される金属反射鏡は、ガラス反射鏡と同様の精度を有し、同様に良好な光学特性を有することができ、さらに、対応する高精度ガラス反射鏡を製作するよりはるかに安価であることが判明した。
【００１３】
さらに、材料切削機械加工は、放物線または楕円の形態だけでなく、任意の望ましいファセット形態をも含めて、任意の望ましい反射鏡の形状を製作するために使用することができる。
【００１４】
さらに、本発明により製作される金属反射鏡は、熱安定性が高く、そして特に、厚壁反射鏡の形状が可能であるので、特に連続的に熱を散逸させることができるということを特徴とする。
【００１５】
本方法の１つの好ましい実施形態では、チップ形成加工が実施される。具体的には、反射鏡の形状は、旋削またはミリングされる。このタイプの加工は、実際の応用例から熟知されており、例えばダイヤモンド先端器具を使用して、非常に正確に実施することができる。
【００１６】
特に、より複雑な形状が製作される場合、反射鏡の形状の少なくとも一部が、放電機械加工によって製作されることが推奨される。特に狭いチャネルは多くの場合、このタイプの機械加工を使用してのみ、実現することができる。
【００１７】
反射鏡の表面、すなわち、反射鏡の前面にある反射表面は、粗さが低く、かつ寸法の精度が高くなるように、表面処置する、具体的にはラップ仕上げ、研削、または研磨することが好ましい。
【００１８】
本方法の１つの好ましい実施形態では、放物線または楕円の反射鏡形状が製作されるが、ファセット形状など、あらゆる他の望ましい形状も考慮可能である。
【００１９】
本発明の１つの改良では、やはり金属切削処理によって、１つの構造が、反射鏡の背面、すなわち反射鏡の側面から遠い側面の上に製作される。
【００２０】
特に、本発明による方法により、ねじ山、冷却リブ、または位置決め手段もしくは中心揃え手段を背面に配置することが可能になる。したがって、中心揃えピン、ねじ山などの機能要素を背面の上に有する単一部品反射鏡を提供することが可能である。
【００２１】
この文脈において、反射鏡のベース本体が、金属、具体的にはステンレス・スチール、アルミニウム、銅、または銀から実質的になることが特に有利である。ガラスとは異なり、これらの材料は、もろい破片になりにくく、その結果、複雑な形状または冷却通路になることさえ可能である。特定のスチール合金、アルミニウム、銅、または銀など、高い熱伝熱率を有する金属が特に好ましい。
【００２２】
本発明の１つの改良では、反射鏡は、反射層、特にアルミニウムおよび銀からなる層で前面がコーティングされる。このタイプの層は、表面の反射率を増大させ、一般的に知られている。
【００２３】
特に、金属反射鏡が、適切な冷光鏡層でコーティングされることも提供される。これらは、当業者には既知の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の可視光を反射し、金属反射鏡を冷光鏡にする。本発明による反射鏡は、高度の熱散逸を可能にすることが特に有利であるが、その理由は、このタイプのコーティングにより、反射鏡に対する熱応力が大きく増大するからである。
【００２４】
特に、本出願によれば冷光鏡層をも含む光学機能層が、ＰＶＤ（物理蒸着）プロセスまたはＣＶＤ（化学蒸着）プロセスによって付与されることがもたらされる。このようにして付与される層は、高い寸法精度を特徴とし、基材に確実に結合され、薄い膜の厚さで付与することができる。
【００２５】
特に、少なくとも２つの層が真空装置などの１つの装置において付与される場合、有利である。この文脈において、特に、反射層をまず加え、次いで冷光鏡層を加えることが考慮された。さらに、反射鏡が、耐引っ掻き性層または自己清浄層を備えることも推奨される。好ましいことであるが、これらの層が１つの装置において付与される場合、全コーティング作業を一挙に実施することができる。
【００２６】
本発明は、反射内面および外面を有する反射鏡にも関する。この反射鏡は、金属基材、およびＰＶＤプロセスまたはＣＶＤプロセスによって蒸着された少なくとも１つのコーティングを含む。
【００２７】
本発明者らは、プラスチックまた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プロセスおよびＣＶＤプロセスは、適切な処理パラメータが適切に採用される場合、金属反射鏡のコーティングにも基本的に適切であることを発見した。特に、蒸着コーティング、特に反射コーティングを有するこのタイプの金属反射鏡により、ガラス反射鏡と同様であるが、熱散逸が著しく改善され、かつサービス寿命がより長い良好な光学特性を達成することが可能になる。
【００２８】
熱散逸を改善するために、冷却リブが反射鏡の外面上に配置されることがもたらされる。代替として、またはこれに加えて、反射鏡は、外部冷却回路に接続される冷却通路をも有することが可能である。したがって、外部冷却装置を介して反射鏡を直接冷却し、熱を散逸させることが可能である。具体的には、外部冷却剤回路に接続するための少なくとも１つのフランジが存在することがもたらされる。この文脈において、反射鏡のベース本体が、金属から実質的になることが重要である。正確なねじ山および冷却通路をガラスで形成することは非常に困難である。
【００２９】
本発明の１つの改良では、反射鏡は、冷却剤で少なくとも部分的に充填される空洞を含む。冷却剤は、例として、冷却リブが存在することも可能であるこの空洞内を循環することができ、したがって、対流のみによって反射鏡を冷却することができる。したがって、高出力プロジェクタについても、空気の強制循環のなしで冷却する反射鏡を提供することさえ考慮可能である。高出力投影システムにおける空気のファン動作強制循環でさえ、比較的うるさいという欠点を有する。これは、具体的にはフィルム映写用の光源について極度に不利である。
【００３０】
本発明の１つの改良では、ほぼ動作温度において相転移する冷却剤が導入される。例として、反射鏡の空洞が、このタイプの冷却剤で部分的にのみ充填されることが考慮可能であり、これにより、凝縮および気体状態への転移により、より高い冷却能力が可能になる。
【００３１】
本発明の１つの改良では、反射鏡は、少なくともその背面上に位置決め手段を有する。位置決め手段という用語は、対応するホルダ中に決められた方法で反射鏡を装着することを可能にする当業者には既知の任意のデバイスを意味すると理解されたい。使用される位置決め手段は、ピン、目違いシステム、または代替としてコーン、ならびに当業者には熟知されている他の手段とすることが可能である。本発明による反射鏡の他の利点は、このタイプの位置決め手段は、高レベルの精度で金属基材の上に配置する、またはその中に導入することができ、したがって、正確に規定された位置に反射鏡をはめ込むことが可能になることである。したがって、反射鏡の交換が容易であり、交換後に反射鏡を調節する必要のない投影システムを提供することが可能である。
【００３２】
特に、これがプロジェクタの反射鏡である場合、反射鏡が、内面上において赤外線放射を好ましくは吸収するコーティングを有する場合、すなわち冷光鏡として構成される場合に有利である。
【００３３】
このタイプの赤外線吸収層は、例えば、赤外線においてだけでなく、可視スペクトル領域においても吸収する黒色層を備えることが可能である。これらは、例えば蒸着によって付与することができる。とりわけ、ＴｉＣＮ、ＷＣＨ、およびＡｌＴｉＮの層が、この目的には適切であることが判明している。具体的には、吸収エナメル層が、熱応力に耐える良好な能力を有する。他の選択肢は、黒色層が、電気めっきによって、または基材材料との化学反応によって製作されることである。このようにして、吸収陽極酸化処理層が製作される。最後に、黒色クロムおよび／または黒色ニッケルの層を加えることも可能であり、このためには、電気めっきによる電着が同様に適切である。このタイプの層は、広範な波長範囲にわたって非常に良好な吸収特性を有する。
【００３４】
黒色層に付与された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、本発明の１つの改良によれば、反射鏡の少なくとも内面上に配置された黒色層は、可視光、および特に最高で１８００ナノメートルの赤外線の領域においても少なくとも８０％の吸収率を有し、最高で２４００ナノメートルの波長について少なくとも７５％の吸収を有することが好ましい。
【００３５】
反射鏡の反射内面は、２００ｎｍ未満、好ましくは５０ｎｍ未満、特に好ましくは２０ｎｍ未満の粗さの平均Ｒａを有することが有利である。そのような滑らかな構造は、高い反射率を特徴とする。
【００３６】
反射鏡の１つの好ましい実施形態では、少なくとも内面上の許容ゾーン幅は、２００μｍ未満、好ましくは５０μｍ未満、特に好ましくは１０μｍ未満である。金属反射鏡により、望ましい寸法からごくわずかな逸脱のみを有する高精度な構成要素を提供することが可能である。
【００３７】
反射鏡の１つの好ましい実施形態では、少なくとも反射内面の上において、０．３ｍｍを超える、好ましくは０．８ｍｍを超える、特に好ましくは１．５ｍｍを超える材料の厚さを有する。したがって、少なくとも反射鏡シェルが、特に良好な熱散逸を可能にする比較的厚い壁の金属構造を形成することがもたらされる。これは、深絞り反射鏡を使用するときは可能ではないが、その理由は、深絞り加工は、薄い壁の金属シートにのみ適しているからである。
【００３８】
１つの好ましい実施形態では、反射鏡は、単一部品の形態にある。本発明の文脈において、反射鏡は、本発明の主題としても記述されるように、冷却通路、冷却リブなどを含む構成要素全体を意味することを理解されたい。
【００３９】
本発明の１つの改良では、反射鏡は、少なくとも背面上に、断面がほぼクレータの形状の凹みを有する。このタイプの凹みは、ディンプルとしても知られ、特に有利な効果を有し、それにより、流体が反射鏡を流れるとき、熱散逸を大きく改善することができる乱流または竜巻状の構造が形成される。
【００４０】
本発明の主題は、金属反射鏡をコーティングする方法でもある。この方法は、金属を備える反射鏡基材を提供することと、機能層、具体的には吸収層および／または反射層を反射鏡基材の表面上に蒸着することとを含む。吸収層という用語は、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。蒸着プロセスによって、具体的には化学蒸着プロセスまたは物理蒸着プロセスによって、非常に高い精度で層を形成することができる。
【００４１】
使用される反射鏡の基材が、金属切削機械加工によって固体材料から製作された基材、または深絞り金属ベース本体であることがもたらされる。
【００４２】
具体的には、蒸着プロセスによって付与された冷光鏡コーティングを有する冷光金属反射鏡を提供することを意図する。
【００４３】
このタイプの層は、具体的には、金属層を蒸着し、次いで酸化させて、酸化物層および窒化物層を蒸着することによって達成することができる。
【００４４】
具体的には、金属反射鏡の表面の反射率を増大させるために、反射層、具体的にはアルミニウムまたは銀の層がまず蒸着されることがもたらされるが、その理由は、多くの金属材料、具体的には工具鋼は、可視領域において比較的低度の反射のみを本質的に有するからである。
【００４５】
