JP5685337B1 - 照明装置及び照明装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基材に対する多層膜の密着性が良く、製造が容易な照明装置及び当該照明装置の製造方法を提供する。【解決手段】光を発する光源１６と、光源１６が発した光を透過又は反射させる基材４０と、基材４０の光源１６が発した光を透過又は反射させる部位に設けられた青色光低減膜３０とを備える。青色光低減膜３０は、透過又は反射する光の４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域における光強度を主として低減させる多層膜３４と、多層膜３４を基材４０に接着させる接着層３２とを有する。接着層３２は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする材料から形成されており、屈折率が１．３８〜１．５３である。【選択図】図１
Description
本発明は、照射対象物に対して光を照射する照明装置及び当該照明装置の製造方法に関するものである。
従来、照明装置には、放電式蛍光灯や白熱電球などが広く用いられている。しかしながら、これら放電式蛍光灯や白熱電球は、水銀などの有害な物質が含まれており、また、寿命が短いという問題がある。一方、近年になって、青色に発光する高輝度の青色ＬＥＤが開発されたことにより、従来の放電式蛍光灯や白熱電球に代えて、光源としてＬＥＤを使用したＬＥＤ照明装置が用いられるようになってきている。ＬＥＤを使用した照明装置は、水銀などの有害な物質を含んでおらず、また、長寿命で信頼性が高く低消費電力である等の利点がある。
しかしながら、従来のＬＥＤ照明装置では、図１０に示すように、その分光スペクトルにおいて、青色ＬＥＤの発光波長である４５０ｎｍ前後に特に鋭いピークが存在する。このような４５０ｎｍ前後の短波長の鋭いピークは、エネルギーが強く、光が拡散しやすいため、眼に大きな負担をかけるおそれがあり、眼精疲労や眼の痛み、網膜障害等の原因となるおそれがある。また、このような分光スペクトルを有するＬＥＤの光は、メラトニンの分泌量を低下させるおそれがあり、睡眠不足等の健康障害を引き起こすおそれがある。そして、このような人体への負担の問題は、特に医療用照明装置において顕著に生じるものである。すなわち、従来のＬＥＤを手術室の室内照明や無影照明灯に用いた場合、室内照明による１０００ルクス以上の光と、無影照明灯による１０万ルクス以上の光が手術室内に照射されることとなり、施術者や医療従事者は、長時間にわたり、通常の室内照明（２００ルクス程度）の５倍〜５００倍以上という高照度の環境におかれることとなるため、人体に対する負担が特に大きいと考えられる。
そこで近年、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂等のプラスチックや無機ガラスからなるレンズ基材上に、高屈折率材料と低屈折率材料とを交互に複数積層させた無機多層膜を設けることにより、青色光が眼に与える影響を低減させた眼鏡レンズが開発されている（特許文献１及び２）。
しかしながら、真空蒸着法においては、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂等のプラスチックや無機ガラスからなる基材上に無機多層膜を直接積層させた場合には、接着力が弱く、無機多層膜が基材から剥がれてしまうおそれがある。また、特許文献２の眼鏡レンズは、基材と無機多層膜との間にポリウレタン系樹脂を主成分とするプライマー層（接着層）が設けられ、基材と無機多層膜との密着性が強化されているが、プライマー層が光の屈折に害を与えないようにするために、基材の屈折率に応じてプライマー層の樹脂の種類を選択するか、又は、その主成分となる樹脂に添加する微粒子の種類を選択する必要があり、製造が非常に煩雑になるという問題がある。
そこで、本発明は、基材に対する多層膜の密着性が良く、製造が容易な照明装置及び当該照明装置の製造方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、照射対象物に対して光を照射する照明装置であって、光を発する光源と、前記光源が発した光を透過又は反射させる基材と、前記基材の前記光源が発した光を透過又は反射させる部位に設けられた青色光低減膜とを備え、前記青色光低減膜は、透過又は反射する光の４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域における光強度を主として低減させる多層膜と、前記多層膜を前記基材に接着させる接着層とを有し、前記接着層は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする材料から形成されており、屈折率が１．３８〜１．５３であることを特徴とする。
本発明に係る照明装置において、前記接着層は、屈折率が１．３８〜１．５３に調整されたサファイアから形成されることが好ましい。
本発明に係る照明装置において、前記多層膜は、前記接着層よりも屈折率が高い高屈折率層と、該高屈折率層よりも屈折率が低い低屈折率層とが交互に積層されることにより形成されており、最上層に位置する前記高屈折率層が前記接着層上に積層されることが好ましい。
本発明に係る照明装置において、前記基材は、プラスチック又はガラスから形成されることが好ましい。
本発明に係る照明装置において、前記基材は、透光性を有するカバー部材であり、前記青色光低減膜は、前記カバー部材の入射面及び出射面の少なくとも一方に設けられるとしても良い。また、本発明に係る照明装置において、前記基材は、反射面を有する反射鏡であり、前記青色光低減膜は、前記反射鏡の反射面に設けられるとしても良い。さらに、本発明に係る照明装置において、前記光源は、ＬＥＤ素子であり、前記基材は、前記ＬＥＤ素子の周囲に設けられる透光性キャップ部材であり、前記青色光低減膜は、前記透光性キャップ部材上に設けられるとしても良い。
