JP2002203406A

JP2002203406A - 無影灯

Info

Publication number: JP2002203406A
Application number: JP2001154939A
Authority: JP
Inventors: Masato Matsushita; 真人松下; Yasuhiro Kato; 康弘加藤
Original assignee: YAMADA SHADOWLESS LAMP CO Ltd; Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: YAMADA SHADOWLESS LAMP CO Ltd; Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-11-06
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2002-07-19
Also published as: HK1046724A1; TW565674B; CN1353268A; KR20020035425A

Abstract

(57)【要約】【課題】光源を少ない数の電球で構成する一方で、所
要の配光特性を得るためのレンズ設計及び製造を容易に
した無影灯を提供する。【解決手段】光源としての電球４２７，４２８と、前
記電球から出射された光を円周方向に向けて平行光束と
して出射するコンデンサレンズ４１４，４１５と、前記
コンデンサレンズから出射された光を前記電球を中心と
した異なる半径位置においてそれぞれほぼ同じ方向に向
けて反射するリフレクタ３と、前記リフレクタ３から反
射されてくる光を屈折して所要の配光特性とするアウタ
ーレンズ５とを備える。電球及びコンデンサレンズから
出射された光は平行光束状態でリフレクタ３で反射さ
れ、かつアウターレンズ５に入射されて屈折されるた
め、所要の配光特性を得るためのアウターレンズ５のレ
ンズステップ５５の設計に際しては、平行ないし平行に
近い光を屈折して目的とする配光特性を得るようにすれ
ばよく、レンズステップの設計が容易になり、目的とす
る配光特性の無影灯を容易に設計、製造することが可能
になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は医療用灯具、特に手
術室に配置されて手術台上を照明するための無影灯に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように無影灯は手術台上の患者の
患部に手術を行う医師や助手等の術者による影が生じる
ことがないように、しかも患部を均一な明るさで照明を
行うためのものである。従来の一般的な無影灯は、図１
３（ａ）に外観図を示すように、灯具本体１０１の表面
上に複数個の電球１０２を配列した構成とされており、
各電球１０２から出射される光がそれぞれ異なる角度方
向から患部を照明することで、一つの電球からの光によ
って生じる影を他の電球からの光によって相殺し、術者
による影の発生を防止する構成となっている。また、従
来の他の無影灯として、図１３（ｂ）に断面図を示すよ
うに、灯具ハウジング１１１内に光源として一つあるい
は二つの電球１１２を配置し、当該電球１１２からの光
を集光レンズ１１３によって光束を拡大した上で、拡大
した光束を灯具ハウジング１１１の前面に設けたアウタ
ーレンズ１１４によって屈折し、当該アウターレンズ１
１４から拡散状態で光を出射して患部を照明するように
したものが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１３
（ａ）の無影灯では、手術台を均一にかつ所定の色光で
照明するためには、配設されている複数の電球１０２の
明るさや色相を揃える必要があり、規格の揃った電球を
使用しなければならない。特に、いずれかの電球が損傷
し、あるいは、寿命となったときに、他の電球と明る
さ、色相が同じ電球を直ちに入手して交換することが難
しく、無影灯のメインテナンスが面倒なものになるとい
う問題がある。また、複数の電球を点灯するための消費
電力が大きくなるという面でも問題がある。

【０００４】これに対し、図１３（ｂ）の無影灯は、図
１３（ａ）の無影灯に比較すれば電球数が低減できるた
め、電球交換を含む管理は容易なものとなり、また消費
電力を低減する上でも有利なものとなる。しかしなが
ら、電球１１２から出射される光をアウターレンズ１１
４の広い面に入射させるために、集光レンズ１１３によ
って光束を拡大させる必要があるが、このように光束を
拡大した光をアウターレンズ１１４に対して均一に入射
させることは困難であり、そのために無影灯の径方向及
び円周方向に均一な配光特性を得るためのアウターレン
ズを設計することは困難になる。また、集光レンズ１１
３からアウターレンズ１１４に入射されるそれぞれの光
の入射角度がそれぞれ異なるために、入射された光を屈
折するためにアウターレンズ１１４に設けられているレ
ンズステップの形状が三次元方向に複雑な形状になるこ
とが避けられず、そのためにレンズステップの設計が困
難になるとともに、アウターレンズ１１４を樹脂成形法
によって製造することも困難になり、設計通りの配光特
性の無影灯を製造することが難しくなるという問題があ
る。

【０００５】本発明の目的は、光源を少ない数の電球で
構成する一方で、所要の配光特性の照明を得るためのレ
ンズ設計及び製造を容易に行うことが可能な無影灯を提
供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の無影灯は、光源
と、前記光源から出射された光を円周方向に向けて平行
光束として出射するコンデンサレンズと、前記コンデン
サレンズから出射された光を前記光源を中心とした異な
る半径位置においてそれぞれほぼ同じ方向に向けて反射
するほぼ円錐面形状のリフレクタと、前記リフレクタか
ら反射されてくる光を屈折して所要の配光特性とするア
ウターレンズとを備える構成とする。