次いで、例えば酸化ケイ素および酸化チタンなど、高反射率および低反射率を有する副層からなる透明な交互層が、冷光鏡層として付与されることが提供される。本発明の文脈において、透明という用語は、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明な特性を有する層を意味すると理解されたい。具体的には、赤外線放射を部分的に吸収する少なくとも１つの酸化クロムも、交互層システムにおいて提供される。
【００４６】
当業者なら熟知している有利な蒸着処理には、スパッタリングおよび蒸発コーティング処理ならびに電子ビーム物理蒸着などのＰＶＤ処理、または具体的にはプラズマ改良ＣＶＤ処理であるＣＶＤ処理がある。
【００４７】
本方法の１つの改良では、具体的には深絞り金属反射鏡の場合、冷却リブが背面に溶接、はんだ付け、または接着結合されることが提供される。特に、薄壁深絞り金属反射鏡の場合、熱散逸は、しばしば不十分である。したがって、本発明によれば、冷却リブを反射鏡の背面にはんだ付けすることが提供される。
【００４８】
１つの特定の実施形態では、フィンが、反射鏡の軸に平行に配置されることがもたらされる。フィンという用語は、ある点に向かって、実質的に後部に向かって薄くなる金属シートを意味すると理解されたい。
【００４９】
本発明の１つの改良では、フィンは、中心揃え手段を同時に備え、具体的には、位置決めピンが、フィンの端部にはめ込まれ、この位置決めピンによって、反射鏡を対応するホルダに正確にはめ込むことができる。
【００５０】
本発明の他の主題は、金属反射鏡および金属反射鏡のホルダを備える投影システムであり、位置決め手段が、反射鏡とホルダとの間に配置される。
【００５１】
この応用分野の文脈において、金属反射鏡は、金属を実質的に含む反射鏡、具体的には、金属基材を有する本発明による反射鏡を意味すると理解されたい。具体的には位置決めピン、目違いシステム、またはコーンである位置決め手段によって、反射鏡をホルダ中に正確に固着することが可能である。したがって、反射鏡およびホルダを有する投影システムを提供することが可能であり、これにより、その後に調節せずに反射鏡を交換することが可能になる。具体的には、固体材料から製作された反射鏡を使用することが有利であり、反射鏡において、位置決め手段は、背面構造の一部を形成することが可能である。この分脈において、このタイプの金属反射鏡は、高い寸法精度を有して製作することができ、ピンおよびねじなどの機械機能要素を固体金属材料から特に首尾よく形成することができるということが、本願の投影システムにとって有利である。
【００５２】
本発明の１つの改良では、伝熱ペーストが、投影システムの反射鏡とホルダとの間に配置される。これにより、反射鏡からホルダへの熱散逸がさらに改善される。
【００５３】
本発明の１つの改良では、反射鏡およびホルダは、ラッチ可能システムによって、具体的には差込みクロージャによって、互いに接続することができる。具体的には、反射鏡をホルダ中にラッチすることができ、したがって、はめ込みおよび取外しが容易であるということが提供される。
【００５４】
本発明によれば、具体的には冷光鏡コーティングを有する反射鏡の冷却は、ホルダを介して実施することもできる。また、冷却剤が反射鏡とホルダとの間を通過することも提供される。この冷却剤は、任意の望ましい流体とすることが可能であり、すなわち空気を含む。熱がホルダを介しても散逸される場合、良好な伝熱性を有する材料、具体的には金属が、ホルダについて同様に使用されることが好都合である。また、冷却リブがホルダの上に配置されることも可能である。したがって、モータ駆動ファンを使用する必要のない投影システムを提供することが可能である。熱は、放射および対流のみによって散逸させることができる。
【００５５】
透明プレートまたはレンズが、保護を提供するために、または他の光学機能を達成するために、反射鏡の前に配置されることが有利である。
【００５６】
本発明の１つの改良は、赤外線領域の光を反射することが好ましいプレートを使用し、それにより、熱放射が外部に通過することを防止する。このタイプの設計は、具体的には、熱を迅速に散逸させる本発明による金属反射鏡の特性によって可能になる。
本発明は、図１ａから図１０の図面を参照して、以下でより詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
図１ａから１ｆは、付与されたコーティングの様々な実施形態における本発明による反射鏡１の概略的な断面図を示す。反射鏡は、チップ形成加工によって金属ブロックから製作され、したがって、厚壁金属基材２を有する。反射鏡の形状は、ほぼ放物線である。反射鏡１は、同心カットアウト９を有し、それを経て発光手段を導入することができる。
【００５８】
図１ａに示される例示的な実施形態によれば、金属基材２は、銀またはアルミニウムの反射層３およびＳｉＯ２などの単一層の形態の保護層６を備える。光源７が、反射鏡の中心において概略的に示されている。
【００５９】
図１ｂに示される例示的な実施形態によれば、金属基材２は、銀またはアルミニウムの反射層３および交互層４を備える。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付与された全体で３つの酸化チタンおよび酸化ケイ素の層を備える。この例示的な実施形態の付与された交互層は、反射鏡１のコーティングされていない金属表面の反射と比較して、可視光の少なくともいくらかの反射を増大させる機能を有する。光源７が、反射鏡の中心において概略的に示されている。
【００６０】
図１ｃに示される例示的な実施形態によれば、金属基材２は、銀またはアルミニウムの反射層３、部分吸収酸化クロム層５、および交互層４を備える。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付与された全体で４つの酸化チタンおよび酸化ケイ素の層を備える。この例示的な実施形態の機能は、反射金属基材上の冷光鏡コーティングの機能である。光源５が、反射鏡の中心において概略的に示されている。
【００６１】
図１ｄに示される例示的な実施形態によれば、金属基材２は、銀またはアルミニウムの反射層３、および金属表面の反射を増大させるための反射層３の上の交互層４を備える。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付与された全体で３つの酸化チタンおよび酸化ケイ素の層を備える。部分吸収酸化クロム層５およびもう1つの交互層４を備える冷光鏡コーティングが、この高反射表面に付与されている。この例示的な実施形態では、このもう１つの交互層４は、スパッタリングによって交互に付与された全体で４つの酸化チタンおよび酸化ケイ素の層を備える。この例示的な実施形態の機能は、特に高い反射性の金属表面の上の冷光鏡コーティングの機能である。光源７が、反射鏡の中心において概略的に示されている。
【００６２】
図１ｅに示される例示的な実施形態によれば、金属基材２は、銀またはアルミニウムの反射層３を備える。各々部分吸収酸化クロム層５および後続する交互層４を備える分割冷光鏡コーティングが、この反射層３に付与されている。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付与された全体で４つの酸化チタンおよび酸化ケイ素の層を備える。この例示的な実施形態の機能は、特に良好な冷光鏡作用を有する反射金属基材の上の冷光鏡コーティングの機能である。光源７が、反射鏡の中心において概略的に示されている。
【００６３】
図１ｆに示される例示的な実施形態によれば、金属基材２は、銀またはアルミニウムの反射層３、および金属表面の反射を増大させるための反射層３の上の交互層４を備える。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付与された全体で３つの酸化チタンおよび酸化ケイ素の層を備える。各々部分吸収酸化クロム層５および後続交互層４を備える分割冷光鏡コーティングが、この交互層３に付与されている。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付与された全体で４つの酸化チタンおよび酸化ケイ素の層を備える。この例示的な実施形態の機能は、特に良好な冷光鏡作用を有する特に高度に反射する金属基材の上の冷光鏡コーティングの機能である。光源７が、反射鏡の中心において概略的に示されている。
【００６４】
図１ｇは、本発明による反射鏡の他の例の概略的な断面図を示す。吸収黒色層３３が、反射鏡の内面に付与されており、冷光反射鏡と同様に可視光を反射し、赤外光を透過させる交互層システムが、黒色層３３に付与されている。赤外光は、黒色層３３によって吸収されて、熱に変換され、反射鏡本体または金属基材によって取り込まれ、適切であれば、冷却剤を使用して散逸させることができる。
【００６５】
例えば、黒色層は、蒸着によって付与されたＴｉＣＮ、ＷＣＨ、またはＡｌＴｉＮの層を備えることが可能である。温度変化に耐える能力に関して、吸収エナメル層が特に適切であることも実証されている。このタイプの層は、吸収陽極酸化処理層として電気めっきによって同様に形成することができる。黒色クロムおよび／または黒色ニッケル層も適切である。
【００６６】
本発明による黒色層は、それが、可視光において、および特に最高で１８００ナノメートルの波長の赤外領域においても少なくとも８０％の吸収率を有し、最高で２４００ナノメートルの波長について少なくとも７５％の吸収率を有する場合に特に適している。
【００６７】
図２は、図１ｃに示される実施形態の例に基づいて、厚壁金属基材２、反射層３、および赤外吸収冷光鏡コーティングを有する反射鏡１の概略的な断面図を同様に示す。提供される光源７は、高出力ランプである。
【００６８】
図３は、本発明による反射鏡１の概略的な例を同様に示す。この反射鏡１は、チップ形成加工によって固体金属ブロックから同様に製作される。反射鏡は、単一部品の形態にある。その背面上において、金属基材２は、蛇行冷却リブ８を有し、その前面上において、図１ｃに示される実施形態の例に基づいて、反射層３および赤外吸収冷光ミラー・コーティングを同様に備える。
【００６９】
図４は、概略的な透視図において、本発明による反射鏡の他の例示的な実施形態を示す。反射鏡１は、冷却リブ８、および側壁中にボアの形態のカットアウト９を有し、カットアウト９により、発光手段（図示せず）を導入することが可能になる。
【００７０】
図５は、本発明による反射鏡の他の実施形態を示す。この反射鏡１は、背面上にディンプルとしても知られるクレータ状の凹み１０の形態の構造を有する。適切な境界条件を与えられると、これらのディンプルにより、流される冷却流体において乱流が発生する。このようにして、反射鏡からの熱の散逸をかなり改善することができる。
【００７１】
図６は、本発明による反射鏡１の他の概略的な断面図を示す。位置決め手段として、この反射鏡は、位置決めピン１１を有し、これにより、反射鏡をホルダ（図示せず）の規定の位置にはめ込むことができる。さらに、赤外線吸収プレート１２が前面上に配置され、それにより、外部に逃げる赤外線放射はごく少量になる。
【００７２】
図７は、本発明による反射鏡１の例示的な実施形態の他の概略的な断面図を示す。この反射鏡も、金属基材２を備える。反射鏡は、冷却通路１３が凹んで設けられる蛇行冷却リブ８を有する。冷却通路は、入口１４および出口１５において外部冷却回路（図示せず）に接続することができる。
【００７３】