また、本発明に係る一の照明方法は、上述した照明装置を製造するための方法であって、前記基材上に前記接着層を積層させる接着層積層工程と、前記接着層上に前記多層膜を積層させる多層膜積層工程とを備え、前記接着層積層工程は、真空チャンバ内に、前記基材と、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする材料からなる試料とを配置する配置工程と、前記配置工程後に、前記真空チャンバ内を真空にする真空工程と、前記真空工程後に、前記試料を蒸発させ、前記基材上に蒸着させる蒸着工程とを含み、前記蒸着工程は、前記基材を加熱することなく実行されることを特徴とする。ここで、基材を加熱することがないとは、ヒータ等の加熱手段により基材を積極的に加熱しないことをいうものとする。また、本発明に係る他の照明方法は、上述した照明装置を製造するための方法であって、前記基材上に前記接着層を積層させる接着層積層工程と、前記接着層上に前記多層膜を積層させる多層膜積層工程とを備え、前記接着層積層工程は、真空チャンバ内に、前記基材と、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする材料からなる試料とを配置する配置工程と、前記配置工程後に、前記真空チャンバ内を真空にする真空工程と、前記真空工程後に、前記真空チャンバ内に酸素又はアルゴンガスを導入し、前記真空チャンバ内の圧力を前記真空工程における前記真空チャンバ内の圧力よりも高くするガス導入工程と、前記ガス導入工程後に、前記試料を蒸発させ、前記基材上に蒸着させる蒸着工程とを含むことを特徴とする。
本発明に係る照明方法において、前記試料は、サファイアであることが好ましい。
本発明に係る照明方法において、前記多層膜積層工程は、前記接着層上に該接着層よりも屈折率が高い高屈折率層を積層させる高屈折率層積層工程と、前記高屈折率層上に該高屈折率層よりも屈折率が低い低屈折率層を積層させる低屈折率層積層工程とを含むことが好ましい。
本発明によれば、基材と多層膜とが、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする材料から形成された屈折率が１．３８〜１．５３の接着層により接着されていることにより、基材に対する多層膜の密着性が良く、製造が容易な照明装置及び当該照明装置の製造方法を提供することができる。
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態に係る照明装置について、図面に基づいて説明する。なお、本発明に係る照明装置は、特に用途が限定されるものではないが、例えば、病院・診療所（クリニック）の手術室、処置室、診察室、分娩室などの医療施設や、老人ホームなどの介護施設や、化粧品、衣服及び生鮮食料品などを扱う各種商業施設や、美術館や博物館などの展示施設などの照明装置として好適に用いることができる。以下、第１実施形態の説明では、手術室に用いられる医療用照明装置（無影照明灯）を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
次に、本発明の第１実施形態に係る照明装置について、図面に基づいて説明する。なお、本発明に係る照明装置は、特に用途が限定されるものではないが、例えば、病院・診療所（クリニック）の手術室、処置室、診察室、分娩室などの医療施設や、老人ホームなどの介護施設や、化粧品、衣服及び生鮮食料品などを扱う各種商業施設や、美術館や博物館などの展示施設などの照明装置として好適に用いることができる。以下、第１実施形態の説明では、手術室に用いられる医療用照明装置（無影照明灯）を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
第１実施形態に係る医療用照明装置１は、手術室の天井に多関節アーム（図示せず）を介して水平方向及び垂直方向に移動可能に取り付けられた無影照明灯であり、図１に示すように、複数の白色ＬＥＤ（光源）１６と、これら白色ＬＥＤ１６が取り付けられた回路基板１８と、各白色ＬＥＤ１６が露出するように回路基板１８上に取り付けられた反射鏡２０と、各白色ＬＥＤ１６が発した光が照射対象物に向かう経路上に設けられ、各白色ＬＥＤ１６が発した光を透過させる透光性カバー部材４０（基材）と、透光性カバー部材４０上に積層された青色光低減膜３０とを備えている。
各白色ＬＥＤ１６は、４００〜５００ｎｍの波長領域、特に４５０ｎｍ付近に主発光ピークを有する青色光を発する青色ＬＥＤ（励起光源）と、この青色ＬＥＤから発生する青色光で励起される蛍光体とを組み合わせることにより、白色光を作出するよう構成されている。蛍光体としては、例えば、黄色蛍光体や、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体からなる複合蛍光体等の種々の蛍光体を用いることができる。このように構成された各白色ＬＥＤ１６は、図１０に示す従来の白色ＬＥＤと同様に、４０００〜５０００Ｋの色温度において、青色ＬＥＤの発光波長である４５０ｎｍ前後に特に鋭いピークが存在する分光スペクトルを有している。
反射鏡２０は、プラスチック等の適宜の材料から形成された所定の厚みを有する板材であり、図１に示すように、回路基板１８のＬＥＤ設置面上に設けられている。この反射鏡２０は、各白色ＬＥＤ１６と整合する位置にそれぞれ、各白色ＬＥＤ１６を露出させるための開口部２４が形成されている。各開口部２４は、基板１８との接触面側（背面側）から照射対象物に対向する面側（正面側）に亘って拡径となる略円錐台形状に形成されている。各開口部２４は、その内壁面に鏡面加工が施されるか、又はその内壁面が鏡面となる材質、例えばアルミニウム等で形成されることにより、各白色ＬＥＤ１６が発した光を照射対象物に向けて反射させ、照射対象物上に照明の光野を形成する反射面２２として機能するよう構成されている。