【０００７】本発明によれば、光源から出射された光は
平行光束状態でリフレクタで反射され、かつアウターレ
ンズに入射されて屈折されるため、所要の配光特性を得
るためのアウターレンズのレンズステップの設計に際し
ては、平行ないし平行に近い光を屈折して目的とする配
光特性を得るようにすればよく、レンズステップの設計
が容易になり、目的とする配光特性の無影灯を容易に設
計、製造することが可能になる。

【０００８】また、前記リフレクタは、前記光源を中心
とした異なる半径位置毎に帯状をした複数の区分反射面
領域に分割され、かつ前記区分反射面領域は前記リフレ
クタの光軸方向に対して階段状をした断面形状に形成さ
れることが好ましい。このようにすることで、リフレク
タの光軸方向の幅寸法を低減することができ、無影灯の
厚さを薄くすることができる。

【０００９】一方、前記アウターレンズには、前記リフ
レクタで反射された光を径方向に屈折する複数のレンズ
ステップが径方向に並列配置された状態で形成されてお
り、前記アウターレンズの外径側の前記レンズステップ
は、内径側の前記レンズステップよりも径方向の内側に
向けて前記光を屈折するように構成する。これにより、
拡散性に優れた照明が実現でき、無影灯としての好適な
配光特性が得られる。また、前記アウターレンズは、円
周方向に分割された複数の分割レンズで構成され、前記
分割レンズは三角形に近い平板状の透明部材で形成さ
れ、その表面には前記径方向の断面が鋸歯状をした前記
レンズステップが接線方向に沿う直線状でかつ径方向に
並んで配置される構成とする。このような構成とするこ
とで、各分割レンズに形成するレンズステップを直線状
の平面形状とした場合にも全体として環状のレンズステ
ップを形成することになり、レンズステップの設計をさ
らに容易なものにすることができる。また、前記分割レ
ンズのレンズステップは平面形状は並列配置された直線
形状であり、かつ断面形状も垂直面と傾斜面からなる鋸
歯状であるため、分割レンズを樹脂成形によって形成す
る場合においても、金型の製造が容易であり、かつ樹脂
成形により高精度の分割レンズを容易に製造することが
可能になる。さらに、前記分割レンズの分割面をリフレ
クタの光軸方向に対して円周方向に傾斜した傾斜面とし
て構成する。この場合、前記分割面の表面が粗面加工さ
れることが好ましい。これにより、リフレクタの反射光
が分割レンズの間の隙間を素通して漏れ光となることが
防止される。また、アウターレンズに径方向と直交する
方向に光を拡散する拡散ステップを形成することによ
り、さらに均一な照明を行うことが可能になる。

【００１０】この場合、前記光源およびコンデンサレン
ズは、前記リフレクタの光軸方向に並んでそれぞれ２つ
設けられ、前記リフレクタの中心に近い側の第１の光源
及び第１コンデンサレンズは前記リフレクタの光軸方向
に対してほぼ垂直な方向でかつ前記リフレクタの中心側
の領域に対して光を出射し、前記第２の光源及び第２の
コンデンサレンズは前記リフレクタの光軸方向に対して
ほぼ垂直よりも前記リフレクタの中心側に傾斜した方向
でかつ前記リフレクタの周辺側の領域に対して光を出射
する構成とすることにより、特に、周辺反射面領域の光
軸方向の位置をリフレクタの後方に後退させることがで
き、この後退した分だけリフレクタの光軸方向の寸法を
短くし、リフレクタ、ないし無影灯の厚さ寸法を低減す
ることが可能になる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の無影灯の外観図、図
２はその中心位置の断面図、図３は各部分の概略構成を
示す分解斜視図である。これらの図において、無影灯１
のハウジング部２は円形傘状をした灯具ハウジング２１
を備えており、前記灯具ハウジング２１の上面の中心位
置には円柱状のスタッド２２が立設され、このスタッド
２２を介して図１に鎖線で示す支持アーム２３に支持さ
れるとともに、当該スタッド２２内を挿通される図外の
電気コードにより外部電源に電気接続され、後述する電
球を点灯するように構成されている。前記灯具ハウジン
グ２１内には、同様に円形傘状をしたリフレクタ３が内
装されるとともに、前記リフレクタ３の内面側の中心位
置には光源部４が配置される。前記光源部４は、詳細は
後述するが前記リフレクタ３の光軸方向（図２の上下方
向）に沿って配列された２個の電球と２個のコンデンサ
レンズとを含んで全体として円筒状に構成されている。
さらに、前記リフレクタ３の前面位置には、多数の分割
レンズ５１によって全体として頂角が大きく平坦に近い
円錐面状に組み立てられたアウターレンズ５が配置さ
れ、かつその外側に重ねて同様な形状である円錐面状に
形成された拡散板６が配置され、これらアウターレンズ
５と拡散板６はその周縁において前記灯具ハウジング２
１の円形開口縁２５に対して円環状をしたフリンジ２３
で固定されている。

