JP6909450B2 - 照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、照明器具に関する。

特許文献１には、観察者の少なくとも左右いずれか一方の目の前方に設置され、近接した位置に在る小さなサイズの対象物を観察者が観察するために対象物を照明する照明装置が備えられた照明付観察装置が記載されている。この照明付観察装置は、観察者が直接的に覗くための開口部が略中央に形成された本体ハウジングと、本体ハウジングに内装され、対象物を照明するために開口部の周囲に円環状に配置された複数の発光ダイオードから成る照明光源部と、照明光源部に駆動電流を供給する、本体ハウジングとは別体である電源部と、を備えることを特徴としている。

特開２００６−３４８３７号公報

例えば鼻腔や外耳道などの狭くて奥行きがある観察対象を観察するための照明器具においては、観察者の視軸と照明器具の照射光の光軸とが実質的に同軸となることが好ましい。
本発明は、観察者の視軸と照明器具の照射光の光軸が実質的に同軸となるような照明器具を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、耳孔の内部を観察する観察者の視軸が通る第１の孔が形成され、該第１の孔の中心軸が延びる方向から見て前記第１の孔の方向に向かって照射された照射光を該視軸に沿って該耳孔の内部へ反射するリフレクタと、前記リフレクタの周囲に沿って配置され、前記照射光を発する複数の発光部と、前記発光部を実装するための配線部材と、前記配線部材の内側に配置され、前記複数の発光部がそれぞれ発する前記照射光を点光源に近づける絞りと、前記リフレクタの前面側に配置され、前記視軸が通る第２の孔が形成され、前記リフレクタが反射した前記照射光の照射範囲を制限するルーバーと、前記ルーバーの前面側に配置された保護ガラスと、前記視軸が通る第３の孔が形成され、前記リフレクタ、前記発光部、前記配線部材、前記絞り、前記ルーバー及び前記保護ガラスを収めるケースと、を備え、前記リフレクタが、前記複数の発光部にそれぞれ対応して前記第１の孔の周囲に配置され、前記照射光を反射する複数の反射部を有し、前記複数の反射部の反射面の形状が、それぞれ、回転放物面の一部又は回転楕円面の一部に沿うように設定されている耳孔観察用照明器具である。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の耳孔観察用照明器具において、前記ルーバーに形成されている前記照射光が通過する複数の第４の孔の直径Ｄと深さＬとの比Ｌ／Ｄが、３．０〜５．０となっている。

請求項３に記載の発明は、電気機械器具の内部を観察する観察者の視軸が通る第１の孔が形成され、該第１の孔の中心軸が延びる方向から見て前記第１の孔の方向に向かって照射された照射光を該視軸に沿って該内部へ反射するリフレクタと、前記リフレクタの周囲に沿って配置され、前記照射光を発する複数の発光部と、前記発光部を実装するための配線部材と、前記配線部材の内側に配置され、前記複数の発光部がそれぞれ発する前記照射光を点光源に近づける絞りと、前記リフレクタの前面側に配置され、前記視軸が通る第２の孔が形成され、前記リフレクタが反射した前記照射光の照射範囲を制限するルーバーと、前記ルーバーの前面側に配置された保護ガラスと、前記視軸が通る第３の孔が形成され、前記リフレクタ、前記発光部、前記配線部材、前記絞り、前記ルーバー及び前記保護ガラスを収めるケースと、を備え、前記リフレクタが、前記複数の発光部にそれぞれ対応して前記第１の孔の周囲に配置され、前記照射光を反射する複数の反射部を有し、前記複数の反射部の反射面の形状が、それぞれ、回転放物面の一部又は回転楕円面の一部に沿うように設定された電気機械器具の内部観察用照明器具である。

請求項４に記載の発明は、請求項３記載の電気機械器具の内部観察用照明器具において、前記ルーバーに形成されている前記照射光が通過する複数の第４の孔の直径Ｄと深さＬとの比Ｌ／Ｄが、３．０〜５．０となっている。

本発明によれば、観察者の視軸と光軸が実質的に同軸となるような照明器具を提供できる。

本発明の一実施の形態に係る照明器具の外観図である。 同照明器具が照射する照射光の照射範囲を模式的に示した説明図である。 同照明器具が備える照明部の構造を示す分解図である。 同照明器具が備える照明部のリフレクタであって、中心軸ＡＸ１を含む面で切断した断面を示す説明図である。 同照明器具が備える照明部のリフレクタの変形例であって、中心軸ＡＸ１を含む面で切断した断面を示す説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、図において、説明に関連しない部分は図示を省略する場合がある。

