JP5488065B2 - 放電管及びストロボ装置 - Google Patents

Description

本発明は、円筒状のガラスバルブの外周面に金属の蒸着による反射膜が形成される閃光放電管（以下，放電管とも記載する）に関し、また、当該閃光放電管を備えるストロボ装置に関する。

従来、ストロボ装置の発光部に設けられる放電管として、光を透過する帯状の透光部を残すようにして、円筒状のガラスバルブの外周面に反射膜が形成される放電管が知られている（例えば、特許文献１）。そして、反射膜は、アルミニウムや銀等の金属を蒸着することによって形成され、放電管内で発生した光を反射させることで、発光効率を向上させている。

特開平７−７２５３５号公報

ところで、放電管２は、ガラスバルブ９の内部で励起されたガス全体が発光することで、外部に向けて光を照射する。したがって、図８（ａ）に示すように、小さい範囲で蒸着されている反射膜１０では、点Ｇでの発光が反射膜１０では反射されず、放電管２の後方（所望の方向とは異なる方向）に照射されるため、光量を損失することになる。反対に、図８（ｂ）に示すように、大きい範囲で蒸着されている反射膜１０では、光量を損失するのを防止することはできる一方、配光できる範囲が狭くなるという問題を有する。

よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、光量を損失するのを防止できると共に、広い範囲で均一な配光を実現できる放電管及びストロボ装置を提供することを課題とする。

本発明に係る放電管は、円筒状のガラスバルブの外周面に金属の蒸着による反射膜が形成される放電管において、反射膜は、周方向において２４０°以上の範囲で蒸着されると共に、軸心方向における各端部よりも中央部の方が大きい範囲で蒸着されて構成されることを特徴とする。

斯かる構成によれば、反射膜が周方向において２４０°以上の範囲で蒸着されているため、内部で発生した光が反射膜で反射され、その結果、所望の方向（被写体に向けて照射したい方向）に光を照射することができる。さらに、反射膜が蒸着される範囲については、軸心方向における各端部よりも中央部の方が大きいため、反射膜で集中された光を均一化した上で、光を広い範囲に照射することができる。

また、請求項２記載の発明において、反射膜は、蒸着される範囲が軸心方向における各端部から中央部に向けて次第に大きくなるように構成されることが好ましい。

斯かる構成によれば、反射膜の蒸着される範囲が軸心方向における各端部から中央部に向けて次第に大きくなるため、光をさらに均一化した上で、光をより広い範囲に照射することができる。

また、請求項３記載の発明において、反射膜は、蒸着される範囲が軸心方向における各端部から中心位置に至るまで次第に大きくなるように構成されることが好ましい。

斯かる構成によれば、反射膜の蒸着される範囲が軸心方向における各端部から中心位置に至るまで次第に大きくなるため、光を効果的に均一化した上で、光をさらに広い範囲に照射することができる。

また、請求項４記載の発明において、反射膜は、中央部に、蒸着される範囲が一定となる領域を軸心方向に沿って備えることが好ましい。

斯かる構成によれば、中央部に、反射膜の蒸着される範囲が一定となる領域を軸心方向に沿って備えているため、光を効果的に均一化した上で、さらに広い範囲に照射することができる。

本発明に係るストロボ装置は、前記の放電管を備えることを特徴とする。

斯かる構成によれば、放電管の反射膜が周方向において２４０°以上の範囲で蒸着されているため、放電管の内部で発生した光が反射膜で反射され、その結果、所望の方向に光を照射することができる。さらに、反射膜が蒸着される範囲については、放電管（ガラスバルブ）の軸心方向における各端部よりも中央部の方が大きいため、反射膜で集中された光を均一化した上で、光を広い範囲に照射することができる。

以上の如く、本発明に係る放電管及びストロボ装置によれば、所望の方向に光を照射するため、光量を損失するのを防止できると共に、反射膜で集中された光を均一化した上で、光を広い範囲に照射するため、広い範囲で均一な配光を実現できるという優れた効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るストロボ装置の全体斜視図 同実施形態に係る放電管の、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は全体平面図、（ｃ）はＡ−Ａ線の断面図 同実施形態に係る放電管の製造方法を説明する内視正面図 同実施形態に係る放電管の製造方法を説明する斜視図 同実施形態に係る放電管の製造方法を説明する図における、（ａ）〜（ｃ）は断面図 同実施形態に係る放電管の反射膜厚と反射率との相関図 本発明の他の実施形態に係る放電管の、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は全体平面図、（ｃ）はＦ−Ｆ線の断面図 従来の放電管の全体図における、（ａ）及び（ｂ）は断面図

