JP2005125797A - 局所照明装置付筆記具 - Google Patents

Abstract

【課題】 電池の寿命を長くすることが出来、且つ充分な照度の局所照明が可能な局所照明装置付筆記具を提供する。
【解決手段】 第１の光学媒体２１２によりモールドされ、この第１の光学媒体２１２の頂部より、所定の波長の光を出力する半導体発光素子（可視光ＬＥＤ）２０と、この可視光ＬＥＤ２０を駆動する電源部２４と、第１の光学媒体２１２を収納する第１の空洞部を内部に有し、可視光ＬＥＤ２０の光を外部に出射するための湾曲面を有する第２の光学媒体２１と、この第２の光学媒体２１を収納する第２の空洞部１７を有する第３の光学媒体１１からなる手持ち軸部（ペン軸）とを備えている。第３の光学媒体１１は、更に、円筒形の第３の空洞部を有し、この第３の空洞部に筆記用カートリッジ１５を収納している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、局所照明装置付筆記具に関する。

研究発表会や講演会等においては、しばしば、スライド上映やビデオ上映がなされ机上は暗闇と化す。このような暗闇の中でメモを取りたい場合には何らかの照明器具があると便利である。又、夜間にかかってきた電話の内容を暗闇の中で手帳にメモをしておきたい場合、或いは夜間の屋外作業中や運動選手の夜間練習中に記録をしたい場合等には、それらの作業に際し、何らかの照明器具が必要である。更に、空調機や船舶のエンジン部等の大きな機械装置等の点検・修理等に際しては昼間の作業であっても、奥部は暗く、何らかの照明器具が必要な場合がある。

しかし、補助者がいない場合には、一方の片手に照明器具、他方の片手に筆記具を持ち、これら局所照明装置付筆記具の使用中に常時該当個所を局所照明する方法では極めて作業性に劣る。又常時、局所照明装置付筆記具と併せて照明器具を携帯するのは、状況や用途によっては不便である。

最近、筆記具の分野においては、筆記具と照明器具とを一体化した照明装置付き筆記具が商品化されている。しかし、この照明装置付き筆記具は、白熱電球を用いおり、この白熱電球の消費電力が大きいので、電池の寿命が短いという欠点を有している。更に、白熱電球自身の寿命も短いという欠点を有している。長時間或いは数日間にわたって継続して研究発表会や講演会が開催されるような場合、長時間の局所照明が必要になり、電池の交換回数が増えるばかりか、電池の購入のための費用や予備の白熱電球（替え玉）の用意等の心配が増えるので、経済的には好ましくない。

この点から、ペン先近傍の極小面積に発光ダイオード（ＬＥＤ）を取り付けた筆記具も市場に出現し始めている。ペン先近傍のＬＥＤから発せられる光で、紙面を局所照明するように工夫されたものである。ＬＥＤは白熱電球に比べて数十分の１から数百分の１の範囲の消費電力で済むので、充分な電池の寿命を得ることが出来る。残念ながら、このＬＥＤを取り付けた筆記具は、あまり明るくない。

ＬＥＤは、電気エネルギーを直接光エネルギーに変換するため、白熱球に比し、遙かに高効率である。白熱球においては、電気エネルギーを一旦熱エネルギーに変換し、その発熱に伴う輻射を利用している。このため、その変換効率は原理的に低く、１％を越えることはない。一方、ＬＥＤにおいては、変換効率が２０％以上程度が可能で、白熱球に比し約１００倍以上の変換効率が容易に達成出来る。更に、ＬＥＤは半永久的とも考え得る長寿命である。

かかる優れた特徴をＬＥＤは有するものの、現状では、ＬＥＤの応用は各種機器のコントロールパネルの表示ランプや、電光掲示板等の表示装置等の極く限られた範囲に限定されており、ＬＥＤが照明装置に使用された例は少ない。最近、鍵穴の照明器具や上述した照明装置付き筆記具等が登場しつつあるが、いずれにしろ、小さな面積しか照明出来ないものである。これはＬＥＤの輝度は極めて高いにもかかわらず、ＬＥＤ１個の光の出射面積が１ｍｍ^２程度の小さな面積であるため、照明器具としての充分な光束が得られないという事情に起因している。

前述の照明装置付き筆記具においては、照明持続時間を長くすることが出来るものの、照度を充分に高くすることが出来ないので、ペン先程度の極く限られた領域しか明るくすることが出来ず、又全体としても充分な明るさとは言えるものではなかった。したがって、暗闇で筆記することや、研究発表会で配布された論文抄録等の書類を閲読するには、しばしば支障が生じていた。

照明装置の観点からは、ＬＥＤの個数を増やして輝度を高めることが考えられるが、部品点数が増え、局所照明装置付筆記具の構造が複雑になり、小型軽量化を図るためには極めて製作が複雑になる。

ＬＥＤの主材料は、高価な化合物半導体が用いられており、なおかつ、エピタキシャル成長や不純物拡散等の高度の製造技術が要求されるため、ＬＥＤの製造単価（コスト）の低減には一定の限界がある。更に、青（Ｂ）色ＬＥＤの材料である窒化ガリウム（ＧａＮ）のエピタキシャル成長の基板には、高価なサファイア基板が用いられている等各半導体材料特有の事情もある。又、ＬＥＤの材料である化合物半導体のエピタキシャル成長用基板としては、大口径ウェハは現状では入手出来ないことや、エピタキシャル成長の均一性等の製造技術上の問題もあり、基本的に大面積の発光領域を有したＬＥＤを製造するのは困難である。

