JP3404765B2 - 傾斜機能膜付メタルハライドランプ及びその照明器具 - Google Patents
傾斜機能膜付メタルハライドランプ及びその照明器具Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、色温度を補正したメタ
ルハライドランプ及びメタルハライドランプを収納した
照明器具に関する。
ルハライドランプ及びメタルハライドランプを収納した
照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】メタルハライドランプは、演色性に優
れ、また発光効率も高いことから、近年、屋内照明など
にも利用されることが多くなってきた。しかしながら、
メタルハライドランプは色温度が4000Ｋ以上であり、屋
内照明などの用途には色温度が高すぎるため、その色温
度を低下させるいくつかの試みが従来からなされてき
た。
れ、また発光効率も高いことから、近年、屋内照明など
にも利用されることが多くなってきた。しかしながら、
メタルハライドランプは色温度が4000Ｋ以上であり、屋
内照明などの用途には色温度が高すぎるため、その色温
度を低下させるいくつかの試みが従来からなされてき
た。
【０００３】発光管内の封入物（特に金属ハロゲン化
物）の種類の変更など、ランプそのものに対する改良も
色温度を低下させる試みの一つであるが、その他に、メ
タルハライドランプの発光管、該発光管の近傍に配置さ
れ該発光管を囲繞する円筒状ガラス管（以下「スリー
ブ」と略称する）、外球、又はメタルハライドランプを
収納する照明器具の前面ガラスなどの表面に形成された
光干渉膜を利用することも提案され、一部実用化されて
いる。
物）の種類の変更など、ランプそのものに対する改良も
色温度を低下させる試みの一つであるが、その他に、メ
タルハライドランプの発光管、該発光管の近傍に配置さ
れ該発光管を囲繞する円筒状ガラス管（以下「スリー
ブ」と略称する）、外球、又はメタルハライドランプを
収納する照明器具の前面ガラスなどの表面に形成された
光干渉膜を利用することも提案され、一部実用化されて
いる。
【０００４】光干渉膜は分光透過特性を適当に設計すれ
ば、色温度変換フィルターとして機能させることができ
るため、メタルハライドランプの色温度を補正して所望
の色温度に近付けることができる。但し、光干渉膜は単
層では色温度低下の作用が小さいので、通常、２層以上
の多層積層膜構造のものが用いられている。
ば、色温度変換フィルターとして機能させることができ
るため、メタルハライドランプの色温度を補正して所望
の色温度に近付けることができる。但し、光干渉膜は単
層では色温度低下の作用が小さいので、通常、２層以上
の多層積層膜構造のものが用いられている。
【０００５】従来の光干渉多層膜は、透明誘電体，金
属，透明導電性物質などを材料として、これらのうちの
１種類の物質又は２種類以上の物質の混合物から各層が
構成されているが、その個々の層においては物質組成的
には偏りがなくほぼ均一である。また、層と層の間には
界面が存在して、個々の層が独立している。
属，透明導電性物質などを材料として、これらのうちの
１種類の物質又は２種類以上の物質の混合物から各層が
構成されているが、その個々の層においては物質組成的
には偏りがなくほぼ均一である。また、層と層の間には
界面が存在して、個々の層が独立している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光干
渉多層膜の場合、その分光透過率は膜面に対する光の入
射角によって変化し、入射角が大きくなると共に、分光
透過率曲線が全体的に短波長側へ移動するという特徴が
ある。
渉多層膜の場合、その分光透過率は膜面に対する光の入
射角によって変化し、入射角が大きくなると共に、分光
透過率曲線が全体的に短波長側へ移動するという特徴が
ある。
【０００７】したがって、従来の光干渉多層膜を色温度
変換フィルターとして用いた場合は、ランプの色温度が
発光中心からの光の光干渉多層膜に対する入射角によっ
て変化するので、発光中心を見込む角度によって色温度
が異なると共に、そのランプによって照明される物体の
色の見え方が、どの方向でも一様にならないという欠点
があった。
変換フィルターとして用いた場合は、ランプの色温度が
発光中心からの光の光干渉多層膜に対する入射角によっ
て変化するので、発光中心を見込む角度によって色温度
が異なると共に、そのランプによって照明される物体の
色の見え方が、どの方向でも一様にならないという欠点
があった。
【０００８】この傾向は、光干渉多層膜の層数が多けれ
ば多いほど顕著であり、層数を少なくすれば多少緩和さ
れるが、根本的な解決になっていなかった。また、上述
の欠点は、光干渉多層膜の形成部位が発光管の表面な
ど、発光中心に近い場合には比較的軽微であるが、スリ
ーブ，外球，照明器具の前面ガラスというように、光干
渉多層膜の形成部位が発光中心から遠ざかり、膜面への
光の入射角の取り得る範囲が広がるにつれて顕著に現れ
てくる。
ば多いほど顕著であり、層数を少なくすれば多少緩和さ
れるが、根本的な解決になっていなかった。また、上述
の欠点は、光干渉多層膜の形成部位が発光管の表面な
ど、発光中心に近い場合には比較的軽微であるが、スリ
ーブ，外球，照明器具の前面ガラスというように、光干
渉多層膜の形成部位が発光中心から遠ざかり、膜面への
光の入射角の取り得る範囲が広がるにつれて顕著に現れ
てくる。
【０００９】本発明は、従来の光干渉多層膜を備えたメ
タルハライドランプ及びその照明器具における上記問題
点を解消するために成されたもので、色温度の値を低下
させると共にランプの発光中心を見込む角度が変化して
も色温度の値が変化せず、どの照射方向に対しても一定
の色温度となるようにしたメタルハライドランプ及びそ
の照明器具を提供することを目的とする。
タルハライドランプ及びその照明器具における上記問題
点を解消するために成されたもので、色温度の値を低下
させると共にランプの発光中心を見込む角度が変化して
も色温度の値が変化せず、どの照射方向に対しても一定
の色温度となるようにしたメタルハライドランプ及びそ
の照明器具を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するために、従来の光干渉多層膜の代わりに、屈折
率の異なる物質の組成比が膜厚方向に連続的に変化する
薄膜からなる傾斜機能膜を用いるものである。
解決するために、従来の光干渉多層膜の代わりに、屈折
率の異なる物質の組成比が膜厚方向に連続的に変化する
薄膜からなる傾斜機能膜を用いるものである。
【００１１】ここで、傾斜機能膜とは、膜を構成する屈
折率の異なる物質について、その組成比が膜厚方向に連
続的に変化している、すなわち屈折率が膜厚方向に連続
的に変化する薄膜である。この薄膜は、従来の光干渉多
層膜と異なり、互いに屈折率を不連続的に異にする層と
層を隔てている界面というものが存在せず、膜構成物質
が混在して全体が一つの層を形成しているという違いが
あるが、膜構成物質として光干渉多層膜と同じものを用
いることによって、従来の光干渉多層膜と類似の機能を
持たせることができる。
折率の異なる物質について、その組成比が膜厚方向に連
続的に変化している、すなわち屈折率が膜厚方向に連続
的に変化する薄膜である。この薄膜は、従来の光干渉多
層膜と異なり、互いに屈折率を不連続的に異にする層と
層を隔てている界面というものが存在せず、膜構成物質
が混在して全体が一つの層を形成しているという違いが
あるが、膜構成物質として光干渉多層膜と同じものを用
いることによって、従来の光干渉多層膜と類似の機能を
持たせることができる。
【００１２】この傾斜機能膜は、真空蒸着法，スパッタ
リング法，ＣＶＤ法などの既知の成膜方法によって形成
することができる。成膜原理を、例えば物質Ａと物質Ｂ
の２種類の成分から構成される場合について説明する
と、物質Ａについては成膜速度が例えば時間と共に徐々
に増加するように、また、物質Ｂについては成膜速度が
例えば時間と共に徐々に減少するように成膜条件を設定
して、両者を同時に基体表面に堆積させれば、基体に近
いほど物質Ｂの組成比率が高く、逆に基体から遠ざかる
につれて物質Ａの組成比率が高くなるような組成比分布
を有する傾斜機能膜が形成される。
