赤外線ミラー
【目的】 基体材料としてガラスを使用し、この基体側から光を入射させるため、金膜の汚れや傷に左右されることなく、安定して高い反射率を得ることが可能であり、しかも低コストで生産可能な赤外線ミラーを提供することを目的とする。
【構成】 図１は、半球レンズ１０の平面部にクロム膜（厚み１６Å）１１が形成され、さらにその上に金膜（厚み２５００Å）１２が形成された赤外線ミラーを使用したレーザーダイオード（ＬＤ）部品を示す断面図である。
【構成】 図１は、半球レンズ１０の平面部にクロム膜（厚み１６Å）１１が形成され、さらにその上に金膜（厚み２５００Å）１２が形成された赤外線ミラーを使用したレーザーダイオード（ＬＤ）部品を示す断面図である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半球レンズやプリズム等の光学部品として適用できる赤外線ミラーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より赤外線ミラーの反射材料として、赤外線域において非常に高い反射率を有する金が利用されている。
【０００３】ただし金からなる膜（以下、金膜という）は、ガラス等の誘電体からなる基体への付着力が非常に弱く、これを基体に成膜しても簡単に剥がれてしまう。そのため、これを基体上に成膜する場合には、まず基体の表面に、誘電体との付着力が強いクロム膜を成膜した後、さらにその上に金膜を成膜する方法が採られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したような基体上にクロム膜と金膜が形成されてなる赤外線ミラーは、金膜側から光を入射させ、金膜で反射させるものであるが、金膜が埃や露結によって汚れても、金膜は極めて傷に弱いため、クリーニング方法は、エアーや有機溶剤の吹き付けに限られていた。また、万一、金膜に傷が入ると、反射特性が損なわれて使用不可能になった。
【０００５】そのため金膜の上に誘電体の膜を成膜して、金膜に汚れや傷が発生するのを防止することが試みられているが、このような方法を採用すると、生産コストが大幅に上昇することになる。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、基体材料としてガラスを使用し、この基体側から光を入射させるため、金膜の汚れや傷に左右されることなく、安定して高い反射率を得ることが可能であり、しかも低コストで生産可能な赤外線ミラーを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の赤外線ミラーは、ガラス基体上にクロム膜が形成され、さらにその上に金膜が形成されてなる赤外線ミラーにおいて、該クロム膜の厚みが、１０〜５０Åであることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明の赤外線ミラーは、クロム膜の厚みが、５０Å以下であるため、金膜側ではなく、ガラス基体側から光を入射させ、クロム膜を通して、金膜で光を反射させることが可能となる。
【０００９】すなわち従来の赤外線ミラーにおいては、基体上にクロム膜を成膜する場合、成膜の作業性だけを配慮しているため、約１００〜１０００Å程度の厚みのものが一般的であり、このようなクロム膜に光が入射しても、クロム粒子間を通る光は非常に少ない。
【００１０】従って基体の材料として透明なガラスを使用し、この基体上に約１００〜１０００Å程度の厚みを有するクロム膜を成膜し、さらにその上に金膜を成膜してなる赤外線ミラーを使用し、基体側から光を入射させても、クロム膜で光が反射しやすくなり、金膜に光が到達し難くなるため、高い反射率が得られない。
【００１１】しかしながら本発明の赤外線ミラーのように、クロム膜の厚みを５０Å以下にすると、ガラス基体側から入射した光のほとんどがクロム膜のクロム粒子間を通過することになり、それらが金膜で反射するため、反射率が高くなる。ただしクロム膜の厚みが、１０Å以下になると、基体との付着力が低下し、膜はがれが生じやすくなるため好ましくない。本発明において、より好ましいクロム膜の厚みは、１５〜２５Åである。
【００１２】尚、本発明におけるクロム膜及び金膜の成膜方法としては、スパッタリング法や真空蒸着法等が使用可能である。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の赤外線ミラーを実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１４】表１は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜４）及び比較例（試料Ｎｏ．５〜７）を示すものである。
【００１５】
【表１】
【００１６】表中のＮｏ．１〜６の各試料は、以下のようにして作製した。
【００１７】まず基体としてホウケイ酸ガラス基板（５０×５０×０．８ｍｍ）を作製した後、その上に、表に示した厚みのクロム膜をスパッタリング法で成膜した。次いでこのクロム膜の上に、表に示した厚みの金膜をスパッタリング法で成膜した。
【００１８】また表中のＮｏ．７の試料は、上記と同様のホウケイ酸ガラス基板を準備した後、その上に２７００Åの厚みの金膜をスパッタリング法で成膜することによって作製したものである。
【００１９】このようにして作製した各試料について、１３００ｎｍおよび１５５０ｎｍの波長における反射率を測定すると共に、金膜の剥がれ試験を行い、その結果を表１に示した。
【００２０】表１から明らかなように、実施例の各試料は、１３００ｎｍの波長における反射率が９０．３％以上、１５５０ｎｍの波長における反射率が９０．８％以上といずれも高く、しかも膜剥がれ試験においても、金膜が剥がれることは全くなかった。