いずれにしても、ＬＥＤの個数やチップ面積を増大させることは、製品の単価（コスト）を増大させることになり、好ましくない。

このような事情から、従来は、充分な照度が確保出来、しかも、暗闇での作業性や携帯性に優れた局所照明装置付筆記具は、長く待望されているにもかかわらず、現実には実現出来ないでいた。

本発明は上記課題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、電池の持続時間が長く、しかも目が疲れない適度な照度の照明が可能な局所照明装置付筆記具を提供することである。そして、これにより、比較的広範囲における充分な照度の局所照明を、補助者無しに実現しながら、長時間の暗闇作業を可能にすることである。

本発明の他の目的は、部品点数が少なく簡易な構造の局所照明装置付筆記具を提供することである。そして、これにより、製作が容易で、且つ製作コストや製品コストの低減が容易な局所照明装置付筆記具を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の特徴は、（イ）半導体発光素子と、（ロ）この半導体発光素子を駆動する電源部と、（ハ） 前記半導体発光素子を収納し、前記半導体発光素子の光を底部及び底部以外の内壁面で集光する空洞部を有し、前記光を作業用先端部まで集光・伝達させ、前記作業用先端部から前記光を出射し、これにより紙面を局所照明するように、同一材料で一体として構成された光学媒体からなる手持ち軸部とを備え、（ニ）手持ち軸部を作業者が握る部位としたことを特徴とする局所照明装置付筆記具であることを要旨とする。ここで、「局所照明装置付筆記具」には、ボールペン、シャープペンシル、万年筆、マジックペン、毛筆ペン等の筆記具が含まれる。したがって、「電源部」はモータ等の他の装置の電源を兼ねていてもかまわない。又、「半導体発光素子」としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ等が該当する。「所定の波長」とは、半導体レーザではほぼ単一波長と見なせるであろうが、ＬＥＤでは一定のスペクトル幅を有するので、このスペクトル幅を考慮すべきであることは勿論である。例えば、スペクトルのピーク波長の意と定義しても良い。又、「手持ち軸部」とは、ペン軸やドライバの柄のように作業する際に、作業者が握る部位の意である。

一般のＬＥＤ（樹脂モールドされたＬＥＤ）の樹脂モールド部の頂部の凸形状湾曲面以外の所から出る光は、いわゆる迷光成分となり、照明には寄与しない。しかし、本発明の特徴においては、半導体発光素子が空洞部にほぼ完全に閉じこめられているので、これらの迷光成分が有効に照明に寄与出来るようになる。即ち、空洞部の入射面（底部）以外の内壁面も、有効な光の入射部として機能し得るのである。又、半導体発光素子と空洞部との間にはそれぞれの界面で反射した光の成分が多重反射し、迷光成分となっている。従来公知のレンズ等の光学系では、これらの迷光成分は、照明に寄与出来るように取り出すことは出来ない。しかし、本発明では、これらの迷光成分も、空洞部の内部に閉じこめられているので、最終的には、照明に寄与出来る成分となり得る。この結果、樹脂モールドの形状等に起因した光の取り出し効率や、光学系相互の反射成分が迷光成分になることによる光学的損失等に依存せず、ほぼ、内部量子効率とほぼ等しい効率で、潜在的な半導体発光素子チップの光エネルギーを有効に外部に取り出すことが可能となる。このように手持ち軸部の空洞部で半導体発光素子を覆うことにより（半導体発光素子の数を多数必要とすることなく）、照明に寄与する光ビームとして所望の照射面積の光束を確保し、且つ所望の照度を簡単に得ることが出来る。この照度は従来公知のレンズ等の光学系では達成不可能な照度である。驚くことに、現在市販されているハロゲンランプを用いた細身の懐中電灯と同程度の照度がたった１個の半導体発光素子（ＬＥＤ）で実現出来る。そして、半導体発光素子からの光を、手持ち軸部に導き、被照明対象を局所照明することにより、極めて高い照度を得ることが出来る。これは、従来の半導体発光素子を用いた技術常識では全く予測出来ない照度である。

半導体発光素子と手持ち軸部との間を着脱可能なようにし、半導体発光素子の頂部から出る光を照明光源として使用可能である。この場合でも、通常の半導体発光素子の明るさは使用出来る。

この本発明の特徴に係る局所照明装置付筆記具は、半導体発光素子を使用しているので、電力消費が少なく、照明持続時間を長くすることが出来る。更に、この局所照明装置付筆記具は、簡易な構造で構成出来る。

更に、手持ち軸部は、円筒形の空洞部を有し、この空洞部に中心軸部を収納しても良い。「中心軸部」とは、例えば、ドライバにおいては、実際にネジ等に接して、このネジ等を廻す金属棒等からなる中心軸であり、筆記具においては、ボールペン、万年筆、マジックペン、毛筆ペン等の、インクカートリッジや墨汁カートリッジ等の意である。シャープペンシルにおいては替芯カートリッジ等が「中心軸部」に該当する。このように、手持ち軸部の一部に中心軸部を収納する構造を採用することにより、局所照明装置付筆記具に使用される部品点数を削減することが出来る。部品点数の削減により、製作が容易となり、製作コストが削減出来る。

本発明の特徴においては、半導体発光素子と手持ち軸部との間を着脱可能なようにしているので、部品点数が実質的に減少し、より構造が簡単になる。

本発明の特徴に係る局所照明装置付筆記具において、半導体発光素子は、複数の波長の光を出力することが好ましい。特に、赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色及び青（Ｂ）色の３色の波長を有するようにすれば、この赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色及び青（Ｂ）色の各波長の光の強度比を変えることにより、中間色を含めた可視光領域のすべての色が実現出来、この色合いの変化を楽しむことが出来る。又、赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色及び青（Ｂ）色の各波長の光の強度比を特定の信号として使用することも可能である。

