JPS6180203A

JPS6180203A - 光干渉体

Info

Publication number: JPS6180203A
Application number: JP59203671A
Authority: JP
Inventors: Akira Kawakatsu; 晃川勝; Tsutomu Watanabe; 力渡辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-09-28
Filing date: 1984-09-28
Publication date: 1986-04-23
Also published as: JPH0525082B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］本発明は透光性基体表面に形成された光干渉膜の剥離を
防止した光干渉体に関する。

［発明の技術的背景とその問題点」本件出願人は先に管形石英ガラスバルブの内外両面のう
ち少なくとも一方の面に酸化チタン（ＴｉＯ２）などか
らなる高屈折率層とシリカ（Ｓｉ０２）などからなる低
屈折率層とを交互重層してなる可視光透過赤外線反射干
渉膜を設けかつバルブ中心部にフィラメントを配設して
なるハロゲン電球を提案した。

このものはフィラメントから放射された光のうち可視光
が干渉膜を透過して外部に放射され、赤外線が干渉膜で
反射されてフィラメントにＺ、ｔｔ　＆してこれを加熱
するので、赤外線放射が少なくかつ効率が大幅【二向上
する利点がある。しかしながら。

このハロゲン電球は動作中バルブ温度が８００℃以上に
上昇するので、干渉膜の重層数が多くなると。

基体の熱膨張率と筒屈折率層の熱膨張率との差によって
干渉膜がクラックや剥離を生じて使用不能になる欠点が
生じる。

これに対し、バルブと干渉膜との間に中間の熱膨張率を
有する緩衝膜を介在させることが考えられるが、この場
合、干渉すべき波長域が変化して可視光透過率や赤外線
反射率が低下する場合がある。

また、近年紫外線用放電灯の前方に石英ガラスなど紫外
線透過性基板面に上述の干渉膜と同様な構成で層の厚さ
を異にする紫外線透過赤外線反射干渉膜を設けてなるフ
ィルタを設けて赤外線を含まない紫外線を照射する装置
が開発された。しかし、この場合も干渉膜な厚くすると
フィルタが動作中高温になって干渉膜がクラックや剥離
を生じやすい欠点が避けられない。

［発明の目的］本発明は高温状態で使用しても光干渉膜がクラックや剥
離をするおそれがなく、シかも干渉特性にはいささかも
支障のない光干渉体を提供することを目的とする。

［発明の概要］透光性基体と光干渉膜との間に介在させた緩衝膜を、（ａ）熱膨張率が基体と高屈折率層との中間であり、（ｂ）　　屈折率が基体のそれと近似し、（Ｃ）　　光
学膜厚が対象光の波長の１／４より小さく、することに
よって光干渉膜の光学特性を変化することなく熱膨張率
差による企みを緩和したものである。

［発明の実施例］本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

図は本発明を適用してなるハロゲン電球の一例を示す。

（１）は石英ガラスからなる肯形バルブすなわち基体、
１２）ｔｊこの基体（１）の外表面に設けられた可視光
透過赤外線反射光干渉膜、（３１、（３）は基体（１）
の両端部を圧潰封止してなる封止部、（４）　、　（４
１はこれら封止部（３１、（３）に埋設さｔ′またモリ
ブデン導入箔。

（５）　、　（５）はこれら導入箔（４）　、　＋４）
に接続して基体（１）内に導入された内導体、（６）ｌ
’ｔこ４．ら内導体（５１、（５）間に装架されたタン
グステンコイルフィラメント、（７１、（７）・・・は
このフィラメント（６）を基体（１）の中心脚近傍に支
持するアンカ、（８）は導入管（４）　、　（４）に接
続した端子である。

上記光干渉１１ｉＪ　（２）　ｔＩ′ｉ第２図に模型的
に拡大して示すように、基体（ｌｊの外表面に緩衝膜（
９）を介して積層されたもので、酸化チタン（Ｔｉ２Ｂ
）などからなる高屈折率層（２１＋　（左上りハツチン
グ）とシリカ（ｓ＋ｏｇ）などからなる低屈折率層（２
湯（右上りハツチング）とを９〜２０ノ曽交互重層して
なる。また、上記緩衝膜（９）はシリカ（上述）Ｖ主成
分とし１、これに行う累（Ｂ）　、　　りん（Ｐ）、ア
ルミニウム（Ａｔ）などの元素′８−冷加して熱膨張￥
を基体（１）と高屈折率層（２１）とのそれぞれの熱膨
張率の中間の値に調整しである。

つぎに、基体（１）、緩衝膜（９）、両層（２］）、（
２２）の−例の諸元を次表に示す。

このような重層膜を形成する方法の一例を示す〇まず、
第１図のような封止電球を製造し、その表面を清浄にす
る。そして、エチルシリケートにほう素、りん、アルミ
ニウムなどの有機化合物を適量添加して有機溶剤に溶解
し、シリコン含有量２〜１０重量％、粘度的９．９ＣＰ
Ｓに調整し、このシリコン液に上記の電球を浸漬して所
定速度で引上げ、乾燥後空気中で約６００℃５分間焼成
して緩衝膜（９）を形成する。つぎに、テトライソプロ
ピルチタネートを有機溶剤に溶解し、チタン含有−ｉ２
〜ｌＯ２〜１０粘度的２．０ＣＰ８Ｉ：調整し、このチ
タン液に緩衝膜（８）を形成した電球を浸漬して所定速
度で引上げ、乾燥後空気中で約６００℃５分間焼成して
緩衝膜（９）上に高屈折率層ｃ２１）を形成する。つぎ
に、はう素などを含まないエチルシリケートを有機溶剤
に溶解し、シリコン含有量２〜１０重ｉチ、粘度約１．
０ｃｐｓに調整し、このシリコン液に高屈折率層０１）
を形成した電球を浸漬して所定速度で引上け。

