(57)【要約】【課題】照射面を移動しても色温度むらを発生せず、操作者の手、頭等が光を遮っても色温度分布の均斉度がくずれない無影灯を提供すること。【解決手段】投影ユニットとしてのフレネル凸レンズ３ａ−１の前方には、発光ユニットとしての複数たとえば2つの色温度3000KのLED素子４−１、４−２、2つの色温度6000KのLED素子４−３、４−４が搭載された回路基板５及び集光混色ユニットとしての1つの導光レンズ６ａが設けられている。LED素子４−１、４−２、４−３、４−４には無影灯の色温度分布を制御するための制御ユニット７が接続されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる色温度を有する複数の半導体発光素子よりなる複数の発光ユニットと、
前記各発光ユニット毎に設けられ、該各発光ユニットの前記各半導体発光素子からの光を集光混色するための複数の集光混色ユニットと、
前記各集光混色ユニットからの集光混色された光を照射面に投影させるための複数の投影ユニットと、
前記各発光ユニットの前記半導体発光素子の駆動電流を個別的に制御するための制御ユニットと
を具備する無影灯。
【請求項２】
前記制御ユニットは前記各発光ユニット内の半導体発光素子に色温度毎に異なる駆動電流を供給する請求項１に記載の無影灯。
【請求項３】
前記各発光ユニット内の半導体発光素子を色温度に応じて散在配置した請求項１に記載の無影灯。
【請求項４】
前記集光混色ユニットは入射面積より出射面積が大きい導光レンズである請求項１に記載の無影灯。
【請求項５】
前記集光混色ユニットは入射面積より出射面積が大きいリフレクタである請求項１に記載の無影灯。
【請求項６】
前記投影ユニットは凸レンズである請求項１に記載の無影灯。
【請求項７】
前記投影ユニットはリフレクタである請求項１に記載の無影灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医療分野等に用いられる無影灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科治療、外科治療等の医療分野においては、照射面に影が生じない無影灯と呼ばれる照明装置が用いられている。
【０００３】
従来の無影灯は、複数の発光ダイオード（LED）素子と、各LED素子の光を集光させるための複数の凸レンズもしくはリフレクタ（反射鏡）とを備え、各凸レンズもしくはリフレクタによって集光された光をその傾斜角を調整して照射面に投影するようにする（参照：特許文献１、２）。
【０００４】
たとえば、図１３に示すように、色温度6000KのLED素子１０１−１／凸レンズ１０２−１、色温度3000KのLED素子１０１−２／凸レンズ１０２−２及び色温度6000KのLED素子１０１−３／凸レンズ１０２−３を、傾斜角θ=-5°、0°、+5°とし、照射距離Dを700mm、照射面１０３の幅W（図示せず）×長さLを70mm×140mmとした場合、照射面１０３に3000〜6000Kの色温度分布を均一に実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２８１３５２号公報
【特許文献２】特開２００６−１５６０７４号公報（特許第４４７５１０９号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来の無影灯においては、図１４に示すごとく、必要に応じて照射面１０３を上げて照射面１０３’とすると、照射距離Dが変化して照射面１０３’に色温度むら１０４、１０５が発生し、この結果、照明環境が不安定になるという課題がある。
【０００７】
また、図１５に示すごとく、LED素子１０１−３／凸レンズ１０２−３と照射面１０３との間に操作者の手、頭等が入ると、LED素子１０１−３／凸レンズ１０２−３からの色温度の光が遮られ、照射面１０３において色温度分布の均斉度がくずれるという課題もある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、本発明に係る無影灯は、異なる色温度を有する複数の半導体発光素子よりなる複数の発光ユニットと、各発光ユニット毎に設けられ、各発光ユニットの各半導体発光素子からの光を集光混色するための複数の集光混色ユニットと、各集光混色ユニットからの集光混色された光を照射面に投影させるための複数の投影ユニットと、各発光ユニットの半導体発光素子の駆動電流を個別的に制御するための制御ユニットとを具備するものである。これにより、目標の色温度分布に混色された光が照射面に投影される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、目標の色温度分布に混色された光が照射面に投影されるので、たとえ照射距離が変化しても色温度むらが発生せず、常に安定した照明環境を得ることができる。また、ある投影ユニットからの光の一部が遮られたとしても照射面内の色温度分布の均斉度はくずれない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る無影灯の第１の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１の無影灯の部分斜視図である。