本発明の一実施の形態に係る照明器具１０は、図１に示すように、例えば従来から使用されている額帯鏡のように看者の耳孔の内部（観察対象の一例）を観察するための孔が形成された照明器具であり、耳鼻咽喉科の医師（観察者の一例）の頭部に装着される。

照明器具１０は、照明部２０、バッテリ３０、調光器４０、帯５０、及び万力６０を備えている。
照明器具１０は、図２に示すように、照明部２０の端部から距離Ｌ１（例えば、２００〜４００ｍｍ）離れた視軸上にある観察対象を照らすことができるように設定されている。照明器具１０が照射光を照射できる範囲は、直径Ｄ１（例えば、８０〜１２０ｍｍ）に設定されている。

照明部２０は、図３に示すように、ボディー２０２、ＬＥＤ２０４、基板２０６、絞り２０８、リフレクタ２１０、ルーバー２１２、保護ガラス２１４、及び固定リング２１６を有する。

ボディー２０２は、ＬＥＤ２０４、基板２０６、絞り２０８、リフレクタ２１０、ルーバー２１２、及び保護ガラス２１４を内部に収めるためのケースである。ボディー２０２の形状は、一方の側に底部を有する円筒状であり、図２に示すように、直径はＤ２（例えば２５〜５０ｍｍ）であり、厚みはＬ２（例えば１５〜３０ｍｍ）である。
ボディー２０２の底部の中央部には、図３に示すように、医師が覗く孔Ｈ２０２が形成され、医師の視軸が通る。孔Ｈ２０２の直径は、例えば５〜９ｍｍである。

ＬＥＤ（発光部の一例）２０４は、光源として照射光を発する表面実装型の発光ダイオードである。ＬＥＤ２０４の個数は、合計８個である。
なお、ＬＥＤ２０４の個数を決定するための照明器具１０の設計方法については後述する。

基板２０６は、各ＬＥＤ２０４を実装するための配線部材であり、例えば、角筒状に成形されたフレキシブル基板である。基板２０６は、ボディー２０２の内側に配置される。
各ＬＥＤ２０４は、この基板２０６の内周側に実装され、リフレクタ２１０の周囲（ボディー２０２に形成された孔Ｈ２０２の中心軸ＡＸ１の周囲）に沿って実質的に等間隔になるように配置される。
基板２０６には、調光器４０から延びる電源供給用の配線ケーブル７０ａ（図１参照）が接続され、各ＬＥＤ２０４に電流が供給される。

絞り２０８は、各ＬＥＤ２０４が発する照射光の一部を通過させ、照射光を点光源に近づけることができる。
絞り２０８は、図３に示すように、角筒状の部材であり、各外周面のＬＥＤ２０４に対応する位置にピンホールＨ２０８が設けられている。絞り２０８は、基板２０６の内側に配置され、基板２０６に実装された各ＬＥＤ２０４は、ピンホールＨ２０８の外側の開口部に面して固定される。
各ＬＥＤ２０４は絞り２０８のピンホールＨ２０８を通って光を照射するので、点光源とみなして取り扱うことができる。

リフレクタ２１０は、各ＬＥＤ２０４から照射され絞り２０８を通った照射光を耳孔の内部へ反射できる。
詳細には、リフレクタ２１０は、絞り２０８の内側に配置され、中央部に孔Ｈ２１０が形成されている。この孔Ｈ２１０は、ボディー２０２に形成された孔Ｈ２０２に対応する位置に形成され、孔Ｈ２１０の中心軸が中心軸ＡＸ１と同軸となるように設定される。すなわち、孔Ｈ２１０は、医師の視軸が通る。なお、ここに言う「同軸」とは、厳密な意味での同軸ではない。即ち、「同軸」とは、設計上又は製造上の誤差等が許容された「実質的な同軸」という意味である（以下、同様）。
リフレクタ２１０は、孔Ｈ２１０の中心軸が延びる方向から見て（中心軸ＡＸ１が延びる方向からみて）孔Ｈ２１０の方向に向かって各ＬＥＤ２０４から照射された照射光を耳孔の内部へ反射できる。

リフレクタ２１０は、各ＬＥＤ２０４に対応して合計８つの反射部２１１を有している。反射部２１１は、それぞれ孔Ｈ２１０の周囲に隣接して配置される。
ここで、各反射部２１１の反射面の形状は、図４Ａに示すように、回転放物面ＰＲの一部に沿うように設定されている。この回転放物面ＰＲを構成する放物線の中心軸ＡＸｐは、中心軸ＡＸ１に対して傾いて延びており、中心軸ＡＸｐと中心軸ＡＸ１とが交差する位置が、観察対象が存在する予め決められた照射位置Ｐ１として設定される。
従って、回転放物面ＰＲの焦点Ｆ１１に点光源とみなせるＬＥＤ２０４を配置することによって、点光源からの照射光は反射部２１１にて中心軸ＡＸｐが延びる方向に反射されて平行な光（平行光）となり、照射位置Ｐ１を中心とした直径Ｄ１（図２参照）の範囲に照射光が照射される。なお、ここに言う「平行」とは、厳密な意味での平行ではない。即ち、「平行」とは、設計上又は製造上の誤差等が許容された「実質的な平行」という意味である（以下、同様）。

リフレクタ２１０の変形例として、図４Ｂに示すようなリフレクタ２１０ａであってもよい。
リフレクタ２１０ａの反射部２１１ａの反射面の形状は、回転楕円面ＳＲの一部に沿うように設定されている。この回転楕円面ＳＲを構成する楕円の中心軸ＡＸｓは、中心軸ＡＸ１に対して傾いて延びており、中心軸ＡＸｓと中心軸ＡＸ１とが交差する位置にある回転楕円面ＳＲの一方の焦点Ｆ２１が、観察対象が存在する予め決められた照射位置Ｐ１として設定される。

従って、回転楕円面ＳＲの他方の焦点Ｆ２２に点光源とみなせるＬＥＤ２０４を配置することによって、照射光は反射部２１１ａにて回転楕円面ＳＲの一方の焦点Ｆ２１（照射位置Ｐ１）に向かって反射され、照射位置Ｐ１に照射光が照射される。

換言すると、大局的に観た場合には、リフレクタ２１０、２１０ａは、照射光を医師の視軸に沿って、すなわち、視軸に対してほぼ平行でＰ１付近に集光するように傾けて反射するように設定される。
つまり、照明器具１０においては、視軸と、リフレクタ２１０、２１０ａが反射する照射光の光軸と、が実質的に同軸となるように設定されている。

ルーバー２１２（図３参照）は、リフレクタ２１０が反射した照射光の照射範囲を制限できる。ルーバー２１２は、リフレクタ２１０の前面側に配置される。
ルーバー２１２の中央部には、孔Ｈ２１２が形成されている。この孔Ｈ２１２は、リフレクタ２１０に形成された孔Ｈ２１０に対応する位置に形成され、孔Ｈ２１２の中心軸が中心軸ＡＸ１と同軸となるように設定されている。すなわち、孔Ｈ２１２は、医師の視軸が通る。
孔Ｈ２１２の周囲には、照射光が通過する多数の微細な孔Ｈ２１３が形成されている。この微細な孔Ｈ２１３の直径Ｄ３とルーバーの厚み（孔Ｈ２１３の深さ）Ｌ３の比Ｒ（Ｌ３／Ｄ３）は、３．０〜５．０が好ましく、３．０〜４．５が更に好ましい。

ルーバー２１２は、各ＬＥＤ２０４からの直接光や、各ＬＥＤ２０４と対応する反射部２１１とは異なる反射部２１１にて反射した照射光を遮ることができる。すなわち、ルーバー２１２は、各ＬＥＤ２０４と対応する反射部２１１にて反射した照射光のみを主として通過させるので、中心軸ＡＸｐ（図４Ａ参照）又は中心軸ＡＸｓ軸（図４Ｂ参照）に平行な光以外の照射光が遮られる。その結果、各ＬＥＤ２０４から直接照射される照射光及びリフレクタ２１０が反射した照射光の照射範囲が制限され、診察を受ける患者が眩しさを感じることを抑制できる。

保護ガラス２１４（図３参照）は、ボディー２０２の内部を外部の衝撃や汚れから保護するための無色透明のガラスである。保護ガラス２１４は、ルーバー２１２の前面側に配置される。

固定リング２１６は、中央部に孔Ｈ２１６が形成された円環状の板材である。固定リング２１６は、保護ガラス２１４の前面側に配置される。
固定リング２１６の外周面には、ねじが形成されている。固定リング２１６は、ボディー２０２の内周面に形成されたねじ山に沿って挿入され、照射光が当たらない保護ガラス２１４の外周縁を押さえることによって、基板２０６、絞り２０８、リフレクタ２１０、及びルーバー２１２をボディー２０２内に固定できる。

