JP4307921B2 - 反射鏡 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々の光学系において用いられる反射鏡に関し、特に、プラスチックの基体と銀またはアルミニウムからなる反射膜とを有する反射鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、種々の光学系において用いられる反射鏡として、銀（Ａｇ）反射膜またはアルミニウム（Ａｌ）反射膜がガラス基板上に蒸着された反射鏡が知られている。とりわけ、銀の反射膜を備えた銀反射鏡は、他の反射鏡と比べて可視光領域における反射率が高く分光反射特性に優れており、さらに、偏光特性にも優れている。
【０００３】
しかし、銀反射鏡は耐久性の面で脆弱さがあるので、銀膜上に酸化アルミニウム等からなる保護層を設けるようにしている。ところが、このような保護層を設けることにより、銀反射鏡の分光反射特性が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するものとして、例えば、特許文献１に記載された反射鏡がある。特許文献１に記載された反射鏡は、ガラス基板上に銀層、酸化アルミニウム層および高屈折率誘電体層がこの順に積層された構成を備えている。このような構成を有することにより、可視光領域の全範囲に亘る分光反射特性が向上する。
【０００５】
また、上記のような銀またはアルミニウム反射鏡において、最近では、大幅なコストダウンや軽量化、あるいは大きなサイズであったり複雑な形状であっても比較的容易に作製可能である、といった観点から、ガラス基板に替わりプラスチック製の基板が広く用いられるようになっている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１２７００４号公報
【特許文献２】
特開平８−２８６００７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プラスチック基板は透湿性があり、反射膜として機能する銀またはアルミニウムと水分とが反応し、腐食してしまうことにより反射率の低下をまねく可能性も考えられる。さらに、プラスチック基板とその上に成型される膜との間の密着力がガラス基板の場合よりも弱く、機械的な強度あるいは耐摩滅性の面において不安がある。
【０００８】
特許文献２の反射鏡では、反射膜の両面に酸化アルミニウムなどからなる緻密膜を形成することにより反射膜の変質を防止し、耐環境性を向上させるようにしている。しかし、緻密膜を設けることにより、僅かではあるが反射率の低下がみられるなど、さらに改善すべき点がある。そのうえ、さらなる耐環境性や密着性の向上も望まれている。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、プラスチック基板を有し、良好な反射特性を示すと共に耐久性にも優れたバランスの良い実用的な反射鏡を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による反射鏡は、プラスチック基板と、このプラスチック基板の上に形成された積層構造とを備えた反射鏡であり、積層構造が、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）よりなる下地膜と、この下地膜の、プラスチック基板とは反対側の面と接するように形成されたクロムを含有する密着層と、この密着層の、下地膜とは反対側の面と接するように形成された反射膜と、この反射膜の、下地膜とは反対側に形成された含フッ素ケイ素化合物を有する撥水膜とを含むようにしたものである。
【００１１】
本発明による反射鏡では、プラスチック基板上に積層構造を設け、この積層構造が、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）よりなる下地膜と、反射膜と、含フッ素ケイ素化合物を含む撥水膜とを有するようにした。こうすることで、プラスチック基板に含まれる水分を下地膜によって遮断し、プラスチック基板に含まれる水分が反射膜へ浸入するのを防ぐことができると共に、基板とは反対側の面からの水分の浸入をも撥水膜によって防ぐことができる。この場合、下地膜が４０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の物理的膜厚を有することが望ましく、撥水膜が、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の物理的膜厚を有することが望ましい。また、反射膜は、例えば銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）からなるものである。この積層構造は、さらに、下地膜と反射膜との間に密着層を有するので、下地膜と反射膜との密着性が強化され、下地膜から反射膜が剥離したりすることが防止される。
【００１２】
本発明による反射鏡では、積層構造が、さらに、反射膜と撥水膜との間に反射率調整層を有することが望ましい。また、さらに、反射膜と撥水膜との間における最も撥水膜に近い側に、一酸化珪素（ＳｉＯ）を含む保護膜を有することが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る反射鏡の構成および作用について説明する。図１は、本実施の形態に係る反射鏡の積層断面構成を表す断面図である。
【００１５】
図１に示したように、本実施の形態の反射鏡は、プラスチック基板１と、このプラスチック基板１の上に形成された積層構造２０とから構成される。積層構造２０は、プラスチック基板１の上に形成された下地膜２と、この下地膜２の、プラスチック基板１とは反対側に形成された反射膜４と、この反射膜４の、下地膜２とは反対側に形成された撥水膜６とを含んでなるものである。
【００１６】
積層構造２０は、さらに、下地膜２と反射膜４との間に密着層３を有すると共に、反射膜４と撥水膜６との間に反射率調整層５を有している。
【００１７】
プラスチック基板１は、例えば、ポリオレフィン系のプラスチックからなり、少なくとも、下地膜２が形成される側の積層構造形成面１Ａがイオンボンバード処理されたものであることが望ましい。特に、アルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ2）を用いた２０分間程度のイオンボンバード処理が施されたものであることが望ましい。イオンボンバード処理が施されることにより不純物が除去され、また、所望の表面粗さが得られることにより、プラスチック基板１と、このプラスチック基板１上に形成される積層構造２０との密着力が向上するからである。
【００１８】
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）よりなる下地膜２は透湿性が低いので、水分を遮断することができる。さらに、酸化アルミニウム自身の吸湿性も低い。したがって下地膜２は、プラスチック基板１からの水分が密着層３あるいは反射膜４へ浸入するのを防ぐように作用する。下地膜２は、４０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の物理的膜厚を有することが好ましい。物理的膜厚が４０ｎｍ以上であれば外部からの水分をより確実に遮断することができると共に、２００ｎｍ以下であれば下地膜２の内部応力が増大しないので強度劣化を抑えることができるからである。この場合、特に、１００ｎｍの物理的膜厚であることがより好ましい。
【００１９】
密着層３は、下地膜２の側からクロム（Ｃｒ）膜３１と銅（Ｃｕ）膜３２とが順に形成された２層構造を有している。この場合、クロム膜３１は、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の物理的膜厚を有することが好ましく、特に、１０ｎｍの物理的膜厚であることがより好ましい。銅膜３２は、１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の物理的膜厚を有することが好ましく、特に、３０ｎｍの物理的膜厚であることがより好ましい。密着層３は、下地膜２と反射膜４との密着性を強化するように作用する。
【００２０】
反射膜４は、例えば銀（Ａｇ）よりなり、入射光を高い反射率で反射することが可能である。反射膜４の物理的膜厚は、８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、特に、１００ｎｍであることが好ましい。
【００２１】
反射率調整層５は、反射膜４の耐久性を向上させる機能を有すると共に、反射特性を向上させる機能をも備えた高屈折率誘電体層である。反射率調整層５は、具体的には、反射膜４の側から酸化アルミニウム膜５１と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）膜５２と二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜５３とが順に積層された３層構造となっている。酸化アルミニウム膜５１は透湿性が低く、かつ、機械的強度に優れるので、反射膜４へ水分が達するのを防ぐと共に機械的な外力から反射膜４を保護するように機能する。酸化ジルコニウム膜５２は機械的強度に優れると共に、比較的高い屈折率を示すものである。さらに、二酸化ケイ素膜５３は耐摩耗性に優れ、酸化ジルコニウム膜５２、酸化アルミニウム膜５１および反射膜４を保護する保護膜として機能する。
【００２２】
撥水膜６は、例えばＯＦ−１１０（オプトロン社製）やＷＲ２（メルク社製）等の含フッ素ケイ素化合物からなり、耐湿性および耐塩水性に優れ、外部からの水分等が反射膜４に浸入するのを防ぐ機能を有する。撥水膜６は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の物理的膜厚を有することが好ましい。撥水膜６の物理膜厚が１ｎｍ以上であれば外部からの水分等の浸入を遮断するのに十分であり、１０ｎｍ以下であれば反射特性に影響せず、分光反射率が劣化しないからである。この場合、特に、５ｎｍの物理的膜厚を有することがより好ましい。
