JPS5865403A - 高温で使用するに適したオプチカルコ−テイング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般にオプチカルコーティングに関し、特に高
温で使用されるオプチカルコーティングに関する。より
詳しく述べれば、本発明はエネルギ効率を改善するため
オプチカルコーティング（薄膜）で覆れた高温、省エネ
ルギーランプに関する。

屈折率を異にする２つの材料を使用する干渉フィルター
型の、オプチカルコーティングで形成した薄膜はコーテ
イング膜が５００℃を越える温度の空気に長時間さらさ
れるような高温環境では一般に使用することができない
。通常、オプチカルコーティングされた薄膜は上述した
ような使用環境に耐えることができないが、この使用不
能は以下に述べる理由の一つにその原因がある。すなわ
ち、オプチカルコーテイング膜のその支持体に対する接
着力の低下、コーテイング膜を形成する高屈折率の層と
低屈折率の層の材料同志の相互拡散、ａつの材料の屈折
率の、比が減少すること、薄膜層の材料が蒸発すること
、及びコーテイング膜による吸収が許容できない程に増
大することである。

オプチカルコーティング（薄膜）の応用の−っに白熱ラ
ンプの照明効率の改善がある。熱反射鏡タイプのオプチ
カルコーティングを白熱電球の管球部分に施すと電球の
エネルギー効率が増大するということはよく知られてい
る。熱反射鏡は電球のフィラメントから放出さハた赤外
線エネルギーを反射してフィラメント処戻す一方、フィ
ラメントから放出された電磁波ス被りトルの可神１光線
の部分を透過する。このためフィラメントの動作温度を
維持するため供給すべき電気エネルギーの量は少なくな
る。たとえば、米国特許第３．９’１９２！；９号、第
’１，０／’１７！；ｇ号、第％　／　Ａ　Ｏ，９，２
９号及び第１１．２２’ｌ／／３号には、種々のタイプ
の熱反射鏡を白熱電球の管球部分の全体またはその一部
分に使用することが開示されている。しかしながら、５
００℃を概ね越える温度の空気中で働くオプチカルコー
ティングをランプの管球部分の表面に形成するような応
用を開示しているものはこれら引用特許のうちで一つと
して無い。

米国特許第１１，０／ｚ７！；１号には、ラングのフィ
ラメント胴部に一番近い位置に形成された金属酸化物の
厚くドープされたフィルターとこの厚くドープされた金
属酸化物に接触して配置されるが、それともランプの管
球部分の外表面に配置される多層膜干渉フィルターとの
複合フィルターから成るオプチカルコーティングによる
熱反射鏡の使用が教示されている。たとえば、この米国
特許第９θ／’１７！ｉｇ号は両フィルターをランプの
管球部分の内壁に配置できること、両フィルターを外壁
に配置できること、あるいはフィルターの一方を内壁に
他方を外壁にそれぞれ配置できることを示唆している。

この米国特許はまた二重壁式ランプ管球部分を使用する
特定の実施態様を開示していて、この実施態様において
ランプの管球部分の壁面に干渉フィルターとドープした
金属酸化物フィルターを組合わせて種々に配置するため
の方法を示唆している。この米国特許は同特許に開示の
複合フィルターをハロゲンランプに使用することについ
て特に言及しているけれども、ハロゲンランプの管球部
分の表面の動作温度に耐えることのできる干渉フィルタ
ーについては何も例示していない。この米国特許が言及
している高屈折率材料はセレン化亜鉛、硫化亜鉛及び二
酸化チタンだけである。すなわち、この米国特許は干渉
フィルターのコーティング薄膜中の低屈折率層として二
酸化シリコンを使用することについて言及しているし、
また二酸化シリコンが高ｔＡＦＪｆｆｌｉに耐えること
は周知の事実であるが、同特許で言及されている高屈折
率材料はハロゲンランプの管球部分の外表面（（おける
ｇθｏ０を越える高温環境に耐えることができない。

したがって、本発明の目的は低屈折率の材料層と高屈折
率の材料層から成る光学的コーテイング膜であって、３
００℃を越える高温環境に耐え得る薄膜を提供すること
にある。

本発明の仙の目的は高温環境に耐えることの回部な多層
膜光学干渉フィルターを提供することにある。

本発明の他の目的は高温環境において使用可能な熱反射
鏡であるオプチカルコーティングを提供することにある
。

本発明のその上の目的はハロゲンサイクルランプ管球部
分であってその動作温度に耐える光学干渉フィルターを
その外表面に形成されて有するようなハロケ゛ンランゾ
管球部分を提供することにある。

