WO2010013389A1 - 広帯域反射鏡 - Google Patents

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WO2010013389A1
WO2010013389A1 PCT/JP2009/003014 JP2009003014W WO2010013389A1 WO 2010013389 A1 WO2010013389 A1 WO 2010013389A1 JP 2009003014 W JP2009003014 W JP 2009003014W WO 2010013389 A1 WO2010013389 A1 WO 2010013389A1
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reflective
film
index material
material layer
refractive index
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金井敏正
櫻井武
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日本電気硝子株式会社
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Priority to US12/997,612 priority patent/US20110096391A1/en
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/0816—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers
    • G02B5/0825—Multilayer mirrors, i.e. having two or more reflecting layers the reflecting layers comprising dielectric materials only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/82—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors characterised by the material or the construction of the reflector
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
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    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the present invention relates to a broadband reflector for reflecting light having a wavelength band of 400 nm to 2500 nm.
  • Nonpatent literature 1 etc. a system is known in which a plurality of heliostats are arranged on the ground, reflected light from the heliostat is reflected by a condensing reflecting mirror, and sunlight is condensed on a heat collector.
  • a reflecting mirror is manufactured by coating a metal thin film such as aluminum or silver on a transparent substrate such as glass.
  • a metal thin film such as aluminum or silver
  • the reflecting mirror coated with such a metal thin film has a problem that it is inferior in heat resistance and weather resistance because the metal thin film on the surface is easily oxidized by the environmental atmosphere.
  • Patent Document 1 in order to solve the above-described problem, there is provided a reflecting mirror for reflecting sunlight provided with a metal reflective film on a transparent substrate and provided with a transparent inorganic protective film on the metal reflective film. Proposed.
  • Patent Document 2 proposes a reflective heat collecting plate in which a transparent inorganic substance protective film is provided on a reflective metal vapor-deposited film.
  • a dielectric mirror As a reflecting mirror, a dielectric mirror is known in which a high-refractive index material layer such as niobium oxide and a low-refractive index material such as silicon oxide are alternately stacked and reflected by using interference of light.
  • a dielectric mirror is used to reflect broadband light with a wavelength of 400 nm to 2500 nm, there is a problem that the number of films to be stacked must be increased considerably.
  • An object of the present invention is to provide a broadband reflector having high reflectivity and excellent heat resistance and scratch resistance in a wavelength band of 400 nm to 2500 nm.
  • the present invention is a broadband reflector for reflecting light in a wavelength band of 400 nm to 2500 nm, and has a wavelength of 400 nm in which first high-refractive index material layers and first low-refractive index material layers are alternately stacked.
  • the first reflective laminated film for reflecting light in the short wavelength side of the ⁇ 2500 nm band, the second high refractive index material layer, and the second low refractive index material layer were alternately laminated.
  • a second reflective laminated film for reflecting light in the longer wavelength side of the wavelength band of 400 nm to 2500 nm, the first reflective laminated film being disposed on the light incident side, and the second reflective laminated film The film is disposed at a position where the light transmitted through the first reflective laminated film can be reflected, and the first high refractive index material layer is formed of niobium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, hafnium oxide.
  • the first low refractive index material layer is formed from at least one selected from the group consisting of silicon oxide and magnesium fluoride, and has a second high refraction.
  • the refractive index material layer is formed from at least one selected from the group consisting of silicon and germanium, and the second low refractive index material layer is formed from at least one selected from the group consisting of silicon oxide and magnesium fluoride. It is characterized by being.
  • a second reflective laminated film for reflecting the first reflective laminated film, and the first reflective laminated film is configured by alternately laminating the first high refractive index material layer and the first low refractive index material layer,
  • the second reflective laminated film is formed by alternately laminating second high refractive index material layers and second low refractive index material layers.
  • the first high refractive index material layer is formed of at least one selected from the group consisting of niobium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, hafnium oxide, silicon nitride, yttrium oxide, and indium tin oxide.
  • the first low refractive index material layer is formed from at least one selected from the group consisting of silicon oxide and magnesium fluoride, and the second high refractive index material layer is at least one selected from the group consisting of silicon and magnesium.
  • the second low refractive index material layer is formed of at least one selected from the group consisting of silicon oxide and magnesium fluoride.
  • the present invention at least two different types of the first reflective laminated film for reflecting the light in the short wavelength side band and the second reflective laminated film for reflecting the light in the long wavelength side band are used.
  • the reflective laminated film By providing the reflective laminated film, the number of films laminated as a whole reflecting mirror is reduced. Therefore, a manufacturing process can be simplified and it can produce efficiently.
  • the number of films to be stacked can be reduced, it is possible to reduce warping due to stress generated when a thin film is deposited.
  • the second low-refractive index material layer alternately stacked with these thin films is silicon oxide or magnesium fluoride. Further, by arranging a layer of silicon oxide or magnesium fluoride, high heat resistance and high scratch resistance can be imparted.
  • the second high refractive index material layer is formed from silicon
  • silicon since silicon has a high transmittance in a wavelength region longer than the wavelength of 1200 nm, the short wavelength reflected by the first reflective laminated film
  • the side band is preferably set to a wavelength of 400 nm to 1200 nm, and the long wavelength side band reflected by the second reflective laminated film is preferably set to a wavelength of 1200 nm to 2500 nm.
  • germanium When the second high refractive index material layer is formed of germanium, germanium has a high transmittance on the long wavelength side from the wavelength of 2000 nm, so the band on the short wavelength side that is reflected by the first reflective laminated film.
  • the wavelength is preferably set to 400 nm to 2000 nm
  • the long wavelength band reflected by the second reflective laminated film is preferably set to a wavelength of 2000 nm to 2500 nm.
  • the first reflective multilayer film is disposed on the light incident side, and the second reflective multilayer film is disposed at a position where the light transmitted through the first reflective multilayer film can be reflected. .
  • the first reflective laminated film and the second reflective laminated film a high reflectance can be obtained.
  • the second reflective multilayer film is arranged on the light incident side, light in the wavelength band that should be reflected by the first reflective multilayer film is absorbed by the second reflective multilayer film, so that the reflectance as a broadband reflector is high. Can't get.
  • the first reflective laminated film and the second reflective laminated film are provided on the transparent substrate.
  • the thin films can be sequentially laminated and then used as a broadband reflector.
  • the transparent substrate include a glass substrate, a sapphire substrate, and a resin substrate.
  • the first reflective laminated film is arranged on one side of the transparent substrate, and the second reflective laminated film is arranged on the other side of the transparent substrate.