又、本発明の特徴に係る局所照明装置付筆記具において、手持ち軸部の作業用先端部近傍に光分散部や光集光部を更に備えるようにすれば、所望の被照明領域に於ける比較的広い範囲の局所照明が可能となる。特に、手持ち軸部の空洞部で半導体発光素子を覆うことにより、半導体発光素子の光を極めて有効に集光しているので、比較的広い範囲の局所照明をしても、充分な照度が得られる。

本発明の特徴に係る局所照明装置付筆記具において、半導体発光素子は、白色光を出力するＬＥＤであることが好ましい。これは、赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色及び青（Ｂ）色の各波長の光を所定の強度比で混合することにより、実現出来る。白色光は、目に自然で、やさしい。このため、長時間の暗闇作業においても、疲労が少ないという利点を有する。

更に、本発明の特徴に係る局所照明装置付筆記具において、手持ち軸部の屈折率の分布を不均一に構成しても良い。例えば光ファイバーは屈折率の高い芯（コア）部と屈折率の低い外被（クラッド）部から構成されているが、樹脂製光ファイバーの複数本を集合し、互いのクラッド部を融合し、一体化しこれを手持ち軸部として用いれば、手持ち軸部の屈折率の分布は、不均一になる。手持ち軸部を構成する各ファイバーの端部を手持ち軸部に対して所定の角度に配向することにより、半導体発光素子の光を有効に手持ち軸部に導くことが出来る。そして、光ファイバーは光の伝送効率が高いので、手持ち軸部が長くなるような構造の局所照明装置付筆記具には有効である。樹脂製光ファイバーは安価で、熱による加工も容易であるので、樹脂製光ファイバーを用いることにより、簡単且つ低コストで、局所照明装置付筆記具を製造することが可能となる。

本発明によれば、電池の寿命（持続時間）が長く、しかも従来の半導体発光素子では予測出来なかった充分な照度の照明が可能な局所照明装置付筆記具を提供することが出来る。このため、適度な広範囲における充分な照度の局所照明を補助者無しに実現しつつ、長時間の暗闇作業が可能である。しかも、自然光に近い光で、ちらつきもないので、目の疲労も少ない。

更に、本発明の局所照明装置付筆記具は、部品点数が少なく簡易な構造である。このため、製作が容易で、且つ製作コストや製品コストの低減が容易である。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、外径と長さとの関係、各部の寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構造は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

図１及び図２に示すように、本発明の実施の形態に係る局所照明装置付筆記具は、樹脂モールド２１２によりモールドされ、この樹脂モールド２１２の頂部より、所定の波長の光を出力する半導体発光素子としての可視光ＬＥＤ２０と、この半導体発光素子（可視光ＬＥＤ）２０を駆動する電源部２４と、樹脂モールド２１２を収納する空洞部を内部に有し、手持ち軸部１１をペン軸１０とするボールペンにおいて、樹脂モールド２１２と手持ち軸部１１との間を着脱可能なようにしている。即ち、樹脂モールド２１２と手持ち軸部１１との間を着脱可能なようにし、樹脂モールド２１２の頂部から出る光を照明光源として使用している。そして、この手持ち軸部１１は、円筒形の空洞部を有し、この空洞部には、中心軸部（インクカートリッジ）１５が収納されている。更に、本発明の実施の形態に係る局所照明装置付筆記具は、半導体発光素子（可視光ＬＥＤ）２０を駆動する電源部２４と、電源部２４の電源供給を制御するスイッチ部２６とを備えている。このボールペンのペン先（作業用先端部）１４の最先端部分には自在に回転し紙面に適度にインクを供給するための鋼鉄性ボールが配設されている。鋼鉄製ボールは、直径０．２ｍｍ^φ乃至０．８ｍｍ^φ等の現在市販されている種々の大きさのものが使用可能である。

そして、図２に示すように、この局所照明装置付筆記具（ボールペン）は、筆記具本体１とライト部本体２とに分解して、ライト部本体２を単独使用可能なように構成されている。即ち、この局所照明装置付筆記具（ボールペン）は、筆記具本体１をライト部本体２に着脱自在に装着出来るようになっている。

インクカートリッジ１５は、ペン軸１０の中心軸部分に配設されたカートリッジ取り付け穴１５Ａに、図１中及び図２中、右側のペン先方向から左側に向かって取り付けられ、又インクがなくなり交換する際には左側から右側に向かってカートリッジ取り付け穴１５Ａから取り外すようになっている。

手持ち軸部１１には、ＬＥＤ光の波長に対する透過率が高く、その製作が容易で、しかも比較的軽量な透明なアクリル樹脂、透明なプラスチック材料を使用することが出来る。好みによって筆記具本体１に重量感を持たせ、筆記し易くすることが要求される場合には、手持ち軸部１１は透明なガラス材料で形成しても良い。透明なガラス材料としては、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等の種々の材料が使用可能である。或いは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の結晶性材料を用いてもかまわない。ペン軸１０は、例えば直径約１２ｍｍ、全長約１５0ｍｍの寸法で形成されている。

