特表 2022-500706 広角アプリケーション高反射ミラー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2022-500706(P2022-500706A)

(43)【公表日】2022年1月4日

(54)【発明の名称】広角アプリケーション高反射ミラー

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/28 20060101AFI20211203BHJP

   G02B 5/26 20060101ALI20211203BHJP

   G02B 5/08 20060101ALI20211203BHJP

【ＦＩ】

   G02B5/28

   G02B5/26

   G02B5/08 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2021-525341(P2021-525341)

(86)(22)【出願日】2018年9月12日

(85)【翻訳文提出日】2021年3月10日

(86)【国際出願番号】CN2018105140

(87)【国際公開番号】WO2020015101

(87)【国際公開日】20200123

(31)【優先権主張番号】201810792202.2

(32)【優先日】2018年7月18日

(33)【優先権主張国】CN

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT

(71)【出願人】

【識別番号】521023492

【氏名又は名称】福州高意光学有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＦＵＺＨＯＵ ＰＨＯＴＯＰ ＯＰＴＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】ウー，リ

(72)【発明者】

【氏名】リウ，ヂゥー

(72)【発明者】

【氏名】ユ，グアンロン

(72)【発明者】

【氏名】リ，ユ

(72)【発明者】

【氏名】ス，ヤン

(72)【発明者】

【氏名】リン，チーチャン

【テーマコード（参考）】

2H042

2H148

【Ｆターム（参考）】

2H042DA02

2H042DA03

2H042DA04

2H042DA05

2H042DA06

2H042DA07

2H042DA08

2H042DA11

2H042DA12

2H042DB02

2H042DB08

2H042DC02

2H042DC08

2H042DE00

2H042DE09

2H148FA05

2H148FA12

2H148FA24

2H148GA04

2H148GA07

2H148GA09

2H148GA14

2H148GA23

2H148GA32

(57)【要約】

８００〜４０００ｎｍの波長範囲で部分的に重なり合う反射帯域を有する広角用途の高反射ミラーが提供される。ミラーは、複数の高屈折率膜層と複数の低屈折率膜層が交互に積層された膜系を含み、高屈折率膜層の材質は、ＳｉＨ、ＳｉＯｘＨｙ、またはＳｉＯｘＮｙのうちの１つ又はそれらの混合物である。高反射ミラーは、広い角度範囲で０〜６０度の範囲の入射角で９９％を超える反射率を実現し得る。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

８００〜４０００ｎｍの波長範囲で部分的に重なり合う反射帯域を有する広角用途の高反射ミラーであって、
前記反射ミラーは、交互に積層された複数の高屈折率膜層と複数の低屈折率膜層を含み、
前記高屈折率膜層の材料は、ＳｉＨ、ＳｉＯｘＨｙ、又はＳｉＯｘＮｙ、又はそれらの混合物であり、
各高屈折率膜層は、８００〜４０００ｎｍの波長範囲で３を超える屈折率を有し、前記反射帯域の反射率は９９％を超え、入射角は広角範囲で０〜６０度の範囲であることを特徴とする広角用途の高反射ミラー。

【請求項2】

請求項１に記載の広角用途の高反射ミラーにおいて、前記高屈折率膜層は、８００〜１１００ｎｍの波長範囲において３．５を超える屈折率を有することを特徴とする広角用途の高反射ミラー。

【請求項3】

請求項１に記載の広角用途高反射ミラーにおいて、前記低屈折率膜層の材質が、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_ｘＮ_ｙのうちの１つ又はそれらの２つ以上の混合物であることを特徴とする広角用途の高反射ミラー。

【請求項4】

請求項１に記載の広角用途高反射ミラーにおいて、８００〜４０００ｎｍの波長範囲と部分的に重なる反射帯域が提供され、前記反射帯域は、０〜８０度の入射角範囲において９９％を超える反射率を有する広角用途の高反射ミラー。

【請求項5】

膜系が、さらに、前記膜系の最も内側に配置された金属膜層を含み、前記金属層は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌのうちの１つ又はそれらの２つ以上の混合物であることを特徴とする広角用途の高反射ミラー。

【請求項6】

膜系を担持するための基板をさらに含み、
前記基板の材質は、シリコン材料、シリカベースのガラス、プラスチック、サファイア、炭化ケイ素、強化ガラスのうちの１つ又はそれらの２つ以上の混合物であることを特徴とする広角用途の高反射ミラー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学レンズの分野、より具体的には、広角用途の高反射ミラーに関する。