リング法，ＣＶＤ法などの既知の成膜方法によって形成
することができる。成膜原理を、例えば物質Ａと物質Ｂ
の２種類の成分から構成される場合について説明する
と、物質Ａについては成膜速度が例えば時間と共に徐々
に増加するように、また、物質Ｂについては成膜速度が
例えば時間と共に徐々に減少するように成膜条件を設定
して、両者を同時に基体表面に堆積させれば、基体に近
いほど物質Ｂの組成比率が高く、逆に基体から遠ざかる
につれて物質Ａの組成比率が高くなるような組成比分布
を有する傾斜機能膜が形成される。
【００１３】
【作用】傾斜機能膜の特徴は、膜面に対する光の入射角
の変化による分光透過特性（分光反射特性）の変化が小
さいことにある。したがって、光源を囲繞するように傾
斜機能膜を配置した場合、傾斜機能膜透過後の光源の色
温度は、傾斜機能膜の光干渉膜としての機能によって所
定の値だけ低下することに加えて、光のどの照射方向に
対してもほぼ一定に維持される。
の変化による分光透過特性（分光反射特性）の変化が小
さいことにある。したがって、光源を囲繞するように傾
斜機能膜を配置した場合、傾斜機能膜透過後の光源の色
温度は、傾斜機能膜の光干渉膜としての機能によって所
定の値だけ低下することに加えて、光のどの照射方向に
対してもほぼ一定に維持される。
【００１４】したがって、メタルハライドランプの発光
管，ランプ外球，及びスリーブを有するメタルハライド
ランプの場合のスリーブのうち少なくとも１つの表面
に、又はその照明器具の前面ガラスの表面に、上記傾斜
機能膜を形成することにより、上記メタルハライドラン
プの色温度が膜なしの場合よりも所定の値だけ低下する
だけでなく、ランプの発光中心を見込む角度が変化して
も色温度の値は殆ど変化せず、どの照射方向に対しても
ほぼ一定の低い色温度を実現することができる。
管，ランプ外球，及びスリーブを有するメタルハライド
ランプの場合のスリーブのうち少なくとも１つの表面
に、又はその照明器具の前面ガラスの表面に、上記傾斜
機能膜を形成することにより、上記メタルハライドラン
プの色温度が膜なしの場合よりも所定の値だけ低下する
だけでなく、ランプの発光中心を見込む角度が変化して
も色温度の値は殆ど変化せず、どの照射方向に対しても
ほぼ一定の低い色温度を実現することができる。
【００１５】
【実施例】まず、実施例の説明に先立ち、本発明に係る
傾斜機能膜が理論計算上どのような作用効果を有するか
を、従来の光干渉多層膜の機能と比較しながら説明す
る。そこで、メタルハライドランプの発光管を囲繞する
透光性部材の例として、例えば、スリーブの外表面に形
成された光干渉多層膜又は本発明に係る傾斜機能膜によ
って、該メタルハライドランプの色温度を変換すること
を考える。
傾斜機能膜が理論計算上どのような作用効果を有するか
を、従来の光干渉多層膜の機能と比較しながら説明す
る。そこで、メタルハライドランプの発光管を囲繞する
透光性部材の例として、例えば、スリーブの外表面に形
成された光干渉多層膜又は本発明に係る傾斜機能膜によ
って、該メタルハライドランプの色温度を変換すること
を考える。
【００１６】図１は、各発明に係る傾斜機能膜あるいは
従来の光干渉多層膜を備えたメタルハライドランプの発
光管周辺の軸方向の概略断面図であり、メタルハライド
ランプのその他の部分の図示は省略してある。図におい
て、１は発光管、２及び３は電極、４及び５は保温膜、
６は発光管１の周りに配置したスリーブ、７は該スリー
ブ６の表面に設けた傾斜機能膜又は光干渉多層膜であ
る。またｌT 及びｌS はそれぞれ、発光管１及びスリー
ブ６の全長、ＤT 及びＤS はそれぞれ、発光管１及びス
リーブ６の外径、ｄは電極２，３間の距離である。150
Ｗメタルハライドランプの場合の寸法の一例を示すと、
ｌT ＝ｌS ＝56mm，ＤT ＝15mm，ＤS ＝26mm，ｄ＝20mm
である。また、２つの保温膜４と５との隙き間は、通常
は電極間距離の半分以上の距離が確保されるが、典型的
には10mmである。
従来の光干渉多層膜を備えたメタルハライドランプの発
光管周辺の軸方向の概略断面図であり、メタルハライド
ランプのその他の部分の図示は省略してある。図におい
て、１は発光管、２及び３は電極、４及び５は保温膜、
６は発光管１の周りに配置したスリーブ、７は該スリー
ブ６の表面に設けた傾斜機能膜又は光干渉多層膜であ
る。またｌT 及びｌS はそれぞれ、発光管１及びスリー
ブ６の全長、ＤT 及びＤS はそれぞれ、発光管１及びス
リーブ６の外径、ｄは電極２，３間の距離である。150
Ｗメタルハライドランプの場合の寸法の一例を示すと、
ｌT ＝ｌS ＝56mm，ＤT ＝15mm，ＤS ＝26mm，ｄ＝20mm
である。また、２つの保温膜４と５との隙き間は、通常
は電極間距離の半分以上の距離が確保されるが、典型的
には10mmである。
【００１７】図１において、８は発光管１の中心点を表
している。また、９は、中心点８より発せられ傾斜機能
膜又は光干渉多層膜７の膜面に垂直に入射した光（入射
角０°）の進路を、10は、同じく中心点８より発せら
れ、一方の電極２の周辺の発光管表面に塗布された保温
膜４によって遮られない最大の入射角θ1 を有する光の
進路を表している。更に、11は、電極３の表面より発せ
られ、保温膜４によって遮られない最大の入射角θ2 を
有する光の進路を表している。前記寸法を有する150 Ｗ
メタルハライドランプの場合、θ1 がほぼ36°、θ2 が
ほぼ63°である。
している。また、９は、中心点８より発せられ傾斜機能
膜又は光干渉多層膜７の膜面に垂直に入射した光（入射
角０°）の進路を、10は、同じく中心点８より発せら
れ、一方の電極２の周辺の発光管表面に塗布された保温
膜４によって遮られない最大の入射角θ1 を有する光の
進路を表している。更に、11は、電極３の表面より発せ
られ、保温膜４によって遮られない最大の入射角θ2 を
有する光の進路を表している。前記寸法を有する150 Ｗ
メタルハライドランプの場合、θ1 がほぼ36°、θ2 が
ほぼ63°である。
【００１８】以上のことから、ランプ特性に主たる寄与
をする発光管の中心点（あるいは電極間距離の中点）８
からの光の膜面に対する入射角は、スリーブ６の中央付
近ではほぼ０°であるが、スリーブ６の中央から離れる
につれて入射角が増加し、保温膜４又は５によって遮ら
れない最大の入射角（θ1 ）となる箇所においては、入
射角が30°を超えることがわかる。また、ランプ特性へ
の寄与の小さい電極及びその周辺より発せられた光の場
合は、入射角が60°を超える角度となり得ることも理解
できる。
をする発光管の中心点（あるいは電極間距離の中点）８
からの光の膜面に対する入射角は、スリーブ６の中央付
近ではほぼ０°であるが、スリーブ６の中央から離れる
につれて入射角が増加し、保温膜４又は５によって遮ら
れない最大の入射角（θ1 ）となる箇所においては、入
射角が30°を超えることがわかる。また、ランプ特性へ
の寄与の小さい電極及びその周辺より発せられた光の場
合は、入射角が60°を超える角度となり得ることも理解
できる。
【００１９】他のランプ電力のメタルハライドランプの
場合も、上記の150 Ｗの場合と同様に、発光管外径に対
する発光管全長の比ｌT ／ＤT 、及びスリーブ外径に対
するスリーブ全長の比ｌS ／ＤS がそれぞれ、おおむね
3.５〜4.０及び1.７〜2.３の範囲にあるので、上記結論
は他のランプ電力（他の発光管寸法）のメタルハライド
ランプに対しても当てはまる。
場合も、上記の150 Ｗの場合と同様に、発光管外径に対
する発光管全長の比ｌT ／ＤT 、及びスリーブ外径に対
するスリーブ全長の比ｌS ／ＤS がそれぞれ、おおむね
3.５〜4.０及び1.７〜2.３の範囲にあるので、上記結論
は他のランプ電力（他の発光管寸法）のメタルハライド
ランプに対しても当てはまる。
【００２０】従来型の膜である光干渉多層膜の例として
７層膜と２層膜を取り上げ、これらの光干渉多層膜と本
発明に係る傾斜機能膜との比較を以下に説明する。ま
ず、例えば、入射角が０°のとき、図２の実線で示す分
光透過率曲線を有する７層膜を考える。これは、ランプ
の色温度を下げるための帯域フィルターとしてよく用い
られるもので、例えば、材質が石英ガラスであるスリー
ブの表面に、酸化チタン（TiＯ2 ）（屈折率2.１〜2.