以下、本発明に係るストロボ装置及び放電管における一実施形態について、図１〜図６を参酌して説明する。

本実施形態に係るストロボ装置１は、撮像装置（図示していない）に設けられる。そして、ストロボ装置１は、図１に示すように、光を放射する放電管２と、放電管２を保持するホルダ３とを備える。また、ストロボ装置１は、一部が透光性を有し且つ放電管２を保持した状態でホルダ３を収容する光学部材４を備える。

さらに、ストロボ装置１は、光学部材４を覆うように、光学部材４に固定されるパネル基板５を備える。また、ストロボ装置１は、パネル基板５に搭載される高電圧部のトリガーコイル（図示していない）及び各種電子部品６，７，…と、オートフォーカスを行う際に補助光として機能する補助光源（ＬＥＤ）８とを備える。

放電管（閃光放電管）２は、図２に示すように、長尺な円筒状のガラスバルブ９と、ガラスバルブ９の外周面に金属の蒸着により形成される反射膜１０とを備える。なお、放電管２は、反射膜１０を周方向の一部の範囲に配置することで、透光可能な帯状の透光部１１がガラスバルブ９の前方側に配置され、透光部１１を介して、内部で発生した光を外部に向けて照射する。また、放電管２は、長手方向の各端部１２に、電極１３，１３を備えている。

反射膜１０は、軸心方向全長に亘ってガラスバルブ９の外周面に蒸着されていると共に、周方向において２４０°以上の範囲でガラスバルブ９の外周面に蒸着されている。そして、反射膜１０は、軸心方向における各端部１２よりも中央部１４の方が大きい範囲で蒸着されて構成されている。

具体的には、反射膜１０は、蒸着される範囲が軸心方向における各端部１２から中心位置１５に至るまで次第に大きくなるように構成される。したがって、反射膜１０は、周方向における一対の端縁同士が一方の端部１２から軸心方向の中心位置１５まで次第に接近し且つ該中心位置１５から他方の端部１２まで次第に離反するように配置されている。即ち、反射膜１０の周方向における一対の端縁同士が平行となる部分は、存在していない。

これにより、透光部１１は、軸心方向における各端部１２から中心位置１５に至るまで次第に小さくなるように構成されている。この場合透光部１１は軸心方向において反射膜１０の全長に渡って存在していればよい。例えば、端部１２における反射膜１０が蒸着される範囲としては、２４０°以上で中央部１４（中心位置１５）における反射膜１０が蒸着される範囲としては、端部１２より大きく３６０°より小さければよい。

本実施形態に係るストロボ装置１及び放電管２の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る放電管２の製造方法について説明する。

まず、ガラスバルブ９に金属の蒸着を行うための真空蒸着装置について、図３を参酌して説明する。

図３に示すように、真空蒸着装置１６は、ガラスバルブ９の外周面に金属を蒸着することで反射膜１０を形成すべく、ガラスバルブ９，…を固定する蒸着治具１７を備える。
なお、蒸着治具１７は、ガラスバルブ９を固定した後に、真空チャンバ１８内に設置される。また、蒸着治具１７は、生産性の観点から、複数のガラスバルブ９，…を固定できるようになっている。

また、蒸着治具１７は、真空チャンバ１８内の上方に配置される回転ステージ１９に取り付けられるようになっている。そして、真空チャンバ１８内の下方には、ガラスバルブ９，…に蒸着されて反射膜１０となる金属材の蒸着源２０が設置されている。なお、蒸着源２０としては、アルミニウムや銀等が用いられる。

斯かる構成によれば、蒸着治具１７で固定されているガラスバルブ９の軸方向を中心に（図３のＢ矢印方向に）、回転ステージ１９が回転することで、ガラスバルブ９における蒸着源２０と対向する外周面の位置を変更することができる。

そして、ガラスバルブ９，…と蒸着源２０とが真空チャンバ１８内に設置された後、真空チャンバ１８内を真空状態にする。その後、蒸着源２０を加熱すると、各ガラスバルブ９に向けて（図３のＣ矢印方向に）金属材が蒸発するため、各ガラスバルブ９の外周面に反射膜１０が形成される。

次に、各ガラスバルブ９を蒸着治具１７に固定する方法と、蒸着治具１７を真空チャンバ１８内に設置する方法とについて図４を参酌して説明する。

図４に示すように、蒸着治具１７は、ベース板２１上に複数の長尺なマスク用治具２２が設けられている。そして、互いの長手方向が平行となるように、各マスク用治具２２にガラスバルブ９を配置した後、各ガラスバルブ９の端部を押さえ板２３で押さえる。さらに、押さえ板２３は、各ガラスバルブ９の端部と当接する状態を維持するように、ベース板２１上の取付部２４にネジ２５を介して固定される。

