JPH08273415A - 反射鏡付光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、被照射面の光軸を中心として色のつ
いた光の輪が形成されにくい反射鏡付光源を提供すると
を目的とする。 【解決手段】本発明は、背部に形成されたランプ配設孔
を有する曲面状基体３と；曲面状基体に光学的に対向す
るとともに、この基体のほぼ軸上に配設された光源１
と；曲面状基体の表面に高屈折率層および低屈折率層を
交互にかつ光源からの光の入射角が大きくなるにしたが
って膜厚が厚くなるように構成された光干渉膜４と；光
源に直接または間接的に設けられた口金２と；を具備し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射鏡および光源
が一体に構成された反射鏡付光源に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば店舗照明用等には反射鏡付
ハロゲン電球が用いられている。この種のものは、小形
ハロゲン電球および表面に可視光反射赤外線透過膜が形
成された回転放物面をなすガラス反射鏡で構成されてい
る。この可視光反射赤外線透過膜は、酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ２）等からなる高屈折率層とシリカ（ＳｉＯ２）等か
らなる低屈折率層とを９〜１５層交互重層したもので、
光の干渉によってハロゲン電球から放射された光のうち
可視光の波長域を前方に反射、赤外線の波長域を後方に
透過して被照射体を熱損させない利点がある。

【０００３】また、これらの波長域の制御は、高屈折率
層および低屈折率層の厚さ等に関係し、特公昭４４−８
２７２号公報に開示されているように、反射鏡全面に一
様な厚さまたは制御された変化を有する厚さで行うこと
ができるものである。なお、このような可視光反射赤外
線透過膜のように、光の干渉を利用して特定波長の光を
反射または透過させる多重層光学膜を光干渉膜と総称し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の反射鏡のほぼ軸上に配設された電球では、白色被照射
面を照射した場合、被照射面が近すぎると、この被照射
面の光軸を中心として色のついた光の輪が形成され、こ
の光の輪が当っている被照射体は異なった色に見えると
いう現象の発生がある。

【０００５】本発明は、被照射面の光軸を中心として色
のついた光の輪が形成されにくい反射鏡付光源を提供す
るとを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、背部
に形成されたランプ配設孔を有する曲面状基体と；曲面
状基体に光学的に対向するとともに、この基体のほぼ軸
上に配設された光源と；曲面状基体の表面に高屈折率層
および低屈折率層を交互にかつ光源からの光の入射角が
大きくなるにしたがって膜厚が厚くなるように構成され
た光干渉膜と；光源に直接または間接的に設けられた口
金と；を具備している。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について、
店舗照明等に使用される反射器付ハロゲン電球を図１お
よび図２を参照して説明する。

【０００８】図１は、本発明の一実施の形態を示す反射
鏡付光源の一部切り欠き断面図、図２は、同じく要部の
拡大断面図である。

【０００９】図中１は、光源である例えばハロゲン電
球、２はこの光源１の基部に装着された口金、３はこの
口金２に装置されて光源１を包囲する内面が回転放物面
をなすガラス等からなる耐熱性透光性の曲面状基体、４
はこの基体３の内面に形成された光干渉膜例えば可視光
反射赤外線透過膜である。なお、口金は直接または間接
的に、すなわち光源または基体３に設けられている。

【００１０】ここで、曲面状基体３は、曲面状に形成さ
れた内面および背部に形成されたランプ配設孔を有す
る。光源１は、曲面状基体に光学的に対向するととも
に、この基体のほぼ軸上に配設されている。また、光干
渉膜４は、曲面状基体３の表面に高屈折率層および低屈
折率層を交互にかつ光源１からの光の入射角が大きくな
るにしたがって膜厚が厚くなるように構成されている。

【００１１】この光干渉膜４は第２図に模式的に拡大し
て示すように、基体３表面に酸化チタン等からなる高屈
折率層４１…とシリカ等からなる低屈折率層４２…とを
２０〜２６層交互重層したもので、各層４１，４２の厚
さを適当にしたことにより光の干渉によって光源１から
入射した光のうち可視光を前方に反射し、赤外線を基体
３の背後に透過するものである。

【００１２】そして、本実施の形態では、光干渉膜４を
構成する高屈折率層４１および低屈折率層４２の厚さを
光源１からの入射角の分布に対応して基体３の開口縁に
近ずくほど厚くした。すなわち、基体３に形成された高
屈折率層４１および低屈折率層４２からなる光干渉膜４
は、光源１からの光の入射角θが大きくなるにしたが
い、その膜厚を厚くした。

