JP5171049B2

JP5171049B2 - 光学フィルタ

Info

Publication number: JP5171049B2
Application number: JP2007016894A
Authority: JP
Inventors: 友樹白川; 晋治野口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: JP2008185637A

Description

本発明は、光源から出射される光の波長成分を変換する照明器具用光学フィルタに関する。

従来から、光源から出射される光のうち、特定の波長成分の光の透過を制限することにより、所望の色の光を出射できるようにしたフィルタが知られている。例えば、特許文献１に示される照明器具のフィルタは、ネオジウムガラス等から成り、波長略５８０〜５９０ｎｍの黄色乃至橙色の光成分の透過を少なくする。これにより、光の照射対象となる物体の赤色をより鮮やかな赤色に見せることができ、例えば、商店等において生鮮食品向けの照明器具に適用される。

また、特許文献２に示されるように、波長略５００〜６５０ｎｍの光成分の透過を少なくする光学フィルタを用いることにより、例えば、樹脂製のライトガイド等を用いた照明器具においても演色性の低下を少なくすることができる。
特開平７−６５７９３号公報特開２００２−４２５２６号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に示されるような光学フィルタにより、特定の波長成分の光の透過が制限されると、フィルタを透過した光の色が光源色とは異なる色になる。すなわち、これらの光学フィルタが用いられると、黄色や橙色の光が制限されるので、人間の目には、黄色や橙色の補色である青紫色や青色が強調されるように見えてしまい、例えば、光の照射対象となる物体が白色であっても、これが青紫色や青色の混じった不自然な色に見える。

本発明は、上記課題を解決するものであり、光学フィルタを透過した光が、赤色の物体をより鮮やかな赤色に見せることができ、かつ光学フィルタを透過した光の色を、光源色と同等の色とすることができる照明器具用光学フィルタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、照明器具用光学フィルタにおいて、波長５８０〜５９０ｎｍの光の光透過率が波長６００〜７００ｎｍの光の平均光透過率の５０％以下となるよう、且つ波長４００〜５００ｎｍの光の光透過率が波長６００〜７００ｎｍの光の平均光透過率の６０〜８０％となるよう形成されているものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の照明器具用光学フィルタにおいて、酸化チタン（ＴｉＯ_２）を含む高屈折率層及び酸化珪素（ＳｉＯ_２）を含む低屈折率層を複数積層させた多層膜を備えたものである。

請求項１の発明によれば、照明器具用光学フィルタを透過した光は、波長５８０〜５９０ｎｍの光成分が、波長６００〜７００ｎｍの光成分の平均光透過率の５０％以下となると共に、波長４００〜５００ｎｍの光成分が、波長６００〜７００ｎｍの光成分の平均光透過率の６０〜８０％以下となるので、赤色の物体をより鮮やかな赤色に見せ、かつ光学フィルタを透過した光の色を、光源色と同等の色とすることができる。

請求項２の発明によれば、安価な汎用の材料である酸化チタン（ＴｉＯ_２）及び酸化珪素（ＳｉＯ_２）を積層させて光学フィルタを作製することができるので、照明器具用光学フィルタを安価とすることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る照明器具用光学フィルタ（以下、光学フィルタ）について、図１及び図２を参照して説明する。本実施形態の光学フィルタ１は、照明器具２の光出射口近傍に設けられる。照明器具２は、適宜に反射鏡４が設けられる。光源３を出射した光は、直接又は反射鏡４によって反射され、光学フィルタ１を透過して外部に出射する。なお、図１において、光源３から出射し、光学フィルタ１に入射する光を実線矢印で示し、光学フィルタ１を透過した光を点線矢印で示している。

光源３には、汎用のランプが用いられ、特に限定されるものではないが、演色性に優れたメタルハライドランプやハロゲンランプ等が好ましい。なお、照明器具２の使用に際しては、光源３には電極やリード線等が接続されるが、図１においてはこれらの記載を省略した。