透光性カバー部材４０は、例えばプラスチックやガラス等から形成された透明な板部材であり、反射鏡２０の開口部２４を覆うように反射鏡２０の正面側（照射対象物に対向する面側）に設けられている。透光性カバー部材４０をプラスチックから形成する場合には、例えばアクリル系樹脂、チオウレタン系樹脂、メタクリル系樹脂、アリル系樹脂、エピスルフィド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、エピスルフィド樹脂、ポリエ−テルサルホン樹脂ポリ４−メチルペンテン−１樹脂、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート樹脂（ＣＲ−３９）、ポリ塩化ビニル樹脂、ハロゲン含有共重合体、及びイオウ含有共重合体等を好適に用いることが可能である。また、透光性カバー部材４０をガラスから形成する場合には、石英ガラス、軟質ガラス、ホウケイ酸ガラス等を好適に用いることが可能である。透光性カバー部材４０の屈折率（ｎｄ）は、１．４〜１．８程度である。なお、本実施形態の説明において、屈折率（ｎｄ）とは、波長５８９．３ｎｍの光に対する屈折率をいうものとする。第１実施形態では、この透光性カバー部材４０が、青色光低減膜３０が設けられる基材として機能する。
青色光低減膜３０は、図１及び図２に示すように、透光性カバー部材４０の出射面（照射対象物に対向する面）上の略全域に積層されたコーティング材である。この青色光低減膜３０は、図２に示すように、透光性カバー部材４０及び青色光低減膜３０を透過する光の４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域における光強度を主として低減させる多層膜３４と、多層膜３４を透光性カバー部材４０（基材）に接着させる接着層３２とを有している。なお、本実施形態では、透光性カバー部材４０の出射面上の略全域に青色光低減膜３０が設けられるものとして説明するが、これに限定されず、青色光低減膜３０は、各白色ＬＥＤ１６が発した光が透過する部位（すなわち、反射鏡２０の開口部２４と対応する部位）にのみ設けられるものとしても良く、また、入射面のみ又は入射面と出射面の双方に設けられるとしても良い。
接着層３２は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする材料、好適にはサファイアから形成されている。ここで、サファイアの屈折率（ｎｄ）は、１．７程度であるが、本実施形態の接着層３２は、後述する蒸着方法により、屈折率（ｎｄ）が１．３８〜１．５３、好ましくは１．４９〜１．５３、さらに好ましくは１．５０となるよう調整されている。接着層３２の屈折率（ｎｄ）が１．５３を超えると、減衰量を低下させることとなり、多層膜３４の後述する高屈折率層３６が機能しなくなるため、好ましくない。
多層膜３４は、図２に示すように、接着層３２よりも屈折率が高い高屈折率層３６と、高屈折率層３６よりも屈折率が低い低屈折率層３８とが交互に積層されることにより形成されており、最上層に位置する高屈折率層３６が接着層３２上に積層されている。具体的には、多層膜３４は、接着層３２側から順に、高屈折率層３６である第一層、低屈折率層３８である第二層、高屈折率層３６である第三層、低屈折率層３８である第四層、高屈折率層３６である第五層、及び、低屈折率層３８である第六層が積層されることにより、構成されている。
高屈折率層３６は、屈折率（ｎｄ）が１．６０以上、好適には１．６０〜２．４０程度である高屈折率材料から形成されている。高屈折率材料としては、例えば、プラセオジム（Ｐｒ，屈折率１．７０程度）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２，屈折率２．０５程度）、酸化チタン（ＴｉＯ２，屈折率２．５０〜２．７２程度）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２，屈折率１．９５程度）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ，屈折率１．７４程度）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３，屈折率１．８７程度）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５，屈折率２．１６程度）及び二酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５，屈折率２．３３程度）等から選択される１つを主成分とする材料を用いることができる。高屈折率層３６（第一層、第三層及び第五層）の膜厚は、０．５〜１．５ｎｍ、好ましくは０．７〜１．０ｎｍ、さらに好ましくは０．８ｎｍである。
低屈折率層３８は、屈折率（ｎｄ）が１．６０未満、好適には１．０〜１．５５程度である低屈折率材料から形成されている。低屈折率材料としては、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２，屈折率１．４６程度）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２，屈折率１．３８程度）及び一酸化ケイ素（ＳｉＯ，屈折率１．５５程度）等から選択される１つを主成分とする材料を用いることができる。低屈折率層３８（第二層、第四層及び第六層）の膜厚は、１．０〜１．５ｎｍであることが好ましく、１．５ｎｍであることがさらに好ましい。