【００１２】前記光源部４は、図４に一部を破断した分
解斜視図を示すように、コンデンサレンズ構体４１と光
源構体４２とを有している。前記コンデンサレンズ構体
４１は、円形板状に形成された第１レンズホルダ４１１
と、円環状に形成された第２レンズホルダ４１２及び第
３レンズホルダ４１３とを有しており、第１レンズホル
ダ４１１と第２レンズホルダ４１２との間に円環状をし
た第１コンデンサレンズ４１４を挟み、第２レンズホル
ダ４１２と第３レンズホルダ４１３との間に同じく円環
状をした第２コンデンサレンズ４１５を挟み、円周方向
の３箇所において、前記第１レンズホルダ４１１から第
３レンズホルダ４１３までにわたって筒軸方向に締結ロ
ッド４１６を挿通し、その両端部においてナット４１７
により締結することにより、前記第１〜３レンズホルダ
４１１〜４１３と第１及び第２コンデンサレンズ４１
４，４１５を一体化している。そして、前記コンデンサ
レンズ構体４１は、前記リフレクタ３の中心部に設けら
れた中心穴３１を貫通され、前記第１レンズホルダ４１
１において灯具ハウジング２１の内面の中心領域に固定
支持されている。ここで、前記第１及び第２コンデンサ
レンズ４１４，４１５は、図２を参照すると判るよう
に、各コンデンサレンズ４１４，４１５の径方向に沿う
断面形状は、当該コンデンサレンズの環状中心を集光焦
点とする断面形状に設計されている。

【００１３】また、前記コンデンサレンズ構体４１内に
内装支持されている前記光源構体４２は、円形基板４２
１の下面側に、２枚の第１及び第２の支持板４２２，４
２３と３本の柱材４２４とを組み立てた格子体が構成さ
れ、この格子体内の前記第１の支持板４２２に第１電球
ソケット４２５が支持され、前記第２の支持板４２３に
第２電球ソケット４２６が支持される。前記第１および
第２の電球ソケット４２５，４２６にはそれぞれハロゲ
ンランプで構成される第１電球４２７と第２電球４２８
が支持される。そして、前記光源構体４２は前記コンデ
ンサレンズ構体４１の第１レンズホルダ４１１の環状穴
から内部にまで挿入され、前記円形基板４２１が前記第
１レンズホルダ４１１の環状内部を塞ぐように配置され
た上で、前記第１レンズホルダ４１３に対してネジ穴４
１１ａ，４２１ａに螺合されるネジ（図示せず）により
固定される。これにより前記光源部４が構成されること
になり、このように組み立てられた光源部４は、図２を
参照すると判るように、前記第１電球４２７は前記第１
コンデンサレンズ４１４の焦点に位置され、前記第２電
球４２８は前記第２コンデンサレンズ４１５の焦点より
も筒軸方向、すなわちリフレクタ３の光軸方向に沿って
第２支持板４２３側に僅かにずれた位置に配置されるこ
とになる。

【００１４】一方、前記リフレクタ３は、表面が光反射
面として構成される金属板を倣い加工して傘状に形成し
たものであり、図５に光軸を含む右半分の拡大断面図を
示すように、光軸を含む中心部に中心穴３１が開口され
ており、前記光源部４が貫通されている。また、前記リ
フレクタ３の反射面の領域のうち、前記中心位置から半
径方向のほぼ３／４の長さにまで至る中心側領域３２
は、複数の円環状をした面領域に区分されており、かつ
各区分された面領域は径方向の断面形状が階段状となる
ように曲げ形成されている。そして、前記区分された面
領域のうち、内径側から外径側に沿ってリフレクタの前
方に向けて傾斜されている各面領域、ここでは４つの面
領域がそれぞれ区分反射面領域３２ａ〜３２ｄとして構
成され、後述するように前記第１電球４２７及び第１コ
ンデンサレンズ４１４から出射されてくる光をリフレク
タ３の前方に向けて反射するように構成されている。前
記４つの区分反射面領域３２ａ〜３２ｄはそれぞれ前記
リフレクタ３の光軸に対して４５度の角度で傾斜された
円錐面の一部で構成されている。また、前記リフレクタ
３の前記中心側領域３２の外側に位置する周辺側領域３
３は、ここでは一つの周辺反射面領域として構成されて
おり、前記リフレクタ３の光軸に対して所要の角度、例
えば４５度の角度に傾斜された円錐面の一部で構成され
ている。なお、このようなリフレクタ３の形状は、同図
に鎖線で示すような４５の角度に傾斜された円錐面を光
軸方向に分割し、各分割面を光軸方向に移動した上で、
各分割面を連続した面になるように連結した構成と等価
であり、元になる円錐面の光軸方向の長さＬ２を短い光
軸長さＬ１にすることが可能である。そして、前記リフ
レクタ３は前記中心穴３１の開口縁部３４において、前
記コンデンサレンズ構体４１の第１レンズホルダ４１１
と灯具ハウジング２１との間に挟持されて前記灯具ハウ
ジング２１内に支持されている。また、前記リフレクタ
３には、外周縁に沿ってフランジ部３５が設けられてお
り、前記フランジ部３５は前記灯具ハウジング２１の円
形開口縁２５に沿った内側位置に配置されている。