  • the reflective laminated film is formed on both surfaces of the transparent substrate, the stress generated when the thin films are stacked is generated on both sides of the transparent substrate, and the stress balance is balanced on both sides of the transparent substrate. Can be taken. For this reason, the curvature of a reflective mirror can be reduced. Therefore, according to the first embodiment, it is possible to manufacture a flat broadband reflecting mirror substantially free from warpage.
  • the second reflective multilayer film is disposed on the transparent substrate, and the first reflective multilayer film is disposed on the second reflective multilayer film.
  • the first reflective laminated film and the second reflective laminated film are arranged in this way, the light transmitted through the first reflective laminated film arranged on the light incident side is directly reflected on the second reflective laminated film. It can be incident on the film. Since light can be incident on the second reflective laminated film without passing through the transparent substrate, a high reflectance can be obtained.
  • the first reflective multilayer film is disposed on the transparent substrate, and the second reflective multilayer film is disposed on the first reflective multilayer film.
  • the transparent substrate can be arranged on the outside, so that durability such as scratch resistance and chemical resistance can be enhanced.
  • the broadband reflecting mirror of the present invention can reflect light in a wavelength band of 400 nm to 2500 nm, it can be suitably used as a reflecting mirror for utilizing the thermal energy of sunlight.
  • it can be used as a heliostat reflecting mirror of a solar light collecting system, a condensing reflecting mirror for collecting light reflected by a heliostat reflecting mirror, or the like.
  • the first reflective laminated film in the present invention is formed by alternately laminating first high refractive index material layers and first low refractive index material layers.
  • the above materials can be used for the first high refractive index material layer and the first low refractive index material layer.
  • the same material may be used for each of the stacked films, or two or more different materials may be used.
  • all the films to be stacked may be made of niobium oxide, or a part of the film may be formed of another high refractive index material such as titanium oxide.
  • the first low-refractive index material layer may be the same material or a different material in the stacked films. However, it is desirable to use the same material from the viewpoint of production efficiency.
  • the number of films laminated in the first reflective laminated film is not particularly limited, but the total of the first high refractive index material layer and the first low refractive index material layer is 30 to 200 layers. It is preferably within the range, and more preferably within the range of 70 to 90 layers.
  • the film thickness of the first reflective laminated film that is, the total film thickness in the laminated film of the first high refractive index material layer and the first low refractive index material layer is not particularly limited. It is preferably in the range of ⁇ 20 ⁇ m, more preferably in the range of 7 to 10 ⁇ m.
  • the second high-refractive index material layer and the second low-refractive index material layer may be the same type, or two or more different types.
  • the number of films to be laminated is not particularly limited, but is preferably in the range of 9 to 50 layers, more preferably in the range of 15 to 25 layers. .
  • the film thickness of the second reflective laminated film that is, the total film thickness obtained by laminating the second high refractive index material layer and the second low refractive index material layer is not particularly limited, but is 2 to 10 ⁇ m. Is preferably in the range of 2 to 6 ⁇ m.
  • the method for forming the first high refractive index material layer, the first low refractive index material layer, the second high refractive index material layer, and the second low refractive index material layer is particularly limited. Instead, it can be formed by a general thin film forming method. For example, it can be formed by a sputtering method, an evaporation method such as an ion beam evaporation method, a CVD method, or the like.
  • the film configuration including the layer thickness can be designed by simulation. For example, it can be designed using simulation software commercially available from manufacturers such as The Essential Macleod Thin Film Center Inc., TF Calc Software Spectra Inc, and Film Star FTG Software Associates.
  • a metal film may be provided as a third reflective film at a position where the light transmitted through the second reflective multilayer film can be reflected.
  • the number of films to be laminated in the second reflective laminated film can be reduced.
  • it can be in the range of 2 to 10 layers.
  • the film thickness of the second reflective laminated film can be reduced.
  • it can be in the range of 0.3 to 1 ⁇ m.
  • the metal film examples include aluminum (Al), silver (Ag), and gold (Au). From the viewpoint of heat resistance, aluminum (Al) is preferably used.
  • the thickness of the metal film is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.03 to 1 ⁇ m, and more preferably in the range of 0.05 to 0.25 ⁇ m.
  • the method for forming the third reflective film is not particularly limited, and can be formed by a general thin film forming method.
  • it can be formed by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the present invention it is possible to obtain a broadband reflector having high reflectivity and excellent heat resistance and scratch resistance in a wavelength band of 400 nm to 2500 nm.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a broadband reflecting mirror according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a broadband reflecting mirror according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a broadband reflector according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the reflectance of the broadband reflecting mirror of Example 1 according to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the reflectance of the broadband reflector according to the first embodiment of the present invention and the broadband reflector using the conventional metal film.
  • FIG. 6 is a diagram showing the reflectance before and after heating of the wide-band reflecting mirror of Example 1 according to the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a broadband reflecting mirror according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a broadband reflecting mirror according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a broadband reflector according to a third embodiment of
  • FIG. 7 is a diagram showing the reflectance before and after heating of the reflecting mirror using an Ag (silver) film.
  • FIG. 8 is a diagram showing the reflectance before and after heating of the reflecting mirror using an Al (aluminum) film.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the heating time and the reflectance in Example 1 according to the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of a sunlight collecting system.
  • FIG. 11 is a diagram showing the reflectance of the broadband reflecting mirrors of Example 6 and Example 7 according to the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a broadband reflector 1 according to the first embodiment.
  • the first reflective multilayer film 3 is disposed on one surface side of the transparent substrate 2, and the second reflective multilayer film 4 is disposed on the other surface side of the transparent substrate 2.
  • Light enters from the upper side of the drawing enters the first reflective multilayer film 3, passes through the transparent substrate 2, and enters the second reflective multilayer film 4.
  • the first reflective multilayer film 3 reflects light in the short wavelength band of the wavelength range of 400 nm to 2500 nm. Therefore, the light passing through the first reflective laminated film has less light in this band and is mainly light in the long wavelength band.
  • the light transmitted through the first reflective laminated film passes through the transparent substrate 2 and is incident on the second reflective laminated film 4.
  • the second reflective multilayer film reflects light in a longer wavelength band out of a wavelength band of 400 nm to 2500 nm.
  • the second reflective laminated film uses silicon or germanium as the second high refractive index material layer. By using silicon or germanium as the second high refractive index material layer, it is possible to reduce the number of films stacked in the second reflective multilayer film, and the total of the first reflective multilayer film and the second reflective multilayer film. The number of laminated films can be remarkably reduced.
  • the reflective laminated film is provided on both sides of the transparent substrate 2
  • the stress generated when the thin film is deposited can be balanced on both sides of the transparent substrate. For this reason, it is possible to reduce warpage due to stress generated during thin film deposition, and it is possible to manufacture a broadband reflecting mirror with less warpage.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a broadband reflecting mirror 1 according to a second embodiment of the present invention.