そして、ベース板２１上に、各マスク用治具２２と各ガラスバルブ９とが固定された後、各ガラスバルブ９がマスク用治具２２よりも下方に位置する状態（図４における向きと上下が反転している状態）で、蒸着治具１７が真空蒸着装置１６の真空チャンバ１８内に設置される。

なお、マスク用治具２２，…は、ガラスバルブ９，…の外周面に反射膜１０が形成されない部位、即ち、光が透過する帯状の透光部１１となる部位を設けるためのものである。また、押さえ板２３は、マスク用治具２２，…とガラスバルブ９，…とを固定すると共に、ガラスバルブ９，…の端部に配置される電極１３に成膜されるのを防止している。

次に、ガラスバルブ９に金属の蒸着を行うことで、ガラスバルブ９の外周面に反射膜１０を形成する方法について、図５を参酌して説明する。

まず、回転ステージ１９の回転角度を設定し、ガラスバルブ９と蒸着源２０とが対向する第１の方向（図５（ａ）のＤ矢印方向）で、ガラスバルブ９に蒸着を行う。このとき、ガラスバルブ９の外周面のうち、蒸着源２０に対して正面に位置する部位を中心として、周方向において約１８０°の範囲で反射膜１０が形成される。

さらに、ガラスバルブ９の外周面のうち、蒸着源２０に対して正面に位置する部位から背面側に向けて、徐々に薄くなるように反射膜１０が形成される。なお、マスク用治具２２によって覆われるガラスバルブ９の外周面の部位には、金属材が付着しないため、反射膜１０が形成されない。

次に、回転ステージ１９が回転することで、ガラスバルブ９が蒸着源２０に対して正面に位置する部位が約９０°移動し、図５（ｂ）に示すように、第１の方向と直交する第２の方向（図５（ｂ）のＥ矢印方向）で、ガラスバルブ９に蒸着を行う。

このときも同様に、ガラスバルブ９の外周面のうち、蒸着源２０に対して正面に位置する部位を中心として、周方向において約１８０°の範囲で反射膜１０が形成され、さらに、ガラスバルブ９の外周面のうち、蒸着源２０に対して正面に位置する部位から背面側に向けて、徐々に薄くなるように反射膜１０が形成される。

そして、上記の手順を、少なくとも２回（必要な膜厚に応じて複数回）行うことにより、マスク用治具２２に覆われていないガラスバルブ９の外周面全てに金属材が蒸着する。これにより、蒸着角度が１８０°を超える反射膜１０でも形成可能である。

また、ガラスバルブ９の外周面においては、第１の方向からの蒸着と、第２の方向からの蒸着との両方の蒸着において、反射膜１０が形成された重複部分２６が存在する。そして、図５（ｃ）に示すように、反射膜１０は、重複部分２６が最も厚く形成され、透光部１１側に行くに従って徐々に膜厚が薄くなるように形成される。

図６は、放電管２に形成された反射膜１０の反射率（蒸着源２０として銀を用いて反射膜１０を形成し、発光波長４００〜７００ｎｍ域の分光反射率を測定したときの平均値）と、反射膜１０の厚さとの関係を示す表及びグラフである。

上記の結果に基づき、本実施形態においては、反射膜１０の厚みが少なくとも５０ｎｍ以上、好ましくは１００ｎｍ以上となるように蒸着されている。そして、反射膜１０の厚みが５０ｎｍ以上であれば、従来のストロボ装置に用いられている反射部材（反射傘）と、略同じ反射率（９２％）となるため、放電管２内で発生した光を十分に反射させることができる。

さらに、剥離し易い反射膜１０の周方向における各端部（前方側の部位）は、反射率が低下しない程度に薄い５０ｎｍ以上の膜厚で形成する一方、反射膜１０の周方向における中央部（後方側の部位）は、放電管２発光時の衝撃や熱によって金属粒子が飛散する恐れがあり、しかも、反射光量の低下を防ぐためにも、１００ｎｍ以上の膜厚となるように形成するのが好ましい。

また、反射膜１０全域を従来の反射部材（反射傘）よりも高い反射率に設定したい場合は、少なくとも８０ｎｍ以上で成膜を行うのが好ましい。そして、放電管２の後方側の反射膜１０は、上記の蒸着方法によって１００ｎｍ以上の膜厚となるため、反射率が周方向に亘って略同じ（約９６％）となり、平均化でき、その結果、配光ムラを抑制できる。