バッテリ３０（図１参照）は、各ＬＥＤ２０４に電流を供給するための電源である。バッテリ３０は充電池や乾電池であってもよいし、商用電源から変換した直流電源であってもよい。

調光器４０は、配線ケーブル７０ａ及び配線ケーブル７０ｂを介して、それぞれ基板２０６及びバッテリ３０に接続される。調光器４０は、バッテリ３０が供給する電圧及び電流の大きさを変換して制御することによって、照明部２０が照射する照射光の照度（各ＬＥＤ２０４の輝度）を調整できる。
調光器４０は、バッテリ３０とともに、例えばポケットに収められる。

帯５０は、照明器具１０を医師の頭部に装着するための固定具である。
万力６０は、帯５０の前頭部側に設けられ、連結された照明部２０を所望の姿勢に保持できる関節（可変固定機構）である。
従って、医師が照明器具１０を使用しない場合には、視界を妨げないように照明部２０を跳ね上げておくことができる。
なお、ボディー２０２の外周面には、ボディー２０２の径方向外側に突出する摘み２０３が設けられており、医師はこの摘み２０３を摘んで照明部２０を跳ね上げることができる。すなわち、ボディー２０２には、ボディー２０２の姿勢を変更するための摘み２０３が設けられている。

以上説明したように、照明器具１０は、視軸の周方向に配置された複数のＬＥＤ２０４からの照射光をリフレクタ２１０で観察対象となる耳孔の内部に集中するように反射させ、医師の視軸と、リフレクタ２１０で反射された照射光の光軸と、が実質的に同軸となるように設定されている。

次に、照明器具１０の設計方法、特に光源となるＬＥＤ２０４の個数を決定する方法について説明する。
照明器具１０を設計するに当たっては、ＬＥＤ２０４の個数が少な過ぎても多過ぎても大きな照度が得られない点が問題となる。
そこで、照明器具１０の設計方法は、以下の第１のステップ及び第２のステップを含む。

第１のステップは、ＬＥＤ２０４の個数及びＬＥＤ２０４に対応する反射部２１１の数に基づいて、例えばシミュレーションにより照射光の照度を求めるステップである。なお、反射部２１１の数を決定すると、反射部２１１の面積が決まる。
第２のステップは、照度の要求仕様を少なくとも満たすことができるＬＥＤ２０４の個数を決定するステップである。

この設計方法に基づいて具体的に照明器具１０のＬＥＤ２０４の個数を決定すると、ＬＥＤ２０４の個数が５個以下の場合には、各反射部の面積は大きくなるが、光源の数が不足するので所望の照度が得られないことが明らかとなった。また、ＬＥＤ２０４の個数が９個以上の場合には、今度はＬＥＤ光源の数は増えるが反射部の数も増えるので、反射部が細かく分割されることとなり、各反射部の面積が小さくなる。そのために効率的に照射光を反射できなくなり、ＬＥＤの個数を増やしても照度は増大しないことが明らかとなった。
結果として、ＬＥＤ２０４の個数は６〜８個とすることが好ましく、リフレクタ２１０の形状加工と鏡面加工の容易さや、ＬＥＤの数による消費電力の増加に対する照射光の照度を考慮すると８個とすることがより好ましいことが判明した。

次に、照明器具１０の使用方法について説明する。
医師が帯５０を頭部に装着した後、跳ね上げられていた照明部２０を目の前まで倒して、電源スイッチ（不図示）を入れる。バッテリ３０から電流が供給されると、各ＬＥＤ２０４が発光する。各ＬＥＤ２０４から出た照射光は、絞り２０８のピンホールＨ２０８を通り、反射部２１１にて耳孔の内部に向かって反射する。反射部２１１にて反射した照射光は耳孔の内部を照らす。

照射光が耳孔の内部を照らした状態で、医師が照明部２０の孔を覗いて耳孔の内部を観察する。耳孔の内部は所定の高い照度の照射光で照らされているとともに、視軸がボディー２０２の孔Ｈ２０２、リフレクタ２１０の孔Ｈ２１０、ルーバー２１２の孔Ｈ２１２、及び固定リング２１６の孔Ｈ２１６を通るので、医師は視野が大きく妨げられることなく患部を明瞭に観察できる。

