(57)【要約】  【課題】  赤外線投光器用の赤外線透過フィルタにおいて可視光の漏れをなくすることは不可能であるが、この漏れる光に色彩を生じるものとなり、車両などの場合、表示ランプの点灯との誤認を生じる。  【解決手段】  本発明により、白熱電球からの発光色中から赤外線を選択する赤外線透過をフィルタ１であり、この赤外線透過をフィルタは、可視光領域に吸収特性を有して漏れ光の量を調整している第一の積層膜グループ２と、可視光領域の漏れ光に対して波長制御を行い、漏れ光に対する色度を制御している第二の積層膜グループ３と、赤外線を透過させる波長制御を行う第三の積層膜グループ４とが光源側から順次に形成されて成り、第一の積層膜グループと第二の積層膜グループとを透過した漏れ光が規定の色度範囲内にある白色光である赤外線透過フィルタとすることで課題を解決する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
白熱電球からの発光色中から主として赤外線を選択する赤外線透過をフィルタであり、前記赤外線透過をフィルタは、高屈折率膜と低屈折率膜との対の複数が積層された３種類の積層膜グループで構成され、前記積層膜グループは可視光領域に吸収特性を有して漏れ光の量を調整している第一の積層膜グループと、前記可視光領域の前記漏れ光に対して波長制御を行い、該漏れ光に対する色度を制御している第二の積層膜グループと、赤外線を透過させる波長制御を行う第三の積層膜グループとが光源側から順次に形成されて成り、第一の積層膜グループと第二の積層膜グループとを透過した前記漏れ光は規定の色度範囲内にある白色光であることを特徴とする赤外線透過フィルタ。
【請求項２】
可視光領域に吸収特性を有する前記第一の積層膜グループを形成するための高屈折率膜側の膜材料は、金属Si、アモルファスSi、ポリSi、Geの何れかであることを特徴とする請求項１記載の赤外線透過フィルタ。
【請求項３】
第二の積層膜グループ、および、第三の積層膜グループを形成するための高屈折率膜側の膜材料は、TiO2、Ta2O5、Nb2O5、Al2O3の何れかであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の赤外線透過フィルタ。
【請求項４】
前記第一の積層膜グループの第１層目は膜設計波長λに対して、１／６４λ〜λの範囲で膜厚を可変することで、前記漏れ光の透過率を調整していることを特徴とする請求項１〜請求項３何れかに記載の赤外線透過フィルタ。
【請求項５】
第一〜第三の積層膜グループの低屈折率膜はSiO2、MgF2の何れかであることを特徴とする請求項１〜請求項４何れかに記載の赤外線透過フィルタ。
【請求項６】
第一の積層グループ、および、第二の積層膜グループにおけるSi/SiO2、TiO2/SiO2の積層は、自在に漏れ光透過率や漏れ光の色調（波長３８０nm〜７８０nmの範囲）の制御が行われて所望の色度とする調整が行われていることを特徴とする請求項１〜請求項５何れかに記載の赤外線透過フィルタ。
【請求項７】
上記請求項１〜請求項６の何れかに記載の赤外線透過フィルタを具備することを特徴とする赤外線投光器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、夜間においてもすれ違い配光で走行せざるを得ないような状況では、遠方に対する視認性が不足し、障害物を確認するのが遅れるなど危険な状況を生じる可能性があるので、いわゆる、ナイトビジョンと称されて、対向車の運転者には幻惑を生じさせない赤外線投光器で前方を照射しておき、赤外線に感度を有する撮像管などで撮影した画像をディスプレイに表示させることで遠方視界を確保するときに用いられる赤外線投光器、及び、この赤外線投光器に可視光カット用として具備される赤外線透過フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の赤外線フィルターとしては高屈折率膜としてのシリコン(Si)と、低屈折率膜としての二酸化ケイ素(SiO2)とを交互に積層し、９００〜１５００nmの赤外線領域で８０％以上の透過率を得、４００〜８００nmの可視光領域で０．１％以下の透過率とした赤外線透過フィルタが知られている。
