(57)【要約】  本発明は、透光性のランプ管、このランプ管に収容された発光手段およびランプ管上に配置された干渉フィルタから成り、干渉フィルタは複数の光学低屈折率層および光学高屈折率層を備えた複数の積層体（３０，３２，３４）を有しており、その第１の積層体（３０）は望ましくない光スペクトルを吸収する吸収フィルタとして少なくとも２つの吸収層とそのあいだに配置された光学低屈折率中間層とから構成されている、ＮＩＲ波長領域の光を形成するＮＩＲ白熱灯、特にハロゲン白熱灯に関する。本発明によれば、第１の積層体（３０）は主として赤色スペクトル領域の光に対して小さい透過率を有し、その他の積層体（３２，３４）はＮＩＲ波長領域にフィルタエッジを有する。
2008530725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性のランプ管（８）、該ランプ管に収容された発光手段（１２）およびランプ管上に配置された干渉フィルタ（２８）を有しており、該干渉フィルタは複数の光学低屈折率層および光学高屈折率層を備えた複数の積層体（３０，３２，３４）を有しており、第１の積層体（３０）は望ましくない光スペクトルを吸収する吸収フィルタとして少なくとも２つの吸収層とそのあいだに配置された光学低屈折率中間層とから構成されている、
近赤外波長領域（ＮＩＲ波長領域）の電磁放射を形成する白熱灯において、
吸収フィルタとしての第１の積層体（３０）は主として赤色スペクトル領域の光に対して小さい透過率を有し、
干渉フィルタ（２８）のその他の積層体（３２，３４）はＮＩＲ波長領域にフィルタエッジを有する
ことを特徴とする近赤外波長領域の電磁放射を形成する白熱灯。
【請求項２】
吸収層および光学低屈折率中間層の層厚さはこれらの層が赤色スペクトル領域の光に対して小さな透過率を有しかつＮＩＲ波長領域の光に対して大きな透過率を有するように最適化されている、請求項１記載のランプ。
【請求項３】
ランプ管上に直接に配置された第１の吸収層の層厚さと光学低屈折率中間層に続く第２の吸収層の層厚さとの比は約１：３〜１：９の範囲にある、請求項１または２記載のランプ。
【請求項４】
２つの吸収層はＦｅ２Ｏ３層である、請求項３記載のランプ。
【請求項５】
第１の吸収層の層厚さは約２０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲にあり、および／または、第２の吸収層の層厚さは約１８０ｎｍ〜２１０ｎｍの範囲にある、請求項３または４記載のランプ。
【請求項６】
光学低屈折率層はＳｉＯ２層であり、光学高屈折率層はＮｂ２Ｏ５層である、請求項１から５までのいずれか１項記載のランプ。
【請求項７】
光学低屈折率層の層厚さは主として約１００ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲にあり、光学高屈折率層の層厚さは主として約３０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲にあり、該２つの層は交互に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のランプ。
【請求項８】
干渉フィルタ（２８）は少なくとも３つの積層体（３０，３２，３４）から成る、請求項１から７までのいずれか１項記載のランプ。
【請求項９】
干渉フィルタ（２８）の第２の積層体（３２）はビーム方向で見て層厚さ約１０ｎｍ〜２０ｎｍの最初の光学高屈折率層を有しており、および／または、干渉フィルタ（２８）の第３の積層体（３４）は層厚さ約２５ｎｍ〜４５ｎｍの最後の光学高屈折率層を有している、請求項８記載のランプ。
【請求項１０】
干渉フィルタ（２８）は３６個の層を有する、請求項１から９までのいずれか１項記載のランプ。
【請求項１１】
干渉フィルタ（２８）はフィルタエッジが波長領域７６０ｎｍ〜１０００ｎｍ、有利には波長領域７８０ｎｍ〜７９０ｎｍに入るように形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のランプ。