本発明のその上の目的社ランプ管球部分の外表面上に形
成された省エネルギー型光学干渉フィルターを有するハ
ロゲンランプを提供することにある０ 本発明は少なくとも二酸化シリコンから主として成る第
１の組の層と五酸化タンタルから主として成る第一の組
の層から構成されたオプチカルコーティングは同オプチ
カルコーティングが空気中の高温環境で相当の期間作動
されるような場合にも高温環境に耐え得るという発見に
基いている。

低屈折率材料としての二酸化シリコンと二酸化チタンの
ような他の耐熱型高屈折率材料の組合わせは類似の高温
動作環境に耐えることができない。

本発明のオプチカルコーティングは小さい曲率半径を有
するハロケ゛ンランプ管球部分の外表面の高流環坤に耐
え得るということがまた見出されたが、それは熱の不釣
合によるコーティングの応力の間顕が曲率半径の小さい
ことによって強調されることに因る。

したがって、本発明の特孕の−っは概ねｓｏ。

℃を越える高温環境で有効な、コーティングを施された
物品にあり、この特徴ある物品は高温環境に耐え得る材
料で形成された概ね透明な支持体とこの支持体の一方の
表面上に形成されると共に少なくとも二酸化シリコンか
ら主として成る第１の絹の層及び少な（とも五酸化タン
タルから主として成る第一の組の層で構成されたオプチ
カルコーティングとを包含する。このオプチカルコーテ
ィングは、たとえば、・その第１の組及び第一の組の交
互層で形成された干渉フィルターを包含する。

この干渉フィルターは予め選択された駆／の波長を有す
る帯域中に含まれる輻射を透過させ隣接する波長領域中
に含まれる輻射を反射させるように設計された帯域透過
型フィルターを包含する。かかる帯域透過型フィルター
の特定の例としては可視光線に対する高い反射率と高い
赤外線反射率を有する熱反射鏡がある。別の例として、
帯域透過型フィルターは可視光線のスペクトルの予め選
択された部分に対しては高透迦率をまた隣接するスペク
トル領域に対しては高反射率を有するカラーフィルター
であってもよい。オプチカルコーティングが形成された
支持体は少なくとも約ｇ　ｏ　ｏ　’ｃの、ラング管球
部分の外表面の温度で作動するハロケ３ン再生循環式白
熱ラングに使用するに適した溶融石英ランプ管球部分で
あってその外表面上に形成された干渉フィルターを有す
るようなランプ管球部分を包含する。

本発明の別の特徴によれば概ね５００℃を越え、る高温
環境で有効な物品が提供され、この物品は高温環境に耐
え得る材料で形成された概ね透明な支持体と、この支持
体の一方の表面上に形成されると共に赤外線輻射に対す
る高い反射率と可視光線に対する高い散乱特性を有する
多重層干渉フィルターとを包含する。この干渉フィルタ
ーは少なくとも二酸化シリコン及び五酸化タンタルがら
それぞれが主として成る交互層で構成された多重層誘電
体の積層を前記支持体の上に付着させ、ついで積層を付
着された支持体を空気中で少なくとも７１００℃の温度
で冒焼付けることによって形成さ、ｈる。

本発明の別の特徴によればエネルギー効率の改善サレタ
ハロヶ゛ンランプが供給さハる。コノハロケ゛ンランプ
は焦点、焦直線または焦平面が内部に配管されるような
配置を有すると共に少なくとも約ｇ００℃以下の動作温
奪に耐え得る概ね透明な材料で形成されたランプ管球部
分を包含する。高融点余積製のフィラメントがランプ管
球部分内で、しかも概ね焦点、焦直線または焦平面上に
配設され、管球部分を充填するためハロヶ゛ンガスが備
えられる。干渉フィルターがランプ管球部分の外表面上
に形成されるが、この干渉フィルターは少なくとも二酸
化シリコンと五酸化タンタルからそれぞれが主として成
る交互層で構成される。ハロゲンランプに形成された干
渉フィルターは可初光線に対する高い透過率と赤、外線
輻射に対する高い反射率を有する帯域透過型フィルター
であってもよい。あるいはまた、干渉フィルターは可視
光線ス被りトルの予め選択された部分に含まれる輻射に
対しては高透過率をまた隣接する波長領域に含まれる輻
射に対しては高反射率を有し、その結果予め選択された
色の光出力を有するランプが得られるような帯域透過型
フィルターを包含するものであってもよい。

ハロゲンランプに形成された干渉フィルターはまた二酸
化シリコンと五酸化タンタルの層からそれぞれが主とし
て構成された多重層積層であって、可視光線に対する高
い透過率と赤外線に対する高い反射率を有する誘電体の
多重層積層をランプ管球部分の外表面上に付着させ、つ
いでフィルターを可視光線透過フィルターから可視光線
を大体において散乱させるフィルターに変化させるため
にフィルターを付着された管球部分を空気中で少なくと
も約／１０θ℃の温度で焼付けることによって形成され
た可視光線を散乱させ赤外線を反射するフィルターを包
含するものであってもよい。