【００１３】この結果、可視光の反射波長域および赤外
線の透過波長域が光干渉膜４の全面においてほぼ一様に
なり、かつその反射率および透過率も低入射角部位とほ
ぼ同じになった。この結果、反射鏡付光源の可視光透過
効率が著しく向上し、かつ透過光中の赤外線が著く減少
した。

【００１４】ここで、本発明の理論的説明を図４および
図５を参照して詳述する。図４は、本発明の理論的な説
明のための模式図、図５は、同じく入射角の変化を示す
説明図である。

【００１５】本発明者は種々研究の結果、上述のように
反射鏡付光源からの照射光に色のついた光の輪が現れる
のは光源からの光の入射角が異なっているためであると
の結論に達した。図において、Ａを光源、Ｂをこの光源
Ａに対設した基体に形成された屈折層とし、この屈折層
Ｂの厚さをｄｍｍ、屈折率をｎとする。そして、光源Ａ
から３本の光束Ｒ１，Ｒ２およびＲ３がそれぞれ入射角
θ１（０度），θ２（小さい），θ３（大きい）で入射
し、この屈折層Ｂ内を透過して下方に向うとする。この
とき、同じ厚さの屈折層でも入射角θが大きいと層の厚
さが大きくなったと同じ結果になり、放射点における光
の位相がずれる。そこで、入射角θに起因する干渉の位
相のずれδを求めると次の式で表わされる。

【００１６】δ＝４πｎｄ（ｃｏｓθ）／λ ここでλ
は光の波長を示す。すなわち、入射角θが大きくなると
干渉の位相は短波長側にずれる。

【００１７】したがって、入射角θによる位相のずれを
なくするためには層の厚さｄを変えてｄｃｏｓθが一定
になるようにすればよい。換言すれば、光干渉膜におい
て入射角による位相のずれをなくするには高屈折率層お
よび低屈折率層の両方ともｄｃｏｓθが一定になるよう
入射角θに対応して層の厚さｄを変化させればよい。

【００１８】そして、図５に示すように光干渉膜Ｉが形
成された反射鏡（図示しない）が放物面をなし、その焦
点に光源Ａが位置している場合には、光干渉膜Ｉ各部に
おける入射角θは、光干渉膜Ｉの縁に近ずくほど大きく
なるので、ｄｃｏｓθができるだけ一定になるよう、縁
に近ずくほど各層の厚さを大きくすればよい。

【００１９】さらに、反射鏡（図示しない。）の曲面に
沿って形成された光干渉膜Ｉがだ円面や双曲面の場合に
もほぼ同様である。

【００２０】ただし、上述の理論は近似的なもので、実
際には入射角θが変わると屈折層の見掛け上の屈折率が
変わるので、完全に補正することはできないが、実用上
支障ない程度に補正することは容易である。

【００２１】このような光干渉膜を形成する方法は種々
考えられるが、その若干の例を図６および図７を参照し
て説明する。図６は、光干渉膜の形成方法を示す説明
図、図７は、同じく他の形成方法を示す説明図である。

【００２２】図６に示すように、透明基体Ｐ１上に蒸発
器Ｅを対設し、基体Ｐ１の背面からヒータＨの熱を反射
鏡Ｍで照射して中心部ほど高温になるようにして真空蒸
着すれば周辺に近ずくほど厚い屈折層Ｂが得られる。こ
のようにして、例えば酸化チタンからなる高屈折率層と
シリカからなる低屈折率層とを１５〜２０層交互重層す
ればよい。なお、図では平板状の透明基体Ｐ１が示され
ているが、もちろん曲面状であっても周辺に近ずくほど
厚い屈折層Ｂが形成される。

【００２３】また、図７に示すように、内面が回転放物
面をなし背部にランプ配設孔例えばランプ取付け孔Ｑを
有するわん形基体Ｐ２の開口縁を有機金属化合物溶液Ｌ
に浸し、ランプ取付け孔Ｑに吸い口Ｔを付して排気して
液Ｌを取付け孔Ｑ近傍まで上昇させ、ついで、吸い口Ｔ
から管理された速度で気体を導入して所望の速度で液Ｌ
の面を低下させる。この気体の導入速度を制御すること
によって基体Ｐ２内面の塗膜の厚さを所望のとおり開口
縁に近ずくほど厚くなるように制御できる。そして、こ
のようにして得られた塗膜を焼成すれば金属酸化物から
なり所望の厚さ分布を有する屈折層が得られる。このよ
うにして、たとえば酸化チタンからなる高屈折率層とシ
リカからなる低屈折率層とを所望により９〜１５層交互
重層すればよい。