このような構成を有することにより、青色光低減膜３０は、図３に示すように、４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域の光の平均透過率が、６００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域の光の平均透過率よりも低い透過特性を有している。具体的には、青色光低減膜３０は、図３に示すように、青色光低減膜３０に入射する入射光（白色ＬＥＤ１６が発した光）の４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域における最大強度Ｘ１（図１０参照）と、青色光低減膜３０を透過した透過光（照射対象物に照射される光）の４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域における最大強度Ｘ２（図４参照）とから算出される透過率が、入射光の５００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域における最大強度Ｙ１（図１０参照）と、透過光の５００ｎｍ〜８００ｎｍの波長領域における最大強度Ｙ２（図４参照）とから算出される透過率よりも低い透過特性（透過スペクトル）を有している。
また、青色光低減膜３０は、図４に示すように、透過光の４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域における最大強度Ｘ２が、入射光の４００ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域における最大強度Ｘ１の９７％以下、好ましくは９３％程度となるよう構成されている。すなわち、青色光低減膜３０は、図３に示すように、３８０ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域において最大強度となる波長（図４及び図１０に示す例では４５０ｎｍ前後）の光の透過率が９７％以下、好ましくは９３％程度である。なお、上述した青色光低減膜３０の透過率は、あくまでも一例であり、ＬＥＤ光源（青色光）の特性に応じて、適宜調整することが可能である。具体的には、多層膜３４を構成する高屈折率層３６及び低屈折率層３８の積層数を増やすことにより、青色光低減膜３０の透過率が９０％以下、さらには８５％以下となるよう調整することが可能である。また、多層膜３４を構成する高屈折率層３６及び低屈折率層３８の積層数を減らすことにより、青色光低減膜３０の透過率を９７％以上に調整することも可能である。
以上の構成を備える青色光低減膜３０は、真空蒸着法によって、透光性カバー部材４０の出射面上に蒸着されている。以下、青色光低減膜３０を透光性カバー部材４０上に蒸着させる方法、すなわち、本実施形態に係る医療用照明装置を製造する方法について、説明する。
本実施形態に係る製造方法は、概略的には、透光性カバー部材４０（基材）上に接着層３２を積層させる接着層積層工程と、接着層３２上に多層膜３４を積層させる多層膜積層工程とを備えている。
接着層積層工程は、まず、透光性カバー部材４０（基材）と、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする材料からなる試料（例えばサファイア）とを真空蒸着装置の真空チャンバ内に配置する（配置工程）。次に、真空蒸着装置の減圧手段によって真空チャンバ内を真空状態（例えば、１０−６Ｔｏｒｒ以下）にする（真空工程）。次に、真空チャンバ内の試料に対して電子ビームを照射することにより試料を蒸発させ、真空チャンバ内に配置されている透光性カバー部材４０（基材）上に供給し、蒸着させる（蒸着工程）。
この蒸着工程は、真空チャンバ内に配置された透光性カバー部材４０（基材）を加熱することなく行われる。すなわち、通常の真空蒸着法では、蒸着対象となる基材をヒータ等の加熱手段により一定温度、例えば２００℃〜４００℃程度に加熱した状態で蒸着工程を実施している。これに対し、本実施形態では、蒸着対象となる透光性カバー部材４０（基材）や膜圧測定・減衰量測定用ガラスに対して、ヒータ等の加熱手段による加熱を一切行うことなく蒸着工程を実施する。このように、本実施形態に係る製造方法は、透光性カバー部材４０（基材）を積極的に加熱することなく蒸着工程を実行することにより、酸化アルミニウム（例えばサファイア）の屈折率（ｎｄ）を１．７程度から１．３８〜１．５３にまで低下させることができる。また、本実施形態に係る製造方法は、本来高屈折率材料である酸化アルミニウム（例えばサファイア）を低屈折率化させながら透光性カバー部材４０（基材）上に蒸着させることにより、酸化アルミニウム（例えばサファイア）を透光性カバー部材４０（基材）に対して強固に密着させることができる。なお、本実施形態の説明において、基材を加熱することがないとは、接着層積層工程前及び接着層積層工程中に、ヒータ等の加熱手段により基材を積極的（意図的）に加熱しないことを意味している。よって、仮に、試料（蒸着材料）に対する加熱に伴う真空チャンバ内の温度の上昇や、蒸発した試料が基材に衝突する際の熱に起因して、基材の温度が数十℃（例えば４０℃程度）上昇した場合であっても、ヒータ等の加熱手段により基材を積極的に加熱していない場合には、基材を加熱していないといえる。