【００２１】それに対し、Ｎｏ．５の試料は、反射率は高かったが、金膜の半分の面積で剥がれが生じた。またＮｏ．６の試料は、金膜の剥がれは生じなかったが、実施例の各試料に比べて反射率が低かった。さらにＮｏ．７の試料は、反射率は高かったが、金膜の全てが簡単に剥がれた。
【００２２】尚、上記の反射率は、自記分光光度計（株式会社日立製作所製Ｕ−４０００）によって測定したものであり、また膜剥がれ試験は、各試料の金膜をダイヤモンドカッターで約２ｍｍ間隔の格子状に傷を付け、その全表面にわたって♯６１０スコッチテープ（スリーエム株式会社製）を貼り付けた後、テープを真上方向に引き剥がし、金膜の剥がれ具合を観察したものである。
【００２３】図１は、半球レンズ１０の平面部にクロム膜（厚み１６Å）１１が形成され、さらにその上に金膜（厚み２５００Å）１２が形成された赤外線ミラーを使用したレーザーダイオード（ＬＤ）部品を示す断面図である。
【００２４】図中、半球レンズ１０は、ＢＫ−７（光ガラス株式会社製）から作製され、その球面部には、ＴｉＯ2 膜層とＳｉＯ2 膜層からなる反射防止膜１３が形成されている。この半球レンズ１０は、球面部の一部が金属製キャップ１４にはめ込まれ、この金属製キャップ１４の内部には、ＬＤ素子１５が取り付けられている。
【００２５】このようなＬＤ部品において、ＬＤ素子１５から光線が発せられると、光線のほとんどは、反射防止膜１３とクロム膜１１を通過し、金膜１２に到達して矢印のように９０°の角度で反射することになるため、平板上に集光させて光学システムを組むことが可能である。
【００２６】また本発明の赤外線ミラーは、プリズムに利用して光量の反射損失を少なくすることも可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明の赤外線ミラーは、ガラス基体側から光を入射させるため、金膜の表面が汚れたり、傷が付いたとしても、反射率が低下することがなく、しかも金膜の上に誘電体の膜を成膜する必要がないため、低コストで生産することが可能であり、光学部品として広範囲の用途が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】球面レンズを金属製キャップにはめ込んだＬＤ部品を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 半球レンズ
１１ クロム膜
１２ 金膜
１３ 反射防止膜
１４ 金属製キャップ
１５ ＬＤ素子
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半球レンズやプリズム等の光学部品として適用できる赤外線ミラーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より赤外線ミラーの反射材料として、赤外線域において非常に高い反射率を有する金が利用されている。
【０００３】ただし金からなる膜（以下、金膜という）は、ガラス等の誘電体からなる基体への付着力が非常に弱く、これを基体に成膜しても簡単に剥がれてしまう。そのため、これを基体上に成膜する場合には、まず基体の表面に、誘電体との付着力が強いクロム膜を成膜した後、さらにその上に金膜を成膜する方法が採られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したような基体上にクロム膜と金膜が形成されてなる赤外線ミラーは、金膜側から光を入射させ、金膜で反射させるものであるが、金膜が埃や露結によって汚れても、金膜は極めて傷に弱いため、クリーニング方法は、エアーや有機溶剤の吹き付けに限られていた。また、万一、金膜に傷が入ると、反射特性が損なわれて使用不可能になった。
【０００５】そのため金膜の上に誘電体の膜を成膜して、金膜に汚れや傷が発生するのを防止することが試みられているが、このような方法を採用すると、生産コストが大幅に上昇することになる。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、基体材料としてガラスを使用し、この基体側から光を入射させるため、金膜の汚れや傷に左右されることなく、安定して高い反射率を得ることが可能であり、しかも低コストで生産可能な赤外線ミラーを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の赤外線ミラーは、ガラス基体上にクロム膜が形成され、さらにその上に金膜が形成されてなる赤外線ミラーにおいて、該クロム膜の厚みが、１０〜５０Åであることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明の赤外線ミラーは、クロム膜の厚みが、５０Å以下であるため、金膜側ではなく、ガラス基体側から光を入射させ、クロム膜を通して、金膜で光を反射させることが可能となる。
【０００９】すなわち従来の赤外線ミラーにおいては、基体上にクロム膜を成膜する場合、成膜の作業性だけを配慮しているため、約１００〜１０００Å程度の厚みのものが一般的であり、このようなクロム膜に光が入射しても、クロム粒子間を通る光は非常に少ない。
【００１０】従って基体の材料として透明なガラスを使用し、この基体上に約１００〜１０００Å程度の厚みを有するクロム膜を成膜し、さらにその上に金膜を成膜してなる赤外線ミラーを使用し、基体側から光を入射させても、クロム膜で光が反射しやすくなり、金膜に光が到達し難くなるため、高い反射率が得られない。