本発明によるハロゲンランプはランプ管球部分の中で端
面反射鋳として使用される支持体の上に形昨された多重
層干渉フィルターを使用することもできる。

本発明は約ｇｏθ℃の温度で通常は動作する、ハロケ゛
ンランゾ管球部分の外表面上に光学的干渉性コーティン
グを直かに形成するのを可能にすることによりエネルギ
ー効率の改善をハロダン再生循環式ランプに対して適切
なしかたで行なうことを初めて可能にした。本発明を適
用した／Ｓ００ワットのハロゲン再循環式ランプについ
て、約２Ｓ％乃至３０％の範囲内の性能向上が達成され
たのを測定した。この改善度はコーティングの動作温度
を下げるため赤外線反射コーティングをランプ管球の外
表面ををり囲み、しかもこの外表面から離れた表面に施
したとすれば実ｒには実現し得なかったに違、いない。

本発明のオゾチカルコーティングは炉に使用する熱反射
窓、レーザのポンピング用うンノ、及び劇場の映写装置
などに使用されるアータラ／グの類の放電灯のような種
々の仙の高温環境においてもまた有効に適用されよう。

一般に、本発明は光学干渉フィルター型のオゾチカルコ
ーティングの性能がコーティングを施された装置の動作
効率やその他の動作上の状況の改善をもたらすような任
意の高温環境において使用できるオゾチカルコーティン
グの製作に適用可能である。

本発明のその他の目的、特徴及び利点はこれから述べる
詳細な説明を添付図面と共に読めば明らかとなる。

第１図を参照して、本発明の原理をノ・ロダン再生循環
式タングステンランｆ１０への応用について述べる。し
かしながら、本発明の原理はオゾチカルコーティングが
有用であると認められた環境であればどんな高温環境に
も適用可能であると解すべきである。ハロダン再生循環
式ランプ１０はランプ管球部分１１を包含し、管球部分
は溶融石英管１２と／対の端密閉・接続用構造物１３を
含む。溶融石英管１２の中心軸にそって、コイル状タン
グステンフィラメント１５が複数個の支持用構造部材１
６によって支持される。端面反射鏡１７をタングステン
フィラメント１５の両端に備えることができる。製造工
程において、ハロケ９ンサイクルランプは封止端区画１
３を用いて石英管１２を封止し、ついで管１２を排側し
、最後に間管を適当な反応性ハロケ゛ン零囲側で再介壜
することにより形成される。

ハロゲンランプ１０の動作中、ハロダンガスはフィラメ
ントから蒸発しているタングステンと反応する。反応ガ
スはタングステンフィラメントの高温表面上で化学反応
により分解され、したがってガス中のタングステン原子
はフィラメント上に堆積するが、ハロゲンは解放されて
追加の放出タングステン原子を捕捉する。ハロゲン再循
環式ランプが正常に動作するためには、石英管１２をざ
θＯ０近辺の高温杯維持しなければならないが、一般に
これは石英管１２の直径を比較的小さく保つことによっ
て達成される。たとえば、代表的なランプの場合、長さ
が約７０インチ（−！ｉｌＩｃＩｒＬ）で直径が約％イ
ンチ（ｑＪｓｌ＋１りである。。

本発明に従えば、オプチカルコーテイング膜１４が石英
管１２の外表面に堆積される。このオプチカルコーテイ
ング膜は少なくとも二酸化シリコンから主として成る第
１の組の層と少なくとも五酸化タンタルから主として成
る第コ、の組の層とから構成される。オプチカルコーテ
ィング１４の設計はそのコーティングにとって望ましい
スペクトル特性に応じて多数の形態のうちの一つを取り
得る。一般に、オプチカルコーティング１４は二酸化シ
リコンと五酸化タンタルの交互層が形成されて干渉フィ
ルターを形成するような７層以上の誘電体の積層から成
る。

便宜上、光学フィルタ一層は二酸化シリコン層とか五酸
化タンタル層と呼ばれるけれども、二酸化シリコン層は
二酸化シリコンだけから成るものではなく、同様にして
五酸化タンタル層も五酸化タンタルだけから成るもので
ないという点に留意すべきである。どちらの層の場合に
も、他の誘電体膜の構成成分が若干量存在しているので
ある。

たとえば、五酸化タンタルは二酸化チタンのような耐熱
性“の酸化物をも小さな百分率で含み得る。

また留意すべき点は、オゾチカルフィルター１４は幾つ
かの形態のうちの一つを取り得るが、かかる形態はその
どれもが次に述べる一般原理を具体化したものであると
（・うことである。その一般原理とは、かかる形態の一
つを取ったオゾチカルフィルターは選択反射性コーテイ
ング膜であるということ、すなわちかかる膜はランプ１
０が輻射を放出するのが望ましいようなスペクトル領域
における輻射に対しては概ね透明であるが、スペクトル
の残りの部分であって熱フィラメントにより電磁輻射の
放出が実質的に行なわれているスペクトルの部分にわた
っては概ね放出輻射を反射するということである。