【００２４】つぎに、本実施の形態において光干渉膜４
の入射角による分光反射率の変化を譲査した。この結果
を図３に示す。図３は、同じく光学特性を示すグラフで
あり、図は横軸に波長をｎｍの単位でとり、縦軸に反射
率を相対値でとったもので、実線は入射角０度、鎖線は
入射角４６度および破線は入射角５７．４度の部位にお
ける分光反射率をそれぞれ示す。

【００２５】また、図８は、従来例の光学特性を示すグ
ラフである。これは、本実施の形態と同様の光干渉膜お
いて、各屈折率層がいずれも面一様な厚さに構成されて
いるものであり、上述したと同様に入射角０度、４６度
および５７．４度の部位における分光反射率をとった。
これらグラフから明らかなとおり、本実施の形態の光干
渉膜４は可視光の透過波長域および赤外線の透過波長域
が入射角の異なる部位においても極めて近似している。

【００２６】つぎに、本実施の形態の反射鏡付光源およ
び従来例のランプ特性を比較した。この結果を次に示
す。本実施の形態では、光束比、中心光度比および熱線
カット率がそれぞれ１３５％、１３８％および７９％で
あるのに対し、従来例では１００％、１００％および８
２％となった。

【００２７】これらも明らかなとおり、本実施の形態の
反射鏡付光源は従来例に比較して格段に明るくなり、か
つ熱線カット率がほとんど低下していないものである。

【００２８】なお、本発明において、反射基体の形状は
回転だ円面体や双曲線面体等曲面状であればよく、ま
た、反射基体は拡散透光性のものでもよい。

【００２９】また、光干渉膜は可視光透過赤外線反射
膜、干渉色フイルタ膜等、光の干渉を利用して特定波長
域の光を選択的に透過または反射するものであればよ
く、基体の表裏両面のうち少なくとも一方の面に形成し
てあればよい。そして、高屈折率層は酸化チタンのほか
酸化ジルコン（ＺｎＯ２）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化
アンチモン（ＳｂＯ２）等既知のどのようなものでもよ
く、また、低屈折率層はシリカのほか、酸化マグネシウ
ム（ＭｇＯ）、ふっ化カルシウム（ＣａＦ２）等既知の
どのようなものでもよい。さらに、光源は普通電球、メ
タルハライドランプあるいは蛍光ランプ等の放電ランプ
等でもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明では、光源が曲面状基体に光学的
に対向するとともに、この基体のほぼ軸上に配設され、
光干渉膜が曲面状基体の表面に高屈折率層および低屈折
率層を交互にかつ光源からの光の入射角が大きくなるに
したがって膜厚が厚くなるように構成されているので、
光干渉膜の全面において透過または反射する波長域が一
様になり、かつその反射率または透過率も一様になり、
色筋、色縞、明暗縞等の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施の形態を示す反射鏡付
光源の一部切り欠き断面図。

【図２】図２は、同じく要部の拡大断面図。

【図３】図３は、同じく光学特性を示すグラフ。

【図４】図４は、本発明の理論的な説明のための模式
図。

【図５】図５は、同じく入射角の変化を示す説明図。

【図６】図６は、光干渉膜の形成方法を示す説明図。

【図７】図７は、同じく他の形成方法を示す説明図。

【図８】図８は、従来例の光学特性を示すグラフ。

【符号の説明】

１…光源 ２…口金 ３…曲面状基体 ４…光干渉膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】背部に形成されたランプ配設孔を有する曲
   面状基体と；曲面状基体に光学的に対向するとともに、
   この基体のほぼ軸上に配設された光源と；曲面状基体の
   表面に高屈折率層および低屈折率層を交互にかつ光源か
   らの光の入射角が大きくなるにしたがって膜厚が厚くな
   るように構成された光干渉膜と；光源に直接または間接
   的に設けられた口金と；を具備していることを特徴とす
   る反射鏡付光源。