図８は、本発明による反射鏡の他の有利な実施形態を示す。反射鏡１は、金属ベース本体を備え、金属ベース本体は、縁側に冷却リブ８を有する金属基材２からなる。背面上において、反射鏡１は、冷却剤で充填される空洞１６をも有し、これにより、対流による空洞における冷却がさらに改善される。したがって、高出力発光手段の形態の光源７を備える反射鏡１の場合でも、例えば電気動作ファンによる、空気の強制循環を不要にすることが可能である。
【００７４】
図９は、本発明によるコーティング処理のためのコーティング装置２０の概略的な実施形態を示す。コーティング装置２０は、反射鏡基材２２が上に配置されるコンベヤ・ベルト２１を備える。コンベヤ・ベルトの搬送方向は、矢印によって示される。まず銀またはアルミニウムのターゲット２５を使用するスパッタリング処理によって、反射性の銀またはアルミニウムの層を付与することができる。次いで、クロムターゲット２６を使用して、スパッタリングによってクロム層を付与することができる。次いで、基材は、ケイ素ターゲット２７およびチタンターゲット２８を通り過ぎて移動する。それら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て、酸化クロムおよび酸化ケイ素の交互層システムを付与することが可能である。装置は、少なくとも１つの真空ポンプ２４によって排気される。
【００７５】
図１０は、本発明による投影システムの概略図を示す。反射鏡は、金属ベース本体２の一部である位置決めピン１１の形態の位置決め手段を有する。高出力照明ランプの形態の光源７が、反射鏡１に配置される。位置決めピン１１により、反射鏡１をホルダ３０の規定の位置にはめ込むことが可能になる。次いで、反射鏡１は、ホルダ３０を介してねじ込むことができるねじ３１によって、脱落できないように固定される。
【００７６】
図１１から１３は、赤外線吸収層の様々な例示的な実施形態のスペクトル吸収特性を示し、例えば、図１ｇに示される反射鏡の黒色層３３として使用することができ、または、図１ｃから１ｆもしくは図２に示される例示的な実施形態において示される吸収酸化クロム層５に加えて、またはその代替として使用することができる。この文脈において、図１１は、黒色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鏡本体の上に電着されることが好ましい。図１１から、このタイプの層は、広範な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がわかる。例えば、スペクトル吸収は、３００ｎｍ未満から２４００ｎｍを超える範囲において導入される放射の約９５％である。
【００７７】
図１２は、黒色層として黒色陽極酸化処理層の吸収特性を示す。吸収は、この場合、可視スペクトル領域において特に高く、したがって、反射率は、赤外線において緩慢に増大する。全体として、黒色陽極酸化処理層により、４００ナノメートルから２４００ナノメートルの波長範囲において導入される放射の約８５％から９５％が吸収されることがわかる。
【００７８】
最後に、図１３は、吸収エナメル層の形態にある黒色層のスペクトル反射率を示す。吸収特性は、黒色陽極酸化処理層または黒色クロム層よりわずかに悪いが、この場合も、平均して少なくとも７５％の吸収が、可視光および特に赤外線領域においても達成される。スペクトル吸収は、紫外線領域から２４００ナノメートルの赤外線まで依然として７５％を超え、特に、最高で１８００ナノメートルの波長の範囲では、約８０％を超える。さらに、エナメル層は、金属基材に対する非常に良好な結合を有し、温度変化に耐える非常に良好な能力を有する。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１ａ】反射性のアルミニウムまたは銀の層と、その上のＳｉＯ２などの保護層とを有する、本発明による反射鏡の概略的な断面図である。
【図１ｂ】反射性のアルミニウムまたは銀の層と、可視スペクトル領域における反射率を増大させるためにその上にＳｉＯ２層およびＴｉＯ２層の交互層システムとを有する、本発明による反射鏡の概略的な断面図である。
【図１ｃ】反射性のアルミニウムまたは銀の層と、その上の冷光鏡コーティングとを有し、酸化クロム層と、その上にＳｉＯ２層およびＴｉＯ２層からなる交互層システムとを備える、本発明による反射鏡の概略的な断面図である。
【図１ｄ】反射性のアルミニウムまたは銀の層と、可視スペクトル領域における反射率を増大させるためのその上のＳｉＯ２層およびＴｉＯ２層からなる交互層システムと、その上の冷光鏡コーティングとを有し、酸化クロム層と、その上にＳｉＯ２層およびＴｉＯ２層からなる交互層システムとを備える、本発明による反射鏡の概略的な断面図である。
【図１ｅ】反射性のアルミニウムまたは銀の層と、その上の２部分冷光鏡コーティングとを有し、酸化クロム層と、その上のＳｉＯ２層およびＴｉＯ２層からなる交互層システムと、さらにその上にＳｉＯ２層およびＴｉＯ２層からなる交互層システムを有するもう1つの酸化クロム層とを備える、本発明による反射鏡の概略的な断面図である。
【図１ｆ】反射性のアルミニウムまたは銀の層と、可視スペクトル領域における反射率を増大させるためのその上の交互層と、さらにその上の２部分冷光鏡コーティングとを有し、酸化クロム層と、その上のＳｉＯ２層およびＴｉＯ２層からなる交互層システムと、さらにその上にＳｉＯ２層およびＴｉＯ２層からなる交互層システムを有するもう１つの酸化クロム層とを備える、本発明による反射鏡の概略的な断面図である。
【図１ｇ】吸収黒色層およびその上の交互層システムを有する、本発明による反射鏡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鏡の同様の概略的な断面図である。
【図３】冷却リブを備える本発明による反射鏡の概略図である。
【図４】冷却リブを有する本発明による反射鏡の概略図である。
【図５】クレータ状の凹みを有する本発明による反射鏡の概略的な透視図である。
【図６】中心揃え手段および反射保護プレートを備える本発明による反射鏡の他の概略的な断面図である。
【図７】外部冷却剤供給を備える本発明による反射鏡の概略図である。
【図８】冷却流体のための空洞および冷却リブを装備したベース本体を備える、本発明による反射鏡の他の概略的な断面図である。
【図９】本発明による反射鏡をコーティングすることを意図したコーティング装置を示す図である。
【図１０】本発明による投影システムの概略図である。
【図１１】本発明による反射鏡について冷光反射鏡コーティングの赤外線吸収層として使用することができる黒色層の反射率のスペクトル曲線を示す図である。
【図１２】本発明による反射鏡について冷光反射コーティングの赤外線吸収層として使用することができる黒色層の反射率のスペクトル曲線を示す図である。
【図１３】本発明による反射鏡について冷光反射鏡コーティングの赤外線吸収層として使用することができる黒色層の反射率のスペクトル曲線を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  反射鏡
２  金属基材
３  反射層
４  交互層
５  酸化クロム層
６  保護層
７  光源
８  冷却リブ
９  カットアウト
１０  凹み
１１  位置決めピン
１２  プレート
１３  冷却通路
１４  入口
１５  出口
１６  空洞
２０  コーティング装置
２１  コンベヤ・ベルト
２２  基材
２３  酸素源
２４  真空ポンプ
２５  ＡｌターゲットまたはＡｇターゲット
２６  Ｃｒターゲット
２７  Ｓｉターゲット
２８  Ｔｉターゲット
３０  ホルダ
３１  ねじ
３３  黒色層
【図１ａ】
2007011333.tif 000003
【図１ｂ】
2007011333.tif 000004
【図１ｃ】
2007011333.tif 000005
【図１ｄ】
2007011333.tif 000006
【図１ｅ】
2007011333.tif 000007
【図１ｆ】
2007011333.tif 000008
【図１ｇ】
2007011333.tif 000009
【図２】
2007011333.tif 000010
【図３】
2007011333.tif 000011
【図４】
2007011333.tif 000012
【図５】
2007011333.tif 000013
【図６】
2007011333.tif 000014
【図７】
2007011333.tif 000015
【図８】
2007011333.tif 000016
【図９】
2007011333.tif 000017
【図１０】
2007011333.tif 000018
【図１１】
2007011333.tif 000019
【図１２】
2007011333.tif 000020
【図１３】
2007011333.tif 000021
【外国語明細書】
[Title of the Invention]
Metal reflector and process for producing it
[Detailed Description of Invention]
The invention relates to a process for producing a high-precision metal reflector and to a metal reflector. A projection system also forms the subject matter of the invention.
In practice, reflectors have a wide range of applications; mention may be made in particular of headlamp reflectors, in particular in the automotive industry, and of reflectors as used for projection systems, for example digital projectors.
DE 100 29 905 describes a reflector for a motor vehicle, in which a cold-light coating has been applied by means of a deposition process. The reflector has a base body made from plastic.
Plastic reflectors of this type have the drawback of not being particularly heat-resistant. In particular if the reflector is provided with what is known as a cold-light mirror coating, i.e. a layer which transmits and partially absorbs infrared radiation, high thermal stresses are produced in particular in the case of high-power projection systems.
Deep-drawn metal reflectors, which are likewise often used in practice, often do not have the required accuracy. Furthermore, these reflectors are relatively thin. On account of this small volume of material, it is difficult to sufficiently dissipate the heat, in particular in a projection system, and consequently the reflector reaches very high temperatures.