なお、本実施形態の説明においては、真空チャンバ内に配置された透光性カバー部材４０（基材）を積極的に加熱することなく蒸着工程を実行することにより、酸化アルミニウム（例えばサファイア）の屈折率（ｎｄ）を１．７程度から１．３８〜１．５３にまで低下させるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、基材を加熱させない方法に加え、又はこれに代え、真空工程後に、真空蒸着装置のガス供給手段から真空チャンバ内にガスを導入し、真空チャンバ内の圧力を、真空工程における真空チャンバ内の圧力よりも高くした状態で蒸着工程を実行する方法（ガス導入工程）を採用することもできる。具体的には、ガス導入工程は、真空工程において絶対真空（０Ｔｏｒｒ）〜１０−６Ｔｏｒｒ程度の真空状態とされた真空チャンバ内に酸素又はアルゴンガスを導入し、真空チャンバ内の圧力を１０−６Ｔｏｒｒより高く、好適には１０−５Ｔｏｒｒ〜１０−４Ｔｏｒｒ程度まで上昇させる工程である。そして、このガス導入工程を実行した後に、上述した蒸着工程を実行する。このような真空チャンバ内に酸素又はアルゴンガスを導入し、真空チャンバ内の圧力を真空工程における真空チャンバ内の圧力よりも高くした状態で蒸着工程を実行する方法によっても、酸化アルミニウム（例えばサファイア）の屈折率（ｎｄ）を１．７程度から１．３８〜１．５３にまで低下させることができる。
多層膜積層工程は、接着層３２上に接着層３２よりも屈折率が高い高屈折率層３６を積層させる高屈折率層積層工程と、高屈折率層３６上に高屈折率層３６よりも屈折率が低い低屈折率層３８を積層させる低屈折率層積層工程とを交互に実施する工程である。
高屈折率層積層工程は、接着層３２若しくは低屈折率層３８が積層された透光性カバー部材４０（基材）と、上述した高屈折率材料とを真空蒸着装置の真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内をほぼ真空となるまで減圧させた後に、真空チャンバ内の高屈折率材料に対して電子ビームを照射することにより高屈折率材料を蒸発させ、真空チャンバ内に配置されている透光性カバー部材４０（基材）の接着層３２若しくは低屈折率層３８上に供給し、蒸着させる工程である。
低屈折率層積層工程は、高屈折率層３６が積層された透光性カバー部材４０（基材）と、上述した低屈折率材料とを真空蒸着装置の真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内をほぼ真空となるまで減圧させた後に、真空チャンバ内の低屈折率材料に対して電子ビームを照射することにより低屈折率材料を蒸発させ、真空チャンバ内に配置されている透光性カバー部材４０（基材）の高屈折率層３６上に供給し、蒸着させる工程である。
このように、多層膜積層工程では、高屈折率材料に対する電子ビームの照射と、低屈折率材料に対する電子ビームの照射とを交互に行うことにより、接着層３２が積層された透光性カバー部材４０（基材）上に、高屈折率層３６と低屈折率層３８とを交互に形成し、積層することができる。
そして、以上の接着層積層工程及び多層膜積層工程により、透光性カバー部材４０（基材）上に青色光低減膜３０を成膜させることができる。また、このようにして形成された青色光低減膜３０付きの透光性カバー部材４０（基材）を、複数の白色ＬＥＤ１６、回路基板１８及び反射鏡２０等からなる照明装置と組み合わせることにより、第１実施形態に係る医療用照明装置１を製造することができる。
以上のような構成要素を備える医療用照明装置１は、白色ＬＥＤ１６が発した光が照射対象物に到達する光経路に、透過する光の４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域における光強度を主として低減させる青色光低減膜３０が設けられており、青色光低減膜３０を透過した透過光が照射対象物に対して照射されるよう構成されている。すなわち、第１実施形態に係る医療用照明装置１を用いて照射対象物を照射する方法（照明方法）は、光を発する白色ＬＥＤ１６と照射対象物との間に、上述の透過特性を有する青色光低減膜３０を介在させ、青色光低減膜３０を透過した透過光を照射対象物に対して照射するものである。
このような医療用照明装置１によれば、光源として、図１０に示すような４５０ｎｍ前後に特に鋭いピークが存在する分光スペクトルを有する白色ＬＥＤ１６を用いた場合であっても、特定の透過特性を有する青色光低減膜３０を光経路上に介在させることによって、４５０ｎｍ前後の波長の光をカット（低減）させることができる。これにより、第１実施形態に係る医療用照明装置１によれば、照射対象物に対して照射される光を、図４に示すような、４５０ｎｍ前後の鋭いピークが抑えられた（低減された）人体にやさしい光とすることができる。そして、このような利点は、施術者や医療従事者が長時間にわたり高照度環境下におかれる医療施設において、特に顕著となるものである。
また、第１実施形態に係る医療用照明装置１は、青色光低減膜３０の接着層３２が、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする材料、特にサファイアから形成されており、上述した蒸着方法により屈折率が１．３８〜１．５３となるよう調整されている。このような第１実施形態に係る医療用照明装置１によれば、蒸着時に酸化アルミニウム（特にサファイア）の屈折率を低下させた上でプラスチック又はガラスからなる基材（透光性カバー部材４０）上に積層させ、この低屈折率化させた酸化アルミニウム（特にサファイア）を介して、多層膜３４を基材（透光性カバー部材４０）に積層させているため、多層膜３４を基材（透光性カバー部材４０）上に直接積層させる場合よりも、多層膜３４と基材（透光性カバー部材４０）との密着性を飛躍的に向上させることができる。すなわち、第１実施形態に係る医療用照明装置１では、本来高屈折率材料である酸化アルミニウム（特にサファイア）を低屈折率化させてプラスチック又はガラスからなる基材上に積層させているため、屈折率を調整せずに高屈折率材料又は低屈折率材料をプラスチック又はガラスからなる基材上に積層させる場合よりも、基材に対する密着性を飛躍的に向上させることができる。また、第１実施形態に係る医療用照明装置１では、低屈折率化された酸化アルミニウム（特にサファイア）に高屈折率材料からなる高屈折率層を積層させているため、酸化アルミニウム（特にサファイア）と高屈折率層との密着性を十分に確保することができる。