本実施形態の光学フィルタ１は、図２に示されるように、ガラス等の透明材料から成る基材１０上に、高屈折率層１１及び低屈折率層１２が複数積層される多層膜１３を備える。なお、図２には、基材１０上に高屈折率層１１及び低屈折率層１２が夫々３層積層される例を示しているが、これに限られるものではない。

基材１０には、一般的な硬質ガラスが用いられるが、これに限定されるものではない。例えば、アクリル酸樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート樹脂（ＰＣ）であってもよい。また、基材１０の形状は、光学フィルタ１を適用する照明器具２に応じて適宜に形成される。

高屈折率層１１及び低屈折率層１２は、蒸着法やスパッタリング法等により夫々成膜される。なお、これら高屈折率層１１及び低屈折率層１２は、基材１０の変形等を生じることがなく、所望の光学多層膜を作成することができれば、上記の成膜方法に限られるものではなく、例えば、イオンプレーティング法や化学的気槽法（ＣＶＤ）といった、種々の成膜方法により成膜される。

光学フィルタ１は、上記の高屈折率層１１と低屈折率層１２の膜厚を適宜に規制することにより、光の干渉を生じさせ、所望の波長成分の光を選択的に透過又は反射させる。本実施形態では、光学フィルタ１は、波長略５８０〜５９０ｎｍの光透過率が、波長略６００〜７００ｎｍの平均光透過率の略５０％以下となるよう形成される。また、波長略４００〜５００ｎｍの光透過率も、波長略６００〜７００ｎｍの平均光透過率の略６０〜８０％となるよう形成される。

具体的には、高屈折率層１１又は低屈折率層１２のいずれかの膜厚は、所望の特性ピーク波長（λａ）に対応する光学膜厚（ｎｄ＝２×λａ／４）よりも厚く又は薄く、かつ選択的光学特性ピークの中心波長が、特性ピーク波長（λａ）の２倍の波長（２×λａ）に存在するように設計される。これらの高屈折率層１１及び低屈折率層１２から成る多層膜の膜構成は、例えば、ｔｈｅＥｓｓｅｎｔｉａｌＭａｃｌｏａｄ等の一般的な光学多層薄膜設計ソフトを用いることにより設計される。

高屈折率層１１は、屈折率（ｎ）が２.０以上の透明誘電体材料から成る。高屈折率層１１の材料には、代表的なものとして、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２０_５）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等が含まれるが、これらに限定されるものではない。また、低屈折率層１２は、屈折率（ｎ）が１．７７以下の透明誘電体材料から成る。低屈折率層１２の材料には、代表的なものとして、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等が含まれるが、これらに限定されるものではない。上記の酸化チタン（ＴｉＯ_２）及び酸化珪素（ＳｉＯ_２）は汎用の安価な材料であるため、これらの材料を主成分として高屈折率層１１又は低屈折率層１２を成膜することにより、光学フィルタ１を安価とすることができる。

次に、本実施形態の光学フィルタ１について、具体的な実施例（光学フィルタ１）を挙げ、参考例と対比して説明する。硬質ガラスを所定の形状に成形した基材１０に、酸化チタン（ＴｉＯ_２）を含む高屈折率層１１及び酸化珪素（ＳｉＯ_２）を含む低屈折率層１２を、交互に合計４０層、電子ビーム蒸着法により成膜して多層膜１３を成形し、これを実施例の光学フィルタ１とした。表１に高屈折率層１１及び低屈折率層１２の各膜厚を示す。

次に、上記方法により作成された実施例の光学フィルタ１について、波長３００〜８００ｎｍの光透過率を、自記分光光度計（日立製作所製、商品名Ｕ-４０００）を用いて測定した。その測定結果を図３（ａ）に示す。実施例の光学フィルタ１は、波長略５８０〜５９０ｎｍの光透過率は波長略６００〜７００ｎｍの平均光透過率の略５０％以下となっている。また、実施例の光学フィルタ１は、波長略４００〜５００ｎｍの光透過率が波長略６００〜７００ｎｍの平均光透過率の略６０〜８０％となっている。なお、図３（ｂ）は、波長略５８０〜５９０ｎｍの光成分のみを制限する光学フィルタの光透過率を示す。