【００２３】
次に、図１を参照して、本実施の形態における反射鏡の製造方法について説明する。
【００２４】
まず、プラスチック基板１を用意し、下地膜２が形成される側の面（積層構造形成面）１Ａをイオンボンバード処理する。イオンボンバード処理は、アルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ2）を用い２０分間程度行う。
【００２５】
イオンボンバード処理を施したプラスチック基板１を保持具（図示せず）に取り付け、真空チャンバ（図示せず）内に挿入し所定位置に固定する。次いで、無加熱状態のまま、約１．３×１０-4Ｐａとなるまで真空チャンバ内の排気を行い、その状態を保持する。
【００２６】
こののち、プラスチック基板１の、イオンボンバード処理を施した面上に、真空蒸着法により、下地膜２を形成する。真空蒸着法として、電子ビーム蒸着法（電子銃からの電子ビームによって蒸発源を加熱する真空蒸着法）を用いる場合には、電源電圧を、例えば５ｋＶとし、電子銃のビーム電流値を、例えば３００ｍＡとする。
【００２７】
こののち、電子ビーム蒸着法を用いて下地膜２上に、クロム膜３１を形成し、さらに、抵抗加熱蒸着法によりクロム膜３１上に銅膜３２を形成することにより密着層３を形成する。
【００２８】
次いで銅層３２上に、例えば、抵抗加熱蒸着法を用いて銀からなる反射膜４を形成する。こののち、例えば、電子ビーム蒸着法を用いて、反射膜４上に酸化アルミニウム膜５１と酸化ジルコニウム膜５２と二酸化ケイ素膜５３とを順に積層することにより３層構造を有する反射率調整層５を形成する。
【００２９】
最後に、二酸化ケイ素膜５３を覆うように撥水膜６を、例えば抵抗加熱法により形成して反射鏡が完成する。なお、上記した一連の真空蒸着をおこなうにあたっては、プラスチック基板１の温度を約５０℃以下となるように維持することが望ましい。
【００３０】
続いて、図１を参照して、本実施の形態における反射鏡の作用を説明する。
【００３１】
プラスチック基板１は、吸湿性が高く、さらに透湿性も高い。このため、水分が浸入して反射膜４が変色あるいは腐食することも考えられる。ところが、下地膜２は、吸湿性が低く透湿性も低いので、下地層２は水分を遮断する遮蔽層として機能し、プラスチック基板１の水分が反射膜４に浸入するのを防止する。また、アルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ2）を用いたイオンボンバード処理によって下地膜２を形成する面の不純物が除去されたプラスチック基板１は、所望の表面粗さを有しているので、プラスチック基板１と積層構造２０との密着力が向上する。
【００３２】
撥水膜６は、反射鏡の表面からの水分、特に金属腐食性を有する塩水分を遮断し、反射膜４への浸入を防止する。また、撥水膜６は耐摩滅性に優れるので、プラスチック基板１上に形成される反射率調整層５や反射膜４の保護膜として機能する。
【００３３】
密着層３は、下地膜２と反射膜４との密着性を強化するように作用し、下地膜２から反射膜４が剥離したりするのを防止する。反射率調整層５により、反射膜４の耐久性および反射特性が向上する。具体的には、反射膜４のプラスチック基板１とは反対側に設けられた酸化アルミニウム膜５１により、反射膜４への水分の浸入が遮断されると共に、反射膜４が保護されて耐久性が向上する。酸化ジルコニウム膜５２により、反射膜４の耐久性および反射特性が向上する。さらに、二酸化ケイ素膜５３により、これら酸化ジルコニウム膜５２、酸化アルミニウム膜５１および反射膜４が保護され、反射鏡としての機械的強度が向上する。
【００３４】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、プラスチック基板１と、このプラスチック基板１の上に形成された積層構造２０とを有し、この積層構造２０が、プラスチック基板１の上に形成された酸化アルミニウムよりなる下地膜２と、この下地膜２の上に密着層３を介して形成された銀よりなる反射膜４とを含むようにしたので、プラスチック基板１からの水分が反射膜４に浸入するのを防ぐことができる。このため、反射膜４が腐食せず、良好な反射特性を維持しつつ、耐久性、すなわち耐湿性および機械的強度に優れた反射鏡を得ることができる。特に、下地膜２が４０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の物理的膜厚を有するようにしたので、より確実な水分遮断機能を有することができると共に、下地膜２の内部応力を最小限度に抑えることができる。このため、より優れた耐湿性および機械的強度を示す反射鏡を得ることができる。
【００３５】
さらに、積層構造２０が含フッ素ケイ素化合物を含む撥水膜６を備えるようにしたので、プラスチック基板１とは反対側の、反射鏡の表面からの水分、特に金属腐食性を有する塩水分の浸入を防ぐことができると共に、反射鏡表面の摩滅による反射特性の劣化を防ぐことができる。よって、耐湿性、耐塩水性および耐久性により優れた反射鏡を得ることができる。特に、撥水膜６が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の物理的膜厚を有するようにしたので、良好な反射特性を維持しつつ、耐湿性、耐塩水性および耐久性に優れた反射鏡を得ることができる。
【００３６】
また、本実施の形態における反射鏡の製造方法によれば、プラスチック基板１の表面を、アルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ2）を用いたイオンボンバード処理により洗浄する工程と、プラスチック基板１上に積層構造２０を形成する工程とを含むようにしたので、プラスチック基板１と積層構造２０との密着力を向上させることができる。よって、優れた耐久性を有する反射鏡を得ることができる。
【００３７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る反射鏡の構成および作用について説明する。以下の説明では、上記第１の実施の形態における構成要素と実質的に同一の部分については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３８】
本実施の形態の反射鏡は、上記第１の実施の形態における反射鏡の構成に加え、さらに、反射膜と撥水膜との間における最も撥水膜に近い側に保護膜を設けるようにしたものである。以下、具体的に説明する。
【００３９】
図２は、本実施の形態に係る反射鏡の積層断面構成を表す断面図である。図２に示したように、本実施の形態の反射鏡は、プラスチック基板１と、このプラスチック基板１の上に形成された積層構造２１とから構成される。積層構造２１は、下地膜２と、この下地膜２の、プラスチック基板１とは反対側に形成された銀よりなる反射膜４と、この反射膜４の、下地膜２とは反対側に形成された含フッ素ケイ素化合物を有する撥水膜６とを含むものである。
【００４０】
積層構造２１は、さらに、下地膜２と反射膜４との間に密着層３を有すると共に、反射膜４と撥水膜６との間に、反射膜４の側から順に反射膜調製層５と保護膜７とを有している。
【００４１】
保護膜７は、一酸化ケイ素（ＳｉＯ）を主成分とするものであり、例えば、真空蒸着法により形成され、耐摩滅性（耐久性）に優れる。さらに、一酸化ケイ素の屈折率が二酸化ケイ素の屈折率よりも高いので、保護膜７を設けることによって保護膜７を設けない場合よりも反射率が向上する。保護膜７は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の物理的膜厚を有することが好ましい。２０ｎｍを超えるような厚みでは、入射光線を吸収してしまい反射特性が劣化する恐れがあるためであり、一方で、５ｎｍ未満の厚みでは、十分な耐摩滅性が得られないからである。ここで、１０ｎｍの物理的膜厚であれば良好な反射特性と耐摩滅性とがバランス良く得られるので特に好ましい。
【００４２】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態における反射鏡の構成に加えて、さらに反射膜４と撥水膜６との間における最も撥水膜６に近い側に保護膜７を設けるようにしたので、より優れた機械的強度が得られ、反射鏡としての信頼性が向上する。例えば使用者が誤って反射鏡の表面に触れた場合であっても、損傷を受ける可能性が低くなる。さらに、保護膜７を設けることにより、より優れた反射特性を得ることができる。
【００４３】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態に係る反射鏡の構成および作用について説 明する。以下の説明では、上記第１および第２の実施の形態における構成要素と実質的に同一の部分については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４４】
上記第１および第２の実施の形態における反射鏡は、いずれも反射膜として銀を用いるようにしたが、本実施の形態の反射鏡は、反射膜としてアルミニウム（Ａｌ）を用いるようにしたものである。以下、具体的に説明する。
【００４５】
図３は、本実施の形態に係る反射鏡の積層断面構成を表す断面図である。図３に示したように、本実施の形態の反射鏡は、プラスチック基板１と、このプラスチック基板１の上に形成された積層構造２２とから構成される。積層構造２２は、下地膜２と、この下地膜２の、プラスチック基板１とは反対側に形成された反射膜４と、この反射膜４の、下地膜２とは反対側に形成された含フッ素ケイ素化合物を有する撥水膜６とを含むものである。