３）と二酸化硅素（SiＯ2 ）（屈折率1.45〜1.46）の両
物質の薄層を用いて、第１層をTiＯ2 層、第２層をSiＯ
2 層、・・・ 、第７層をTiＯ2 層というように、交互積層
して構成することができる。理論計算によれば、該７層
膜の分光透過率曲線は、入射角の増加と共に全体的に短
波長側へ移動し、入射角60°では図２の破線で示す位置
に到達する。
７層膜と２層膜を取り上げ、これらの光干渉多層膜と本
発明に係る傾斜機能膜との比較を以下に説明する。ま
ず、例えば、入射角が０°のとき、図２の実線で示す分
光透過率曲線を有する７層膜を考える。これは、ランプ
の色温度を下げるための帯域フィルターとしてよく用い
られるもので、例えば、材質が石英ガラスであるスリー
ブの表面に、酸化チタン（TiＯ2 ）（屈折率2.１〜2.
３）と二酸化硅素（SiＯ2 ）（屈折率1.45〜1.46）の両
物質の薄層を用いて、第１層をTiＯ2 層、第２層をSiＯ
2 層、・・・ 、第７層をTiＯ2 層というように、交互積層
して構成することができる。理論計算によれば、該７層
膜の分光透過率曲線は、入射角の増加と共に全体的に短
波長側へ移動し、入射角60°では図２の破線で示す位置
に到達する。
【００２１】さて、膜のない状態のメタルハライドラン
プの色温度、すなわち、発光管１の色温度が例えば4700
Ｋであった場合、該７層膜を透過した光の色温度は、理
論計算から、表１に示すとおり、入射角０°のとき、43
42Ｋとなり、300 Ｋ以上の色温度低下をもたらす。とこ
ろが、入射角30°では4528Ｋというように、入射角の増
加と共に色温度低下の度合が縮小していき、入射角45°
では殆ど色温度の低下はなくなり、更に入射角が増加す
ると、例えば入射角60°で4803Ｋというように、逆に色
温度上昇を招く結果になっている。
プの色温度、すなわち、発光管１の色温度が例えば4700
Ｋであった場合、該７層膜を透過した光の色温度は、理
論計算から、表１に示すとおり、入射角０°のとき、43
42Ｋとなり、300 Ｋ以上の色温度低下をもたらす。とこ
ろが、入射角30°では4528Ｋというように、入射角の増
加と共に色温度低下の度合が縮小していき、入射角45°
では殆ど色温度の低下はなくなり、更に入射角が増加す
ると、例えば入射角60°で4803Ｋというように、逆に色
温度上昇を招く結果になっている。
【００２２】
【表１】
【００２３】次に、例えば、入射角が０°のとき、図３
の実線で示す分光透過率曲線を有する２層膜を考える。
該２層膜も例えばTiＯ2 薄層とSiＯ2 薄層を用い、第１
層をTiＯ2 層、第２層をSiＯ2 層というように積層して
構成することができる。理論計算によれば、該２層膜の
場合も、入射角の増加に伴う分光透過率曲線の短波長側
への移動の傾向は、上記７層膜の場合と同様であり、入
射角60°では図３の破線で示す分光透過率曲線となる。
該２層膜の場合も、その透過光の色温度の低下の度合
は、表１に示すように、入射角の増加と共に小さくなっ
ていき、上記７層膜よりは改善されるが、入射角が45°
を超える場合には、膜なしランプの色温度と殆ど変わら
ない状態となる。
の実線で示す分光透過率曲線を有する２層膜を考える。
該２層膜も例えばTiＯ2 薄層とSiＯ2 薄層を用い、第１
層をTiＯ2 層、第２層をSiＯ2 層というように積層して
構成することができる。理論計算によれば、該２層膜の
場合も、入射角の増加に伴う分光透過率曲線の短波長側
への移動の傾向は、上記７層膜の場合と同様であり、入
射角60°では図３の破線で示す分光透過率曲線となる。
該２層膜の場合も、その透過光の色温度の低下の度合
は、表１に示すように、入射角の増加と共に小さくなっ
ていき、上記７層膜よりは改善されるが、入射角が45°
を超える場合には、膜なしランプの色温度と殆ど変わら
ない状態となる。
【００２４】これに対して、本発明に係る傾斜機能膜を
用いた場合は、膜設計を最適化すれば、入射角の変化に
よる透過光の色温度の変化の小さい膜を構成することが
できる。ここで、例えばTiＯ2 などの高屈折率物質と、
例えばSiＯ2 などの低屈折率物質とからなる傾斜機能膜
を考える。そして、上記説明の光干渉多層膜（７層膜及
び２層膜）の入射角０°での色温度低下と同等の効果を
有する傾斜機能膜を想定するために、屈折率2.１〜2.３
を有するTiＯ2 と屈折率1.45〜1.46を有するSiＯ2 の２
物質を構成要素とし、TiＯ2 の組成百分率を縦軸にと
り、膜厚方向への基体表面からの距離を横軸にとってグ
ラフを描いた時、図４に示すように、TiＯ2 の組成百分
率曲線が非対称なＶ字型（図中太い実線）であるような
傾斜機能膜を仮定することにする。すなわち、傾斜機能
膜の膜厚を168 nmとし、その膜厚のうち基体表面から14
0 nmの所まではTiＯ2 の組成百分率が100 ％から０％ま
で直線的に減少し、その膜厚140 nmの部分から傾斜機能
膜の表面（168 nmの所）まではTiＯ2 の組成百分率が０
％から100 ％まで直線的に増加するものと仮定する。勿
論、SiＯ2 の組成百分率に着目すれば、増加減少の関係
がTiＯ2 の場合と逆になっている。
用いた場合は、膜設計を最適化すれば、入射角の変化に
よる透過光の色温度の変化の小さい膜を構成することが
できる。ここで、例えばTiＯ2 などの高屈折率物質と、
例えばSiＯ2 などの低屈折率物質とからなる傾斜機能膜
を考える。そして、上記説明の光干渉多層膜（７層膜及
び２層膜）の入射角０°での色温度低下と同等の効果を
有する傾斜機能膜を想定するために、屈折率2.１〜2.３
を有するTiＯ2 と屈折率1.45〜1.46を有するSiＯ2 の２
物質を構成要素とし、TiＯ2 の組成百分率を縦軸にと
り、膜厚方向への基体表面からの距離を横軸にとってグ
ラフを描いた時、図４に示すように、TiＯ2 の組成百分
率曲線が非対称なＶ字型（図中太い実線）であるような
傾斜機能膜を仮定することにする。すなわち、傾斜機能
膜の膜厚を168 nmとし、その膜厚のうち基体表面から14
0 nmの所まではTiＯ2 の組成百分率が100 ％から０％ま
で直線的に減少し、その膜厚140 nmの部分から傾斜機能
膜の表面（168 nmの所）まではTiＯ2 の組成百分率が０
％から100 ％まで直線的に増加するものと仮定する。勿
論、SiＯ2 の組成百分率に着目すれば、増加減少の関係
がTiＯ2 の場合と逆になっている。
【００２５】更に、シミュレーション計算の便宜のた
め、傾斜機能膜の膜厚方向において該傾斜機能膜をいく
つかに分割する。すなわち、TiＯ2 の組成百分率が０％
となる点（Ｖ字谷の底）を境界点として、その前後をそ
れぞれ、膜厚について10等分し、その細分化した膜の各
々に対して、屈折率が基体表面から上記境界点までは直
線的に減少し、上記境界点以降は直線的に増加するよう
に、計20個（同一の値を含む）の屈折率の値を割り当て
ることにする。このようにして、傾斜機能膜を、便宜上
層間界面を想定し非対称的に20分割された20層膜に置き
換える。該20層膜について、基体の材質が石英ガラスで
あり、TiＯ2 の屈折率2.30、SiＯ2 層の屈折率1.46の場
合の膜構成を表２に示す。膜厚方向での分割数を無限に
増やしていけば、理想的な傾斜機能膜の膜構成に近付け
ることができる。
め、傾斜機能膜の膜厚方向において該傾斜機能膜をいく
つかに分割する。すなわち、TiＯ2 の組成百分率が０％
となる点（Ｖ字谷の底）を境界点として、その前後をそ
れぞれ、膜厚について10等分し、その細分化した膜の各
々に対して、屈折率が基体表面から上記境界点までは直
線的に減少し、上記境界点以降は直線的に増加するよう
に、計20個（同一の値を含む）の屈折率の値を割り当て
ることにする。このようにして、傾斜機能膜を、便宜上
層間界面を想定し非対称的に20分割された20層膜に置き
換える。該20層膜について、基体の材質が石英ガラスで
あり、TiＯ2 の屈折率2.30、SiＯ2 層の屈折率1.46の場
合の膜構成を表２に示す。膜厚方向での分割数を無限に
増やしていけば、理想的な傾斜機能膜の膜構成に近付け
ることができる。
【００２６】
【表２】
【００２７】さて、表２の膜構成を有する非対称20分割
傾斜機能膜は、理論計算によれば、図５に示すように、
入射角０°のとき分光透過率曲線が実線のようになり、
また、入射角60°のとき破線のようになる。そして、入
射角の増加に伴う分光透過率曲線の短波長側への移動の
傾向は、前記従来型の７層膜及び２層膜の光干渉多層膜
の場合と同様である。
傾斜機能膜は、理論計算によれば、図５に示すように、
入射角０°のとき分光透過率曲線が実線のようになり、
また、入射角60°のとき破線のようになる。そして、入
射角の増加に伴う分光透過率曲線の短波長側への移動の
傾向は、前記従来型の７層膜及び２層膜の光干渉多層膜
の場合と同様である。
【００２８】このような分光透過特性を有する非対称20