コーティング層１２は、後述する光分散部１９の領域を除き、手持ち軸部１１の表面の大半に配設されているが、場合によりこのコーティング層１２を省略しても良い。ペン先部に光を集中したいときはこのコーティング層１２を用いれば良く、ペン軸１０からの光を局所照明に用いたければ、コーティング層１２を設ければ良い。後者の目的のコーティング層１２には、手持ち軸部１１の表面を保護し、且つ、ＬＥＤ光の波長に対する手持ち軸部１１の光の伝送効率を高めるために、反射率が高い金属性コーティング層を使用することが出来る。又、コーティング層１２には、ファッション性を高め、或いはデザイン性を高めるために、適度な透明性を有しかつ着色されたスケルトンタイプの（半透明な）樹脂コーティング層や、不透明の着色された樹脂コーティング層を使用することが出来る。又、コーティング層１２は、ある程度の光の透過率が得られれば、ラバーコーティング層や、塗装コーティング層であっても良い。例えば、コーティング層１２からの透過光を有効に使うことにより、夜間歩行の安全用局所照明装置付筆記具や、コンサート会場に於ける遊技用局所照明装置付筆記具としてのペンライトとして、使用可能である。

光分散部１９は、手持ち軸部１１の端部表面を加工して形成すれば良い。例えば、複数のＶ字形状、Ｕ字形状、或いは扁平な凹部を、手持ち軸部１１の端部に設ける方法や、細かな凹凸を設ける方法、或いは比較的透明度の高い磨りガラス状に曇らせる方法等が可能である。更に、ガラス等の透明材料の微粒子を手持ち軸部１１の端部に塗布や付着しても良い。いずれにしても、光分散部１９は手持ち軸部１１により集光され伝達されてきた光を適度に分散させて暗闇筆記に必要な範囲の紙面を明るく局所照明することが出来るような光学設計をすれば良い。

更に、手持ち軸部１１の内部において、カートリッジ取り付け穴１５Ａの底面には反射ミラー１１Ａが装着されている。この反射ミラー１１Ａは可視光ＬＥＤ２０から発せられる光を反射させて照明効率を高めるようになっている。

更に、図示を省略しているが、インクカートリッジ１５を挿入する部分となる手持ち軸部１１の空洞部の内壁、若しくはカートリッジの外壁にも反射ミラーを設けても良い。又、空洞部の内壁に、乱反射面となる細かな凹凸を設ければ、暗闇において、インクカートリッジ１５の挿入された部分が視認出来ると同時に、この乱反射面からの光により、筆記具本体１のまわりが、かすかに明るくなる効果も期待出来る。前述したペンライトとしての使用目的のときは、空洞部の内壁に乱反射面を設けることは有効である。

一方、ライト部本体２は、ライト部筐体２３と、ライト部筐体２３の図１中及び図２中右側に装着された半導体発光素子（可視光ＬＥＤ）２０と、ライト部筐体２３の中央部分に配設された電源部２４と、ライト部筐体２３の左端に配設されたスイッチ部２６とを備えている。樹脂モールド２１２の頂部は、所定の曲率半径を有した凸面形状で形成されている。凸面形状の頂部を除けば、樹脂モールドされたＬＥＤ２０は、例えば、直径（外径）２〜３ｍｍ^φの円柱形状である。又、手持ち軸部１１は、樹脂モールド２１２を収納出来るように、空洞部を有している。空洞部の側壁部は、樹脂モールドされたＬＥＤ２０を収納出来るように、直径（内径）２.５〜４ｍｍ^φの円筒形状となっている。図示を省略しているが、ＬＥＤ２０と手持ち軸部１１とを固定するために、ＬＥＤ２０と手持ち軸部１１の収納部との間には、厚さ０．２５〜０．５ｍｍ程度のスペーサ若しくは接着剤が挿入されている。このスペーサ若しくは接着剤は、ＬＥＤ２０の主発光部を除く位置に配置すれば良い。

一般の可視光ＬＥＤ（樹脂モールドされたＬＥＤ）においては、樹脂モールド２１２の頂部の凸形状湾曲面以外の所から出る光は、いわゆる迷光成分となり、照明には寄与しない。しかし、本発明の実施の形態においては、可視光ＬＥＤ２０が手持ち軸部１１の空洞部にほぼ完全に閉じこめられているので、これらの迷光成分が有効に照明に寄与出来るようになる。即ち、空洞部の入射面（底部）以外の内壁面も、有効な光の入射部として機能し得るのである。又、可視光ＬＥＤ２０と空洞部との間にはそれぞれの界面で反射した光の成分が多重反射し、迷光成分となっている。従来公知のレンズ等の光学系では、これらの迷光成分は、照明に寄与出来るように取り出すことは出来ない。しかし、これらの迷光成分も、本発明の実施の形態においては、空洞部の内部に閉じこめられているので、最終的には、照明に寄与出来る成分となり得る。この結果、樹脂モールド２１２の形状等の光の取り出し効率や、光学系相互の反射成分等に依存せず、ほぼ、内部量子効率とほぼ等しい効率で、潜在的なＬＥＤチップの光エネルギーを有効に取り出すことが可能となる。このようにして、本発明の実施の形態に係る光学的構造によれば、市販されている樹脂モールドされたＬＥＤ２０の数を多数必要とすることなく、局所照明に寄与する光ビームとして所望の照射面積の光束を確保し、且つ所望の照度を簡単に得ることが出来る。この照度は従来公知のレンズ等の光学系では達成不可能な照度である。驚くことに、現在市販されているハロゲンランプを用いた細身の懐中電灯と同程度の照度がたった１個のＬＥＤで実現出来るのである。このように、本発明の実施の形態に係る光学的構造によれば、従来の技術常識では全く予測出来ない照度を、図１及び図２に示すような簡単な構造で、実現出来る。

