JPH0743444B2 - 光源装置 - Google Patents
光源装置Info
- Publication number
- JPH0743444B2 JPH0743444B2 JP60242995A JP24299585A JPH0743444B2 JP H0743444 B2 JPH0743444 B2 JP H0743444B2 JP 60242995 A JP60242995 A JP 60242995A JP 24299585 A JP24299585 A JP 24299585A JP H0743444 B2 JPH0743444 B2 JP H0743444B2
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- Japan
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- light
- refractive index
- light source
- film
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は光源と可視光反射赤外線透過膜などの光干渉膜
を形成した曲面状反射鏡とを対設してなる光源装置にお
いて、光干渉膜の光学特性が位置的に変化することを防
止したものである。
を形成した曲面状反射鏡とを対設してなる光源装置にお
いて、光干渉膜の光学特性が位置的に変化することを防
止したものである。
たとえば店舗照明用などに反射鏡付ハロゲン電球が多用
されている。このものは小形ハロゲン電球の背後を回転
放物面をなすガラス反射体の表面に可視光反射赤外線透
過膜が形成され、この反射膜によってハロゲン電球から
放射された光のうち可視光を前方に反射し、赤外線を後
方に放射するので被照射体を熱損しない利点がある。し
かし、このような可視光反射赤外線透過膜は酸化チタン
(TiO2)などからなる高屈折率層とシリカ(SiO2)など
からなる低屈折率層とを9〜15層交互重層したもので光
の干渉によって、或る波長域の光は透過し、ある波長域
の光は反射する性質を有し、これら透過あるいは反射す
る波長域は高屈折率層および低屈折率層の厚さに関係す
るので、従来は反射体全面に一様な厚さに形成してい
た。なお、このような可視光反射赤外線透過膜のよう
に、光の干渉を利用して特定波長の光を反射あるいは透
過させる多重層光学膜を光干渉膜と総称している。
されている。このものは小形ハロゲン電球の背後を回転
放物面をなすガラス反射体の表面に可視光反射赤外線透
過膜が形成され、この反射膜によってハロゲン電球から
放射された光のうち可視光を前方に反射し、赤外線を後
方に放射するので被照射体を熱損しない利点がある。し
かし、このような可視光反射赤外線透過膜は酸化チタン
(TiO2)などからなる高屈折率層とシリカ(SiO2)など
からなる低屈折率層とを9〜15層交互重層したもので光
の干渉によって、或る波長域の光は透過し、ある波長域
の光は反射する性質を有し、これら透過あるいは反射す
る波長域は高屈折率層および低屈折率層の厚さに関係す
るので、従来は反射体全面に一様な厚さに形成してい
た。なお、このような可視光反射赤外線透過膜のよう
に、光の干渉を利用して特定波長の光を反射あるいは透
過させる多重層光学膜を光干渉膜と総称している。
そして、この反射鏡付ハロゲン電球で白色被照射面を照
射した場合、被照射面が近すぎると、この被照射面の光
軸を中心として色のついた光の輪が形成され、この光の
輪が当っている被照射体は異なった色に見えるという現
象の発生があった。
射した場合、被照射面が近すぎると、この被照射面の光
軸を中心として色のついた光の輪が形成され、この光の
輪が当っている被照射体は異なった色に見えるという現
象の発生があった。
本発明は光源と対設させた曲面状の反射体に高屈折率層
と低屈折率層とを交互重層してなる光干渉膜を形成した
光源装置において、光干渉膜の膜厚を部位によって変え
ることにより反射あるいは透過する波長域を一様にした
ものを提供することを目的とする。
と低屈折率層とを交互重層してなる光干渉膜を形成した
光源装置において、光干渉膜の膜厚を部位によって変え
ることにより反射あるいは透過する波長域を一様にした
ものを提供することを目的とする。
