(57)【要約】    【課題】  規格化が見込まれている水銀フリータイプの自動車前照灯用としての条件を満足することができて、かつ、近赤外方式の赤外暗視装置の光源として好適な自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプおよびこれを用いたメタルハライドランプ点灯装置を提供する。    【解決手段】  自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプＭＨＬは、耐火性で透光性の気密容器１と、気密容器１内に封装された一対の電極１ｂ、１ｂと、ナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも一種の金属を含む第１のハロゲン化物、波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属の第２のハロゲン化物、ならびに波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外領域に主発光があるガスを含み、水銀を本質的に含まないで気密容器１内に封入された放電媒体とを具備している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性で透光性の気密容器と；
気密容器内に封装された一対の電極と；
ナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも一種の金属を含む第１のハロゲン化物、波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属の第２のハロゲン化物、ならびに波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外領域に主発光があるガスを含み、水銀を本質的に含まないで気密容器内に封入された放電媒体と；
を具備していることを特徴とする自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項２】
安定点灯時において、波長３８０〜７８０ｎｍの可視領域と、波長７８０〜１２００ｎｍの近赤外領域との放射パワー比が３．２〜２．０：１であることを特徴とする請求項１記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項３】
安定点灯時において、波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域と、波長７８０〜１０００ｎｍの近赤外領域との放射パワー比が０．１〜０．３３：１であることを特徴とする請求項１または２記載の自動車前照灯用メタルハライドランプ。
【請求項４】
波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属は、ルビジウム（Ｒｂ）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項５】
ルビジウム（Ｒｂ）のハロゲン化物は、気密容器の内容積１ｃｃ当たり０．２〜８ｍｇであることを特徴とする請求項４記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項６】
耐火性で透光性の気密容器と；
気密容器内に封装された一対の電極と；
ナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも一種の金属を含む第１のハロゲン化物、波長８４０〜９３０ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属の第２のハロゲン化物、ならびに波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外領域に主発光があるガスを含み、水銀を本質的に含まないで気密容器内に封入された放電媒体と；
を具備し、可視光が自動車前照灯用として、近赤外光が赤外暗視装置用として、それぞれ同時に利用されることを特徴とする自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項７】
安定点灯時において、波長３８０〜７８０ｎｍの可視領域と、波長８００〜１２００ｎｍの近赤外領域との放射パワー比が３．１〜１．８：１であることを特徴とする請求項６記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項８】
波長８４０〜９３０ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属は、セシウム（Ｃｓ）であることを特徴とする請求項７記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項９】
セシウム（Ｃｓ）のハロゲン化物は、気密容器の内容積１ｃｃ当たり０．２〜１０ｍｇであることを特徴とする請求項８記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項１０】
放電媒体は、相対的に蒸気圧が大きくて、かつ、第１のハロゲン化物に比較して可視領域に発光しにくい金属の少なくとも一種を含む第３のハロゲン化物を含んでいることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項１１】
第１のハロゲン化物は、ナトリウム（Ｎａ）およびスカンジウム（Ｓｃ）のハロゲン化物を主体として構成されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項１２】
波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外領域に主発光があるガスは、キセノン（Ｘｅ）であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項１３】
キセノン（Ｘｅ）は、その封入圧が６気圧以上であることを特徴とする請求項１２記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項１４】
定格ランプ電力が３５±３Ｗの範囲内にあることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項１５】
Ｄ３ＳまたはＤ４Ｓタイプであって、全光束が２７５０ｌｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項１６】
Ｄ３ＲまたはＤ４Ｒタイプであって全光束が２３５０ｌｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項１７】
暗視装置用として主として７６０ｎｍ以上の波長を利用することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項１８】
暗視装置用として主として８００ｎｍ以上の波長を利用することを特徴とする請求項６ないし９のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ。
【請求項１９】
請求項１ないし１８のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプと；
自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを付勢する点灯装置と；
を具備していることを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車前照灯および赤外暗視装置のそれぞれの光源を同時的に兼ね得る自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプおよびこれを用いたメタルハライドランプ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の安全についてはいろいろな研究が行われている（例えば、非特許文献１参照。）。非特許文献１には、自動車の安全手段としての自動車用の赤外暗視装置について記載されている。自動車用の赤外暗視装置は、「ナイトビジョン」と称されていて、赤外線の特性を利用した運転者夜間安全運転支援システムとして自動車前方の歩行者などの障害物や交通標識などの視認性を確保するための補助的な手段として開発されたもので、１９９９年に米国において初めて商品化された。そして、この赤外暗視装置を利用することにより、前照灯では視認できない距離にある障害物などを、赤外光を利用したカメラで撮影し、その映像を表示して運転者に視認できるようにすることができる。この装置によれば、赤外光が可視光より波長が長いため、対向車の前照灯の眩しさなどに影響されないとともに、運転者が可視光によって直接視認するより雨や霧中における障害物検出に優れた特性を有している。
【０００３】
自動車用の赤外暗視装置には、パッシブ方式とアクティブ方式とがある。パッシブ方式は、障害物から放射されている遠赤外光（波長８〜１４μｍ）を遠赤外線カメラで検出する方式である。この方式は、カメラが高価であるとともに、雨、雪などの天候では映像認識が落ちるという欠点がある。これに対して、アクティブ方式は、投光器を用いて近赤外光を障害物に投射して、その反射光を近赤外線に感応するＣＣＤカメラで検出する方式である。また、投光器に用いる赤外暗視装置用の従来の光源は、ハロゲン電球および波長補正フィルタを組み合わせて構成されていて、波長７８０ｎｍ〜１．２μｍの近赤外光を投射する。この方式は、カメラが安価であるとともに、可視光映像に近い認識が可能である。なお、上記いずれの方式も検出した映像をヘッドアップディスプレイまたはヘッドロウディスプレイに表示するように構成されている。
【０００４】
また、アクティブ方式において、赤外暗視装置用の光源として、中空にセシウムハロゲン化物を封入した放電管と、その周りに設けられた近赤外線透過フィルタとを備えるランプユニットが知られている（特許文献１参照。）。特許文献１に記載されているランプユニットは、セシウムハロゲン化物としてヨウ化セシウムおよび臭化セシウムのいずれかを用いることによって、放電により近赤外線を発光させ、その近赤外線をランプの周囲に配設した近赤外線透過フィルタにより選択的に抽出することによって、赤外暗視装置の専用光源として作用させようと意図されている。また、特許文献１には、上記近赤外線透過フィルタを放電管の周りから退避可能に設けることによって、車両用フォグランプの光源として切り換えが可能なようにすることも記載されている。したがって、特許文献１のランプユニットは、暗視装置の専用光源として作用させる際には、自動車前照灯用として作用することができない。
【０００５】
アクティブ方式の自動車用の赤外暗視装置は、上述したようにパッシブ方式に比較して利点があるにもかかわらず、従来は、そのいずれも少なくとも赤外暗視装置の作動時には専用となる光源を用いる必要があり、そのため赤外暗視装置用の光源装置を自動車前照灯とは別に配設するか、可動部を供えた複雑な構造のフォグライトを採用する必要があるので、その分装備費が高価になるという問題がある。
【０００６】
これに対して、本発明者は、先に発明を実施するための一形態として自動車前照灯用光源と赤外暗視装置用光源とを兼用した光源を含む金属蒸気放電ランプなどの発明をなした。そして、当該発明は、特願２００２−２９４６１７号（以下、便宜上「先願発明」という。）として出願されている。
【０００７】
一方、欧州では、１９９６年９月にＥＬＶ（Ｅｎｄ  ｏｆ  Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）指令案として、市販される車両からＨｇを漸次全廃する提案がなされ、２０００年２月３日に開催された欧州議会でＥＵ（欧州連合）指示を承認した。これにより、Ｈｇの使用は原則禁止された。水銀フリーのＨＩＤランプを用いる前照灯は、２００２年１０月のＧＲＥ（Ｇｒｏｕｐｅ  ｄｅ  Ｒａｐｐｏｒｔｅｕｓｓ  ｌｅ  Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）会議で承認され、２００３年７月には欧州車両規定（ＥＣＥ  Ｒｅｇｕｒａｔｉｏｎ）へ採択された。その結果、Ｈｇ封入ＨＩＤ前照灯は、近い将来に全て水銀フリータイプに移行することになる。なお、前照灯用の水銀フリーＨＩＤランプは、その規格化が近い将来完了する見込みである。
【非特許文献１】「照明学会誌」第８６巻、第１２号、第８９６頁〜第８９９頁、平成１４年発行
【特許文献１】特開２００３−２５７３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、先願発明は、当該発明を実施するための一形態として自動車前照灯用光源と赤外暗視装置用光源とを兼用した光源としての一般的な範囲を開示しているものの、上記規格化が見込まれている水銀フリータイプであって、かつ、近赤外方式の赤外暗視装置の光源として好適な範囲までは開示していない。
【０００９】
本発明は、規格化が見込まれている水銀フリータイプの自動車前照灯用としての条件を満足することができて、かつ、近赤外方式の赤外暗視装置の光源として好適な自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプおよびこれを用いたメタルハライドランプ点灯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、耐火性で透光性の気密容器と；気密容器内に封装された一対の電極と；ナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも一種の金属を含む第１のハロゲン化物、波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属の第２のハロゲン化物、ならびに波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外領域に主発光があるガスを含み、水銀を本質的に含まないで気密容器内に封入された放電媒体と；を具備していることを特徴としている。
【００１１】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【００１２】
＜気密容器容器について＞    気密容器は、耐火性で透光性でなければならない。内容積は、前照灯用であるため、一般的には０．００５〜０．１ｃｃであり、好適には０．０１〜０．０５ｃｃである。また、気密容器が「耐火性で透光性」であるとは、放電ランプの通常の作動温度に十分耐える耐火性を備える材料であり、かつ、放電によって発生した所望波長域の可視光を外部に導出することができれば、どのようなもので作られていてもよい。例えば、石英ガラスや透光性アルミナ、ＹＡＧなどの多結晶または単結晶のセラミックスなどを用いることができる。なお、必要に応じて、気密容器の内面に耐ハロゲン性または耐金属性の透明性被膜を形成するか、気密容器の内面を改質することが許容される。気密容器は、好適には最大径部が内径２〜１０ｍｍ、外径が５〜１３ｍｍである。
【００１３】
また、気密容器は、包囲部および一対の封止部を備えている。包囲部は、その内部に適当な形状をなした放電空間、好適には細長い放電空間が形成されている。なお、細長い放電空間としては、例えば放電空間をほぼ円柱状にすることができる。これにより、放電アークが水平点灯においては上方へ湾曲しようとするために、放電容器の上側の内面に接近するので、放電容器の上部の温度上昇が早くなる。また、包囲部は、その肉厚を比較的大きくすることができる。すなわち、電極間距離のほぼ中央部の肉厚をその両側の肉厚より大きくすることができる。これにより、放電容器の伝熱が良好になって放電容器の放電空間の下部およぶ側部内面に付着している放電媒体の温度上昇が早まるために、光束立ち上がりが早くなる。
【００１４】
一対の封止部は、包囲部を封止するとともに、電極の軸部がここに支持され、かつ、点灯回路から電流を電極へ気密に導入するのに寄与する手段であり、包囲部の両端から一体的に延在している。そして、電極を封装し、かつ、点灯回路から電流を電極へ気密に導入するために、好適には気密容器の材質が石英ガラスの場合に、封止部の内部に適当な気密封止導通手段として封着金属箔を気密に埋設している。なお、封着金属箔は、封止部の内部に埋設されて封止部が気密容器の包囲部の内部を気密に維持するのに協働しながら電流導通導体として機能するための手段であり、気密容器が石英ガラスからなる場合、材料としてはモリブデン（Ｍｏ）が最適である。モリブデンは、約３５０℃になると酸化するので、外部側の端部の温度がこれより温度が低くなるように埋設される。封着金属箔を封止部に埋設する方法は、特段限定されないが、例えば減圧封止法、ピンチシール法およびこれらの組み合わせ法などの中から適宜選択して採用することができる。内容積が０．１ｃｃ以下の小形でキセノン（Ｘｅ）などのガスを室温で６気圧以上封入する自動車前照灯などに用いるメタルハライドランプの場合は、後者が好適である。
【００１５】
＜一対の電極について＞    一対の電極は、放電空間に臨むように気密容器内に封装されている。なお、電極間距離は、好ましくは５ｍｍ以下、さらに好適には４．２±０．３ｍｍである。また、電極は、その直径が好ましくは長手方向に沿ってほぼ同一の直棒状をなした軸部を備えている。なお、軸部の直径は、好ましくは０．２５ｍｍ以上、さらに好適には０．４５ｍｍ以下である。そして、軸部から直径が大きくなることなしに先端に至り、かつ、先端が平坦な端面を形成するか、アークの起点となる先端が曲面ないし切頭円錐形を形成している。あるいは、軸部の先端に軸部より径大の部分を形成することができる。
【００１６】
また、一対の電極は、耐火性で、導電性の金属、例えば純タングステン（Ｗ）、ドープドタングステン、レニウム（Ｒｅ）、タングステン−レニウム（Ｗ−Ｒｅ）合金などを用いて形成することができる。
【００１７】
＜放電媒体について＞    放電媒体は、気密容器の内部に封入されて放電を生起する媒体として作用し、第１のハロゲン化物、第２のハロゲン化物およびガスを含み、かつ、水銀を本質的に含まない。
【００１８】
（第１のハロゲン化物について）    第１のハロゲン化物は、ナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも一種の金属を含み、主として可視領域の発光金属として作用する。好ましくはナトリウム（Ｎａ）およびスカンジウム（Ｓｃ）を含み、所望により希土類金属が付加された態様である。これにより白色発光を高効率で発生させることができる。なお、希土類金属としては例えばディスプロシウム（Ｄｙ）、ツリウム（Ｔｍ）などである。
【００１９】
（第２のハロゲン化物について）    第２のハロゲン化物は、波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属のハロゲン化物である。なお、本発明において、「近赤外領域に主発光がある」とは、発光スペクトルが輝線スペクトルおよび連続スペクトルの如何にかかわらず、最も大きな放射エネルギーを有する波長領域が近赤外域に存在すること、ならびに赤外暗視装置に対して明らかに貢献し得る実効的な放射エネルギーを有する波長領域が近赤外域に存在することを含む概念である。なぜなら、これらのいずれの場合であっても、赤外暗視装置用の光源として効果的な近赤外光を放射するからである。しかし、最も大きな放射エネルギーを有する波長領域が近赤外域に存在すれば、赤外暗視装置を感応させる赤外光の放射エネルギーが最少になり、それに伴い可視光発生に振り向ける放射エネルギーを多くできるので、より一層好ましいことである。
【００２０】
一般に「近赤外領域」とは、波長７８０〜２μｍの範囲をいうが、本発明においてはこのような近赤外領域の中でも上記の波長７８０〜８００ｎｍの範囲における近赤外領域内に主発光がある金属であればよい。また、第２のハロゲン化物を構成する金属は、上記の条件を満足する金属の一種および複数種のいずれであってもよい。波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域の放射エネルギーは、自動車用の赤外暗視装置が高感度に感応する。しかし、最適にはルビジウム（Ｒｂ）である。なお、セシウム（Ｃｓ）は、この種のメタルハライドランプにおける通常の動作圧力において、後述するように波長７６０．９〜１０１２．０ｎｍの範囲内に輝線スペクトルの発光を生じるが、主発光が８４０〜９３０ｎｍの範囲に存在し、波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域の放射エネルギーが赤外暗視装置に対して明らかに貢献し得る実効的な放射エネルギーを有していないので、本発明における第２のハロゲン化物には該当しない。
【００２１】
図１は、放電媒体の第１および第３のハロゲン化物ならびにガスとしてＳｃＩ３−ＮａＩ−ＺｎＩ２−Ｘｅを封入したメタルハライドランプに、ＲｂＩを封入したものと、ＣｓＩを封入したものとのそれぞれの分光分布特性を重畳した分光分布特性曲線図に、さらに後述する図５に示すＣＣＤカメラの感度特性を重畳した曲線図である。
【００２２】
ルビジウム（Ｒｂ）は、７６１．９、７７５．７、７７５．９、７８０．０、７９４．７、８８７．３ｎｍの発光線があり、図１から理解できるように、波長７７０〜８００ｎｍ、とりわけ７８０〜８００ｎｍの範囲内に顕著に発光している。これに対して、セシウム（Ｃｓ）は、図１に点線で示すように、８００〜９００ｎｍの範囲内に顕著な発光線を有している。そして、ＣＣＤカメラの感度特性から、実質的な赤外暗視装置に対する効果は、ルビジウム（Ｒｂ）の発光の方が優れており、同じ近赤外領域の放射パワーであれば、セシウム（Ｃｓ）の３５％増しの効果がある。実際のランプの場合には、近赤外領域にはナトリウム（Ｎａ）発光（波長８１８．３、８１９．４、１１３８．１、１１４０．１ｎｍ）およびキセノン（Ｘｅ）発光（波長８２０〜１０００ｎｍ）などがあるので、その差は小さくなるが、それでも１５〜２０％程度増しの効果がある。
【００２３】
さらに、第１および第２のハロゲン化物を構成するハロゲンについて説明する。すなわち、反応性については、ヨウ素が最も適当であり、少なくとも上記主発光金属は、主としてヨウ化物として封入される。しかし、要すれば、ヨウ化物および臭化物のように異なるハロゲンの化合物を併用することができる。
【００２４】
（ガスについて）    ガスは、波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外領域に主発光があるガスが封入される。なお、「近赤外領域に主発光がある」とは、第２のハロゲン化物におけるのと同様に、発光スペクトルが輝線スペクトルおよび連続スペクトルの如何にかかわらず、最も大きな放射エネルギーを有する波長領域が上記近赤外域に存在すること、ならびに赤外暗視装置に対して明らかに貢献し得る実効的な放射エネルギーを有する波長領域が近赤外域に存在することを含む概念である。波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外領域の放射エネルギーは、自動車用の赤外暗視装置が有効に感応する。本発明において、ガスの種類は特段限定されない。しかし、上記の条件に合致するガスとしては、キセノン（Ｘｅ）が最適であることが分かった。
【００２５】
すなわち、キセノン（Ｘｅ）は、近赤外領域として８２３．１、８８１．９、８９５．２、９０４．５、９１６．２、９３７．４、９５１．３、９７９．９、９９２．３ｎｍに発光線を有しているので、上記近赤外領域の放射エネルギーを多く放射する。図２は、キセノンのみを封入したランプの分光分布曲線であり、図中の波長表記は、簡略化のために小数点以下を省略しているが、上記近赤外領域の放射の波長分布を理解することができる。
【００２６】
図３は、放電媒体の第１および第３のハロゲン化物ならびにガスとしてＳｃＩ３−ＮａＩ−ＺｎＩ２−Ｘｅを封入したメタルハライドランプにおいて、Ｘｅの発光を推定した分光分布特性曲線を示している。なお、図は、図２から推定されるＸｅの単独発光を重ねて作成したものである。また、図中の波長表記は、簡単化のために小数点以下を省略している。
【００２７】
図３から理解できるように、図中「Ｎａ」と表記して示す発光線は、Ｎａの波長８１８．３、８１９．４ｎｍの発光線であるが、これらの波長に密に接近してＸｅの波長８２３ｎｍ（正確には８２３．１ｎｍ）の発光線が重畳している。このように、本発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおける近赤外領域の一部の発光は、上述したランプの基礎となる構成部分によるものである。なお、図中に見られる広帯域にわたる連続発光は、電子が関与する発光である。
【００２８】
しかし、図３におけるようなＮａ発光、Ｘｅ発光および電子が関与する連続発光だけでは、赤外暗視装置用の光源として長い距離にわたる所要の視認距離を得るのに必要な近赤外の放射パワーが得られない。そこで、本発明においては、上述したように第２のハロゲン化物としてルビジウム（Ｒｂ）のハロゲン化物を封入しているので、所要の視認距離を得ることができるのである。
【００２９】
また、キセノン（Ｘｅ）は、本発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプの始動ガスおよび緩衝ガスとして作用するばかりでなく、点灯直後のハロゲン化物の蒸気圧が低い段階で白色の可視光発光を行うが、これを適当圧封入することによって光束立ち上がりに所要に寄与するとともに、近赤外領域の放射を多くするのに寄与するところが大きくなる。キセノンの好ましい封入圧は、６気圧以上、より好適には８〜１６気圧の範囲で封入することにより、上記近赤外領域の放射エネルギーを多く放射するとともに、点灯直後の発光金属の蒸気圧が低いときに立ち上がり時の光束としてキセノンの白色発光を寄与させることができる。このため、点灯直後から自動車前照灯用のＨＩＤランプとしての白色発光の規格を満足することができる。
【００３０】
（水銀について）    さらに、水銀について言及しておく。本発明において、「水銀を本質的に含まない」とは、水銀を全く封入していないだけでなく、気密容器の内容積１ｃｃ当たり０．５〜１ｍｇ、場合によっては１．５ｍｇ程度の水銀が存在していることを許容するという意味である。しかし、水銀を全く封入しないことは環境上望ましいことである。従来のように水銀蒸気によって放電ランプのランプ電圧を所要に高くする場合、短アーク形においては気密容器の内容積１ｃｍ３当たり２０〜４０ｍｇ、さらに場合によっては５０ｍｇ以上封入していたことからすれば、水銀量が実質的に頗る少ないといえる。
【００３１】
＜本発明の作用について＞    本発明は、上記の構成を具備していることにより、以下の作用を奏する。
【００３２】
１．本発明のメタルハライドランプを点灯装置に接続して点灯すると、放電媒体中の第１のハロゲン化物を構成する金属による可視光と、第２のハロゲン化物を構成する金属による波長７８０〜８００ｎｍの近赤外光とが発生する。これに加えて、ガスの放電により８２０〜１０００ｎｍの近赤外光が発生する。
【００３３】
すなわち、第１のハロゲン化物を構成するナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）または希土類金属は、主として白色系の可視光を放射する。しかし、ナトリウム（Ｎａ）は、いわゆるＤ線と称される強い可視光の特性スペクトル（発光線）の他に、近赤外領域の８１９．４ｎｍにも大きな発光線を有し、さらに１１３８．１、１１４０．１ｎｍにも比較的大きな発光線を有している。これらの近赤外光、特に８１９ｎｍの発光線は、赤外暗視装置用の光源としても貢献する。
【００３４】
可視光は、第１のハロゲン化物を構成する発光金属およびその封入量の選択によって自動車前照灯用としての規格、例えば日本電球工業会規格  ＪＥＬ−２１５−１９９８を満足させることができる。なお、上記規格は、いずれも定格入力３５±３Ｗで、Ｄ２Ｓ形の場合、全光束が３２００±４５０ｌｍであり、Ｄ２Ｒ形の場合、全光束が２８００±４５０ｌｍである。
【００３５】
波長７８０〜１０００ｎｍの近赤外光は、上記のように第１および第２のハロゲン化物とガスとにより発生するので、第１および第２のハロゲン化物を構成する金属および封入量の選択と、ガスの種類および封入圧力の選択とを適切に行うことにより、その所要量を、同時に所要量の可視光を確保しながら、容易に得ることができる。
【００３６】
２．自動車用としてのアクティブ方式の赤外暗視装置の場合、その近赤外線カメラの感度特性が７５９ｎｍ付近をピークとして長波長側へ徐々に感度が低下していくＣＣＤ撮像素子を装備している。しかしながら、このＣＣＤ撮像素子は、波長１２００ｎｍ辺りまで感応する感度特性を有している。
【００３７】
したがって、本発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、上述のように波長７８０〜１０００ｎｍの近赤外光と可視光とを同時に発生するので、その近赤外光を赤外暗視装置用の光源として利用するとともに、その可視光を前記規格が満足される形で自動車前照灯用として同時に利用可能であることが理解できるであろう。
【００３８】
３．本発明によれば、近赤外光を放射するガスをキセノン（Ｘｅ）などのように始動ガスおよび緩衝ガスを兼ねるとともに、可視光をも放射する物質をもって構成することができる。これにより、主として点灯直後の光束立ち上がり時に白色の可視光を補うとともに、点灯中は緩衝ガスとして水銀に代わってプラズマの熱を保持するように作用する。したがって、ガスの封入圧を高くすることによって、メタルハライドランプの熱損失が減少して全光束が増加する。このため、自動車前照灯用の光源として前記規格をより一層満足しやすくなる。
【００３９】
また、上記のガスは、第２のハロゲン化物とは別に近赤外光を放射するので、この近赤外光を赤外暗視装置用の光源として利用することができる。このため、自動車前照灯用の光源として所要量の可視光を確保することが容易になるので、それに伴って第２のハロゲン化物の封入量をなるべく少なくして、その分可視光を多く発生させるように構成することが可能になる。
【００４０】
４．本発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを装着可能な自動車前照灯は、次のとおりである。すなわち、自動車前照灯には、プロジェクタ４灯式、リフレクタ４灯方式、プロジェクタ２灯方式およびリフレクタ２灯方式がある。
【００４１】
プロジェクタ４灯方式は、ロービーム用としてＤ３ＳまたはＤ４Ｓタイプのメタルハライドランプ２灯を、ハイビーム用としてハロゲン電球２灯を、それぞれ用いている。そして、メタルハライドランプから放射される光のうち、ハイビームになる方向に放射される光を、前照灯に遮光体を配設するなどによりカットする。本発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいては、ハイビームになる方向に放射される光のうち近赤外光のみを例えば近赤外光フィルタなどを用いて選択的に導出するようにすれば、この近赤外光を赤外暗視装置用の光源とすることができる。リフレクタ４灯方式は、ロービーム用としてＤ３ＲまたはＤ４Ｒタイプのメタルハライドランプ２灯を、ハイビーム用としてハロゲン電球２灯を、それぞれ用いている。Ｄ３ＲまたはＤ４Ｒタイプのメタルハライドランプは、Ｄ３ＳまたはＤ４Ｓタイプのメタルハライドランプの外管に不要なグレアを防止するための遮光膜を形成している。ハイビーム用として２灯のハロゲン電球を用いる点は、プロジェクタ４灯方式と同様である。なお、Ｄ３ＳおよびＤ３Ｒタイプは、口金部にイグナイタを備えている以外は、Ｄ４ＳおよびＤ４Ｒタイプと同様の仕様である。
【００４２】
これに対して、プロジェクタ２灯方式の場合には、Ｄ３ＲまたはＤ４Ｒタイプのメタルハライドランプ２灯の点灯位置をロービームとハイビームとで切り換える構成である。切り換える手段は、例えば遮光板を機械的に動かして切り換える。リフレクタ２灯方式の場合は、Ｄ４Ｒタイプのメタルハライドランプ２灯の点灯位置をロービームとハイビームとで切り換える構成である。切り換える手段は、例えばメタルハライドランプの位置を機械的に動かして切り換える。
【００４３】
次に、図４に示すアクティブ方式の赤外暗視装置における動作原理を説明する概念図および図５に示す赤外暗視装置に用いるＣＣＤカメラの分光感度特性曲線図を参照して、本発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを用いる際におけるアクティブ方式の赤外暗視装置の動作原理を説明する。図において、ＨＤは自動車前照灯、ＮＣは赤外暗視カメラ、ＨＭは障害物である。
【００４４】
自動車前照灯ＨＤは、その内部に本発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを装備していて、点灯により放射される可視光ＶＬがロービームの照射パターンとなるように外部へ指向される。これに対して、点灯により可視光ＶＬと同時に放射される近赤外光ＩＲは、可視光遮蔽体などを用いることによって可視光ＶＬと分離され、かつ、ハイビーム方向に指向されて前方を照射する。
【００４５】
赤外暗視カメラＮＣは、自動車に搭載されている。そして、自動車前照灯ＨＤから投射される近赤外光によって照明された走行中の自動車前方にある障害物ＨＭ、例えば人などを撮影して、その映像を車内の運転者が認知し得るように、例えばヘッドアップディスプレイ（図示しない。）に表示する。また、赤外暗視カメラＮＣは、近赤外光に感応する半導体撮像素子、例えばＣＣＤ撮像素子を備えている。このＣＣＤ撮像素子は、ＣＣＤカメラとして一般に広く用いられているもので、図２に示す分光感度特性を有している。
【００４６】
すなわち、近赤外光領域においては、波長７５９ｎｍ付近に感度のピークがあり、波長７８０〜８００ｎｍの範囲において感度が頗る高い。また、波長８００〜９３０ｎｍの範囲においても感度がかなり高い。さらに、波長７８０〜１０００ｎｍの範囲において感応し得る。なお、赤外暗視カメラＮＣにおいて、可視光に対する感応を抑制するために、赤外線フィルタを併用することができる。
【００４７】
したがって、自動車から照射される近赤外光の放射パワーが大きいほど赤外暗視装置による撮影可能距離が大きくなって視認距離が長くなる。一方、障害物ＨＭ、例えば人などの側から見ると、走行中の自動車から近赤外光を照射された場合、これによる眩しさは特段感じない。
【００４８】
請求項２の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、請求項１記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいて、安定点灯時における、波長３８０〜７８０ｎｍの可視領域と、波長７８０〜１２００ｎｍの近赤外領域との放射パワー比が２．０〜３．２：１であることを特徴としている。
【００４９】
本発明は、可視領域と波長７８０〜１２００ｎｍの近赤外領域の好ましい放射パワー比を規定している。すなわち、上記の放射パワー比であれば、可視光が自動車前照灯用のメタルハライドランプとしての前記規格を満足できると同時に、赤外暗視装置用の光源として所要以上の長距離にわたる暗視が可能になるだけの近赤外光の光束を得ることができる。なお、上記放射パワー比が２．５〜２．９：１の範囲内であれば、より好ましい結果が得られる。
【００５０】
これに対して、上記放射パワー比が２．０未満になると、近赤外光の放射パワーが大きくなって赤外視認距離が長くなるものの、その反面で可視光の放射パワーが小さくなって自動車前照灯用の光源として利用される可視光の全光束が少なくなりすぎて、前記規格を満足しなくなる。また、上記放射パワー比が３．２を超えると、可視光の放射パワーが大きくなって自動車前照灯用の光源として利用される可視光の全光束は大きくなるものの、その反面で近赤外光の放射パワーが小さくなって赤外視認距離が短くなりすぎてしまう。
【００５１】
請求項３の発明の自動車前照灯用メタルハライドランプは、請求項１または２記載の自動車前照灯用メタルハライドランプにおいて、安定点灯時における、波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域と、波長７８０〜１０００ｎｍの近赤外領域との放射パワー比が０．１〜０．３３：１であることを特徴としている。
【００５２】
本発明は、近赤外光の中でも赤外暗視装置に対して、より一層効果的な波長領域の放射パワーの比率を規定している。すなわち、波長７８０〜８００ｎｍの領域は、近赤外光に感応する赤外暗視装置におけるカメラの感度特性の中で感度が頗る高い領域であり、したがってこの領域の近赤外光の割合が上記放射パワー比の範囲内であれば、小さい放射パワーで所要以上の赤外視認距離でも暗視映像を撮影することができる。その結果、可視光発光により大きな放射パワーを振り向けることが可能になる。なお、上記放射パワー比が０．１８〜０．２６：１の範囲内であれば、より好ましい結果が得られる。
【００５３】
これに対して、上記放射パワー比が０．１未満であると、自動車前照灯用の光源として利用される可視光の全光束は大きくなるものの、その反面で赤外暗視装置の暗視映像の撮影に必要な近赤外光が少なくなるので、赤外視認距離が短くなりすぎる。また、上記放射パワー比が０．３３を超えると、有効な赤外光が多くて赤外視認距離が長くなるものの、その反面で可視光が不足して自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格を満足しなくなる。
【００５４】
請求項４の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、請求項１ないし３のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいて、波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属は、ルビジウム（Ｒｂ）であることを特徴としている。
【００５５】
本発明は、波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域に主発光がある第２のハロゲン化物を構成する金属として好適な金属を規定している。すなわち、ルビジウム（Ｒｂ）は、前述したように波長７７０〜８００ｎｍの範囲、とりわけ波長７８０〜８００ｎｍの範囲内で顕著に発光する。この発光範囲は、赤外暗視装置の感度特性の特に感度の高い領域にほぼ合致している。このため、本発明においては、第２のハロゲン化物としてルビジウムを用いることにより、近赤外光の放射パワーが小さい割に暗視距離を長くすることが可能になる。また、近赤外光の放射パワーが小さい分、可視光に振り向ける放射パワーを大きくすることができるので、全光束を高めて自動車前照灯用のメタルハライドランプとしての前記規格を容易に満足させることができるようになる。さらに、第２のハロゲン化物を構成する金属としてルビジウムを用いることで、請求項２および３の条件を容易に満足することができる。
【００５６】
請求項５の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、請求項４記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいて、ルビジウム（Ｒｂ）のハロゲン化物は、気密容器の内容積１ｃｃ当たり０．２〜８ｍｇであることを特徴としている。
【００５７】
本発明は、第２のハロゲン化物としてルビジウム（Ｒｂ）を封入する場合の好適な封入量を規定している。すなわち、上記の範囲内であれば、自動車前照灯用のメタルハライドランプとしての前記規格を満足する全光束と、自動車前照灯がロービーム照明時にその照明範囲より遠い距離にある障害物を赤外暗視装置として赤外視認することが可能になる。
【００５８】
これに対して、ルビジウムのハロゲン化物の封入量が気密容器の内容積１ｃｃ当たり０．２ｍｇ未満であると、近赤外光の放射パワーが小さくなりすぎて赤外暗視装置の赤外視認距離が短くなる。また、反対に上記封入量が８ｍｇを超えると、可視光の放射パワーが小さくなりすぎて自動車前照灯用のメタルハライドランプとしての前記規格を満足する全光束が得られなくなる。
【００５９】
請求項６の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、耐火性で透光性の気密容器と；気密容器内に封装された一対の電極と；ナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも一種の金属を含む第１のハロゲン化物、波長８４０〜９３０ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属の第２のハロゲン化物、ならびに波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外領域に主発光があるガスを含み、水銀を本質的に含まないで気密容器内に封入された放電媒体と；を具備し、可視光が自動車前照灯用として、近赤外光が赤外暗視装置用として、それぞれ同時に利用されることを特徴としている。
【００６０】
本発明は、請求項１の発明との対比において、第２のハロゲン化物が波長８４０〜９３０ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属のハロゲン化物を含んでいる点および可視光が自動車前照灯用として、また近赤外光が赤外暗視装置用として、それぞれ同時に利用される点において特徴付けられている。
【００６１】
すなわち、波長８４０〜９３０ｎｍの近赤外領域は、自動車暗視装置における赤外線カメラの感度特性のピーク波長からいくらかずれてはいるものの、未だ十分に感度の高い領域であり、したがって比較的小さな放射パワーであっても赤外暗視映像を撮影することができる。なお、「近赤外領域に主発光がある」とは、請求項１におけるのと同様に発光スペクトルが輝線スペクトルおよび連続スペクトルの如何にかかわらず、最も大きな放射エネルギーを有する波長領域が近赤外域に存在すること、ならびに赤外暗視装置に対して明らかに貢献し得る実効的な放射エネルギーを有する波長領域が近赤外域に存在することを含む概念である。また、上記波長領域は、例えばセシウム（Ｃｓ）などのハロゲン化物を用いることにより容易に得ることができる。
【００６２】
また、本発明において、可視光は、主として第１のハロゲン化物を形成する金属の蒸気が放電により発光して発生する。近赤外光は、主として第２のハロゲン化物を形成する金属の蒸気およびガスが放電により発光する。そして、可視光および近赤外光は、同時に利用される。すなわち、可視光は、自動車前照灯用として利用される一方で、同時に近赤外光は、赤外暗視装置用として利用される。
【００６３】
気密容器、一対の電極、ならびに放電媒体のうち第１のハロゲン化物、ガスおよび水銀については請求項１において説明したのと同様である。
【００６４】
請求項７の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、請求項７記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいて、安定点灯時において、波長３８０〜７８０ｎｍの可視領域と、波長８００〜１２００ｎｍの近赤外領域との放射パワー比が１．８〜３．１：１であることを特徴としている。
【００６５】
本発明は、可視領域と波長８００〜１２００ｎｍの近赤外領域の好ましい放射パワー比を規定している。すなわち、上記の放射パワー比であれば、可視光が自動車前照灯用のメタルハライドランプとしての前記規格を満足できると同時に、赤外暗視装置用の光源として所要以上の長距離にわたる赤外暗視が可能になるだけの近赤外光の光束を得ることができる。なお、上記放射パワー比が２．２〜２．７：１の範囲内であれば、より好ましい結果が得られる。したがって、本発明は、可視光を自動車前照灯用として利用し、同時に近赤外光を赤外暗視装置用として利用するのに好適である。
【００６６】
これに対して、上記放射パワー比が１．８未満になると、近赤外光の放射パワーが大きくなって赤外視認距離が長くなるものの、その反面で可視光の放射パワーが小さくなって自動車前照灯用の光源として利用される可視光の全光束が少なくなりすぎて、自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格を満足しなくなる。また、上記放射パワー比が３．１を超えると、可視光の放射パワーが大きくなって自動車前照灯用の光源として利用される可視光の全光束は大きくなるものの、その反面で近赤外光の放射パワーが小さくなって赤外視認距離が短くなりすぎてしまう。
【００６７】
請求項８の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、請求項６または７記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいて、波長８４０〜９３０ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属は、セシウム（Ｃｓ）であることを特徴としている。
【００６８】
本発明は、波長８４０〜９３０ｎｍの近赤外領域に主発光がある第２のハロゲン化物を構成する金属として好適な金属を規定している。すなわち、セシウム（Ｃｓ）は、波長７６０．９、８０１．５、８０７．９、８５２．１、８７６．１、８９４．３、９２０．８、９１７．２、１００２．０、１０１２．０ｎｍの発光線があり、波長８４０〜９３０ｎｍの範囲内で顕著に発光する。この発光範囲は、赤外暗視装置の感度特性の感度の高い領域にほぼ合致している。このため、本発明においては、第２のハロゲン化物としてセシウムを用いることにより、近赤外光の放射パワーが小さい割に赤外暗視距離を長くすることが可能になる。また、近赤外光の放射パワーが小さい分、可視光に振り向ける放射パワーを大きくすることができるので、全光束を高めて自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格を容易に満足させることができるようになる。さらに、第２のハロゲン化物を構成する金属としてセシウムを用いることで、請求項７および８の条件を容易に満足することができる。
【００６９】
請求項９の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、請求項８記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいて、セシウム（Ｃｓ）のハロゲン化物は、気密容器の内容積１ｃｃ当たり０．２〜１０ｍｇであることを特徴としている。
【００７０】
本発明は、第２のハロゲン化物としてセシウム（Ｃｓ）を封入する場合の好適な封入量を規定している。すなわち、上記の範囲内であれば、自動車前照灯用のメタルハライドランプとしての前記規格を満足する全光束と、自動車前照灯がロービーム照明時にその照明範囲より遠い距離にある障害物を赤外暗視装置として赤外視認することが可能になる。
【００７１】
これに対して、セシウムのハロゲン化物の封入量が気密容器の内容積１ｃｃ当たり０．２ｍｇ未満であると、近赤外光の放射パワーが小さくなりすぎて赤外暗視装置の赤外視認距離が短くなる。また、反対に上記封入量が１０ｍｇを超えると、可視光の放射パワーが小さくなりすぎて自動車前照灯用のメタルハライドランプとしての前記規格を満足する全光束が得られなくなる。
【００７２】
請求項１０の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、請求項１ないし９のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいて、放電媒体は、相対的に蒸気圧が大きくて、かつ、第１のハロゲン化物に比較して可視領域に発光しにくい金属の少なくとも一種を含む第３のハロゲン化物を含んでいることを特徴としている。
【００７３】
本発明は、放電媒体が第１および第２のハロゲン化物に加えて第３のハロゲン化物を含んでいる構成を規定している。すなわち、第３のハロゲン化物は、金属の蒸気圧が相対的に高いので、水銀に代わってメタルハライドランプのランプ電圧を形成するのに寄与する。このため、水銀を封入しなくてもランプ電圧を高くして、同一のランプ電力を投入する際にランプ電流を小さくするのに効果的である。この条件に合致する金属としては、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、アンチモン（Ｓｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、レニウム（Ｒｅ）、ガリウム（Ｇａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）およびスズ（Ｓｎ）などを用いることができる。第３のハロゲン化物を構成する金属には、上記のグループの一種または複数種を併用することができる。
【００７４】
請求項１１の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、請求項１ないし１０のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいて、第１のハロゲン化物は、ナトリウム（Ｎａ）およびスカンジウム（Ｓｃ）のハロゲン化物を主体として構成されていることを特徴としている。
【００７５】
本発明は、自動車前照灯用の光源として好適な第１のハロゲン化物の構成を規定している。すなわち、第１のハロゲン化物は、主として可視光を発光する金属のハロゲン化物であるが、これを上記のように構成することにより、自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格を満足する白色光を効率よく発生させることができる。しかし、第１のハロゲン化物は、上記２種の金属のみでもよいが、所望により希土類金属などを補助的に添加することが許容される。
【００７６】
請求項１２の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、請求項１ないし１１のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいて、波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外領域に主発光があるガスは、キセノン（Ｘｅ）であることを特徴としている。
【００７７】
本発明は、波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外領域に主発光があるガスの好適な構成を規定している。すなわち、キセノン（Ｘｅ）は、８２０〜１０００ｎｍの近赤外領域に８２３．１、８８１．９、８９５．２、９０４．５、９１６．２、９３７．４、９５１．３、９７９．９、９９２．３ｎｍの発光線を有しており、赤外暗視装置の近赤外線に感応するＣＣＤカメラの光源として好適な近赤外光を放電により発生する。また、メタルハライドランプの点灯直後であって、第１のハロゲン化物を構成する金属による可視光発光が十分でないときにも、白色光を発生するために、発光色が点灯直後から自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格を満足して光色立ち上がりが早くなる。
【００７８】
請求項１３の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、請求項１２記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいて、キセノン（Ｘｅ）は、その封入圧が６気圧以上であることを特徴としている。
【００７９】
本発明は、キセノン（Ｘｅ）の好適な封入圧を規定している。すなわち、キセノンは、水銀を封入しないメタルハライドランプの場合、緩衝ガスとして水銀に代わってプラズマの温度を保持する作用を行い、その封入圧を高くするにしたがいランプの熱損失が減少して全光束が増加する。また、これと同時に波長８２０〜１００ｎｍの近赤外光の発光も増大する。そして、キセノンの封入圧が６気圧以上であれば、全光束が自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格を満足するように構成することが可能になる。また、近赤外光の発光も増大して赤外暗視装置による障害物の赤外視認距離が長くなる。なお、キセノン（Ｘｅ）の封入圧は、室温換言すれば２５℃におけるものとする。
【００８０】
請求項１４の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、請求項１ないし１３のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいて、定格ランプ電力が３５±３Ｗの範囲内にあることを特徴としている。
【００８１】
本発明は、自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプが自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格に適合する定格ランプ電力を有する構成を規定している。すなわち、上記の範囲内にあれば、定格入力が自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格を満足する。この範囲は、ハロゲン電球の自動車前照灯用の光源に対してほぼ半分の電力である。
【００８２】
請求項１５の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、請求項１ないし１４のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいて、Ｄ３ＳまたはＤ４Ｓタイプであって、全光束が２７５０ｌｍ以上であることを特徴としている。
【００８３】
本発明は、自動車前照灯の前記規格のうちプロジェクタ４灯方式およびプロジェクタ２灯方式用に適合するメタルハライドランプを規定している。
【００８４】
請求項１６の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、請求項１ないし１４のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいて、Ｄ３ＲまたはＤ４Ｒタイプであって全光束が２３５０ｌｍ以上であることを特徴としている。
【００８５】
本発明は、自動車前照灯の前記規格のうちリフレクタ４灯方式およびリフレクタ２灯方式用に適合するメタルハライドランプを規定している。
【００８６】
請求項１７の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、請求項１ないし５のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいて、暗視装置用として主として７６０ｎｍ以上の波長を利用することを特徴としている。
【００８７】
本発明は、第２のハロゲン化物が７８０〜８００ｎｍの近赤外域に主発光がある金属のハロゲン化物を含んでいる構成の場合に好適な赤外暗視装置用の利用波長範囲を規定している。
【００８８】
請求項１８の発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプは、請求項６ないし９のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおいて、暗視装置用として主として８００ｎｍ以上の波長を利用することを特徴としている。
【００８９】
本発明は、第２のハロゲン化物が８４０〜９３０ｎｍの近赤外域に主発光がある金属のハロゲン化物を含んでいる構成の場合に好適な赤外暗視装置用の利用波長範囲を規定している。
【００９０】
請求項１９の発明のメタルハライドランプ点灯装置は、請求項１ないし１８のいずれか一記載の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプと；自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを付勢する点灯装置と；を具備していることを特徴としている。
【００９１】
本発明において、「自動車前照灯本体」とは、自動車前照灯から自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプおよび点灯回路を除いた残余の全ての部分を意味する。
【００９２】
点灯回路は、自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを点灯する手段であり、電子化されたものが好適であるが、要すればコイルおよび鉄心を主体とするものであってもよい。
【００９３】
また、自動車前照灯用の点灯回路の場合、自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプの点灯直後４秒までの最高入力電力を安定時のランプ電力の２〜４倍、好適には２〜３倍とすることにより、光束立ち上がりを自動車前照灯用として必要な範囲内に入るように早くすることができる。
【００９４】
さらに、８２０〜１０００ｎｍの近赤外光を放射するガスとしてキセノン（Ｘｅ）の封入圧を６〜１８気圧の範囲でＸ（気圧）とし、メタルハライドランプの点灯直後４秒までの最高入力電力をＡＡ（Ｗ）としたとき、ＡＡが数式ＡＡ＞−２．５Ｘ＋１０２．５を満足するように構成することにより、点灯直後４秒までの光束立ち上がりを早めて自動車用前照灯に必要な前照灯前面の代表点での光度８０００ｃｄを得ることができる。上記数式のようにキセノンの封入圧と最高入力電力とが直線的な関係になるのは、蒸気圧の低い放電媒体のみであるから、始動後４秒後の時点ではキセノンの発光が圧倒的になっているからである。キセノンの発光量は、その封入圧とその時の電力とで決まるので、キセノンの封入圧が低ければ、入力電力を多くすればよい。反対に、キセノンの封入圧が高ければ、入力電力を少なくすればよい。なお、本発明において、自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプの点灯は、交流点灯および直流点灯のいずれであってもよい。
【００９５】
さらにまた、点灯回路は、所要により無負荷出力電圧を２００Ｖ以下に構成することができる。水銀フリーのメタルハライドランプは、一般に水銀入りのメタルハライドランプに比較して、ランプ電圧が低いので、点灯回路の無負荷出力電圧を２００Ｖ以下にすることができる。これにより、点灯回路の小形化が可能になる。
【発明の効果】
【００９６】
請求項１ないし１８の各発明によれば、主として可視光を放射する第１のハロゲン化物に加えて主として近赤外光の特定波長領域を放射する第２のハロゲン化物および８２０〜１００ｎｍの近赤外光を放射するガスを封入していることにより、第２のハロゲン化物およびガスから放射される近赤外光を、さらに構成によっては第１のハロゲン化物から放射される近赤外光を、自動車前照灯からの可視光で照射しにくい距離にある遠方の障害物に投射して、その反射光を赤外暗視装置で受光して映像化することができるとともに、自動車前照灯としての前記規格に適合する大きさの全光束の可視光を得ることができる。
【００９７】
したがって、本発明によれば、規格化が見込まれている水銀フリータイプの自動車前照灯用のメタルハライドランプとしての条件を満足することができるとともに、自動車用の赤外暗視装置の光源としても兼用可能な自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【００９８】
請求項１の発明によれば、加えて少なくとも第２のハロゲン化物の金属により放射される波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域に主発光のある近赤外光と、ガスにより放射される波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外光と、が相加して赤外暗視装置用の光源として利用可能となるばかりでなく、その中でも波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域に主発光のある近赤外光は赤外暗視装置の感度がとりわけ高いので、第２のハロゲン化物の金属による放射パワーを相対的に小さくしてその分第１のハロゲン化物の金属による可視領域の放射パワーを大きくすることで、自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格を満足することが可能となる水銀フリータイプの自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【００９９】
請求項２の発明によれば、加えて安定点灯時において、波長３８０〜７８０ｎｍの可視領域と、波長７８０〜１２００ｎｍの近赤外領域との放射パワー比が３．２〜２．０：１であることにより、上記放射パワー比が好適化されて、近赤外光の放射パワーをなるべく小さくしてその分可視光領域の放射パワーを大きくすることができるため、可視光が自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格を満足することが可能となる水銀フリータイプの自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１００】
請求項３の発明によれば、加えて安定点灯時において、波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域と、波長７８０〜１０００ｎｍの近赤外領域との放射パワー比が０．１〜０．３３：１であることにより、上記放射パワー比が好適化されて、可視光が自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格を満足することが可能となる水銀フリータイプの自動車前照灯用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１０１】
請求項４の発明によれば、加えて波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属がルビジウム（Ｒｂ）であることにより、波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属として好適な金属を用いた水銀フリータイプの自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１０２】
請求項５の発明によれば、加えてルビジウム（Ｒｂ）のハロゲン化物が気密容器の内容積１ｃｃ当たり０．２〜８ｍｇであることにより、ルビジウム（Ｒｂ）の封入量が好適化されて波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域に主発光のある近赤外光が可視光と適切な割合で放射する水銀フリータイプの自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１０３】
請求項６の発明によれば、加えて少なくとも第２のハロゲン化物により放射される波長８４０〜９３０ｎｍの近赤外領域に主発光のある近赤外光と、ガスにより放射される波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外光と相加するので、第２のハロゲン化物の金属による波長８４０〜９３０ｎｍの近赤外領域に主発光のある近赤外光を少なくしてその分第１のハロゲン化物の金属による可視光を多くすることで、近赤外光を自動車暗視装置用の光源として利用可能なため、可視光が多くなって自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格を満足することが可能となり、可視光が自動車前照灯用として、近赤外光が赤外暗視装置用として、それぞれ同時に利用される水銀フリータイプの自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１０４】
請求項７の発明によれば、加えて安定点灯時において、波長３８０〜７８０ｎｍの可視領域と、波長８００〜１２００ｎｍの近赤外領域との放射パワー比が３．１〜１．８：１であることにより、上記放射パワー比が好適化されて、近赤外光の放射パワーをなるべく小さくしてその分可視光の放射パワーを大きくすることができるため、可視光が自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格を満足することが可能となる水銀フリータイプの自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１０５】
請求項８の発明によれば、加えて波長８４０〜９３０ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属がセシウム（Ｃｓ）であることにより、波長８４０〜９３０ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属として好適な金属を用いた水銀フリータイプの自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１０６】
請求項９の発明によれば、加えてセシウム（Ｃｓ）のハロゲン化物が気密容器の内容積１ｃｃ当たり０．２〜１０ｍｇであることにより、セシウム（Ｃｓ）の封入量が好適化されて波長８４０〜９３０ｎｍの近赤外領域に主発光がある近赤外光が可視光と適切な割合の放射パワー比で放射する水銀フリータイプの自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１０７】
請求項１０の発明によれば、加えて放電媒体が相対的に蒸気圧が大きくて、かつ、第１のハロゲン化物に比較して可視領域に発光しにくい金属の少なくとも一種を含む第３のハロゲン化物を含んでいることにより、水銀を本質的に封入しなくてもランプ電圧が高くなって所要のランプ電力を投入しやすくなる水銀フリータイプの自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１０８】
請求項１１の発明によれば、加えて第１のハロゲン化物がナトリウム（Ｎａ）およびスカンジウム（Ｓｃ）のハロゲン化物を主体として構成されていることにより、白色発光を高効率で発光する水銀フリータイプの自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１０９】
請求項１２の発明によれば、加えて波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外領域に主発光があるガスがキセノン（Ｘｅ）であることにより、波長８２０〜１０００ｎｍの近赤外光を放射するとともに、点灯直後に白色光を放射して光色立ち上がりの早い水銀フリータイプの自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１１０】
請求項１３の発明によれば、加えてキセノン（Ｘｅ）の封入圧が６気圧以上であることにより、可視光の全光束が増加するとともに、波長８２０〜１０００ｎｍの発光が増大する自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１１１】
請求項１４の発明によれば、加えて定格ランプ電力が３５±３Ｗの範囲内にあることにより、自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格に規定された定格入力に適合する自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１１２】
請求項１５の発明によれば、加えてＤ３ＳまたはＤ４Ｓタイプであって、全光束が２７５０ｌｍ以上であることにより、自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格におけるプロジェクタ４灯方式およびプロジェクタ２灯方式に適合する自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１１３】
請求項１６の発明によれば、加えてＤ３ＲまたはＤ４Ｒタイプであって全光束が２３５０ｌｍ以上であることにより、自動車前照灯用のメタルハライドランプの前記規格におけるプロジェクタ２方式およびリフレクタ２灯方式に適合する自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１１４】
請求項１７の発明によれば、加えて赤外暗視装置用として主として７６０ｎｍ以上の波長を利用することにより、第２のハロゲン化物が波長７８０〜８００ｎｍの近赤外光を放射する金属のハロゲン化物である場合に効果的な自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１１５】
請求項１８の発明によれば、加えて赤外暗視装置用として主として８００ｎｍ以上の波長を利用することにより、第２のハロゲン化物が波長８４０〜９３０ｎｍの近赤外光を放射する金属のハロゲン化物である場合に効果的な自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを提供することができる。
【０１１６】
請求項１９の発明によれば、請求項１ないし１８の発明の効果を有するメタルハライドランプ点灯装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１１７】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【０１１８】
図６および図７は、本発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを実施するための第１の形態を示し、図６はＤ４Ｓタイプのランプ全体の正面図、図７は同じく平面図である。自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプＭＨＬは、発光管ＩＴ、絶縁チューブＴ、外管ＯＴおよび口金Ｂからなる。
【０１１９】
発光管ＩＴは、気密容器１、一対の電極１ｂ、１ｂ、封着金属箔２、一対の外部リード線３Ａ、３Ｂおよび放電媒体からなる。
【０１２０】
気密容器１は、包囲部１ａおよび一対の封止部１ａ１を備えている。包囲部１ａは、中空の紡錘形状に成形されてなり、その両端に一対の細長い封止部１ａ１を一体に備えているとともに、内部に細長いほぼ円柱状の放電空間１ｃが形成されている。放電空間１ｃの内容積は、０．０５ｃｃ以下である。
【０１２１】
電極１ｂは、純タングステン線からなり、軸方向の先端部、中間部および基端部にわたり軸部の直径が同じで、かつ、先端部および中間部の一部が放電空間１ｃ内に露出している。また、電極１ｂの基端部が封止部１ａ１に埋設された後述する封着金属箔２に溶接されるとともに、中間部が封止部１ａ１に緩く支持されることによって気密容器１の所定の位置に配設されている。
【０１２２】
なお、各図において、左方の封止部１ａ１を形成した後、封止管１ａ２が切断されないで封止部１ａ１の下部から一体に延長していて、口金Ｂ内へ延在している。
【０１２３】
封着金属箔２は、モリブデン箔からなり、気密容器１の封止部１ａ１内に気密に埋設されている。
【０１２４】
放電媒体は、第１ないし第３のハロゲン化物およびガスからなる。第１のハロゲン化物は、ナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも一種の金属を含んでいる。第２のハロゲン化物は、波長８４０〜９３０ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属のハロゲン化物を含んでいる。第３のハロゲン化物は、相対的に蒸気圧が大きくて、かつ、第１のハロゲン化物に比較して可視領域に発光しにくい金属の少なくとも一種を含むハロゲン化物を含んでいる。ガスは、希ガスからなる。
【０１２５】
一対の外部リード線３Ａ、３Ｂは、その先端が気密容器１の両端の封止部１ａ１内において封着金属箔２の他端に溶接され、基端側が外部へ導出されている。各図において放電容器ＩＴから右方へ導出された外部リード線３Ａは、中間部が後述する外管ＯＴに沿って折り返されて後述する口金Ｂ内に導入されて口金Ｂの外周面に配設されたリング状をなす一方の口金端子ｔ１に接続している。図６において放電容器ＩＴから左方へ導出された外部リード線３Ｂは、管軸に沿って延在して口金Ｂ内に導出されて図示されていない中央に配設されたピン状をなす他方の口金端子に接続している。
【０１２６】
気密容器１の包囲部１ａの内部空間１ｃ内には、放電媒体が封入されている。放電媒体は、第１ないし第３のハロゲン化物およびガスを含み、水銀を本質的に含んでいない。第１のハロゲン化物は、ナトリウム（Ｎａ）、スカンジウム（Ｓｃ）および希土類金属の少なくとも一種の金属のハロゲン化物を含んでいる。第２のハロゲン化物は、波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属のハロゲン化物からなる。第３のハロゲン化物は、相対的に蒸気圧が大きくて、かつ、第１のハロゲン化物に比較して可視領域に発光しにくい金属の少なくとも一種を含む金属のハロゲン化物である。ガスは、希ガスからなる。
【０１２７】
外管ＯＴは、紫外線カット性能を備えており、内部に放電容器ＩＴを収納していて、両端の縮径部４（図では右方の一端のみが示されている。）が放電容器ＩＴの封止部１ａ１にガラス溶着している。しかし、外管ＯＴの内部は気密ではなく、外気に連通している。
【０１２８】
絶縁チューブＴは、セラミックスのチューブからなり、外部リード線３Ａを被覆している。
【０１２９】
口金Ｂは、自動車前照灯用として規格化されているもので、放電容器ＩＴおよび外管ＯＴを中心軸に沿って植立して支持していて、自動車前照灯の背面に着脱可能に装着される。また、装着時に電源側のランプソケットと接続し得るように筒状部の外周面に配設されたリング状をなす一方の口金端子ｔ１と、筒状部の内部に形成された一端開放の凹部内において中央で軸方向に突出して配設されたピン状をなす他方の口金端子とを備えて構成されている。
【実施例１】
【０１３０】
本発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを実施するための図６および図７に示す第１の形態において、以下の仕様である。
【０１３１】
放電容器ＩＴ
気密容器１ａ：石英ガラス製、球体長７ｍｍ、最大外径６ｍｍ、全長約５０ｍｍ、
最大内径２．６ｍｍ、内容積０．０２５ｃｃ
電極１ｂ    ：直径０．３５ｍｍのタングステン線、電極間距離４．２ｍｍ
放電媒体
第１のハロゲン化物：ＺｎＩ２−ＮａＩ−ＳｃＩ３、封入量は表１による。
【０１３２】
第２のハロゲン化物：ＲｂＩ、封入量は表１による。
【０１３３】
第３のハロゲン化物：ＺｎＩ２、封入量は表１による。
【０１３４】
ガス        ：キセノン（Ｘｅ）、封入圧は表１による。
【０１３５】
外管ＯＴ      ：外径９ｍｍ、内径７ｍｍ、内部雰囲気；大気圧（大気）
点灯直後投入電力：８５Ｗ
定格ランプ電力：３５Ｗ
図８は、本発明の実施例１におけるランプＬの分光分布特性曲線図である。図から理解できるように、本形態においては、近赤外領域が主としてルビジウム（Ｒｂ）の波長７８０〜８００ｎｍの発光、ナトリウム（Ｎａ）の波長８１９．４ｎｍの発光およびキセノン（Ｘｅ）の波長８８０〜１０００ｎｍの発光により構成されている。
【０１３６】
【表１】
2005142041.tif 000003
なお、表１において、ランプＡ〜Ｄは、比較例であり、これらは放電媒体が第２のハロゲン化物を含んでいない。また、ランプＡは、水銀を０．５ｍｇ封入している。
【０１３７】
次に、実施例１の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおける性能について説明する。すなわち、実施例１および比較例のランプをそれぞれ２本ずつ選び、自動車前照灯に装着して安定時の定格ランプ電力３５Ｗで点灯して、放射パワー比Ａ、放射パワー比Ｂ、全光束（ｌｍ）および赤外視認距離（ｍ）の性能指標について測定した。なお、自動車前照灯は、ロービームの方向に可視光を照射し、ハイビームの方向に可視光を吸収して波長７８０ｎｍ以上の赤外光を照射するように分離発光の機能を備えた構成になっている。そして、ＣＣＤカメラを備えた赤外暗視装置は、自動車前照灯から照射される赤外光が遠方の障害物に当たって生じる反射光を受光し、撮影して映像化する。また、赤外視認距離は、自動車の左右の前照灯には同種のランプを装着し、夜間の暗黒中で、歩行者の視認可能な距離を測定する実験により得た。すなわち、赤外視認距離は、歩行者が短い距離から順次遠ざかる過程において、視認できる最大距離を複数人がそれぞれ測定して、その平均値によって求めた。その結果を表２に示す。なお、表２において、ランプＡ〜Ｖは、表１のそれと同じランプを示す。放射パワー比Ａは、（波長３８０〜７８０ｎｍの可視領域の放射パワー）／（波長７８０〜１２００ｎｍの近赤外領域の放射パワー）である。また、放射パワー比Ｂは、（波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域の放射パワー）／（波長７８０〜１０００ｎｍの近赤外領域の放射パワー）である。
【０１３８】
【表２】
2005142041.tif 000004
この実験から以下のことが判明した。
【０１３９】
すなわち、可視領域の全光束と、近赤外領域の放射パワー換言すれば赤外視認距離とは、相反する傾向を有している。したがって、近赤外領域の放射パワーが増加して赤外暗視装置での赤外視認距離が増加すると、可視領域の放射パワーが減少し、ランプの全光束は減少する。
【０１４０】
上記の相反する傾向を示す指標として放射パワー比Ａを採用する。表２において、全光束２７５０ｌｍ（Ｄ４Ｓタイプの規格下限値）以上、赤外視認距離８０ｍ以上となるのは、放射パワー比Ａが３．２から２．１までの範囲である。すなわち、この放射パワー比Ａの範囲は、定格入力３５Ｗ一定のときの全光束の規格範囲内でなるべく赤外視認距離を大きくする好適な範囲を示している。
【０１４１】
ところで、放射パワー比Ａの他に、図５に示すＣＣＤ撮像素子の感度特性を考慮した指標として放射パワー比Ｂを採用する。ＣＣＤカメラの感度は、波長７８０ｎｍ以上においては、長波長になるほど低下する。そのため、放射パワー比Ｂは、波長７８０〜８００ｎｍの間の放射パワーを波長７８０〜１０００ｎｍの放射パワーで除算した値であり、それは主要な近赤外領域（７８０〜１０００ｎｍ）の放射パワーのうち、ＣＣＤカメラの感度の大きい波長７８０〜８００ｎｍの近赤外領域の放射パワーが占める割合である。上記の実験から、表２において、全光束２７５０ｌｍ（Ｄ４Ｓタイプの規格下限値）以上、赤外視認距離８０ｍ以上となるのは放射パワー比Ｂが０．１２から０．３３の範囲である。放射パワー比Ｂが０．３３以上になると、可視領域の放射に影響を及ぼし、赤外視認距離は大きいが、全光束は規格外となる。
【０１４２】
次に、本発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを実施するための第２の形態を説明する。本形態は、ランプの構造が図６および図７に示す第１の形態と同様である。しかし、放電媒体の構成が異なっている。すなわち、第２のハロゲン化物が波長８４０〜９３０ｎｍの近赤外領域に主発光がある金属のハロゲン化物を含んでいる。その他の構成は、第１の形態と同じである。
【実施例２】
【０１４３】
本発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを実施するための第２の形態において、以下の仕様であり、その他の構成は実施例と同じである。
【０１４４】
放電媒体
第１のハロゲン化物：ＺｎＩ２−ＮａＩ−ＳｃＩ３、封入量は表３による。
【０１４５】
第２のハロゲン化物：ＣｓＩ、封入量は表３による。
【０１４６】
第３のハロゲン化物：ＺｎＩ２、封入量は表３による。
【０１４７】
ガス        ：キセノン（Ｘｅ）、封入圧は表３による。
【０１４８】
図９は、本発明の実施例２におけるランプＬの分光分布特性曲線図である。図から理解できるように、本形態においては、近赤外領域が主としてセシウム（Ｃｓ）の波長８４０〜９３０ｎｍの発光、ナトリウム（Ｎａ）の波長８１９．４ｎｍの発光およびキセノン（Ｘｅ）の波長８８０〜１０００ｎｍの発光により構成されている。
【０１４９】
【表３】
2005142041.tif 000005
なお、表３において、ランプＡ〜Ｄは、比較例であり、これらは放電媒体が第２のハロゲン化物を含んでいない。また、ランプＡは、水銀を０．５ｍｇ封入している。
【０１５０】
次に、実施例１の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおける性能について説明する。すなわち、実施例２および比較例のランプをそれぞれ２本ずつ選び、  次に、実施例２の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプにおける性能について説明する。すなわち、実施例２および比較例のランプをそれぞれ２本ずつ選び、自動車前照灯に装着して安定時の定格ランプ電力３５Ｗで点灯して、放射パワー比Ａ、放射パワー比Ｂ、全光束（ｌｍ）および赤外視認距離（ｍ）の性能指標について測定した。なお、自動車前照灯は、ロービームの方向に可視光を照射し、ハイビームの方向に可視光を吸収して波長７８０ｎｍ以上の赤外光を照射するように分離発光の機能を備えた構成になっている。そして、ＣＣＤカメラを備えた赤外暗視装置は、自動車前照灯から照射される赤外光が遠方の障害物に当たって生じる反射光を受光し、撮影して映像化する。また、赤外視認距離は、自動車の左右の前照灯には同種のランプを装着し、夜間の暗黒中で、歩行者の視認可能な距離を測定する実験により得た。すなわち、赤外視認距離は、歩行者が短い距離から順次遠ざかる過程において、視認できる最大距離を複数人がそれぞれ測定して、その平均値によって求めた。その結果を表４に示す。なお、表４において、ランプＡ〜Ｖは、表３のそれと同じランプを示す。放射パワー比Ａは、（波長３８０〜７８０ｎｍの可視領域の放射パワー）／（波長７８０〜１２００ｎｍの近赤外領域の放射パワー）である。
【０１５１】
【表４】
2005142041.tif 000006
この実験から以下のことが判明した。
【０１５２】
すなわち、実施例１におけると同様に、可視領域の全光束と、近赤外領域の放射パワー換言すれば赤外視認距離とは、相反する傾向を有している。したがって、近赤外領域の放射パワーが増加して赤外暗視装置での赤外視認距離が増加すると、可視領域の放射パワーが減少し、ランプの全光束は減少する。
【０１５３】
上記の相反する傾向を示す指標として放射パワー比Ａを採用する。表４において、全光束２７５０ｌｍ（Ｄ４Ｓタイプの規格下限値）以上、赤外視認距離８０ｍ以上となるのは、放射パワー比Ａが３．０から１．８までの範囲である。すなわち、この放射パワー比Ａの範囲は、定格入力３５Ｗ一定のときの全光束の規格範囲内でなるべく赤外視認距離を大きくする好適な範囲を示している。
【０１５４】
図１０は、本発明のメタルハライドランプ点灯装置を実施するための一形態を示す回路図である。図において、メタルハライドランプ点灯装置は、自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ２７および点灯回路ＯＣを具備している。
【０１５５】
自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプ２７は、前記第１および第２の形態におけるいずれの構成であってもよい。
【０１５６】
点灯回路ＯＣは、直流電源２１、チョッパ２２、制御手段２３、ランプ電流検出手段２４、ランプ電圧検出手段２５、イグナイタ２６、およびフルブリッジインバータ２８により構成されていて、上記メタルハライドランプ２７を点灯直後に直流点灯し、その後交流点灯する。
【０１５７】
直流電源２１は、後述するチョッパ２２に対して直流電源を供給する手段であって、バッテリーまたは整流化直流電源が用いられる。自動車の場合には、一般的にバッテリーが用いられる。しかし、交流を整流する整流化直流電源であってもよい。必要に応じて電解コンデンサ２１ａを並列接続して雑音吸収や平滑化を行う。
【０１５８】
チョッパ２２は、直流電圧を所要値の直流電圧に変換するＤＣ−ＤＣ変換回路であって、後述するフルブリッジインバータ２８を介して上記メタルハライドランプ２７を所要に制御する。直流電源電圧が低い場合には、昇圧チョッパを用い、反対に高い場合には降圧チョッパを用いる。
【０１５９】
制御手段２３は、チョッパ２２を制御する。たとえば、点灯直後には上記メタルハライドランプ２７に定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流をチョッパ２２からフルブリッジインバータ２８を経由して流し、その後時間の経過とともに徐々にランプ電流を絞っていき、やがて定格ランプ電流にするように制御する。また、制御手段２３は、ランプ電流とランプ電圧と相当するそれぞれの検出信号が後述するように帰還入力されることにより、定電力制御信号を発生して、チョッパ２２を定電力制御する。さらに、制御手段２３は、時間的な制御パターンが予め組み込まれたマイコンが内蔵されていて、点灯直後には定格ランプ電流の３倍以上のランプ電流を上記メタルハライドランプ２７に流し、時間の経過とともにランプ電流を絞るようにチョッパ２２を制御するように構成されている。
【０１６０】
ランプ電流検出手段２４は、フルブリッジインバータ２８を介してランプと直列に挿入されていて、ランプ電流に相当する電流を検出して制御手段１３に制御入力する。
【０１６１】
ランプ電圧検出手段２５は、同様にフルブリッジインバータ２８を介して上記メタルハライドランプ２７と並列的に接続されていて、ランプ電圧に相当する電圧を検出して制御手段２３に制御入力する。
【０１６２】
イグナイタ２６は、フルブリッジインバータ２８と上記メタルハライドランプ２７との間に介在していて、始動時に約２０ｋＶ程度の始動パルス電圧を上記メタルハライドランプ２７に供給できるように構成されている。
【０１６３】
フルブリッジインバータ２８は、４つのＭＯＳＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４からなるブリッジ回路、ブリッジ回路２８ａのＭＯＳＦＥＴＱ１およびＱ３と、Ｑ２およびＱ４とを交互にスイッチングさせるゲートドライブ回路２８ｂおよび極性反転回路ＩＮＶから構成されていて、チョッパ２２からの直流電圧を上記スイッチングにより矩形波の低周波交流電圧に変換して、上記メタルハライドランプ２７に印加して、上記メタルハライドランプ２７を低周波交流点灯させる。なお、点灯直後の直流点灯時には、ブリッジ回路１７ａの例えばＭＯＳＦＥＴＱ１およびＱ３を継続的にオンさせ、Ｑ２およびＱ４をオフさせる。
【０１６４】
そうして、点灯回路ＯＣを用いて上記メタルハライドランプ２７を最初直流点灯し、その後矩形波の低周波交流で点灯すると、点灯直後から所要の光束を発生する。これにより、自動車前照灯に本形態のメタルハライドランプ点灯装置を組み込んだ場合、電源投入後１秒後に定格に対して光束２５％、４秒後に光束８０％の点灯を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】放電媒体の第１および第３のハロゲン化物ならびにガスとしてＳｃＩ３−ＮａＩ−ＺｎＩ２−Ｘｅを封入したメタルハライドランプに、ＲｂＩを封入したものと、ＣｓＩを封入したものとのそれぞれの分光分布特性を重畳した分光分布特性曲線図に、さらに後述する図５に示すＣＣＤカメラの感度特性を重畳した曲線図
【図２】キセノンのみを封入したランプの分光分布曲線図
【図３】放電媒体の第１および第３のハロゲン化物ならびにガスとしてＳｃＩ３−ＮａＩ−ＺｎＩ２−Ｘｅを封入したメタルハライドランプにおいて、Ｘｅの発光を推定した分光分布特性曲線図
【図４】アクティブ方式の赤外暗視装置における動作原理を説明する概念図
【図５】赤外暗視装置に用いるＣＣＤカメラの分光感度特性曲線図
【図６】本発明の自動車前照灯・赤外暗視装置兼用メタルハライドランプを実施するための第１の形態を示すＤ４Ｓタイプのランプ全体の正面図
【図７】同じく平面図
【図８】本発明の実施例１におけるランプＬの分光分布特性曲線図
【図９】本発明の実施例２におけるランプＬの分光分布特性曲線図
【図１０】本発明のメタルハライドランプ点灯装置を実施するための一形態を示す回路図
【符号の説明】
【０１６６】
Ｃｓ…セシウムの発光線、Ｎａ…ナトリウムの発光線、Ｒｂ…ルビジウムの発光線、ＣＣＤ感度…ＣＣＤ撮像素子の感度特性曲線
【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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