分割傾斜機能膜について、前記７層膜及び２層膜の場合
と同じメタルハライドランプより発せられた光の膜透過
後の色温度を計算すると、表１に示すとおり、入射角の
増加に伴う色温度上昇の度合は前記７層膜及び２層膜に
比べて相当に小さく、入射角０°における500 Ｋ程度の
色温度低下が、入射角60°においても400 Ｋ程度の色温
度低下を保っている。
分割傾斜機能膜について、前記７層膜及び２層膜の場合
と同じメタルハライドランプより発せられた光の膜透過
後の色温度を計算すると、表１に示すとおり、入射角の
増加に伴う色温度上昇の度合は前記７層膜及び２層膜に
比べて相当に小さく、入射角０°における500 Ｋ程度の
色温度低下が、入射角60°においても400 Ｋ程度の色温
度低下を保っている。
【００２９】次に、本発明の具体的な実施例における傾
斜機能膜の実際上の作用効果を、従来例と比較して述べ
る。まず、少なくとも水銀とアルゴンと沃化ジスプロシ
ウムと沃化タリウムと沃化セシウムを封入した発光管
と、該発光管を囲繞し表面に膜が形成されていない石英
ガラス製スリーブと、該発光管と該スリーブを内蔵する
外球とを具備するメタルハライドランプを１本用意し
た。上記発光管は図１に示したものと同様に、全長56m
m，外径15mm，肉厚1.２mm，電極間距離20mmであり、ま
た上記スリーブは、全長56mm，外径26mm，肉厚2.５mmで
ある。上記発光管は、その中心軸が上記スリーブの中心
軸と一致し、また軸方向に関してスリーブからはみ出さ
ないように配置されている。また、上記メタルハライド
ランプは、ランプ電力が150 Ｗで一定となるように入力
電圧を調整したとき、ランプ電圧が90Ｖ、ランプ電流が
1.９Ａであった。また、このとき、色温度が4880Ｋ、平
均演色評価数Ｒa が94であり、そして、発光分光分布は
図６の破線のとおりであった。
斜機能膜の実際上の作用効果を、従来例と比較して述べ
る。まず、少なくとも水銀とアルゴンと沃化ジスプロシ
ウムと沃化タリウムと沃化セシウムを封入した発光管
と、該発光管を囲繞し表面に膜が形成されていない石英
ガラス製スリーブと、該発光管と該スリーブを内蔵する
外球とを具備するメタルハライドランプを１本用意し
た。上記発光管は図１に示したものと同様に、全長56m
m，外径15mm，肉厚1.２mm，電極間距離20mmであり、ま
た上記スリーブは、全長56mm，外径26mm，肉厚2.５mmで
ある。上記発光管は、その中心軸が上記スリーブの中心
軸と一致し、また軸方向に関してスリーブからはみ出さ
ないように配置されている。また、上記メタルハライド
ランプは、ランプ電力が150 Ｗで一定となるように入力
電圧を調整したとき、ランプ電圧が90Ｖ、ランプ電流が
1.９Ａであった。また、このとき、色温度が4880Ｋ、平
均演色評価数Ｒa が94であり、そして、発光分光分布は
図６の破線のとおりであった。
【００３０】次に、上記スリーブと同じ材質・寸法・形
状の石英ガラス製スリーブを３個用意し、その各スリー
ブの外表面にそれぞれ、７層光干渉膜（従来例１），２
層光干渉膜（従来例２）及び本発明に係る傾斜機能膜
（実施例１）を形成し、３種類の膜付スリーブを作成し
た。その作成方法は次のとおりである。
状の石英ガラス製スリーブを３個用意し、その各スリー
ブの外表面にそれぞれ、７層光干渉膜（従来例１），２
層光干渉膜（従来例２）及び本発明に係る傾斜機能膜
（実施例１）を形成し、３種類の膜付スリーブを作成し
た。その作成方法は次のとおりである。
【００３１】上記７層光干渉膜及び２層光干渉膜は、そ
れぞれ前述の理論計算による説明において示したものと
同じ膜構成を有する設計とし、真空蒸着法，スパッタリ
ング法，ＣＶＤ法，ゾル−ゲル法（浸漬焼成法）などの
既知の方法を用いて、TiＯ2薄層とSiＯ2 薄層の積層に
よって形成した。また、分光透過率の測定によって、該
７層光干渉膜及び２層光干渉膜の分光透過特性がそれぞ
れ、図２及び図３に示す特性と十分に一致していること
を確認した。
れぞれ前述の理論計算による説明において示したものと
同じ膜構成を有する設計とし、真空蒸着法，スパッタリ
ング法，ＣＶＤ法，ゾル−ゲル法（浸漬焼成法）などの
既知の方法を用いて、TiＯ2薄層とSiＯ2 薄層の積層に
よって形成した。また、分光透過率の測定によって、該
７層光干渉膜及び２層光干渉膜の分光透過特性がそれぞ
れ、図２及び図３に示す特性と十分に一致していること
を確認した。
【００３２】本発明に係る傾斜機能膜は、真空蒸着法，
スパッタリング法，ＣＶＤ法などの既知の方法を用いて
形成した。例えば、真空蒸着法を用いて次の手順にて膜
形成を行った。まず実施例１のスリーブへの傾斜機能膜
の形成において用いる成膜装置のシステム構成を図７に
示す。膜物質原料として酸化チタン（TiＯ2 ）固体及び
二酸化硅素（SiＯ2 ）固体を用いた。傾斜機能膜を形成
すべきスリーブ（試料スリーブ）23は、蒸着室20内にお
いてホルダー24に支持され、ヒーター22により所定温度
に保持されている。膜形成は、２つのシャッター27を同
時に開け、TiＯ2 原料28とSiＯ2 原料29を同時に加熱
し、両原料の蒸発速度をそれぞれ独立に制御しながら蒸
着を行うようになっている。蒸着時においては、試料ス
リーブ23はホルダー24自身の回転により蒸着室20の中心
軸に対して公転させると共に、図示しない回転機構によ
り各スリーブの中心軸に対して個々に自転させるように
なっている。TiＯ2 原料28は、電子銃30及び電子銃電源
32によって加熱され、水晶振動子センサー26とTiＯ2 膜
用に校正された水晶式膜厚計34とによって所望のTiＯ2
成膜速度になるように、その蒸発速度が制御されてい
る。一方、SiＯ2 原料29は、電子銃31及び電子銃電源33
によって加熱され、水晶振動子センサー26とSiＯ2 膜用
に校正された水晶式膜厚計35とによって所望のSiＯ2 成
膜速度になるように、その蒸発速度が制御されている。
蒸着の終点は、モニターガラス25に試料スリーブ23と同
時に蒸着を行い、モニターガラスの光透過率の測定値を
光学式膜厚計21によって膜厚へ換算して検知するように
なっている。
スパッタリング法，ＣＶＤ法などの既知の方法を用いて
形成した。例えば、真空蒸着法を用いて次の手順にて膜
形成を行った。まず実施例１のスリーブへの傾斜機能膜
の形成において用いる成膜装置のシステム構成を図７に
示す。膜物質原料として酸化チタン（TiＯ2 ）固体及び
二酸化硅素（SiＯ2 ）固体を用いた。傾斜機能膜を形成
すべきスリーブ（試料スリーブ）23は、蒸着室20内にお
いてホルダー24に支持され、ヒーター22により所定温度
に保持されている。膜形成は、２つのシャッター27を同
時に開け、TiＯ2 原料28とSiＯ2 原料29を同時に加熱
し、両原料の蒸発速度をそれぞれ独立に制御しながら蒸
着を行うようになっている。蒸着時においては、試料ス
リーブ23はホルダー24自身の回転により蒸着室20の中心
軸に対して公転させると共に、図示しない回転機構によ
り各スリーブの中心軸に対して個々に自転させるように
なっている。TiＯ2 原料28は、電子銃30及び電子銃電源
32によって加熱され、水晶振動子センサー26とTiＯ2 膜
用に校正された水晶式膜厚計34とによって所望のTiＯ2
成膜速度になるように、その蒸発速度が制御されてい
る。一方、SiＯ2 原料29は、電子銃31及び電子銃電源33
によって加熱され、水晶振動子センサー26とSiＯ2 膜用
に校正された水晶式膜厚計35とによって所望のSiＯ2 成
膜速度になるように、その蒸発速度が制御されている。
蒸着の終点は、モニターガラス25に試料スリーブ23と同
時に蒸着を行い、モニターガラスの光透過率の測定値を
光学式膜厚計21によって膜厚へ換算して検知するように
なっている。
【００３３】このように構成されている成膜装置におい
て、蒸着操作は実際には全てシステム制御系36によって
システム全体を自動制御して行われるようになっている
が、システム制御が機能するには予め条件設定が必要で
ある。まず、光学式膜厚計21に対しては、目的とする膜
構成に合わせて傾斜機能膜の場合の光透過率から膜厚へ
の換算のための条件設定を施す。次に、原料物質の蒸発
速度の制御に対しては、光学式膜厚計21が膜厚140 nmを
検知するまでは、１分毎に、TiＯ2 成膜速度が14.0nm／
min ，12.4nm／min ，10.9nm／min ，9.３nm／min ，・・
・ , 及び0.０nm／min というように10段階で漸次減少
し、一方、SiＯ2 成膜速度が0.０nm／min，1.６nm／min
，3.１nm／min ，4.７nm／min ，・・・ , 14.0nm／min
というように10段階で漸次増加するように条件設定し、
また、それに続いて光学式膜厚計21が膜厚168 nm（終
点）を検知するまでは、12秒毎に、TiＯ2 成膜速度が0.