【特許文献１】特開２０００−３１４８０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、車両に搭載するために小型化が行われ、これにより、ハロゲン電球などの発光源と、赤外線透過フィルタの距離が近づけられた赤外線投光器においては、可視光に対する透過率を０．００１％以下（上記、従来例の僅かに１／１００の光量）とするときにも可視光線が漏れ、対向車の運転者などから赤外線投光器の存在が検知されるという結果が得られている。
【０００４】
よって、例えば、漏れ光が赤色であるときには、車両の後方に備えられているストップライト、テールライトなどと誤認される恐れを充分に生じるものとなり、また、黄色、橙色などであれば方向指示灯、車幅灯、駐車灯などと誤認される恐れを生じ、更にそれ以外の灯色であれば車両以外のものであるとの誤認を生じる恐れもある。
【０００５】
よって、赤外線投光器を必要とするアクティブ方式のナイトビジョンを車両に設置するときには、前記赤外線投光器から漏れる可視光に対して色度を白色と指定することで、無用の誤認を生じないようにすることが定められた。しかしながら、上記に説明した従来の赤外線透過フィルタの構成においては、漏れ出る可視光の色度までも制御できるような技術は存在せず、よって、制御の方法がなく要求される色度が得られないという問題点を生じている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、白熱電球からの発光色中から主として赤外線を選択する赤外線透過をフィルタであり、前記赤外線透過をフィルタは、高屈折率膜と低屈折率膜との対の複数が積層された３種類の積層膜グループで構成され、前記積層膜グループは可視光領域に吸収特性を有して漏れ光の量を調整している第一の積層膜グループと、前記可視光領域の前記漏れ光に対して波長制御を行い、該漏れ光に対する色度を制御している第二の積層膜グループと、赤外線を透過させる波長制御を行う第三の積層膜グループとが光源側から順次に形成されて成り、第一の積層膜グループと第二の積層膜グループとを透過した前記漏れ光は規定の色度範囲内にある白色光であることを特徴とする赤外線透過フィルタを提供することで課題を解決するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、高屈折率膜と低屈折率膜とを積層して赤外線透過フィルタを形成するに当たり、可視光部分の透過率を制御する第一の積層膜グループと、この第一の積層膜グループにより透過した可視光を、可視光に対して波長選択制を有するものとした第二の積層膜グループを透過させることで所定の白色光に変換し、そして、所望の波長範囲の赤外線は第三の積層膜グループで設定するものとしたことで、赤外線投光器としての性能も満足させると共に、完全になくすることが不可能な漏出光も規定の白色のものとして、他の灯具などとの誤認を避け、課題を解決するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る赤外線透過フィルタ１の構成を模式的に示したもので、この赤外線透過フィルタ１は、ガラス基板など透明な基板５上に形成されるものであり、まず、前記基板５上には、それぞれが所定の膜厚に形成され、高屈折率部材により形成された薄膜２Ａと、低屈折率部材にあり形成された薄膜２Ｂとが対とされたものが、更に複層に積層された第一の積層膜グループ２が形成されている。
【０００９】
また、前記第一の積層膜グループ２の上面には、同様にそれぞれが所定の膜厚に形成された、高屈折部材による薄膜３Ａと、低屈折部材による薄膜３Ｂとが交互に所定枚数積層された第二の積層膜グループ３が形成されており、更に、前記第二の積層膜グループ３の上方には、同様に高屈折部材による薄膜４Ａと、低屈折部材による薄膜４Ｂとにより構成された第三の積層膜グループ４が設けられている。そして、本発明においては、それぞれの積層膜グループ２、３、４毎、或いは、それらが複合して所定の作用を行うものとされている。