【００１５】前記アウターレンズ５は、図３に示したよ
うに、円周方向に分割された複数の分割レンズ、ここで
は円周方向に３６個に分割された３６枚の分割レンズ５
１で構成され、全体として前記したように頂角が１５０
度程度をした偏平な円錐面状に形成されている。前記３
６枚の分割レンズ５１は全て同一形状をしており、図６
に斜視図を、図７（ａ）に平面図、図７（ｂ），（ｃ）
にＡＡ線、ＢＢ線の各断面図をそれぞれ示すように、そ
の頂角が約１０度に設計された三角形ないしは台形、あ
るいは扇型をした透明樹脂の板部材として形成されてお
り、細幅の内径端部５２が前記コンデンサレンズ構体４
１の第３レンズホルダ４１３の外周部に沿った表面上に
当接され、また幅寸法が大きい外径端部５３が前記リフ
レクタ３のフランジ部３５に当接された状態で、３６枚
の分割レンズ５１は円周方向に極めて微小な隙間をおい
て配列されている。この隙間は無影灯を点灯した際の熱
で分割レンズ５１が熱膨張した際に分割レンズ５１が円
周方向に衝接して変形、ないし破損することを防止する
ために設けている。したがって、図３のように、前記コ
ンデンサレンズ構体４１の第３レンズホルダ４１３の光
軸方向の位置が、リフレクタ３のフランジ部３５との光
軸方向の位置よりも前方に位置されていることにより、
３６枚の分割レンズ５１で構成される前記アウターレン
ズ５は全体として円錐形状に構成されることになる。な
お、分割レンズ５１の底辺に設けられた切り欠き５４は
当該分割レンズ５１を円周方向に配列する際の位置決め
に利用される。

【００１６】また、前記分割レンズ５１の上側に向けら
れた内面には、平面方向には外径端部５３に沿う底辺に
平行な方向、すなわちアウターレンズ５の接線方向に伸
びる直線状をし、厚さ方向の断面形状として外径側が傾
斜面で内径側が垂直面をした鋸歯状をした多数のレンズ
ステップ５５が並列状態に形成されている。また、前記
分割レンズ５１の下側に向けられた外面には、前記アウ
ターレンズ５の径方向、換言すれば前記分割レンズ５１
の長さ方向に延長されて、これと直交する幅方向に平行
に並列配置された複数条の拡散ステップ５６が形成され
ている。前記拡散ステップ５６は、ここでは幅方向に円
弧面として構成されたかまぼこ形状にされている。これ
により、前記分割レンズ５１を透過する光は、内面側の
前記レンズステップ５５と、外面側の前記拡散ステップ
５６とでそれぞれ区画される矩形の領域毎に個々の光束
が区分され、かつ各光束の屈折、拡散が行われることに
なる。

【００１７】ここで、前記レンズステップ５５は、前記
リフレクタ３の区分反射面領域３２ａ〜３２ｄ及び周辺
反射面領域３３に対応して、これらの領域で反射されて
きた光を所望の配光特性とするための形状、寸法となる
ように、コンピュータを用いた光線追跡のシミュレーシ
ョンに基づいて設計されている。特に、この実施形態の
場合には、前記区分反射面領域３２ａ〜３２ｄに対向す
る内径側領域のレンズステップ５５ａは、傾斜面の角度
や並列方向に沿った幅寸法が異なる種々のレンズステッ
プが混在された状態で配置されているが、前記周辺反射
面領域３３に対向する外径側領域のレンズステップ５５
ｂは、傾斜面の角度や幅寸法が比較的に揃った状態で配
置されている。また、前記外径側領域のレンズステップ
５５ｂの傾斜面の角度は内径側領域のレンズステップ５
５ａの傾斜面の角度よりも幾分大きくなるように形成さ
れている。さらに、この実施形態では、前記レンズステ
ップ５５の垂直面５７には、光を透過しない材料、例え
ばクロム、ニッケル等の金属や不透光性樹脂等を塗布、
あるいは蒸着した光不透過膜を形成し、前記垂直面５７
を通して光が外部に出射しないように構成している。ま
た、前記分割レンズ５１は、分割面、すなわち、三角形
の斜辺に相当する部分の側面５８にシボ加工を施して光
低透過面として形成しており、この側面５８を透過する
光の光量が低減されるように構成している。なお、シボ
加工に代えて、光透過率の低い材料を塗布、あるいは蒸
着してもよい。したがって、前記したように３６枚の分
割レンズ５１を円周方向に配列して前記アウターレンズ
５を構成したときには、各分割レンズ５１の各レンズス
テップ５５が円周方向に連結された状態となり、アウタ
ーレンズ５全体としては、３６角形状をしたレンズステ
ップ５５が同心配置された構成となる。

【００１８】前記アウターレンズ５の外側に重ねられて
いる前記拡散板６は、図３に示したように、全体として
前記アウターレンズ５と同様な円錐面状に形成され、前
記アウターレンズ５ないし前記リフレクタ３の前面の全
体を覆う形状をした１枚の光透過性の樹脂板として形成
されている。また、前記拡散板６の表面には、図には現
れない微細な拡散用の凹凸が形成されている。この実施
形態では、前記拡散板の表面にはシボ加工が施され、そ
のシボによって光の拡散性が得られている。そして、前
記拡散板６は前記アウターレンズ５の外面側から被せら
れ、その周縁部において前記リフレクタ３のフランジ部
３５と共に、円環状をしたフリンジ２４によって前記灯
具ハウジング２１の円形開口縁２５に固定されている。
また、このようにして拡散板６が灯具ハウジング２１に
固定されることで、前記分割レンズ５１の外径端部５３
は前記拡散板６と前記リフレクタ３との間に挟持され、
内径端部５２は前記拡散板６と第３レンズホルダ４１３
との間に挟持された状態で固定支持されることになる。