【請求項１２】
波長領域５９０ｎｍ〜７００ｎｍの光に対する吸収フィルタの透過率は５０％以下である、請求項１記載のランプ。
【請求項１３】
１０％から８０％への透過率の遷移が５０ｎｍ以下の波長領域で生じるようにフィルタエッジが形成されている、請求項１または１１記載のランプ。
【請求項１４】
当該のランプ（１）は暗視装置、例えば車両ＮＩＲヘッドランプにおいて使用される、請求項１から１３までのいずれか１項記載のランプ。
【請求項１５】
当該のランプ（１）は加熱用赤外投光器として使用される、請求項１から１３までのいずれか１項記載のランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の上位概念に記載の白熱灯に関する。
【０００２】
従来技術
この種の白熱灯は例えば自動車技術分野においてアクティブ暗視装置の近赤外光源（ＮＩＲ光源）として用いられる。
【０００３】
例えば車両に配置される暗視装置では、車両のフロント部に配置されたＮＩＲヘッドランプが近赤外光を放射し、道路上または道路脇の対象物で反射した光がＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサを備えたディジタルカメラにより検出される。カメラによって受信された画像は車両内の画面に表示されるか、ヘッドアップディスプレイを介してドライバーの視界内のキャノピーガラスへ投影される。アクティブ暗視装置を用いることにより、従来のヘッドランプで対象物が認識可能となるより前にドライバーに対象物が可視となる。ここで、対向交通者がＮＩＲヘッドランプをテールランプまたはブレーキランプと誤認しないようにするには、光学フィルタを介して全ての可視波長領域の光を完全に抑圧する必要がある。抑圧される可視波長領域（ＶＩＳ波長領域）から画像に対して有効なＮＩＲ波長領域への遷移領域は急峻なフィルタエッジによりきわめて狭くなければならない。フィルタエッジが急峻であれば、一方では遷移領域がＶＩＳ波長領域に入りこんで望ましくない赤色残留光が放射されることが阻止され、他方では遷移領域がＮＩＲ波長領域へ広がって当該の波長領域での放射強度が低下することが阻止される。
【０００４】
独国公開第１００２３９３６号明細書から、可視赤色スペクトルの光を形成する白熱灯が公知である。このランプのランプ管は５つの積層体から成る耐熱性の酸化物干渉フィルタコーティングを有している。干渉フィルタの第１の積層体は、望ましくない青色から紫色のスペクトルを吸収する２つの薄い吸収層を統合した吸収層を形成している。後続の４つの積層体に被着された干渉コーティングは光学低屈折率層および光学高屈折率層から成り、青色から紫色のスペクトル領域の光をさらに抑圧して可視赤色スペクトル領域のフィルタエッジを形成するために用いられる。この白熱灯は急峻なフィルタエッジにより波長約５９０ｎｍの可視赤色光を形成する。ただしこのフィルタエッジをＮＩＲ波長領域へシフトするには、干渉フィルタに厚い層を用いなければならない。というのは、短波長のＶＩＳ領域の透過が生じ、ＮＩＲ分野にとって望ましくない残留光が放射されてしまうからである。
【０００５】
発明の概要
本発明の基礎とする課題は、従来の手段に比べていっそう可視光を抑圧でき、近赤外領域に最大透過率を有する白熱灯を提供することである。
【０００６】
この課題は、本発明の請求項１の特徴部分に記載の白熱灯により解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項から得られる。
【０００７】
本発明は、透光性のランプ管、このランプ管に収容された発光手段およびランプ管上に配置された干渉フィルタを有しており、干渉フィルタは複数の光学低屈折率層および光学高屈折率層を備えた複数の積層体を有しており、その第１の積層体は望ましくない光スペクトルを吸収する吸収フィルタとして少なくとも２つの吸収層とそのあいだに配置された光学低屈折率中間層とから構成されている、近赤外領域の光を形成するＮＩＲ白熱灯に関する。本発明によれば、第１の積層体は主として赤色スペクトル領域の光に対して小さい透過率を有し、第２の積層体および第３の積層体はＮＩＲ波長領域にフィルタエッジを有する。第１の積層体である吸収フィルタの赤色スペクトル領域の透過率が小さく、続く第２の積層体および第３の積層体の層厚さを急峻なフィルタエッジとＮＩＲスペクトル領域の光に対する高い透過率とが得られるように最適化できるので、従来技術よりも少ない数の積層体しか要さない。これにより所望のＮＩＲスペクトル領域の電磁放射が放射され、望ましくない赤色残留光は大幅に阻止される。