さらに、第１実施形態に係る医療用照明装置１の製造方法は、上述のとおり真空蒸着法により基材（透光性カバー部材４０）に青色光低減膜３０を積層させるものであるため、クライオポンプ成膜法やイオンアシスト成膜法等の他の成膜法と比べ、青色光低減膜３０の成膜を簡単かつ低コストで行うことができる。
本発明に係る照明装置及び照明方法は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内において種々の改変を行なうことができる。
［第２実施形態］
例えば、上述した第１実施形態に係る医療用照明装置１では、青色光低減膜３０が設けられる基材が、透光性カバー部材４０であるものとして説明したが、これに限定されず、青色光低減膜３０が設けられる基材は、例えば図５に示す第２実施形態のように、反射鏡であるとしても良い。
例えば、上述した第１実施形態に係る医療用照明装置１では、青色光低減膜３０が設けられる基材が、透光性カバー部材４０であるものとして説明したが、これに限定されず、青色光低減膜３０が設けられる基材は、例えば図５に示す第２実施形態のように、反射鏡であるとしても良い。
すなわち、第２実施形態に係る医療用照明装置１１０は、図５に示すように、複数の白色ＬＥＤ（光源）１１６と、これら白色ＬＥＤ１１６が取り付けられた回路基板１１８と、各白色ＬＥＤ１１６が露出するように回路基板１１８上に取り付けられ、各白色ＬＥＤ１１６が発した光を照射対象物に対して反射させる反射鏡１２０と、反射鏡１２０の反射面１２２上（すなわち、白色ＬＥＤ１１６が発した光を反射させる部位）に積層された青色光低減膜１３０とを備えている。なお、これら白色ＬＥＤ１１６、回路基板１１８、反射鏡１２０及び青色光低減膜１３０は、第１実施形態に係る医療用照明装置１の白色ＬＥＤ１６、回路基板１８、反射鏡２０及び青色光低減膜３０と同様のものを用いることが可能であるため、その説明を省略する。また、図示の例では、透光性カバー部材が設けられていないが、透光性カバー部材が設けられる構成としても良く、この場合には、反射鏡１２０の反射面１２２に加え又はこれに代え、透光性カバー部材に青色光低減膜が設けられる構成としても良い。
［第３実施形態］
例えば、上述した第１実施形態に係る医療用照明装置１では、白色ＬＥＤ１６を露出させるための開口部２４を反射面２２として機能させる構成を例に挙げて説明したが、これに限定されず、反射鏡は、白色ＬＥＤが発した光を照射対象物に向けて反射させるように構成されるものであれば良く、例えば図６に示す第３実施形態のように、白色ＬＥＤ２１６を反射面２２２に対向配置させる構成としても良い。
例えば、上述した第１実施形態に係る医療用照明装置１では、白色ＬＥＤ１６を露出させるための開口部２４を反射面２２として機能させる構成を例に挙げて説明したが、これに限定されず、反射鏡は、白色ＬＥＤが発した光を照射対象物に向けて反射させるように構成されるものであれば良く、例えば図６に示す第３実施形態のように、白色ＬＥＤ２１６を反射面２２２に対向配置させる構成としても良い。
すなわち、第３実施形態に係る医療用照明装置２１０は、図６に示すように、照射対象物に向けて開口する複数の凹部が形成された反射鏡２２０と、反射鏡２２０の開口面側（照射対象物側の面）上に設けられた回路基板２１８と、回路基板２１８の反射鏡２２０の各凹部と整合する位置に設けられた複数の白色ＬＥＤ２１６と、反射鏡２２０の各反射面２２２上に設けられた青色光低減膜２３０とを備えている。
反射鏡２２０の各凹部は、白色ＬＥＤ２１６に向かって凹状の円錐曲面を有し、その内壁面に鏡面加工が施されるか、又はその内壁面が鏡面となる材質、例えばアルミニウム等で形成されることにより、各白色ＬＥＤ２１６が発した光を照射対象物に向けて反射させ、照射対象物上に照明の光野を形成する反射面２２２として機能するよう構成されている。
白色ＬＥＤ２１６は、反射面２２２の焦点位置に位置するように配置されており、回路基板２１８は、反射面２２２により反射された光が通過可能な形状、例えば三叉状に形成されている。なお、白色ＬＥＤ２１６及び青色光低減膜２３０は、第１実施形態に係る医療用照明装置１で用いた白色ＬＥＤ１６及び青色光低減膜３０と同じものを用いることができるため、その説明を省略する。また、図示の例では、透光性カバー部材が設けられていないが、透光性カバー部材が設けられる構成としても良く、この場合には、反射鏡２２０の反射面２２２に加え、透光性カバー部材にも青色光低減膜が設けられる構成としても良い。すなわち、第３実施形態では、反射鏡２２０が、青色光低減膜２３０が設けられる基材として機能しても良いし、反射鏡２２０及び透光性カバー部材の双方が、青色光低減膜２３０が設けられる基材として機能しても良い。
［第４実施形態］
上述した第１実施形態では、医療用照明装置（無影照明灯）を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば図７に示す第４実施形態のように、天井等に埋設される円形状の埋込型照明装置（ダウンライト）であるとしても良い。
上述した第１実施形態では、医療用照明装置（無影照明灯）を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば図７に示す第４実施形態のように、天井等に埋設される円形状の埋込型照明装置（ダウンライト）であるとしても良い。