【００１９】以上の構成の無影灯では、図８に模式図を
示すように、第１電球４２７、第２電球４２８を点灯す
ると、各電球から出射される光のうち、リフレクタ３の
光軸方向に対してほぼ垂直な方向に出射された光はそれ
ぞれ第１コンデンサレンズ４１４、第２コンデンサレン
ズ４１５によって集光され、平行光束、ないし平行光束
に近い状態で光軸回り方向に３６０度の方向に出射され
る。このとき、第１電球４２７は第１コンデンサレンズ
４１４の焦点位置に配置されているため、出射される光
は光軸方向に対してほぼ垂直な方向に出射される。一
方、第２電球４２８は第２コンデンサレンズ４１５の焦
点位置よりも僅かに光軸方向の前方位置に配置されてい
るため、出射される光は光軸方向に垂直な方向に対して
若干リフレクタ３の後方に向けた方向に出射される。

【００２０】そして、第１コンデンサレンズ４１４から
出射された光は、リフレクタ３の中心側領域３２の区分
反射面領域３２ａ〜３２ｄに投射され、各区分反射面領
域３２ａ〜３２ｄにおいて９０度の方向、すなわち、リ
フレクタ３の光軸方向の前方に向けて反射されることに
なり、アウターレンズ５に入射される。このとき、各区
分反射面領域３２ａ〜３２ｄは円環状に区分されている
ため、各区分反射面領域３２ａ〜３２ｄで反射された光
は円環状をした光束としてアウターレンズ５に入射され
ることになる。また、第２コンデンサレンズ４１５から
出射された光は、リフレクタ３の周辺側反射面領域３３
に投射され、ここで９０度の方向、すなわちリフレクタ
３の光軸方向よりも幾分光軸中心に向かう方向に向けて
反射され、径方向の幅寸法が大きな円環状の光束として
アウターレンズ５に入射されることになる。

【００２１】前記アウターレンズ５に入射された光は、
アウターレンズ５のレンズステップ５５が３６角形状に
配置されるとともに、個々のレンズステップ５５の断面
が外径方向に傾斜した傾斜面の鋸歯状をしていることに
より、レンズステップ５５によって光軸中心に向かう光
束として屈折される。このとき、内径側領域のレンズス
テップ５５ａは、鋸歯形状の角度や寸法が異なるレンズ
ステップが配列された構成とされているため、レンズス
テップ５５ａで屈折された光の方向はそれぞれ微小な角
度で相違させる。また、外径側領域のレンズステップ５
５ｂは、その傾斜面の角度が内径側領域のレンズステッ
プ５５ａの傾斜面の角度よりも大きくされているので、
アウターレンズ全体としては、外径側領域から出射され
る光の屈折角度は内径側領域から出射される光の屈折角
度よりも大きくなる。これにより、アウターレンズ５を
透過した光は、光束全体としては光軸方向の所定領域に
向けて屈折されることになり、その一方でリフレクタ３
の区分反射面領域３２ａ〜３２ｄで反射された複数の円
環状の光束は、それぞれアウターレンズ５において屈折
された後は互いに内径側の領域と外径側の領域とが互い
に重なった状態で混合される状態となり、全体として均
一に分布された状態とされる。一方、リフレクタ３の周
辺反射面領域３３で反射された光は、アウターレンズ５
の外径側領域のレンズステップ５５ｂの形状、寸法が比
較的に揃った形状であることから、光軸に沿ってほぼ同
じ方向に向けて、すなわち、無影灯を通常使用する高さ
位置に設置したときに手術台の上に所要の径寸法領域内
に集光する方向に向けて屈折されてアウターレンズ５か
ら出射される。

【００２２】また、前記実施形態においては、アウター
レンズ５の外面には幅方向にかまぼこ型をしてほぼ径方
向に伸びる多数条の拡散ステップ５６が設けられている
ため、アウターレンズ５から出射される光は、当該拡散
ステップ５６によってアウターレンズ５の円周方向に拡
散される。これに加えて、アウターレンズ５を３６枚の
分割レンズ５１を円周方向に配列した構成としているの
で、前記レンズステップ５５は３６角形に形成されてい
ることになり、レンズステップが連続した円環状に形成
されている場合に比較すると、各分割レンズ５１の境界
部において前記レンズステップ５５で屈折される光は隣
接する分割レンズの相互間で干渉して結果として拡散性
が生じることになり、均一な照明を実現する上でさらに
有利なものになる。