【００４６】
積層構造２２は、さらに、プラスチック基板１と下地膜２との間に密着層３を有すると共に、反射膜４と撥水膜６との間に反射率調整層５を有している。
【００４７】
密着層３は、例えば、クロム（Ｃｒ）からなり、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の物理的膜厚を有しており、特に、１０ｎｍの膜厚であることが好ましい。密着層３は、下地膜２と反射膜４との密着性を強化する。
【００４８】
反射膜４は、アルミニウム（Ａｌ）よりなり、入射光を高い反射率で反射することが可能である。反射膜４の物理的膜厚は、８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、特に、１００ｎｍであることが好ましい。
【００４９】
反射率調整層５は、反射膜４の側から酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）膜５１と、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）膜５４と、二酸化セリウム（ＣｅＯ2）膜５５と、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜５３とが、順に積層された４層構造となっている。酸化アルミニウム膜５１は透湿性が低く、かつ、機械的強度に優れるので、反射膜４へ水分が達するのを防ぐと共に機械的な外力から反射膜４を保護するように機能する。酸化アルミニウム膜５１の物理的膜厚は、２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることが好ましく、特に、４０ｎｍであることが好ましい。フッ化マグネシウム膜５４および二酸化セリウム膜５５は、増反射効果を示すものである。フッ化マグネシウム膜５４の物理的膜厚は、２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることが好ましく、特に、５０ｎｍであることが好ましい。二酸化セリウム膜５５の物理的膜厚は、１５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましく、特に、４０ｎｍであることが好ましい。さらに、二酸化ケイ素膜５３は、耐摩耗性に優れており、反射膜４、酸化アルミニウム膜５１、フッ化マグネシウム膜５４および二酸化セリウム膜５５を保護する保護膜として機能する。二酸化ケイ素膜５３の物理的膜厚は、２０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であることが好ましく、特に、５０ｎｍであることが好ましい。これら酸化アルミニウム膜５１、フッ化マグネシウム膜５４、二酸化セリウム膜５５および二酸化ケイ素膜５３における上記したそれぞれの物理的膜厚は、下限を下回ると上記した効果や機能が十分に得られず、一方、上限を上回ると可視光の吸収が大きくなり過ぎてしまい十分な反射率が得られなくなってしまう。
【００５０】
撥水膜６は、上記第１および第２の実施の形態と同様に、例えばＯＦ−１１０（オプトロン社製）やＷＲ２（メルク社製）等の含フッ素ケイ素化合物からなる。
【００５１】
次に、図３を参照して、本実施の形態における反射鏡の製造方法について説明する。
【００５２】
まず、プラスチック基板１を用意し、保持具（図示せず）に取り付け、真空チャンバ（図示せず）内に挿入し所定位置に固定する。なお、本実施の形態では、プラスチック基板１の積層構造形成面１Ａに対してイオンボンバード処理を施さなくともよい。
【００５３】
次いで、無加熱状態のまま、約１．３×１０-4Ｐａとなるまで真空チャンバ内の排気を行い、その状態を保持する。
【００５４】
こののち、プラスチック基板１の上に、例えば、電子ビーム蒸着法などの真空蒸着法により、密着層３を形成する。さらに、例えば電子ビーム蒸着法を用いて密着層３上に、下地膜２を形成する。
【００５５】
次いで下地膜２の上に、例えば、抵抗加熱蒸着法を用いてアルミニウムからなる反射膜４を形成する。こののち、反射膜４の上に、例えば、電子ビーム蒸着法を用いて酸化アルミニウム膜５１と、フッ化マグネシウム膜５４と、二酸化セリウム膜５５と、二酸化ケイ素膜５３とを順に積層することにより４層構造を有する反射率調整層５を形成する。特に、二酸化ケイ素膜５３は、蒸発源として一酸化ケイ素を用い、これを電子ビーム等で加熱しつつ酸素（Ｏ2）雰囲気中で酸化させながら蒸着することにより形成することが望ましい。このような形成方法を採ることにより、耐摩滅性が特に向上するからである。
【００５６】
最後に、反射率調整層５の二酸化ケイ素膜５３を覆うように、例えば抵抗加熱法により撥水膜６を形成することにより反射鏡が完成する。なお、上記した一連の真空蒸着をおこなうにあたっては、プラスチック基板１の温度を約５０℃以下となるように維持することが望ましい。
【００５７】
続いて、図３を参照して、本実施の形態における反射鏡の作用を説明する。
【００５８】
プラスチック基板１は、吸湿性が高く、さらに透湿性も高い。このため、反射膜４を変色あるいは腐食させる可能性も考えられる。ところが、下地膜２は、吸湿性が低く透湿性も低いので、下地層２は水分を遮断する遮蔽層として機能し、プラスチック基板１および密着層３を透過する水分が反射膜４に浸入するのを防止する。また、密着層３を設けることにより、例えばアルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ2）を用いたイオンボンバード処理などを施すことなく、プラスチック基板１と積層構造２２との密着力が向上する。
【００５９】
また、反射率調整層５により、反射膜４の耐久性および反射特性が向上する。具体的には、反射膜４のプラスチック基板１とは反対側に設けられた酸化アルミニウム膜５１により、反射膜４への水分の浸入が遮断されると共に、反射膜４が保護されて耐久性が向上する。フッ化マグネシウム膜５４および二酸化セリウム膜５５によって反射率４の反射特性（可視領域における反射率）が向上する。さらに、二酸化ケイ素膜５３により、これら反射膜４、酸化アルミニウム膜５１、フッ化マグネシウム膜５４および二酸化セリウム膜５５などが保護され、反射鏡としての機械的強度が向上する。
【００６０】
撥水膜６は、反射鏡の表面からの水分、特に金属腐食性を有する塩水分を遮断し、反射膜４への浸入を防止する。また、撥水膜６は耐摩滅性に優れるので、プラスチック基板１上に形成される反射率調整層５や反射膜４の保護膜としても機能する。
【００６１】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、プラスチック基板１と、このプラスチック基板１の上に形成された積層構造２２とを有し、この積層構造２２が、プラスチック基板１の上に密着層３を介して形成された酸化アルミニウムよりなる下地膜２と、この下地膜２の上に形成されたアルミニウムよりなる反射膜４とを含むようにしたので、プラスチック基板１と積層構造２２との高い密着性を保ちつつ、プラスチック基板１からの水分が反射膜４に浸入するのを防ぐことができる。さらに、反射膜４の、プラスチック基板１とは反対側にフッ化マグネシウム膜５４および二酸化セリウム膜５５を含む反射率調整層５を設けるようにしたので、反射膜４の耐久性および反射率が向上する。このため、反射膜４が腐食せず、良好な反射特性を発揮しつつ、耐湿性および機械的強度といった耐久性に優れた反射鏡を得ることができる。
【００６２】
さらに、積層構造２２が含フッ素ケイ素化合物を含む撥水膜６を備えるようにしたので、プラスチック基板１とは反対側の、反射鏡の表面からの水分、特に金属腐食性を有する塩水分の浸入を防ぐことができると共に、反射鏡表面の摩滅による反射特性の劣化を防ぐことができる。よって、耐湿性、耐塩水性および耐久性により優れた反射鏡を得ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態によれば、蒸発源として一酸化ケイ素を用い、これを加熱しつつ酸素雰囲気中で酸化させながら蒸着することにより二酸化ケイ素膜５３を形成するようにしたので、耐摩滅性をいっそう向上させることができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、上記第２の実施の形態の反射鏡と同様に、さらに反射膜４と撥水膜６との間における最も撥水膜６に近い側（反射率調整層５と撥水膜６との間）に、一酸化珪素を含む保護膜を設けることも可能である。その場合には、耐摩滅性がより向上する。
【００６５】
【実施例】
さらに、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
【００６６】
図１〜図３に示した反射鏡と同様の反射鏡を上記の要領で作製し、いくつかの環境試験を実施した。表１にその試験結果を示す。実施例１，２は図１の積層構造２０を有する第１の実施の形態の反射鏡であり、実施例３は図２の積層構造２１を有する第２の実施の形態の反射鏡であり、さらに、実施例４は図３の積層構造２２を有する第３の実施の形態の反射鏡である。なお、今回は、酸化アルミニウムよりなる下地膜と撥水膜とを含まない、従来の反射鏡についても同様の試験を実施したので、その試験結果を比較例として表１に併せて示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
基板材料として、基板Ａおよび基板Ｂの２種類の基板を用いた。試験項目は密着試験、摩滅試験、塩水漬試験、耐湿試験、塩水噴霧試験、高温試験および温度サイクル試験の７種類である（但し、一部の試料については、温度サイクル試験が未実施である。）。
【００６９】