ところで、透光部１１の周方向の角度（以下「開口角度」ともいう）が一定値以下である、即ち、透光部１１が放電管２の光軸方向で放電管２の内径縁部よりも前方側に位置する場合、放電管２内で発生した光が後方に照射するのを防止できる。

ここで、斯かる位置における開口角度を２θ、放電管の外半径をＲ１、放電管の内半径をＲ２とすると、
ｃｏｓθ ＝ Ｒ２／Ｒ１
という関係が成り立つので、放電管の外半径Ｒ１と内半径Ｒ２との比に対応させて、θを一定値以下にする必要がある。そこで、一般的に製造されている細径の閃光放電管の寸法（タイプ１〜９）を基に、反射膜１０の蒸着角度の例を以下の表１に記す。

例えば、タイプ９であれば、外径＝１．３０ｍｍより、Ｒ１＝０．６５ｍｍとなり、また、内径＝０．８５ｍｍより、Ｒ２＝０．４２５となり、その場合、２θ＝９８．３°となる。したがって、透光部１１が放電管２の光軸方向で放電管２の内径縁部よりも前方側に位置するには、開口角度をこの値（２θ）以下にする必要があるため、反射膜１０を形成する蒸着角度を３６０°（全角度）−９８．３°（開口角度）＝２６１．７°以上にしなければならない。

そして、実用上用いられる種々の放電管２の外径及び内径の関係と、放電管２の製造誤差（部品公差）等とを考慮すると、反射膜１０を形成する範囲を２４０°以上にすることが好ましい。

以上より、本実施形態に係るストロボ装置１によれば、放電管２の反射膜１０が周方向において２４０°以上の範囲で蒸着されているため、放電管２の内部で発生した光が反射膜１０で反射される。これにより、所望の方向に光を照射することができるため、光量を損失するのを防止できる。

また、本実施形態に係るストロボ装置１によれば、反射膜１０が蒸着される範囲については、軸心方向における各端部１２よりも中央部１４の方が大きいため、反射膜１０で集中された光を均一化した上で、光を広い範囲に照射することができる。したがって、広い範囲で均一な配光を実現できる。

ここで、本実施形態に係る放電管（実施例１）と、図７に示される本発明に係る他の実施形態に係る放電管２（実施例２）と、比較例における放電管とについて、ガイドナンバー（フラッシュの出力、即ち、光量）及び配光角度（中心部の光量に対して５０％の光量を有する範囲の角度）を比較する。具体的には、以下のガラスバルブ９からそれぞれ形成された各放電管２を、入力電圧３２０Ｖ、主コンデンサ７５μＦの回路に接続して、ガイドナンバー及び配光角度を測定し、以下の表２に記す。

・ガラスバルブの長さ（軸心方向の寸法）：２２．５ｍｍ
・ガラスバルブの外径：１．３０ｍｍ
・ガラスバルブの内径：０．８５ｍｍ
［実施例１］
実施例１に係る放電管２は、図２に示すように、反射膜１０の範囲（蒸着角度）が軸心方向における各端部１２から中心位置１５に至るまで次第に大きくなるように構成されており、以下の構成であるものを測定した。

・軸心方向の蒸着範囲：ガラスバルブの軸心方向全長（２２．５ｍｍ）
・各端部１２の蒸着角度：２４０°
・中央部１４（中心位置１５）の蒸着角度：２５０°、２６０°、２７０°、２８０°
［実施例２］
実施例２に係る放電管２は、図７に示すように、中央部１４に、反射膜１０の範囲（蒸着角度）が一定となる領域を軸心方向に沿って備えており、以下の構成であるものを測定した。

・軸心方向の蒸着範囲：ガラスバルブの軸心方向全長（２２．５ｍｍ）
・各端部１２の蒸着角度：２４０°
・中央部１４（蒸着角度が一定である領域）の長さ（軸心方向の寸法）：７．５ｍｍ
・中央部１４の蒸着角度：２５０°、２６０°、２７０°、２８０°
［比較例］
比較例に係る放電管２は、反射膜１０の範囲が軸心方向全長に亘って一定となるように構成されており、以下の構成であるものを測定した。

・軸心方向の蒸着範囲：ガラスバルブの軸心方向全長（２２．５ｍｍ）
・蒸着角度：２４０°、２５０°、２６０°、２７０°、２８０°

上記の結果より、比較例のように、放電管２の反射膜１０が周方向において２４０°以上であっても、軸心方向全長に亘って同一の角度（範囲）で蒸着されている場合には、ガイドナンバーが大きくできる一方、配光角度が小さくなる。それに対して、本発明に係る放電管２は、実施例１及び実施例２のように、反射膜１０が蒸着される範囲について、軸心方向における各端部１２よりも中央部１４の方が大きいため、ガイドナンバーを大きくしつつも、配光角度も大きくできる。

