JP5021378B2 - スポットライト用白熱電球及びこれを装着した単レンズスポットライト - Google Patents

Description

本発明は、劇場舞台やＴＶスタジオなどの演出空間において演出照明を行う際に使用される白熱電球に関し、さらに詳しくは、前記演出照明を行うためのスポットライト用の白熱電球と、その白熱電球を装着した単レンズスポットライトに関する。

従来、劇場舞台やＴＶスタジオなどの演出空間において演出照明を行う場合、灯体内に光源、反射器、レンズを配設してなる単レンズスポットライトが多用される。この種スポットライトの光源には、通常、例えば特許文献１（特開２００１−１５５６９１号）、特許文献２（特開２００５−２５１４１８号）に開示されるような白熱電球が用いられる。

特開２００１−１５５６９１号公報 特開２００５−２５１４１８号公報

この種白熱電球は、口金部に固定された密閉状のガラスバルブ内に、複数のフィラメントが並列状に配置された発光部を備え、該発光部から前方（単レンズ側）へ向けて照射される光が一次光として単レンズを通過すると共に、前記発光部から後方（反射器側）へ向けて照射される光が反射器により反射され、二次光として単レンズを通過する。
反射器は、発光部から後方（反射器側）へ向けて照射された光が再度発光部の領域内を通過して一次光とほぼ同じ立体照射角をもって単レンズを通過するよう形成されており、これら一次光と二次光の併用により、発光部から照射された光を効率良く利用し得るようになっている。
これら一次光、二次光は、単レンズに対し有効に入射する立体角（有効入射立体角）をなす。

また、この種スポットライトは、白熱電球を単レンズの焦点付近より内側に配すると共に、単レンズと白熱電球の離間距離を任意に調整し得るよう構成され、投光照射径が最大から最小まで変化するよう調整可能になっている。すなわち、白熱電球を単レンズから遠ざける（光源を単レンズの焦点に近づける又は一致させる）と最小照射径の投光（スポット光）が得られ、反対に、白熱電球を単レンズに近づける（単レンズの焦点から離れる方向に移動させる）と最大照射径の投光（フラッド光）を得ることができる。
一般に、白熱電球と単レンズの相対的位置関係において、最小照射径の投光が得られる状態をスポットフォーカスポジション、最大照射径の投光が得られる状態をフラッドフォーカスポジションと言う。

ところで、単レンズスポットライトにおいて、白熱電球を単レンズの焦点に位置させると、該白熱電球のフィラメントが照射面に投影されてしまう。よって、従来においては、スポットフォーカスポジションを単レンズの焦点から離れた位置に設定しており、このため投光照射径の調整範囲が狭くなるという問題があった。

このような問題を解決する為に、白熱電球のガラスバルブにフロスト加工を施してフィラメントの投影を防止することも考えられるが、この場合、フロスト加工されたガラスバルブ全体が発光するため発光部が大きくなり、所望の照射径の投光を得にくくなるという新たな問題が生じる。
また、二次光はガラスバルブにおける後側面と前側面の二面のフロスト加工部分を通過するので、その分だけ発光部から照射された光の効率が低下するという問題も生じる。

本発明はこのような従来事情に鑑みて成されたもので、その目的とする処は、単レンズスポットライトによる演出照明を行う際に、スポットフォーカスポジションにおいて白熱電球のフィラメントが投光照射面に投影される虞れを防止して、投光照射径の調整範囲を広くすることができ、且つ、白熱電球による光量の利用効率の低下も防止し得る、新規な白熱電球および該白熱電球を備えた単レンズスポットライトを提供することにある。

以上の目的を達成するために、本発明者は鋭意研究を重ね、白熱電球においてフロスト加工部分を設ける範囲を最適化することで、光量の低下を招くことなく、スポットフォーカスポジションにおいてフィラメントが投光照射面に投影される虞れを防止することができ、また、フラッドフォーカスポジションにおいても所望の効果を得ることができることを知見し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係る白熱電球は、演出照明に用いられる白熱電球であり、詳しくは、スポットライトの灯体内に装着され、レンズに対する離間距離の調整により、投光照射径を最大から最小まで変化させて演出照明を行うために用いられる白熱電球であって、
少なくとも、口金部に固定された密閉状のガラスバルブ内に、複数のフィラメントが並列状に配置された発光部を有し、該発光部と対向するフロスト加工部を備えていることを特徴とする。

前記フロスト加工部は、白熱電球のガラスバルブ面における前記発光部と対向する部分であって、該ガラスバルブ面の表面側又は内面側に形成することができる。
また、前記フロスト加工部は、白熱電球のガラスバルブ内における前記発光部と対向する位置に配設した透光板などの表面側又は裏面側に形成することもできる。