密着試験、摩滅試験および耐湿試験はＭＩＬ（米軍標準規格）−Ｃ−６７５Ｃに準拠して実施し、塩水噴霧試験はＭＩＬ−ＳＴＤ−８１０Ｄに準拠して実施した。また、塩水漬試験では、各反射鏡について、常温下において５％の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）溶液に浸漬し３時間経過後に腐食の有無を確認した。高温試験では、各反射鏡について、７０℃の温度下で５時間経過後に成膜面におけるクラックや剥離等の有無を確認した。さらに、温度サイクル試験では、−２０℃で２時間保持した後、２時間で６５℃まで昇温してそのまま６５℃で２時間保持し、さらに−２０℃まで２時間で降温するという温度サイクルを８回繰り返し、各反射鏡について成膜面におけるクラックや剥離等の有無を確認した。表１において、「○」は実使用上、支障となる問題が見受けられなかったことを示し、「×」は実使用上、支障となる問題が観察されたことを示す。「◎」は、特に優れていることを示す。
【００７０】
実施例１および比較例１は基板Ａを用いたものであり、実施例２〜４および比較例２は基板Ｂを用いたものである。なお、比較例３は、基板Ａまたは基板Ｂのいずれとも異なる材質の基板Ｃを用いたものである。
【００７１】
表１に示したように、実施例１〜４はいずれも、全ての実施試験項目において実用上支障を来すような問題は生じなかった。
【００７２】
密着試験では、基板Ａを用いた比較例１に部分的な剥離が見られたが、同じく基板Ａを用いた実施例１では全く剥離は生じなかった。摩滅試験では、比較例１〜３の全てに傷が生じたが、実施例１〜４では問題となるような傷は発生しなかった。特に、実施例３では保護膜７を設けたことにより、全く傷が見られなかった。また、耐湿性試験では、比較例１，２に変色が見られたが、実施例１〜４では変色は生じなかった。さらに、塩水噴霧試験では、比較例１〜３の全てに腐食が発生したが、実施例１〜４では周辺部の一部にわずかな変色が見受けられたが、実使用上問題となるような腐食は発生しなかった。
【００７３】
次に、実施例１および実施例３の反射鏡について反射率の波長依存性を測定した。ここでは、無偏光の状態で入射角を４５°とした。その結果を図４に示す。図４において、曲線Ｌ１が実施例１の結果を示し、曲線Ｌ３が実施例３の結果を示す。
【００７４】
図４に示したように、実施例１および実施例３の反射鏡は、下地膜２，撥水膜６を形成したことによる反射率の劣化は見られず、可視域全域に亘って高い反射率を維持しており反射鏡として全く問題ないレベルである。特に、実施例３は、二酸化ケイ素よりも屈折率の高い一酸化ケイ素を含む保護膜７を設けたことにより、４００ｎｍ〜５００ｎｍ付近の短波長側において比較的高い反射率を示した。
【００７５】
同様に、実施例４の反射鏡についても反射率の波長依存性を測定したので、その結果を図５に示す。
【００７６】
図５に示したように、実施例４の反射鏡は、従来のアルミニウム反射鏡では通常８４％程度の反射率にとどまるところを、例えば４００ｎｍ〜６００ｎｍ付近の波長帯において９０％を超えるなど、極めて高い反射率を示すことがわかった。これは、主に、フッ化マグネシウム膜５４および二酸化セリウム膜５５による増反射効果である。
【００７７】
以上の結果から、プラスチック基板１の上に形成された積層構造２０〜２２が、酸化アルミニウムよりなる下地膜２と、銀またはアルミニウムからなる反射膜４と、含フッ素ケイ素化合物を含む撥水膜６を備えるようにした場合、プラスチック基板１からの水分が反射膜４に浸入するのを防ぐことができ、反射膜４の変色や腐食が発生しないことが確認できた。これにより、良好な反射特性を維持しつつ、耐湿性および機械的強度に優れる反射鏡が得られることがわかった。
【００７８】
特に、下地膜２の物理的膜厚を１００ｎｍとすれば、より確実に水分を遮断すると共に、下地膜２の内部応力を最小限度に抑えることができ、より耐湿性に優れると共に機械的強度にも優れる反射鏡が得られることがわかった。
【００７９】
さらに、反射膜４の、プラスチック基板１から最も遠い側に撥水膜６を有するようにすれば、プラスチック基板１とは反対側の、反射鏡の表面からの水分、特に、金属腐食性を有する塩水分の浸入を防止でき、その上、反射鏡表面の摩滅を防止できることがわかった。特に、撥水膜６の物理的膜厚を１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすれば、より良好な反射特性を維持できると共に、耐湿性、耐塩水性および機械的強度により優れる反射鏡が得られることがわかった。
【００８０】
さらに、反射膜４と撥水膜６との間における最も撥水膜６に近い側に、一酸化珪素を含む保護膜７を設けるようにすれば、特に優れた耐摩滅性が得られることがわかった。
【００８１】
また、プラスチック基板１の上に下地膜２を直に形成する場合に、プラスチック基板１の、少なくとも下地膜２が形成される側の表面をアルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ2）を用いた２０分間のイオンボンバード処理により洗浄するようにすれば、プラスチック基板１と積層構造２０との密着力を向上させることができ、より優れた機械的強度を得られることがわかった。
【００８２】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、種々変形可能である。例えば、電子ビーム加熱による真空蒸着法を適用して下地膜２を形成するようにしたが、イオンビーム蒸着法等の他の方法を用いるようにしてもよい。
【００８３】
また、本実施の形態および実施例では、密着層３を、クロム膜３１および銅膜３２の２層構造、あるいは、クロム膜の単層構造からなるようにしたが、これに限定されず、３層以上の積層構造としてもよい。
【００８４】
また、本実施の形態および実施例では、密着層３および反射率調整層５を含む場合について説明したが、必ずしも、密着層３および反射率調整層５が反射鏡に含まれなくともよい。
【００８５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の反射鏡によれば、プラスチック基板と、このプラスチック基板の上に形成された積層構造とを備え、この積層構造が、酸化アルミニウムよりなる下地膜と、この下地膜の、プラスチック基板とは反対側に形成された反射膜と、この反射膜の、下地膜とは反対側に形成された含フッ素ケイ素化合物を有する撥水膜とを含むようにしたので、プラスチック基板からの水分または反射鏡の表面からの水分が反射膜に浸入するのを防ぐことができる。さらに、積層構造が下地膜と反射膜との間に密着層を有するようにしたので、下地膜と反射膜との密着性を強化し、下地膜からの反射膜の剥離を防止することができる。このため、反射膜が腐食せず、優れた反射特性および耐久性をバランス良く確保することができる。
【００８６】
特に、反射膜が、銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）からなるようにした場合には、可視領域において比較的高い反射率を得ることができる。
【００８７】
特に、撥水膜が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の物理的膜厚を有するようにした場合には、より良好な反射特性を維持しつつ、優れた耐湿性、耐塩水性および機械的強度を得ることができる。
【００８８】
また、特に、下地膜が４０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の物理的膜厚を有するようにした場合には、より確実に水分を遮断することができると共に、下地膜の内部応力を最小限度に抑えることができる。よって、より優れた耐湿性と共に、より優れた機械的強度を得ることができる。
【００８９】
また、特に、積層構造が、さらに、反射膜と撥水膜との間に反射率調整層を有するようにした場合には、機械的強度および反射特性を共に向上することができる。
【００９０】
また、積層構造が、さらに、反射膜と撥水膜との間における最も撥水膜に近い側に、一酸化珪素を含む保護膜を有するようにした場合には、より耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における反射鏡の断面構成を表す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における反射鏡の断面構成を表す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態における反射鏡の断面構成を表す断面図である。
【図４】図１および図２に示した反射鏡における反射率を示す特性図である。
【図５】図３に示した反射鏡における反射率を示す特性図である。
【符号の説明】
１…プラスチック基板、２…下地膜、３…密着層、３１…クロム（Ｃｒ）膜、３２…銅（Ｃｕ）膜、４…反射膜、５…反射率調整層、５１…酸化アルミニウム膜、５２…酸化ジルコニウム膜、５３…二酸化ケイ素膜、５４…フッ化マグネシウム膜、５５…二酸化セリウム膜、６…撥水膜、７…保護膜、２０〜２２…積層構造。
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々の光学系において用いられる反射鏡に関し、特に、プラスチックの基体と銀またはアルミニウムからなる反射膜とを有する反射鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、種々の光学系において用いられる反射鏡として、銀（Ａｇ）反射膜またはアルミニウム（Ａｌ）反射膜がガラス基板上に蒸着された反射鏡が知られている。とりわけ、銀の反射膜を備えた銀反射鏡は、他の反射鏡と比べて可視光領域における反射率が高く分光反射特性に優れており、さらに、偏光特性にも優れている。
【０００３】