オプチカルコーティング１４の取ることのできる選択可
能な形態の一つがコーティングの設計１４Ａとして第２
図に描かれているが、その設計ノクラメータは添付の第
１表に記されている。このコーティングの全体特性が第
を図に描かれている。

破線のカーブ２２が示すように、コーティング１４Ａは
’Ｉ　００　ｎｍ　からｇ　００　ｎｍ　までの電磁輻
射スペクトルの可視域において高い透過率を有すると共
にス４クトルの残りの部分にわたって、特にランプの熱
フィラメントからの電磁輻射の相当大きな放出が有る近
赤外領域においては第９図のカーブ２１の示すように高
い反射率を有する。

第３図は３，０θＱ　ＯＫ　の黒体温度にあるケルビン
（にｅｌｖｉｎ）　　の黒体から放出された輻射エネル
ギースにクトルを示す。第３図によればハロダン再生循
環式ランプのフィラメントから放出された全輻射のうち
の僅かの百分率の部分しか’１００　ｎ−・ら７００ｎ
ｍにわたる可視光の領域には存在しないということが分
かる。放出された輻射の大部分はスペクトルの可視光線
の領域の長波長側に位置する赤外領域に存在する。ラン
プが加熱と照明の両目的に使用（・されるのでなければ
、ランプからの赤外線輻射の放出はエネルギーを無駄に
消費することになり、成る種の応用においては周囲環境
の望ましくない加熱を生じることになる。たとえば、強
力照明が要求される劇場や舞台の照明の場合、高輝度ラ
ンプによる加熱効果は歓迎されないが、それは照明され
る区域を過熱することに因る。可視光線を透し、赤死線
を反射するオプチカルコーティング１４をランプ１０に
施すことによって、放出輻射のうちの赤外線領域にある
部分は反射後にフィラメント１５に戻され、このフィラ
メントの所でフィラメントの加熱を維持するという有用
な役目を果たすのみならず、加えてフィラメントにより
放出された可視光の主要部分はランプを通り抜けて周囲
環境を照明するという有用な作用を行なう。

第２図と第１表を参照して、第９図に描かれている全フ
ィルター特性は、この例では、３つの型の誘電体の積層
を組合わせて１つの全体としての干渉フィルター１４Ａ
にすることによって得られるということが分かる。第１
表に示すように、２１−２７の標識を付された層は（Ｌ
／２　ＨＬ／２　）３　　として表現された誘電体の積
層の一般設計式を有する第１の誘電体積層ｌを形成する
が、この積層Ｉは？　ｏ　ｏｎｍの設計波長を有する短
波長透過型干渉フィルターを構成する。この短波長透過
型積層フィルターの分光反射率は第Ｓ図に描かれている
。

この誘電体積層フィルターは短波長透過型積層フィルタ
ーと見做されるが、それはこのフィルターが？ＱＱｎｍ
　　の設計波長よりも短かい波長においては非常に低い
反射率を有し、９０００ｍ　よりも長い波長においては
相当に高い反射率の区域を有することに因る。第２の誘
電体積層■はｉｏｓ。

ｎｍ　の設計波長を有する２：／誘電体積層であって、
（ＬＨＬ）４　　として表現された誘電体積層の一般設
計式を有する。この２：／積層の分光反射率は第６図に
カーブ２４として描かれている。

コーティング１４Ａに使用された第３の誘電体積層■は
／　／　００ｎｍの設計波長を有する短波長透過型フィ
ルターであって、（Ｌ／２ＨＬ／２　）５　として表現
された誘電体積層の一般設計式を有する。誘電体積層Ｉ
、ＩＩ、及びｌの上記各設計式において、ｒＬＪは設計
波長において１７４波長の光学的厚さを有する低屈折率
材料（すなわち、この場合は二酸化シリコン）の層を指
す。同様にして、標示ｒＨＪは設計波長において１７４
波長の光学的厚さを有する高屈折率材料（すなわち、こ
の場合は二階化タンタル）の層を指す。設計式が（Ｌ／
２ＨＬ、／２）３である短波長透過型積層Ｉについて説
明するに、式中のＶ２層は皆設計波長において１７８波
長に等しい光学的、厚さを有する層であるということが
分かる。この物理的フィルターの実施態様において、積
層ｌの最初と最後の層、すなわち第１表の層２１と２７
は低屈折率材料である二酸化シリコンの正味の１７８波
長層である。これに反して、層２３と２５は１７４波長
層になるが、それはこの２つの層が同時に形成された２
つの１７８波長層から成ることに因る。同じ分析が（Ｌ
／２　ＨＬ／２　）の設計式の構成要素をＳつ使用する
短波長透過型積層■に対しても当てはまる。層１と層１
１は１／８波長層であるのに対して、層３．５．７、及
び９は物理的に１７４波長層になり、これは２つの１７
８波長層の和である。その上、実際にフィルターを構築
する際に、層１１．１１’、及び１２は物理的に７つの
層となり、層２０．２０′及び２１は′低屈折率の材料
である二酸化シリコンの物理的単一層となる。第２図の
右側の各層の名称は次のように解釈すべきである。すな
わち、ＨとＬは前にも述べたように高屈折率材料と低屈
折率材料〜をそれぞれ指すのに対して、下に記した添え
字Ａ、Ｂ、及びＣは３つの異なる設計波長を指し、ここ
にＡは９００ｎｍの設計波長を、Ｂは／　０　！；　Ｏ
ｎｍの設計波長を、Ｃは／　／　００　ｎｍ　の設計波
長を示す。