ライト部筐体２３は、内部に電源部２４を収納出来る筒状の中空円柱体、若しくはこれに類似な形状で形成されている。ライト部筐体２３には、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の材料や、アクリル樹脂やプラスチック材料等で形成することが出来る。ペン軸１０と同様に、ライト部筐体２３は、例えば透明なアクリル樹脂やプラスチック材料、又は適度に着色された半透明か不透明のアクリル樹脂やプラスチック材料で形成しても良い。ライト部筐体２３は、筆記具本体１のペン軸１０と例えば同等の外径寸法で構成されている。

図３に示すように、ＬＥＤチップ２１０は、ベース基台（ステム）２０１に設けられた支持台（ダイパッド）２０２の上にマウントされている。そして、このＬＥＤチップ２１０は、樹脂モールド２１２により樹脂モールドされている。第１のリード配線２０３は、ＬＥＤチップ２１０の一方の電極（下部電極）に、支持台（ダイパッド）２０２を介して、その一端が接続され、他端は、ベース基台２０１を貫通して、その裏面まで導出されている。同様に、第２のリード配線２０４は、ＬＥＤチップ２１０の他方の電極（上部電極）に、その一端が接続され、他端は、ベース基台２０１を貫通して、その裏面まで導出されている。符号は付けないが、ＬＥＤチップ２１０の他方の電極（上部電極）と第２のリード配線２０４との間はボンディングワイヤにより電気的に接続されている。このようにして、可視光ＬＥＤ２０は、ベース基台（ステム）２０１、支持台（ダイパッド）２０２、ＬＥＤチップ２１０、第１のリード配線２０３、第２のリード配線２０４及び樹脂モールド２１２等から構成されている。ベース基台（ステム）２０１は、外周部をステンレス、真鍮や銅等の金属で覆われたセラミックス等の絶縁体で構成しても良い。又、図３では、樹脂モールド２１２とベース基台（ステム）２０との間に、段差がある構造を示しているが、樹脂モールド２１２とベース基台（ステム）２０とを同一の外径で構成し、両者の間の段差を無くしても良い。

なお、本発明の実施の形態に係る局所照明装置付筆記具に用いる可視光ＬＥＤ２０としては、種々の色（波長）のＬＥＤが使用可能である。但し、暗闇筆記の際の局所照明のためには、白色ＬＥＤが人間の目には自然であるので好ましい。白色ＬＥＤは種々の構造のものが使用出来る。例えば、赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色及び青（Ｂ）色の３枚のＬＥＤチップを縦に積層して構成しても良い。この場合、ベース基台（ステム）２０１から、それぞれの色のＬＥＤチップに対応し、合計６本のピンが導出されても良い。又、樹脂モールド２１２及びベース基台（ステム）２０１の内部配線として、６本のピンを２本にまとめ、外部ピンとしては２本設けられた構造としてもかまわない。又、一方の電極（接地電極）を共通とすれば、外部ピンは４本で良い。又、赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色及び青（Ｂ）色の３枚のＬＥＤチップの駆動電圧を互いに独立に制御出来るようにしておけば、あらゆる色の混合が可能であるので、色合いの変化を楽しむことが可能である。

樹脂モールド２１２は、レンズ作用と同時に、ＬＥＤチップ２１０を保護する機能を有するモールド体である。この樹脂モールド２１２には、例えば透明な熱硬化性エポキシ樹脂やアクリル樹脂を使用することが出来る。樹脂モールド２１２の図３中右側の部分は、所定の曲率半径を有した凸面形状で形成されており、この樹脂モールド２１２はＬＥＤチップ２１０から発せられる光（白色光）を効率良く集光して手持ち軸部１１に出射するようになっている。

図１及び図３に示すように、電源部２４は、局所照明装置付筆記具の携帯性を高め、且つ適度な照度を得るために、２個の直列に接続された単３形〜単５形の乾電池２４１及び２４２により構成することが可能である。或いはディスクタイプのリチウム電池やマンガンリチウム電池等も使用可能である。なお、電源部２４は、必ずしも上記の乾電池に限定されるものではなく、充電可能な小型の他の種類のバッテリーで構成しても良い。

スイッチ部２６は、その詳細な構成は省略するが、基本的には回転式やプッシュ式等の簡単な構造で良い。又、色合いの変化を楽しむ機能を付加したい場合は、スイッチ部２６に、赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色及び青（Ｂ）色の３枚のＬＥＤチップの駆動電圧を互いに独立に制御出来る電圧調整器を内蔵させておけば良い。スイッチ部２６の一方の端子は、ライト部筐体２３の内側に配設された図示しない配線を通して可視光ＬＥＤ２０の第２のリード配線２０４に接続されている。スイッチ部２６の他方の端子は、図１に示すように、乾電池２４１及び２４２を保持しつつ配線としても兼用される導電性弾性体２５、乾電池２４２、２４１のそれぞれを通して、可視光ＬＥＤ２０の第１のリード配線２０３に接続されている。

スイッチ部２６は、その構成を示していないが、ネジ等によりライト部筐体２３の他端に着脱自在に取り付け取り外しが出来るようになっており、このスイッチ部２６をライト部筐体２３から取り外した状態において乾電池２４１及び２４２の交換が行われるようになっている。本発明の実施の形態おいて、導電性弾性体２５は、例えば鉄、銅等の金属のコイルスプリングで形成されている。なお、導電性弾性体２５は、金属板を折り返した板ばねのようなものであっても良い。