  • the second reflective laminated film 4 is provided on one side of the transparent substrate 2, and the first reflective laminated film 3 is provided thereon. Since the light transmitted through the first reflective multilayer film 3 is directly incident on the second reflective multilayer film 4, there is no light absorption by the transparent substrate 2, and a broadband reflector having a high reflectance can be manufactured.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a broadband reflector 1 according to a third aspect of the present invention.
  • the first reflective laminated film 3 is provided on one side of the transparent substrate 2, and the second reflective laminated film 4 is provided thereon.
  • the transparent substrate 2 can be disposed on the outside, a broadband reflector having excellent durability such as scratch resistance and chemical resistance can be produced.
  • the following example is an implementation of a broadband reflector in which a first reflective multilayer film is disposed on one side of a transparent substrate and a second reflective multilayer film is disposed on the other side according to the first embodiment of the present invention. It is an example.
  • Example 1 This example is an example of a broadband reflecting mirror in which a first reflective laminated film is provided on one side of a glass substrate and a second reflective laminated film is provided on the other side of the glass substrate.
  • the glass substrate is “OA-10” manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd. having a thickness of 0.3 mm.
  • Nb 2 O 5 niobium pentoxide
  • SiO 2 silicon oxide
  • Table 1 shows the film thickness and film structure of each layer. Layer No. in Table 1 Is the order from the glass substrate side. As shown in Table 1, the number of layers of the first reflective multilayer film is 79.
  • the broadband reflector according to the present embodiment is a broadband reflector designed to exhibit the highest reflectance when the incident angle of light is approximately 20 °.
  • Si silicon
  • SiO 2 silicon oxide
  • Table 2 shows the film configuration of the second reflective laminated film.
  • the layer No. Indicates the order from the glass substrate side.
  • the number of layers of the second reflective laminated film in this example is 25.
  • a second low refractive index material layer made of SiO 2 is disposed as the outermost layer.
  • the first reflective laminated film having 79 layers is provided on one side of the glass substrate, and the second reflective laminated film having 25 layers is provided on the other side of the glass substrate.
  • the number of layers is 67 layers. Therefore, the number of layers of the entire broadband reflector is 146. According to the present invention, the number of layers to be stacked can be greatly reduced by using silicon or germanium as the second high refractive index material layer of the second reflective multilayer film.
  • FIG. 4 is a diagram showing the reflectance at a wavelength of 400 nm to 2500 nm in the present example.
  • the broadband reflector of the present example has a high reflectance over the entire wavelength band of 400 nm to 2500 nm.
  • FIG. 5 shows the reflectance of a comparative reflector produced by forming an Ag film, an Al film, or an Au film as a metal film on the same glass substrate as used in Example 1, and the reflectance of this example. It is a figure shown with.
  • FIG. 5 also shows an enlarged view showing an enlarged region having a reflectance of 80 to 100%. Note that the wavelength scale on the horizontal axis corresponds to a graph with a reflectance of 0 to 100%.
  • FIG. 6 is a diagram showing the change in reflectance before and after the heating test of the broadband reflector according to the present embodiment.
  • the heating test was performed at 300 ° C. for 264 hours.
  • FIG. 7 is a diagram showing the reflectance before and after heating of the reflector using the Ag film.
  • the heating condition is 300 ° C. for 1 hour.
  • the reflector using the Ag film has a higher reflectance than other metal film reflectors, but is inferior in heat resistance.
  • FIG. 8 is a diagram showing the reflectance before and after heating of the reflecting mirror using the Al film.
  • the reflecting mirror using the Al film has good heat resistance.
  • the reflectance is inferior.
  • FIG. 9 is a diagram showing the heat resistance of the broadband reflecting mirror of this example.
  • the change in the average reflectance at wavelengths of 400 nm to 2500 nm with the heating time is measured.
  • FIG. 9 it can be seen that the average reflectance in this example hardly changes even if heating at 300 ° C. is continued for 264 hours.
  • the broadband reflector of this example is a broadband reflector that exhibits the highest reflectivity when the incident angle is approximately 16 °.
  • Nb 2 O 5 is used as the first high refractive index material layer
  • SiO 2 is used as the first low refractive index material layer.
  • Table 3 shows the film configuration of the first reflective laminated film.
  • the second reflective laminated film can have the same film configuration as in the first embodiment. Therefore, the film configuration shown in Table 2 can be obtained.
  • the broadband reflector of this example is a broadband reflector that exhibits the highest reflectivity when the incident angle is approximately 23 °.
  • Nb 2 O 5 is used as the first high refractive index material layer
  • SiO 2 is used as the first low refractive index material layer.
  • Table 4 shows the film configuration of the first reflective laminated film.
  • the second reflective laminated film can have the same film configuration as in the first embodiment. Therefore, the film configuration shown in Table 2 can be obtained.
  • the broadband reflecting mirror of this example is a broadband reflecting mirror that exhibits the highest reflectivity when the incident angle is approximately 30 °.
  • Nb 2 O 5 is used as the first high refractive index material layer
  • SiO 2 is used as the first low refractive index material layer.
  • Table 5 shows the film configuration of the first reflective laminated film.
  • the second reflective laminated film can have the same film configuration as in the first embodiment. Therefore, the film configuration shown in Table 2 can be obtained.
  • the broadband reflector of this example is a broadband reflector using germanium as the second high refractive index material layer.
  • germanium has a large absorption in a short wavelength region up to a wavelength of 2000 nm. Therefore, the first reflective laminated film is designed to reflect light in a wavelength band of 400 nm to 2000 nm. Further, the second reflective laminated film is designed to reflect light in a wavelength band of 2000 nm to 2500 nm.
  • Table 6 shows the film configuration of the first reflective multilayer film when Nb 2 O 5 is used as the first high refractive index material layer and SiO 2 is used as the first low refractive index material layer.
  • the number of layers of the first reflective laminated film is 101.
  • Table 7 shows the film configuration of the second reflective laminated film when Ge (germanium) is used as the second high refractive index material layer and SiO 2 (silicon oxide) is used as the second low refractive index material layer. .
  • the number of layers of the second reflective laminated film is 21.
  • the number of layers in the entire broadband reflector is 122, which is less than the number of layers 146 when the broadband reflector is composed of only Nb 2 O 5 and SiO 2, but more than the number of layers in the first embodiment. ing.
  • the broadband reflecting mirror of the present example is a broadband reflecting mirror in which a metal film as a third reflecting film is provided on the second reflecting laminated film. It is a broadband reflector that exhibits the highest reflectivity when the reflection angle is approximately 20 °.