しかし、銀反射鏡は耐久性の面で脆弱さがあるので、銀膜上に酸化アルミニウム等からなる保護層を設けるようにしている。ところが、このような保護層を設けることにより、銀反射鏡の分光反射特性が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するものとして、例えば、特許文献１に記載された反射鏡がある。特許文献１に記載された反射鏡は、ガラス基板上に銀層、酸化アルミニウム層および高屈折率誘電体層がこの順に積層された構成を備えている。このような構成を有することにより、可視光領域の全範囲に亘る分光反射特性が向上する。
【０００５】
また、上記のような銀またはアルミニウム反射鏡において、最近では、大幅なコストダウンや軽量化、あるいは大きなサイズであったり複雑な形状であっても比較的容易に作製可能である、といった観点から、ガラス基板に替わりプラスチック製の基板が広く用いられるようになっている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１２７００４号公報
【特許文献２】
特開平８−２８６００７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プラスチック基板は透湿性があり、反射膜として機能する銀またはアルミニウムと水分とが反応し、腐食してしまうことにより反射率の低下をまねく可能性も考えられる。さらに、プラスチック基板とその上に成型される膜との間の密着力がガラス基板の場合よりも弱く、機械的な強度あるいは耐摩滅性の面において不安がある。
【０００８】
特許文献２の反射鏡では、反射膜の両面に酸化アルミニウムなどからなる緻密膜を形成することにより反射膜の変質を防止し、耐環境性を向上させるようにしている。しかし、緻密膜を設けることにより、僅かではあるが反射率の低下がみられるなど、さらに改善すべき点がある。そのうえ、さらなる耐環境性や密着性の向上も望まれている。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、プラスチック基板を有し、良好な反射特性を示すと共に耐久性にも優れたバランスの良い実用的な反射鏡を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による反射鏡は、プラスチック基板と、このプラスチック基板の上に形成された積層構造とを備えた反射鏡であり、積層構造が、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）よりなる下地膜と、この下地膜の、プラスチック基板とは反対側の面と接するように形成されたクロムを含有する密着層と、この密着層の、下地膜とは反対側の面と接するように形成された反射膜と、この反射膜の、下地膜とは反対側に形成された含フッ素ケイ素化合物を有する撥水膜とを含むようにしたものである。
【００１１】
本発明による反射鏡では、プラスチック基板上に積層構造を設け、この積層構造が、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）よりなる下地膜と、反射膜と、含フッ素ケイ素化合物を含む撥水膜とを有するようにした。こうすることで、プラスチック基板に含まれる水分を下地膜によって遮断し、プラスチック基板に含まれる水分が反射膜へ浸入するのを防ぐことができると共に、基板とは反対側の面からの水分の浸入をも撥水膜によって防ぐことができる。この場合、下地膜が４０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の物理的膜厚を有することが望ましく、撥水膜が、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の物理的膜厚を有することが望ましい。また、反射膜は、例えば銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）からなるものである。この積層構造は、さらに、下地膜と反射膜との間に密着層を有するので、下地膜と反射膜との密着性が強化され、下地膜から反射膜が剥離したりすることが防止される。
【００１２】
本発明による反射鏡では、積層構造が、さらに、反射膜と撥水膜との間に反射率調整層を有することが望ましい。また、さらに、反射膜と撥水膜との間における最も撥水膜に近い側に、一酸化珪素（ＳｉＯ）を含む保護膜を有することが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る反射鏡の構成および作用について説明する。図１は、本実施の形態に係る反射鏡の積層断面構成を表す断面図である。
【００１５】
図１に示したように、本実施の形態の反射鏡は、プラスチック基板１と、このプラスチック基板１の上に形成された積層構造２０とから構成される。積層構造２０は、プラスチック基板１の上に形成された下地膜２と、この下地膜２の、プラスチック基板１とは反対側に形成された反射膜４と、この反射膜４の、下地膜２とは反対側に形成された撥水膜６とを含んでなるものである。
【００１６】
積層構造２０は、さらに、下地膜２と反射膜４との間に密着層３を有すると共に、反射膜４と撥水膜６との間に反射率調整層５を有している。
【００１７】
プラスチック基板１は、例えば、ポリオレフィン系のプラスチックからなり、少なくとも、下地膜２が形成される側の積層構造形成面１Ａがイオンボンバード処理されたものであることが望ましい。特に、アルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ2）を用いた２０分間程度のイオンボンバード処理が施されたものであることが望ましい。イオンボンバード処理が施されることにより不純物が除去され、また、所望の表面粗さが得られることにより、プラスチック基板１と、このプラスチック基板１上に形成される積層構造２０との密着力が向上するからである。
【００１８】
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）よりなる下地膜２は透湿性が低いので、水分を遮断することができる。さらに、酸化アルミニウム自身の吸湿性も低い。したがって下地膜２は、プラスチック基板１からの水分が密着層３あるいは反射膜４へ浸入するのを防ぐように作用する。下地膜２は、４０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の物理的膜厚を有することが好ましい。物理的膜厚が４０ｎｍ以上であれば外部からの水分をより確実に遮断することができると共に、２００ｎｍ以下であれば下地膜２の内部応力が増大しないので強度劣化を抑えることができるからである。この場合、特に、１００ｎｍの物理的膜厚であることがより好ましい。
【００１９】
密着層３は、下地膜２の側からクロム（Ｃｒ）膜３１と銅（Ｃｕ）膜３２とが順に形成された２層構造を有している。この場合、クロム膜３１は、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の物理的膜厚を有することが好ましく、特に、１０ｎｍの物理的膜厚であることがより好ましい。銅膜３２は、１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の物理的膜厚を有することが好ましく、特に、３０ｎｍの物理的膜厚であることがより好ましい。密着層３は、下地膜２と反射膜４との密着性を強化するように作用する。
【００２０】
反射膜４は、例えば銀（Ａｇ）よりなり、入射光を高い反射率で反射することが可能である。反射膜４の物理的膜厚は、８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、特に、１００ｎｍであることが好ましい。
【００２１】
反射率調整層５は、反射膜４の耐久性を向上させる機能を有すると共に、反射特性を向上させる機能をも備えた高屈折率誘電体層である。反射率調整層５は、具体的には、反射膜４の側から酸化アルミニウム膜５１と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）膜５２と二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜５３とが順に積層された３層構造となっている。酸化アルミニウム膜５１は透湿性が低く、かつ、機械的強度に優れるので、反射膜４へ水分が達するのを防ぐと共に機械的な外力から反射膜４を保護するように機能する。酸化ジルコニウム膜５２は機械的強度に優れると共に、比較的高い屈折率を示すものである。さらに、二酸化ケイ素膜５３は耐摩耗性に優れ、酸化ジルコニウム膜５２、酸化アルミニウム膜５１および反射膜４を保護する保護膜として機能する。
【００２２】
撥水膜６は、例えばＯＦ−１１０（オプトロン社製）やＷＲ２（メルク社製）等の含フッ素ケイ素化合物からなり、耐湿性および耐塩水性に優れ、外部からの水分等が反射膜４に浸入するのを防ぐ機能を有する。撥水膜６は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の物理的膜厚を有することが好ましい。撥水膜６の物理膜厚が１ｎｍ以上であれば外部からの水分等の浸入を遮断するのに十分であり、１０ｎｍ以下であれば反射特性に影響せず、分光反射率が劣化しないからである。この場合、特に、５ｎｍの物理的膜厚を有することがより好ましい。
【００２３】
次に、図１を参照して、本実施の形態における反射鏡の製造方法について説明する。
【００２４】
まず、プラスチック基板１を用意し、下地膜２が形成される側の面（積層構造形成面）１Ａをイオンボンバード処理する。イオンボンバード処理は、アルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ2）を用い２０分間程度行う。
【００２５】
イオンボンバード処理を施したプラスチック基板１を保持具（図示せず）に取り付け、真空チャンバ（図示せず）内に挿入し所定位置に固定する。次いで、無加熱状態のまま、約１．３×１０-4Ｐａとなるまで真空チャンバ内の排気を行い、その状態を保持する。