US 3,944,320 discloses a cold-light mirror with an enameled coating. A particular drawback of enameled coatings of this type is that it is impossible to achieve a very high level of accuracy, which has an adverse effect on the optical quality of a projection system. Furthermore, the enamel layer is highly temperature-sensitive, and consequently a mirror of this type cannot be used for high-power projectors.
To achieve good optical properties, reflectors with a base body made from glass are primarily used for high-power projectors. Reflectors of this type are distinguished by a relatively high accuracy. However, one drawback is that glass is a relatively poor conductor of heat, and consequently it is difficult to dissipate the heat in particular in high-power projectors, which leads to high temperatures, in particular at the reflector surface. This applies in particular if the reflector has a cold-light mirror coating, i.e. a layer which preferably transmits infrared radiation and is reflective in at least a partial region of the visible spectrum. Since a certain proportion of the infrared radiation which passes through the glass body is absorbed by the latter, the glass body is considerably heated. Therefore, glass reflectors in high-power projection systems usually have only a limited service life.
By contrast, the invention is based on the object of providing a reflector with good optical properties. A further object of the invention is to provide a reflector which is not sensitive to high temperatures and allows good dissipation of heat which is generated. Another object of the invention is to provide a combination of metal reflector and cold-light mirror coating which has a good optical quality and can be produced with a high level of accuracy. A further object of the invention is to provide a projection system with good optical properties and a high dissipation of heat. It is also intended to allow the production of a high-power projection system with a reflector which is easy to replace.
The object of the invention is achieved by a process for producing a high-precision reflector, by a reflector having a reflecting inner side and an outer side, and by a process for coating a metal reflector and by a projection system as claimed in one of the independent claims.
Preferred embodiments and refinements of the invention are given in the respective subclaims.
According to the invention, there is provision for the production of a high-precision reflector by first of all providing a solid body made from metal and then producing the reflector geometry by a material-removing machining process. It is thus possible to produce thick-walled metal reflectors with a high degree of accuracy. By contrast, deep-drawn metal reflectors consist of thin material. In this case, the geometry produced by the deep-drawing operation cannot be anything like as accurate as that which is achieved when using a material-removing machining process.
The body of solid material provided may have any desired geometry; for example it is conceivable for the reflector to be produced from a cuboidal steel block or from a round material. However, it is also conceivable to provide a semi-finished product in a form which already basically corresponds to the geometry of a reflector, so that less material needs to be removed.
Surprisingly, it has emerged that the metal reflectors produced in this way have a similar accuracy to glass reflectors, can have similarly good optical properties and, moreover, are much less expensive to produce than corresponding high-precision glass reflectors.
Moreover, material-removing machining processes can be used to produce any desired reflector geometries, encompassing not just parabolic or elliptical forms, but also any desired faceted forms.
Moreover, the metal reflectors produced in accordance with the invention are distinguished by a high thermal stability and in particular by the fact that the heat can be dissipated particularly successfully, since thick-walled reflector geometries are possible.
In a preferred embodiment of the process, a chip-forming process is carried out; in particular, reflector geometry is turned or milled. Processes of this type are familiar from practical applications and can be carried out very accurately, for example using diamond-tipped tools.
In particular if more complicated geometries are to be produced, it is recommended for at least parts of the reflector geometry to be produced by an electrical discharge machining process. In particular narrow channels can often only be realized using machining processes of this type.
It is preferable for the reflector surface, i.e. the reflective surface on the front side of the reflector, to be surface-treated, in particular lapped, ground or polished, in order to produce a low roughness and high dimensional accuracy.