  • the configuration of the first reflective laminated film in this example is the configuration shown in Table 1.
  • the configurations of the second reflective laminated film and the third reflective film in this example are the film configurations shown in Table 8.
  • the second reflective laminated film is configured by laminating the Si layer and the SiO 2 layer.
  • An Al layer as a third reflective film is formed on the SiO 2 layer.
  • the number of layers of the second reflective laminated film can be reduced.
  • FIG. 11 is a diagram showing the reflectance at a wavelength of 400 nm to 2500 nm in the present example. As can be seen from FIG. 11, even in the broadband reflector of this example, a high reflectance is obtained over the entire band of wavelengths from 400 nm to 2500 nm. Further, the reflectance after heating at 300 ° C. for 264 hours is the same as that in FIG. 11, and it has been confirmed that it has excellent heat resistance.
  • the broadband reflecting mirror of this example is a broadband reflecting mirror in which a metal film as a third reflecting film is provided on the second reflecting laminated film. It is a broadband reflector that exhibits the highest reflectance when the incident angle is approximately 20 °.
  • the first reflective laminated film has a film configuration shown in Table 1.
  • the second reflective laminated film and the third reflective film have a film configuration shown in Table 9.
  • the SiO 2 layer 5 is a protective layer for protecting the Al film as the third reflective film.
  • the layer No. No. 1 SiO 2 layer is the layer no. 2 is a layer provided to improve the adhesion of the Si layer to the glass substrate.
  • the second reflective laminated film has layer No. 1-No. It is composed of three.
  • the Si layer is a second high refractive index material layer, and SiO 2 is a second low refractive index material layer.
  • the number of layers of the second reflective multilayer film can be reduced.
  • a SiO 2 layer layer No. 5 as a protective layer is provided outside the Al layer, and the heat resistance can be further improved.
  • the reflectance in the wavelength range of 400 nm to 2500 nm in the example is as shown in FIG. Moreover, it was confirmed that it has the outstanding heat resistance similarly to Example 6.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a sunlight collecting system.
  • a plurality of heliostats 6 are arranged on the ground.
  • Each heliostat 6 can change the angle of the reflecting mirror according to the position of the sun so as to reflect the reflected light of the sunlight 5 to the condensing point 9.
  • a condensing reflecting mirror 7 is provided at a high position in front of the condensing point 9 so that the reflected light from the heliostat 6 can be reflected.
  • the condensing reflecting mirror 7 reflects the reflected light from the heliostat 6 so as to be condensed on the heat collector 8 provided near the ground.
  • the reflected light of all the heliostats 6 is directed to the condensing reflecting mirror 7, reflected by the condensing reflecting mirror 7, and collected on the heat collector 8.
  • the broadband reflecting mirror of the present invention can be used for the reflecting mirror of the heliostat 6 and the reflecting mirror 7 for condensing.
  • the condensing reflecting mirror 7 is heated to a high temperature because the reflected light from all the heliostats 6 is condensed. For this reason, the condensing reflecting mirror 7 is required to have high heat resistance. Therefore, the broadband reflecting mirror of the present invention can be suitably used for such a condensing reflecting mirror.

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Abstract

　波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域において、高い反射率を有し、かつ耐熱性及び耐傷性に優れた広帯域反射鏡を得る。波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域の光を反射するための広帯域反射鏡１であって、第１の高屈折率材料層と第１の低屈折率材料層とを交互に積層させた波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域のうち短波長側の帯域の光を反射するための第１の反射積層膜３と、第２の高屈折率材料層と第２の低屈折率材料層とを交互に積層させた波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域のうち長波長側の帯域の光を反射するための第２の反射積層膜４とを備え、第１の反射積層膜３が光の入射側に配置され、第２の反射積層膜４が、第１の反射積層膜３を透過してきた光を反射することができる位置に配置されていることを特徴としている。

Description

広帯域反射鏡
　本発明は、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域の光を反射するための広帯域反射鏡に関するものである。
　近年、太陽光を集光して得られる熱エネルギーを利用する装置及びシステムが注目されており、太陽光集熱器及び太陽光集光システムの開発及び実用化が進められている。
　例えば、太陽光を集光し、その熱エネルギーにより高温及び高圧の蒸気を発生させ、その蒸気を用いてタービンなどを駆動する太陽熱発電システムなどが検討されている。
　太陽光集光システムとしては、複数のヘリオスタットを地上に配置し、ヘリオスタットからの反射光を集光用反射鏡によって反射し、集熱器に太陽光を集光させるシステムが知られている（非特許文献１など）。
　太陽光の熱エネルギーを利用するためには、太陽光に含まれる熱エネルギーの高い可視光域及び赤外域の光を利用する必要があり、可視光域及び赤外域の光を反射して集光するための広帯域反射鏡が必要となる。
　一般に、反射鏡は、ガラスなどの透明基板の上にアルミニウムや銀などの金属薄膜をコーティングして作製される。しかしながら、このような金属薄膜をコーティングした反射鏡は、表面の金属薄膜が環境雰囲気によって酸化されやすいため、耐熱性及び耐候性に劣るという問題がある。
　特許文献１においては、上記の問題を解決するため、透明基板の上に金属反射膜を設け、金属反射膜の上に、透明性無機質保護膜を設けた太陽光を反射するための反射鏡が提案されている。
　また、特許文献２においても、反射性を有する金属蒸着膜の上に、透明な無機物質の保護膜を設ける反射型集熱板が提案されている。
　本発明者は、太陽光を集光するための反射鏡として、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域の光を反射する反射鏡について検討した結果、金属反射膜を設けて反射する反射鏡においては、特に可視光域における反射率が低いという問題があることを見出した。
　一方、反射鏡として、酸化ニオブなどの高屈折率材料層と、酸化珪素などの低屈折率材料とを交互に積層させ、光の干渉を利用して反射させる誘電体ミラーが知られている。誘電体ミラーを用いて、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの広帯域の光を反射する場合、積層する膜数をかなり多くしなければならないという問題がある。
　また、積層する膜数が増えるにつれて、膜を積層する際の応力により、反射鏡に反りが生じるという問題もある。
特開昭５７－４００３号公報 特公昭６２－５７９０４号公報
E.Epstein, A.Segaland A.Yogev,"A molten salt system with a ground base-integrated solar receiverstorage tank." J.Phys. IV France 9,95-104(1999).