更に、ライト部筐体２３の他端側の外周には、局所照明装置付筆記具を例えば背広のポケットに携帯しておくためのクリップ３０が取り付けられている。

この局所照明装置付筆記具は、筆箱に入れて或いは背広のポケットにクリップ３０を利用して携帯することが出来る。そして、例えば研究発表会や講演会のスライド上映中にメモを取りたい場合、夜の暗闇の中で手帳にメモを取りたい場合等には、局所照明装置付筆記具のスイッチ部２６を操作することにより、図３に示すように電源部２４から可視光ＬＥＤ２０のＬＥＤチップ２１０に直流電流が流れ、ＬＥＤチップ２１０から白色光等の可視光が発せられる。ＬＥＤチップ２１０から発せられた可視光は、図３中、矢印で示すように、樹脂モールド２１２の空洞部でまず効率良く集光され、手持ち軸部１１を通してペン軸１０の内部をペン先１４の方向に向かって伝播される。ＬＥＤチップ２１０から発せられた可視光のうち、筆記具本体１の軸心に沿ってペン先１４に向かう可視光はカートリッジ取り付け穴１５Ａの底面の反射ミラー１１Ａで反射され、この反射された可視光は、手持ち軸部１１の表面や樹脂モールド２１２の表面で再度反射されて漏れなくペン先１４に向って伝播されるようになっている。

手持ち軸部１１を伝播してきた可視光は最終的には光分散部１９を通して分散され、暗闇筆記に必要な適度な紙面の照度を得ることが出来る。この状態で、ペン先１４の鋼鉄製ボールを紙面に対して回転させることにより、このボールの回転に応じてインクカートリッジ１５から適度なインクを紙面に供給することが出来る。

このように構成される本発明の実施の形態に係る局所照明装置付筆記具によれば、ＬＥＤチップ２１０からの光を効率良く集光する樹脂モールド２１２及び手持ち軸部１１を備え、照明効率を向上させることが出来るので、白熱電球と同等の実用上充分な照度を得ることが出来る。更に、この局所照明装置付筆記具は、可視光ＬＥＤ２０を使用しているので、電力消費が少なく、照明持続時間を長くすることが出来る。例えば、白熱電球を使用する場合に比べて、数十倍から数百倍も長い照明持続時間を得ることが出来る。又、この局所照明装置付筆記具は、簡易な構造なので、製作が容易で、製作コストも削減することが出来る。

更に、手持ち軸部１１を利用してペン軸１０を形成しているので、筆記具本体１に使用される部品点数を削減することが出来る。部品点数の削減により、より一層簡易な構造の局所照明装置付筆記具を実現することが出来る。この結果、更に、製作が容易で、且つ製作コストが削減出来る局所照明装置付筆記具を実現することが出来る。特に、樹脂モールド２１２と手持ち軸部１１との間を着脱可能なようにしているので、部品点数が実質的に減少し、より構造が簡単になる。

なお、本発明の実施の形態に係る局所照明装置付筆記具は、樹脂モールド２１２、手持ち軸部１１、光分散部１９の少なくともいずれか１つに着色を施し、研究発表会や講演会などでメモを取る際に周囲の人に迷惑がかからない程度に、又デザイン性を高めるために、白色光ではなく、赤（Ｒ）色、黄色、紫色等の色を帯びた光を照射出来るように構成しても良い。

以下に、本発明の実施の形態の局所照明装置付筆記具の変形例（第１乃至第５の変形例）について説明する。これらの第１乃至第５の変形例によっても、図１乃至図３に示す局所照明装置付筆記具で得られる効果と同様の効果を得ることが出来る。

第１の変形例：
図４（Ａ）に示す局所照明装置付筆記具（筆記具）は、図１乃至図３に示す局所照明装置付筆記具（筆記具）と基本的な構成は同一であるが、筆記具本体１のペン先１４を保護し、ペン軸１０に着脱自在に取り付け取り外しが出来るアウターキャップ３１を備えている。そして、このアウターキャップ３１にはクリップ３２が取り付けられている。

又、アウターキャップ３１の少なくとも、ペン先１４近傍を透明材料で形成し、このペン先１４近傍の幾何学的形状を所定の形状に選んでおけば、アウターキャップ３１を付けたままでも懐中電灯として機能させることが可能である。

第２の変形例：
図４（Ｂ）に示す局所照明装置付筆記具は、図４（Ａ）に示す筆記具（局所照明装置付筆記具）と基本的な構成は同一であるが、筆記具本体１を万年筆として構成している。即ち、筆記具本体１は、万年筆のペン先１４０と、このペン先１４０にインクを供給するインクカートリッジ１５０とを備えて構成されている。

この図４（Ｂ）に示す筆記具（局所照明装置付筆記具）においては、筆記具本体１を万年筆として構成しているが、図４（Ａ）に示す筆記具で得られる効果と同様の効果を得ることが出来る。

第３の変形例：
図５（Ａ）に示す局所照明装置付筆記具は、図４（Ａ）に示す筆記具と基本的な構成は同一であるが、筆記具本体１を筆型ペン（毛筆ペン）として構成している。即ち、筆記具本体１は、筆型ペンの毛筆ペン先１４１と、この毛筆ペン先１４１に墨汁を供給する墨汁カートリッジ１５１とを備えて構成されている。

この図５（Ａ）に示す筆記具においても、図４（Ａ）に示す筆記具で得られる効果と同様の効果を得ることが出来る。

第４の変形例：
図５（Ｂ）に示す局所照明装置付筆記具は、図４（Ａ）に示す筆記具と基本的な構成は同一であるが、筆記具本体１をマジックペンシルとして構成している。即ち、筆記具本体１は、マジックペンシルのペン先１４２と、このペン先１４２にマジックインクを供給するマジックインクカートリッジ１５２とを備えて構成されている。