以上説明したように、照明器具１０によれば、視軸と照射光の光軸とが実質的に同軸となるように設定されており、視界を大きく阻害することなく高い照度で観察対象を照らせるので、耳鼻咽喉科の医師は、耳孔や鼻腔の内部を明瞭に観察できる。
また、照明器具１０は、照明部２０の構成部品としてレンズを使用していないので、光学設計が容易であることに加え、高い照度で観察対象を照らすことができるにもかかわらず軽量である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
照明器具は、耳鼻咽喉科の医師が診察のために使用する用途に限定されるものではなく、任意の観察対象を観察するための照明器具として使用されてもよい。
一例を挙げると、電気機械装置の設置現場にて、その電気機械装置の内部の様子を観察する用途に使用されてもよい。

照明器具の照明部が有するリフレクタの反射部については、回転放物面の一部に沿う表面形状と回転楕円面の一部に沿う表面形状とが混在していてもよい。
照明器具は、絞り及びルーバーのうち、少なくとも一方を備えていなくてもよい場合がある。

１０ 照明器具
２０ 照明部
３０ バッテリ
４０ 調光器
５０ 帯
６０ 万力
７０ａ、７０ｂ 配線ケーブル
２０２ ボディー
２０３ 摘み
２０４ ＬＥＤ
２０６ 基板
２１０、２１０ａ リフレクタ
２１１、２１１ａ 反射部
２１２ ルーバー
２１４ 保護ガラス
２１６ 固定リング
Ｈ２０２ 孔
Ｈ２０８ ピンホール
Ｈ２１０、Ｈ２１２、Ｈ２１３、Ｈ２１６ 孔

Claims (4)

1. 耳孔の内部を観察する観察者の視軸が通る第１の孔が形成され、該第１の孔の中心軸が延びる方向から見て前記第１の孔の方向に向かって照射された照射光を該視軸に沿って該耳孔の内部へ反射するリフレクタと、
   前記リフレクタの周囲に沿って配置され、前記照射光を発する複数の発光部と、
   前記発光部を実装するための配線部材と、
   前記配線部材の内側に配置され、前記複数の発光部がそれぞれ発する前記照射光を点光源に近づける絞りと、
   前記リフレクタの前面側に配置され、前記視軸が通る第２の孔が形成され、前記リフレクタが反射した前記照射光の照射範囲を制限するルーバーと、
   前記ルーバーの前面側に配置された保護ガラスと、
   前記視軸が通る第３の孔が形成され、前記リフレクタ、前記発光部、前記配線部材、前記絞り、前記ルーバー及び前記保護ガラスを収めるケースと、を備え、
   前記リフレクタが、前記複数の発光部にそれぞれ対応して前記第１の孔の周囲に配置され、前記照射光を反射する複数の反射部を有し、
   前記複数の反射部の反射面の形状が、それぞれ、回転放物面の一部又は回転楕円面の一部に沿うように設定されている耳孔観察用照明器具。
2. 請求項１記載の耳孔観察用照明器具において、
   前記ルーバーに形成されている前記照射光が通過する複数の第４の孔の直径Ｄと深さＬとの比Ｌ／Ｄが、３．０〜５．０となっている耳孔観察用照明器具。
3. 電気機械器具の内部を観察する観察者の視軸が通る第１の孔が形成され、該第１の孔の中心軸が延びる方向から見て前記第１の孔の方向に向かって照射された照射光を該視軸に沿って該内部へ反射するリフレクタと、
   前記リフレクタの周囲に沿って配置され、前記照射光を発する複数の発光部と、
   前記発光部を実装するための配線部材と、
   前記配線部材の内側に配置され、前記複数の発光部がそれぞれ発する前記照射光を点光源に近づける絞りと、
   前記リフレクタの前面側に配置され、前記視軸が通る第２の孔が形成され、前記リフレクタが反射した前記照射光の照射範囲を制限するルーバーと、
   前記ルーバーの前面側に配置された保護ガラスと、
   前記視軸が通る第３の孔が形成され、前記リフレクタ、前記発光部、前記配線部材、前記絞り、前記ルーバー及び前記保護ガラスを収めるケースと、を備え、
   前記リフレクタが、前記複数の発光部にそれぞれ対応して前記第１の孔の周囲に配置され、前記照射光を反射する複数の反射部を有し、
   前記複数の反射部の反射面の形状が、それぞれ、回転放物面の一部又は回転楕円面の一部に沿うように設定された電気機械器具の内部観察用照明器具。
4. 請求項３記載の電気機械器具の内部観察用照明器具において、
   前記ルーバーに形成されている前記照射光が通過する複数の第４の孔の直径Ｄと深さＬとの比Ｌ／Ｄが、３．０〜５．０となっている電気機械器具の内部観察用照明器具。

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