　本発明の目的は、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域において、高い反射率を有し、かつ耐熱性及び耐傷性に優れた広帯域反射鏡を提供することにある。
　本発明は、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域の光を反射するための広帯域反射鏡であって、第１の高屈折率材料層と第１の低屈折率材料層とを交互に積層させた波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域のうち短波長側の帯域の光を反射するための第１の反射積層膜と、第２の高屈折率材料層と第２の低屈折率材料層とを交互に積層させた波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域のうち長波長側の帯域の光を反射するための第２の反射積層膜とを備え、第１の反射積層膜が光の入射側に配置され、第２の反射積層膜が、第１の反射積層膜を透過してきた光を反射することができる位置に配置され、かつ第１の高屈折率材料層が、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、窒化珪素、酸化イットリウム、及び酸化インジウム錫からなる群より選ばれる少なくとも１種から形成され、第１の低屈折率材料層が、酸化珪素及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成され、第２の高屈折率材料層が、珪素及びゲルマニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成され、第２の低屈折率材料層が、酸化珪素及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成されていることを特徴としている。
　本発明においては、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域のうち、短波長側の帯域の光を反射するための第１の反射積層膜と、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域のうち、長波長側の帯域の光を反射するための第２の反射積層膜とを設け、第１の反射積層膜を、第１の高屈折率材料層と第１の低屈折率材料層とを交互に積層させて構成し、第２の反射積層膜を、第２の高屈折率材料層と第２の低屈折率材料層とを交互に積層して構成させている。
　また、第１の高屈折率材料層は、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、窒化珪素、酸化イットリウム、及び酸化インジウム錫からなる群より選ばれる少なくとも１種から形成し、第１の低屈折率材料層を、酸化珪素及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成し、第２の高屈折率材料層を珪素及びマグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成し、第２の低屈折率材料層を、酸化珪素及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成している。
　本発明においては、短波長側の帯域の光を反射するための第１の反射積層膜と、長波長側の帯域の光を反射するための第２の反射積層膜の少なくとも２つの異なる種類の反射積層膜を設けることにより、反射鏡全体として積層する膜数を少なくしている。従って、製造工程を簡略化することができ、効率良く生産することができる。
　また、積層する膜数を少なくすることができるので、薄膜を堆積した際に生じる応力による反りを低減することができる。
　高屈折率材料層として、金属である珪素またはゲルマニウムを用いているが、これらの薄膜と交互に積層される第２の低屈折率材料層は、酸化珪素またはフッ化マグネシウムであるので、最外層に、酸化珪素またはフッ化マグネシウムの層を配置することにより、高い耐熱性及び高い耐傷性を付与することができる。
　本発明において、第２の高屈折率材料層を珪素から形成する場合、珪素は、波長１２００ｎｍより長波長域において高い透過率を有しているので、第１の反射積層膜で反射する短波長側の帯域を波長４００ｎｍ～１２００ｎｍとし、第２の反射積層膜で反射する長波長側の帯域を波長１２００ｎｍ～２５００ｎｍに設定することが好ましい。
　第２の高屈折率材料層をゲルマニウムから形成する場合、ゲルマニウムは、波長２０００ｎｍから長波長側において、高い透過率を有しているので、第１の反射積層膜で反射する短波長側の帯域を波長４００ｎｍ～２０００ｎｍとし、第２の反射積層膜で反射する長波長側の帯域を波長２０００ｎｍ～２５００ｎｍに設定することが好ましい。
　本発明においては、第１の反射積層膜を光の入射側に配置し、第２の反射積層膜を第１の反射積層膜を透過してきた光を反射することができる位置に配置している。このように第１の反射積層膜と第２の反射積層膜を配置することにより、高い反射率を得ることができる。第２の反射積層膜を光の入射側に配置すると、第１の反射積層膜で反射すべき波長帯域の光が、第２の反射積層膜で吸収されるため、広帯域反射鏡として高い反射率を得ることができない。
　本発明においては、第１の反射積層膜及び第２の反射積層膜を、透明基板上に設けることが望ましい。透明基板上に設けることにより、薄膜を順次積層させた後、そのまま広帯域反射鏡として用いることができる。透明基板としては、ガラス基板、サファイア基板、樹脂基板などが挙げられる。
　本発明に従う第１の実施形態においては、第１の反射積層膜を透明基板の一方面側に配置し、第２の反射積層膜を透明基板の他方面側に配置する。第１の実施形態によれば、透明基板の両面上に反射積層膜を形成するので、薄膜を積層した際に生じる応力を、透明基板の両側において生じさせ、透明基板の両側において応力のバランスを取ることができる。このため、反射鏡の反りを低減することができる。従って、第１の実施形態によれば、実質的に反りのない平坦な広帯域反射鏡を作製することができる。
　本発明に従う第２の実施形態においては、透明基板上に第２の反射積層膜を配置し、第２の反射積層膜の上に第１の反射積層膜を配置する。このように第１の反射積層膜と第２の反射積層膜を配置することにより、光の入射側に配置されている第１の反射積層膜を透過してきた光を、直接第２の反射積層膜に入射させることができる。透明基板を通ることなく、第２の反射積層膜に光を入射させることができるので、高い反射率を得ることができる。
　本発明に従う第３の実施形態においては、透明基板の上に第１の反射積層膜を配置し、第１の反射積層膜の上に、第２の反射積層膜を配置する。このような配置にすることにより、透明基板を外側に配置することができるので、耐傷性、耐薬品性などの耐久性を高めることができる。
　本発明の広帯域反射鏡は、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域の光を反射することができるものであるので、太陽光の熱エネルギーを利用するための反射鏡に好適に用いることができる。例えば、太陽光集光システムのヘリオスタット用反射鏡や、ヘリオスタット用反射鏡で反射された光を集光するための集光用反射鏡などとして用いることができる。
　本発明における第１の反射積層膜は、第１の高屈折率材料層と第１の低屈折率材料層とを交互に積層させて形成される。第１の高屈折率材料層及び第１の低屈折率材料層としては、上記の材料を用いることができる。第１の高屈折率材料層は、積層された複数の膜において、それぞれ同一の材料を用いてもよいし、異なる２種以上の材料を用いてもよい。例えば、第１の高屈折率材料層として、積層する膜を全て酸化ニオブとしてもよいし、一部の膜を酸化チタンなど他の高屈折率材料から形成してもよい。また、第１の低屈折率材料層も、積層された複数の膜において、同一の材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。しかしながら、生産効率などの観点からは、同一の材料を用いることが望ましい。