したがって、上記実施形態に係るストロボ装置１によれば、従来のように反射部材（反射傘）を必要とすることなく、反射膜１０で集中された光を均一化した上で、光を広い範囲に照射することができるため、広い範囲で均一な配光を実現できる。

なお、本発明に係るストロボ装置及び放電管は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。また、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

例えば、本発明に係る放電管２は、反射膜１０の周方向の端縁が階段状（段差状）に形成されることで、蒸着される範囲が軸心方向における各端部１２から中央部１４に向けて次第に大きくなる場合でもよい。

また、本発明に係る放電管２は、反射膜１０を蒸着した後に保護層を設ける場合でもよい。斯かる保護層は、反射膜１０が形成された放電管２を、高温に加熱した炉内に入れ、放電管２の外周面に、例えばスズ、インジウムといった金属を吹き付けて形成してもよい。

ここで、スズ、インジウムといった金属は、一般的な閃光放電管において、透明導電性膜（ネサ膜）として利用されているため、反射膜１０の形成された放電管２の外周面に形成されたとしても、放電管２の光を透過することができる上に、加熱した炉の中で吹き付けることによって透明な結晶体層となるため、反射膜１０の保護層として好ましい。

特に反射膜１０に銀を用いた場合、大気中の酸素や硫黄分などによって黒化が起こり易いが、保護層を設けることで反射膜１０の変質を防止するとともに、反射膜１０が透光部１１から剥離してしまうのを防止することができる。なお、金属に限られず、放電管２の外周面に付着させたシリカ液を焼結させることで、放電管２の外周面にシリカ膜を形成してもよい。

また、上記実施形態に係る放電管２の製造方法においては、ガラスバルブ９の外周に対する蒸着源２０からの角度を変化させるために回転ステージ１９を回転させる場合を説明したが、斯かる場合に限られない。例えば、ガラスバルブ９を一本ずつ個別に回転させる場合でもよく、また、蒸着源２０を移動させてガラスバルブ９の外周に対する角度を変化させる場合でもよい。

また、上記実施形態に係る放電管２の製造方法においては、真空蒸着法により蒸着を行う場合を説明したが、斯かる場合に限られず、例えば、スパッタリング法やイオンプレーティング法により蒸着を行う場合でもよい。

本発明に係る放電管及びストロボ装置は、所望の方向に光を照射するため、光量を損失するのを防止できると共に、反射膜で集中された光を均一化した上で、光を広い範囲に照射するため、広い範囲で均一な配光を実現できるという効果を有し、円筒状のガラスバルブの外周面に金属の蒸着による反射膜が形成される放電管や、当該放電管を備えるストロボ装置として有用である。

１ ストロボ装置
２ 放電管
３ ホルダ
４ 光学部材
５ パネル基板
６ 電子部品
７ 電子部品
８ 補助光源
９ ガラスバルブ
１０ 反射膜
１１ 透光部
１２ 端部
１３ 電極
１４ 中央部
１５ 中心位置
１６ 真空蒸着装置
１７ 蒸着治具
１８ 真空チャンバ
１９ 回転ステージ
２０ 蒸着源
２１ ベース板
２２ マスク用治具
２３ 押さえ板
２４ 取付部
２５ ネジ
２６ 重複部分

Claims (5)

1. 円筒状のガラスバルブの外周面に金属の蒸着による反射膜が形成される閃光放電管において、前記反射膜は、周方向において２４０°以上の範囲で蒸着されると共に、軸心方向における各端部よりも中央部の方が大きい範囲で蒸着されて構成され、
   さらに前記反射膜は周方向において、その端部から半周の範囲にわたって、膜厚が徐々に厚くなるように形成されることを特徴とする閃光放電管。
2. 反射膜は、蒸着される範囲が軸心方向における各端部から中央部に向けて次第に大きくなるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の閃光放電管。
3. 反射膜は、蒸着される範囲が軸心方向における各端部から中心位置に至るまで次第に大きくなるように構成されることを特徴とする請求項２に記載の閃光放電管。
4. 反射膜は、中央部に、蒸着される範囲が一定となる領域を軸心方向に沿って備えることを特徴とする請求項２に記載の閃光放電管。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の閃光放電管を備えることを特徴とするストロボ装置。
   

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