【００１０】
以下、上記に記載したように本発明により三層の積層膜グループ２、３、４を設けるときの各積層膜グループ２、３、４の構成、及び、それらを組合わせたときの作用、効果について説明を行う。まず、第一の積層膜グループ２は、本発明の赤外線透過フィルタ１においては、前記基板５側に設けられて、基本的には赤外線を透過させ、可視光線を遮断する作用を行う。
【００１１】
前記第一の積層膜グループ２は、例えば、Si（屈折率４．２）など高屈折率部材の薄膜２Ａと、SiO2（屈折率１．４６）など低屈折率部材の薄膜２Ｂを交互に適宜層に積層したものであり、前記薄膜２Ａ、２Ｂは、例えば遮蔽を目的とする光の波長に対して１／４波長など所定の膜厚とされている。
【００１２】
そして、この第一の積層膜グループ２の特性は主として可視光線の減衰を目的として形成されており、赤外線に対してはそれ程に損失を生じることなく透過させるものとされている。但し、前記可視光線に対しては、光量を減衰させることが第一目的として考慮され、透過してしまう可視光線の色彩については、それ程に考慮が行われるものではない。
【００１３】
そして、本発明では、前記第一の積層膜グループ２に重ねて、同様に、例えば、TiO2（屈折率２．２８）など高屈折率部材の薄膜３Ａと、SiO2（屈折率１．４６）など低屈折率部材の薄膜３Ｂとが積層された第二の積層膜グループ３が形成されている。そして、この第二の積層膜グループ３の主たる機能は、前記した第一の積層膜グループ２を透過した可視光の色調の調整であり、第一の積層膜グループ２は、上記にも説明したように可視光を減衰させることが主目的であるので、漏出する光は前記第一の積層膜グループ２の特性に応じる着色が行われているものとなる。
【００１４】
そこで、前記第二の積層膜グループ３は、前記第一の積層膜グループ２を透過する光の赤光（Ｒ）、緑光（Ｇ）、青光（Ｂ）の成分値を参照して、設計波長値λ２の値を設定することで、この第二の積層膜グループ３を透過するときの赤光（Ｒ）、緑光（Ｇ）、青光（Ｂ）の比率を変え、結果として、第一の積層膜グループ２と第二の積層膜グループ３とを透過した後の光の色彩が、規定の白色の範囲内にあるように調整する。
【００１５】
尚、上記したように、第二の積層膜グループ３の設計波長値λ２の調整のみでは、漏れる光に規定の白色光の範囲となる色彩が与えられないときには、第一の積層膜グループ２の設計波長値λ１にも、可視光の漏出量に悪い影響を生じない範囲で変更を行い、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色の比率をより白色光が得られるように変更を行っても良いものである。
【００１６】
そして、前記第三の積層膜グループ４は、前記第二の積層膜グループ３の外面を覆い設けられるものであり、第二の積層膜グループ３と同様な素材の高屈折率部材部材と、低屈折率部材とを用いて形成されている。但し、設計波長値λ３は、より長波長側に設定されて、ナイトビジョンとして規定されている赤外線範囲のみを透過し放射するようにされている。
【００１７】
以上が、本発明に係る赤外線透過フィルタ１の構成、および、作用であり、従来は必要帯域のみに注目し、本発明の第三の積層膜グループ４のみで赤外線透過フィルタを形成していたのに対して、本発明では第一、第二の積層膜グループ２、３を加えることで、完全に無いものとはできない可視の漏出光に対して、白色光を生じるものとして他の目的の車両用灯具として誤認されることをなくするのである、
【実施例１】
【００１８】
図２に示すものは、本発明に係る赤外線透過フィルタ１の構成の例を実施例１として示すものであり、図中の層番号１から層番号６までが第一の積層膜グループ１に相当し、この実施例１ではSi/SiO2の積層で可視光域の漏れ光量を調整している。また、層番号７から層番号１２までが第二の積層膜グループ３に相当しTiO2/SiO2の積層で、前記第一の積層膜グループ１を透過した可視光域の漏れ光の波長制御を行い、前記漏れ光の色度が規定の白色光の領域内となるように制御している。そして、層番号１３から層番号２８までが第三の積層膜グループ４に相当し、TiO2/SiO2の積層で、ナイトビジョン用の赤外線を、例えばハロゲンランプの光線中から生成している。