　第１の反射積層膜において積層する膜の層数は、特に限定されるものではないが、第１の高屈折率材料層と第１の低屈折率材料層の合計で、３０～２００層の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは、７０～９０層の範囲内である。また、第１の反射積層膜の膜厚、すなわち第１の高屈折率材料層と第１の低屈折率材料層の積層膜における合計の膜厚は、特に限定されるものではないが、３～２０μｍの範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは７～１０μｍの範囲内である。
　第２の反射積層膜においても、第２の高屈折率材料層及び第２の低屈折率材料層は、同一種類のものを用いてもよいし、異なる２種以上のものを用いてもよい。しかしながら、上述のように、生産効率などの観点からは、第２の高屈折率材料層及び第２の低屈折率材料層として、それぞれ同一の種類のものを用いることが好ましい。
　第２の反射積層膜において、積層する膜の層数は、特に限定されるものではないが、９～５０層の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは１５～２５層の範囲内である。
　第２の反射積層膜の膜厚は、すなわち第２の高屈折率材料層及び第２の低屈折率材料層を積層した合計の膜厚は、特に限定されるものではないが、２～１０μｍの範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは２～６μｍの範囲内である。
　本発明において、第１の高屈折率材料層、第１の低屈折率材料層、第２の高屈折率材料層、及び第２の低屈折率材料層の形成方法は、特に限定されるものではなく、一般的な薄膜形成方法により形成することができる。例えば、スパッタリング法、イオンビーム蒸着法などの蒸着法、ＣＶＤ法などにより形成することができる。
　また、第１の反射積層膜における第１の高屈折率材料層及び第１の低屈折率材料層並びに第２の反射積層膜における第２の高屈折率材料層及び第２の低屈折率材料層の膜厚を含む膜構成は、シミュレーションにより設計することができる。例えば、The Essential Macleod Thin Film Center Inc.、TF calc Software Spectra Inc.及びFilm Star FTG Software Associates等のメーカーより市販されているシミュレーションソフトを用いて設計することができる。
　本発明においては、第２の反射積層膜を透過してきた光を反射することができる位置に、第３の反射膜として金属膜が設けられていてもよい。第３の反射膜としての金属膜を設けることにより、第２の反射積層膜において積層する膜の層数を、少なくすることができる。例えば、２～１０層の範囲とすることができる。それに伴い、第２の反射積層膜の膜厚も薄くすることができる。例えば、０．３～１μｍの範囲内とすることができる。
　金属膜としては、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などが挙げられる。耐熱性の点からは、アルミニウム（Ａｌ）が好ましく用いられる。金属膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、０．０３～１μｍの範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは０．０５～０．２５μｍの範囲内である。
　第３の反射膜の形成方法は、特に限定されるものではなく、一般的な薄膜形成方法により形成することができる。例えば、蒸着法やスパッタリング法などの方法により形成することができる。
　本発明によれば、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域において、高い反射率を有し、かつ耐熱性及び耐傷性に優れた広帯域反射鏡を得ることができる。
図１は、本発明の第１の実施形態の広帯域反射鏡を示す模式図である。 図２は、本発明の第２の実施形態の広帯域反射鏡を示す模式図である。 図３は、本発明の第３の実施形態の広帯域反射鏡を示す模式図である。 図４は、本発明に従う実施例１の広帯域反射鏡の反射率を示す図である。 図５は、本発明に従う実施例１の広帯域反射鏡及び従来の金属膜を用いた広帯域反射鏡の反射率を示す図である。 図６は、本発明に従う実施例１の広帯域反射鏡の加熱前及び加熱後の反射率を示す図である。 図７は、Ａｇ（銀）膜を用いた反射鏡の加熱前及び加熱後の反射率を示す図である。 図８は、Ａｌ（アルミニウム）膜を用いた反射鏡の加熱前及び加熱後の反射率を示す図である。 図９は、本発明に従う実施例１の加熱時間と反射率との関係を示す図である。 図１０は、太陽光集光システムの一例を示す模式図である。 図１１は、本発明に従う実施例６及び実施例７の広帯域反射鏡の反射率を示す図である。
　以下、本発明を具体的な実施例により説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
　（第１の実施形態）　図１は、第１の実施形態に従う広帯域反射鏡１を示す模式的断面図である。本発明に従う第１の実施形態においては、透明基板２の一方面側に、第１の反射積層膜３を配置し、透明基板２の他方面側に第２の反射積層膜４を配置している。光は、図面上方から入射され、第１の反射積層膜３に入射して通過した後、透明基板２を通り、第２の反射積層膜４に入射する。第１の反射積層膜３により、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域のうち、短波長側の帯域の光を反射する。従って、第１の反射積層膜を通過した光は、この帯域の光が少なくなっており、主に長波長側の帯域の光となっている。
　第１の反射積層膜を透過した光は、透明基板２を通り、第２の反射積層膜４に入射される。第２の反射積層膜では、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域のうち、長波長側の帯域の光を反射する。本発明において、第２の反射積層膜は、第２の高屈折率材料層として、珪素またはゲルマニウムを用いている。第２の高屈折率材料層として珪素またはゲルマニウムを用いることにより、第２の反射積層膜の積層する膜数を少なくすることができ、第１の反射積層膜と第２の反射積層膜の合計での積層膜数を著しく少なくすることができる。
　本発明の第１の実施形態では、透明基板２の両側に反射積層膜をそれぞれ設けているので、薄膜を堆積する際に生じる応力を透明基板の両側においてバランスさせることができる。このため、薄膜堆積の際に生じた応力による反りを低減することができ、反りの少ない広帯域反射鏡を作製することができる。
　（第２の実施形態）　図２は、本発明の第２の実施形態に従う広帯域反射鏡１を示す模式的断面図である。
　図２に示すように、本実施形態の広帯域反射鏡１においては、透明基板２の一方側に第２の反射積層膜４を設け、その上に第１の反射積層膜３を設けている。第１の反射積層膜３を透過した光が、直接第２の反射積層膜４に入射するので、透明基板２による光の吸収がなく、反射率の高い広帯域反射鏡を作製することができる。
　（第３の実施形態）　図３は、本発明の第３の局面の広帯域反射鏡１を示す模式的断面図である。
　図３に示すように、本実施形態の広帯域反射鏡１においては、透明基板２の一方側に第１の反射積層膜３を設け、その上に第２の反射積層膜４を設けている。
　本実施形態によれば、透明基板２を外側に配置することができるので、耐傷性や耐薬品性などの耐久性に優れた広帯域反射鏡を作製することができる。
