專利名稱：無影燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療燈具，特別是涉及配置于手術(shù)室，對手術(shù)臺進(jìn)行照明用的無影燈。
但是，

圖13(a)的無影燈要均勻地以規(guī)定色光對手術(shù)臺進(jìn)行照明，必須是所配設(shè)的多個燈泡102的亮度和色調(diào)整齊，必須使用規(guī)格整齊的燈泡。特別是在任何燈泡有損傷或壽命已到時，很難立即得到與其他燈泡亮度、色調(diào)相同的燈泡以進(jìn)行更換，存在無影燈維修麻煩的問題。又有使用多個燈泡耗電大的問題。
而圖13(b)的無影燈與圖13(a)的無影燈相比，燈泡數(shù)目可以減少，因此包括更換燈泡的管理比較容易，而且也有利于減少消耗電力。但是，為了使燈泡112射出的光線入射到外透鏡114的寬廣的面上，有必要利用聚光透鏡113將光束擴(kuò)大，但是要使這樣將光束擴(kuò)大的光線均勻入射到外透鏡114是困難的，因此，為了在無影燈的徑向和圓周方向得到均勻的配光而進(jìn)行的外透鏡設(shè)計是困難的。而且由于從聚光透鏡113射入外透鏡114的各光線的入射角度各不相同，為使入射光線折射而在外透鏡114上設(shè)置的透鏡臺階(step)在三維方向上難免有復(fù)雜的形狀，因此透鏡臺階設(shè)計困難，同時，利用樹脂成型方法制作外透鏡114也有困難，存在著難于制造出符合設(shè)計的無影燈的困難。
本發(fā)明的目的在于，提供以少量的燈泡構(gòu)成光源，而且容易設(shè)計和制造具有所要求的配光特性的照明的透鏡的無影燈。
采用本發(fā)明，光源射出的光線以平行光束的狀態(tài)在反射鏡上受到反射，并且射入外透鏡受到折射，因此，為了得到所要求的配光特性而設(shè)計外透鏡的透鏡臺階時，只要能夠得到使平行或接近平行的光線折射的配光特性即可，透鏡臺階的容易設(shè)計，容易設(shè)計并制造具有所要求的配光特性的無影燈。
又，最好是所述反射鏡分割為以所述光源為中心的、不同半徑位置上的呈帶狀的多個分立的反射面區(qū)域，并且所述分割的反射面區(qū)域做成剖面為對所述反射鏡的光軸方向呈階梯狀的形狀。這樣做可以減小反射鏡在光軸方向上的寬度尺寸，可以把無影燈的厚度做得薄。
另一方面，使所述反射鏡反射的光線向徑向折射的多個透鏡臺階在所述外透鏡上以并列配置于徑向的狀態(tài)形成，所述外透鏡的外徑一側(cè)的所述透鏡臺階做成比所述內(nèi)徑一側(cè)的所述透鏡臺階更加向徑向內(nèi)側(cè)折射所述光線。借助于此，可以實現(xiàn)光線散射性能優(yōu)異的照明，能夠得到適合無影燈的良好的配光特性。又，所述外透鏡以在圓周方向上分割的多個分透鏡構(gòu)成，所述分透鏡以近似于三角形的平板狀透明構(gòu)件形成，在其表面上將所述徑向的剖面呈鋸齒狀的所述透鏡臺階以切線方向上的直線狀態(tài)在徑向并排配置。形成這樣的結(jié)構(gòu)，在各分割透鏡上形成的透鏡臺階采用直線狀的平面形狀的情況下也作為一個整體形成環(huán)狀透鏡臺階，可以使透鏡臺階的設(shè)計更加容易。而且，所述分割透鏡的透鏡臺階是并列配置成平面形狀的直線形狀，并且剖面形狀也是垂直面與傾斜面構(gòu)成的鋸齒狀，因此在利用樹脂成型方法形成分割透鏡的情況下模具也容易制造，并且利用樹脂成型容易制造高精度的分割透鏡。而且，使其所述分割透鏡的分割面構(gòu)成相對于反射鏡的光軸方向向圓周方向傾斜的傾斜面。在這種情況下，最好是所述分割面的表面經(jīng)過加工形成粗糙的表面。以此可以防止反射鏡的反射光線通過分割透鏡之間的間隙形成漏光。又能夠利用在外透鏡上形成使光線在徑向的垂直方向上散射的散射臺階，以此實現(xiàn)更均勻的照明。