【図３】図２のLED素子の回路基板上の配置を示す上面図である。
【図４】図２のLED素子の電気的接続を示すブロック回路図である。
【図５】図２の導光レンズの集光／混色作用を説明する図である。
【図６】図２の導光レンズの代りのリフレクタを示す斜視図である。
【図７】図６のリフレクタの集光／混色作用を説明する図である。
【図８】本発明に係る無影灯の第２の実施の形態を示す斜視図である。
【図９】図８の無影灯の部分斜視図である。
【図１０】図１、図８の無影灯の作用を説明するための図である。
【図１１】図１、図８の無影灯の作用を説明するための図である。
【図１２】図１、図８の無影灯の作用を説明するための図である。
【図１３】従来の無影灯を示す図である。
【図１４】図１３の無影灯の課題を説明するための図である。
【図１５】図１３の無影灯の課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は本発明に係る無影灯の第１の実施の形態を示す斜視図である。
【００１２】
図１においては、ハンドル１−１、１−２に両端が把持されたベース２に投影ユニットとしての4つのフレネル凸レンズ（通常の凸レンズでもよい）３ａ−１、３ａ−２、３ａ−３、３ａ−４が1列に固定されている。フレネル凸レンズ３ａ−１、３ａ−２、３ａ−３、３ａ−４は図示しない照射面に向かって傾斜角θたとえば6°、-2°、+2°、6°で傾斜している。
【００１３】
図２に示すごとく、各フレネル凸レンズ３ａ−１（３ａ−２、３ａ−３、３ａ−４）の前方には、発光ユニットとしての複数たとえば4つのLED素子４−１、４−２、４−３、４−４（参照：図３）が搭載された回路基板５及び集光混色ユニットとしての1つの導光レンズ６ａが設けられている。さらに、LED素子４−１、４−２、４−３、４−４には無影灯の色温度分布を制御するための制御ユニット７が接続されている。尚、制御ユニット７はマイクロコンピュータによって構成されている。
【００１４】
図３は図２のLED素子４−１、４−２、４−３、４−４の回路基板５上の配置を示す上面図である。図３の（Ａ）、（Ｂ）に示すごとく、色温度3000KのLED素子４−１、４−２及び色温度6000KのLED素子４−３、４−４を散在配置しめることにより混色し易くする。尚、この場合、LED素子４−１、４−２、４−３、４−４の配置方法は4つの回路基板５に対してすべて同一にし、色温度分布を均斉化する。
【００１５】
図４は図２のLED素子４−１、４−２、４−３、４−４の回路基板５上の電気的接続を示すブロック回路図である。制御ユニット７はLED素子４−１、４−２、４−３、４−４の駆動電流を個別的に制御する。具体的には、図４に示すごとく、色温度3000KのLED素子４−１、４−２を直列接続すると共に、色温度6000KのLED素子４−３、４−４を直列接続し、制御ユニット７は色温度3000K、6000K毎に異なる駆動電流I（3000K）、I（6000K）を供給するようにし、目標の色温度分布を実現する。
【００１６】
図５は図２の導光レンズ６ａの集光／混色作用を説明する図である。図５において、導光レンズ６ａの入射面６ａ−１の面積より導光レンズ６ａの出射面６ａ−２の面積が大きくなっており、導光レンズ６ａの断面は台形形状となっている。従って、LED素子４−１（４−２）及びLED素子４−３（４−４）の出射光は導光レンズ６ａの入射面６ａ−１に入射し、導光レンズ６ａの内面を反射しながら進行方向を導光レンズ６ａの中心側に向ける。この結果、LED素子４−１（４−２）及びLED素子４−３（４−４）の出射光は集光されて色温度3000KのLED素子４−１（４−２）の出射光と色温度6000KのLED素子４−３（４−４）の出射光とは混色することになる。尚、導光レンズ６ａの入射面６ａ−１と出射面６ａ−２との距離を導光レンズ６ａの入射面６ａ−１の最大幅（長さ）よりも大きいものとして設定することにより、混色がよいものにできる。
【００１７】
図２の導光レンズ６ａの代りに図６に示すリフレクタ６ｂを用いることもできる。
【００１８】