【００１９】
図３、図４に示すグラフは、上記図２に示した赤外線透過フィルタ１の波長特性を示すものであり、図３は全体の波長特性τａ１を示すものであり、ナイトビジョン用の投光器として要求される８００nmより長い波長を効率良く透過する特性が得られていることが理解できる。
【００２０】
また、図４は、図３に示した波長特性の可視光τｂ１の部分を拡大して表示したものであり、略４００〜７００nm（紫色〜赤色）の可視光の範囲では最大３％程度の漏れ光を生じているものとなっているが、その光色度は、ｘ＝０．３３８，ｙ＝０．３３８であり実質的に白色光である。
【実施例２】
【００２１】
図５に示すものは、本発明に係る赤外線透過フィルタ１の構成の例を実施例２として示すものであり、この実施例２では、図中の層番号１から層番号９までを第一の積層膜グループ１として形成している。尚、第二の積層膜グループ３に相当する部分、第三の積層膜グループ４に相当する部分は、層数、膜厚共に実施例１と同様である。
【００２２】
このように可視光に対する透過率を制御するための第一の積層膜グループ１の層数を増やしたことで、図６に示すように全体波長τａ２中のナイトビジョン用の投光器として要求される８００nmより長い波長に対する特性にはそれ程に影響を与えることなく、図７に示すように略４００〜７００nm（紫色〜赤色）の可視光τｂ２の範囲での透過率を、略１％以下と格段に減少させることが可能となる。また、漏れ光の光色度も、ｘ＝０．３３８，ｙ＝０．３３２であり実質的に白色光である。
【実施例３】
【００２３】
図８に示すものは、本発明に係る赤外線透過フィルタ１の構成の例を実施例３として示すものであり、この実施例３は、基本的には第一の実施例の、第一の積層膜グループ１のSiで形成された第１層の膜厚を１／８・λ１から１／１６・λ１に変更したものである。この結果、図９にも示すように全体波長τａ３中の赤外光領域における透過率には、実質的に何らの変化も生じないが、図１０に示すように可視光領域τｂ３においては透過光量が略倍増している。但し、漏れ光の光色度は、ｘ＝０．３１２，ｙ＝０．３３５であり実質的に白色光であることが保たれている。
【実施例４】
【００２４】
図１１に示すものは、本発明に係る赤外線透過フィルタ１の構成の例を実施例４として示すものであり、この実施例４は、基本的には第一の実施例の、第一の積層膜グループ１のSiで形成された第１層の膜厚を１／８・λ１から３／１６・λ１に変更したものである。この結果、図１２に示すように全体波長τａ４の赤外光領域における透過率には、顕著な変化は生じていないが、図１３に示すように可視光領域τｂ４においては透過光量が実施例３のものに比べて略半減以下となっている。そして、漏れ光の光色度は、ｘ＝０．３２０，ｙ＝０．３１７であり実質的に白色光である。
【００２５】
以上のように構成された赤外線透過フィルタ１は、例えば回転放物面として形成された反射鏡１１と、この反射鏡１１の焦点の位置にフィラメント１２ａが配置されたハロゲンランプ１２と、前記反射鏡１１とハロゲンランプ１２の前方を覆うレンズ１３とから構成される灯具の光路中に設置されて、前記ハロゲンランプ１２からの可視光を遮蔽し、前記した灯具をして赤外線投光器１０とするものとなる。
【実施例５】
【００２６】
図１４は実施例５として示す赤外線投光器１０であり、この実施例５においては前記赤外線透過フィルタ１は、前記レンズ１３と一体化して設けられている。このようにすることで、ハロゲンランプ１２からの直射光も、反射光も全て赤外線透過フィルタ１（即ち、レンズ１３）を透過して外部に放射されるものとなるので、赤外線投光器１０しての性能を満足するものとなる。
【００２７】