In a preferred embodiment of the process, a parabolic or elliptical reflector geometry is produced, but any other desired geometries, such as a faceted geometry, are also conceivable.
In a refinement of the invention, a structure is produced on the rear side of the reflector, i.e. the side which is remote from the reflective side, likewise by means of a material-removing process.
In particular, the process according to the invention makes it possible to provide the rear side with a screw thread, with cooling ribs or with locating or centering means. It is thus possible to provide a single-piece reflector which has functional elements, such as centering pins, screw threads, etc., on the rear side.
In this context, it is advantageous in particular for the reflector base body to substantially comprise a metal, in particular stainless steel, aluminum, copper or silver. Unlike glass, these materials are not prone to brittle fracture, and consequently even complicated geometries or cooling passages are possible. Metals with a high thermal conductivity, such as certain steel alloys, aluminum copper or silver, are particularly preferred.
In a refinement of the invention, the reflector is coated on the front side with a reflection layer, in particular with a layer comprising aluminum and silver. Layers of this type, which increase the reflectivity of a surface, are generally known.
In particular, there is also provision for the metallic reflector to be coated with a suitable cold-light mirror layer. These are coatings known to the person skilled in the art which absorb infrared light and reflect the visible light in at least a partial region of the visible spectrum, making the metallic reflector into a cold-light mirror. A particular benefit of the reflector according to the invention is that it allows a high dissipation of heat, since a coating of this type leads to greatly increased thermal stresses on the reflector.
In particular, there is provision for an optical functional layer, which according to the present application also includes the cold-light mirror layer, to be applied by means of a PVD (Physical Vapor Deposition) or CVD (Chemical Vapor Deposition) process. Layers applied in this way are distinguished by a high dimensional accuracy, are securely bonded to the substrate and can be applied in thin film thicknesses.
In particular, it is advantageous if at least two layers are applied in one installation, for example a vacuum installation. In this context, consideration has been given in particular to applying a reflection layer first and then a cold-light mirror layer. Furthermore, it is also recommended for the reflector to be provided with a transparent scratchproof layer or a self-cleaning layer. If the layers are applied in one installation, as is preferred, the entire coating operation can be carried out in one go.
The invention also relates to a reflector having a reflecting inner side and an outer side, which reflector includes a metal substrate and at least one coating deposited by means of a PVD or CVD process.
The inventors have discovered that PVD and CVD processes which have previously been developed for the coating of plastic or glass, if suitable process parameters are appropriately adapted, are fundamentally also suitable for the coating of metal reflectors. In particular, a metal reflector of this type with a deposited coating, in particular a reflection coating, allows similarly good optical properties to those of a glass reflector to be achieved but with a significantly improved dissipation of heat and a longer service life.
To improve the dissipation of heat, there is provision for cooling ribs to be arranged on the reflector outer side. As an alternative or in addition to this, the reflector may also have cooling passages for connection to an external cooling circuit. It is thus possible to directly cool the reflector and dissipate the heat via an external cooler. In particular, there is provision for there to be at least one flange for connection to an external coolant circuit. In this context, it is important for the reflector base body to substantially comprise metal. It is very difficult to form accurate screw threads and cooling passages in glass.
In a refinement of the invention, the reflector includes a cavity which is at least partially filled with a coolant. A coolant can circulate within this cavity, in which, by way of example, cooling ribs may also be present, and can thus cool the reflector by convection alone. It is thus even conceivable to provide reflectors which make do without forced circulation of air even for high-power projectors. Even fan-operated forced circulation of air in high-power projection systems has the drawback of being relatively loud. This is extremely disadvantageous in particular for beamers for film projection.
In a refinement of the invention, a coolant which undergoes a phase transition at approximately operating temperature is introduced. By way of example, it is conceivable for the cavity of the reflector to be only partially filled with a coolant of this type, which makes a higher cooling capacity possible through condensation and transition to the gaseous state.
In a refinement of the invention, the reflector has locating means at least on its rear side. The term locating means is to be understood as meaning any device known to the person skilled in the art which allows the reflector to be fitted in a defined way in a corresponding holder. The locating means used may be pins, a tongue-and-groove system or alternatively a cone, as well as other means familiar to the person skilled in the art. Another benefit of the reflector according to the invention is that locating means of this type can be arranged on or introduced into a metal substrate with a high level of accuracy and then allow the reflector to be fitted in an accurately defined position. It is thus possible to provide a projection system in which the reflector is easy to replace and does not have to be adjusted after it has been replaced.
In particular if this is a reflector for a projector, it is advantageous if the reflector has a coating which preferably absorbs infrared radiation on the inner side, i.e. is configured as a cold-light mirror.
An infrared-absorbing layer of this type may, for example, comprise a black layer which absorbs not only in the infrared but also in the visible spectral region. These can be applied, for example, by vapor deposition. Inter alia, TiCN, WCH and AlTiN layers have proven suitable for this purpose. In particular absorbing enamel layers have a good ability to withstand thermal stresses. Another option is for a black layer to be produced by electroplating or by chemical reaction with the substrate material. In this way, an absorbing anodized layer is produced. Finally, it is also possible to apply black chrome and/or black nickel layers, to which end deposition by electroplating is likewise suitable. Layers of this type have very good absorption properties over a wide wavelength range.
To achieve good cold-light properties in combination with an interference layer system applied to the black layer, according to a refinement of the invention, a black layer arranged at least on the inner side of the reflector has an absorption of at least 80% in the visible and in particular also the infrared region up to a wavelength of 1800 nanometers, and preferably has an absorption of at least 75% up to a wavelength of 2400 nanometers.
The reflecting inner side of the reflector advantageously has a roughness average Ra of less than 200 nm, preferably of less than 50 nm and particularly preferably of less than 20 nm. Such smooth structures are distinguished by a high reflectance.
In a preferred embodiment of the reflector, the tolerance zone width at least on the inner side is less than 200 μm, preferably less than 50 μm and particularly preferably less than 10 μm. With a metal reflector, it is possible to provide a high-precision component which has only extremely minor deviations from the desired dimension.
In a preferred embodiment of the reflector, at least on the reflecting inner side it has a material thickness of over 0.3 mm, preferably over 0.8 mm and particularly preferably over 1.5 mm. There is therefore provision for at least the reflector shell to form a relatively thick-walled metal structure which allows particularly good dissipation of heat. This is not possible when using deep-drawn metal reflectors, since deep-drawing processes are suitable only for thin-walled metal sheets.
In a preferred embodiment, the reflector is in the form of a single piece. In the context of the invention, reflector is to be understood as meaning the entire component which, as likewise described as the subject of the invention, includes cooling passages, cooling ribs or the like.
In a refinement of the invention, the reflector at least on the rear side has indentations with a cross section substantially in the shape of craters. Indentations of this type, which are also known as dimples, have the particularly advantageous effect whereby when a fluid is flowing past the reflector, turbulence or tornado-like structures are formed, which can considerably improve the dissipation of heat.
The subject of the invention is also a process for coating a metal reflector. This process involves providing a reflector substrate comprising metal and depositing a functional layer, in particular an absorption layer and/or a reflection layer, on the surface of the reflector substrate. The term absorption layer is to be understood as meaning a layer which has absorbing properties at least in a partial region of the wavelength spectrum. The reflection layer has reflecting properties at least in a partial region of the visible wavelength spectrum. Layers can be produced with a very high accuracy by means of a deposition process, in particular a chemical or physical deposition process.
There is provision for the reflector substrate used to be either a substrate produced from a solid material by means of a material-removing machining process or a deep-drawn metal base body.
In particular, it is intended to provide a cold-light metal reflector which has a cold-light mirror coating applied by means of a deposition process.
Layers of this type can be achieved in particular by depositing a metal layer and then oxidizing and depositing oxide and nitride layers.
In particular, there is provision for a reflection layer, in particular an aluminum or silver layer for increasing the reflectance of the surface of the metallic reflector, to be deposited first of all, since many metallic materials, in particular tool steels, inherently have only a relatively low degree of reflection in the visible region.
There is then provision for a transparent alternating layer made of sublayers with a high and low refractive index, such as for example silicon oxide and titanium oxide, to be applied as the cold-light mirror layer. In the context of the present application, the term transparent is to be understood as meaning a layer which has transparent properties at least in a partial region of the visible wavelength spectrum. In particular, at least one chromium oxide layer for partial absorption of the infrared radiation is also provided in the alternating layer system.
Advantageous deposition processes with which the person skilled in the art will be familiar include PVD processes, such as sputtering and evaporation coating processes, as well as electron beam physical vapor deposition, or CVD processes, in particular plasma-enhanced CVD processes.