０nm／min ，1.６nm／min ，3.１nm／min ，4.７nm／mi
n ，・・・ , 14.0nm／min というように10段階で漸次増加
し、一方、SiＯ2 成膜速度が14.0nm／min ，12.4nm／mi
n ，10.9nm／min ，9.３nm／min ，・・・ , 0.０nm／min
というように10段階で漸次減少するように条件設定す
る。この条件設定においては、傾斜機能膜の１回の蒸着
操作に合計12分間を要するようになっている。
て、蒸着操作は実際には全てシステム制御系36によって
システム全体を自動制御して行われるようになっている
が、システム制御が機能するには予め条件設定が必要で
ある。まず、光学式膜厚計21に対しては、目的とする膜
構成に合わせて傾斜機能膜の場合の光透過率から膜厚へ
の換算のための条件設定を施す。次に、原料物質の蒸発
速度の制御に対しては、光学式膜厚計21が膜厚140 nmを
検知するまでは、１分毎に、TiＯ2 成膜速度が14.0nm／
min ，12.4nm／min ，10.9nm／min ，9.３nm／min ，・・
・ , 及び0.０nm／min というように10段階で漸次減少
し、一方、SiＯ2 成膜速度が0.０nm／min，1.６nm／min
，3.１nm／min ，4.７nm／min ，・・・ , 14.0nm／min
というように10段階で漸次増加するように条件設定し、
また、それに続いて光学式膜厚計21が膜厚168 nm（終
点）を検知するまでは、12秒毎に、TiＯ2 成膜速度が0.
０nm／min ，1.６nm／min ，3.１nm／min ，4.７nm／mi
n ，・・・ , 14.0nm／min というように10段階で漸次増加
し、一方、SiＯ2 成膜速度が14.0nm／min ，12.4nm／mi
n ，10.9nm／min ，9.３nm／min ，・・・ , 0.０nm／min
というように10段階で漸次減少するように条件設定す
る。この条件設定においては、傾斜機能膜の１回の蒸着
操作に合計12分間を要するようになっている。
【００３４】以上のような条件設定で傾斜機能膜を形成
したスリーブの分光透過率を測定したところ、分光透過
率曲線が図８に示すとおりとなり、図５の理論計算値と
よく一致していることが確認された。図８において、実
線が入射角０°、破線が入射角60°のときのものであ
る。このような理論値と実測値の一致は、上記条件設定
による一つの蒸着過程が、20個の小過程に細分化された
のと同じことになり、形成される傾斜機能膜の膜構成
が、事実上、前記の理論計算による説明において述べた
非対称20分割型の傾斜機能膜と同じ膜構成になっている
ことによると考えられる。
したスリーブの分光透過率を測定したところ、分光透過
率曲線が図８に示すとおりとなり、図５の理論計算値と
よく一致していることが確認された。図８において、実
線が入射角０°、破線が入射角60°のときのものであ
る。このような理論値と実測値の一致は、上記条件設定
による一つの蒸着過程が、20個の小過程に細分化された
のと同じことになり、形成される傾斜機能膜の膜構成
が、事実上、前記の理論計算による説明において述べた
非対称20分割型の傾斜機能膜と同じ膜構成になっている
ことによると考えられる。
【００３５】次に、膜付スリーブを装着したメタルハラ
イドランプの色温度の測定について述べる。図９に、発
光管１の軸方向の模式的縦断面図と共に、色温度の測定
方法の概略を示す。図９では外球、その他の部分は省略
してあるが、実際の測定では発光管１及びスリーブ６は
外球内に収納し、通常のランプ構成で測定を行った。し
たがって、測定に際しては、予め用意した前記説明の３
種類の膜付スリーブの各々について、測定の都度、該膜
付スリーブをその中心軸が発光管１の中心軸と一致し発
光管１がスリーブ６からはみ出さないような位置に固定
した後、これに外球等を取り付けてランプを完成させて
測定を行い、その後このランプの外球を破壊し、次の膜
付スリーブと付け替えることを繰り返した。発光管１は
どの膜付スリーブに対しても前記説明のものを共通に用
いた。
イドランプの色温度の測定について述べる。図９に、発
光管１の軸方向の模式的縦断面図と共に、色温度の測定
方法の概略を示す。図９では外球、その他の部分は省略
してあるが、実際の測定では発光管１及びスリーブ６は
外球内に収納し、通常のランプ構成で測定を行った。し
たがって、測定に際しては、予め用意した前記説明の３
種類の膜付スリーブの各々について、測定の都度、該膜
付スリーブをその中心軸が発光管１の中心軸と一致し発
光管１がスリーブ６からはみ出さないような位置に固定
した後、これに外球等を取り付けてランプを完成させて
測定を行い、その後このランプの外球を破壊し、次の膜
付スリーブと付け替えることを繰り返した。発光管１は
どの膜付スリーブに対しても前記説明のものを共通に用
いた。
【００３６】色温度の測定は、ランプ電力150 Ｗにてラ
ンプを点灯させ、入射角０°及び30°の２つの角度につ
いて行った。図９に示すように、分光光度計受光部15は
発光管１の中心点８を常に見込むような位置に配置す
る。受光部15が中心点８を見込む直線が、中心点８を通
りスリーブ６（発光管１）の中心軸に直交する線に一致
した時の角度を入射角の基準にとり、これを０°とし
た。30°を超える入射角については、分光光度計受光部
15の配置の都合上、測定しなかった。図９において９及
び12はそれぞれ、入射角が０°及び30°となる光の進路
を表す。色温度の測定結果を表３に示す。
ンプを点灯させ、入射角０°及び30°の２つの角度につ
いて行った。図９に示すように、分光光度計受光部15は
発光管１の中心点８を常に見込むような位置に配置す
る。受光部15が中心点８を見込む直線が、中心点８を通
りスリーブ６（発光管１）の中心軸に直交する線に一致
した時の角度を入射角の基準にとり、これを０°とし
た。30°を超える入射角については、分光光度計受光部
15の配置の都合上、測定しなかった。図９において９及
び12はそれぞれ、入射角が０°及び30°となる光の進路
を表す。色温度の測定結果を表３に示す。
【００３７】
【表３】
【００３８】表３に示されているとおり、７層光干渉膜
（従来例１）の場合は、入射角０°での色温度低下の度
合が３種類の膜の中で最も小さく、且つ入射角の増加に
伴う色温度の増加の度合が最も大きく、入射角30°のと
きの色温度は０°のときよりも250 Ｋ程度増加した。一
方、２層光干渉膜（従来例２）の場合は、層数減少の効
果が現れていて、入射角の増加に伴う色温度の増加が上
記従来例１の場合よりも少なく抑えられていて200 Ｋ程
度の増加に止まっていた。これに対して、傾斜機能膜
（実施例１）の場合は、入射角０°において500 Ｋ以上
も色温度が低下したことに加えて、０°から30°への入
射角の増加に対して色温度の増加が100 Ｋ未満に抑えら
れていた。
（従来例１）の場合は、入射角０°での色温度低下の度
合が３種類の膜の中で最も小さく、且つ入射角の増加に
伴う色温度の増加の度合が最も大きく、入射角30°のと
きの色温度は０°のときよりも250 Ｋ程度増加した。一
方、２層光干渉膜（従来例２）の場合は、層数減少の効
果が現れていて、入射角の増加に伴う色温度の増加が上
記従来例１の場合よりも少なく抑えられていて200 Ｋ程
度の増加に止まっていた。これに対して、傾斜機能膜
（実施例１）の場合は、入射角０°において500 Ｋ以上
も色温度が低下したことに加えて、０°から30°への入
射角の増加に対して色温度の増加が100 Ｋ未満に抑えら
れていた。
【００３９】なお、傾斜機能膜の透過光の発光分光分布
は、膜面への入射角０°のとき、図６の実線で示す分布
を有していた。図６において膜なしの場合の破線の分布
と比較すると、膜透過後の光は、可視域の短波長側（38
0 〜500 nm）の発光成分が減少し、長波長側（550 〜70
0 nm）の発光成分が増加していることがわかる。
は、膜面への入射角０°のとき、図６の実線で示す分布
を有していた。図６において膜なしの場合の破線の分布
と比較すると、膜透過後の光は、可視域の短波長側（38
0 〜500 nm）の発光成分が減少し、長波長側（550 〜70
0 nm）の発光成分が増加していることがわかる。
【００４０】以上の実測結果は、前述の理論計算の結果
を十分に裏付けると共に、傾斜機能膜が持つ、光の入射
角の変化の影響を受けない優れた色温度変換作用を明示
している。
を十分に裏付けると共に、傾斜機能膜が持つ、光の入射
角の変化の影響を受けない優れた色温度変換作用を明示
している。