前記フロスト加工部の形成範囲または配設範囲は、本発明の課題を達成するために、発光部の外周とフロスト加工部の外周とを結ぶ線が、ｔａｎθ＝（Ａ−Ｂ）／Ｃをなす角度（開口角）とすることが好ましい（図１（ｂ）参照）。換言すれば、前記フロスト加工部は、当該白熱電球を装着した単レンズスポットライトにおけるレンズに対し、前記発光部から照射される光が当該レンズに有効に入射する立体角（有効入射立体角）をなす範囲に形成されていることが好ましい。
ここで、「立体角（有効入射立体角）」とは、スポットフォーカスポジション（最小照射径の位置）からフラッドフォーカスポジション（最大照射径の位置）までの範囲において、発光部からの照射光（一次光）及び反射器からの反射光（二次光）が、単レンズに入射して灯体から照射される光の立体角である。

さらに詳しくは、前記フロスト加工部は、前記単レンズスポットライトがスポットフォーカスポジションにあるときに、前記有効入射立体角をなす範囲に少なくとも形成または配設されていることが好ましい。この場合、白熱電球が単レンズの焦点に位置していても、フロスト加工部により光が拡散するため、該白熱電球のフィラメントが照射面に投影されることが防止される。

また、前記フロスト加工部は、前記単レンズスポットライトがフラッドフォーカスポジションにあるときにも、前記有効入射立体角をなす範囲に形成または配設されていると良い。この場合、前記したスポットフォーカスポジションにおける効果に加え、フラッドフォーカスポジションにおいての投光むらの発生防止も期待できる。

また、本発明に係る単レンズスポットライトは、少なくとも、灯体と、該灯体内の後部に配置された反射器と、該反射器の前方に配置された単レンズと、前記灯体内において前記反射器と前記単レンズの間に配置された白熱電球を備え、前記単レンズと前記白熱電球の離間距離の調整により、投光照射径が最大から最小まで変化するよう調整可能に形成された単レンズスポットライトであって、前記白熱電球が、前記灯体内における単レンズ配置側にフロスト加工部を備えていることを特徴とする。
本発明に係る単レンズスポットライトで用いる白熱電球は、詳しくは、段落００１１〜００１４記載の白熱電球であることが好ましい。

さらに詳しくは、前記フロスト加工部は、前記白熱電球における発光部が前記単レンズを望む立体角（Ω_１）と、前記発光部が前記フロスト加工部を望む立体角（Ω_２）とを比較した場合、それら立体角が同一（Ω_１＝Ω_２）か、または後者の立体角（Ω_２）のほうが大きくなる（Ω_１＜Ω_２）よう形成されていることが好ましい（図１（ａ）、図４参照）。
すなわち、前記フロスト加工部は、前記発光部の外周と該フロスト加工部の外周とを結ぶ線が、当該白熱電球を装着した単レンズスポットライトにおけるレンズに対し、前記発光部から照射される光が有効に入射する立体角（有効入射立体角）をなす範囲か、または、該立体角より大きくなる範囲に形成されていることが好ましい。

また、本発明において、前記フロスト加工部におけるフロストの濃度を適宜濃度に調整することが好ましい。該濃度調整は、フロスト加工を施す際のサンドブラストの粒径や投射速度、投射圧の選択などにより任意に調整することができる。
また、このようなフロスト加工部における濃度調整に代えて、前記フロスト加工部の形成範囲内に、フロスト加工が施されていない箇所を形成することで、前記濃度調整と同様な効果を得ることができる。

本発明において単レンズとは、焦点距離が一定（固定）で白熱電球（光源）の像または虚像を利用する光学系レンズであり、例えば、平凸レンズ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、メニスカスレンズ、球面レンズ、非球面レンズ、フレネルレンズ、ハイベックスレンズ（ファインピッチレンズ）などを用いることができる。

本発明は以上説明したように構成したものであるから、フロスト加工部の形成範囲をできる限り小さなものとしながら、スポットフォーカスポジションにおいてフィラメントが投光照射面に投影される虞れを防止することができる。よって、単レンズスポットライトによる演出照明を行う際に、光量の利用効率低下を招くことなく、フィラメントが投光照射面に投影される虞れを防止でき、投光照射径の調整範囲を従来よりも大きくすることができるなど、多くの効果を奏する。

以下、本発明の実施形態例を図面に基づいて説明する。
図１，図４は、本発明に係る白熱電球を内蔵した単レンズスポットライトにおける灯体内部の簡略図で、図中の符号１は白熱電球、２は反射器、３は単レンズとしての球面レンズを示す。白熱電球１は、灯体に備えられた位置調整機構（図示せず）により、反射器２と共に光軸Ｌに沿って前後方向に摺動するようになっており、該位置調整機構を操作することで白熱電球１及び反射器２と、レンズ３との離間距離を変化させて、投光照射径が最大になる状態（フラッドフォーカスポジション）から最小になる状態（スポットフォーカスポジション）まで、任意に調整可能となっている。