第１図に描かれているへログンサイクルランプ１０に使
用して有用な他の型のオプチカルコーティングも有る。

たとえば、オプチカルコーティング１８をラングの端面
反射鏡１７の上に形成することができる。この場合、オ
プチカルコーティング１８はフィラメント１５から放出
された輻射の全成分を反射するように設計することがで
きるが、それはこのオプチカルコーティングは管球部分
１２の空所内で端面反射鏡の方向に放出されたエネルギ
ーを維持しようとする傾向があり、ランプの管球部分１
２の空所内でこのオプチカルコーティング１８はフィラ
メントを加熱するという有用な仕事を行ない、しかもも
しそうでないとしてもランプの内部温度を維持するよう
にするからである。

オプチカルフィルター１４の他の設計が望ましいような
応用がまた有る。たとえば、ある種の応用においては、
ラングから出る着色光の出力が望まれることが有る。着
色光出力を得るための−っの方法はランプから放出され
た可視光を可視光スペクトルの所望成分だけを透す吸収
型カラーフィルターによってＰ光することである。しか
しながら、かかる吸収フィルターはランプから放出され
たエネルギーを浪費して、このエネルギをフィルターそ
れ自体の中で散逸させる。本発明によれば、オプチカル
コーティング１４は可視スペクトルの選択された部分の
みを含む透過帯域を有するように設計することができ、
そのだめランプにより放出された輻射の前記部分だけが
ランプから出て行き、可視光と赤外線の部分を含む隣接
波長の輻射は皆反射してランプに戻されフィラメントに
達し、その結果ランプ全体としてのエネルギー効率が増
すことになる。ランプから放出して慾しい色に対応した
、可視光のスペクトルの部分においてだけ高い透過率を
有する狭帯域透過フィルターの設計は当業者に周知のこ
とであって、たとえば、エッチ、　ニー、　ｖりＬ／オ
ード氏（Ｈ−Ａ−ＭａｃＬｅｏｄ）の１”Ｔｈ１ｎ　Ｆ
ｉｌｍ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｌｔｅｒｓ　（薄膜光学
フィルター）　Ｊ　、Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｅｌｓｅｖｉ
ｅｒ　ＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｍｐ’ａｎｙ、Ｎｅｗ　
Ｙｏｒｋ　（／　９乙ヲ年）の第７章に記載されている
一般的教示を参照され度い。かがるフィルターはまだ７
９６２年１０月に米国の国防総省から出版された、ＭＩ
Ｌ　　Ｈ８に’；　／１ｌｔｔの第２０章に述べられて
いる概念にしだがって設計することもできる。第、２０
章はＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆＴｈｉｎ　Ｆｉｌｍ
　Ｃｏａｔｉｎｇｓ　　（薄膜コーティングの応用）″
という題で、著者はＰｈ１ｌｉｐ　Ｂａｕｍｅｉｓｆｅ
ｒ　　（フィリップ　バオマイスター氏）である。上記
画引用文献は本発明の原理を用いる、全誘電体光学フィ
ルターの設計及び設計概念を教示するものとして参考の
ため本明細書の中に含ませである。換言すれば、本発明
はあらゆる型のオプチカルフィルター、特に帯域透過型
まだはエツジ型のオプチカルフィルターに適用可能であ
ることに留意すべきである。