【００２６】
こののち、プラスチック基板１の、イオンボンバード処理を施した面上に、真空蒸着法により、下地膜２を形成する。真空蒸着法として、電子ビーム蒸着法（電子銃からの電子ビームによって蒸発源を加熱する真空蒸着法）を用いる場合には、電源電圧を、例えば５ｋＶとし、電子銃のビーム電流値を、例えば３００ｍＡとする。
【００２７】
こののち、電子ビーム蒸着法を用いて下地膜２上に、クロム膜３１を形成し、さらに、抵抗加熱蒸着法によりクロム膜３１上に銅膜３２を形成することにより密着層３を形成する。
【００２８】
次いで銅層３２上に、例えば、抵抗加熱蒸着法を用いて銀からなる反射膜４を形成する。こののち、例えば、電子ビーム蒸着法を用いて、反射膜４上に酸化アルミニウム膜５１と酸化ジルコニウム膜５２と二酸化ケイ素膜５３とを順に積層することにより３層構造を有する反射率調整層５を形成する。
【００２９】
最後に、二酸化ケイ素膜５３を覆うように撥水膜６を、例えば抵抗加熱法により形成して反射鏡が完成する。なお、上記した一連の真空蒸着をおこなうにあたっては、プラスチック基板１の温度を約５０℃以下となるように維持することが望ましい。
【００３０】
続いて、図１を参照して、本実施の形態における反射鏡の作用を説明する。
【００３１】
プラスチック基板１は、吸湿性が高く、さらに透湿性も高い。このため、水分が浸入して反射膜４が変色あるいは腐食することも考えられる。ところが、下地膜２は、吸湿性が低く透湿性も低いので、下地層２は水分を遮断する遮蔽層として機能し、プラスチック基板１の水分が反射膜４に浸入するのを防止する。また、アルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ2）を用いたイオンボンバード処理によって下地膜２を形成する面の不純物が除去されたプラスチック基板１は、所望の表面粗さを有しているので、プラスチック基板１と積層構造２０との密着力が向上する。
【００３２】
撥水膜６は、反射鏡の表面からの水分、特に金属腐食性を有する塩水分を遮断し、反射膜４への浸入を防止する。また、撥水膜６は耐摩滅性に優れるので、プラスチック基板１上に形成される反射率調整層５や反射膜４の保護膜として機能する。
【００３３】
密着層３は、下地膜２と反射膜４との密着性を強化するように作用し、下地膜２から反射膜４が剥離したりするのを防止する。反射率調整層５により、反射膜４の耐久性および反射特性が向上する。具体的には、反射膜４のプラスチック基板１とは反対側に設けられた酸化アルミニウム膜５１により、反射膜４への水分の浸入が遮断されると共に、反射膜４が保護されて耐久性が向上する。酸化ジルコニウム膜５２により、反射膜４の耐久性および反射特性が向上する。さらに、二酸化ケイ素膜５３により、これら酸化ジルコニウム膜５２、酸化アルミニウム膜５１および反射膜４が保護され、反射鏡としての機械的強度が向上する。
【００３４】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、プラスチック基板１と、このプラスチック基板１の上に形成された積層構造２０とを有し、この積層構造２０が、プラスチック基板１の上に形成された酸化アルミニウムよりなる下地膜２と、この下地膜２の上に密着層３を介して形成された銀よりなる反射膜４とを含むようにしたので、プラスチック基板１からの水分が反射膜４に浸入するのを防ぐことができる。このため、反射膜４が腐食せず、良好な反射特性を維持しつつ、耐久性、すなわち耐湿性および機械的強度に優れた反射鏡を得ることができる。特に、下地膜２が４０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の物理的膜厚を有するようにしたので、より確実な水分遮断機能を有することができると共に、下地膜２の内部応力を最小限度に抑えることができる。このため、より優れた耐湿性および機械的強度を示す反射鏡を得ることができる。
【００３５】
さらに、積層構造２０が含フッ素ケイ素化合物を含む撥水膜６を備えるようにしたので、プラスチック基板１とは反対側の、反射鏡の表面からの水分、特に金属腐食性を有する塩水分の浸入を防ぐことができると共に、反射鏡表面の摩滅による反射特性の劣化を防ぐことができる。よって、耐湿性、耐塩水性および耐久性により優れた反射鏡を得ることができる。特に、撥水膜６が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の物理的膜厚を有するようにしたので、良好な反射特性を維持しつつ、耐湿性、耐塩水性および耐久性に優れた反射鏡を得ることができる。
【００３６】
また、本実施の形態における反射鏡の製造方法によれば、プラスチック基板１の表面を、アルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ2）を用いたイオンボンバード処理により洗浄する工程と、プラスチック基板１上に積層構造２０を形成する工程とを含むようにしたので、プラスチック基板１と積層構造２０との密着力を向上させることができる。よって、優れた耐久性を有する反射鏡を得ることができる。
【００３７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る反射鏡の構成および作用について説明する。以下の説明では、上記第１の実施の形態における構成要素と実質的に同一の部分については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３８】
本実施の形態の反射鏡は、上記第１の実施の形態における反射鏡の構成に加え、さらに、反射膜と撥水膜との間における最も撥水膜に近い側に保護膜を設けるようにしたものである。以下、具体的に説明する。
【００３９】
図２は、本実施の形態に係る反射鏡の積層断面構成を表す断面図である。図２に示したように、本実施の形態の反射鏡は、プラスチック基板１と、このプラスチック基板１の上に形成された積層構造２１とから構成される。積層構造２１は、下地膜２と、この下地膜２の、プラスチック基板１とは反対側に形成された銀よりなる反射膜４と、この反射膜４の、下地膜２とは反対側に形成された含フッ素ケイ素化合物を有する撥水膜６とを含むものである。
【００４０】
積層構造２１は、さらに、下地膜２と反射膜４との間に密着層３を有すると共に、反射膜４と撥水膜６との間に、反射膜４の側から順に反射膜調製層５と保護膜７とを有している。
【００４１】
保護膜７は、一酸化ケイ素（ＳｉＯ）を主成分とするものであり、例えば、真空蒸着法により形成され、耐摩滅性（耐久性）に優れる。さらに、一酸化ケイ素の屈折率が二酸化ケイ素の屈折率よりも高いので、保護膜７を設けることによって保護膜７を設けない場合よりも反射率が向上する。保護膜７は、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の物理的膜厚を有することが好ましい。２０ｎｍを超えるような厚みでは、入射光線を吸収してしまい反射特性が劣化する恐れがあるためであり、一方で、５ｎｍ未満の厚みでは、十分な耐摩滅性が得られないからである。ここで、１０ｎｍの物理的膜厚であれば良好な反射特性と耐摩滅性とがバランス良く得られるので特に好ましい。
【００４２】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態における反射鏡の構成に加えて、さらに反射膜４と撥水膜６との間における最も撥水膜６に近い側に保護膜７を設けるようにしたので、より優れた機械的強度が得られ、反射鏡としての信頼性が向上する。例えば使用者が誤って反射鏡の表面に触れた場合であっても、損傷を受ける可能性が低くなる。さらに、保護膜７を設けることにより、より優れた反射特性を得ることができる。
【００４３】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態に係る反射鏡の構成および作用について説 明する。以下の説明では、上記第１および第２の実施の形態における構成要素と実質的に同一の部分については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４４】
上記第１および第２の実施の形態における反射鏡は、いずれも反射膜として銀を用いるようにしたが、本実施の形態の反射鏡は、反射膜としてアルミニウム（Ａｌ）を用いるようにしたものである。以下、具体的に説明する。
【００４５】
図３は、本実施の形態に係る反射鏡の積層断面構成を表す断面図である。図３に示したように、本実施の形態の反射鏡は、プラスチック基板１と、このプラスチック基板１の上に形成された積層構造２２とから構成される。積層構造２２は、下地膜２と、この下地膜２の、プラスチック基板１とは反対側に形成された反射膜４と、この反射膜４の、下地膜２とは反対側に形成された含フッ素ケイ素化合物を有する撥水膜６とを含むものである。
【００４６】
積層構造２２は、さらに、プラスチック基板１と下地膜２との間に密着層３を有すると共に、反射膜４と撥水膜６との間に反射率調整層５を有している。
【００４７】
密着層３は、例えば、クロム（Ｃｒ）からなり、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下の物理的膜厚を有しており、特に、１０ｎｍの膜厚であることが好ましい。密着層３は、下地膜２と反射膜４との密着性を強化する。
【００４８】
反射膜４は、アルミニウム（Ａｌ）よりなり、入射光を高い反射率で反射することが可能である。反射膜４の物理的膜厚は、８０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、特に、１００ｎｍであることが好ましい。
【００４９】