図７は図６のリフレクタ６ｂの集光／混色作用を説明する図である。図７において、リフレクタ６ｂの入射孔６ｂ−１の面積よりリフレクタ６ｂの出射孔６ｂ−２の面積が大きくなっており、リフレクタ６ｂの断面は台形形状となっている。従って、LED素子４−１（４−２）及びLED素子４−３（４−４）の出射光はリフレクタ６ｂの入射孔６ｂ−１に入射し、リフレクタ６ｂの鏡面を反射しながら進行方向をリフレクタ６ｂの中心側に向ける。この結果、LED素子４−１（４−２）及びLED素子４−３（４−４）の出射光は集光されて色温度3000KのLED素子４−１（４−２）の出射光と色温度6000KのLED素子４−３（４−４）の出射光とは混色することになる。尚、リフレクタ６ｂの入射孔６ｂ−１と出射孔６ｂ−２との距離をリフレクタ６ｂの入射孔６ｂ−１の最大幅（長さ）よりも大きいものとして設定することにより、混色がよいものにできる。
【００１９】
図８は本発明に係る無影灯の第２の実施の形態を示す斜視図である。図９は図８の無影灯の部分斜視図である。
【００２０】
図８においては、ハンドル１−１、１−２に両端が把持されたベース２に投影ユニットとしての4つのリフレクタ３ｂ−１、３ｂ−２、３ｂ−３、３ｂ−４が1列に固定されている。リフレクタ３ｂ−１、３ｂ−２、３ｂ−３、３ｂ−４は図示しない照射面に向かって傾斜角θたとえば6°、-2°、+2°、6°で傾斜している。各リフレクタ３ｂ−１、３ｂ−２、３ｂ−３、３ｂ−４の焦点より少し後方側の位置には、図９に示すごとく、図２の場合と同様の発光ユニットとしての複数たとえば4つのLED素子４−１、４−２、４−３、４−４（参照：図３）が搭載された回路基板５及び集光混色ユニットとしての1つの導光レンズ６が設けられている。さらに、LED素子４−１、４−２、４−３、４−４には無影灯の色温度分布を制御するための図２の場合と同様の制御ユニット７が接続されている。
【００２１】
尚、図９のLED素子４−１、４−２、４−３、４−４も図３の（Ａ）、（Ｂ）に示すごとく、色温度3000KのLED素子４−１、４−２及び色温度6000KのLED素子４−３、４−４を散在配置しめることにより混色し易くする。また、図４に示すごとく、色温度3000KのLED素子４−１、４−２を直列接続すると共に、色温度6000KのLED素子４−３、４−４を直列接続し、制御ユニット７は色温度3000K、6000K毎に異なる駆動電流I（3000K）、I（6000K）を供給するようにし、目標の色温度分布を実現する。
【００２２】
図１、図８の無影灯の作用を図１０、図１１、図１２に基づいて説明する。
【００２３】
照射面８１が照射距離D=700mmと場所に位置しかつ操作者の手、頭等がフレネル凸レンズ３ａ−１（もしくはリフレクタ３ｂ−１）、フレネル凸レンズ３ａ−２（もしくはリフレクタ３ｂ−２）、フレネル凸レンズ３ａ−３（もしくはリフレクタ３ｂ−３）、フレネル凸レンズ３ａ−４（もしくはリフレクタ３ｂ−４）と照射面８１との間に入っていないときには、図１０に示すごとく、照射面８に色温度むらはなく目標の色温度分布が得られる。
【００２４】
図１１に示すごとく、照射面８を上げて照射面８’とすると、照射距離Dが変化する。この場合にも、色温度むらは発生せず、この結果、照明環境が不安定となることはない。
【００２５】
さらに、図１２に示すごとく、フレネル凸レンズ３ａ−４（もしくはリフレクタ３ｂ−４）と照射面８との間に操作者の手、頭等が入っても、照射面８において色温度分布の均斉度はくずれない。
【００２６】
尚、上述の実施の形態では、色温度3000Kの赤色LED素子及び色温度6000Kの青色LED素子を用いているが、その中間の色温度の緑色LED素子を代りにもしくは加えてもよい。また、2種類の色温度のLED素子の代りに3種類以上の色温度のLED素子を用いてもよい。
【００２７】
さらに、LED素子の代りに他の半導体発光素子たとえばレーザダイオード（LD）素子を用いてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１−１、１−２... ハンドル
２... ベース
３ａ−１、３ａ−２、３ａ−３、３ａ−４... フレネル凸レンズ
３ｂ−１、３ｂ−２、３ｂ−３、３ｂ−４... リフレクタ
４−１、４−２、４−３、４−４... LED素子
５... 回路基板
６ａ... 導光レンズ
６ａ−１... 入射面
６ａ−２... 出射面
６ｂ... リフレクタ
６ｂ−１... 入射孔
６ｂ−２... 出射孔
７...  制御ユニット
８、８’... 照射面
１０１−１、１０１−２、１０１−３... LED素子
１０２−１、１０２−２、１０２−３... 凸レンズ
１０３、１０３’... 照射面
【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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