なお、光干渉フィルタにおいて膜厚を連続的に変えるこ
とはたとえば特開昭59−72861号公報によって開示され
ているが、この公報に記載されたものは結像レンズおよ
び多層膜フィルタを介しCCD(固定映像素子)などのラ
インセンサーに画像を読取る装置である。この装置は結
像レンズを介して極めて狭い透過波長範囲内で読取りを
行わせるもので、フィルタの移動のみでレンズ性能を悪
化させることなく色特性を大きくシフトできるものであ
る。
とはたとえば特開昭59−72861号公報によって開示され
ているが、この公報に記載されたものは結像レンズおよ
び多層膜フィルタを介しCCD(固定映像素子)などのラ
インセンサーに画像を読取る装置である。この装置は結
像レンズを介して極めて狭い透過波長範囲内で読取りを
行わせるもので、フィルタの移動のみでレンズ性能を悪
化させることなく色特性を大きくシフトできるものであ
る。
すなわち、このフィルタは分光感度の調整や感色性など
色特性を大きく変化させることを目的とし、多層膜フィ
ルタはその膜の膜厚を連続的に変化させて、必要な光色
が得られる部分を適宜選択してフィルタ効果をだしてい
るもので、本願発明とはその思想、構成および効果が全
く異なるものである。
色特性を大きく変化させることを目的とし、多層膜フィ
ルタはその膜の膜厚を連続的に変化させて、必要な光色
が得られる部分を適宜選択してフィルタ効果をだしてい
るもので、本願発明とはその思想、構成および効果が全
く異なるものである。
本発明は光源から曲面状反射体に入射した光の入射角分
布に対応して高屈折率層および低屈折率層からなる光干
渉膜の厚さを変化させて光学的特性を一様にしたもので
ある。
布に対応して高屈折率層および低屈折率層からなる光干
渉膜の厚さを変化させて光学的特性を一様にしたもので
ある。
発明の理論的説明: 本発明者は種々研究の結果、上述のように光源装置から
の照射光に色のついた光輪が現れるのは光源からの光の
入射角が異なっているためであるとの結論に達した。こ
の関係を第1図によって説明する。図において、(A)
を光源、(B)をこの光源(A)に対設した屈折層と
し、この屈折層(B)の厚さをdmm、屈折率をnとす
る。そうして、光源(A)から3本の光束(R1),
(R2),(R3)がそれぞれ入射角θ1(0度),θ
2(小さい。),θ3(大きい。)で入射し、この屈折
層(B)内を透過して下方に向うとする。このとき、同
じ厚さの屈折層でも入射角θが大きいと層の厚さが大き
くなったと同じ結果になり、放射点における光の位相が
ずれる。そこで、入射角θに起因する干渉の位相のずれ
δを求めると次の式で表わされる。
の照射光に色のついた光輪が現れるのは光源からの光の
入射角が異なっているためであるとの結論に達した。こ
の関係を第1図によって説明する。図において、(A)
を光源、(B)をこの光源(A)に対設した屈折層と
し、この屈折層(B)の厚さをdmm、屈折率をnとす
る。そうして、光源(A)から3本の光束(R1),
(R2),(R3)がそれぞれ入射角θ1(0度),θ
2(小さい。),θ3(大きい。)で入射し、この屈折
層(B)内を透過して下方に向うとする。このとき、同
じ厚さの屈折層でも入射角θが大きいと層の厚さが大き
くなったと同じ結果になり、放射点における光の位相が
ずれる。そこで、入射角θに起因する干渉の位相のずれ
δを求めると次の式で表わされる。
ここでλは光の波長を示す。
すなわち、入射角θが大きくなると干渉の位相は短波長
側にずれる。したがって、入射角θによる位相のずれを
なくするためには層の厚さdを変えてdcosθが一定にな
るようにすればよい。換言すれば、光干渉膜において入
射角による位相のずれをなくするには高屈折率層および
低屈折率層の両方ともdcosθが一定になるよう入射角θ
に対応して層の厚さdを変化させればよい。
側にずれる。したがって、入射角θによる位相のずれを
なくするためには層の厚さdを変えてdcosθが一定にな
るようにすればよい。換言すれば、光干渉膜において入
射角による位相のずれをなくするには高屈折率層および
低屈折率層の両方ともdcosθが一定になるよう入射角θ
に対応して層の厚さdを変化させればよい。
そして、第2図に示すように光干渉膜(I)が形成され