一般に、第１図に示すオプチカルコーティング１４は標
準的な真空蒸着技術を利用して真空蒸着室中に置いたラ
ング管球部分１１０表面に形成される。たとえば１．直
径の小さなランプの管球部分へのオプチカルコーティン
グは、標準的な遊星歯車装置型の真空蒸着室中で、石英
ランプ管球部分の外表面の全部分が蒸着室内の蒸着源に
一様にさらされるように各石英ランプ管球部分自身もそ
の中心軸のまわりに回転するという回転の自由度を各ラ
ンプ管球部分が蒸着源のまわりに回転する自由度に追加
しでやることによって行なわれる。一般に、コーテイン
グ膜の二酸化シリコン層と五酸化タンタル層の両層が、
ガス反応様式で、少なくとも約２７！；Ｃの温度に維持
されたコーテイング膜支持体の表面に蒸着される。電子
ビーム蒸着源と抵抗加熱型蒸着源のどちらかが使用され
る。ガス反応式蒸着は蒸着作業中に酸素ガスを蒸着室の
中に流入させる工程を包含する１曲率半径の小さなラン
プ管球部分の表面に施されるオプチカル７コーテイング
の歩留りをよくするため、蒸着源の石英管支持体に対す
る相対配置を蒸着材料の支持体に対する進入角が約３５
０を越えないように行なうのが好ましいということが分
かった。

本発明の原理及び材料を用いたオプチカルコーティング
が製作され、ｌ１０ＯＣまでの諸温度においてテストさ
れた。／１０θＣ以下の温度では、フィルターの光学的
性能は概ね一定のままであって、コーティングの接着の
不具合、コーティングの吸収の増加、コーティングを構
成する層同志の相互拡散などの兆候は認められなかった
。コーティングを／　１０ＯＣで長時間にわたって空気
中で焼付けると、コーティングは可視光を透し赤外線を
反射するフィルターから可視光を大体において散乱させ
赤外線を反射するフィルターに変えられるということを
見つけた。かがるフィルターの分光特性が第３図に描か
れている。オプチカルコーティングが空気中でこの高さ
の温度に相当の期間さらされると、コーティングは割れ
てスペクトルの可視光の部分では光をよく反射するが赤
外領域の輻射に対しては連続反射膜として現れるような
多数の小さい島に細分化される。第３図に示す分□ 光特性は前述の表／に記した設計によるオプチカルコー
ティングに対するもので返る。可視域における散乱を最
適化し、しかも別な方法でフィルターの分光透過率、分
光反射率及び散乱応答特性を変更するような他の設計に
よってコーティングをこしらえることも可能である。

第２図に描かれ、かつ添付の第り表に記されたオプチカ
ルコーティングの設計を採用した実際のハロゲン再生循
環式ランプを製作し試験して、オプチカルコーティング
を施されたランプのエネルギー効率が改善されているこ
とを確認した。

／！ｆ；００ワットのランプを試験して、２Ｓ％乃至３
０％の範囲の性能向上が実証された。この実証された性
能改善は３０％乃至３３％の範囲内にあるものとして計
算された百分率理論改善値とよい相関を示す。

前に指摘したように、本発明の原理は励起されたプラズ
マが種々の波長の光を放出するアーク放電灯のような他
の型のランプを使用する環境にも適用可能である。プラ
ズマ中には多数の自由電子が存在することに起因して、
プラズマは輻射のよい放射体であると同時によい吸収体
でもある。したがって、プラズマから放出された光の望
ましくない成分を反射させてプラズマに戻すという概念
は捷だ同様にしてアーク放電灯のエネルギー効率を改善
するはずである。本発明の原理はキャビティ内に配置さ
れたルビーロッドを取囲む複数個のフラッシュランプま
たは連続点灯の白熱ランプを光ポンピングのため使用す
る、レーザのポンピンク用ランプに適用可能である。ル
ビーレーザロッドはスペクトルのある特定の部分の光し
か透さないため、有用な光だけをレーザロッドに透すよ
うにするオプチカルコーティングを光ポンピング用ラン
フの表面に施すことによってランプのエネルギー効率の
改善を達成することが可能である。望捷しくない光は反
射してポンピング用ランプに戻されてランプの効率を改
善する。

以−Ｌ本発明の原理をいくつかの選択的実施態様につい
て説明してきたけれども、本発明の種々の他の応用が当
技術分野の通常の知識を有する者にとっては自明である
ことは理解されよう。したがって、本発明は以上に記載
の特に例示した応用に限定されるものではなくて、コー
ティングが施された装置の特性のうちのある特徴を改善
するためにオプチカルコーティングが使用できるような
高温コーティング環境であればどんな環境にも本発明は
適用可能である。