【００２３】そして、前記アウターレンズ５から出射さ
れたそれぞれの光は、拡散板６によって拡散される。し
たがって、図９に示すように、アウターレンズ５のレン
ズステップ５５で屈折された光はそれぞれ異なる角度で
出射された上で、さらに拡散板６によって拡散されて手
術台７上に投射され、手術台７上の図外の患者の患部を
照明することになる。したがって、手術台７上の患者の
患部は多数の異なる方向からの光が拡散された状態で照
射されて照明が行われるため、一つの光によって生じる
術者の影が他の光によって打ち消されることになり、ま
た多数の光が拡散状態であることから均一な照明が行わ
れることになり、無影灯としての好適な照明を行うこと
が可能になる。

【００２４】以上のように、本発明の無影灯では、第１
電球４２７及び第２電球４２８から出射した光を第１コ
ンデンサレンズ４１４及び第２コンデンサレンズ４１５
によりそれそれ平行ないし平行に近い光束とした上で、
リフレクタ３において反射し、アウターレンズ５に入射
させている。そのため、所要の配光特性を得るためのア
ウターレンズ５のレンズステップ５５の設計に際して
は、平行ないし平行に近い光を屈折して目的とする配光
特性を得るようにすればよく、レンズステップ５５の設
計が容易なものになる。特に、アウターレンズ５を複数
枚のほぼ三角形状をした分割レンズ５１で構成し、これ
ら複数の分割レンズ５１を配列して円形状としているの
で、各分割レンズ５１に形成するレンズステップ５５を
直線状の平面形状とした場合にも、アウターレンズ５の
全体として環状に近い平面形状のレンズステップを形成
することになり、レンズステップ５５の設計をさらに容
易なものにすることができる。また、前記レンズステッ
プ５５の断面形状は、垂直面と傾斜面からなる鋸歯状で
あるため、分割レンズ５１を樹脂成形によって形成する
場合においても、金型の製造が容易であり、かつ樹脂成
形により高精度の分割レンズを容易に製造することが可
能になる。

【００２５】また、アウターレンズ５に設けた鋸歯状の
レンズステップ５５は、垂直面５７に設けられた光不透
過膜によってリフレクタ３からの光を遮光するため、垂
直面５７を透過し、あるいは垂直面５７において屈折さ
れた光が手術台に照射されることはなくなり、手術担当
者に対する眩惑が防止される。また、このような光不透
過膜を有色の材料を用いて形成することにより、アウタ
ーレンズ５を外側から見たとき、すなわち無影灯１を見
たときに、当該光不透過膜の色によって恰も無影灯の光
照射面が着色されたような外観を呈することになり、無
影灯の見栄えを高める上でも有効となる。さらに、分割
レンズ５１の各側面５８は光低透過面として構成されて
いるため、リフレクタからの光が各分割レンズ５１の側
面５８を透過して手術台に照射される光を低減し、この
面からも手術担当者に対する眩惑を抑制、あるいは防止
することが可能になる。

【００２６】一方、リフレクタ３は、特に中心側領域の
複数の区分反射面領域３２ａ〜３２ｄを階段状に形成し
ているので、リフレクタ３の光軸方向の寸法を短くし、
厚さ寸法を低減することが可能である。前述したよう
に、区分反射面領域３２ａ〜３２ｄを階段状に形成しな
い場合には、図５の鎖線で示すように、径方向に必要な
反射面領域を確保すると、リフレクタの厚さ寸法Ｌ２
は、本実施形態におけるリフレクタの厚さ寸法Ｌ１より
も大きくなる。また、周辺反射面領域３３に対しては、
第２電球４２８から出射した光を第２コンデンサレンズ
４１５によってリフレクタ３の光軸方向と垂直な方向よ
りも幾分リフレクタ３の後方に向けて出射しているの
で、周辺反射面領域３３の光軸方向の位置をリフレクタ
の後方に後退させることができ、この後退した分だけリ
フレクタの光軸方向の寸法を短くし、リフレクタ３、な
いし無影灯１の厚さ寸法を低減することが可能になる。

【００２７】ここで、分割レンズ５１を円周方向に配列
してアウターレンズ５を構成したときには、分割レンズ
５１の熱膨張による円周方向の寸法変化を吸収するため
に、図１０（ａ）に示すように、各分割レンズ５１の分
割面の間、すなわち側面５８の間に円周方向の隙間ｄを
確保しているが、前記実施形態では各分割レンズ５１の
側面をリフレクタ３の光軸と平行な面に形成しているた
め、リフレクタ３で反射された光のうち光軸と平行に向
けられた光が前記した分割レンズ５１の側面間の隙間ｄ
を素通りし、これが漏れ光Ｌｘとしてアウターレンズ５
を透して出射されるおそれがある。このような漏れ光Ｌ
ｘはアウターレンズ５のレンズステップ５５により屈折
されることがないため、手術台７の上面に直接に照射さ
れることになり、アウターレンズ５を放射状に分割した
複数の分割レンズ５１の各側面間からの漏れ光によっ
て、図１０（ｂ）に手術台の上面での照明状態を示すよ
うに、漏れ光Ｌｘによって手術台７の上面に放射状の明
るい照明むらが生じ、あるいは手術担当者に対する眩惑
光になる。