【０００８】
有利には、吸収層および光学低屈折率中間層の層厚さはこれらの層が赤色スペクトル領域の光に対して小さな透過率を有しかつＮＩＲ波長領域の光に対して大きな透過率を有するように選定されている。特に、吸収フィルタは波長領域５９０ｎｍ〜７００ｎｍでは５０％以下の透過率を有する。本発明の干渉フィルタのフィルタエッジは上述した理由から急峻に形成されており、透過率１０％から８０％への遷移が５０ｎｍより狭い波長領域で生じる。
【０００９】
本発明の有利な実施形態によれば、２つの吸収層は酸化鉄Ｆｅ２Ｏ３から成る。Ｆｅ２Ｏ３層は充分な層厚さがあれば紫色から赤色へのスペクトル領域で金属特性を呈し、ＮＩＲ波長領域で誘電体特性を呈する。Ｆｅ２Ｏ３層の層厚さを最適化することにより、光学低屈折率中間層と組み合わせて、ＮＩＲ波長領域の高い透過率と可視の紫色から赤色へのスペクトル領域の高い吸収率とを達成することができる。
【００１０】
別の有利な実施形態によれば、ランプ管上に直接に配置された第１の吸収層の層厚さと光学低屈折率中間層に続く第２の吸収層の層厚さとの比は約１：３〜１：９の範囲にある。
【００１１】
ここで、第１の吸収層の層厚さは約２０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲にあり、および／または、第２の吸収層の層厚さは約１８０ｎｍ〜２１０ｎｍの範囲にある。
【００１２】
干渉フィルタはフィルタエッジが波長領域７６０ｎｍ〜１０００ｎｍ、特に有利には波長領域７８０ｎｍ〜７９０ｎｍに入るように形成されている。これにより、本発明の白熱灯からＮＩＲ波長領域の光が放射され、望ましくない赤色残留光の放射が阻止されることが保証される。
【００１３】
別の有利な実施形態によれば、光学低屈折率層はＳｉＯ２層であり、光学高屈折率層はＮｂ２Ｏ５層である。薄膜技術で通常使用される他の材料、例えばＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＺｒＯ２，ＨｆＯ２または金属窒化物を使用してもよい。干渉フィルタコーティングは従来技術から一般に公知のコーティングプロセス、例えばスパッタリングプロセスまたはＣＶＤプロセスによって行うことができる。
【００１４】
光学低屈折率層の層厚さは主として約１００ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲、光学高屈折率層の層厚さは主として約３０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲にあり、これら２つの層は交互にランプ管上に配置されている。
【００１５】
特に有利には、干渉フィルタは少なくとも３つの積層体から成り、および／または、３６個の層を有する。
【００１６】
有利には、干渉フィルタの第２の積層体は層厚さ約１０ｎｍ〜２０ｎｍの光学高屈折率層を有しており、および／または、干渉フィルタの第３の積層体は層厚さ約２５ｎｍ〜４５ｎｍの光学高屈折率層を有している。
【００１７】
本発明の白熱灯は有利には暗視装置、特に車両ＮＩＲヘッドランプの赤外投光器として使用される。ただし本発明のランプを加熱用赤外投光器として使用することもできる。
【００１８】
図面の簡単な説明
以下に本発明を有利な実施例に則して詳細に説明する。図１には本発明の有利な実施例による白熱灯の側面図が示されている。図２には従来技術の複数の積層体を有する干渉フィルタの透過曲線のグラフが示されている。図３には本発明の干渉フィルタの透過曲線のグラフが示されている。
【００１９】
本発明の有利な実施例