空気　１０００ ／　ｌグｓｇ　　　　バーｇ　　　　　ｓｓ。

２　２、／３０　　　ｌ２９支持　　　　／１００３　
　ｉ１１！；ｇ　　　１ｇｇ、ｋＡ　　　　／／θθｌ
１２．／３０　　　’／２９／／　　　　／１００３４
４１！；ｇ／ざｇ！；６　　　　／１００６　　　　２
、／３０　　　　　　　　　／、２９！／／　　　　　
　　　　　　／１００７　１’１．！；ｇ　　　１ｇｇ
、ｋＡ　　　　１１００ｇ　　２．／３θ　　ｌ２９支
持　　　　／１００ｑ　　ｌ’１３ｇ　　　１ｇｇ３１
．／１００１０　２、／、３０　　　／２９．／／　　
　　／１００、／　　ｉ’ｌ！；ｇ　　　　９’１２ｇ
　　　　　ｋ！；０、／ｌ　　ｉ’ｌ！；ｇ　　　　９
’１．２ｇ　　　　　！；！；θ／、２　１’１３ｇ　
　　／ｇＯ，００／θｇ。

／３２．／３０　　　／２３．２１１　　　　／θＳＯ
／９　１’ｌ！ｇ　　　３１．．０００　　　．２１０
０Ｉｇ　　２．／３０　　　／２３．２１ｊ　　　　１
０！；０／４　１１１ｋｇ　　　３４θ００　　　．２
１００１７　２、／３０　　　／２３．２１１　　　１
０！ｒ０」Ｌ　　む１　　二皿ユ１とヒｍｌ　　釦しユ
米／ｇ　　　ｌ’ｌｓｇ　　　　３６０．００　　　　
２１００／９　　２，１３ｏ　　　　／ａｊ、、：ａｌ
ＩｉθＳθ、２０　　にダ！；ｇ　　　　／ｇＯ，００
３！；０．２０’　　ｌ’１３ｇ　　　　９’／、、２
ｇ　　　　　３！；０．２／　　　／、’ｌ！；ｇ　　
　　　７７、／’Ｉ　　　　　　’Ｉ！；０２２　　２
、／３０　　　１０！；、Ａ３　　　　　９００．２３
　　１１１！；ｇ　　　　／３’１．２ｇ　　　　　　
９００２り　　　２．／３０　　　　１０左乙３　　　
　　９゜０２Ｓ　　　／ニゲ！；ｇ　　　　／！；ダコ
ｇ　　　　　　９θθ２ｔ　　　　２．／３０　　　１
０！；、１．３　　　　　　９００、！７　　イ’Ｉ！
；ｇ　　　　　７７／’Ｉ　　　　　　ｌｌ３０支持体
ＩＩＩ乙Ｏ 来ＱＷＯＴ（すなわち、その波長において層が１７４波
長の光学的厚さをもつような基準波長）

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるオプチカルコーティングを施され
たハロゲンランプの部分断面立面図である。 第２図は本発明の原理を採用した設計による熱反射鏡コ
ーティングの部分立面図である。 第３図は黒体輻射の放出ス（クトルを示す。 第９図は本発明による例示のオプチカルコーティングの
、可視光線を透過し、赤外線を反射する特性を示す。 第Ｓ図は第２図に示す全オプチカルコーティングの溝成
成分である短波長透過型誘電体積層の分光反射特性のグ
ラフである。 第６図は第２図に描かれているオプチカルコーティング
の一構成成分として用いられた２：ｌ誘電体積層の分光
反射特性のグラフである。 第７図は第２図に描かれているオプチカルコーティング
の一構成成分として使用された別の短波長透過型誘電体
積層の分光反射特性のグラフである。 第Ｓ図は本発明にしたがって作られた可視光線を散乱し
、赤外線を反射するオプチカルコーティングの分光゛透
過率、分光反射率及び散乱窓。答特性のグラフである。 １０　・・　ハロダン再生循環式ランプ１１＝・・・　
管状部分 １２・・・・溶融石英、同筒の容器、支持体１４　・・
・、オプチカルコーティング１５　・・・・　フィラメ
ント １７　・・・１反射鏡 １８　・・　多重層干渉フィルタ ＦＩＧ、−６ − ＦＩＧ、−８ 特許庁長官　殿 １、事件の表示　昭和ｊ７年特許願　第１コロ６ｏ７号
２、発明の名称　　高温で使用するに適したオノチヵル
コーティげ３、　補正をする者 事件との関係　　出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　昭和３７年１０月２６日６、補
正の対象　　願書　委任状　　全図面−招