【００２８】このような問題を解消するために、図１１
（ａ），（ｂ），（ｃ）に分割レンズ５１の変形例の一
部の斜視図とその平面図及びＣＣ線断面図をそれぞれ示
すように、分割レンズ５１の側面５８をリフレクタ３の
光軸に対して円周方向に傾斜した傾斜面５８ａとして形
成する。すなわち、各分割レンズ５１の両側面をそれぞ
れ同じ円周方向に向けた傾斜面５８ａとして形成する。
この傾斜面５８ａの傾斜角度は、リフレクタ３の寸法に
もよるが、分割レンズ５１の平面と垂直な垂直面に対し
て１〜２°程度とする。この場合、各分割レンズ５１の
表面に形成されているレンズステップ５５の側面につい
ては傾斜面として形成せず、成形時の金型の抜き勾配に
要求される角度以内で可及的にリフレクタ３の光軸に平
行な垂直面として形成する。また、前記分割レンズ５１
の各傾斜面５８ａには、光が特定の方向に反射されない
ような表面処理、例えば、前記実施形態と同様なシボ加
工等のように、シボによって光を拡散状態に反射するよ
うに粗面加工することが好ましい。

【００２９】したがって、この構成の分割レンズを円周
方向に配列したときには、図１２（ａ）に示すように、
隣接する分割レンズ５１の各側面は互いに傾斜面５８ａ
が対向された状態となる。そのため、図１２（ｂ）に示
すように、リフレクタ３で反射された光のうち、光軸方
向の光は分割レンズ５１の傾斜面５８ａ間の隙間ｄを素
通りすることができなくなり、光軸方向の光が漏れ光と
してアウターレンズ５から出射されることはない。な
お、一部の光は傾斜面５８ａ間の隙間内に進入するが、
各分割レンズ５１の傾斜面５８ａで反射、屈折されなが
ら減衰されるため、漏れ光として出射されることは殆ど
ない。また、この場合傾斜面５８ａを粗面加工処理して
いることにより、特定の方向へ光が反射することを有効
に防止し、当該反射光による漏れ光を殆ど零にすること
も可能である。また、隙間の傾斜方向に沿った光は、分
割レンズ５１の傾斜面間の隙間内に突出位置されている
レンズステップ５５によって阻止されるため、隙間を素
通りすることはできず、漏れ光として出射されることは
ない。

【００３０】因に、分割レンズ５１の側面間の隙間ｄか
らの漏れ光を防止するために、図１２（ｃ）に示すよう
に、側面５８ｂを段状に形成することが考えられるが、
この構成では同図のように、光軸と垂直な面での光の反
射が顕著になり、この領域の光透過率が他の領域よりも
低下して図１０（ｂ）に示した状況とは逆に、手術台７
の上面において放射状の暗い照明むらが生じてしまうお
それがあり、好ましくはない。

【００３１】ここで、前記実施形態では、アウターレン
ズを３６分割して分割レンズを形成しているが、必要に
応じて分割数を増減することが可能である。また、分割
レンズに形成するレンズステップや拡散ステップの形
状、寸法についても、要求される無影灯の照明領域に対
応して種々変更することが可能である。さらに、リフレ
クタを構成する区分反射面領域の数や寸法等についても
適宜変更することが可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の無影灯は、
光源から出射された光をコレクタレンズにより円周方向
に向けて平行光束として出射し、コンデンサレンズから
出射された光をリフレクタにおいて光源を中心とした異
なる半径位置においてそれぞれほぼ同じ方向に向けて反
射し、リフレクタから反射されてくる光をアウターレン
ズによって屈折して所要の配光特性としているので、所
要の配光特性を得るためのアウターレンズのレンズステ
ップの設計に際しては、平行ないし平行に近い光を屈折
して目的とする配光特性を得るようにすればよく、レン
ズステップの設計が容易になり、目的とする配光特性の
無影灯を容易に設計、製造することが可能になる。

【００３３】また、リフレクタは、前記光源を中心とし
た異なる半径位置毎に帯状をした複数の区分反射面領域
に分割され、かつ前記区分反射面領域は前記リフレクタ
の光軸方向に対して階段状をした断面形状に形成するこ
とにより、リフレクタの光軸方向の幅寸法を低減するこ
とができ、無影灯の厚さを薄くすることができる。

【００３４】さらに、アウターレンズにおいては、外径
側のレンズステップは、内径側のレンズステップよりも
径方向の内側に向けて光を屈折するように構成すること
で、拡散性に優れた照明が実現でき、無影灯としての好
適な配光特性が得られる。また、アウターレンズに、径
方向と直交する方向に光を拡散する拡散ステップを設け
ることにより、一層均一な照明が実現できる。さらに、
アウターレンズを円周方向に分割された複数の分割レン
ズで構成することで、レンズステップの形状を単純化
し、レンズステップの設計を容易なものにするととも
に、その製造を容易に行うことも可能になる。また、こ
の場合に、分割レンズの分割面をリフレクタの光軸方向
に対して円周方向に傾斜した傾斜面として構成すること
により、リフレクタで反射された光のうち、光軸方向の
光が分割レンズの側面間の隙間を素通りして漏れ光とな
ることはなく、照明むらが防止できる。さらに、分割面
を粗面加工処理していることにより、特定の方向へ光が
反射するを防止し、隙間内に進入した光による照明むら
を抑制することも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無影灯の一実施形態の外観斜視図であ
る。