た反射体(図示しない。)が放物面をなし、その焦点に
光源(A)が位置している場合には、光干渉膜(I)各
部における入射角θは光干渉膜(I)の縁に近ずくほど
大きくなるので、dcosθができるだけ一定になるよう、
縁に近ずくほど各層の厚さを大きくすればよい。さら
に、反射体(図示しない。)の曲面に沿って形成された
光干渉膜(I)がだ円面や双曲面の場合にもほぼ同様で
ある。
た反射体(図示しない。)が放物面をなし、その焦点に
光源(A)が位置している場合には、光干渉膜(I)各
部における入射角θは光干渉膜(I)の縁に近ずくほど
大きくなるので、dcosθができるだけ一定になるよう、
縁に近ずくほど各層の厚さを大きくすればよい。さら
に、反射体(図示しない。)の曲面に沿って形成された
光干渉膜(I)がだ円面や双曲面の場合にもほぼ同様で
ある。
ただし、上述の理論は近似的なもので、実際には入射角
θが変わると屈折層の見掛け上の屈折率が変わるので、
完全に補正することはできないが、実用上支障ない程度
に補正することは容易である。
θが変わると屈折層の見掛け上の屈折率が変わるので、
完全に補正することはできないが、実用上支障ない程度
に補正することは容易である。
このような光干渉膜を形成する方法は種々考えられる
が、その若干の例を模式で次に示す。
が、その若干の例を模式で次に示す。
第3図に示すように透明基体(P1)上に蒸発器(E)を
対設し、基体(P1)の背面からヒータ(H)の熱を反射
鏡(M)で照射して中心部ほど高温になるようにして真
空蒸着すれば周辺に近ずくほど厚い屈折層(B)が得ら
れる。このようにして、たとえば酸化チタンからなる高
屈折率層とシリカからなる低屈折率層とを15〜20層交互
重層すればよい。なお、図では平板状の透明基体(P1)
が示されているが、もちろん曲面状であっても周辺に近
ずくほど厚い屈折層(B)が形成される。
対設し、基体(P1)の背面からヒータ(H)の熱を反射
鏡(M)で照射して中心部ほど高温になるようにして真
空蒸着すれば周辺に近ずくほど厚い屈折層(B)が得ら
れる。このようにして、たとえば酸化チタンからなる高
屈折率層とシリカからなる低屈折率層とを15〜20層交互
重層すればよい。なお、図では平板状の透明基体(P1)
が示されているが、もちろん曲面状であっても周辺に近
ずくほど厚い屈折層(B)が形成される。
あるいは、第4図に示すように、内面が回転放物面をな
し背部にランプ取付け孔(Q)を有するわん形基体
(P2)の開口縁を有機金属化合物溶液(L)に浸し、ラ
ンプ取付け孔(Q)に吸い口(T)を付して排気して液
(L)を取付け孔(Q)近傍まで上昇させ、ついで、吸
い口(T)から管理された速度で気体を導入して所望の
速度で液(L)の面を低下させる。この気体の導入速度
を制御することによって基体(P2)内面の塗膜の厚さを
所望のとおり開口縁に近ずくほど厚くなるように制御で
きる。そして、このようにして得られた塗膜を燃成すれ
ば金属酸化物からなり所望の厚さ分布を有する屈折層が
得られる。このようにして、たとえば酸化チタンからな
る高屈折率層とシリカからなる低屈折率層とを所望によ
り9〜15層交互重層すればよい。
し背部にランプ取付け孔(Q)を有するわん形基体
(P2)の開口縁を有機金属化合物溶液(L)に浸し、ラ
ンプ取付け孔(Q)に吸い口(T)を付して排気して液
(L)を取付け孔(Q)近傍まで上昇させ、ついで、吸
い口(T)から管理された速度で気体を導入して所望の
速度で液(L)の面を低下させる。この気体の導入速度
を制御することによって基体(P2)内面の塗膜の厚さを
所望のとおり開口縁に近ずくほど厚くなるように制御で
きる。そして、このようにして得られた塗膜を燃成すれ
ば金属酸化物からなり所望の厚さ分布を有する屈折層が
得られる。このようにして、たとえば酸化チタンからな
る高屈折率層とシリカからなる低屈折率層とを所望によ
り9〜15層交互重層すればよい。
実施例 本実施例は上述の光源装置を店舗照明などに使用する反
射器付ハロゲン電球に適用したものである。その詳細を
第5図および第6図に示す。図中(1)はハロゲン電球
本体すなわち光源、(2)はこの光源(1)の基部に装
着された口金、(3)はこの口金(2)に装置されて光
源(1)を包囲する内面が回転放物面をなすガラスなど