また、このように赤外線透過フィルタ１をレンズ１３と一体化する方式では、発光源であるフィラメント１２ａと赤外線透過フィルタ１との間に距離を設けやすいので、漏れ光も赤外線透過フィルタ１の一箇所に集中することなく、全面に分散するものとなり、漏れ強度も均一化されて、見栄えも向上する。
【実施例６】
【００２８】
図１５は実施例６として示す赤外線投光器１０であり、この実施例６では、赤外線透過フィルタ１は、ハロゲンランプ１２のバルブ１２ｂの外径に一体化されている。このようにすることで、反射鏡１１、レンズ１３などには特別なものを用意する必要はなく、赤外線透過フィルタ１が設けられたハロゲンランプ１２を取付けるのみで、一般の灯具が赤外線投光器１０として使用可能となる。
【実施例７】
【００２９】
図１６は実施例７として示す赤外線投光器１０であり、この実施例７では、前記赤外線透過フィルタ１をハロゲンランプ１２に対して着脱自在な可動式として設け、例えば、赤外線透過フィルタ１を前方に移動させたときには、ハロゲンランプ１２からの直射光が反射鏡１１に達し、レンズ１３からは白色光が放射され、赤外線透過フィルタ１を後方に移動させたときには、赤外線透過フィルタ１を透過した光が反射鏡１１に達して、レンズ１３からは赤外光が放射されるようにしたものである。
【００３０】
このようにすることで、例えば、ヘッドライト、フォグライトなど可視光を投射する灯具と、ナイトビジョン用の赤外線投光器１０とを必要に応じて切り返えて使用できるものとなり、灯具としての用途の拡大が図れるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る赤外線透過フィルタの構成の例を略示的に示す説明図である。
【図２】本発明に係る赤外線透過フィルタの実施例１に係る構成を示す構成図である。
【図３】実施例１に係る赤外線透過フィルタの全波長特性を示すグラフである。
【図４】実施例１に係る赤外線透過フィルタの可視光領域における漏れ光の発生の状態を拡大して示すグラフである。
【図５】本発明に係る赤外線透過フィルタの実施例２に係る構成を示す構成図である。
【図６】実施例２に係る赤外線透過フィルタの全波長特性を示すグラフである。
【図７】実施例２に係る赤外線透過フィルタの可視光領域における漏れ光の発生の状態を拡大して示すグラフである。
【図８】本発明に係る赤外線透過フィルタの実施例３に係る構成を示す構成図である。
【図９】実施例３に係る赤外線透過フィルタの全波長特性を示すグラフである。
【図１０】実施例３に係る赤外線透過フィルタの可視光領域における漏れ光の発生の状態を拡大して示すグラフである。
【図１１】本発明に係る赤外線透過フィルタの実施例４に係る構成を示す構成図である。
【図１２】実施例４に係る赤外線透過フィルタの全波長特性を示すグラフである。
【図１３】実施例４に係る赤外線透過フィルタの可視光領域における漏れ光の発生の状態を拡大して示すグラフである。
【図１４】本発明に係る赤外線投光器の実施例５の構成を示す略示的な断面図である。
【図１５】本発明に係る赤外線投光器の実施例６の構成を示す略示的な断面図である。
【図１６】本発明に係る赤外線投光器の実施例７の構成を示す略示的な断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…赤外線透過フィルタ
２…第一の積層膜グループ
２Ａ…高屈折率部材により形成された薄膜
２Ｂ…低屈折率部材により形成された薄膜
３…第二の積層膜グループ
３Ａ…高屈折率部材により形成された薄膜
３Ｂ…低屈折率部材により形成された薄膜
４…第三の積層膜グループ
４Ａ…高屈折率部材により形成された薄膜
４Ｂ…低屈折率部材により形成された薄膜
５…基板
１０…赤外線投光器
１１…反射鏡
１２…ハロゲンランプ
１２ａ…フィラメント
１２ｂ…バルブ
１３…レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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