反射率調整層５は、反射膜４の側から酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）膜５１と、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）膜５４と、二酸化セリウム（ＣｅＯ2）膜５５と、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）膜５３とが、順に積層された４層構造となっている。酸化アルミニウム膜５１は透湿性が低く、かつ、機械的強度に優れるので、反射膜４へ水分が達するのを防ぐと共に機械的な外力から反射膜４を保護するように機能する。酸化アルミニウム膜５１の物理的膜厚は、２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることが好ましく、特に、４０ｎｍであることが好ましい。フッ化マグネシウム膜５４および二酸化セリウム膜５５は、増反射効果を示すものである。フッ化マグネシウム膜５４の物理的膜厚は、２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることが好ましく、特に、５０ｎｍであることが好ましい。二酸化セリウム膜５５の物理的膜厚は、１５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましく、特に、４０ｎｍであることが好ましい。さらに、二酸化ケイ素膜５３は、耐摩耗性に優れており、反射膜４、酸化アルミニウム膜５１、フッ化マグネシウム膜５４および二酸化セリウム膜５５を保護する保護膜として機能する。二酸化ケイ素膜５３の物理的膜厚は、２０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であることが好ましく、特に、５０ｎｍであることが好ましい。これら酸化アルミニウム膜５１、フッ化マグネシウム膜５４、二酸化セリウム膜５５および二酸化ケイ素膜５３における上記したそれぞれの物理的膜厚は、下限を下回ると上記した効果や機能が十分に得られず、一方、上限を上回ると可視光の吸収が大きくなり過ぎてしまい十分な反射率が得られなくなってしまう。
【００５０】
撥水膜６は、上記第１および第２の実施の形態と同様に、例えばＯＦ−１１０（オプトロン社製）やＷＲ２（メルク社製）等の含フッ素ケイ素化合物からなる。
【００５１】
次に、図３を参照して、本実施の形態における反射鏡の製造方法について説明する。
【００５２】
まず、プラスチック基板１を用意し、保持具（図示せず）に取り付け、真空チャンバ（図示せず）内に挿入し所定位置に固定する。なお、本実施の形態では、プラスチック基板１の積層構造形成面１Ａに対してイオンボンバード処理を施さなくともよい。
【００５３】
次いで、無加熱状態のまま、約１．３×１０-4Ｐａとなるまで真空チャンバ内の排気を行い、その状態を保持する。
【００５４】
こののち、プラスチック基板１の上に、例えば、電子ビーム蒸着法などの真空蒸着法により、密着層３を形成する。さらに、例えば電子ビーム蒸着法を用いて密着層３上に、下地膜２を形成する。
【００５５】
次いで下地膜２の上に、例えば、抵抗加熱蒸着法を用いてアルミニウムからなる反射膜４を形成する。こののち、反射膜４の上に、例えば、電子ビーム蒸着法を用いて酸化アルミニウム膜５１と、フッ化マグネシウム膜５４と、二酸化セリウム膜５５と、二酸化ケイ素膜５３とを順に積層することにより４層構造を有する反射率調整層５を形成する。特に、二酸化ケイ素膜５３は、蒸発源として一酸化ケイ素を用い、これを電子ビーム等で加熱しつつ酸素（Ｏ2）雰囲気中で酸化させながら蒸着することにより形成することが望ましい。このような形成方法を採ることにより、耐摩滅性が特に向上するからである。
【００５６】
最後に、反射率調整層５の二酸化ケイ素膜５３を覆うように、例えば抵抗加熱法により撥水膜６を形成することにより反射鏡が完成する。なお、上記した一連の真空蒸着をおこなうにあたっては、プラスチック基板１の温度を約５０℃以下となるように維持することが望ましい。
【００５７】
続いて、図３を参照して、本実施の形態における反射鏡の作用を説明する。
【００５８】
プラスチック基板１は、吸湿性が高く、さらに透湿性も高い。このため、反射膜４を変色あるいは腐食させる可能性も考えられる。ところが、下地膜２は、吸湿性が低く透湿性も低いので、下地層２は水分を遮断する遮蔽層として機能し、プラスチック基板１および密着層３を透過する水分が反射膜４に浸入するのを防止する。また、密着層３を設けることにより、例えばアルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ2）を用いたイオンボンバード処理などを施すことなく、プラスチック基板１と積層構造２２との密着力が向上する。
【００５９】
また、反射率調整層５により、反射膜４の耐久性および反射特性が向上する。具体的には、反射膜４のプラスチック基板１とは反対側に設けられた酸化アルミニウム膜５１により、反射膜４への水分の浸入が遮断されると共に、反射膜４が保護されて耐久性が向上する。フッ化マグネシウム膜５４および二酸化セリウム膜５５によって反射率４の反射特性（可視領域における反射率）が向上する。さらに、二酸化ケイ素膜５３により、これら反射膜４、酸化アルミニウム膜５１、フッ化マグネシウム膜５４および二酸化セリウム膜５５などが保護され、反射鏡としての機械的強度が向上する。
【００６０】
撥水膜６は、反射鏡の表面からの水分、特に金属腐食性を有する塩水分を遮断し、反射膜４への浸入を防止する。また、撥水膜６は耐摩滅性に優れるので、プラスチック基板１上に形成される反射率調整層５や反射膜４の保護膜としても機能する。
【００６１】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、プラスチック基板１と、このプラスチック基板１の上に形成された積層構造２２とを有し、この積層構造２２が、プラスチック基板１の上に密着層３を介して形成された酸化アルミニウムよりなる下地膜２と、この下地膜２の上に形成されたアルミニウムよりなる反射膜４とを含むようにしたので、プラスチック基板１と積層構造２２との高い密着性を保ちつつ、プラスチック基板１からの水分が反射膜４に浸入するのを防ぐことができる。さらに、反射膜４の、プラスチック基板１とは反対側にフッ化マグネシウム膜５４および二酸化セリウム膜５５を含む反射率調整層５を設けるようにしたので、反射膜４の耐久性および反射率が向上する。このため、反射膜４が腐食せず、良好な反射特性を発揮しつつ、耐湿性および機械的強度といった耐久性に優れた反射鏡を得ることができる。
【００６２】
さらに、積層構造２２が含フッ素ケイ素化合物を含む撥水膜６を備えるようにしたので、プラスチック基板１とは反対側の、反射鏡の表面からの水分、特に金属腐食性を有する塩水分の浸入を防ぐことができると共に、反射鏡表面の摩滅による反射特性の劣化を防ぐことができる。よって、耐湿性、耐塩水性および耐久性により優れた反射鏡を得ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態によれば、蒸発源として一酸化ケイ素を用い、これを加熱しつつ酸素雰囲気中で酸化させながら蒸着することにより二酸化ケイ素膜５３を形成するようにしたので、耐摩滅性をいっそう向上させることができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、上記第２の実施の形態の反射鏡と同様に、さらに反射膜４と撥水膜６との間における最も撥水膜６に近い側（反射率調整層５と撥水膜６との間）に、一酸化珪素を含む保護膜を設けることも可能である。その場合には、耐摩滅性がより向上する。
【００６５】
【実施例】
さらに、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
【００６６】
図１〜図３に示した反射鏡と同様の反射鏡を上記の要領で作製し、いくつかの環境試験を実施した。表１にその試験結果を示す。実施例１，２は図１の積層構造２０を有する第１の実施の形態の反射鏡であり、実施例３は図２の積層構造２１を有する第２の実施の形態の反射鏡であり、さらに、実施例４は図３の積層構造２２を有する第３の実施の形態の反射鏡である。なお、今回は、酸化アルミニウムよりなる下地膜と撥水膜とを含まない、従来の反射鏡についても同様の試験を実施したので、その試験結果を比較例として表１に併せて示す。
【００６７】
【表１】
基板材料として、基板Ａおよび基板Ｂの２種類の基板を用いた。試験項目は密着試験、摩滅試験、塩水漬試験、耐湿試験、塩水噴霧試験、高温試験および温度サイクル試験の７種類である（但し、一部の試料については、温度サイクル試験が未実施である。）。
【００６９】
密着試験、摩滅試験および耐湿試験はＭＩＬ（米軍標準規格）−Ｃ−６７５Ｃに準拠して実施し、塩水噴霧試験はＭＩＬ−ＳＴＤ−８１０Ｄに準拠して実施した。また、塩水漬試験では、各反射鏡について、常温下において５％の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）溶液に浸漬し３時間経過後に腐食の有無を確認した。高温試験では、各反射鏡について、７０℃の温度下で５時間経過後に成膜面におけるクラックや剥離等の有無を確認した。さらに、温度サイクル試験では、−２０℃で２時間保持した後、２時間で６５℃まで昇温してそのまま６５℃で２時間保持し、さらに−２０℃まで２時間で降温するという温度サイクルを８回繰り返し、各反射鏡について成膜面におけるクラックや剥離等の有無を確認した。表１において、「○」は実使用上、支障となる問題が見受けられなかったことを示し、「×」は実使用上、支障となる問題が観察されたことを示す。「◎」は、特に優れていることを示す。
【００７０】
実施例１および比較例１は基板Ａを用いたものであり、実施例２〜４および比較例２は基板Ｂを用いたものである。なお、比較例３は、基板Ａまたは基板Ｂのいずれとも異なる材質の基板Ｃを用いたものである。