In a refinement of the process, in particular in the case of a deep-drawn metal reflector, there is provision for cooling ribs to be welded, soldered or adhesively bonded to the rear side. In particular in the case of thin-walled deep-drawn metal reflectors, the dissipation of heat is often inadequate. Therefore, according to the invention there is provision for cooling ribs to be soldered to the rear side of the reflector.
In one particular embodiment, there is provision for fins to be arranged parallel to the reflector axis. The term fins is to be understood as meaning metal sheets which taper to a point substantially toward the rear.
In a refinement of the invention, the fins are simultaneously provided with centering means, in particular locating pins are fitted to the end of the fins, by means of which locating pins the reflector can be fitted accurately into a corresponding holder.
A further subject of the invention is a projection system, comprising a metal reflector and a holder for the metal reflector, with locating means being provided between reflector and holder.
In the context of the application, a metal reflector is to be understood as meaning a reflector which substantially includes metal, i.e. in particular a reflector according to the invention with a metal substrate. By means of the locating means, which are in particular locating pins, a tongue-and-groove system or a cone, it is possible to anchor the reflector accurately in a holder. It is thus possible to provide a projection system with reflector and holder, which makes it possible to replace the reflector without then having to adjust it. It is advantageous in particular to use a reflector produced from a solid material, in which the locating means may form part of the rear side structure. In this context, it is of benefit to the projection system that a metal reflector of this type can be produced with a high dimensional accuracy, and mechanical functional elements such as pins and screws can particularly successfully be formed from a solid metal material.
In a refinement of the invention, a thermally conductive paste is arranged between the reflector and holder of the projection system. This further improves the dissipation of heat from the reflector to the holder.
In a refinement of the invention, the reflector and holder can be connected to one another by means of a latchable system, in particular by means of a bayonet closure. In particular, it is provided that the reflector can be latched in the holder and is thus easy to fit and remove.
According to the invention, the cooling of the reflector, which in particular has a cold-light mirror coating, can also be effected by way of the holder. There is also provision for a coolant to be passed between the reflector and holder. This coolant may be any desired fluid, i.e. including air. If the heat is also to be dissipated via the holder, it is expedient for a material with a good thermal conductivity, in particular a metal, likewise to be used for the holder. It is also possible for cooling ribs to be arranged on the holder. It is thus possible to provide a projection system in which there is no need to use any motor-driven fans. The heat can be dissipated by radiation and convection alone.
It is advantageous for a transparent plate or lens to be situated in front of the reflector, to provide protection or to achieve further optical functions.
A refinement of the invention uses a plate which preferably reflects light in the infrared region, thereby preventing thermal radiation from penetrating to the outside. A design of this type is made possible in particular by the property of a metal reflector according to the invention of rapidly dissipating heat.
The invention is to be explained in more detail below with reference to the drawings Figure 1a to Figure 10
Figs 1a to 1f show a diagrammatic sectional view of a reflector 1 according to the invention in various embodiments of the applied coating. The reflector is produced from a metal block by means of a chip-forming process and accordingly has a thick-walled metal substrate 2. The reflector geometry is substantially parabolic. The reflector 1 has a concentric cutout 9, through which a luminous means can be introduced.
According to the exemplary embodiment shown in Fig. 1a, the metal substrate 2 is provided with a silver or aluminum reflection layer 3 and a protective layer 6 in the form of a single layer, for example of SiO2. A light source 7 is diagrammatically indicated in the center of the reflector.
In accordance with the exemplary embodiment shown in Fig. 1b, the metal substrate 2 is provided with a silver or aluminum reflection layer 3 and with an alternating layer 4. In this exemplary embodiment, the alternating layer 4 comprises a total of three titanium oxide and silicon oxide layers, applied alternately by sputtering. The applied alternating layers in this exemplary embodiment have the function of increasing the reflection of at least some of the visible light compared to the reflection of the uncoated metal surface of the reflector 1. A light source 7 is diagrammatically indicated in the center of the reflector.
In accordance with the exemplary embodiment shown in Fig. 1c, the metal substrate 2 is provided with a silver or aluminum reflection layer 3 and a partially absorbing chromium oxide layer 5 and an alternating layer 4. In this exemplary embodiment, the alternating layer 4 comprises a total of four titanium oxide and silicon oxide layers applied alternately by sputtering. The function of this exemplary embodiment is that of a cold-light mirror coating on a reflecting metal substrate. A light source 5 is diagrammatically indicated in the center of the reflector.
In accordance with the exemplary embodiment shown in Fig. 1d, the metal substrate 2 is provided with a silver or aluminum reflection layer 3 and an alternating layer 4 on top of it for increasing the reflection of the metallic surface. In this exemplary embodiment, the alternating layer 4 comprises a total of three titanium oxide and silicon oxide layers applied alternately by sputtering. A cold-light mirror coating, comprising a partially absorbing chromium oxide layer 5 and a further alternating layer 4, has been applied to this highly reflecting surface. In the exemplary embodiment, this further alternating layer 4 comprises a total of four titanium oxide and silicon oxide layers applied alternately by sputtering. The function of this exemplary embodiment is that of a cold-light mirror coating on a particularly highly reflecting metal substrate. A light source 7 is diagrammatically indicated in the center of the reflector.
In accordance with the exemplary embodiment shown in Fig. 1e, the metal substrate 2 is provided with a silver or aluminum reflection layer 3. A split cold-light mirror coating, comprising in each case a partially absorbing chromium oxide layer 5 and a subsequent alternating layer 4, has been applied to this reflection layer 3. In this exemplary embodiment, the alternating layer 4 comprises a total of four titanium oxide and silicon oxide layers applied alternately by sputtering. The function of this exemplary embodiment is that of a cold-light mirror coating on a reflecting metal substrate with a particularly good cold-light mirror action. A light source 7 is diagrammatically indicated in the center of the reflector.
In accordance with the exemplary embodiment shown in Fig. 1f, the metal substrate 2 is provided with a silver or aluminum reflection layer 3 and an alternating layer 4 on top of it for increasing the reflection of the metallic surface. In the exemplary embodiment, the alternating layer 3 comprises a total of three titanium oxide and silicon oxide layers applied alternately by sputtering. A split cold-light mirror coating, in each case comprising a partially absorbing chromium oxide layer 5 and a subsequent alternating layer 4, has been applied to this alternating layer 3. In this exemplary embodiment, the alternating layer 4 comprises a total of four titanium oxide and silicon oxide layers applied alternately by sputtering. The function of this exemplary embodiment is that of a cold-light mirror coating on a particularly highly reflecting metal substrate with a particularly good cold-light mirror action. A light source 7 is diagrammatically indicated in the center of the reflector.
Fig. 1g shows a diagrammatic cross-sectional view of a further example of a reflector according to the invention. An absorbing black layer 33 has been applied to the reflector inner side, and an alternating layer system which, like a cold-light reflector, reflects visible light and transmits infrared light, has been applied to the black layer 33. The infrared light is absorbed by the black layer 33 and converted into heat and can be taken up by the reflector body or the metal substrate and if appropriate dissipated using coolant.
The black layer may, for example, comprise a TiCN, WCH or AlTiN layer applied by vapor deposition. With regard to the ability to withstand temperature changes, an absorbing enamel layer has also proven particularly suitable. A layer of this type can likewise be formed by electroplating as an absorbing anodized layer. Black chrome and/or black nickel layers are also suitable.
A black layer according to the invention is particularly suitable if it has an absorption of at least 80% in the visible and in particular also the infrared region up to a wavelength of 1800 nanometers, and preferably has an absorption of at least 75% up to a wavelength of 2400 nanometers.
Fig. 2 likewise shows a diagrammatic sectional view of a reflector 1 with a thick-walled metal substrate 2, a reflection layer 3 and an infrared-absorbing cold-light mirror coating based on the example of the embodiment shown in Fig. 1c. The light source 7 provided is a high-power lamp.
Fig. 3 likewise shows a diagrammatic example of a reflector 1 according to the invention. This reflector 1 is likewise produced from a solid metal block by a chip-forming process. The reflector is in the form of a single piece. On its rear side, the metal substrate 2 has meandering cooling ribs 8, and on its front side it is likewise provided with a reflection layer 3 and an infrared-absorbing cold-light mirror coating based on the example of the embodiment shown in Fig. 1c.
Fig. 4 shows a further exemplary embodiment of a reflector according to the invention, in a diagrammatic perspective view. The reflector 1 has cooling ribs 8 and a cutout 9 in the form of a bore in the side wall, allowing the introduction of a luminous means (not shown).