図１にはＮＩＲ波長領域の光を形成する白熱灯１が示されている。この白熱灯は車両ＮＩＲヘッドランプ内のアクティブ暗視装置の光源として用いられる。白熱灯１は封止部材２として形成されたランプソケット４と、ランプ軸線Ａ−Ａを中心として回転対称に構成されたランプ管８とを有する。ランプ管８は排気部材６を介して封止され、発光手段１２を包囲するランプ管ガラス１０から成る。発光手段１２はランプ管８内で軸線方向に配向された白熱フィラメント１６であり、そのフィラメント端部１４はそれぞれ封止部材２に埋め込まれたモリブデンシート１８，２０に溶接されている。モリブデンシート１８，２０はそれぞれ封止部材２から突出している電流供給線２２，２４に接続されている。ランプ管８の外表面のほぼ全体が干渉フィルタ２８によってコーティングされており、この干渉フィルタは、本発明によれば、ＮＩＲ波長領域の光に対して高い透過率を有し、他のスペクトル領域の光に対してほとんど不透性である。
【００２０】
干渉フィルタ２８は下掲の表１によれば全部で３６個の干渉吸収層から成っている。これらの層は、従来技術のように５つではなく、３つの積層体３０，３２，３４に配置されている。３つの積層体はランプ管８の外表面２６に近い方から層番号１，２，・・・と番号が付されている。
【００２１】
干渉フィルタ２８の層構造は、スパッタリング技術によって交互にランプ管８上に被着された光学低屈折率層および光学高屈折率層から成る。
【００２２】
干渉フィルタ２８の第１の積層体３０は吸収フィルタとして構成されており、ランプ管８上に直接に被着される。吸収フィルタは、物理的層厚さ約３２ｎｍの第１の吸収層であるＦｅ２Ｏ３層（酸化鉄層）、物理的層厚さ約１９４ｎｍの第２の吸収層であるＦｅ２Ｏ３層、および、これらの吸収層のあいだに配置された物理的層厚さ約５５ｎｍの光学低屈折率中間層であるＳｉＯ２層（二酸化ケイ素層）から成る。第１の吸収層の層厚さと第２の吸収層の層厚さとの比は約１：６であり、第２の吸収層は第１の吸収層よりも格段に厚く構成されている。第２の吸収層であるＦｅ２Ｏ３層が層厚さ１９４ｎｍを有することから、この層は紫色から赤色へのスペクトル領域では金属特性を呈し、ＮＩＲ波長領域では誘電体特性を呈する。光学低屈折率中間層であるＳｉＯ２層と組み合わせて用いられることにより、ＮＩＲ波長領域の高い透過率と可視の紫色から赤色へのスペクトル領域の高い吸収率とが達成される。本発明によれば吸収フィルタの赤色スペクトル領域の透過率は小さいので、従来技術で５つ必要であった積層体も３つのみで済む。これは第１の積層体３０に続く第２の積層体３２および第３の積層体３４の層厚さが急峻なフィルタエッジおよびＮＩＲ波長領域の光に対する高い透過率に対して最適化されるからである。これにより所望のＮＩＲ波長領域の光を放射し、望ましくない赤色残留光を阻止することができる。
【００２３】
第２の積層体３２は、光学高屈折率層であるＮｂ２Ｏ５層（五酸化ニオブ層）および光学低屈折率層であるＳｉＯ２層の組を８回反復した層列から成る。この第２の積層体３２は青色から紫色のスペクトル領域の光に対して小さな透過率を有しており、第１の積層体３０によって形成される吸収フィルタに加えて、黄色から緑色のスペクトル領域の光のさらなる抑圧に用いられる。
【００２４】
第３の積層体３４も同様に光学高屈折率層であるＮｂ２Ｏ５層および光学低屈折率層であるＳｉＯ２層の組を８回反復した層列から成り、赤色スペクトルの抑圧のほか、干渉フィルタ２８のＮＩＲ波長領域約７９０ｎｍの位置にあるフィルタエッジの調整に用いられる。この積層体のＮｂ２Ｏ５層およびＳｉＯ２層の層厚さは、干渉フィルタ２８が波長約７９０ｎｍの位置で可視スペクトル領域の小さな透過率からＮＩＲ波長領域の高い透過率への透過率を急峻に遷移させるように最適に選定されている。
【００２５】
図２には、吸収フィルタとして構成された第１の積層体３０の透過特性が実線の曲線３６で、第２の積層体３２の透過特性が点線の曲線３８で、第３の積層体３４の透過特性が一点鎖線の曲線４０で示されている。また独国公開第１００２３９３６号明細書に記載されている従来技術の第１の積層体の透過特性が破線の曲線４２で示されている。