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／　概ね５００℃を越える高温環境で有効なコーティン
   グを施された物品であって、高温環境に耐え得る材料で
   形成された概ね透明な支持体と、この支持体の一方の表
   面上に形成される°と共に少なくとも二酸化シリコンか
   ら主として成る第１の組の層及び少なくとも五酸化タン
   タルから主として成る第一の組の層で構成されたオプチ
   カルコーティングとを包含することを特徴とするコーテ
   ィングを施された物品。 コ　前記オプチカルコーティングは前記第１及び第一の
   組の交互層で形成された干渉フィルターを包含する特許
   請求の範囲第１項記載のコーティングを施された物品。 ３　前記干渉フィル゛ターは、予め選択された第一の波
   長を有する帯域中に含まれる輻射を透過させ、隣接する
   波長領域中に含まれる輻射を反射させるよう設計された
   帯域透過型フィルターである特許請求の範囲第２項記載
   のコーティングを施された物品。 ダ　前記帯域透過型フィルターは、可視光線に対する高
   い透過率と高い赤外線反射率を有する熱反射鏡である特
   許請求の範囲第３項記載のコーティングを施された物品
   。 り前記帯域透過型フィルターは可視光線に対する高い反
   射率と高い赤外線透過率を有するコールド反射鋳である
   特許請求の範囲第３項記載のコーティングを施された物
   品。 乙　前記帯域透過型フィルターは可視光線のス被りトル
   の予め選択された部分に対しては高透過率をまた隣接す
   るス被りトル領域に対しては高反射率を有するカラーフ
   ィルターである特許請求の範囲第３項記載のコーティン
   グを施された物品。 ７　前記支、持体は成形されて、少なくとも約ｇｏθ℃
   の、ランプ管球部分の外表面の温度で作動するハロケ゛
   ンサイクル白熱ランプに使用するに適したう／ｆ管球部
   分となった溶融石英を包含し、前記干渉フィルタは前記
   ランプ管球部分の前記外表面上に形成される前記特許請
   求の範囲第グ項乃至第６項の何れかに記敞のコーティン
   グを施された物品。 ざ　概ね５００℃を越える高温環境で有効なコーティン
   グを施された物品であって、前記高温環境に耐え得る材
   料で形成された概ね透明な支持体と、この支持体の一方
   の表面上に形成されると共に赤外線輻射に対する高い反
   射率と可視光線に対する高い散乱特性を有する多重層干
   渉フィルターとを包含し、前記干渉フィルターは少なく
   とも二酸化シリコンと五酸化タンタルからそれぞれが主
   として成る交互層で構成された多重層誘電体の積層を前
   記支持体の上に付着させ、ついで積層を付着された前記
   支持体を空気中で少な（とも７１００℃の温度で焼付け
   ることによって形成されることを特徴とするコーティン
   グを施された物品。 ９　焦点、焦直線または焦平面が内部に配置されるよう
   な配置を有すると共に少なくとも約ｇ００℃以下の作動
   温度に耐え得る概ね透明な材料で形成されたランプ管球
   部分、前記ラング管球部分内で、しかも概ね前記焦点、
   焦直線または焦平面上に配設された高融点金属製のフィ
   ラメント、前言ｉ″管球部分に充填されたハロケ゛ンガ
   ス、及び前記ラング管球部分の外表面上に形成されると
   共に少なくとも二酸化シリコンと五酸化タンタルからそ
   れぞれが主として成る交互層で構ｈψされた干渉フィル
   ターを包含することを特徴トスるハロゲンランプ。 １０前記干渉フイルターは可視光線に対する高い透過率
   と赤外線輻射に対する高い反射率を有する帯域透過型フ
   ィルターである特許請求の範囲第９項記載のハロゲンラ
   ンプ。 ／／　前記干渉フィルターは可視光線ス４クトルの予め
   選択された部分に含まれる輻射に対しては高透過率を、
   また隣接する波長領域に含まれる輻射に対しては諷反射
   率を有し、そのため前記ランプの光出力は予め選択され
   た色になるような帯域透過型フィルターである特許請求
   の範囲第９項記載のハロゲンランプ。 ／コ前記干渉フィルターは二酸化シリコンと五酸化タン
   タルの前配層からそれぞれが主として構成された多重層
   積７層であって、可？Ｆ光線に対する高い透過率゛と赤
   外線に対する高い反射率を有する誘電体の多重層積層を
   前記ランプ管球部分の前記外表面上に付着させ、ついで
   前記フィルターを可視光線透過フィルターから可視光線
   を大体において散乱させるフィルターに変化させるため
   にフィルターを付着された前記管球部分を空気中で少な
   くとも約／１０θ℃の温度で焼付けることによって形成
   された赤外線を反射し可視光線を散乱させるフィルター
   である特許請求の範囲第９項記載の）・ロデンランプ。 ／３．前記ラング管球部分は概ね円筒形の容器を包含し
   、前記容器の両端には反射鏡が配置され、大体において
   透明な材料で作られた前記反射鏡はその表面上に多重層
   干渉フィルターを形成され、この多重層干渉フィルター
   は少なくとも二酸化シリコンと五酸化タンタルからそれ
   ぞれが主として故る交互層で構成されると共に、前記フ
   ィラメントから放出された全輻射に対して高い反射率を
   有する特許請求の範囲第９項、第１θ項、第１／項また
   は第７．２項のいずれかに馬ｅ載のハロゲンランプ。