【００４１】次に実施例２について説明する。この実施
例は、メタルハライドランプを内部に収納した照明器具
の前面ガラスに傾斜機能膜を形成したものである。図10
に照明器具の模式的縦断面図と共に、色温度の測定方法
の概略を示す。図において、17はミラー、18は膜付前面
ガラスであり、該膜付前面ガラス18は傾斜機能膜19を形
成した面が照明器具の外側に向くように装着している。
メタルハライドランプ16の中心軸は前面ガラス18とほぼ
平行となり、また、発光管１の中心軸はメタルハライド
ランプ16の中心軸とほぼ一致するように、それぞれの配
置を調整して固定されている。メタルハライドランプ16
は、発光管内封入物質の種類が前記従来例２及び前記実
施例１と同じであり、また、発光管１の寸法も前記従来
例２及び前記実施例１とほぼ同じである。更に、メタル
ハライドランプ16には、発光管１の端部表面に保温膜が
施されている以外は、表面に膜形成されている箇所はな
い。なお何も膜形成されていない前面ガラスを装着した
時のランプ特性は、ランプ電力を150 Ｗとしてメタルハ
ライドランプ16を点灯させると、ランプ電圧が102Ｖ、
ランプ電流が1.７Ａであり、色温度が4370Ｋ、平均演色
評価数Ｒa が96であった。
例は、メタルハライドランプを内部に収納した照明器具
の前面ガラスに傾斜機能膜を形成したものである。図10
に照明器具の模式的縦断面図と共に、色温度の測定方法
の概略を示す。図において、17はミラー、18は膜付前面
ガラスであり、該膜付前面ガラス18は傾斜機能膜19を形
成した面が照明器具の外側に向くように装着している。
メタルハライドランプ16の中心軸は前面ガラス18とほぼ
平行となり、また、発光管１の中心軸はメタルハライド
ランプ16の中心軸とほぼ一致するように、それぞれの配
置を調整して固定されている。メタルハライドランプ16
は、発光管内封入物質の種類が前記従来例２及び前記実
施例１と同じであり、また、発光管１の寸法も前記従来
例２及び前記実施例１とほぼ同じである。更に、メタル
ハライドランプ16には、発光管１の端部表面に保温膜が
施されている以外は、表面に膜形成されている箇所はな
い。なお何も膜形成されていない前面ガラスを装着した
時のランプ特性は、ランプ電力を150 Ｗとしてメタルハ
ライドランプ16を点灯させると、ランプ電圧が102Ｖ、
ランプ電流が1.７Ａであり、色温度が4370Ｋ、平均演色
評価数Ｒa が96であった。
【００４２】次にこのように構成した照明器具の効果を
確認するため、従来型の２層光干渉膜（従来例３）と本
発明の傾斜機能膜（実施例２）を、それぞれ、いずれも
片面に形成した前面ガラスを同一のメタルハライドラン
プを収納した同一の照明器具に順次取り替えて装着し、
該メタルハライドランプを点灯させ、前面ガラスを透過
した光の色温度を測定し、互いに結果を比較した。なお
上記前面ガラス表面への２層光干渉膜及び傾斜機能膜の
形成方法は、それぞれ前記従来例２及び前記実施例１の
場合と同じ方法を用いた。該前面ガラスは硬質ガラスで
あり、また２層光干渉膜及び傾斜機能膜はいずれも膜物
質としてTiＯ2 及びSiＯ2 を用い、それぞれ、前記従来
例２及び前記実施例１の場合と同一の膜構成とした。
確認するため、従来型の２層光干渉膜（従来例３）と本
発明の傾斜機能膜（実施例２）を、それぞれ、いずれも
片面に形成した前面ガラスを同一のメタルハライドラン
プを収納した同一の照明器具に順次取り替えて装着し、
該メタルハライドランプを点灯させ、前面ガラスを透過
した光の色温度を測定し、互いに結果を比較した。なお
上記前面ガラス表面への２層光干渉膜及び傾斜機能膜の
形成方法は、それぞれ前記従来例２及び前記実施例１の
場合と同じ方法を用いた。該前面ガラスは硬質ガラスで
あり、また２層光干渉膜及び傾斜機能膜はいずれも膜物
質としてTiＯ2 及びSiＯ2 を用い、それぞれ、前記従来
例２及び前記実施例１の場合と同一の膜構成とした。
【００４３】色温度の測定は、前記従来例２及び前記実
施例１と同様に、ランプ電力150 Ｗにてランプを点灯さ
せ、入射角０°及び30°の２つの角度について行った。
分光光度計受光部15はメタルハライドランプ16の発光管
１の中心点８を常に見込むような位置に配置し、中心点
８より前面ガラス18に下した垂線と受光部15が中心点８
を見込む直線とが一致した時の角度を入射角の基準にと
り、これを０°とした。30°を超える入射角について
は、受光部15の配置の都合上、測定しなかった。図10に
おいて13及び14はそれぞれ、入射角が０°及び30°とな
る光の進路を表す。色温度の測定結果を表４に示す。
施例１と同様に、ランプ電力150 Ｗにてランプを点灯さ
せ、入射角０°及び30°の２つの角度について行った。
分光光度計受光部15はメタルハライドランプ16の発光管
１の中心点８を常に見込むような位置に配置し、中心点
８より前面ガラス18に下した垂線と受光部15が中心点８
を見込む直線とが一致した時の角度を入射角の基準にと
り、これを０°とした。30°を超える入射角について
は、受光部15の配置の都合上、測定しなかった。図10に
おいて13及び14はそれぞれ、入射角が０°及び30°とな
る光の進路を表す。色温度の測定結果を表４に示す。
【００４４】
【表４】
【００４５】表４からわかるように、２層光干渉膜（従
来例３）の場合は、入射角０°のとき、3860Ｋへ色温度
が低下するが、入射角が30°に増加すると、その色温度
が200 Ｋ弱増加した。これに対して、本発明の傾斜機能
膜（実施例２）の場合は、入射角０°のとき、3820Ｋで
あり、入射角が30°に増加しても、その色温度は殆ど増
加しなかった。このように、前面ガラス表面に形成した
傾斜機能膜は、スリーブ表面に形成した場合と同様に、
光の入射角の変化に影響されない優れた色温度変換作用
を有することが確認された。
来例３）の場合は、入射角０°のとき、3860Ｋへ色温度
が低下するが、入射角が30°に増加すると、その色温度
が200 Ｋ弱増加した。これに対して、本発明の傾斜機能
膜（実施例２）の場合は、入射角０°のとき、3820Ｋで
あり、入射角が30°に増加しても、その色温度は殆ど増
加しなかった。このように、前面ガラス表面に形成した
傾斜機能膜は、スリーブ表面に形成した場合と同様に、
光の入射角の変化に影響されない優れた色温度変換作用
を有することが確認された。
【００４６】本発明に係るメタルハライドランプ及び照
明器具に収納されるメタルハライドランプにおいては、
発光管内の封入物質の種類は前記実施例の物質に限定さ
れるものではなく、他の物質の組み合わせ、例えば、水
銀，アルゴン，沃化ナトリウム，沃化タリウム及び沃化
インジウムの組み合わせなどであってもよい。更に、発
光管，スリーブなどのランプ構成要素の寸法，形状も、
前記実施例のもの以外の場合であっても同様の効果が得
られる。そして、メタルハライドランプのランプ電力等
のランプ特性も、前記実施例のものに限定されるもので
はないことも勿論である。照明器具に収納されるメタル
ハライドランプの姿勢は、前記実施例においては水平と
したが、垂直の場合も同様の効果が得られる。
明器具に収納されるメタルハライドランプにおいては、
発光管内の封入物質の種類は前記実施例の物質に限定さ
れるものではなく、他の物質の組み合わせ、例えば、水
銀，アルゴン，沃化ナトリウム，沃化タリウム及び沃化
インジウムの組み合わせなどであってもよい。更に、発
光管，スリーブなどのランプ構成要素の寸法，形状も、
前記実施例のもの以外の場合であっても同様の効果が得
られる。そして、メタルハライドランプのランプ電力等
のランプ特性も、前記実施例のものに限定されるもので
はないことも勿論である。照明器具に収納されるメタル
ハライドランプの姿勢は、前記実施例においては水平と
したが、垂直の場合も同様の効果が得られる。
【００４７】また、本発明に係るメタルハライドランプ
においては、傾斜機能膜の形成部位は、前記実施例で示
したスリーブ表面に限定されるものではなく、発光管、
及び例えばスリーブ，外球等の、発光管を囲繞する全て
の透光性部材からなる部材群のうち少なくとも１つの表
面に、傾斜機能膜が形成されていればよい。したがっ
て、本発明に係るメタルハライドランプにおいては、ス
リーブを有しなくてもよく、その場合、発光管及び外球
のうち少なくとも１つの表面に傾斜機能膜が形成されて
いればよい。また、本発明に係るメタルハライドランプ
の変形例として、スリーブを有さず、且つ外球（外囲
器）が２重になっていて、例えば、それらのうち内側の
外球（外囲器）の表面に傾斜機能膜が形成されていると
いう形態を取ってもよい。本発明に係る照明器具におい