【００７１】
表１に示したように、実施例１〜４はいずれも、全ての実施試験項目において実用上支障を来すような問題は生じなかった。
【００７２】
密着試験では、基板Ａを用いた比較例１に部分的な剥離が見られたが、同じく基板Ａを用いた実施例１では全く剥離は生じなかった。摩滅試験では、比較例１〜３の全てに傷が生じたが、実施例１〜４では問題となるような傷は発生しなかった。特に、実施例３では保護膜７を設けたことにより、全く傷が見られなかった。また、耐湿性試験では、比較例１，２に変色が見られたが、実施例１〜４では変色は生じなかった。さらに、塩水噴霧試験では、比較例１〜３の全てに腐食が発生したが、実施例１〜４では周辺部の一部にわずかな変色が見受けられたが、実使用上問題となるような腐食は発生しなかった。
【００７３】
次に、実施例１および実施例３の反射鏡について反射率の波長依存性を測定した。ここでは、無偏光の状態で入射角を４５°とした。その結果を図４に示す。図４において、曲線Ｌ１が実施例１の結果を示し、曲線Ｌ３が実施例３の結果を示す。
【００７４】
図４に示したように、実施例１および実施例３の反射鏡は、下地膜２，撥水膜６を形成したことによる反射率の劣化は見られず、可視域全域に亘って高い反射率を維持しており反射鏡として全く問題ないレベルである。特に、実施例３は、二酸化ケイ素よりも屈折率の高い一酸化ケイ素を含む保護膜７を設けたことにより、４００ｎｍ〜５００ｎｍ付近の短波長側において比較的高い反射率を示した。
【００７５】
同様に、実施例４の反射鏡についても反射率の波長依存性を測定したので、その結果を図５に示す。
【００７６】
図５に示したように、実施例４の反射鏡は、従来のアルミニウム反射鏡では通常８４％程度の反射率にとどまるところを、例えば４００ｎｍ〜６００ｎｍ付近の波長帯において９０％を超えるなど、極めて高い反射率を示すことがわかった。これは、主に、フッ化マグネシウム膜５４および二酸化セリウム膜５５による増反射効果である。
【００７７】
以上の結果から、プラスチック基板１の上に形成された積層構造２０〜２２が、酸化アルミニウムよりなる下地膜２と、銀またはアルミニウムからなる反射膜４と、含フッ素ケイ素化合物を含む撥水膜６を備えるようにした場合、プラスチック基板１からの水分が反射膜４に浸入するのを防ぐことができ、反射膜４の変色や腐食が発生しないことが確認できた。これにより、良好な反射特性を維持しつつ、耐湿性および機械的強度に優れる反射鏡が得られることがわかった。
【００７８】
特に、下地膜２の物理的膜厚を１００ｎｍとすれば、より確実に水分を遮断すると共に、下地膜２の内部応力を最小限度に抑えることができ、より耐湿性に優れると共に機械的強度にも優れる反射鏡が得られることがわかった。
【００７９】
さらに、反射膜４の、プラスチック基板１から最も遠い側に撥水膜６を有するようにすれば、プラスチック基板１とは反対側の、反射鏡の表面からの水分、特に、金属腐食性を有する塩水分の浸入を防止でき、その上、反射鏡表面の摩滅を防止できることがわかった。特に、撥水膜６の物理的膜厚を１ｎｍ以上１０ｎｍ以下とすれば、より良好な反射特性を維持できると共に、耐湿性、耐塩水性および機械的強度により優れる反射鏡が得られることがわかった。
【００８０】
さらに、反射膜４と撥水膜６との間における最も撥水膜６に近い側に、一酸化珪素を含む保護膜７を設けるようにすれば、特に優れた耐摩滅性が得られることがわかった。
【００８１】
また、プラスチック基板１の上に下地膜２を直に形成する場合に、プラスチック基板１の、少なくとも下地膜２が形成される側の表面をアルゴン（Ａｒ）または窒素（Ｎ2）を用いた２０分間のイオンボンバード処理により洗浄するようにすれば、プラスチック基板１と積層構造２０との密着力を向上させることができ、より優れた機械的強度を得られることがわかった。
【００８２】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、種々変形可能である。例えば、電子ビーム加熱による真空蒸着法を適用して下地膜２を形成するようにしたが、イオンビーム蒸着法等の他の方法を用いるようにしてもよい。
【００８３】
また、本実施の形態および実施例では、密着層３を、クロム膜３１および銅膜３２の２層構造、あるいは、クロム膜の単層構造からなるようにしたが、これに限定されず、３層以上の積層構造としてもよい。
【００８４】
また、本実施の形態および実施例では、密着層３および反射率調整層５を含む場合について説明したが、必ずしも、密着層３および反射率調整層５が反射鏡に含まれなくともよい。
【００８５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の反射鏡によれば、プラスチック基板と、このプラスチック基板の上に形成された積層構造とを備え、この積層構造が、酸化アルミニウムよりなる下地膜と、この下地膜の、プラスチック基板とは反対側に形成された反射膜と、この反射膜の、下地膜とは反対側に形成された含フッ素ケイ素化合物を有する撥水膜とを含むようにしたので、プラスチック基板からの水分または反射鏡の表面からの水分が反射膜に浸入するのを防ぐことができる。さらに、積層構造が下地膜と反射膜との間に密着層を有するようにしたので、下地膜と反射膜との密着性を強化し、下地膜からの反射膜の剥離を防止することができる。このため、反射膜が腐食せず、優れた反射特性および耐久性をバランス良く確保することができる。
【００８６】
特に、反射膜が、銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）からなるようにした場合には、可視領域において比較的高い反射率を得ることができる。
【００８７】
特に、撥水膜が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の物理的膜厚を有するようにした場合には、より良好な反射特性を維持しつつ、優れた耐湿性、耐塩水性および機械的強度を得ることができる。
【００８８】
また、特に、下地膜が４０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の物理的膜厚を有するようにした場合には、より確実に水分を遮断することができると共に、下地膜の内部応力を最小限度に抑えることができる。よって、より優れた耐湿性と共に、より優れた機械的強度を得ることができる。
【００８９】
また、特に、積層構造が、さらに、反射膜と撥水膜との間に反射率調整層を有するようにした場合には、機械的強度および反射特性を共に向上することができる。
【００９０】
また、積層構造が、さらに、反射膜と撥水膜との間における最も撥水膜に近い側に、一酸化珪素を含む保護膜を有するようにした場合には、より耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における反射鏡の断面構成を表す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における反射鏡の断面構成を表す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態における反射鏡の断面構成を表す断面図である。
【図４】図１および図２に示した反射鏡における反射率を示す特性図である。
【図５】図３に示した反射鏡における反射率を示す特性図である。
【符号の説明】
１…プラスチック基板、２…下地膜、３…密着層、３１…クロム（Ｃｒ）膜、３２…銅（Ｃｕ）膜、４…反射膜、５…反射率調整層、５１…酸化アルミニウム膜、５２…酸化ジルコニウム膜、５３…二酸化ケイ素膜、５４…フッ化マグネシウム膜、５５…二酸化セリウム膜、６…撥水膜、７…保護膜、２０〜２２…積層構造。
Claims (7)
- プラスチック基板と、前記プラスチック基板の上に形成された積層構造とを備えた反射鏡であって、
前記積層構造は、
酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）よりなる下地膜と、
この下地膜の、前記プラスチック基板とは反対側の面と接するように形成されたクロム（Ｃｒ）を含有する密着層と、
この密着層の、前記下地膜とは反対側の面と接するように形成された反射膜と、
この反射膜の、前記密着層とは反対側に形成された含フッ素ケイ素化合物を有する撥水膜と
を含むことを特徴とする反射鏡。 - 前記密着層は、前記下地膜の側から順にクロム膜と銅（Ｃｕ）膜とが積層されたものであることを特徴とする請求項１に記載の反射鏡。
- 前記反射膜は、銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射鏡。
- 前記撥水膜は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の物理的膜厚を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の反射鏡。
- 前記下地膜は、４０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の物理的膜厚を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の反射鏡。
- 前記積層構造は、さらに、前記反射膜と前記撥水膜との間に反射率調整層を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の反射鏡。
- 前記積層構造は、さらに、前記反射膜と前記撥水膜との間における最も前記撥水膜に近い側に、一酸化珪素（ＳｉＯ）を含む保護膜を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の反射鏡。
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