からなる耐熱性透光性基体、(4)はこの基体(3)の
内面に形成された可視光反射赤外線透過膜すなわち光干
渉膜である。
射器付ハロゲン電球に適用したものである。その詳細を
第5図および第6図に示す。図中(1)はハロゲン電球
本体すなわち光源、(2)はこの光源(1)の基部に装
着された口金、(3)はこの口金(2)に装置されて光
源(1)を包囲する内面が回転放物面をなすガラスなど
からなる耐熱性透光性基体、(4)はこの基体(3)の
内面に形成された可視光反射赤外線透過膜すなわち光干
渉膜である。
上記光干渉膜(4)は第6図に模型的に拡大して示すよ
うに、基体(3)内面に酸化チタンなどからなる高屈折
率層(41),(41),…とシリカなどからなる低屈折率
層(42),(42),…とを20〜26層交互重層したもの
で、各層(41),(42)の厚さを適当にしたことにより
光の干渉によってハロゲン電球本体すなわち光源(1)
から入射した光のうち可視光を前方に反射し、赤外線を
透過して基体(3)の背後に放射するものである。
うに、基体(3)内面に酸化チタンなどからなる高屈折
率層(41),(41),…とシリカなどからなる低屈折率
層(42),(42),…とを20〜26層交互重層したもの
で、各層(41),(42)の厚さを適当にしたことにより
光の干渉によってハロゲン電球本体すなわち光源(1)
から入射した光のうち可視光を前方に反射し、赤外線を
透過して基体(3)の背後に放射するものである。
そうして、本実施例の特徴は上述の理論的説明において
述べかつ第2図に示したように、光干渉膜(4)を構成
する高屈折率層(41)および低屈折率層(42)の厚さを
光源(1)からの入射角の分布に対応して基体(3)の
開口縁に近ずくほど厚くしたことにより、上述のdcosθ
が極力一様になるようにしたことである。
述べかつ第2図に示したように、光干渉膜(4)を構成
する高屈折率層(41)および低屈折率層(42)の厚さを
光源(1)からの入射角の分布に対応して基体(3)の
開口縁に近ずくほど厚くしたことにより、上述のdcosθ
が極力一様になるようにしたことである。
すなわち基体(3)に形成された高屈折率層(41)およ
び低屈折率層(42)からなる光干渉膜(4)は、光源
(1)からの光の入射角θが大きくなるにしたがい、そ
の膜厚を厚くした。
び低屈折率層(42)からなる光干渉膜(4)は、光源
(1)からの光の入射角θが大きくなるにしたがい、そ
の膜厚を厚くした。
この結果、可視光の反射波長域および赤外線の透過波長
域が光干渉膜(4)の全面においてほぼ一様になり、か
つその反射率および透過率も低入射角部位とほぼ同じに
なった。この結果、本実施例反射鏡付きハロゲン電球の
可視光放射効率が著く向上し、かつ放射光中の赤外線が
著く減少した。
域が光干渉膜(4)の全面においてほぼ一様になり、か
つその反射率および透過率も低入射角部位とほぼ同じに
なった。この結果、本実施例反射鏡付きハロゲン電球の
可視光放射効率が著く向上し、かつ放射光中の赤外線が
著く減少した。
つぎに、本実施例において光干渉膜(4)の入射角によ
る分光反射率の変化を調査し、この結果を第7図に示し
た。図は横軸に波長をnmの単位でとり、縦軸に反射率を
相対値でとったもので、実線は入射角0度、鎖線は入射
角46度および破線は入射角57.4度の部位における分光反
射率をそれぞれ示す。
る分光反射率の変化を調査し、この結果を第7図に示し
た。図は横軸に波長をnmの単位でとり、縦軸に反射率を
相対値でとったもので、実線は入射角0度、鎖線は入射
角46度および破線は入射角57.4度の部位における分光反
射率をそれぞれ示す。
また、比較のため上述の実施例と同様な光干渉膜おいて
各屈折率層がいずれも全面一様な厚さに構成されている
従来例をとり、上述と同様に入射角0度、46度および5
7.4度の部位における分光反射率をとり、これを第8図
に示した。これらの図から明らかなとおり、本実施例の
光干渉膜(4)は可視光の透過波長域および赤外線の透
過波長域が入射角の異る部位においても極めて近似して
いることが理解できる。
各屈折率層がいずれも全面一様な厚さに構成されている
従来例をとり、上述と同様に入射角0度、46度および5
7.4度の部位における分光反射率をとり、これを第8図
に示した。これらの図から明らかなとおり、本実施例の