【背景技術】

【0002】

反射ミラーは、光通信、イメージング、計測、センシングの分野で最も広く使用されているデバイスの１つである。このような反射ミラーの場合、反射光を増加させるという目的は、多くの場合、真空膜めっき技術を使用して特定の基板上に材料の１又は複数の層をコーティングすることによって達成される。

【0003】

従来、広角用途のニーズを満たすために、反射ミラーは金属膜層でコーティングする必要がある。しかしながら、金属膜は「軟質膜」に属し、耐摩耗性が低く、環境信頼性が低く、寿命が短いという欠点がある。信頼性を向上させるために、単一または複数の硬質誘電体薄膜を強化保護層（例えば、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ａｌ_２Ｏ_３、またはＳｉＯ_２などの硬質誘電体酸化物層）として追加した場合でも、従来の全誘電体薄膜とは依然として大きな信頼性のギャップがある。一方、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２、およびそれらの混合物などの従来の酸化物またはフッ化物の全誘電体材料を使用すると、ミラーは優れた環境信頼性と寿命を持つが、入射角が大きくなると、反射帯域の中心波長が短波に大きくシフトするという欠点があり、最終的には広範囲の入射角で使用できなくなる。

【0004】

上記の問題を考慮して、本発明は、従来の反射ミラーの入射角の範囲を改善し、同時にその良好な信頼性および寿命を保証するいくつかの技術的改善を開示する。

【発明の概要】

【0005】

本発明の目的は、広角用途向けの高反射ミラーを提供することである。本発明は、従来のミラーの入射角の範囲を改善すると同時に、その良好な信頼性および寿命を保証する。

【0006】

上記の目的を達成するために、本発明は以下の技術的解決策を採用する。広角用途の高反射ミラーが、８００〜４０００ｎｍの波長範囲で部分的に重なり合う反射帯域を有し、前記反射ミラーは、交互に積層された複数の高屈折率膜層と複数の低屈折率膜層を含み、前記高屈折率膜層の材料は、ＳｉＨ、ＳｉＯｘＨｙ、又はＳｉＯｘＮｙ、又はそれらの混合物であり、各高屈折率膜層は、８００〜４０００ｎｍの波長範囲で３を超える屈折率を有し、前記反射帯域の反射率は９９％を超え、入射角は広角範囲で０〜６０度の範囲である。

【0007】

好適には、高屈折率膜層は、８００〜１１００ｎｍの波長範囲において３．５を超える屈折率を有する。

【0008】

好適には、低屈折率膜層の材質が、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_ｘＮ_ｙのうちの１つ又はそれらの２つ以上の混合物である。

【0009】

好適には、膜系が、さらに、前記膜系の最も内側に配置された金属膜層を含み、前記金属層は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌのうちの１つ又はそれらの２つ以上の混合物である。

【0010】

広角用途の高反射ミラーが、膜系を担持するための基板をさらに含み、前記基板の材質は、シリコン材料、シリカベースのガラス、プラスチック、サファイア、炭化ケイ素、強化ガラスのうちの１つ又はそれらの２つ以上の混合物である。

【0011】

本発明は、上記の技術的解決策を採用して、以下の有益な効果を有する。すなわち、８００〜４０００ｎｍの波長範囲と部分的に重なる反射帯域を実現するために、反射帯域は、０〜６０度の入射角範囲で９９％を超える反射率を有する。好ましくは、反射帯域は、０度〜８０度の入射角範囲で９９％を超える反射率を有する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

本発明は、添付の図面および特定の実施形態を参照して、以下でさらに詳細に説明される。

【図1】図１は、本発明の構造の概略図である。

【図2】図２は、本発明の実施例１による反射率と波長との間の関係の図である。

【図3】図３は、本発明の実施例１による、反射帯域の平均反射率と入射角との間の関係の図である。

【図4】図４は、本発明の比較例１による反射率と波長との間の関係の図である。

【図5】図５は、本発明の比較例１による反射帯域の平均反射率と入射角との間の関係の図である。

【図6】図６は、本発明の比較例２による反射率と波長との間の関係の図である。

【図7】図７は、本発明の比較例２による、反射帯域の平均反射率と入射角との間の関係の図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明は、実施例および比較例を組み合わせて、以下でさらに説明される。