【００１１】しかしながら本発明の赤外線ミラーのように、クロム膜の厚みを５０Å以下にすると、ガラス基体側から入射した光のほとんどがクロム膜のクロム粒子間を通過することになり、それらが金膜で反射するため、反射率が高くなる。ただしクロム膜の厚みが、１０Å以下になると、基体との付着力が低下し、膜はがれが生じやすくなるため好ましくない。本発明において、より好ましいクロム膜の厚みは、１５〜２５Åである。
【００１２】尚、本発明におけるクロム膜及び金膜の成膜方法としては、スパッタリング法や真空蒸着法等が使用可能である。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の赤外線ミラーを実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１４】表１は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜４）及び比較例（試料Ｎｏ．５〜７）を示すものである。
【００１５】
【表１】
【００１６】表中のＮｏ．１〜６の各試料は、以下のようにして作製した。
【００１７】まず基体としてホウケイ酸ガラス基板（５０×５０×０．８ｍｍ）を作製した後、その上に、表に示した厚みのクロム膜をスパッタリング法で成膜した。次いでこのクロム膜の上に、表に示した厚みの金膜をスパッタリング法で成膜した。
【００１８】また表中のＮｏ．７の試料は、上記と同様のホウケイ酸ガラス基板を準備した後、その上に２７００Åの厚みの金膜をスパッタリング法で成膜することによって作製したものである。
【００１９】このようにして作製した各試料について、１３００ｎｍおよび１５５０ｎｍの波長における反射率を測定すると共に、金膜の剥がれ試験を行い、その結果を表１に示した。
【００２０】表１から明らかなように、実施例の各試料は、１３００ｎｍの波長における反射率が９０．３％以上、１５５０ｎｍの波長における反射率が９０．８％以上といずれも高く、しかも膜剥がれ試験においても、金膜が剥がれることは全くなかった。
【００２１】それに対し、Ｎｏ．５の試料は、反射率は高かったが、金膜の半分の面積で剥がれが生じた。またＮｏ．６の試料は、金膜の剥がれは生じなかったが、実施例の各試料に比べて反射率が低かった。さらにＮｏ．７の試料は、反射率は高かったが、金膜の全てが簡単に剥がれた。
【００２２】尚、上記の反射率は、自記分光光度計（株式会社日立製作所製Ｕ−４０００）によって測定したものであり、また膜剥がれ試験は、各試料の金膜をダイヤモンドカッターで約２ｍｍ間隔の格子状に傷を付け、その全表面にわたって♯６１０スコッチテープ（スリーエム株式会社製）を貼り付けた後、テープを真上方向に引き剥がし、金膜の剥がれ具合を観察したものである。
【００２３】図１は、半球レンズ１０の平面部にクロム膜（厚み１６Å）１１が形成され、さらにその上に金膜（厚み２５００Å）１２が形成された赤外線ミラーを使用したレーザーダイオード（ＬＤ）部品を示す断面図である。
【００２４】図中、半球レンズ１０は、ＢＫ−７（光ガラス株式会社製）から作製され、その球面部には、ＴｉＯ2 膜層とＳｉＯ2 膜層からなる反射防止膜１３が形成されている。この半球レンズ１０は、球面部の一部が金属製キャップ１４にはめ込まれ、この金属製キャップ１４の内部には、ＬＤ素子１５が取り付けられている。
【００２５】このようなＬＤ部品において、ＬＤ素子１５から光線が発せられると、光線のほとんどは、反射防止膜１３とクロム膜１１を通過し、金膜１２に到達して矢印のように９０°の角度で反射することになるため、平板上に集光させて光学システムを組むことが可能である。
【００２６】また本発明の赤外線ミラーは、プリズムに利用して光量の反射損失を少なくすることも可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明の赤外線ミラーは、ガラス基体側から光を入射させるため、金膜の表面が汚れたり、傷が付いたとしても、反射率が低下することがなく、しかも金膜の上に誘電体の膜を成膜する必要がないため、低コストで生産することが可能であり、光学部品として広範囲の用途が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】球面レンズを金属製キャップにはめ込んだＬＤ部品を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 半球レンズ
１１ クロム膜
１２ 金膜
１３ 反射防止膜
１４ 金属製キャップ
１５ ＬＤ素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ガラス基体上にクロム膜が形成され、さらにその上に金膜が形成されてなる赤外線ミラーにおいて、該クロム膜の厚みが、１０〜５０Åであることを特徴とする赤外線ミラー。
【請求項１】 ガラス基体上にクロム膜が形成され、さらにその上に金膜が形成されてなる赤外線ミラーにおいて、該クロム膜の厚みが、１０〜５０Åであることを特徴とする赤外線ミラー。
【図１】
【公開番号】特開平８−５４５０４
【公開日】平成８年（１９９６）２月２７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平６−２１１８４４
【出願日】平成６年（１９９４）８月１１日
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【公開日】平成８年（１９９６）２月２７日
【国際特許分類】
【出願日】平成６年（１９９４）８月１１日
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
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