光干渉膜(4)は可視光の透過波長域および赤外線の透
過波長域が入射角の異る部位においても極めて近似して
いることが理解できる。
つぎに、上述の本実施例反射鏡付きハロゲン電球と、上
述の従来例とにつきランプ特性を比較した。この結果を
次表に示す。
述の従来例とにつきランプ特性を比較した。この結果を
次表に示す。
この表からも明らかなとおり、本実施例の反射鏡付きハ
ロゲン電球は従来例に比較して格段に明るくなり、かつ
熱線カット率がほとんど低下していないことが理解でき
る。
ロゲン電球は従来例に比較して格段に明るくなり、かつ
熱線カット率がほとんど低下していないことが理解でき
る。
なお、本発明において、反射基体の形状は回転だ円面体
や双曲線面体など曲面状であればよく、また、反射基体
は拡散透光性のものでもよい。
や双曲線面体など曲面状であればよく、また、反射基体
は拡散透光性のものでもよい。
また、光干渉膜は可視光透過赤外線反射膜、干渉色フイ
ルタ膜など、光の干渉を利用して特定波長域の光を選択
的に透過または反射するものであればよく、基体の表裏
両面のうち少なくとも一方の面に形成してあればよい。
そして、高屈折率層は酸化チタンのほか酸化ジルコン
(ZnO2)、酸化錫(SnO2)、酸化アンチモン(SbO2)な
ど既知のどのようなものでもよく、また、低屈折率層は
シリカのほか、酸化マグネシウム(MgO)、ふっ化カル
シウム(CaF2)など既知のどのようなものでもよい。
ルタ膜など、光の干渉を利用して特定波長域の光を選択
的に透過または反射するものであればよく、基体の表裏
両面のうち少なくとも一方の面に形成してあればよい。
そして、高屈折率層は酸化チタンのほか酸化ジルコン
(ZnO2)、酸化錫(SnO2)、酸化アンチモン(SbO2)な
ど既知のどのようなものでもよく、また、低屈折率層は
シリカのほか、酸化マグネシウム(MgO)、ふっ化カル
シウム(CaF2)など既知のどのようなものでもよい。
さらに、光源は普通電球、メタルハライドランプあるい
は蛍光ランプなどの放電ランプなどでもよい。
は蛍光ランプなどの放電ランプなどでもよい。
光源に対設した曲面状の透光性基体の表面に高屈折率層
と低屈折率層とを交互重層してなる光干渉膜を形成した
ものにおいて、この光干渉膜に対する光源からの光の入
射角度が大きくなるにしたがい高屈折率層および低屈折
率層の厚さが厚くなるように形成させたので、光干渉膜
の全面において透過または反射する波長域が一様にな
り、かつその反射率または透過率も一様になり、色輪、
色縞、明暗縞などの発生がなくなった。
と低屈折率層とを交互重層してなる光干渉膜を形成した
ものにおいて、この光干渉膜に対する光源からの光の入
射角度が大きくなるにしたがい高屈折率層および低屈折
率層の厚さが厚くなるように形成させたので、光干渉膜
の全面において透過または反射する波長域が一様にな
り、かつその反射率または透過率も一様になり、色輪、
色縞、明暗縞などの発生がなくなった。
第1図は光源装置における光干渉膜の屈折層内における
光の入射角と層内の通過距離との関係を示す模型図、第
2図はだ円面をなす光干渉膜において部位によって入射
角が異なることを示す説明図、第3図は光干渉膜の形成
方法の一例を示す説明図、第4図は形成方法の他の例を
示す説明図、第5図は本発明の光源装置の一適用例の断
面図、第6図は同じく要部の模型的拡大断面図、第7図
は上述の適用例における光干渉膜が入射角の大小による
光学的特性の変化が少ないことを示すグラフ、第8図は
従来例における光干渉膜が入射角の大小によって光学的
特性が大きく変化することを示すグラフである。 (A)……光源 (B)……屈折層 (R1),(R2),(R3)……光束 (θ1),(θ2),(θ3)……入射角 (I)……光干渉膜 (1)……光源 (3)……基体 (4)……光干渉膜 (41)……高屈折率層 (42)……低屈折率層
光の入射角と層内の通過距離との関係を示す模型図、第
2図はだ円面をなす光干渉膜において部位によって入射
角が異なることを示す説明図、第3図は光干渉膜の形成
方法の一例を示す説明図、第4図は形成方法の他の例を
示す説明図、第5図は本発明の光源装置の一適用例の断
面図、第6図は同じく要部の模型的拡大断面図、第7図
は上述の適用例における光干渉膜が入射角の大小による