白熱電球１は、口金部４に固定された密閉状のガラスバルブ５内に、複数のフィラメント６が並列状に配置された発光部７を備えたスポットライト用白熱電球で、従来のこの種白熱電球と同様に、発光部７から前方（レンズ３側）へ向けて照射された一次光８ａがレンズ３を通過すると共に、発光部７から後方（反射器２側）へ向けて照射された一次光８ｂが反射器２により反射され、二次光９としてレンズ３を通過する。レンズ３を通過するこれら一次光８ａ，二次光９は、前述した「立体角（有効入射立体角）」をなす。

反射器２は、前記した一次光８ｂが再度発光部７の外周で囲まれた領域内を通過して一次光８ａとほぼ同じ立体角をもってレンズ３を通過するよう形成されており、これら一次光８ａと二次光９の併用により、発光部７から照射された光が効率良く利用される。

前記した白熱電球１は、発光部７と対向する位置に後述するフロスト加工部を備えている。フロスト加工部は、ガラスバルブ面５ａに形成することもできるし、ガラスバルブ５内に設置することもできる。図示例では、ガラスバルブ面５ａに形成した場合を示す。

すなわち、図１〜図３に示す例では、単レンズスポットライトがスポットフォーカスポジションにあるときに、発光部７からの照射光（前記した一次光８ａ）と、反射器２からの反射光（前記した二次光９）との、レンズ３に対する前記立体角をなす範囲における、ガラスバルブ面５ａの通過領域にフロスト加工部１０が形成されている。

発光部７の外周とフロスト加工部１０の外周とを結ぶ線３０は、ｔａｎθ＝（Ａ−Ｂ）／Ｃをなす角度となる。ここで、Ａはレンズ３の半径、Ｂは発光部７の高さ（長さ）の１／２、Ｃは発光部７からレンズ３裏面までの距離を示す（図１（ｂ）参照）。

さらに詳しくは、フロスト加工部１０は、発光部７がレンズ３を望む立体角（Ω_１）と、発光部７がフロスト加工部１０を望む立体角（Ω_２）とを比較した場合、それら立体角が、図示するように同一（Ω_１＝Ω_２）となるか、または、図示しないが、後者の立体角（Ω_２）のほうが大きくなる（Ω_１＜Ω_２）よう形成されていることが好ましい（図１（ａ）、図４参照）。

このように構成した場合、白熱電球１がレンズ３の焦点に位置しても、フロスト加工部１０による拡散作用により像がぼやける。よって、白熱電球１のフィラメント６が照射面に投影されることが防止される。

図４，図５に示す例では、単レンズスポットライトがフラッドフォーカスポジションにあるときに、発光部７からの照射光（前記した一次光８ａ）と、反射器２からの反射光（前記した二次光９）との、レンズ３に対する前記立体角をなす範囲における、ガラスバルブ面５ａの通過領域にフロスト加工部１１が形成されている。
このように構成した場合、図１〜図３に係る前記した効果に加え、フラッドフォーカスポジションにおける投光むらの発生防止も期待できる。

尚、前記したように、フロスト加工部１０，１１におけるフロストの濃度は、フロスト加工を施す際のサンドブラストの粒径や投射速度、投射圧の選択などにより、得ようとする投射光にあわせて任意に調整することができる。また、このような手法による濃度調整に代えて、フロスト加工部１０，１１の形成範囲内に、例えば、図６，図７に示すように、フロスト加工が施されていない箇所２０，２１を形成することで、前記濃度調整と同様な効果を得ることができる。

これら二例のうち、図６に示すように、フロスト加工が施されていない箇所２０を、それぞれのフィラメント６と直交するように形成すると、フロスト加工部１０による前述の効果の低下を可及的に防止し得るため好ましい。

以下、本発明に係る白熱電球を用いた場合の効果を確認した試験結果について説明する。
劇場舞台やＴＶスタジオなどで一般的に用いられる単レンズスポットライトと、この種スポットライトに使用される白熱電球を用い、同一の条件により、照射面に対する投光状態を目視により確認した。白熱電球として、前述した実施形態例におけるフロスト加工部の有無、大きさ、形状などを変更した５種類の試験品（試験例１〜５）を用いた。それぞれの試験品とその投光状態の写真を図８〜図１２に示す。

（試験例１）
図１〜図３に係る実施形態例におけるフロスト加工部１０の大きさを、前述したレンズに対する立体角をなす範囲におけるガラスバルブ面５ａの通過領域よりも小さくした白熱電球（図８（ａ）参照）を用いて試験を行った結果、図８（ｂ）に示すように、白熱電球１の発光部７の中心部分は像がぼやけているが、その周囲、すなわち、当該フロスト加工部を通過しない投光部分は、フィラメント６が照射面に投影されていることが分かる。