在這種情況下，所述光源和所述聚光透鏡分別在所述反射鏡的光軸方向上并排設(shè)置兩個，接近所述反射鏡中心的一邊的第1光源和第1聚光透鏡以對所述反射鏡的光軸方向大致垂直的方向向所述反射鏡中心一邊的區(qū)域射出光線，所述第2光源和第2聚光透鏡以向所述反射鏡中心一邊傾斜的方向，對所述反射鏡周邊區(qū)域射出的光線比向?qū)λ龇瓷溏R的光軸方向的垂直方向射出的光線多，借助于此，特別是可以使周邊反射面區(qū)域在光軸方向上的位置向反射鏡的后方后退，使反射鏡的光軸方向上的尺寸縮短等于該后退的距離，可以減少反射鏡乃至于無影燈的厚度尺寸。
圖2是包含圖1的無影燈光軸的縱剖面圖。
圖3是圖1的無影燈的部分分解立體圖。
圖4是表示構(gòu)成光源部分的聚光透鏡構(gòu)件及光源構(gòu)件的大概結(jié)構(gòu)的部分剖析的立體圖。
圖5是反射鏡的一部分的放大剖面圖。
圖6是分割透鏡的立體圖。
圖7是分割透鏡的平面圖及其AA線剖面圖和BB線剖面圖。
圖8是表示光源射出的光線的反射、折射狀態(tài)的模式圖。
圖9是表示使用無影燈照射患者的患部的狀態(tài)的說明圖。
圖10是用于說明在手術(shù)臺上發(fā)生照明不均勻斑紋的狀態(tài)的說明圖。
圖11是以分割透鏡的側(cè)面為傾斜面的變形例的要部立體圖與平面圖及CC線剖面圖。
圖12是用于說明變形例的作用的剖面圖。
圖13是一例已有的無影燈的外觀圖和另一例子的剖面圖。
上述光源4如圖4所示的部分剖析的分解立體圖所示，具有聚光透鏡構(gòu)件41和光源構(gòu)件42。所述聚光透鏡構(gòu)件41具有形成圓板形狀的第1透鏡支架和411、形成圓環(huán)狀的第2透鏡支架412、以及第3透鏡支架413，第1透鏡支架411和第2透鏡支架412之間夾著呈圓環(huán)狀的第1聚光透鏡414，第2透鏡支架412和第3透鏡支架413之間夾著同樣呈圓環(huán)狀的第2聚光透鏡415，在圓周方向的3個地方，連結(jié)棒416從所述第1透鏡支架411到第3透鏡支架413在筒軸方向上將其插穿，再在其兩端用螺帽417將其連結(jié)，以此將上述第1～第3透鏡支架411～413和第1與第2聚光透鏡414、415形成一體。然后，所述聚光透鏡構(gòu)件41貫通所述反射鏡3中心設(shè)置的中心孔31，在所述第1透鏡支架411支持固定于燈具腔21內(nèi)表面的中心區(qū)域。在這里，從圖2可知，上述第1和第2聚光透鏡414、415的沿徑向的剖面形狀被設(shè)計為以該聚光透鏡的環(huán)狀中心作為聚光焦點的剖面形狀。
又，安裝并支持于上述聚光透鏡構(gòu)件41內(nèi)的上述光源構(gòu)件42，在圓形基板421的下表面一側(cè)形成由第1和第2支持板422、423及3支立柱424組裝構(gòu)成的籠格，該籠格內(nèi)的所述第1支持板422上安裝著第1個燈泡的插座425，所述第2支持板423上安裝著第2個燈泡的插座426。第1和第2個燈泡插座上安裝作為碘鎢燈的第1燈泡427和第2燈泡428。然后，所述光源構(gòu)件42從所述聚光透鏡構(gòu)件41的第1透鏡支架411的環(huán)狀孔插入內(nèi)部，使所述圓形基板421蓋住所述第1透鏡支架411的環(huán)狀內(nèi)部，再將螺絲(未圖示)擰進(jìn)螺絲孔411a、421a，將其固定于所述第1透鏡支架413。以此構(gòu)成所述光源4，這樣組裝形成的光源4，從圖2可知，所述第1燈泡427位于所述第1聚光透鏡414的焦點上，所述第2燈泡428則配置于比所述第2聚光透鏡415的焦點稍微沿筒的軸向、即反射鏡3的光軸方向向第2支持板423一側(cè)偏一點兒的位置上。
另一方面，上述反射鏡3是把表面構(gòu)成反射面的金屬板仿形加工成傘形的反射鏡，如圖5的包含光軸的右半部分的放大圖所示，在包含光軸的中心部開口形成中心孔31，貫通所述光源4。又，所述反射鏡3的反射面的區(qū)域中，從所述中心位置到半徑方向的大約3/4長度的中心附近區(qū)域32區(qū)分為多個環(huán)狀面，并且各區(qū)分的環(huán)狀面區(qū)域徑向的剖面形狀呈階梯狀。而所述區(qū)分的環(huán)狀面的區(qū)域中，從內(nèi)徑一側(cè)沿外徑一側(cè)向反射鏡前方傾斜的各環(huán)狀面區(qū)域在這里分別形成4個環(huán)狀面區(qū)域，構(gòu)成反射面分區(qū)域32a～32d，如下所述，形成能夠使從所述第1燈泡427和第1聚光透鏡414射出的光線向反射鏡3的前方反射的結(jié)構(gòu)。上述4個反射面分區(qū)域32a～32d分別以對所述反射鏡3的光軸傾斜45°角度的圓錐面的一部分構(gòu)成。又，位于所述反射鏡3中心附近區(qū)域32外側(cè)的周邊區(qū)域33在這里構(gòu)成一個周邊反射面區(qū)域，以對所述反射鏡3的光軸傾斜所要求的角度、例如45°的角度的圓錐面的一部分構(gòu)成。還有，這樣的反射鏡3的形狀與下述結(jié)構(gòu)等效，即在光軸方向上分割該圖鎖線所示的傾斜45°角的圓錐面，使各分割面在光軸方向上移動，而且把各分割面加以連結(jié)使其形成連續(xù)的面的結(jié)構(gòu)，這樣就可以使原來的圓錐面在光軸方向上的長度L2變成短的光軸長度L1。而所述反射鏡3在所述中心孔31的開口邊緣34被夾在上述聚光透鏡構(gòu)件41的第1透鏡支架411與燈具腔21之間支持于所述燈具腔21內(nèi)。又，上述反射鏡3外沿設(shè)置有法蘭35，上述法蘭配置于上述燈具腔21的圓形開口邊緣25內(nèi)側(cè)的位置上。
上述外透鏡5如圖3所示，是在圓周方向上被分割的多個分割透鏡，在這里，是以在圓周方向上分割的36個分割透鏡51構(gòu)成，總體上如上所述形成頂角為150°左右的扁平圓錐面狀。上述36枚分割透鏡51形狀全部相同，如圖6的立體圖、圖7(a)的平面圖、圖7(b)、(c)的AA線、BB線的各剖面圖所示，形成其頂角設(shè)計為10°左右的三角形乃至圓臺形或扇形的的透明樹脂板材，小寬度的內(nèi)徑端52抵住上述聚光透鏡構(gòu)件41的第3透鏡支架413的外圍部的表面，而寬度尺寸大的外徑端53抵住上述反射鏡3的法蘭35，36枚分割透鏡51以這樣的狀態(tài)在圓周方向上排列，只留下極微小的間隙。這樣的間隙是為了防止在無影燈在點亮發(fā)熱時分割透鏡51熱膨脹導(dǎo)致分割透鏡51在圓周方向上頂住而發(fā)生變形甚至發(fā)生損壞而設(shè)計的。因此，如圖3所示，上述聚光透鏡構(gòu)件41的第3透鏡支架413在光軸方向的位置比反射鏡3的法蘭35在光軸上的位置靠前，因此36枚分割透鏡51構(gòu)成的上述外透鏡5在整體上形成圓錐形狀。還有，設(shè)置于分割透鏡51的底邊的缺口54在將這些分割透鏡51配置于圓周方向上時用于定位。
又，上述分割透鏡51的向上側(cè)的內(nèi)表面上，在平面方向上以并列狀態(tài)形成在與沿著外徑端53的底邊平行的方向、即外透鏡5的切線方向上延伸的直線狀的，厚度方向上的剖面形狀是外徑側(cè)為傾斜面，內(nèi)徑側(cè)為垂直面的鋸齒狀的透鏡臺階55。又，上述分割臺階51向下的外表面上，形成在上述外透鏡5的徑向、換句話說上述分割透鏡51的長度方向上延伸，在與其垂直的寬度方向上平行地并列配置的多條散射臺階56。上述散射臺階56在這里是采用在寬度方向上形成圓弧的結(jié)構(gòu)或半圓錐體形狀。以此使透過上述分割透鏡51的光線被內(nèi)側(cè)面的上述透鏡臺階55和外側(cè)面的上述散射臺階56分別在各區(qū)分的矩形區(qū)域分為一支支光束，并且各光束受到折射和散射。
在這里，上述透鏡臺階55的尺寸和形狀可以根據(jù)使用電腦進(jìn)行的跟蹤模擬進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計成對應(yīng)于上述反射鏡3的反射面分區(qū)域32a～32d及周邊反射面區(qū)域33，在這些區(qū)域反射的光線能夠具有所希望的配光特性的形狀和尺寸。特別是在本實施形態(tài)的情況下，與上述反射面分區(qū)域32a～32d相對的內(nèi)徑側(cè)區(qū)域的透鏡臺階55a以傾斜面的角度和沿著并排方向的寬度尺寸不同的各種透鏡臺階混合配置，但是與上述周邊反射面區(qū)域33相對的外徑側(cè)區(qū)域的透鏡臺階55b以傾斜面的角度和寬度尺寸比較一致的狀態(tài)配置。又，上述外徑側(cè)區(qū)域的透鏡臺階55b的傾斜面的角度做得比內(nèi)徑側(cè)區(qū)域的透鏡臺階55a的傾斜面角度大幾分。還有，在本實施形態(tài)中，采用上述透鏡臺階55的垂直面57上涂布不透光的材料、例如鉻、鎳等金屬或不透光性樹脂等，或形成蒸鍍的不透光性薄膜，使光線不能夠通過上述垂直面射出到外部的結(jié)構(gòu)。又在上述分割透鏡51的分割面、即相當(dāng)于三角形斜邊的部分的側(cè)面58上加工形成皺紋，形成低透射率的、能夠減少透過該側(cè)面58的光量的結(jié)構(gòu)。也可以用涂布或蒸鍍光透射率低的材料的方法取代形成皺紋的方法。也可以涂布或蒸鍍低透射率材料來代替皺紋加工。因此，如上所述，在將36枚分割透鏡51排列在圓周方向上構(gòu)成上述外透鏡5時，各分割透鏡51的各透鏡臺階55形成在圓周方向上連結(jié)的狀態(tài)，外透鏡5作為一個整體形成呈36邊形的、透鏡臺階同心配置的結(jié)構(gòu)。
在上述外透鏡5的外側(cè)重疊的上述散射板6，如圖3所示，在整體上和上述外透鏡5形成相同的圓錐面，形成一枚呈覆蓋上述外透鏡5乃至上述反射鏡3的整個前面的形狀的透光性樹脂板。又，上述散射板6的表面上形成圖中沒有表示出的微小的起散射作用的凹凸。在本實施形態(tài)中，上述散射板的表面上施加了形成皺紋的加工，利用皺紋得到了使光線散射的性能。而上述散射板6從上述外透鏡5的外側(cè)覆蓋，在其周邊部與反射鏡3的法蘭35一起利用環(huán)狀的鑲邊(fringe)24固定于上述燈具腔21的圓形開口邊緣25上。這樣，將散射板6固定于燈具腔21，以所述分割透鏡51的外徑端53被夾在上述散射板6與上述反射鏡3之間，內(nèi)徑端52被夾在上述散射板6與第3透鏡支架413之間的狀態(tài)支持固定。
具有上述結(jié)構(gòu)的無影燈中，如圖8的示意圖所示，一旦第1燈泡427、第2燈泡428點亮，從各燈泡射出的光線中，對反射鏡3的光軸大致垂直的方向上射出的光線分別由第1聚光透鏡414、第2聚光透鏡415聚光，以平行光束或接近平行光束的狀態(tài)在光軸周圍360°的方向上射出。這時，第1燈泡427配置于第1聚光透鏡414的焦點上，因此射出的光線是在對光軸大致垂直的方向上射出的。而第2燈泡428配置于光軸上的比第2聚光透鏡415的焦點位置稍微靠光軸前方一點的位置上，因此射出的光線大致向著垂直于光軸的方向但有些偏向反射鏡3的后方。
而從第1聚光透鏡414射出的光線投射到反射鏡3的中心附近區(qū)域32的反射面分區(qū)域32a～32d，在各反射面分區(qū)域32a～32d向90°的方向、即反射鏡3的光軸方向的前方反射，向外透鏡5入射。這時，由于各反射面分區(qū)域32a～32d區(qū)分為圓環(huán)狀，所以在各反射面分區(qū)域32a～32d反射的光線是作為圓環(huán)狀光束入射到外透鏡5的。又，從第2聚光透鏡415射出的光線投射到反射鏡3的周邊反射面區(qū)域33，在這里，向90°的方向、即比反射鏡3的光軸方向有些偏向光軸中心的方向反射，作為徑向?qū)挾瘸叽巛^大的環(huán)狀光束入射到外透鏡5。
入射到上述外透鏡5的光線利用外透鏡5的透鏡臺階55配置為36邊形，同時各透鏡臺階55的剖面呈向外徑方向傾斜的傾斜面的鋸齒形狀，由透鏡臺階55折射為射向光軸中心的光束。這時，內(nèi)徑側(cè)區(qū)域的透鏡臺階55形成鋸齒形狀的角度和尺寸不同的透鏡臺階排列的結(jié)構(gòu)，因此透鏡臺階55a折射的光線的方向各有微小的角度差異。又，外徑側(cè)區(qū)域的透鏡臺階55b，其傾斜面的角度比內(nèi)徑側(cè)區(qū)域的透鏡臺階55a的傾斜面的角度大，因此，作為整個外透鏡，從外徑側(cè)區(qū)域射出的光線的折射角度比從內(nèi)徑側(cè)區(qū)域射出的光線的折射角度大。因此透過外透鏡5的光線，作為光束整體向光軸方向的規(guī)定區(qū)域折射，另一方面，在反射鏡3的反射面分區(qū)域32a～32d反射的多束圓環(huán)狀光束分別在外透鏡5折射之后相互以內(nèi)徑側(cè)的區(qū)域和外徑側(cè)的區(qū)域互相重疊的狀態(tài)混合，形成整體上均勻分布的狀態(tài)。另一方面，在反射鏡3的周邊反射面區(qū)域33反射的光線，由于外透鏡5的外徑側(cè)區(qū)域的透鏡臺階55b的形狀、尺寸比較均勻，所以向著沿光軸大致相同的方向、即向著無影燈設(shè)置于通常使用的高度位置上時在手術(shù)臺上的所需要的直徑尺寸區(qū)域內(nèi)聚光的方向折射，從外透鏡5射出。
又，在上述實施形態(tài)中，在外透鏡5的外表面形成寬度方向呈半圓錐形的大致在徑向延伸的多條0散射臺階56，因此從外透鏡5射出的光線被該散射臺階56散射到外透鏡5的圓周方向上。而且由于外透鏡5是由36枚分割透鏡51在圓周方向排列構(gòu)成的，所述透鏡臺階55形成36邊形，與透鏡臺階形成連續(xù)的圓環(huán)狀的情況相比，在各分割透鏡51的邊界處被上述透鏡臺階55折射的光線在相鄰的分割透鏡相互之間發(fā)生干涉結(jié)果發(fā)生散射，更加有利于實現(xiàn)均勻照明。
還有，從上述外透鏡5射出的各光線被散射板6散射。因而如圖9所示，被外透鏡5的透鏡臺階55折射的光線以各不相同的角度射出，經(jīng)過散射板6的散射后投射到手術(shù)臺7上，照亮手術(shù)臺7上的圖外的患者的患部。手術(shù)臺7上的患者的患部被來自多個不同的方向的光線以散射狀態(tài)照射，所以一束光線形成的手術(shù)者的影子會被其他光線消除，而且由于許多光線處于散射狀態(tài)，所以能夠均勻照明，能夠?qū)崿F(xiàn)作為無影燈的最佳照明。
如上所述，本發(fā)明的無影燈利用第1聚光透鏡414和第2聚光透鏡415使從第1燈泡427及第2燈泡428射出的光線分布變成平行或接近平行的光線，然后在反射鏡3反射，再射入外透鏡5。為此，在設(shè)計能夠得到所要求的配光特性的外透鏡5的透鏡臺階55時，只要使平行乃至接近平行的光線折射，得到目的要求的配光特性即可，透鏡臺階55容易設(shè)計。特別是外透鏡5由多枚大致呈三角形的分割透鏡51構(gòu)成，這些分割透鏡51排列形成圓形，因此，即使是把在各分割透鏡55上形成的透鏡臺階55做成直線狀的平面形狀的情況下，也能夠形成外透鏡整體為接近環(huán)狀的平面形狀的透鏡臺階，可以使透鏡臺階55的設(shè)計更加容易。又，所述透鏡臺階55的剖面形狀為垂直面與傾斜面構(gòu)成的鋸齒狀，因此即使是利用樹脂成型方法形成分割透鏡51的情況下，金屬模具的制造也容易，并且利用樹脂成型的方法容易制造高精度的分割透鏡。
又，在外透鏡5上設(shè)置的鋸齒狀透鏡臺階55利用設(shè)置于垂直面57上的不透光膜遮擋來自反射鏡3的光線，因此，透過垂直面57或在垂直面57折射的光線不可能射到手術(shù)臺，能夠消除對手術(shù)者的眩光。又，這樣的不透光膜使用有色材料形成，因此從外側(cè)觀看外透鏡5時，亦即觀看無影燈1時，由于該不透光膜的顏色使得無影燈的光照射面呈現(xiàn)著色的外觀，使得無影燈在外觀上顯得更美觀。而且由于分割透鏡51的各側(cè)面58形成光透射率低的面，所以能夠減少從反射鏡來的光線透過各分割透鏡51的側(cè)面照射到手術(shù)臺上的光量，可以抑制或防止該面給手術(shù)者造成的眩光。
另一方面，由于反射鏡3將中心附近區(qū)域的多個反射面分區(qū)域32a～32d做成階梯狀，因此，在光軸方向上反射鏡3的尺寸短，可以減少厚度尺寸。如上所述，在沒有把反射面分區(qū)域32a～32d做成階梯狀的情況下，如圖5的鎖線所示，如果在徑向確保必要的反射面區(qū)域，則反射鏡的厚度尺寸L2比本實施形態(tài)的反射鏡的厚度尺寸L1大。又，對周邊反射面區(qū)域33，從第2燈泡428射出的光線通過第2聚光透鏡415射向比反射鏡3的光軸方向的垂直方向稍微靠反射鏡3的后方，因此可以使周邊反射面區(qū)域33的光軸方向的位置向反射鏡的后方后退，光軸方向上反射鏡的尺寸就縮短該后退的尺寸，可以減少反射鏡3、乃至無影燈1的尺寸。
在這里，將分割透鏡51在圓周方向上排列構(gòu)成外透鏡5時，為了吸收分割透鏡51的熱膨脹引起的圓周方向上的尺寸變化，如圖10(a)所示，在各分割透鏡51的分割面之間、亦即在側(cè)面58之間確保有圓周方向的間隙d，但是在上述實施形態(tài)中使各分割透鏡51的側(cè)面與反射鏡3的光軸平行，因此，在反射鏡3反射的光線中與光軸平行的光線有可能通過上述分割透鏡51的側(cè)面之間的間隙d，形成漏光Lx透過外透鏡5射出。這樣的漏光Lx由于沒有經(jīng)過外透鏡5的透鏡臺階55的折射，形成直接照射在手術(shù)臺7上的情況，將外透鏡5輻射狀分割成的多個分割透鏡51的各側(cè)面之間的漏光形成圖10(b)所示的手術(shù)臺上的照明狀態(tài)，漏光Lx在手術(shù)臺7上產(chǎn)生輻射狀的明亮照明線條，或是使手術(shù)者眩光。