次に、光源３から出射された光について、光学フィルタを透過させない場合と、実施例の光学フィルタ１を透過させた場合との、夫々の色温度及び色度偏差（Ｄｕｖ）を測定することにより、実施例の光学フィルタ１を透過した光の色が光源色と同等であるかを検証した。

光源３としては、２種類のメタルハライドランプ（ＨＣＩ−ＴＣ／Ｅ７０Ｗ／ＷＤＬ／９３０（オスラム社製）、ＣＤＭ−Ｔ７０Ｗ／８３０（フィリップス社製）及び２種類のハロゲンランプ（Ｊ１２Ｖ５０Ｗ−ＡＸＳ（オスラム社製）、ＪＤ１１０Ｖ６５Ｗ．ＮＰ／Ｅ−Ｗ（松下電器産業製））を用いた。また、色温度及びＤｕｖは、瞬間マルチ測光システム（大塚電子製、商品名：ＭＣＰＤ−３０００）を用いて測定した。また、酸化ネオジウムを含有したネオジウムガラスを、実施例の光学フィルタ１と同じ形状に作成することにより参考例の光学フィルタを作成し、実施例と同様の方法により色温度及びＤｕｖを測定した。これら色温度及びＤｕｖの測定結果を表２に示す。

表２において、光学フィルタを透過させた場合と光学フィルタを透過させない場合とを比較して、色温度の差が±１００Ｋ未満である場合を○、±１００Ｋ以上である場合を×として評価した。同じく、Ｄｕｖの差が±２．０未満である場合を○、±２．０以上である場合を×として評価した。

表２に示されるように、参考例の光学フィルタを透過した光の色温度及びＤｕｖは、光学フィルタを透過していない光の色温度及びＤｕｖと大きく異なっている。一方、実施例の光学フィルタ１を透過した光の色温度及びＤｕｖは、光学フィルタを透過していない光の色温度及びＤｕｖと近似している。すなわち、実施例の光学フィルタ１は、これを透過した光の色を、光源色と同等程度と判断することができる。

また、実施例の光学フィルタ１は、波長略５８０〜５９０ｎｍの光透過率を波長略６００〜７００ｎｍの平均光透過率の略５０％以下となるよう形成されているので、赤色の物体をより鮮やかな赤色に見せることができる。

なお、本発明は、波長略５８０〜５９０ｎｍの光透過率を波長略６００〜７００ｎｍの平均光透過率の略５０％以下とし、波長略４００〜５００ｎｍの光透過率を波長略６００〜７００ｎｍの平均光透過率の略６０〜８０％とするものであれば、上記構成に限られることなく種々の変形が可能であり、例えば、光学フィルタに限らず、照明カバーやライトガイド等に適応することもできる。

本発明の一実施形態に係る照明器具用光学フィルタを用いた照明器具の断面図。同照明器具用光学フィルタの部分断面図。（ａ）は波長略５８０〜５９０ｎｍ及び波長略４００〜５００ｎｍの光透過率が制限された同フィルタの実施例における光透過特性を示す図、（ｂ）は波長略５８０〜５９０ｎｍの光透過率が制限された同フィルタの他の実施例における光透過特性を示す図。

符号の説明

１照明器具用光学フィルタ
２照明器具
３光源
１０基材
１１高屈折率層
１２低屈折率層
１３多層膜

Claims

波長５８０〜５９０ｎｍの光の光透過率が波長６００〜７００ｎｍの光の平均光透過率の５０％以下となるよう、且つ波長４００〜５００ｎｍの光の光透過率が波長６００〜７００ｎｍの光の平均光透過率の６０〜８０％となるよう形成されていることを特徴とする照明器具用光学フィルタ。
酸化チタン（ＴｉＯ _２）を含む高屈折率層及び酸化珪素（ＳｉＯ _２）を含む低屈折率層を複数積層させた多層膜を備えたことを特徴とする請求項１に記載の照明器具用光学フィルタ。