　以下に示す実施例は、本発明の第１の実施形態に従い、透明基板の一方側に第１の反射積層膜を配置し、他方側に第２の反射積層膜を配置した広帯域反射鏡の実施例である。
　（実施例１）　本実施例では、ガラス基板の一方側に第１の反射積層膜を設け、ガラス基板の他方側に第２の反射積層膜を設けた広帯域反射鏡の実施例である。ガラス基板は、厚み０．３ｍｍの日本電気硝子社製、商品名：「ＯＡ－１０」である。第１の反射積層膜の第１の高屈折率材料層としては、Ｎｂ２Ｏ５（五酸化ニオブ）を用い、第１の低屈折率材料層としては、ＳｉＯ２（酸化珪素）を用いている。各層の膜厚及び膜構成を表１に示す。表１における層Ｎｏ．は、ガラス基板側からの順序である。表１に示すように、第１の反射積層膜の層数は、７９である。
　本実施例の広帯域反射鏡は、光の入射角度が略２０°であるときに最も高い反射率を示すように設計された広帯域反射鏡である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　第２の反射積層膜においては、第２の高屈折率材料層としてＳｉ（珪素）を用い、第２の低屈折率材料層としてＳｉＯ２（酸化珪素）を用いている。
　第２の反射積層膜を膜構成を表２に示す。
　表２において、層Ｎｏ．は、ガラス基板側からの順序を示している。表２に示すように、本実施例における第２の反射積層膜の層数は２５である。また、表２に示すように、耐熱性を高めるため、最外層にＳｉＯ２からなる第２の低屈折率材料層を配置している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　以上のように、本実施例の広帯域反射鏡においては、ガラス基板の一方側に層数７９の第１の反射積層膜を有し、ガラス基板の他方側に層数２５の第２の反射積層膜を有している。従って、広帯域反射鏡全体の積層膜数としては、１０４となる。
　第２の反射積層膜を、第１の反射積層膜と同様に、Ｎｂ２Ｏ５とＳｉＯ２から構成させた場合、その層数は、６７層となる。従って、広帯域反射鏡全体の層数は１４６となる。本発明に従い、第２の反射積層膜の第２の高屈折率材料層として、珪素またはゲルマニウムを用いることにより、積層する層数を大幅に低減することができる。
　図４は、本実施例の波長４００ｎｍ～２５００ｎｍにおける反射率を示す図である。図４から明らかなように、本実施例の広帯域反射鏡は、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域全体にわたって、高い反射率が得られている。
　図５は、実施例１で用いたものと同じガラス基板に金属膜としてのＡｇ膜、Ａｌ膜、またはＡｕ膜を形成して作製した比較の反射鏡の反射率を、本実施例の反射率と共に示す図である。
　図５には、反射率８０～１００％の領域を拡大して示す拡大図を併せて示している。なお、横軸の波長の目盛は、反射率０～１００％のグラフに対応している。
　図５に示すように、本実施例（本発明例）では、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域全体においてほぼ１００％に近い高い反射率を示しているのに対し、Ａｇ膜、Ａｌ膜、またはＡｕ膜を用いた反射鏡は、可視光域において反射率が低下していることがわかる。
　図６は、本実施例の広帯域反射鏡の加熱試験前と加熱試験後の反射率の変化を示す図である。加熱試験の条件としては、３００℃、２６４時間の加熱とした。
　図６に示すように、加熱前と加熱後において、反射率のグラフに大きな変化はなく、グラフはほぼ重なった状態となっている。従って、本実施例の反射鏡は優れた耐熱性を有することがわかる。
　図７は、Ａｇ膜を用いた反射鏡の加熱前及び加熱後の反射率を示す図である。加熱条件としては、３００℃、１時間の加熱としている。
　図７に示すよう、特に可視光域において、加熱後の反射率が低下していることがわかる。従って、Ａｇ膜を用いた反射鏡は、図５に示すように、他の金属膜の反射鏡に比べ、高い反射率を有しているが、耐熱性において劣っていることがわかる。
　図８は、Ａｌ膜を用いた反射鏡の加熱前及び加熱後における反射率を示す図である。
　図８に示すように、Ａｌ膜を用いた反射鏡においては、加熱前と加熱後において大きな変化はなく、グラフが重なった状態となっている。従って、Ａｌ膜を用いた反射鏡は良好な耐熱性を有している。しかしながら、図５に示すように、反射率において劣っている。
　図９は、本実施例の広帯域反射鏡の耐熱性を示す図である。ここでは、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの平均反射率の加熱時間による変化を測定している。図９に示すように、本実施例における平均反射率は、３００℃の加熱を２６４時間継続させてもほとんど変化しないことがわかる。
　（実施例２）　本実施例の広帯域反射鏡は、入射角度が略１６°のときに最も高い反射率を示す広帯域反射鏡である。
　実施例１と同様に、第１の高屈折率材料層としてＮｂ２Ｏ５を用い、第１の低屈折率材料層としてＳｉＯ２を用いている。表３に第１の反射積層膜の膜構成を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　なお、本実施例において、第２の反射積層膜は、実施例１と同様の膜構成とすることができる。従って、表２に示す膜構成とすることができる。
　（実施例３）　本実施例の広帯域反射鏡は、入射角度が略２３°のときに最も高い反射率を示す広帯域反射鏡である。
　実施例１と同様に、第１の高屈折率材料層としてＮｂ２Ｏ５を用い、第１の低屈折率材料層としてＳｉＯ２を用いている。表４に第１の反射積層膜の膜構成を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　なお、本実施例において、第２の反射積層膜は、実施例１と同様の膜構成とすることができる。従って、表２に示す膜構成とすることができる。
　（実施例４）　本実施例の広帯域反射鏡は、入射角度が略３０°のときに最も高い反射率を示す広帯域反射鏡である。
　実施例１と同様に、第１の高屈折率材料層としてＮｂ２Ｏ５を用い、第１の低屈折率材料層としてＳｉＯ２を用いている。表５に第１の反射積層膜の膜構成を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　なお、本実施例において、第２の反射積層膜は、実施例１と同様の膜構成とすることができる。従って、表２に示す膜構成とすることができる。
　（実施例５）　本実施例の広帯域反射鏡は、第２の高屈折率材料層としてゲルマニウムを用いた広帯域反射鏡である。ゲルマニウムは、上述のように、波長２０００ｎｍまでの短波長域で大きな吸収があるので、第１の反射積層膜は、波長４００ｎｍ～２０００ｎｍの帯域の光を反射するように設計している。また、第２の反射積層膜は、波長２０００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域の光を反射するように設計している。
　第１の高屈折率材料層としてＮｂ２Ｏ５を用い、第１の低屈折率材料層としてＳｉＯ２を用いたときの第１の反射積層膜の膜構成を表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表６に示すように、第１の反射積層膜の層数は１０１となる。
　第２の高屈折率材料層としてＧｅ（ゲルマニウム）を用い、第２の低屈折率材料層としてＳｉＯ２（酸化珪素）を用いたときの第２の反射積層膜の膜構成を表７に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　表７に示すように、第２の反射積層膜の層数は２１となる。
　従って、広帯域反射鏡全体での層数は１２２となり、広帯域反射鏡をＮｂ２Ｏ５及びＳｉＯ２のみで構成した場合の層数１４６よりは少なくなるが、実施例１の層数よりは多くなっている。