【００２６】
曲線３６からわかるように、第１の積層体３０である吸収フィルタは、ＮＩＲ分野での適用に望ましくない赤色スペクトル領域から短波長紫色スペクトル領域すなわち約７２０ｎｍより短い光の大部分を吸収するように構成されている。曲線３８，４０の透過率の約４００ｎｍ〜５８０ｎｍの領域での変動は第１の積層体３０の吸収作用により重畳される。従来技術のフィルタの曲線４２で表される透過率に比べて、本発明の吸収フィルタの透過率は赤色スペクトル領域で小さくなっているので、続く積層体の必要数を少なくすることができる。これは、積層体３２，３４の層厚さが急峻なフィルタエッジと７８０ｎｍより長いＮＩＲ波長領域の光に対する高い透過率とが得られるように最適化されるからである。このため、干渉フィルタ２８を５つではなく３つの積層体から形成できる。干渉フィルタ２８の第２の積層体３２および第３の積層体３４は、緑色から赤色のスペクトル領域の透過率のさらなる抑圧と急峻なフィルタエッジの形成とを担当している。図２の曲線４０からわかるように、透過率が入射光の５０％となっている第３の積層体３４のフィルタエッジは約７９０ｎｍの位置にある。
【００２７】
図３には３つの積層体３０，３２，３４からなる本発明の完全な干渉フィルタ２８の透過特性の曲線が示されており、ここでのフィルタエッジは７８０ｎｍ〜７９０ｎｍのあいだにある。干渉フィルタ２８での透過率１０％から８０％への遷移はわずか３７ｎｍの狭い波長領域で生じている。これにより所望のＮＩＲ波長領域の電磁放射が放射され、望ましくない赤色残留光は阻止される。したがって本発明の白熱灯１はＮＩＲ波長領域の電磁放射を発光し、車両ＮＩＲヘッドランプ内のアクティブ暗視装置のための赤外投光器として使用することができる。
【００２８】
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、特に干渉層に対して別の適切な材料およびコーティングプロセスを使用することができる。コーティングプロセスに応じて、光学高屈折率材料として選択的に例えばＴｉＯ２（二酸化チタン）を使用してもよい。ＴｉＯ２の物理的層厚さは種々の屈折率に基づいて係数ほぼ０．９で適合化される。
【００２９】
また本発明では光学高屈折率層、光学低屈折率層または積層体の数を変更することもできる。
【００３０】
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、特に任意のランプ管ジオメトリを備えた白熱灯に適用可能である。暗視装置の光源として適用されるほか、本発明のランプは加熱用赤外投光器などにも使用できる。
【００３１】
上述した有利な実施例は最小の残留可視光に対して調整される。層の設計を修正することにより、残留光値およびその放射色温度を多様に調整することができる。
【００３２】
本発明は、透光性のランプ管８、このランプ管に収容された発光手段１２およびランプ管上に配置された干渉フィルタ２８から成り、この干渉フィルタは複数の光学低屈折率層および光学高屈折率層を備えた複数の積層体３０，３２，３４を有しており、その第１の積層体３０は望ましくない光スペクトルを吸収する吸収フィルタとして少なくとも２つの吸収層とそのあいだに配置された光学低屈折率中間層とから構成されている、ＮＩＲ波長領域の光を形成する白熱灯１、特にハロゲン白熱灯に関する。本発明によれば、第１の積層体３０は主として赤色スペクトル領域の光に対して小さい透過率を有し、その他の積層体３２，３４はＮＩＲ波長領域にフィルタエッジを有する。
【００３３】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の白熱灯の側面図である。
【図２】従来技術の干渉フィルタの透過曲線のグラフである。
【図３】本発明の干渉フィルタの透過曲線のグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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