ても、前記実施例のように前面ガラスのみに傾斜機能膜
が形成されている場合に限定されることはなく、少なく
とも前面ガラスに傾斜機能膜が形成されていることが必
須要件であって、例えば、前面ガラスと共に、内部に収
納したメタルハライドランプのスリーブにも傾斜機能膜
が形成されていてもよい。
においては、傾斜機能膜の形成部位は、前記実施例で示
したスリーブ表面に限定されるものではなく、発光管、
及び例えばスリーブ，外球等の、発光管を囲繞する全て
の透光性部材からなる部材群のうち少なくとも１つの表
面に、傾斜機能膜が形成されていればよい。したがっ
て、本発明に係るメタルハライドランプにおいては、ス
リーブを有しなくてもよく、その場合、発光管及び外球
のうち少なくとも１つの表面に傾斜機能膜が形成されて
いればよい。また、本発明に係るメタルハライドランプ
の変形例として、スリーブを有さず、且つ外球（外囲
器）が２重になっていて、例えば、それらのうち内側の
外球（外囲器）の表面に傾斜機能膜が形成されていると
いう形態を取ってもよい。本発明に係る照明器具におい
ても、前記実施例のように前面ガラスのみに傾斜機能膜
が形成されている場合に限定されることはなく、少なく
とも前面ガラスに傾斜機能膜が形成されていることが必
須要件であって、例えば、前面ガラスと共に、内部に収
納したメタルハライドランプのスリーブにも傾斜機能膜
が形成されていてもよい。
【００４８】そして、傾斜機能膜形成の箇所について
も、スリーブの場合、前記実施例のように外表面に限ら
ず、内表面でもよく、また内外両面であってもよい。ま
た、外球に傾斜機能膜が形成される場合も、内面，外面
いずれでもよく、両方でもよい。更に、照明器具の前面
ガラスの場合も、傾斜機能膜形成箇所は前記実施例のよ
うに照明器具の外側に面する側の表面だけでなく、内側
に面する側の表面であってもよく、両面に形成されてい
てもよい。なお、発光管のみは、内表面に膜形成した場
合のランプ製作上の困難さ、発光管動作時の膜品質の劣
化等の理由から、発光管の完成後にその外表面に傾斜機
能膜を形成するのが好ましい。なお、傾斜機能膜が形成
される基体の材質には制限はなく、石英ガラス，硬質ガ
ラス，軟質ガラス等、透光性を有するものならばいずれ
でも用いることができる。
も、スリーブの場合、前記実施例のように外表面に限ら
ず、内表面でもよく、また内外両面であってもよい。ま
た、外球に傾斜機能膜が形成される場合も、内面，外面
いずれでもよく、両方でもよい。更に、照明器具の前面
ガラスの場合も、傾斜機能膜形成箇所は前記実施例のよ
うに照明器具の外側に面する側の表面だけでなく、内側
に面する側の表面であってもよく、両面に形成されてい
てもよい。なお、発光管のみは、内表面に膜形成した場
合のランプ製作上の困難さ、発光管動作時の膜品質の劣
化等の理由から、発光管の完成後にその外表面に傾斜機
能膜を形成するのが好ましい。なお、傾斜機能膜が形成
される基体の材質には制限はなく、石英ガラス，硬質ガ
ラス，軟質ガラス等、透光性を有するものならばいずれ
でも用いることができる。
【００４９】本発明に係る傾斜機能膜は、前記実施例の
膜構成に限定されることはなく、他の膜構成であっても
よい。すなわち、まず膜物質は、前記実施例の酸化チタ
ン（TiＯ2 ）と二酸化硅素（SiＯ2 ）の２成分に限ら
ず、薄膜構成材料として一般に用いられていて、真空蒸
着法，スパッタリング法，ＣＶＤ法などの既知の方法で
膜形成が可能ならばどのような物質でもよく、また２成
分だけでなく、３成分以上の多成分から構成されていて
もよい。したがって、用いることのできる膜物質の種類
とその組み合わせは数多く存在するが、屈折率の値が互
いに似かよっている物質の組み合わせは傾斜機能膜とし
て効果が薄いので、屈折率の値が互いに離れている物質
の組み合わせが好ましい。
膜構成に限定されることはなく、他の膜構成であっても
よい。すなわち、まず膜物質は、前記実施例の酸化チタ
ン（TiＯ2 ）と二酸化硅素（SiＯ2 ）の２成分に限ら
ず、薄膜構成材料として一般に用いられていて、真空蒸
着法，スパッタリング法，ＣＶＤ法などの既知の方法で
膜形成が可能ならばどのような物質でもよく、また２成
分だけでなく、３成分以上の多成分から構成されていて
もよい。したがって、用いることのできる膜物質の種類
とその組み合わせは数多く存在するが、屈折率の値が互
いに似かよっている物質の組み合わせは傾斜機能膜とし
て効果が薄いので、屈折率の値が互いに離れている物質
の組み合わせが好ましい。
【００５０】TiＯ2 −SiＯ2 以外の組み合わせのうち、
本発明で最も好ましい組み合わせをいくつか列挙する
と、酸化ジルコニウム（ZrＯ2 ）−SiＯ2 ，酸化タンタ
ル（Ta2 Ｏ5 ）−SiＯ2 ，酸化ニオブ（Nb2 Ｏ5 ）−Si
Ｏ2 ，窒化硅素（Si3 Ｎ4 ）−SiＯ2 である。この他、
酸化セリウム（CeＯ2 ）−弗化セリウム（CeＦ3 ），硫
化亜鉛（ZnＳ）−弗化マグネシウム（MgＦ2 ）などの２
成分系の組み合わせを用いてもよい。また目的によって
は、例えば中間屈折率物質である酸化アルミニウム（Al
2 Ｏ3 ）を加えたTiＯ2 −Al2 Ｏ3 −SiＯ2 ３成分系な
どの組み合わせであってもよい。傾斜機能膜の膜厚につ
いても、本発明では制限はなく、目的に応じてさまざま
の膜厚とすることができる。
本発明で最も好ましい組み合わせをいくつか列挙する
と、酸化ジルコニウム（ZrＯ2 ）−SiＯ2 ，酸化タンタ
ル（Ta2 Ｏ5 ）−SiＯ2 ，酸化ニオブ（Nb2 Ｏ5 ）−Si
Ｏ2 ，窒化硅素（Si3 Ｎ4 ）−SiＯ2 である。この他、
酸化セリウム（CeＯ2 ）−弗化セリウム（CeＦ3 ），硫
化亜鉛（ZnＳ）−弗化マグネシウム（MgＦ2 ）などの２
成分系の組み合わせを用いてもよい。また目的によって
は、例えば中間屈折率物質である酸化アルミニウム（Al
2 Ｏ3 ）を加えたTiＯ2 −Al2 Ｏ3 −SiＯ2 ３成分系な
どの組み合わせであってもよい。傾斜機能膜の膜厚につ
いても、本発明では制限はなく、目的に応じてさまざま
の膜厚とすることができる。
【００５１】更に、本発明に係る傾斜機能膜の組成百分
率曲線は、前記実施例の非対称Ｖ字型のものに限定され
ることはなく、目的に応じて最適の組成分布を有するも
のを選択すればよい。一般に、本発明に係る傾斜機能膜
は、メタルハライドランプに限らず、任意の光源を対象
として設けることができ、その色温度を大きく変換し、
その変換された色温度の値を光の入射角の変化にあまり
影響されずに維持するという特徴のある効果を生じさせ
ることができる。しかし、このことが常に可能なのでは
なくて、対象とする光源の発光分光分布と目的とする色
温度の値とに合致した、最適の分光透過特性を呈するよ
うな膜構成を選定する必要がある。
率曲線は、前記実施例の非対称Ｖ字型のものに限定され
ることはなく、目的に応じて最適の組成分布を有するも
のを選択すればよい。一般に、本発明に係る傾斜機能膜
は、メタルハライドランプに限らず、任意の光源を対象
として設けることができ、その色温度を大きく変換し、
その変換された色温度の値を光の入射角の変化にあまり
影響されずに維持するという特徴のある効果を生じさせ
ることができる。しかし、このことが常に可能なのでは
なくて、対象とする光源の発光分光分布と目的とする色
温度の値とに合致した、最適の分光透過特性を呈するよ
うな膜構成を選定する必要がある。
【００５２】なお、本発明に係る傾斜機能膜の形成に
は、従来から知られている成膜方法をどれでも用いるこ
とができるが、精密な膜厚制御が可能である真空蒸着
法，スパッタリング法又はＣＶＤ法を用いることが好ま
しい。
は、従来から知られている成膜方法をどれでも用いるこ
とができるが、精密な膜厚制御が可能である真空蒸着
法，スパッタリング法又はＣＶＤ法を用いることが好ま
しい。
【００５３】
【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明に係るメタルハライドランプは、発光管、及び例
えば、スリーブ，ランプ外球等の、発光管を囲繞する全
ての透光性部材のうち少なくとも１つの表面に、また本
発明に係る照明器具は、メタルハライドランプ発光管、
例えば、スリーブ，外球等の、発光管を囲繞する全ての
透光性部材及び前面ガラスのうち少なくとも前面ガラス
の表面に、傾斜機能膜を形成したので、傾斜機能膜なし
の場合を基準にしたときの該メタルハライドランプの色
温度の低下の度合が、従来の光干渉多層膜を形成した場
合よりも大きく、且つ該メタルハライドランプの発光中
心を見込む角度の変化に伴う該メタルハライドランプの