Fig. 5 shows a further embodiment of a reflector according to the invention. This reflector 1 has a structure in the form of crater-like indentations 10, also known as dimples, on the rear side. Given suitable boundary conditions, these dimples lead to the generation of turbulence in the cooling fluid flowing past. In this way, the dissipation of heat from the reflector can be considerably improved.
Fig. 6 shows a further diagrammatic sectional view of a reflector 1 according to the invention. As locating means, this reflector has locating pins 11, by means of which the reflector can be fitted in a defined position in a holder (not shown). In addition, an infrared-absorbing plate 12 is arranged on the front side, so that only a small quantity of infrared radiation escapes to the outside.
Fig. 7 shows a further diagrammatic sectional view of an exemplary embodiment of a reflector 1 according to the invention. This reflector too comprises a metal substrate 2. The reflector has meandering cooling ribs 8 in which cooling passages 13 are recessed. The cooling passages can be connected at the inlet 14 and outlet 15 to an external cooling circuit (not shown).
Fig. 8 shows a further advantageous embodiment of a reflector according to the invention. The reflector 1 comprises a metal base body composed of a metal substrate 2 which has cooling ribs 8 at the edge sides. On the rear side, the reflector 1 also has a cavity 16, which is filled with coolant, which further improves the cooling in the cavity through convection. It is thus possible to dispense with forced circulation of air by means of, for example, electrically operated fans even in the case of a reflector 1 which comprises a light source 7 in the form of a high-power luminous means.
Fig. 9 shows a diagrammatic embodiment of a coating installation 20 for the coating process according to the invention. The coating installation 20 comprises a conveyor belt 21 on which the reflector substrates 22 are arranged. The running direction of the conveyor belt is marked by an arrow. First of all, a reflecting silver or aluminum layer can be applied by means of a sputtering process using a silver or aluminum target 25. Then, a chromium layer can be applied by sputtering using a chromium target 26. Then, the substrate moves past silicon targets 27 and titanium targets 28. By means of oxygen plasma sources 23 arranged between them, it is possible to produce a chromium oxide layer from the chromium layer and to apply an alternating titanium oxide and silicon oxide layer system. The installation is evacuated by means of at least one vacuum pump 24. 
Fig. 10 shows a diagrammatic view of a projection system according to the invention. The reflector has locating means in the form of locating pins 11 which are part of the metal base body 2. A light source 7 in the form of a high-power lighting lamp is arranged in the reflector 1. The locating pins 11 allow the reflector 1 to be fitted in a defined position in a holder 30. Then, the reflector 1 is secured so that it cannot drop out by means of a screw 31 which can be screwed through the holder 30.
Figs 11 to 13 show the spectral absorption properties of various exemplary embodiments of infrared-absorbing layers which can be used, for example, as black layer 33 for a reflector as shown in Fig. 1g or in addition or as an alternative to an absorbing chromium oxide layer 5 as is present in the exemplary embodiments shown in Figs 1c to 1f or Fig. 2. In this context, Fig. 11 shows the spectral reflection of a black chrome layer. A layer of this type is preferably deposited on the metallic reflector body by electroplating. It can be seen from Fig. 11 that a layer of this type has very good absorption properties over a wide wavelength range. For example, the spectral absorption is approx. 95% of the radiation introduced in a range from less than 300 nm to over 2400 nm.
Fig. 12 illustrates the absorption properties of a black anodized layer as the black layer. The absorption is in this case particularly high in the visible spectral region, then the reflectivity increases slowly in the infrared. Overall, it can be seen that with a black anodized layer, approx. 85% to 95% of the radiation introduced in the wavelength range from 400 nanometers to 2400 nanometers is absorbed.
Finally, Fig. 13 shows the spectral reflectivity of a black layer in the form of an absorbing enamel layer. The absorption properties are slightly worse than those of black anodized or black chrome layers, but in this case too an absorption of on average at least 75% is achieved in the visible and in particular also the infrared region. The spectral absorption even remains over 75% from the ultraviolet region to the infrared at 2400 nanometers, in particular over approx. 80% in a range up to a wavelength of 1800 nanometers. Moreover, the enamel layer has very good bonding to the metal substrate and a very good ability to withstand temperature changes.
[Brief Description of Drawings]
Fig. 1a    shows a diagrammatic sectional view of a reflector according to the invention with a reflecting aluminum or silver layer and a protective layer, e.g. of SiO2, on top of it,
Fig. 1b    shows a diagrammatic sectional view of a reflector according to the invention with a reflecting aluminum or silver layer and an alternating layer system of SiO2 and TiO2 layers on top of it for increasing the reflection in the visible region of the spectrum,
Fig. 1c    shows a diagrammatic sectional view of a reflector according to the invention with a reflecting aluminum or silver layer and a cold-light mirror coating on top of it, comprising a chromium oxide layer and an alternating layer system made up of SiO2 and TiO2 layers on top of it,
Fig. 1d    shows a diagrammatic sectional view of a reflector according to the invention with a reflecting aluminum or silver layer and an alternating layer system made up of SiO2 and TiO2 layers on top of it, for increasing the reflection in the visible region of the spectrum, and a cold-light mirror coating on top of it, comprising a chromium oxide layer and an alternating layer system made of SiO2 and TiO2 layers on top of it,
Fig. 1e    shows a diagrammatic sectional view of a reflector according to the invention having a reflecting aluminum or silver layer and a two-part cold-light mirror coating on top of it, comprising a chromium oxide layer and an alternating layer system made of SiO2 and TiO2 layers on top of it, as well as a further chromium oxide layer with an alternating layer system made of SiO2 and TiO2 layers on top of it,
Fig. 1f    shows a diagrammatic sectional view of a reflector according to the invention with a reflecting aluminum or silver layer and an alternating layer system on top of it for increasing the reflection in the visible region of the spectrum, as well as a two-part cold-light mirror coating on top of it, comprising a chromium oxide layer and an alternating layer system made up of SiO2 and TiO2 layers on top of it, as well as a further chromium oxide layer with an alternating layer system made up of SiO2 and TiO2 layers on top of it,
Fig. 1g    shows an example of a reflector according to the invention with an absorbing black layer and an alternating layer system on top of it,
Fig. 2          shows a likewise diagrammatic sectional view of a reflector according to the invention with a high-power lamp,
Fig. 3    shows a diagrammatic view of a reflector according to the invention comprising cooling ribs,
Fig. 4    shows a diagrammatic view of a reflector according to the invention with cooling ribs,
Fig. 5    shows a diagrammatic perspective view of a reflector according to the invention with crater-shaped indentations,
Fig. 6    shows a further diagrammatic sectional view of a reflector according to the invention comprising centering means and a reflecting protective plate,
Fig. 7    shows a diagrammatic view of a reflector according to the inventing comprising an external coolant feed,
Fig. 8    shows a further diagrammatic sectional view of a reflector according to the invention comprising a base body equipped with a cavity for a cooling fluid and cooling ribs,
Fig. 9    shows a coating installation intended for coating the reflectors according to the invention,
Fig. 10    shows a diagrammatic view of a projection system according to the invention,
Fig 11          shows spectral curves of the reflectivity of black layers as can be used as infrared-absorbing layers for cold-light reflector coatings for reflectors according to the invention.
Fig 12          shows spectral curves of the reflectivity of black layers as can be used as infrared-absorbing layers for cold-light reflector coatings for reflectors according to the invention.
Fig 13          shows spectral curves of the reflectivity of black layers as can be used as infrared-absorbing layers for cold-light reflector coatings for reflectors according to the invention.
[List of designations]
1           Reflector
2           Metal substrate
3           Reflection layer
4           Alternating layer
5           Chromium oxide layer
6           Protective layer
7           Light source
8           Cooling ribs
9           Cutout
10          Indentation
11          Locating pin
12          Plate
13          Cooling passage
14          Inlet
15          Outlet
16          Cavity
20          Coating installation
21          Conveyor belt
22          Substrate
23          Oxygen source
24          Vacuum pump
25          Al or Ag target
26          Cr target
27          Si target
28          Ti target
30          Holder
31          Screw
33          Black layer
1.    A process for producing a high-precision reflector, comprising the steps of:
-providing a body which comprises at least one metal,
-producing a reflector geometry using at least one material-removing machining process.
2.    The process for producing a reflector as claimed in claim 1, wherein the material-removing machining process comprises a chip-forming process, in particular turning and/or milling.
3.    The process for producing a reflector as claimed in claim 1, wherein the material-removing machining process comprises electrical discharge machining.
4.    The process for producing a reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein the reflector surface is lapped, ground and/or polished at least in sections.