この図５（Ｂ）に示す筆記具においても、図４（Ａ）に示す筆記具で得られる効果と同様の効果を得ることが出来る。

第５の変形例：
図６に示す局所照明装置付筆記具は、図１乃至図３に示す筆記具と基本的な構成は同一であるが、筆記具本体１をシャープペンシルとして構成している。即ち、筆記具本体１は、芯１８０をガイドする芯先ガイド１６１及びチャックスリーブストッパ１６２を含むペン先１６０と、複数本の替芯１８１を収納しておく替芯カートリッジ１７０と、この替芯カートリッジ１７０に替芯１８１を補給するために着脱自在に装着されたカートリッジ蓋１７６と、芯１８０を芯先ガイド１６１から適量送り出すためのノック機構とを備えている。

ノック機構は、芯１８０を保持するとともに軸心方向に移動可能なチャック１７３と、このチャック１７３の開閉動作を制御するチャックスリーブ１７２と、チャック１７３と替芯カートリッジ１７０との間を連結する連結管１７１と、チャックスリーブストッパ１６２で軸心方向の動きが止められたチャックスリーブ１７２内部にチャック１７３が配設されるように作用するコイルスプリング１７４と、替芯カートリッジ１７０に取り付けられ連結管１７１を介してチャック１７３を軸心方向にスライドさせるためのスライダー１７５とを備えて構成されている。

つまり、ノック機構は、スライダー１７５をペン先１６０の方向にスライドさせることによって、連結管１７１を介してチャック１７３をチャックスリーブ１７２から抜け出るように押し出し、チャックスリーブ１７２から抜け出ることでチャック１７３を開き、この状態でチャック１７３の移動とともに芯１８０を適量送り出すようになっている。そして、ノック機構は、スライダー１７５に加えていた力を解除することによって、コイルスプリング１７４が元の位置に戻るように作用するので、チャックスリーブ１７２の内部にチャック１７３を収納してチャック１７３を閉じ、このチャック１７３で芯１８０を保持するようになっている。

（その他の実施の形態）
以上、本発明を上記の実施の形態よって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、本発明の実施の形態に係る局所照明装置付筆記具において、手持ち軸部の屈折率の分布が一様な場合を示した。しかし、手持ち軸部の屈折率の分布は必ずしも一様である必要はない。図７に示すように構成して、手持ち軸部の屈折率の分布を不均一にしても良い。図７においては、樹脂製光ファイバー１１１の複数本を集合し、これを本発明の手持ち軸部として用いている。周知のように、光ファイバー１１１は屈折率の高いコア部と屈折率の低いクラッド部から構成されているので、複数本の樹脂製光ファイバーの互いのクラッド部を融合すれば、一体化した手持ち軸部が構成出来る。図７（Ａ）に示すように、手持ち軸部を構成する各ファイバー１１１の端部を所定の角度に配向することにより、半導体発光素子（可視光ＬＥＤ）２０の光を有効に手持ち軸部に導くことが出来る。図７（Ｂ）に示すように、この例では、８本の樹脂製光ファイバーのクラッド部１１１が示されているが、この各クラッド部はそれぞれ８個の光分散部１９に導かれている。そして、この互いに融合した８本の樹脂製光ファイバー１１１は、ペン軸筐体１１０の内部に収納されている。或いは、透明の光学材料中に８本の貫通孔を形成し、それぞれの貫通孔の中に、コア部とそれを覆うクラッド部からなる光ファイバー１１１を挿入しても良い。いずれにしても、光ファイバー１１１は光の伝送効率が高いので、手持ち軸部１０が長くなるような構造の局所照明装置付筆記具には有効である。又、樹脂製光ファイバー１１１は安価で、熱による加工も容易であるので、樹脂製光ファイバー１１１を用いることにより、簡単且つ低コストで、局所照明装置付筆記具を製造することが可能となる。

又、筆記具は前述したボールペン、万年筆、毛筆ペン、マジックペンシル、シャープペンシルに限られるものではない。更に、蛍光インクペン、修正インクペン等の様々な筆記具に応用出来ることは上記の説明により、本発明の趣旨を理解すれば、自明であろう。又、構造は若干複雑になるが、ボールペンとシャープペンシル等２つ以上の機能を有した筆記具や多色のボールペンでもかまわない。又、電子手帳やパーソナルコンピュータ等に入力するための電子ペンでもかまわない。

更に、筆記具は本発明の局所照明装置付筆記具の例の一部に過ぎず、本発明を限定するものではない。図１に示した構造において、インクカートリッジ１５の位置に、押し出し運動若しくはねじれ運動をする固形状物（棒紅）を配置すれば、化粧器具（棒口紅）を構成することも可能である。本発明によれば、図１と同様に、光分散部を設けることにより、口だけでなく、顔全体の広い範囲を照明出来るので、非常に便利である。更に、図５（Ａ）の構造を変形すれば、化粧筆を構成することも可能である。航空機の客室乗務員等の、特定の状況においては、暗闇で化粧を直したい場合もあり、かかる場合には本発明の照明装置付き化粧器具は便利である。特に、本発明の照明装置付き化粧器具は白色光が使用出来るので、昼間と同じ自然な感じの化粧が暗闇で可能である。