【0014】

図１に示すように、本発明の広角用途の高反射ミラーは、８００〜４０００ｎｍの波長範囲で部分的に重なり合う反射帯域を有し、反射ミラーは、交互に積層された複数の高屈折率膜層１および複数の低屈折率膜層２を含んでおり、高屈折率膜層１の材料は、ＳｉＨ、ＳｉＯｘＨｙ、ＳｉＯｘＮｙ、またはそれらの混合物であり、高屈折率膜層２のそれぞれは、８００〜４０００ｎｍの波長範囲で３よりも大きい屈折率を有する。反射帯域の反射率は９９％を超え、入射角は広い角度範囲で０〜６０度の範囲である。

【0015】

高屈折率膜層２は、８００〜１１００ｎｍの波長範囲で３．５を超える屈折率を有する。

【0016】

低屈折率膜層１の材料は、ＴｉＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２、ＳｉｘＮｙのうちの１つ又はそれらの２つ以上の混合物である。

【0017】

膜層は、膜系の最も内側に位置する金属膜層をさらに含み、金属層は、Ｃｌ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌのうちの１つ又はそれらの２つ以上の混合物である。

【0018】

高反射ミラーは、さらに、膜系を担持するための基板を含み、この基板材料は、シリコン材料、シリカベースのガラス、プラスチック、サファイア、炭化ケイ素、および強化ガラスのうちの１つまたはそれらの２つ以上の混合物である。

【0019】

実施例１
図１〜図３の１つに示すように、広角用途の高反射ミラーは、８５０〜９５０ｎｍの範囲の高反射帯域を有し、その構造は、交互に積層された複数の高屈折率膜層１および複数の低屈折率膜層２によって形成される膜系を含む。

【0020】

高屈折率膜層の材料はＳｉＨであり、その９００ｎｍ付近の屈折率は３．６である。

【0021】

低屈折率膜層の材料はＳｉＯ_２であり、その９００ｎｍ付近の屈折率は１．４８である

【0022】

基板の材質は一般的なＫ９光学ガラスである。

【0023】

本発明の反射帯域は、０〜８０度の範囲の入射角で９９％を超える反射率を有する。さらに、通信機器および自動車製品の耐摩耗性、高温および高湿度耐性の信頼性要件を満たすことができる。図２は、実施例１による反射率と波長との間の関係の図である。

【0024】

比較例１
広角用途の高反射ミラーは、８５０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲の高反射帯域を有し、この帯域には金の膜が含まれている。

【0025】

基板の材質は一般的なＫ９光学ガラスである。

【0026】

性能比較は、実施形態１の反射鏡と比較例１との間で行われる。
図４および図５に示すように、比較例１の目標反射帯域は、約０度〜８５度の入射角の適用を満たすことができる。比較例１の高反射帯域は、０〜８０度の範囲の入射角で９６％を超える反射率を有する。

【0027】

反射率が低いと、光路の損失が増加し、光学系の信号対雑音比が低下する。さらに、金の膜材料を空気にさらすと、反射ミラーの湿気、湿度、摩耗に対する耐性が低下し、過酷な環境のニーズに対応できなくなる。

【0028】

比較例２
広角用途の高反射ミラーは、８５０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲の高反射帯域を有し、その構造は、交互に積層された複数の高屈折率膜層および複数の低屈折率膜層を含む。

【0029】

高屈折率膜層の材料はＴｉＯ_２であり、その９００ｎｍ付近の屈折率は２．２５である。

【0030】

低屈折率膜層の材料はＳｉＯ_２であり、その９００ｎｍ付近の屈折率は１．４８である。

【0031】

基板の材質は一般的なＫ９光学ガラスである。

【0032】

性能比較は、実施例１の反射鏡と比較例２の反射鏡との間で行われる。
図６および図７に示すように、比較例２では、目標反射帯域で９９％を超える反射率を達成することができるが、この反射率を満たす場合、適用角度を０から約５０度に制限することしかできない。入射角が大きくなると、膜系全体の形状が短波長方向にシフトし、５０〜８０度の適用範囲で反射率が大幅に低下する。

【0033】

入射角の範囲が狭いと、視野の広い光学系への適用が制限される。この反射鏡をベースにした系は、大きな角度で入射する場合には使用できない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】