光学的特性の変化が少ないことを示すグラフ、第8図は
従来例における光干渉膜が入射角の大小によって光学的
特性が大きく変化することを示すグラフである。 (A)……光源 (B)……屈折層 (R1),(R2),(R3)……光束 (θ1),(θ2),(θ3)……入射角 (I)……光干渉膜 (1)……光源 (3)……基体 (4)……光干渉膜 (41)……高屈折率層 (42)……低屈折率層
Claims (1)
- 【請求項1】光源と、この光源に対設された曲面状基体
と、この基体の表面に高屈折率層および低屈折率層を交
互に重層して形成した光干渉膜とを具備したものにおい
て、上記曲面状基体に形成した光干渉膜は上記光源から
の光の入射角が大きくなるにしたがいその膜厚が厚くな
っていることを特徴とする光学装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60242995A JPH0743444B2 (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | 光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60242995A JPH0743444B2 (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | 光源装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8112693A Division JPH08273415A (ja) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | 反射鏡付光源 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62103602A JPS62103602A (ja) | 1987-05-14 |
JPH0743444B2 true JPH0743444B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=17097324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60242995A Expired - Lifetime JPH0743444B2 (ja) | 1985-10-31 | 1985-10-31 | 光源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0743444B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6417005A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-20 | Japan Aviation Electron | Curved reflecting mirror |
JPH01161301A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Toshiba Glass Co Ltd | 多層膜反射鏡の製造方法 |
JPH02106702A (ja) * | 1988-10-15 | 1990-04-18 | Minolta Camera Co Ltd | 複写機用干渉膜フィルタ |
JPH0622824Y2 (ja) * | 1989-09-29 | 1994-06-15 | ウシオ電機株式会社 | 液晶プロジェクター装置 |
JPH03146942A (ja) * | 1989-11-02 | 1991-06-21 | Toshiba Corp | 液晶投射型表示装置 |
JPH08273415A (ja) * | 1996-05-07 | 1996-10-18 | Toshiba Lighting & Technol Corp | 反射鏡付光源 |
TWI539230B (zh) | 2007-05-09 | 2016-06-21 | 杜比實驗室特許公司 | 三維影像之投影與觀看系統(一) |
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