（試験例２）
図１〜図３に係る実施形態例におけるフロスト加工部１０の大きさを、前記試験例１よりは大きいものの、前述したレンズ３に対する立体角をなす範囲におけるガラスバルブ面５ａの通過領域よりもやや小さくした白熱電球（図９（ａ）参照）を用いて試験を行った結果、図９（ｂ）に示すように、白熱電球１の発光部７における外延部分、すなわち、当該フロスト加工部を通過しない投光部分は、フィラメント６が照射面に投影されていることが分かる。

（試験例３）
図１〜図３に係る実施形態例と同様の構成とした白熱電球（図１０（ａ）参照）を用いて試験を行った結果、図１０（ｂ）に示すように、当該フロスト加工部による拡散作用により、フィラメント６の投影が防止されていることが分かる。

（試験例４）
試験例３におけるフロスト加工部を、図７に係る実施形態例と同様の構成とした白熱電球（図１１（ａ）参照）を用いて試験を行った結果、図１１（ｂ）に示すように、試験例１と同程度のぼやけ効果を得られることが分かる。

（試験例５）
図１〜図３に係る実施形態例におけるフロスト加工部を形成していない白熱電球（図１２（ａ）参照）を用いて試験を行った結果、図１２（ｂ）に示すように、フィラメント６が全体的に照射面に投影されていることが分かる。

以上の結果から、本発明による前述した優位性を確認することができた。
以上、本発明の実施形態の一例を図面および具体的な実施例を用いた試験結果に基づいて説明したが、本発明は図示例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において各種の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明の実施形態の一例を示す要部の簡略図で、（ａ）はフロスト加工部の好ましい形成領域を立体角で表し、（ｂ）は開口角で表す。 （ａ）は図１における白熱電球の拡大正面図、（ｂ）は該白熱電球における発光部のフィラメント配列状態を示す平面図。 （ａ）は図２における発光部及びフロスト加工部の拡大正面図、（ｂ）は該発光部におけるフィラメント配列状態を示す平面図。 本発明の実施形態の他例を示す要部の簡略図。 （ａ）は図４における白熱電球の拡大正面図、（ｂ）は該白熱電球における発光部のフィラメント配列状態を示す平面図。 （ａ）は図１におけるフロスト加工部の変更の一例を示す要部の拡大正面図、（ｂ）は該例におけるフィラメント配列状態を示す平面図。 （ａ）は図１におけるフロスト加工部の変更の他例を示す要部の拡大正面図、（ｂ）は該例におけるフィラメント配列状態を示す平面図。 （ａ）はフロスト加工部の大きさが比較的小さい場合の白熱電球の拡大写真、（ｂ）は該白熱電球によるスポット光の照射状態を示す写真。 （ａ）はフロスト加工部の大きさが中程度の場合の白熱電球の拡大写真、（ｂ）は該白熱電球によるスポット光の照射状態を示す写真。 （ａ）はフロスト加工部の大きさが適度な場合の白熱電球の拡大写真、（ｂ）は該白熱電球によるスポット光の照射状態を示す写真。 （ａ）はフロスト加工部にフロスト加工が施されていない箇所を有する場合の白熱電球の拡大写真、（ｂ）は該白熱電球によるスポット光の照射状態を示す写真。 （ａ）はフロスト加工部を備えていない場合の白熱電球の拡大写真、（ｂ）は該白熱電球によるスポット光の照射状態を示す写真。

符号の説明

１：白熱電球
２：反射器
３：レンズ（単レンズ）
５：ガラスバルブ
６：フィラメント
７：発光部
８ａ：レンズ側へ照射された一次光
８ｂ：反射器側へ照射された一次光
９：反射器で反射された二次光
１０，１１：フロスト加工部
Ω_１、Ω_２：立体角

Claims (1)

1. 灯体と、
   該灯体内の後部に配置された反射器と、
   該反射器の前方に配置された単レンズと、
   前記灯体内において前記反射器と前記単レンズの間に配置された白熱電球を備え、
   前記単レンズと前記白熱電球の離間距離の調整により、投光照射径が最大から最小まで変化するよう調整可能に形成された単レンズスポットライトであって、
   前記白熱電球が、口金部に固定された密閉状のガラスバルブ内に、複数のフィラメントが並列状に配置された発光部を備え、
   前記単レンズ配置側の前記ガラスバルブ面における前記発光部と対向する部分にフロスト加工部が形成され、
   前記フロスト加工部は、前記白熱電球における発光部が前記単レンズを望む立体角（Ω１）と、前記発光部が前記フロスト加工部を望む立体角（Ω２）とを比較した場合、それら立体角が同一（Ω１＝Ω２）か、または後者の立体角（Ω２）のほうが大きくなる（Ω１＜Ω２）よう形成されている
   ことを特徴とする単レンズスポットライト。