　（実施例６）　本実施例の広帯域反射鏡は、第２の反射積層膜の上に、第３の反射膜としての金属膜を設けた広帯域反射鏡である。反射角度が略２０°のときに最も高い反射率を示す広帯域反射鏡である。
　本実施例における第１の反射積層膜の構成は、表１に示す構成である。
　本実施例における第２の反射積層膜及び第３の反射膜の構成は表８に示す膜構成である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表８に示すように、Ｓｉ層とＳｉＯ２層を積層することにより、第２の反射積層膜が構成されている。ＳｉＯ２層の上に第３の反射膜としてのＡｌ層が形成されている。
　第３の反射膜としてのＡｌ層を形成することにより、表８に示すように、第２の反射積層膜の層数を少なくすることができる。
　図１１は、本実施例の波長４００ｎｍ～２５００ｎｍにおける反射率を示す図である。図１１から明らかなように、本実施例の広帯域反射鏡においても、波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域全体にわたって、高い反射率が得られている。また、３００℃で２６４時間加熱した後の反射率も、図１１と同様であり、優れた耐熱性を有することが確認されている。
　（実施例７）　本実施例の広帯域反射鏡も、実施例６と同様に、第３の反射膜としての金属膜を第２の反射積層膜の上に設けた広帯域反射鏡である。入射角度が略２０°のときに最も高い反射率を示す広帯域反射鏡である。
　第１の反射積層膜は、表１に示す膜構成である。
　第２の反射積層膜及び第３の反射膜は、表９に示す膜構成である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　表９における層Ｎｏ．５のＳｉＯ２層は、第３の反射膜であるＡｌ膜を保護するための保護層である。また、層Ｎｏ．１のＳｉＯ２層は、層Ｎｏ．２のＳｉ層のガラス基板への密着性を改善するため設けられた層である。
　第２の反射積層膜は、層Ｎｏ．１～Ｎｏ．３から構成されている。Ｓｉ層が第２の高屈折率材料層であり、ＳｉＯ２が第２の低屈折率材料層である。
　表９に示すように、第３の反射膜であるＡｌ層を設けることにより、第２の反射積層膜の層数を少なくすることができる。本実施例では、Ａｌ層の外側に保護層としてのＳｉＯ２層（層Ｎｏ．５）が設けられており、さらに耐熱性を高めることができる。
　実施例の波長４００ｎｍ～２５００ｎｍにおける反射率は、図１１に示す通りであり、実施例６と同様であった。また、実施例６と同様に優れた耐熱性を有することが確認されている。
　（太陽光集光システム）　図１０は、太陽光集光システムの一例を示す模式図である。図１０に示す太陽光集光システムにおいては、複数のヘリオスタット６が地上に配置されている。各ヘリオスタット６は、太陽光５の反射光を、集光点９に反射するように太陽の位置に応じて反射鏡の角度を変化させることができる。ヘリオスタット６からの反射光を反射することができるように、集光点９の手前の高所に集光用反射鏡７が設けられている。集光用反射鏡７は、ヘリオスタット６からの反射光を、地上付近に設けられた集熱器８に集光させるように反射する。全てのヘリオスタット６の反射光は、集光用反射鏡７に向かい、集光用反射鏡７で反射されて集熱器８に集光される。
　本発明の広帯域反射鏡は、ヘリオスタット６の反射鏡や、集光用反射鏡７に用いることができる。特に、集光用反射鏡７は、全てのヘリオスタット６からの反射光が集光されるので、高温に加熱される。このため、集光用反射鏡７には、高い耐熱性が求められる。従って、本発明の広帯域反射鏡は、このような集光用反射鏡に好適に用いることができる。
　１…広帯域反射鏡　２…透明基板　３…第１の反射積層膜　４…第２の反射積層膜　５…太陽光　６…ヘリオスタット　７…集光用反射鏡　８…集熱器　９…集光点

Claims (8)

  1. 　波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域の光を反射するための広帯域反射鏡であって、　第１の高屈折率材料層と第１の低屈折率材料層とを交互に積層させた波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域のうち短波長側の帯域の光を反射するための第１の反射積層膜と、　第２の高屈折率材料層と第２の低屈折率材料層とを交互に積層させた波長４００ｎｍ～２５００ｎｍの帯域のうち長波長側の帯域の光を反射するための第２の反射積層膜とを備え、　前記第１の反射積層膜が光の入射側に配置され、前記第２の反射積層膜が、前記第１の反射積層膜を透過してきた光を反射することができる位置に配置され、かつ　前記第１の高屈折率材料層が、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ハフニウム、窒化珪素、酸化イットリウム、及び酸化インジウム錫からなる群より選ばれる少なくとも１種から形成され、前記第１の低屈折率材料層が、酸化珪素及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成され、前記第２の高屈折率材料層が、珪素及びゲルマニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成され、前記第２の低屈折率材料層が、酸化珪素及びフッ化マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも１種から形成されていることを特徴とする広帯域反射鏡。
  2. 　前記第２の高屈折率材料層が珪素から形成され、前記短波長側の帯域が波長４００ｎｍ～１２００ｎｍであり、前記長波長側の帯域が波長１２００ｎｍ～２５００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の広帯域反射鏡。
  3. 　前記第２の高屈折率材料層がゲルマニウムから形成され、前記短波長側の帯域が波長４００ｎｍ～２０００ｎｍであり、前記長波長側の帯域が波長２０００ｎｍ～２５００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の広帯域反射鏡。
  4. 　前記第１の反射積層膜及び前記第２の反射積層膜が、透明基板上に設けられており、前記第１の反射積層膜が前記透明基板の一方面側に配置されており、前記第２の反射積層膜が前記透明基板の他方面側に配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の広帯域反射鏡。
  5. 　前記第１の反射積層膜及び前記第２の反射積層膜が、透明基板上に設けられており、前記透明基板上に前記第２の反射積層膜が配置され、前記第２の反射積層膜の上に前記第１の反射積層膜が配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の広帯域反射鏡。
  6. 　前記第１の反射積層膜及び前記第２の反射積層膜が、透明基板上に設けられており、前記透明基板上に前記第１の反射積層膜が配置され、前記第１の反射積層膜の上に前記第２の反射積層膜が配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の広帯域反射鏡。
  7. 　前記第２の反射積層膜を透過してきた光を反射することができる位置に、第３の反射膜として金属膜が設けられていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の広帯域反射鏡。
  8. 　太陽光集光システムのヘリオスタット用反射鏡またはヘリオスタット用反射鏡で反射された光を集光するための集光用反射鏡として用いられることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の広帯域反射鏡。
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