すなわち、第４実施形態に係る埋込型照明装置３０１は、天井等に埋設可能に構成されており、図７に示すように、白色ＬＥＤ３１６が取り付けられた回路基板３１８と、白色ＬＥＤ３１６が露出するように回路基板３１８上に取り付けられた反射鏡３２０と、反射鏡３２０の開口部を覆うように反射鏡３２０の正面側（照射対象物に対向する面側）に設けられた半円球状の透光性カバー部材３４０と、反射鏡３２０の反射面３２２上及び透光性カバー部材３４０上に設けられた（積層された）青色光低減膜３３０ａ，３３０ｂとを備えている。なお、白色ＬＥＤ３１６及び青色光低減膜３３０ａ，３３０ｂは、第１実施形態に係る医療用照明装置１で用いた白色ＬＥＤ１６及び青色光低減膜３０と同じものを用いることができるため、その説明を省略する。また、第４実施形態に係る埋込型照明装置３０１において、例えば図６に示す第３実施形態と同様に、白色ＬＥＤ３１６を反射面３２２に対向配置させる構成としても良い。さらに、第４実施形態に係る埋込型照明装置３０１において、青色光低減膜３３０ａ，３３０ｂは、反射鏡３２０の反射面３２２及び透光性カバー部材３４０のいずれか一方にのみ設けられるとしても良い。すなわち、第４実施形態では、反射鏡３２０及び透光性カバー部材３４０の双方が、青色光低減膜３３０が設けられる基材として機能しても良いし、反射鏡３２０及び透光性カバー部材３４０のいずれか一方のみが、青色光低減膜３３０が設けられる基材として機能しても良い。
［第５実施形態］
また、本発明に係る照明装置は、上述した第４実施形態の円形状埋込型照明装置（ダウンライト）の他にも様々な種類の照明装置として用いることができ、例えば図８に示す第５実施形態のように、天井等に埋設される矩形状の埋込型照明装置（スクエア照明装置）としても良い。
また、本発明に係る照明装置は、上述した第４実施形態の円形状埋込型照明装置（ダウンライト）の他にも様々な種類の照明装置として用いることができ、例えば図８に示す第５実施形態のように、天井等に埋設される矩形状の埋込型照明装置（スクエア照明装置）としても良い。
すなわち、第５実施形態に係る埋込型照明装置４０１は、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、天井等に埋設可能に構成された矩形筒状のハウジング４１４と、ハウジング４１４の下端開口を覆うように設けられた矩形状の透光性カバー部材４４０と、ハウジング４１４の上端開口を覆うように設けられた矩形状の回路基板４１８と、回路基板４１８の透光性カバー部材４４０と対向する面に取り付けられた複数の白色ＬＥＤ４１６と、複数の白色ＬＥＤ４１６が発した光を照射対象物に向けて反射させるように設けられた反射鏡４２０と、反射鏡４２０の反射面４２２上及び透光性カバー部材４４０上に設けられた（積層された）青色光低減膜４３０ａ，４３０ｂとを備えている。
白色ＬＥＤ４１６は、基板４１８の長手方向に沿って一列設けられている。反射鏡４２０は、基板４１８の幅方向に沿った断面形状が、白色ＬＥＤ４１６を中心として背面側（基板４１８との接触面側）から正面側（照射対象物に対向する面側）に亘って拡径となる略円錐台形状に形成されている。なお、白色ＬＥＤ４１６及び青色光低減膜４３０ａ，４３０ｂは、第１実施形態に係る医療用照明装置１で用いた白色ＬＥＤ１６及び青色光低減膜３０と同じものを用いることができるため、その説明を省略する。また、第５実施形態に係る埋込型照明装置４０１において、例えば図６に示す第３実施形態と同様に、白色ＬＥＤ４１６を反射面４２２に対向配置させる構成としても良い。さらに、第５実施形態に係る埋込型照明装置４０１において、青色光低減膜４３０ａ，４３０ｂは、反射鏡４２０の反射面４２２及び透光性カバー部材４４０のいずれか一方にのみ設けられるとしても良い。すなわち、第５実施形態では、反射鏡４２０及び透光性カバー部材４４０の双方が、青色光低減膜４３０ａ，４３０ｂが設けられる基材として機能しても良いし、反射鏡４２０及び透光性カバー部材４４０のいずれか一方のみが、青色光低減膜４３０ａ（４３０ｂ）が設けられる基材として機能しても良い。
［第６実施形態］
また、上述した第１〜第５実施形態では、反射鏡の反射面上、及び／又は、透光性カバー部材上に青色光低減膜が設けられるものとして説明したが、これに限定されず、例えば図９に示す第６実施形態のように、白色ＬＥＤ５１６の表面上に青色光低減膜５３０が設けられるとしても良い。
また、上述した第１〜第５実施形態では、反射鏡の反射面上、及び／又は、透光性カバー部材上に青色光低減膜が設けられるものとして説明したが、これに限定されず、例えば図９に示す第６実施形態のように、白色ＬＥＤ５１６の表面上に青色光低減膜５３０が設けられるとしても良い。
すなわち、第６実施形態に係る照明装置は、図９に示すように、ＬＥＤ素子５１６ａ（光源）と、このＬＥＤ素子５１６ｂの周囲に設けられた透光性キャップ部材５１６ｂ（モールド部材、基材）とを有する白色ＬＥＤ５１６と、透光性キャップ部材５１６ｂの表面上に設けられた（積層された）青色光低減膜５３０とを備えている。なお、青色光低減膜５３０は、第１実施形態に係る医療用照明装置１で用いた青色光低減膜３０と同じものを用いることができるため、その説明を省略する。また、第６実施形態に係る照明装置において、青色光低減膜５３０が積層された白色ＬＥＤ５１６以外の構成は、第１〜第５実施形態に係る照明装置と同様とすることができるため、その説明を省略する。
［その他の代替例］
上述した第１〜第６実施形態の他に、例えば、以下の代替例を採用することができる。なお、これら代替例は例示であり、以下の態様に限定されるものではない。
上述した第１〜第６実施形態の他に、例えば、以下の代替例を採用することができる。なお、これら代替例は例示であり、以下の態様に限定されるものではない。