色温度の変化が小さく、どの照射方向に対しても違和感
のないほぼ一定の色温度を実現させるという、従来の光
干渉多層膜を設けたものでは得られない特有の効果が得
られる。
本発明に係るメタルハライドランプは、発光管、及び例
えば、スリーブ，ランプ外球等の、発光管を囲繞する全
ての透光性部材のうち少なくとも１つの表面に、また本
発明に係る照明器具は、メタルハライドランプ発光管、
例えば、スリーブ，外球等の、発光管を囲繞する全ての
透光性部材及び前面ガラスのうち少なくとも前面ガラス
の表面に、傾斜機能膜を形成したので、傾斜機能膜なし
の場合を基準にしたときの該メタルハライドランプの色
温度の低下の度合が、従来の光干渉多層膜を形成した場
合よりも大きく、且つ該メタルハライドランプの発光中
心を見込む角度の変化に伴う該メタルハライドランプの
色温度の変化が小さく、どの照射方向に対しても違和感
のないほぼ一定の色温度を実現させるという、従来の光
干渉多層膜を設けたものでは得られない特有の効果が得
られる。
【図１】本発明の実施例１に係るメタルハライドランプ
の主要部の構成を示す図である。
の主要部の構成を示す図である。
【図２】従来型の７層光干渉膜を用いた場合の分光透過
率曲線の計算値例を示す図である。
率曲線の計算値例を示す図である。
【図３】従来型の２層光干渉膜を用いた場合の分光透過
率曲線の計算値例を示す図である。
率曲線の計算値例を示す図である。
【図４】本発明に係る傾斜機能膜の膜厚方向における組
成百分率曲線の一例を示す図である。
成百分率曲線の一例を示す図である。
【図５】本発明に係る傾斜機能膜を用いた場合の分光透
過率曲線の計算値例を示す図である。
過率曲線の計算値例を示す図である。
【図６】メタルハライドランプにおいて傾斜機能膜を形
成した場合と形成しない場合の発光分光分布の実測値の
一例を示す図である。
成した場合と形成しない場合の発光分光分布の実測値の
一例を示す図である。
【図７】本発明に係る傾斜機能膜の形成に用いる真空蒸
着装置のシステム構成の一例を示す図である。
着装置のシステム構成の一例を示す図である。
【図８】本発明に係る傾斜機能膜の分光透過率曲線の実
測値例を示す図である。
測値例を示す図である。
【図９】本発明の実施例１のメタルハライドランプの色
温度測定方法を示す図である。
温度測定方法を示す図である。
【図10】メタルハライドランプを収納し膜付前面ガラス
を装着した本発明の実施例２に係る照明器具を示す図で
ある。
を装着した本発明の実施例２に係る照明器具を示す図で
ある。
１ 発光管
２，３ 電極
４，５ 保温膜
６ スリーブ
７ 傾斜機能膜
８ 発光管中心点
15 分光光度計受光部
16 メタルハライドランプ
17 ミラー
18 前面ガラス
19 傾斜機能膜
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭61−250958（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−201860（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−244551（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−133256（ＪＰ，Ａ)
実開 昭60−131957（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 61/34
H01J 61/35
H01J 61/40
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも、水銀と希ガスと金属ハロゲ
ン化物とを封入した発光管と、該発光管を内蔵した外球
とを具備するメタルハライドランプにおいて、前記発光
管と、前記発光管を囲繞する全ての透光性部材とからな
る部材群のうち少なくとも１つの部材の表面に、屈折率
の異なる物質の組成比が膜厚方向に連続的に変化する薄
膜からなる傾斜機能膜を形成させたことを特徴とするメ
タルハライドランプ。 - 【請求項２】 水銀と希ガスと金属ハロゲン化物を封入
した発光管と、該発光管を囲繞するガラス製円筒と、前
記発光管と前記円筒とを内蔵した外球とを具備するメタ
ルハライドランプにおいて、前記発光管，前記円筒及び
前記外球からなる部材群のうち少なくとも１つの部材の
表面に、屈折率の異なる物質の組成比が膜厚方向に連続
的に変化する薄膜からなる傾斜機能膜を形成させたこと
を特徴とするメタルハライドランプ。 - 【請求項３】 発光管内に水銀と希ガスと金属ハロゲン
化物とが封入されたメタルハライドランプを内部に収納
し、前面ガラスを具備する照明器具において、少なくと
も前面ガラスの表面に、屈折率の異なる物質の組成比が
膜厚方向に連続的に変化する薄膜からなる傾斜機能膜を
形成させたことを特徴とする照明器具。 - 【請求項４】 前記傾斜機能膜は、酸化チタン（ＴｉＯ
2 ），酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2 ），酸化タンタル
（Ｔa2Ｏ5 ），酸化ニオブ（Ｎb2Ｏ5 ），及び窒化珪素
（Ｓi3Ｎ4 ）からなる群のうち少なくとも１種類の物質
と、二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）とからなり、組成比が膜厚
方向に連続的に変化する薄膜で構成されていることを特
徴とする請求項１又は２に記載のメタルハライドランプ
又は請求項３記載の照明器具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15896992A JP3404765B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 傾斜機能膜付メタルハライドランプ及びその照明器具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15896992A JP3404765B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 傾斜機能膜付メタルハライドランプ及びその照明器具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05325900A JPH05325900A (ja) | 1993-12-10 |
| JP3404765B2 true JP3404765B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=15683334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15896992A Expired - Fee Related JP3404765B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 傾斜機能膜付メタルハライドランプ及びその照明器具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3404765B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7352118B2 (en) * | 2003-12-10 | 2008-04-01 | General Electric Company | Optimized ultraviolet reflecting multi-layer coating for energy efficient lamps |
| TWI374552B (en) * | 2004-07-27 | 2012-10-11 | Cree Inc | Ultra-thin ohmic contacts for p-type nitride light emitting devices and methods of forming |
| JP5732811B2 (ja) | 2010-10-22 | 2015-06-10 | 富士ゼロックス株式会社 | 検知装置及び画像形成装置 |
-
1992
- 1992-05-27 JP JP15896992A patent/JP3404765B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05325900A (ja) | 1993-12-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |