(57)【要約】【課題】本発明は、光反射を低減できる透明部材、それを用いた保護カバー及びランプ並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ランプ１に備えられたバルブ４は、可視光を透過させる材料で形成され、凹状表面２ａを有する基材２と、凹状表面２ａに形成された、アルミニウムを主成分とする水和物を備えた反射防止膜６とを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を透過させる材料で形成され、凹状表面を有する基材と、
前記凹状表面に形成された、アルミニウムを主成分とする水和物を備えた反射防止膜と
を有することを特徴とする透明部材。
【請求項２】
請求項１記載の透明部材であって、
前記反射防止膜は、アルミニウムを主成分とする酸化物の表層を水和物化して形成された微細構造物を有していること
を特徴とする透明部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の透明部材であって、
前記凹状表面は、前記基材で区切られた有限な内側の空間と前記基材との界面領域であること
を特徴とする透明部材。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の透明部材であって、
前記凹状表面は、開口部を解放端とする凹空間内面であること
を特徴とする透明部材。
【請求項５】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の透明部材であって、
前記凹状表面は、開口部を解放端とする閉空間内面であること
を特徴とする透明部材。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の透明部材であって、
前記凹空間又は前記閉空間は、前記基材で区切られた有限な内側の空間を任意の場所で切断した切断面の面積が前記開口部の面積よりも大きい領域を有していること
を特徴とする透明部材。
【請求項７】
開口部を解放端とする閉空間又は凹空間を有し、前記閉空間又は凹空間で保護対象物を覆う保護部材を備えた保護カバーであって、
前記保護部材は、請求項１から６までのいずれか一項に記載の透明部材で形成されていること
を特徴とする保護カバー。
【請求項８】
光源と、前記光源を覆って配置されたバルブとを備えたランプであって、
前記バルブは、請求項１から６までのいずれか一項に記載の透明部材で形成されていること
を特徴とするランプ。
【請求項９】
請求項８記載のランプであって、
前記光源は、抵抗過熱型のフィラメントを有すること
を特徴とするランプ。
【請求項１０】
請求項９記載のランプであって、
前記光源は、前記フィラメントの表面に形成されたマイクロキャビティを有していること
を特徴とするランプ。
【請求項１１】
請求項８記載のランプであって、
前記光源は、発光ダイオードを有すること
を特徴とするランプ。
【請求項１２】
請求項８から１１までのいずれか一項に記載のランプであって、
前記バルブは、ほぼ球形状を有していること
を特徴とするランプ。
【請求項１３】
請求項８から１１までのいずれか一項に記載のランプであって、
前記バルブは、直線状またはリング状の円筒形状を有していること
を特徴とするランプ。
【請求項１４】
請求項８から１３までのいずれか一項に記載のランプであって、
前記バルブの光学的特性は、可視光の吸収がないこと
を特徴とするランプ。
【請求項１５】
請求項８から１４までのいずれか一項に記載のランプであって、
前記バルブは、前記光源が射出した光を散乱する光散乱構造物を有すること
を特徴とするランプ。
【請求項１６】
請求項８から１５までのいずれか一項に記載のランプであって、
前記バルブの内表面は、凹凸形状を有していること
を特徴とするランプ。
【請求項１７】
開口部を開放端とする閉空間内にアルミニウムを主成分とするゾル溶液を注入し、
前記閉空間内から前記ゾル溶液を排出し、
前記閉空間内面に残存する前記ゾル溶液を乾燥してアルミニウムを主成分とする酸化物を形成し、
前記酸化物を温水に浸漬し、または水蒸気中にさらすことにより前記酸化物の表層に水和物からなる微細構造物を形成すること
を特徴とする保護カバーの製造方法。
【請求項１８】
光源と、前記光源を覆って配置され、開口部を開放端とする閉空間を有するバルブとを備えたランプの製造方法であって、
前記閉空間内にアルミニウムを主成分とするゾル溶液を注入し、
前記閉空間内から前記ゾル溶液を排出し、
前記閉空間内面に残存する前記ゾル溶液を乾燥して前記バルブ内面にアルミニウムを主成分とする酸化物を形成し、
前記酸化物を温水に浸漬し、又は水蒸気中にさらすことにより前記酸化物の表層に水和物からなる微細構造物を形成すること
を特徴とするランプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明部材、それを用いた保護カバー及びランプ並びにそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源としてフィラメントやＬＥＤを備えたランプは、バルブと空気との界面でのフレネル反射により、バルブの光透過率が低下し、フィラメントやＬＥＤから発せられた光の利用効率が低下してしまうという問題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１７２７８公報
【特許文献２】特開２０１１−３３８９２公報
【特許文献３】特開平７−２８２７８５公報
【特許文献４】特開平７−１９８９３８公報
【特許文献５】特表２００６−５２００７４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｋｉｙｏｈａｒｕ  Ｔａｄａｎａｇａ、“Ｓｕｐｅｒ−Ｗａｔｅｒ−Ｒｅｐｅｌｌｅｎｔ  Ａｌ２Ｏ３  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍｓ  ｗｉｔｈ  Ｈｉｇｈ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ”、Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．、１９９７年、８０  ［４］ｐｐ１０４０−４２
【０００５】
【非特許文献２】Ｋｉｙｏｈａｒｕ  Ｔａｄａｎａｇａ、“Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｏｆ  Ｓｕｐｅｒ−Ｗａｔｅｒ−Ｒｅｐｅｌｌｅｎｔ  Ａｌ２Ｏ３  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍｓ  ｗｉｔｈ  Ｈｉｇｈ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｓｏｌ−Ｇｅｌ  Ｍｅｔｈｏｄ”、Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．、１９９７年、８０  ［１２］  ｐｐ３２１３−１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、表示装置の表示画面での光反射を防止する部材として、モスアイ構造を備えた反射防止シートが知られている（特許文献１及び２）。当該反射防止シートは、表示画面のように曲面を持たない平面上に貼付することは相対的に容易である。しかしながら、当該反射防止シートは、ランプのバルブのような内部空間に面し、曲面状を備えた内壁面上に貼付すると、当該シートにしわがよってしまい、反射防止効果を十分に発揮できない可能性がある。また、１枚の当該反射防止シートを用いてバルブ等の内壁面の全面に連続的に貼付することは困難である。特に、内壁面が角部を有する場合、当該角部に当該反射防止シートを連続的に貼付するのは困難である。この場合、反射防止シートは、切り貼りされる必要があるが、切り貼りによる屈折率の不連続変化箇所が発生してしまい、反射防止機能を十分に発揮できない可能性がある。さらに、反射防止シートは、有機樹脂フィルムで形成されているので、高温の環境下では剥離、シュリンク又は溶融する可能性がある。このため、反射防止シートはランプ等の使用時に高温となる場所に適用し難いという問題を有している。
【０００７】
また、従来、光学的多層膜を用いて光反射を防止することが知られている。光学的多層膜（例えば、誘電体多層膜）は蒸着によって形成される。しかしながら、反射防止機能が確保された蒸着膜をバルブの内壁に形成するのは極めて困難である。
【０００８】
このように、バルブの内部空間のようなほぼ閉じられた空間に面する内壁面に反射防止機能を持たせることは困難である。このため、当該内壁面と空気との界面で光反射が防止されず、バルブ等の光透過率の低下が生じてしまう。
【０００９】
本発明の目的は、光反射を低減できる透明部材、それを用いた保護カバー及びランプ並びにそれらの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、可視光を透過させる材料で形成され、凹状表面を有する基材と、前記凹状表面に形成された、アルミニウムを主成分とする水和物を備えた反射防止膜とを有することを特徴とする透明部材によって達成される。
【００１１】
上記本発明の透明部材であって、前記反射防止膜は、アルミニウムを主成分とする酸化物の表層を水和物化して形成された微細構造物を有していることを特徴とする。
【００１２】
上記本発明の透明部材であって、前記凹状表面は、前記基材で区切られた有限な内側の空間と前記基材との界面領域であることを特徴とする。
【００１３】
上記本発明の透明部材であって、前記凹状表面は、開口部を解放端とする凹空間内面であることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明の透明部材であって、前記凹状表面は、開口部を解放端とする閉空間内面であることを特徴とする。
【００１５】
上記本発明の透明部材であって、前記凹空間又は前記閉空間は、前記基材で区切られた有限な内側の空間を任意の場所で切断した切断面の面積が前記開口部の面積よりも大きい領域を有していることを特徴とする。
【００１６】
また、上記目的は、開口部を解放端とする閉空間又は凹空間を有し、前記閉空間又は凹空間で保護対象物を覆う保護部材を備えた保護カバーであって、前記保護部材は、上記本発明の透明部材で形成されていることを特徴とする保護カバーによって達成される。
【００１７】
また、上記目的は、光源と、前記光源を覆って配置されたバルブとを備えたランプであって、前記バルブは、上記本発明の透明部材で形成されていることを特徴とするランプによって達成される。
【００１８】
上記本発明のランプであって、前記光源は、抵抗過熱型のフィラメントを有することを特徴とする。
【００１９】
上記本発明のランプであって、前記光源は、前記フィラメントの表面に形成されたマイクロキャビティを有していることを特徴とする。
【００２０】
上記本発明のランプであって、前記光源は、発光ダイオードを有することを特徴とする。
【００２１】
上記本発明のランプであって、前記バルブは、ほぼ球形状を有していることを特徴とする。
【００２２】
上記本発明のランプであって、前記バルブは、直線状またはリング状の円筒形状を有していることを特徴とする。
【００２３】
上記本発明のランプであって、前記バルブの光学的特性は、可視光の吸収がないことを特徴とする。
【００２４】
上記本発明のランプであって、前記バルブは、前記光源が射出した光を散乱する光散乱構造物を有することを特徴とする。
【００２５】
上記本発明のランプであって、前記バルブの内表面は、凹凸形状を有していることを特徴とする。
【００２６】
また、上記目的は、開口部を開放端とする閉空間内にアルミニウムを主成分とするゾル溶液を注入し、前記閉空間内から前記ゾル溶液を排出し、前記閉空間内面に残存する前記ゾル溶液を乾燥してアルミニウムを主成分とする酸化物を形成し、前記酸化物を温水に浸漬し、または水蒸気中にさらすことにより前記酸化物の表層に水和物からなる微細構造物を形成することを特徴とする保護カバーの製造方法によって達成される。
【００２７】
さらに、上記目的は、光源と、前記光源を覆って配置され、開口部を開放端とする閉空間を有するバルブとを備えたランプの製造方法であって、前記閉空間内にアルミニウムを主成分とするゾル溶液を注入し、前記閉空間内から前記ゾル溶液を排出し、前記閉空間内面に残存する前記ゾル溶液を乾燥して前記バルブ内面にアルミニウムを主成分とする酸化物を形成し、前記酸化物を温水に浸漬し、又は水蒸気中にさらすことにより前記酸化物の表層に水和物からなる微細構造物を形成することを特徴とするランプの製造方法によって達成される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、光反射を低減できる透明部材それを用いた保護カバー及びランプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態によるランプ１の概略構成を示す部分断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるランプ１に備えられた反射防止膜６のＳＥＭ像を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるランプ１を説明する図であって、反射防止膜付ガラス基板及び比較例としての単体ガラス基板の直線透過率の入射角度依存性を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施の形態によるランプ１を説明する図であって、反射防止膜付ガラス基板の厚さ方向の屈折率特性の仮定を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施の形態によるランプ１を説明する図であって、図４に示す屈折率特性を用いて、反射防止膜付ガラス基板に形成される反射防止膜の厚さに対する反射率の計算結果を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施の形態によるランプ１を説明する図であって、反射防止膜付ガラス基板の焼成前後における入射光の波長に対する反射率の測定結果を示すグラフである。
【図７】比較例としての従来のランプ１０１の概略構成を示す部分断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態によるランプ１の製造方法の流れを説明する図である。
【図９】本発明の一実施の形態によるランプ１の製造工程を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の一実施の形態によるランプ１の製造工程を説明する図であって、ゲル化工程において形成されたアモルファスアルミナ膜２２の表面ＳＥＭ像である。
【図１１】本発明の一実施の形態の変形例１によるランプ３のバルブ１８の部分断面を模式的に示す図である。
【図１２】本発明の一実施の形態の変形例１によるランプ３の反射防止膜６の表層に形成された疑似ベーマイトナノ構造物６ｂの平面ＳＥＭ像である。
【図１３】本発明の一実施の形態の変形例１によるランプ３の製造方法を声明する図である。
【図１４】本発明の一実施の形態の変形例２によるランプのフィラメント２６表面を拡大して示す模式図である。
【図１５】本発明の一実施の形態の変形例３によるランプ５のバルブ４４の部分断面を示す模式図である。
【図１６】本発明の一実施の形態の変形例４によるランプ７の概略構成を示す部分断面図である。
【図１７】本発明の一実施の形態による保護カバー１１の概略構成を示す斜視図である。
【図１８】本発明の一実施の形態による保護カバー１１の断面図である。
【図１９】本発明の一実施の形態による透明部材１３の概略構成を例示する図である。
【図２０】本発明の一実施の形態による透明部材１３の概略構成を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の一実施の形態による透明部材、それを用いた保護カバー及びランプ並びにそれらの製造方法について図１から図２０を用いて説明する。まず、本実施の形態による透明部材及びそれを用いたランプ並びにランプの製造方法について図１から図１０を用いて説明する。図１は、本実施の形態によるランプ１の概略構成を示す部分断面図（バルブ４以外は切断せずに示している）である。図１に示すように、ランプ１は、光源１２と、光源１２を覆って配置されたバルブ４と、バルブ４に接続された口金１６とを有している。
【００３１】
バルブ４は、例えば中空の球形状を有し、一端部を開口する開口部１０と、開口部１０を開放端とする内部空間８とを有している。口金１６は、一端部を開口する開口部２１を備え、中空の円筒形状を有している。バルブ４の開口部１０は口金１６の開口部２１よりも一回り小さく形成されている。バルブ４の開口部１０は口金１６の開口部２１に嵌め込まれて接合されている。バルブ４の内部空間８のほぼ中央には、光源１２が配置されている。光源１２は抵抗過熱型のフィラメント１２ａと、フィラメント１２ａの一端部に接続された内部導線１２ｂと、当該フィラメントの他端部に接続された内部導線１２ｃとを有している。内部導線１２ｂは、口金１６に形成され、開口部２１の反対側に設けられた中心電極１６ａに接続されている。内部導線１２ｃは口金１６の周囲に設けられた外部電極１６ｂに接続されている。外部電極１６ｂは所定のソケットに螺合できるように所定ピッチのネジ山が設けられている。口金１６は、中心電極１６ａと外部電極１６ｂとの間に設けられて両電極１６ａ、１６ｂの短絡を防止する絶縁部１６ｃを有している。内部空間８には、高温になったフィラメント１２ａの蒸発や燃焼を防ぐために、１気圧以上の不活性ガスが保持されている。バルブ４と口金１６とは接合されている。バルブ４と口金１６との接合部の面積は小さいため、内部空間８は密閉空間となるので、ランプ１は当該不活性ガスの漏洩を防止できる。
【００３２】
バルブ４は、本実施の形態による透明部材に相当する。バルブ４は、可視光を透過させる材料で形成され、凹状表面２ａを有する基材２と、凹状表面２ａに形成された、アルミニウムを主成分とする水和物を備えた反射防止膜６とを有している。バルブ４は、可視光の吸収がない光学的特性を有している。
【００３３】
基材２は可視光の吸収がない光学的特性を有する材料で形成されている。基材２は例えば透明なガラス材料で形成されている。可視光の吸収がない光学的特性を有する材料であれば、基材２はガラス材料の他に例えば透明な有機樹脂材料で形成されていてもよい。基材２は、開口部１０を開放端とする閉空間内面である凹状表面２ａと、凹状表面２ａの裏面側であって外壁面である外表面２ｂとを有している。外表面２ｂは凹状表面２ａの形状に倣う形状を有している。基材２はほぼ均一の厚さを有している。凹状表面２ａは光源１２側に配置されている。外表面２ｂは、ランプ１が配置される所定の空間側に配置されている。凹状表面２ａは光源１２が発する光の光入射面である。外表面２ｂは凹状表面２ａに入射して基材２を透過した光を射出する光射出面である。「射出」には、光源が光を発することの他に、光が所定部分（例えば、反射防止膜６、基材２あるいはバルブ４など）を通過して当該所定部分から外部に出ていくことも含まれる。
【００３４】
バルブ４の内表面である基材２の凹状表面２ａは滑らかな平坦形状を有している。基材２の凹状表面２ａは、反射防止膜６を取り除くと、基材２で区切られた有限な内側の内部空間８と基材２との界面領域である。凹状表面２ａは、開口部１０を開放端とする閉空間内面である。開口部１０は、外表面２ｂの一部から突出して形成されている。このため、バルブ４は、基材２で区切られた有限な内側の空間である内部空間８を任意の場所で切断した切断面の面積が開口部１０の面積よりも大きい領域を有する。例えば、バルブ４の中心を含む平面で切断した切断面の面積は、開口部１０の面積よりも大きくなる。
【００３５】
バルブ４に備えられた反射防止膜６はアルミナ支持層６ａと疑似ベーマイトナノ構造物６ｂとを有している。アルミナ支持層６ａは例えばアルミニウムを主成分とする酸化物である。疑似ベーマイトナノ構造物６ｂはアルミナ支持層６ａの表層を水和物化して形成された微細構造物である。アルミナ支持層６ａ及び疑似ベーマイトナノ構造物６ｂはいずれも、アルミニウムを主成分とする形成物である。疑似ベーマイトは、ベーマイトと類似した結晶構造を有しているものの、ベーマイトの組成や化学量論比からずれた組成や化学量論比を有し、ベーマイトの格子状数からずれた格子状数を有しているため、「疑似」と呼ばれる。
【００３６】
図２は、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）を用いて撮影した反射防止膜６のＳＥＭ像を示している。図２（ａ）は、反射防止膜６の断面ＳＥＭ像を示し、図２（ｂ）は、反射防止膜６の表層に形成された疑似ベーマイトナノ構造物６ｂの平面ＳＥＭ像を示している。図２（ａ）に示すように、反射防止膜６は、アルミナ支持層６ａから成長して形成された疑似ベーマイトナノ構造物６ｂを有している。反射防止膜６の膜厚は約４００ｎｍであり、疑似ベーマイトナノ構造物６ｂの厚さは１００ｎｍから２５０ｎｍである。
【００３７】
疑似ベーマイトナノ構造物６ｂは、アルミナ支持層６ａから内部空間８に向かって延伸する複数の柱状構造物が集合して構成されている。当該柱状構造物の高さは不均一であるため、疑似ベーマイトナノ構造物６ｂは、アルミナ支持層６ａ側で密であり表層側（内部空間８側）で疎になっている。疑似ベーマイトナノ構造物６ｂは、表層側が相対的に疎になっている。図２（ｂ）に示すように、疑似ベーマイトナノ構造物６ｂの表層側は、複数の柱状構造物が寄り集まった表面形状となっている。疑似ベーマイトナノ構造物６ｂの高さは不均一ではあるが、疑似ベーマイトナノ構造物６ｂの密度はアルミナ支持層６ａ側から表面側に向かって徐々に低くなる。このため、反射防止膜６の屈折率は、アルミナ支持層６ａ側から表層側に向かって基材２の屈折率１．５から空気の屈折率１．０に徐々に単調に変化するため反射防止機能が発現する。これにより、反射防止膜６は、反射防止膜６と内部空間８の空気との界面及び反射防止膜６と基材２との界面（凹状表面２ａ）での反射を防止して、光の利用効率の向上を図ることができる（詳細は後述する）。
【００３８】
次に、反射防止膜６の光学特性等について図３から図６を用いて説明する。図３は、基材２と同様の材料で形成されたガラス基板の片面に形成されて反射防止膜６と同様の構成を有する反射防止膜を備えた反射防止膜付ガラス基板と、比較例としての反射防止膜の形成されていない当該ガラス基板（以下、図３及び図４の説明において、「単体ガラス基板」と称する）との直線透過率の入射角度依存性を示すグラフである。横軸は光の入射角度（°）を示し、縦軸は直線透過率（％）を示している。▲印を結ぶ曲線Ｃ１は、反射防止膜付ガラス基板の直線透過率の特性を表し、◆印を結ぶ曲線Ｃ２は、単体ガラス基板の直線透過率の特性を表している。反射防止膜付ガラス基板の直進透過率は、反射防止膜側から入射した入射光が反射防止膜付ガラス基板を直進して透過する割合である。単体ガラス基板の直線透過率は、単体ガラス基板の片面側から入射した入射光が単体ガラス基板を直進して透過する割合である。なお、直線透過率はＬＣＤ５２００（大塚電子社製）を用いて測定された。
【００３９】
図３に示すように、反射防止膜付ガラス基板の直線透過率は、光入射角度によらず、単体ガラス基板の直線透過率よりも高くなっている。詳細は後述するが、反射防止膜は屈折率変化層としての機能を発揮するので、反射防止膜と空気との界面での光反射と、反射防止膜とガラス基板との界面での光反射とを防止することができる。これに対し、単体ガラス基板は、単体ガラス基板の光入射面と空気との界面で光を反射する。このため、反射防止膜付ガラス基板の直線透過率は、単体ガラス基板の直線透過率よりも高くなる。
【００４０】
反射防止膜付ガラス基板は、単体ガラス基板と比較して、広範囲の光入射角度で高い直線透過率を維持することができる。本実施の形態によるランプ１に備えられたバルブ４は、反射防止膜付ガラス基板と同様の構成を有しているので、反射防止膜を有していない場合と比較して、広範囲の光入射角度で高い直線透過率を維持することができる。
【００４１】
ここで、反射防止膜付ガラス基板が単体ガラス基板よりも直線透過率が高くなる理由について図４を用いて説明する。図４は、反射防止膜付ガラス基板の厚さ方向の屈折率特性の仮定を示すグラフである。横軸は屈折率を示し、縦軸は反射防止膜付ガラス基板の厚さ方向の所定位置を示している。位置Ｐ０はガラス基板内部の所定位置を表し、位置Ｐ１はガラス基板とアルミナ支持層との界面近傍のアルミナ支持層の所定位置を表し、位置Ｐ２は疑似ベーマイトナノ構造物と空気との界面近傍の疑似ベーマナイトナノ構造物の所定位置を表している。
【００４２】
ところで、屈折率変化層を構成するナノ構造物と、当該ナノ構造物が形成された基材との界面に平行な当該ナノ構造物の大きさ（横方向のナノ構造物の大きさ）は数十ｎｍと光の波長に比べて十分に小さい。このため、屈折率変化層の屈折率は、面内方向（膜厚方向に直交する方向）で平均化することが可能である。また、ナノ構造物が高さ方向に分布を持っている場合、ナノ構造物の密度は基板側の方が高く、表面に近づくにつれて低くなる。これにより、屈折率変化層の屈折率は、表面から基材に向けて徐々に高くなっていく。
【００４３】
反射防止膜６を構成する疑似ベーマイトナノ構造物６ｂの凹状表面２ａに平行な大きさは数十ｎｍである。また、疑似ベーマイトナノ構造物６ｂは高さ方向に分布を有しており、疑似ベーマイトナノ構造物６ｂの密度は基材２側の方が高く、表面に近づくにつれて低くなる。このため、疑似ベーマイトナノ構造物６ｂの密度は、表面からアルミナ支持層６ａに向けて徐々に高くなっていく。このため、アルミナ支持層６ａと疑似ベーマイトナノ構造物６ｂとの２層構造を有する反射防止膜６は、表面から基材２に向けて屈折率が徐々に高くなる屈折率変化層としての機能を発揮する。また、反射防止膜付ガラス基板の反射防止膜は反射防止膜６と同様の構成を有しているので、屈折率変化層としての機能を発揮する。
【００４４】
そこで、反射防止膜付ガラス基板の反射防止膜内の屈折率が表面からガラス基板まで線形に変化すると仮定して、反射防止膜の厚さに対する反射率の変化について特性マトリクスを用いて計算した。その計算結果が図５に示すグラフである。特性マトリクスは、反射防止膜を３０層に分割した多層膜と仮定し、それぞれの薄膜の特性行列（薄膜の前後での電界と磁界の横方向成分の関係を表す２×２行列）から求めることができる。各特性行列は薄膜の屈折率及び厚さ並びに光の波長から求めることができる（Ｍａｘ  Ｂｏｒｎ著“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ：  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ，出版社：Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ；  ７版  （２０００／２／２８）  第５８頁以降参照）。
【００４５】
図４に示すように、反射防止膜付ガラス基板の反射防止膜側の表面の位置Ｐ２よりも高い位置は空気中であるため、屈折率は空気の屈折率である１．０となる。位置Ｐ２では疑似ベーマイトナノ構造物の密度が低いので、疑似ベーマイトの屈折率よりも空気の屈折率の方が支配的となる。このため、位置Ｐ２での反射防止膜付ガラス基板の屈折率は空気の屈折率とほぼ同じ値となって１．０となる。位置Ｐ２から位置Ｐ１の間では、疑似ベーマイトナノ構造物の密度が徐々に高くなるので、空気の屈折率よりも疑似ベーマイトの屈折率の方が徐々に支配的となるため、反射防止膜付ガラス基板の屈折率は、空気の屈折率よりも疑似ベーマイトの屈折率に徐々に近づいていく。これにより、図４に示すように、反射防止膜付ガラス基板の屈折率は１．０から１．５まで単調に増加する。位置Ｐ１から位置Ｐ０の間は、ガラス基板の内部であるため、反射防止膜付ガラス基板の屈折率はガラス基板の屈折率である１．５となる。
【００４６】
図４に示すように、反射防止膜の屈折率は、空気の屈折率とほぼ同じ値からガラス基板の屈折率とほぼ同じ値まで単調に変化する。このため、反射防止膜側から反射防止膜付ガラス基板に入射した入射光は、空気と反射防止膜との界面及び反射防止膜とガラス基板との界面で反射せずにガラス基板に進入する。ガラス基板に進入した光は、ガラス基板と空気との屈折率の差により、ガラス基板と空気との界面で一部が反射するとともに残余がガラス基板から射出する。これに対し、単体ガラス基板に入射する光は、単体ガラス基板への入射時及び射出時に、単体ガラス基板と空気との界面で反射する。
【００４７】
このように、反射防止膜付ガラス基板では入射光が１回だけ反射するのに対し、単体ガラス基板では入射光が２回反射する。このため、図３に示すように、反射防止膜付ガラス基板の直線透過率は単体ガラス基板の直線透過率よりも高くなる。反射防止膜付ガラス基板は、単体ガラス基板よりも直線透過率が高くなるので、入射光の利用効率の向上を図ることができる。
【００４８】
図５は、反射防止膜付ガラス基板に形成される反射防止膜の厚さに対する反射率の計算結果を示すグラフである。横軸は反射防止膜の厚さ（ｎｍ）を示し、縦軸は反射率（％）を示している。人の目は波長５５０ｎｍ付近の光を最も敏感に感じる。そこで、反射防止膜付ガラス基板の反射防止膜とガラス基板と界面での、表面に垂直な方向を０°として、５５０ｎｍの波長の光の７０°入射の正反射の強度を反射防止膜の厚さを変えて計算した。なお、当該正反射の強度は、反射防止膜付ガラス基板での可視光の吸収を０として計算されている。
【００４９】
図５に示すように、反射防止膜の厚さが３００ｎｍより薄い範囲では、膜厚が変化すると波長５５０ｎｍの光の反射率も大きく変化する。反射率は、反射防止膜の膜厚が０ｎｍ、すなわち反射防止膜が形成されていない場合には、約１７％となり、当該膜厚が１００ｎｍでは約１５％となり、当該膜厚が２００ｎｍでは約９．５％となる。このように、膜厚が３００ｎｍよりも薄い反射防止膜は、反射防止膜とガラス基板との界面での反射率を十分に小さくすることができない。
【００５０】
これに対し、反射防止膜の膜厚が３００ｎｍ以上の範囲では、反射防止膜とガラス基板との界面での反射率を６％以下に抑えることができる。反射防止膜付ガラス基板の反射率は、反射防止膜の膜厚が３００ｎｍでは約６％となり、当該膜厚が３５０ｎｍ又は４００ｎｍでは約５％となる。このように、反射防止膜の膜厚は３００ｎｍ以上であることが望ましい。また、反射防止膜を厚くするために、後述のゲル膜の厚さを厚くしすぎると、ゲル膜の乾燥工程におけるゲル膜の体積収縮が大きくなるので、ゲル膜に多くの亀裂が発生してしまう。これにより、反射防止膜の強度が弱くなってしまうという問題が生じる可能性がある。このため、反射防止膜の膜厚は１０００ｎｍ以下にすることが望ましい。
【００５１】
図６は、反射防止膜付ガラス基板の焼成前後における入射光の波長に対する反射率の測定結果を示すグラフである。横軸は入射光の波長（ｎｍ）を示し、縦軸は反射防止膜を有したガラス基板の表面での７０°入射の正反射の反射率（％）を示している。曲線Ｃ３は焼成前の反射率特性を表し、曲線Ｃ４は焼成後の反射率特性を表している。焼成温度は２５０℃であり、焼成時間は６０分間である。反射率はＬＣＤ５２００（大塚電子社製）を用いて測定された。図６に示すように、反射防止膜付ガラス基板の反射率特性は、焼成前後でほぼ同じである。このため、反射防止膜付ガラス基板とほぼ同様の構成を有するバルブ４は、フィラメント１２ａの通電による発光かつ発熱によって高温状態になっても、反射防止膜６と基材２との界面での反射を抑えて反射防止機能を維持できる。これにより、ランプ１は光源１２で発生した光の利用効率の低下を防止することができる。
【００５２】
次に、本実施の形態によるランプ１の動作について図１及び図７を用いて説明する。図７は、比較例としての従来のランプ１０１の概略構成を示す部分断面図（バルブ１０４以外は切断せずに示している）である。なお、図７において、ランプ１の構成要素と同一の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。図７に示すように、従来のランプ１０１は、バルブ１０４が反射防止膜６を有していない点を除いて、本実施の形態によるランプ１と同様の構成を有している。基材２は可視光をほとんど吸収しない材料で形成されているので、基材２での光吸収を無視すると、図７の図中に太矢印で示すように、光源１２から射出してバルブ１０４に入射する入射光Ｌｉの一部は基材２の凹状表面２ａで反射して反射光Ｌｒｉとなり、残余の一部はランプ１０１が配置された周囲の空気と基材２との界面で反射して反射光Ｌｒｏとなり、残余の入射光Ｌｉはバルブ１０４を透過して透過光Ｌｔとなる。透過光Ｌｔは照明光等として利用される。図３に示す反射防止膜付ガラスの直線透過率と単体ガラスの直線透過率との差より、例えば、凹状表面２ａ及び当該周囲の空気と基材２との界面でのそれぞれの平均の反射率を４％とすると、従来のランプ１０１では、照明光等に利用される透過光Ｌｔの強度は光源１２で発生した光の強度の９２％となる。
【００５３】
これに対し、本実施の形態によるランプ１は、基材２の凹状表面２ａ上に形成された反射防止膜６を有している。図４を用いて説明したように、内部空間８側から反射防止膜６に入射した光は、内部空間８の空気と反射防止膜６との界面と、反射防止膜６と基材２との界面である凹状表面２ａとで反射しない。このため、図１の図中に太矢印で示すように、光源１２から射出してバルブ４に入射する入射光Ｌｉは、基材２の凹状表面２ａでは反射せずに基材２内に進入し、一部はランプ１が配置された周囲の空気と基材２との界面で反射する反射光Ｌｒｏとなり、残余はバルブ４を透過して透過光Ｌｔとなる。透過光Ｌｔは照明光等として利用される。当該周囲の空気と基材２との界面の平均の反射率を４％とすると、ランプ１では、照明光等に利用できる透過光Ｌｔの強度は光源１２で発生した光の強度の９６％となる。このように、本実施の形態によるランプ１は、従来のランプ１０１と比較して、光源１２で発生した光の利用効率の向上を図ることができる。
【００５４】
次に、本実施の形態によるランプ１の製造方法について図８から図１０を用いて説明する。図８は、本実施の形態によるランプ１の製造工程の流れを説明する図である。図８（ａ）はゾル化工程の流れを示し、図８（ｂ）はゲル化工程の流れを示し、図８（ｃ）は表面形状の形成工程、すなわち疑似ベーマイトナノ構造物の形成工程の流れを示している。図９は、ランプ１の製造工程を模式的に示している。図９（ａ）及び図９（ｂ）はゲル化工程を模式的に示し、図９（ｃ）は表面形状の形成工程を模式的に示している。図１０は、ゲル化工程において形成されたアモルファスアルミナ膜２２の表面ＳＥＭ像を示している。
【００５５】
図８（ａ）に示すように、ゾル化工程において、まずアルミニウム−ｓｅｃ−ブトキシド（Ａｌ（ｏ−ｓｅｃ−Ｂｕ）３（Ｔｒｉ−ｓｅｃ−ｂｕｔｏｘｉｄｅ））にイソフロピルアルコ−ル（ＩＰＡ）を混合し、室温で約１時間攪拌する。次に、撹拌して得られた溶液中に安定化剤としてアセト酢酸エチル（Ｅｔｙｌ−ａｃｅｔｏ−ａｃｅｔａｔｅ（ＥＡｃＡｃ））を添加して約３時間攪拌し、その後、モル比がＡｌ（Ｏ−ｓｅｃ−Ｂｕ）３：ＩＰＡ：ＥＡｃＡｃ：Ｈ２Ｏ＝１：２０：１：４の割合となるように、水（Ｈ２Ｏ）及びＩＰＡを注意深く少量ずつ滴下してアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）ゾル溶液を調製する。
【００５６】
次に、図８（ｂ）に示すように、ゲル化工程において、まずバルブ４の凹状表面２ａを洗浄する。次に、図９（ａ）に示すように、ゾル化工程において調製されたアルミナゾル溶液２０をバルブ４の開口部１０から内部空間８内に注入し、内部空間８内をアルミナゾル溶液２０で満たす。次に、図９（ｂ）に示すように、バルブ４を傾けて開口部１０を介して内部空間８からアルミナゾル溶液２０を排出する。もしくは、開口部１０より注射器状のノズルを内部空間８に挿入し、アルミナゾル溶液２０をこのノズルを介して吸いだし、排出しても良い。これにより、凹状表面２ａのほぼ全面にアルミナゾル溶液２０が塗布される。アルミナゾル溶液２０を排出する速度を調節することにより、凹状表面２ａ上に塗布されるアルミナゾル溶液２０の膜厚を調整できる。次に、図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示すように、凹状表面２ａ上に塗布されて内部空間８に残存するアルミナゾル溶液２０を乾燥して凹状表面２ａのほぼ全面に、図１０に示すように、アルミニウムを主成分とする酸化物であるアモルファスアルミナ膜２２（ゲル膜）を形成する。アルミナゾル溶液２０を乾燥する際に、アルミナゾル溶液２０を例えば室温で１０時間又は４００℃で１０分間焼成してもよい。
【００５７】
次に、図８（ｃ）及び図９（ｃ）に示すように、表面形状の形成工程において、まずアモルファスアルミナ膜２２が形成されたバルブ４を１００℃の温水である沸騰水２３に１０分間から３０分間（本例では、１０分間）浸漬して温水処理することにより、アモルファスアルミナ膜２２の表層に水和物からなる微細構造物である疑似ベーマイトナノ構造物を形成する。その後、表層に水和物からなる微細構造物が形成されたアモルファスアルミナ膜２２を乾燥することにより、凹状表面２ａのほぼ全面にアルミナ支持層６ａと花弁状の疑似ベーマイトナノ構造物６ｂとの２層構造の反射防止膜６が形成される（図２参照）。
【００５８】
図示は省略するが、光源１２が接続された口金１６を準備し、光源１２を反射防止膜６が形成されたバルブ４の開口部１０から内部空間８に挿入するとともに開口部２１に開口部１０を嵌め込み、次いでバルブ４と口金１６とを接合してランプ１が完成する。
【００５９】
以上説明したように、本実施の形態よるランプの製造方法によれば、基材２の凹状表面２ａのように開口部１０を開口端とする閉空間に容易に反射防止膜６を形成することができる。また、本実施の形態よるランプの製造方法によれば、凹状表面２ａのような曲面形状の表面に均一な膜厚の反射防止膜６を容易に形成することができる。これにより、光源１２から射出した光の利用効率を向上させたランプ１を容易に製造することができる。
【００６０】
次に、本実施の形態の変形例１によるランプ及びその製造方法について図１１から図１３を用いて説明する。本変形例によるランプ３は、反射防止膜６内に設けられたビーズ２４を備えている点に特徴を有している。図１１は、本変形例によるランプ３のバルブ１８の部分断面を模式的に示している。図１２は、反射防止膜６の表層に形成された疑似ベーマイトナノ構造物６ｂの平面ＳＥＭ像を示している。なお、本変形例及び後述する変形例２〜４において、ランプ１の構成要素と同一の作用・機能を奏する構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
本変形例によるランプ３の概略構成は、ランプ１と同様であるためその説明は省略し、異なる点のみを簡述する。図１１に示すように、本変形例によるランプ３は、反射防止膜６内に設けられて入射光を散乱する複数のビーズ２４を有している。ビーズ２４は例えばシリカ微粒子である。ビーズ２４は例えば直径５００ｎｍのほぼ球形状を有している。反射防止膜６の外形形状は、ビーズ２４が存在する領域ではビーズ２４の外形形状に倣い、ビーズ２４が存在しない領域では基材２の凹状表面２ａの形状に倣う。内部空間８側の反射防止膜６の表面は凹凸形状に形成される。図１２の図中に破線の円Ａで囲んで示すように、反射防止膜６の当該表面には、ビーズ２４の外形形状に応じた凸構造物が形成される。疑似ベーマイトナノ構造物６ｂは、ビーズ２４の存在しない基材２の凹状表面２ａ（図１２では不図示）上だけでなく、当該凸構造物上にも形成される。当該凸構造物はビーズ２４の外形に倣う半球形状を有しているため、当該凸構造物に形成された疑似ベーマイトナノ構造物６ｂはビーズ２４の中心から放射状に延びて形成されている。
【００６２】
次に、本変形例によるランプ３の動作について図９を用いて説明する。内部空間８からバルブ１８に入射した入射光Ｌｉは、ビーズ２４によって散乱して散乱光Ｌｓとなる。散乱光Ｌｓは凹状表面２ａで反射せずに反射防止膜６から基材２に進入する。基材２に進入した散乱光Ｌｓの一部は、ランプ３が配置された外部環境の空気と基材２との界面で反射して反射光Ｌｒとして反射防止膜６側に戻り、残余の散乱光Ｌｓは当該外部環境に射出する。
【００６３】
本変形例によるランプ３は、バルブ１８の内壁に形成されて界面反射のない凹凸形状の反射防止膜６を有している。このため、本変形例によれば、光の透過率の高い散乱構造を有するので、光源１２の形状がぼかされて均一に光る明るいランプ３を提供することが可能となる。
【００６４】
次に、本変形例によるランプ３の製造方法について図１３を用いて簡述する。本変形例によるランプ３の製造方法は、ゾル化工程におけるアルミナゾル溶液の調製時にビーズ２４を混入する点を除いて、ランプ１の製造方法と同様である。ビーズ２４が混入されたアルミナゾル溶液を用いて図８（ｂ）、図９（ａ）及び図９（ｂ）を用いて説明したのと同様の方法により凹状表面２ａ上にアモルファスアルミナ膜２２を形成すると、図１３に示すように、凹状表面２ａ上にビーズ２４が散布される。また、アモルファスアルミナ膜２２は、ビーズ２４を覆って凹状表面２ａのほぼ全面に形成される。その後、ランプ１と同様の表面形状の形成工程を経て、図９に示すように、アルミナ支持層６ａと疑似ベーマイトナノ構造物６ｂとの２層構造の反射防止膜６が形成される。
【００６５】
以上説明したように、本変形例よるランプの製造方法によれば、基材２の凹状表面２ａのように開口部１０を開口端とする閉空間に容易に光の透過率の高い散乱構造を有する反射防止膜６を形成することができる。これにより、光源１２から射出した光の利用効率を向上させるとともに、光源１２の形状をぼかして均一に光る明るいランプを容易に製造することができる。
【００６６】
次に、本実施の形態の変形例２によるランプについて図１４を用いて説明する。本変形例によるランプは、光源に備えられたフィラメントの表面に形成されたマイクロキャビティを備えている点に特徴を有している。図１４は、本変形例における光源に備えられたフィラメント２６の表面を模式的に示す拡大図である。
【００６７】
本変形例によるランプの概略構成は、ランプ１と同様であるためその説明は省略し、異なる点のみを簡述する。図１４に示すように、本変形例におけるフィラメント２６は、周期的に並んで配置された複数のマイクロキャビティ２８を有している。マイクロキャビティ２８は、フィラメント２６の表面を開口して形成されている。マイクロキャビティ２８の一辺の長さｌ１は例えば３μｍであり、深さは３．７μｍである。マイクロキャビティ２８の周期ｌ２は例えば５μｍである。
【００６８】
フィラメントは電気を通すことにより発熱して可視光を輻射する。フィラメントの反射率は可視光よりも近赤外や赤外が高くなっている。このため、可視光の輻射効率を高くできる。さらに、フィラメント２６にマイクロキャビティ２８を形成することにより輻射波長を制御して、光源が射出する光に含まれる可視光の輻射率を上昇させ、赤外線の輻射率を低減させることができる。このように、本変形例によるランプは、光源から発する光に含まれる可視光の輻射率を相対的に上昇させて照明光として利用する可視光の利用効率の向上を図ることができる。
【００６９】
次に、本実施の形態の変形例３によるランプ５について図１５を用いて説明する。本変形例によるランプは、光源が射出した光を散乱する光散乱構造物をバルブが備えている点に特徴を有している。図１５は、本変形例によるランプ５に備えられたバルブ３５の部分断面を模式的に示す拡大図である。
【００７０】
本変形例によるランプ５の概略構成は、ランプ１と同様であるためその説明は省略し、異なる点のみを簡述する。図１５に示すように、バルブ３５に備えられた基材３０は、光源（図１５では不図示）が射出した光を散乱する複数の光散乱構造物３２を有している。バルブ４４は、内部空間８側に反射防止膜６を有している。このため、光源が射出して反射防止膜６に入射する入射光Ｌｉは、反射防止膜６と基材３０との界面で反射せずに効率よく基材３０内に進入する。基材３０内に進入した入射光Ｌｉは光散乱構造物３２により効率的に前方散乱されて散乱光Ｌｓとなる。散乱光Ｌｓの一部は基材３０と、ランプ５が配置された外部環境の空気との界面で反射して反射光（不図示）として反射防止膜６側に戻り、残余の散乱光Ｌｓは当該外部環境に射出する。
【００７１】
このように、本変形例によれば、ランプ５はバルブ３５に設けられた反射防止膜６を有しているので、光源から発せられた光は高い透過率でバルブ３５に設けられた基材３０内に入射し、基材３０内の光散乱構造物３２で散乱されて均一に光る明るいランプ５を提供することが可能となる。また、本変形例によれば、ランプ５は光源１２の形状をぼかすことができるので、光源の形状に依存しない均一で明るい光を照射することが可能になる。
【００７２】
次に、本実施の形態の変形例４によるランプについて図１６を用いて説明する。本変形例によるランプは、発光ダイオードを有する光源を備えた点に特徴を有している。図１６は、本変形例によるランプ７の概略構成を示す部分断面図（バルブ４４以外は切断せずに示している）である。図１６に示すように、本変形例によるランプ７は、発光ダイオード３４ａを備えた光源３４と、光源３４を保持する光源保持部４０と、光源３４を覆って光源保持部４０上に配置されたバルブ４４と、光源保持部４０の下方に設けられたヒートシンク３８と、ヒートシンク３８の下方に設けられた口金１６とを有している。
【００７３】
バルブ４４は、例えば中空の半球状を有し、一端部を開口する開口部５０と、開口部５０を開放端とする内部空間４８とを有している。バルブ４４は、本実施の形態による透明部材に相当する。バルブ４４は、可視光を透過させる材料で形成され、凹状表面４２ａを有する基材４２と、凹状表面４２ａに形成された、アルミニウムを主成分とする水和物を備えた反射防止膜４６とを有している。基材４２は、図１に示すランプ１に備えられた基材２と同様の材料で形成されている。
【００７４】
基材４２は、開口部５０を開放端とする閉空間内面である凹状表面４２ａと、凹状表面４２ａの裏面側であって外壁面である外表面４２ｂとを有している。外表面４２ｂは凹状表面４２ａの形状に倣う形状を有している。基材４２はほぼ均一の厚さを有している。凹状表面４２ａは光源３４側に配置されている。外表面４２ｂは、ランプ７が配置される所定の空間側に配置されている。凹状表面４２ａは光源３４が発する光の光入射面である。外表面４２ｂは凹状表面４２ａに入射して基材４２を透過した光を射出する光射出面である。
【００７５】
バルブ４４の内表面である基材４２の凹状表面４２ａは平坦形状を有している。基材４２の凹状表面４２ａは、反射防止膜４６を取り除くと、基材４２で区切られた有限な内側の内部空間４８と基材４２との界面領域である。凹状表面４２ａは、開口部５０を開放端とする閉空間内面である。開口部５０の面内方向と同方向に基材４２を切断した場合に、開口部５０の面積は、基材４２のいずれの領域の切断面であっても当該切断面の面積よりも大きくなっている。
【００７６】
凹状表面４２ａ上に形成された反射防止膜４６は、凹状表面４２ａ上に形成されたアルミナ支持層４６ａと、アルミナ支持層４６ａ上から成長して形成された疑似ベーマイトナノ構造物４６ｂとを有している。アルミナ支持層４６ａは図１に示すランプ１のアルミナ支持層６ａと同様の材料で同様の方法により形成されている。疑似ベーマイトナノ構造物４６ｂは疑似ベーマイトナノ構造物６ｂと同様の材料で同様の方法で形成されている。反射防止膜４６は反射防止膜６と同様の構成を有し、同様の機能を発揮するようになっているので、詳細な説明は省略する。
【００７７】
バルブ４４に覆われて配置された光源３４は、発光ダイオード３４ａと、発光ダイオードを載置する基体３４ｂとを有している。発光ダイオード３４ａの光射出領域（不図示）は内部空間４８に向けて配置され、基体３４ｂは光源保持部４０上に配置されている。これにより、発光ダイオード３４ａは内部空間４８側に光を射出できるようになっている。光源保持部４０は円板形状を有している。光源保持部４０は、アルミニウムなどの熱伝導性が相対的に高い材料で形成されている。光源保持部４０は、バルブ４４を取り付けるためのバルブ取付穴部（不図示）と、ヒートシンク３８を取り付けるためのヒートシンク取付穴部（不図示）とを有している。バルブ４４は光源保持部４０との当接面にバルブ取付穴部に嵌合する突起部（不図示）を有している。バルブ４４は、バルブ取付穴部に当該突起部を嵌合することにより光源保持部４０に取り付けられるようになっている。
【００７８】
ヒートシンク３８は例えば中空の円錐台形状を有している。ヒートシンク３８は、例えば、アルミニウムなどの熱伝導性が相対的に高い材料で形成されている。ヒートシンク３８は、両端のうちの一方に設けられて面積の大きい開口端から突出して形成された突起部を有している。ヒートシンク３８は、光源保持部４０に設けられたヒートシンク取付穴部に当該突起部を嵌合することにより光源保持部４０に取り付けられるようになっている。ヒートシンク３８は光源保持部４０を介して光源３４と熱的に接続されている。これにより、光源３４で発生した熱は光源保持部４０を介してヒートシンク３８で放熱されるようになっている。
【００７９】
ヒートシンク３８の他方に設けられて面積の小さい開口端は口金１６に嵌め込まれて固定されている。口金１６はランプ１に設けられた口金１６と同様の構成を有しているため説明は省略する。図示は省略するが、ヒートシンク３８の内部には、口金１６に接続され、光源１４を駆動する光源駆動回路が配置されている。光源駆動回路は口金１６を介して供給される商用電源を電源として光源３４を駆動するようになっている。
【００８０】
ランプ７の動作及び製造方法は、ランプ１と同様であるため説明は省略する。
このように、本変形例によるランプ７は、バルブ４４に備えられた反射防止膜４６を有しているので、光源３４に備えられた発光ダイオード３４ａから射出した光は、凹状表面４２ａで反射せずに基材４２に進入できる。これにより、本変形例によるランプ７は、発光ダイオード３４ａが射出した光を高効率にバルブ４４の外部に取り出すことができるので、ランプ１と同様の効果が得られる。
【００８１】
本実施の形態及び変形例１から４によるランプ１、３、５、７は、バルブの外表面上に形成されて多層構造の可視光透過膜やモスアイ構造の可視光透過膜を有していてもよい。また、本実施の形態及び変形例１から３によるランプ１、３、５は、バルブの外表面上に形成されて多層構造の赤外線反射膜を有していてもよい。発光ダイオードの発光スペクトルには赤外線や近赤外線が含まれないので、発光ダイオードを備えた光源を有する上記変形例４によるランプ７は、バルブの外表面４２ｂに赤外線反射膜を設ける必要はない。むしろ、バルブ４４内の内部空間４８に熱がこもると発光ダイオード３４ａの発光特性が悪化するので、ランプ７はバルブ４４の赤外線の透過率を高める方がよい。また、本実施の形態によるランプは、有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた光源を有していてもよい。
【００８２】
また、上記変形例１によるランプ３では、平坦形状を有する凹状表面２ａ上にビーズ２４を混入したゾル溶液を塗布して凹凸形状を有する反射防止膜６が形成されているが、これに限られない。例えば、本実施の形態によるランプは、凹凸形状を有する凹状表面上にビーズが混入されていないゾル溶液を塗布し、当該凹凸形状にならう反射防止膜を形成してもよい。凹凸形状に倣う反射防止膜は入射する光を散乱することができるので、当該ランプは、上記変形例１によるランプ３と同様の効果が得られる。
【００８３】
また、本実施の形態によるランプに備えられたバルブの形状は、中空の球形状や中空の半球状に限られず、中空の直線状又は中空の円環状であってもよい。図８及び図９を用いて説明したランプの製造方法によれば、このような形状のバルブであっても中空部の内壁面に反射防止膜を形成できるので、上記実施の形態によるランプと同様の効果が得られる。
【００８４】
次に、本発明の一実施の形態による透明部材並びにそれを用いた保護カバー及びその製造方法について図１７及び図１８を用いて説明する。図１７は、本実施の形態による保護カバー１１の概略構成を示す図である。図１７（ａ）は、保護カバー１１の外観斜視図である、図１７（ｂ）は、保護カバー１１に備えられた開口部６０の中心軸を含む仮想面で切断した保護カバー１１の断面図である。図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示すように、保護カバー１１は、開口部６０と、開口部６０を解放端とする閉空間である内部空間５８を有し、内部空間５８で保護対象物を覆う保護部材５４とを有している。
【００８５】
保護部材５４は、本実施の形態による透明部材に相当する。保護部材５４は、例えば中空の球形状を有している。保護部材５４は、可視光を透過させる材料で形成され、凹状表面５２ａを有する基材５２と、凹状表面５２ａに形成された、アルミニウムを主成分とする水和物を備えた反射防止膜５６とを有している。保護部材５４は可視光の吸収がない光学的特性を有している。
【００８６】
基材５２は可視光の吸収がない光学的特性を有する材料で形成されている。基材５２は例えば透明なガラス材料で形成されている。可視光の吸収がない光学的特性を有する材料であれば、基材５２はガラス材料の他に例えば透明な有機樹脂材料で形成されていてもよい。基材５２は、開口部６０を開放端とする閉空間内面である凹状表面５２ａと、凹状表面５２ａの裏面側であって外壁面である外表面５２ｂとを有している。外表面５２ｂは凹状表面５２ａの形状に倣う形状を有している。基材５２はほぼ均一の厚さを有している。凹状表面５２ａは、保護カバー１１が保護する保護対象物側に配置される。外表面５２ｂは、保護カバー１１が配置される所定の空間側に配置される。外表面５２ｂは外光が入射する光入射面である。凹状表面５２ａは外表面５２ｂに入射して基材５２を透過した光を射出する光射出面である。
【００８７】
保護部材５４の内表面である基材５２の凹状表面５２ａは滑らかな平坦形状を有している。基材５２の凹状表面５２ａは、反射防止膜５６を取り除くと、基材５２で区切られた有限な内側の内部空間５８と基材５２との界面領域である。凹状表面５２ａは、開口部６０を開放端とする閉空間内面である。開口部６０は、中空の球形状を有する保護部材５４の基材５２の一部を切断して形成されている。このため、保護部材５４は、基材５２で区切られた有限な内側の空間である内部空間５８を任意の場所で切断した切断面の面積が開口部６０の面積よりも大きい領域を有している。例えば、保護部材５４の中心を含む平面で切断した切断面の面積は、開口部６０の面積よりも大きくなる。
【００８８】
保護部材５４に備えられた反射防止膜５６はアルミナ支持層５６ａと疑似ベーマイトナノ構造物５６ｂとを有している。アルミナ支持層５６ａは、例えばアルミニウムを主成分とする酸化物である。疑似ベーマイトナノ構造物５６ｂはアルミナ支持層５６ａの表層を水和物化して形成された微細構造物である。アルミナ支持層５６ａ及び疑似ベーマイトナノ構造物５６ｂはいずれも、アルミニウムを主成分とする形成物である。アルミナ支持層５６ａの屈折率は基材５２の屈折率とほぼ等しく、疑似ベーマイトナノ構造物５６ｂの表層側の屈折率は空気の屈折率とほぼ等しい。さらに、反射防止膜５６の屈折率は、反射防止膜６と同様に、基材５２の屈折率とほぼ同じ値から空気の屈折率とほぼ同じ値まで単調に変化するようになっている。このように、反射防止膜５６は、ランプ１に設けられた反射防止膜６と同様の構成を有し、同様の機能を発揮するようになっている。
【００８９】
次に、保護カバー１１の動作について図１８を用いて説明する。図１８は、保護カバー１１に備えられた開口部６０の中心軸を含む仮想面で切断した保護カバー１１と、内部空間５８に収容された保護対象物９との断面図である。図１８に示すように、基材５２の外表面５２ｂ側から保護部材５４に入射した入射光Ｌｉは、基材５２と空気との屈折率の差により、基材５２と空気との界面である外表面５２ｂで一部が反射して反射光Ｌｒとなり、残余が基材５２に進入する。基材５２とアルミナ支持層５６ａとに屈折率の差がほとんどないため、基材５２に進入した入射光Ｌｉは、基材５２と反射防止膜５６との界面で反射せずに反射防止膜５６に進入する。疑似ベーマイトナノ構造物５６ｂの表層側の屈折率は空気の屈折率とほぼ等しいので、反射防止膜５６に進入した入射光Ｌｉは反射防止膜５６と内部空間５８内の空気との界面で反射せずに透過光Ｌｔとして内部空間５８に進入して保護対象物９を照射する。
【００９０】
反射防止膜５６を有していない保護カバーの場合には、基材５２の外表面５２ｂ側から保護カバーに入射した入射光は、外表面５２ｂの他に、基材５２と内部空間５８との界面でも反射する。このため、当該保護カバーでは、基材５２での反射光の強度が強くなるとともに、保護対象物９を照射する透過光の強度が弱くなるので、保護対象物９は視認し難くなる。
【００９１】
これに対し、上述の通り、本実施の形態による保護カバー１１は、基材５２と内部空間５８との界面での入射光の反射を防止できるので、基材５２での反射光の強度を低減できるとともに、保護対象物９を照射する透過光の強度の向上が図れるので、保護対象物９は視認し易くなる。
【００９２】
次に、本実施の形態による保護カバー１１の製造方法について簡述する。保護カバー１１に備えられた保護部材５４の製造方法は、上記実施の形態におけるバルブ４と同様である。まず、図８（ａ）を用いて説明したのと同様のゾル化工程によりゾル溶液を調製し、図８（ｂ）、図９（ａ）及び図９（ｂ）を用いて説明したのと同様に、開口部６０を開放端とする閉空間である内部空間５８内に当該ゾル溶液を注入して内部空間５８内を当該ゾル溶液で満たし、次いで、内部空間５８から当該ゾル溶液を排出し、内部空間５８の内面である凹状表面５２ａに残存する当該ゾル溶液を乾燥してアルミニウムを主成分とする酸化物（アモルファスアルミナ膜）を形成し、次いで、図８（ｃ）及び図９（ｃ）を用いて説明したのと同様に、当該酸化物を温水に浸漬し、または水蒸気中にさらすことにより当該酸化物の表層に水和物からなる微細構造物（疑似ベーマイトナノ構造物）を形成する。これにより、凹状表面５２ａ上に反射防止膜５６が形成された保護部材５４が形成される。
【００９３】
以上説明したように、本実施の形態よる保護カバーの製造方法によれば、基材５２の凹状表面５２ａのように開口部６０を開口端とする閉空間に容易に反射防止膜５６を形成することができる。また、本実施の形態よる保護カバーの製造方法によれば、凹状表面５２ａのような曲面形状の表面に均一な膜厚の反射防止膜５６を容易に形成することができる。これにより、保護部材５４に入射する外光の反射を低減できる保護カバー１１を容易に製造することができる。
【００９４】
次に、本実施の形態による透明部材について図１９および図２０を用いて説明する。上記実施の形態ではバルブ４、１８又は保護部材５４としての透明部材は中空の球形状を有し、バルブ４４は中空の半球状を有しているが、本実施の形態による透明部材は当該形状に限られない。図１９及び図２０は、透明部材の種々の形状を例示している。本実施の形態による透明部材１３は、凹状表面６２ａ上に形成され、上記実施の形態における反射防止膜６、４６、５６と同様の構成を有し、同様の機能を発揮する反射防止膜を有しているが、図１９及び図２０では、当該反射防止膜の図示は省略している。
【００９５】
図１９（ａ）から図１９（ｆ）及び図２０（ａ）から図２０（ｇ）に示すように、透明部材１３は、可視光を透過させる材料で形成され、内壁面である凹状表面６２ａと、外壁面である外表面６２ｂとを有する基材６２を有している。本実施の形態における凹状表面は、基材が屈曲して形成される内側の屈曲面である。当該屈曲面には、基材を反らせて形成される湾曲面や基材を折り曲げて形成される凹状角部表面が含まれる。また、当該屈曲面には、基材の一部を除去することにより、基材の除去部に形成される湾曲面や凹状角部表面が含まれる。さらに、当該屈曲面には、所定形状の部材を繋ぎ合わせて基材を形成する場合に、当該部材同士の繋ぎ目に形成される凹状角部表面が含まれる。
【００９６】
図１９（ａ）に例示された透明部材１３は、２つの開口部７０ａ、７０ｂを備え、中空の球形状に形成された基材６２を有している。基材６２の内側には、２つの開口部７０ａ、７０ｂを開放端とする凹空間である内部空間６８が設けられている。開口部７０ａ、７０ｂは、中空の球形状を有する基材６２の一部を切断して形成されている。このため、透明部材１３は、基材６２で区切られた有限な内側の凹空間である内部空間６８を任意の場所で切断した切断面の面積が開口部７０ａ又は開口部７０ｂの面積よりも大きい領域を有している。例えば、基材６２の中心を含む平面で切断した切断面の面積は、開口部７０ａ及び開口部７０ｂの面積よりも大きくなる。凹状表面６２ａは、内部空間６８の内面である。本例における凹状表面６２ａは、基材６２を反らせた湾曲状の屈曲面である。
【００９７】
図１９（ｂ）に例示された透明部材１３は、中央がくぼんだ皿形状に形成された基材６２を有している。中央がくぼむことによって形成される空間が内部空間６８となる。基材６２の凹状表面６２ａは、開口部７０から中央のくぼみに向かって反らされた湾曲状の屈曲面である。
【００９８】
図１９（ｃ）に例示された透明部材１３は、中空の浅い円筒形状を有する基材６２を有している。基材６２は、一端を開口する開口部７０と、他端を塞ぎ当該一端とは反対側に突出する突出部６４とを有している。突出部６４は、中央がくぼんだ皿形状を有している。基材６２の円筒部側壁及び突出部６４で囲まれた空間が内部空間６８となる。基材６２の凹状表面６２ａは、基材６２の円筒部側壁及び突出部６４で囲まれた湾曲状の屈曲面である。
【００９９】
図１９（ｄ）に例示された透明部材１３は、中空の浅い円筒形状を有する基材６２を有している。基材６２は、一端を開口する開口部７０と、他端を塞ぎ平板形状の平板部７２とを有している。円筒部側壁と平板部７２とで囲まれた空間が内部空間６８となる。基材６２の凹状表面６２ａは、基材６２の円筒部側壁及び平板部７２で囲まれた湾曲状の屈曲面である。当該屈曲面には、円筒部側壁と平板部７２との繋ぎ目に形成される凹状角部表面が含まれている。
【０１００】
図１９（ｅ）に例示された透明部材１３は、中空の浅い円筒形状を有する基材６２を有している。基材６２は、一端を開口する開口部７０ａと、他端を開口する開口部７０ｂとを有している。円筒部側壁で囲まれた空間が内部空間６８となる。基材６２の凹状表面６２ａは、基材６２の円筒部側壁の湾曲した屈曲面である。
【０１０１】
図１９（ｆ）に例示された透明部材１３は、中空の円錐台形状を有する基材６２を有している。基材６２は、一端を開口する開口部７０ａと、他端を開口する開口部７０ｂとを有している。開口部７０ａから開口部７０ｂに向かって傾斜する側壁で囲まれた空間が内部空間６８となる。基材６２の凹状表面６２ａは、開口部７０ａから開口部７０ｂに向かって傾斜する側壁の湾曲した屈曲面である。図示は省略するが、開口部７０ａ又は開口部７０ｂのいずれか一方を塞いだ中空の円錐台形状及び中空の円錐形状であっても本実施の形態の透明部材に適用できる。
【０１０２】
図２０（ａ）に例示する透明部材１３は、薄板長方形状の部材を両短辺間に所定の間隙を設けて湾曲させて形成された基材６２を有している。基材６２で囲まれた空間が内部空間６８となる。基材６２の凹状表面６２ａは、薄板長方形状の部材を反らせることにより形成された湾曲した屈曲面である。
【０１０３】
図２０（ｂ）に例示する透明部材１３は、一短辺が内周側に配置され、他端辺が外周側に配置されるように薄板長方形状の部材を巻き回して形成されたスパイラル状の基材６２を有している。基材６２の内周側に設けられた空間が内部空間６８となる。基材６２の凹状表面６２ａは、薄板長方形状の部材を反らせながら巻き回すことにより形成された湾曲した屈曲面である。
【０１０４】
図２０（ｃ）に例示する透明部材１３は、薄板長方形状の部材の両短辺側をほぼ９０°に折り曲げて形成された基材６２を有している。基材６２は、当該短辺の延伸する方向に直交して切断した断面が凹形状を有している。基材６２で三方を囲まれる空間が内部空間６８となる。基材６２の凹状表面６２ａは、薄板長方形状の部材を折り曲げて形成された凹状角部表面を含む屈曲面である。
【０１０５】
図２０（ｄ）に例示する透明部材１３は、薄板長方形状の部材の両短辺側を鋭角に折り曲げて形成された基材６２を有している。基材６２は、当該短辺の延伸する方向に直交して切断した断面が凹形状を有している。基材６２で三方を囲まれる空間が内部空間６８となる。基材６２の凹状表面６２ａは、薄板長方形状の部材を折り曲げて形成された凹状角部表面を含む屈曲面である。
【０１０６】
図２０（ｅ）に例示する透明部材１３は、中空の三角錐形状を有する基材６２を有している。当該中空部が内部空間６８となる。基材６２の凹状表面６２ａは、３つの三角形形状の側面の内部空間６８側の表面で構成される屈曲した屈曲面である。
【０１０７】
図２０（ｆ）に例示する透明部材１３は、中空の直方体形状に形成された基材６２を有している。基材６２は、一端を開口する開口部７０と、薄板形状を備えて他端を塞ぐ平板部（不図示）とを有している。当該中空部が内部空間６８となる。基材６２の凹状表面６２ａは、内部空間６８側の直方体形状の側壁表面及び平板部表面とで構成される屈曲した屈曲面である。
【０１０８】
図２０（ｇ）に例示する透明部材１３は、半円柱形状に形成された半円柱部７６ａと、半円柱部７６ａの平面部の両端から突出して形成され、対向配置された平板部７６ｂ、７６ｃとを備えた基材６２を有している。半円柱部７６ａの平面部表面と、平板部７６ｂ、７６ｃの対向面とで囲まれた領域が内部空間６８となる。基材６２の凹状表面６２ａは、半円柱部７６ａの平面部表面と、平板部７６ｂ、７６ｃの対向面とで構成される屈曲した屈曲面である。
【０１０９】
図１９及び図２０に例示した透明部材１３は、アルミナ支持層及び疑似ベーマイトナノ構造物の２層構造を有する反射防止膜が形成される凹状表面６２ａと、凹状表面６２ａに囲まれて光源や保護対象物を配置する領域を備えた内部空間６８とを有している。このため、透明部材１３はバルブや保護カバーに適用されることができる。
【０１１０】
なお、上記詳細な説明で説明した事項は組み合わせることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、光源を覆うバルブを有するランプや保護対象物を保護する保護カバーの分野において広く利用可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１、３、５、７、１０１  ランプ
２、３０、４２、５２、６２  基材
２ａ、４２ａ、５２ａ、６２ａ  凹状表面
２ｂ、４２ｂ、５２ｂ、６２ｂ  外表面
４、１８、３５、４４、１０４  バルブ
６、４６、５６  反射防止膜
６ａ、４６ａ、５６ａ  アルミナ支持層
６ｂ、４６ｂ、５６ｂ  疑似ベーマイトナノ構造物
８、４８、５８、６８  内部空間
９  保護対象物
１０、２１、５０、６０、７０、７０ａ、７０ｂ  開口部
１１  保護カバー
１２、１４、３４  光源
１２ａ、２６  フィラメント
１２ｂ、１２ｃ  内部導線
１３  透明部材
１６  口金
１６ａ  中心電極
１６ｂ  外部電極
１６ｃ  絶縁部
２０  アルミナゾル溶液
２２  アモルファスアルミナ膜
２３  沸騰水
２４  ビーズ
２８  マイクロキャビティ
３２  光散乱構造物
３４ａ  発光ダイオード
３４ｂ  基体
３８  ヒートシンク
４０  光源保持部
５４  保護部材
６４  突出部
７２、７６ｂ、７６ｃ  平板部
７６ａ  半円柱部
【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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【図１７】
2013218043.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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