更に、本発明の局所照明装置付筆記具の技術的思想は、図８に示すドライバ、図９に示すスパナ、図示を省略したレンチ等種々の手工具にも応用（適用）可能である。図８に示すドライバは、工具本体１Ｔとライト部本体２とに着脱自在になっている。手持ち軸部（柄）１０Ｄは、円筒形の空洞部を有し、この空洞部には、金属棒からなるドライバ軸（中心軸部）１１５が収納され、手持ち軸部１０Ｄとドライバ軸１１５とは、軸ストッパ１１６により互いに強固に固定されている。又、手持ち軸部１０Ｄの先端部は凸形状になり、光集光部１１Ｂを構成し、作業時にドライバ軸１１５の先端部（ヘッド）が効率良く局所照明出来るようになっている。図８においては、力を加え易くするために、ライト部本体２の頭が大きくなっているが、図１と同様に、ライト部筐体２３の他端側の外周にクリップを取り付けておけば、ライト部本体２を例えば作業服のポケットに常時携帯するのに便利である。

図９に示すスパナも同様に、工具本体１Ｄとライト部本体２とに分離可能なように構成されている。図９の工具本体１Ｄは強固な肉厚金属製の外装スリーブ１２Ｓで、所定の力学的強度を保証し、外装スリーブ１２Ｓの内部に手持ち軸部１０Ｄが設けられている。外装スリーブ１２Ｓと手持ち軸部１０Ｄとで柄（手持ち軸部）１０Ｓを構成している。長手方向に垂直な断面図を省略しているが、外装スリーブ１２Ｓ及び手持ち軸部１０Ｄの垂直な断面は、扁平な矩形断面である。手持ち軸部１０Ｄの先端部は凸形状になり、ボルト・ナット回転部１２６の切り欠いた奥部に頂部を露出し、この頂部からの光で、被作業対象であるボルト・ナットを効率良く局所照明出来るようになっている。

又、本発明の局所照明装置付筆記具において、手持ち軸部１０Ｄの中間部分にハーフミラーを装着し、手持ち軸部１０の中間部分から光を照射出来るように構成しても良い。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施の形態に係る局所照明装置付筆記具（筆記具）の断面構造図である。 図１の局所照明装置付筆記具（筆記具）の一部を断面にして説明する分解構造図である。 図１の局所照明装置付筆記具（筆記具）の光路に着目した模式図である。 図４（Ａ）は本発明の実施の形態の第１の変形例に係る局所照明装置付筆記具（筆記具）の断面構成図、図４（Ｂ）は本発明の実施の形態の第２の変形例に係る局所照明装置付筆記具（筆記具）の断面構成図である。 図５（Ａ）は本発明の実施の形態の第３の変形例に係る局所照明装置付筆記具（筆記具）の断面構成図、図５（Ｂ）は本発明の実施の形態の第４の変形例に係る局所照明装置付筆記具（筆記具）の断面構成図である。 本発明の実施の形態の第５の変形例に係る局所照明装置付筆記具（筆記具）の断面構成図である。 図７（Ａ）は、本発明の他の実施の形態に係る局所照明装置付筆記具（筆記具）の長手方向に沿った断面構造図で、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＢ−Ｂ方向に沿った断面図である。 本発明の参考例に係る局所照明装置付筆記具（手工具）の断面構造図である。 本発明の他の参考例に係る局所照明装置付筆記具（手工具）の断面構造図である。

符号の説明

１…筆記具本体，
２…ライト部本体，
１０…手持ち軸部（ペン軸），
１１…手持ち軸部，
１１Ａ…反射ミラー，
１１Ｂ…光集光部，
１２…コーティング層，
１２Ｓ…外装スリーブ，
１４…ペン先，
１５…インクカートリッジ，
１５…筆記用カートリッジ，
１５Ａ…穴，
１８…筆記具側結合部，
１９…光分散部，
２０…ＬＥＤ，
２３…ライト部筐体，
２４…電源部，
２５…導電性弾性体，
２６…スイッチ部，
２８…ライト側結合部，
３０…クリップ，
３１…アウターキャップ，
３２…クリップ，
１１０…ペン軸筐体，
１１１…クラッド部，
１１１…ファイバー，
１１１…光ファイバー，
１１１…樹脂製光ファイバー，
１１５…ドライバ軸，
１１６…軸ストッパ，
１２６…ナット回転部，
１４０…ペン先，
１４１…毛筆ペン先，
１４２…ペン先，
１５０…インクカートリッジ，
１５１…墨汁カートリッジ，
１５２…マジックインクカートリッジ，
１６０…ペン先，１６１…芯先ガイド，
１６２…チャックスリーブストッパ，
１７０…替芯カートリッジ，
１７１…連結管，
１７２…チャックスリーブ，
１７３…チャック，
１７４…コイルスプリング，
１７５…スライダー，
１７６…カートリッジ蓋，
１８０…芯，１８１…替芯，
２０１…ベース基台，
２０３…第１のリード配線，
２０４…第２のリード配線，２１０…ＬＥＤチップ，
２１２…樹脂モールド，
２４１，２４２…乾電池

Claims (1)

1. 半導体発光素子と、
   該半導体発光素子を駆動する電源部と、
   前記半導体発光素子を収納し、前記半導体発光素子の光を底部及び底部以外の内壁面で集光する空洞部を有し、前記光を作業用先端部まで集光・伝達させ、前記作業用先端部から前記光を出射し、これにより紙面を局所照明するように、同一材料で一体として構成された光学媒体からなる手持ち軸部
   とを備え、前記手持ち軸部を作業者が握る部位としたことを特徴とする局所照明装置付筆記具。
   

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