第１〜第６実施形態に係る説明では、青色光低減膜の特性を透過スペクトル（透過率）により定義したが、これに限定されず、上述した透過特性と同視し得るものであれば、反射スペクトル（反射率）等の種々の方法により青色光低減膜の特性を定義しても良い。なお、上述した実施形態において、透過率とは、透光性カバー部材上又は透光性キャップ部材上に青色光低減膜を設ける場合においては、青色光低減膜に入射した光が青色光低減膜から出射される光経路における透過率をいい、反射鏡の反射面に青色光低減膜を設ける場合においては、青色光低減膜に入射した光が反射面に反射されて青色光低減膜から出射される光経路における透過率をいうものとする。
１，１１０，２１０，３０１，４０１ 照明装置、１６，１１６，２１６，３１６，４１６，５１６ａ 光源、２０，１２０，２２０，３２０，４２０ 反射鏡（基材）、２２，１２２，２２２，３２２，４２２ 反射面、３０，１３０，２３０，３３０ａ，３３０ｂ，４３０ａ，４３０ｂ，５３０ 青色光低減膜、３２ 接着層、３４ 多層膜、３６ 高屈折率層、３８ 低屈折率層、４０，３４０，４４０ 透光性カバー部材（基材）、５１６ｂ 透光性キャップ部材（基材）
Claims (11)
- 照射対象物に対して光を照射する照明装置であって、
光を発する光源と、
前記光源が発した光を透過又は反射させる基材と、
前記基材の前記光源が発した光を透過又は反射させる部位に設けられた青色光低減膜と
を備え、
前記青色光低減膜は、透過又は反射する光の４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域における光強度を主として低減させる多層膜と、前記多層膜を前記基材に接着させる接着層とを有し、
前記接着層は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする材料から形成されており、屈折率が１．３８〜１．５３である
ことを特徴とする照明装置。 - 前記接着層は、屈折率が１．３８〜１．５３に調整されたサファイアから形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。 - 前記多層膜は、前記接着層よりも屈折率が高い高屈折率層と、該高屈折率層よりも屈折率が低い低屈折率層とが交互に積層されることにより形成されており、最上層に位置する前記高屈折率層が前記接着層上に積層されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。 - 前記基材は、プラスチック又はガラスから形成されている
ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の照明装置。 - 前記基材は、透光性を有するカバー部材であり、
前記青色光低減膜は、前記カバー部材の入射面及び出射面の少なくとも一方に設けられている
ことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の照明装置。 - 前記基材は、反射面を有する反射鏡であり、
前記青色光低減膜は、前記反射鏡の反射面に設けられている
ことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の照明装置。 - 前記光源は、ＬＥＤ素子であり、
前記基材は、前記ＬＥＤ素子の周囲に設けられる透光性キャップ部材であり、
前記青色光低減膜は、前記透光性キャップ部材上に設けられている
ことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の照明装置。 - 請求項１〜７いずれか１項に記載の照明装置を製造するための方法であって、
前記基材上に前記接着層を積層させる接着層積層工程と、
前記接着層上に前記多層膜を積層させる多層膜積層工程と
を備え、
前記接着層積層工程は、
真空チャンバ内に、前記基材と、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする材料からなる試料とを配置する配置工程と、
前記配置工程後に、前記真空チャンバ内を真空にする真空工程と、
前記真空工程後に、前記試料を蒸発させ、前記基材上に蒸着させる蒸着工程と
を含み、
前記蒸着工程は、前記基材を加熱することなく実行される
ことを特徴とする照明装置の製造方法。 - 請求項１〜７いずれか１項に記載の照明装置を製造するための方法であって、
前記基材上に前記接着層を積層させる接着層積層工程と、
前記接着層上に前記多層膜を積層させる多層膜積層工程と
を備え、
前記接着層積層工程は、
真空チャンバ内に、前記基材と、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とする材料からなる試料とを配置する配置工程と、
前記配置工程後に、前記真空チャンバ内を真空にする真空工程と、
前記真空工程後に、前記真空チャンバ内に酸素又はアルゴンガスを導入し、前記真空チャンバ内の圧力を前記真空工程における前記真空チャンバ内の圧力よりも高くするガス導入工程と、
前記ガス導入工程後に、前記試料を蒸発させ、前記基材上に蒸着させる蒸着工程と
を含む
ことを特徴とする照明装置の製造方法。 - 前記試料は、サファイアである
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の照明装置の製造方法。 - 前記多層膜積層工程は、
前記接着層上に該接着層よりも屈折率が高い高屈折率層を積層させる高屈折率層積層工程と、
前記高屈折率層上に該高屈折率層よりも屈折率が低い低屈折率層を積層させる低屈折率層積層工程と
を含む
ことを特徴とする請求項８〜１０いずれか１項に記載の照明装置の製造方法。
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