【図２】図１の無影灯の光軸を含む縦断面図である。

【図３】図１の無影灯の部分分解斜視図である。

【図４】光源部を構成するコンデンサレンズ構体及び光
源構体の概略構成を示す一部を破断した斜視図である。

【図５】リフレクタの一部の拡大断面図である。

【図６】分割レンズの斜視図である。

【図７】分割レンズの平面図とそのＡＡ線、ＢＢ線の各
断面図である。

【図８】光源部から出射した光の反射屈折状態を示す模
式図である。

【図９】無影灯により手術台上の患者の患部を照明する
状態を示す図である。

【図１０】手術台の上において照明むらが生じる状態を
説明するための図である。

【図１１】分割レンズの側面を傾斜面とした変形例の要
部の斜視図と平面図及びＣＣ線断面図である。

【図１２】変形例の作用を説明するための断面図であ
る。

【図１３】従来の無影灯の一例の外観図と、他の例の断
面図である。

【符号の説明】

１無影灯２ハウジング部３リフレクタ４光源部５アウターレンズ６拡散板７手術台２１灯具ハウジング２５フリンジ３２中心側領域３２ａ〜３２ｄ区分反射面領域３３周辺反射面領域３５フランジ部４１コンデンサレンズ構体４２光源構体４１４第１コンデンサレンズ４１５第２コンデンサレンズ４２７第１電球４２８第２電球５１分割レンズ５５レンズステップ５５ａ内径側領域レンズステップ５５ｂ外径側領域レンズステップ５６拡散ステップ５７レンズステップの垂直面５８分割レンズの側面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｆ２１Ｗ 131:205 Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆ２１Ｍ 1/00 Ｃ (72)発明者加藤康弘東京都文京区湯島２丁目22番７号山田医療照明株式会社内Ｆターム(参考） 3K042 AA03 AC01 AC07 BA07 BB08 BC03 BC09 BE08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、前記光源から出射された光を円
周方向に向けて平行光束として出射するコンデンサレン
ズと、前記コンデンサレンズから出射された光を前記光
源を中心とした異なる半径位置においてそれぞれほぼ同
じ方向に向けて反射するほぼ円錐面形状のリフレクタ
と、前記リフレクタから反射されてくる光を屈折して所
要の配光特性として照射するアウターレンズとを備える
ことを特徴とする無影灯。
【請求項２】前記リフレクタは、前記光源を中心とし
た異なる半径位置毎に帯状をした複数の区分反射面領域
に分割され、かつ前記区分反射面領域は前記リフレクタ
の光軸方向に対して階段状をした断面形状に形成されて
いることを特徴とする請求項１に記載の無影灯。
【請求項３】前記光源およびコンデンサレンズは、前
記リフレクタの光軸方向に並んでそれぞれ２つ設けら
れ、前記リフレクタの中心に近い側の第１の光源及び第
１コンデンサレンズは前記リフレクタの光軸方向に対し
てほぼ垂直な方向でかつ前記リフレクタの中心側の領域
に対して光を出射し、前記第２の光源及び第２のコンデ
ンサレンズは前記リフレクタの光軸方向に対してほぼ垂
直よりも前記リフレクタの中心側に傾斜した方向でかつ
前記リフレクタの周辺側の領域に対して光を出射する構
成であることを特徴とする請求項２に記載の無影灯。
【請求項４】前記アウターレンズには、前記リフレク
タで反射された光を径方向に屈折する複数のレンズステ
ップが径方向に並列配置された状態で形成されており、
前記アウターレンズの外径側の前記レンズステップは、
内径側の前記レンズステップよりも径方向の内側に向け
て前記光を屈折するように構成していることを特徴とす
る請求項１ないし３のいずれかに記載の無影灯。
【請求項５】前記アウターレンズは、円周方向に分割
された複数の分割レンズで構成され、前記分割レンズは
三角形に近い平板状の透明部材で形成され、その表面に
は前記径方向の断面が鋸歯状をした前記レンズステップ
が接線方向に沿う直線状でかつ径方向に並んで配置され
ていることを特徴とする請求項４に記載の無影灯。
【請求項６】前記レンズステップは垂直面と傾斜面と
で鋸歯状に形成されており、前記垂直面は光を透過しな
い光不透過面として構成されていることを特徴とする請
求項５に記載の無影灯。
【請求項７】前記分割レンズは、前記分割面が光透過
率の低い光低透過面として構成されていることを特徴と
する請求項５または６に記載の無影灯。
【請求項８】前記分割レンズは、径方向に延長された
分割面が前記リフレクタの光軸方向に対して円周方向に
傾斜した傾斜面として形成されていることを特徴とする
請求項５または６に記載の無影灯。
【請求項９】前記分割レンズは、前記分割面の表面が
粗面加工されていることを特徴とする請求項８に記載の
無影灯。
【請求項１０】前記アウターレンズには、前記レンズ
ステップが形成された面と反対側の面に、前記径方向と
直交する方向に光を拡散する拡散ステップが形成されて
いることを特徴とする請求項４ないし７のいずれかに記
載の無影灯。