5.    The process for producing a reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein a substantially parabolic or elliptical reflector geometry is produced.
6.    The process for producing a reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein at least one structure is produced on the rear side of the reflector using a material-removing process.
7.    The process for producing a reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein the structure comprises at least one screw thread, cooling ribs and/or locating means.
8.    The process for producing a reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein the body comprises stainless steel, aluminum, copper and/or silver.
9.    The process for producing a reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein the reflector is coated with a reflection layer, in particular a layer comprising aluminum and/or silver.
10.  The process for producing a reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein an alternating layer, in particular an alternating layer comprising silicon oxide and titanium oxide, is applied to the reflection layer.
11.  The process for producing a reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein the reflector is coated with a cold-light mirror layer.
12.  The process for producing a reflector as claimed in the preceding claim, wherein the cold-light mirror layer comprises a chromium oxide layer.
13.  The process for producing a reflector as claimed in the preceding claim, wherein an alternating layer, in particular an alternating layer comprising silicon oxide and titanium oxide, is applied to the cold-light mirror layer.
14.  The process for producing a reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein at least one layer is deposited by means of a PVD or CVD process.
15.  The process as claimed in the preceding claim, wherein at least two layers are applied in one coating installation.
16.  A reflector having a reflecting inner side and an outer side, in particular produceable by the process as claimed in one of the preceding claims, which reflector includes a metal substrate and at least one coating deposited by means of a PVD or CVD process.
17.  The reflector as claimed in the preceding claim, which has cooling ribs at least on the outer side.
18.  The reflector as set forth in one of the preceding claims, which includes cooling passages.
19.  The reflector as set forth in one of the preceding claims, which comprises at least one flange for connection to an external coolant circuit.
20.  The reflector as set forth in one of the preceding claims, which includes at least one cavity which is at least partially filled with a coolant.
21.  The reflector as claimed in the preceding claim, wherein a coolant has a phase transition at approximately operating temperature, in particular the coolant comprises propane and/or butane.
22.  The reflector as set forth in one of the preceding claims, which includes locating means, in particular pins, groove, tongue or cone.
23.  The reflector as set forth in one of the preceding claims, which has a coating that absorbs infrared radiation at least on the inner side.
24.  The reflector as set forth in one of the preceding claims, which comprises a black layer at least on the inner side.
25.  The reflector as claimed in claim 24, wherein the black layer comprises a TiCN, WCH or AlTiN layer.
26.  The reflector as claimed in claim 24 or 25, wherein the black layer comprises an absorbent enamel layer.
27.  The reflector as claimed in one of claims 24 to 26, wherein the black layer comprises an absorbent anodized layer.
28.  The reflector as claimed in one of claims 24 to 26, wherein the black layer comprises a black chrome and/or black nickel layer.
29.  The reflector as set forth in one of the preceding claims, which includes a black layer which is arranged at least on the inner side of the reflector and has an absorption of at least 80％ in the visible and in particular also the infrared region up to a wavelength of 1800 nanometers, and preferably has an absorption of at least 75％ up to a wavelength of 2400 nanometers.
30.  The reflector as set forth in one of the preceding claims, wherein the surface of the inner side has a roughness average Ra of less than 200nm, preferably less than 50 nm, particularly preferably less than 20nm.
31.  The reflector as set forth in one of the preceding claims, which, at least on the inner side, has a tolerance zone range of less than 200 μm, preferably less than 50 μm, particularly preferably less than 10μm.
32.  The reflector as claimed in one of the preceding claims, which at least on the reflecting inner side has a material thickness of over 0.3mm, preferably over 0.8mm, particularly preferably over 1.5mm.
33.  The reflector as claimed in one of the preceding claims, which is in the form of a single piece.
34.  The reflector as set forth in one of the preceding claims, which at least on the rear side has indentations with a cross section substantially in the shape of craters.
35.  A process for coating a metal reflector, in particular the metal reflector as set forth in one of the preceding claims, comprising the steps of:
-providing a reflector substrate,
-depositing at least one functional layer, in particular an absorption layer and/or reflection layer, at least on the top side of the reflector substrate.
36.  The process for coating a metal reflector as claimed in the preceding claim, wherein the substrate used is a reflector substrate produced from a solid material by means of a material-removing machining process.
37.  The process for coating a metal reflector as claimed in the preceding claim, wherein the reflector substrate used is a deep-drawn metal reflector substrate.
38.  The process for coating a metal reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein a layer which substantially absorbs infrared radiation is deposited.
39.  The process for coating a metal reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein a metal layer is deposited and oxidized.
40.  The process as claimed in one of the preceding claims, wherein an absorbing black layer is applied by vapor deposition at least to the inner side of the reflector.
41.  The process as claimed in one of the preceding claims, wherein an absorbent black layer containing TiCN, WCH or AlTiN is applied at least to the inner side of the reflector.
42.  The process as claimed in one of the preceding claims, wherein an absorbent enamel layer is applied at least to the inner side of the reflector.
43.  The process as claimed in one of the preceding claims, wherein an absorbent anodized layer is produced by electroplating or chemical reaction with the substrate material at least on the inner side of the reflector.
44.  The process as claimed in one of the preceding claims, wherein an absorbent black chrome or black nickel layer is applied at least to the inner side of the reflector.
45.  The process for coating a metal reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein an oxide and/or nitride layer is deposited.
46.  The process for coating a metal reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein at least one reflection layer is deposited on the metal substrate.
47.  The process for coating a metal reflector as claimed in the preceding claim, wherein the reflection layer applied is an aluminum and/or silver layer.
48.  The process for coating a metal reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein a transparent protective layer is applied to the reflector.
49.  The process for coating a metal reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein a transparent alternating layer is applied.
50.  The process for coating a metal reflector as claimed in the preceding claim, wherein the alternating layer comprises silicon oxide and titanium oxide.
51.  The process for coating a metal reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein at least one chromium oxide layer is deposited.
52.  The process for coating a metal reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein at least one layer is applied by means of a PVD, in particular sputtering or evaporation coating, or CVD process.
53.  The process for coating a metal reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein at least two layers are applied in one vacuum installation.
54.  The process for coating a metal reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein cooling ribs are welded, soldered or adhesively bonded substantially to the rear side.
55.  The process for coating a metal reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein the cooling ribs are substantially formed as fins arranged parallel to the reflector axis.
56.  The process for coating a metal reflector as claimed in the preceding claim, wherein the fins comprise centering means, in particular locating pins.
57.  A projection system, comprising a metal reflector and a holder for the metal reflector, wherein locating means are provided between reflector and holder.
58.  A process for coating a metal reflector as claimed in one of the preceding claims, wherein first of all a reflection layer, in particular a layer comprising aluminum or silver, then a layer which absorbs infrared radiation, in particular a chromium oxide layer, and then an alternating layer, in particular an alternating layer comprising silicon oxide and titanium oxide, are deposited on the reflector substrate, in particular by sputtering.
59.  The process for coating a metal reflector as claimed in the preceding claim, wherein the layers are deposited successively in a coating installation.
60.  The projection system as claimed in the preceding claim, wherein the locating means are locating pins, tongue and groove and/or a cone.
61.  The projection system as claimed in one of the preceding claims, wherein thermally conductive paste is arranged between reflector and holder.
62.  The projection system as claimed in one of the preceding claims, wherein the reflector is exchangeable.
63.  The projection system as claimed in one of the preceding claims, wherein the reflector and holder can be connected by means of a bayonet closure.
64.  The projection system as claimed in one of the preceding claims, wherein the reflector can be latched in the holder.
65.  The projection system as claimed in one of the preceding claims, wherein the reflector is a reflector as claimed in one of the preceding reflector claims.
66.  The projection system as claimed in one of the preceding claims, wherein a coolant can be guided between reflector and holder.
67.  The projection system as claimed in one of the preceding claims, wherein the holder comprises a material with a good thermal conductivity, in particular a metal.
68.  The projection system as claimed in one of the preceding claims, wherein no motor-driven fans form part of the projection system.
69.  The projection system as claimed in one of the preceding claims, wherein at least one transparent plate and/or lens is arranged in front of the reflector.
70.  The projection system as claimed in the preceding claim, wherein the plate reflects infrared light.
71.  The projection system as claimed in one of the preceding claims, wherein the reflector and/or the holder can be cooled by convection.
The invention relates to a process for producing a high-precision reflector and its coating. A reflector is produced from a solid material using a material-removing process and is coated with a cold-light mirror layer.
Representative Drawing Fig. 1a
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