JP5488066B2

JP5488066B2 - 放電管及びストロボ装置

Info

Publication number: JP5488066B2
Application number: JP2010055748A
Authority: JP
Inventors: 康志荻野; 尚出島
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: JP2011192443A

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、放電管とも呼ぶ）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７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Ｆ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。また、反射膜が形成される放電管おいては、一般的に、ガラスバルブ９の外周面から反射膜が剥がれるという問題もあった。

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、ガラスバルブの外周面から反射膜が剥がれるのを防止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、焼結されたシリカ膜により外側から覆われてい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、焼結されたシリカ膜が反射膜を外側から覆うため、ガラスバルブの外周面と反射膜とを強固に接合することができる。

また、請求項２記載の発明において、シリカ膜は、厚み寸法が２０ｎｍ〜２００ｎｍとなるように形成されることが好ましい。

斯かる構成によれば、厚み寸法が２０ｎｍ〜２００ｎｍとなるように、シリカ膜が形成されている。したがって、ガラスバルブの外周面と反射膜とを強固に接合できると共に、シリカ膜が光学特性に影響を及ぼすのを防止できる。

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、焼結されたシリカ膜が反射膜を外側から覆うため、ガラスバルブの外周面と反射膜とを強固に接合することができる。

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、ガラスバルブの外周面と反射膜とを強固に接合するガラスバルブの外周面から反射膜が剥がれるのを防止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従来の放電管の全体断面図

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から放射される光を被写体側に向けて反射する反射部材３と、放電管２及び反射部材３を保持するホルダ４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と反射部材３とを保持した状態でホルダ４を収容する光学部材５を備える。

さらに、ストロボ装置１は、光学部材５を覆うように、光学部材５に固定されるパネル基板６を備える。また、ストロボ装置１は、パネル基板６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１３，１４を備えている。さらに、放電管２は、反射膜１０を外側から覆うべく焼結されたシリカ膜１５を備える。

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。そして、反射膜１０は、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。

シリカ膜１５は、少なくとも反射膜１０を覆うように配置されている。具体的には、シリカ膜１５は、ガラスバルブ９の全長及び全周を覆うように配置されている。そして、シリカ膜１５は、厚み寸法が２０ｎｍ〜２００ｎｍとなるように形成されている。

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の後方部分の反射膜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％）になり平均化でき、その結果、配光ムラを抑制できる。

次に、各ガラスバルブ９及び反射膜１０を被覆するシリカ膜１５を形成する方法について説明する。

まず、ガラスバルブ９の外周面に反射膜１０が形成された放電管２を保持し、シリカ液（例えばシラノール（Ｓ_１(ＯＨ)_４：１３ｗｔ％）、メタノール（ＣＨ_３ＯＨ：２６ｗｔ％）、酢酸メチル（ＣＨ_３ＣＯＯＣＨ_３：２５．８ｗｔ％）、エタノール（Ｃ_２Ｈ_６ＯＨ：２４ｗｔ％）、酢酸エチル（ＣＨ_３ＣＯＯＣ_２Ｈ_６：１１ｗｔ％）、五酸化二燐（Ｐ_２Ｏ_５：０．２ｗｔ％））を放電管２（ガラスバルブ９及び反射膜１０）の外側に付着させる（付着工程）。このとき、シリカ液が溜められた貯槽に放電管２を浸漬させる場合でもよく、また、シリカ液を放電管２に向けて噴霧させる場合でもよい。なお、電極１３，１４に、シリカ液が付着しないように、電極１３，１４をカバーする等の措置が必要である。

次に、放電管２に向けて窒素ガスを吹き付けることで、放電管２の外側に付着しているシリカ液の厚みを均一にする（ガス吹付工程）。その後、高温に加熱された炉内に放電管２を入れて、シリカ液を放電管２に焼結させる（焼結工程）。そして、自然冷却すること（冷却工程）で、各ガラスバルブ９及び反射膜１０を被覆するシリカ膜１５が形成される。

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。

別途添付（ｐｄｆファイル）

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、焼結されたシリカ膜１５が反射膜１０を外側から覆うため、ガラスバルブ９の外周面と反射膜１０とを強固に接合することができる。したがって、ガラスバルブ９の外周面から反射膜１０が剥がれるのを防止できる。

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においては、反射膜１０は、軸心方向における各端部１２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場合でもよい。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。

また、本発明に係る放電管２の製造方法においては、反射部材３を蒸着時のマスク用治具２２として用い、放電管２と反射部材３とを組み合わせた状態で蒸着治具１７に固定して反射膜１０を蒸着する場合でもよい。斯かる製造方法によれば、より簡易に適正な蒸着角度で反射膜１０を成形することができる。

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を回転させていたが、斯かる場合に限られない。例えば、ガラスバルブ９を１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、ガラスバルブの外周面と反射膜とを強固に接合するガラスバルブの外周面から反射膜が剥がれるのを防止できる効果を有し、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反射部材
４ホルダ
５光学部材
６パネル基板
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電極
１５シリカ膜
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

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、
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ており、
さらに焼結されたシリカ膜により外側から覆われていることを特徴とする閃光放電管。
前記シリカ膜は、厚み寸法が２０ｎｍ〜２００ｎｍとなるように形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。
請求項１又は請求項２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。