乾燥後空気中で約６００℃５分間焼成して高屈折率層Ｑ
υ上に低屈折率層（２２１を形成する。このように、高
屈折率層０１）の形成と低屈折率層（２２１の形成とを
交互（：所定回数繰返して光干渉膜（２）を形成する。

つぎに５本実施例電球の作用を説明する。端子＋８）　
、　（８）間に給電すればフィラメント（６）　＃′１
発熱して可視光とともに大量の赤外線を放射する。そし
て。

これらの光のうち可視光は光干渉膜（２）を透過して外
部に放射され、赤外線は光干渉膜（２）で反射されてフ
ィラメント（６）に帰還し、これを加熱してより多くの
光を発する。すなわち、この電球は赤外線放射が少なく
、かつ効率が高い。

また、この電球は点灯により基体（１）表面が８００℃
以上になるが、基体（１）表面と光干渉膜（２）との間
に基体（１）と高屈折率層Ｃυとの中間の熱膨張率を有
する緩衝膜（９）が介在しているので、基体（１）と高
屈折率層（２１）との熱膨張率に大差がおるにもかかわ
らず１両者（ＩＬＯＩ）の熱膨張差に起因するφみが緩
和され、クラックや剥離を生ずることがない。したがっ
て、光干渉膜（２）の層数な多くできる。

さらに１木霊球において、緩＠膜（９）の屈折率が基体
（１）のそれに近似し、かつ光学膜厚が曇λ未満である
ので、光学的３二基体（１）の一部とみなすことができ
、光干渉膜（２）の光学特性に伺んら影待するところが
なく、設計通りの波長域の光を反射あるいは透過する。

さらに、緩＠膜（９）に基体（１）表面の微細な傷や凹
凸を埋込んで光学的悪影響を除く付帯効果もある。

つぎに、本実施例電球において、緩衝膜（９）の熱膨張
率と光干渉膜（９）の剥離との相関を調査し、この結果
を第３図に示した。図は横軸に緩＊１膜（９）の熱膨張
率をｘｌ（ｌ　　ｆｃの単位でとり、縦軸に光干渉膜（
２）の１−数をとったもので、曲線ｔｒｉ緩衝膜（９）
の熱膨張率に対応し、て剥離を生じたときの光干渉膜（
２）の層数を示す。そうして０記号の曲線は＃１う素。

・記号の曲線けりん、△記号の１脚はアルミニウムを添
加したときの層数をそれぞれ示す。この第３図から、緩
衝膜（９）の緩衝作用は添、加しｆｃ動物質は関係なく
、添加した結果得られた熱膨張率によって定まることが
理解できる。そうして、緩衝膜（９）の好ましい熱膨張
率は基体（１１と高屈折率層＆］）との中間で、特に好
ましい範囲は１０〜ｓｏ　ｘ　ｌｏ　７℃である。

なお、前述の実施例（：おける光干渉膜は可視光を透過
し、赤外線を反射したが、本発明はこれに限らず、高屈
折率層と低屈折率層との層の厚さを調整することにより
、紫外線を透過し、可視光あるいは赤外線を反射させる
こともでき、このような光干渉膜を紫外線透過性基体表
面に緩衝膜を介して形成すれば紫外線照射装置における
可視光あるいは赤外線を遮断するフィルタが得られ、動
作時の高温による光干渉膜のクラックや剥離が防止でき
る。

さらに、本発明において、高屈折率層は酸化チタンに限
らず、酸化亜鉛（ｚｎｏｓ）　＋酸化ジルコン（ＺｒＯ
２）、酸化タンタル（Ｔａ２０５）などでもよく、また
、低屈折率層はシリカに限らず、ぶつ化マグネシウム（
ＭｇＦ）などでもよく、さらに、基体は石英ガラスに限
らず、所要の透過性と光屈折率と耐熱性とを併有すれば
よい。そうして、基体の形状は用途に応じて自由に選択
できる。そうして、緩衝膜の光学膜厚は対象とする光の
波長の１／４より小さければよく、たとえば紫外線透過
可視光反射膜の場合は８００Ａ未満にすｔばよい。

［発明の効果］本発明の光干渉体は透光性基体表面（ユ緩衝膜を設けて
そのうえに高屈折率層と低屈折率層とを交互重層してな
る光干渉膜を密着積層したものにおいて、緩衝膜を（ａ）熱膨張率が基体と高屈折率層との中間であり。

（ｂ）　　屈折率が基体のそれと近似し、（Ｃ）光学膜
厚が対象光の波長のｈより小さい、ように限定したので
、基体と高屈折率層との熱膨張差に起因する光干渉膜の
クラックや剥離を防止して光干渉膜の層数な多くして干
渉特性を向上でき、しかも光干渉膜の光学特性シーは何
んの影響もなく、設計通りθ）干渉特性を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図に本発明の光干渉体の一実施例の断面図、第２図
は同じく要部の模型的拡大断面図、第３図は同じく緩衝
膜の膜厚の％（ユ好ましい範囲を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透光性基体表面に緩衝膜を設けてそのうえに高屈
折率層と低屈折率層とを交互重層してなる光干渉膜を密
着積層したものにおいて、上記緩衝膜は、（ａ）熱膨張率が上記基体と上記高屈折率層との中間で
あり、（ｂ）屈折率が上記基体のそれと近似し、（ｃ）光学膜厚が対象光の波長の１／４より小さい、こ
とを特徴とする光干渉体。
（２）基体は石英ガラスからなり、かつ緩衝膜はシリカ
を主成分としこれに他の元素を配合して熱膨張率を調整
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光干
渉体。