為了消除這樣的缺陷，如圖11(a)、(b)、(c)分別表示的分割透鏡51的變形例的一部分的立體圖與其平面圖及CC線剖面圖所示，使分割透鏡51的側(cè)面58形成對反射鏡3的光軸向圓周方向傾斜的傾斜面58a。亦即使各分割透鏡51的兩個側(cè)面分別形成向相同的圓周方向傾斜的傾斜面58a。該傾斜面58a的傾斜角度與反射鏡3的尺寸也有關(guān)系，大約取與分割透鏡51的平面的垂直面成1～2°的傾斜角度。在這種情況下，各分割透鏡51表面形成的透鏡臺階55的側(cè)面不形成傾斜，而在成型時金屬模具起模斜度要求的角度以內(nèi)盡可能形成與反射鏡3的光軸平行的垂直面。又，對上述分割透鏡51的各傾斜面58a最好是進(jìn)行使光線不向特定方向反射的表面處理、例如與上述實施形態(tài)相同的形成皺紋的處理那樣，將其加工為粗糙的表面，利用皺紋使光線漫射。
因此，在將這種結(jié)構(gòu)的分割透鏡排列在圓周方向上時，如圖12(a)所示，相鄰的分割透鏡51的各側(cè)面形成傾斜面58a相對的狀態(tài)。因此如圖12(b)所示，反射鏡3反射的光線中，光軸方向的光線不能夠通過分割透鏡51的傾斜面58a之間的間隙d，光軸方向的光線不能夠形成漏光從外透鏡5射出。還有，一部分光線進(jìn)入傾斜面58a之間的間隙內(nèi)，但是在各分割透鏡51的傾斜面58a一邊反射、折射一邊衰減，因此幾乎沒有漏光射出。又，在這種情況下對傾斜面58a進(jìn)行形成粗糙表面的加工處理，因此能夠有效地防止光線向特定方向反射，可以使該反射光幾乎不產(chǎn)生漏光。又，沿著間隙的傾斜方向的光線被分割透鏡51的傾斜面之間的向間隙內(nèi)突出的透鏡臺階55遮擋，因此不能通過間隙形成漏光射出。
附帶說明，為了防止從分割透鏡51的側(cè)面間隙d漏光，如圖12(c)所示，考慮在側(cè)面58b形成臺階，但是這種結(jié)構(gòu)并不理想，如該圖所示，在與光軸垂直的面上光反射顯著，該區(qū)域的光透射率比其他區(qū)域低，與圖10(b)所示的情況相反，手術(shù)臺7上可能產(chǎn)生輻射狀的暗條紋。
在這里，上述實施形態(tài)中將外透鏡分割形成36個分割透鏡，但是也可以根據(jù)需要增減分割數(shù)目。又，在分割透鏡上形成的透鏡臺階和散射臺階的形狀、尺寸也可以對應(yīng)于所要求的無影燈的照明區(qū)域有各種變更。還有，構(gòu)成反射鏡的反射面分區(qū)域的數(shù)目和尺寸等也可以適當(dāng)變化。
如上所述，本發(fā)明的無影燈利用聚光透鏡使光源射出的光線形成平行光束向圓周方向射出，使從聚光透鏡射出的光線在反射鏡上、在以光源為中心的不同的半徑位置分別向相同的方向反射，從反射鏡反射來的光線由外透鏡折射達(dá)到所要求的配光特性，因此在設(shè)計用于得到所要求的配光特性的外透鏡的透鏡臺階時，只要設(shè)計得能夠使平行或接近平行的光線折射以得到作為目的的配光特性即可，透鏡臺階設(shè)計容易，容易設(shè)計、制造達(dá)到目的要求的配光特性的無影燈。
又，反射鏡分割為以所述光源為中心的各不同半徑位置形成帶狀的多個反射面分區(qū)域，并且所述反射面分區(qū)域形成對所述反射鏡的光軸方向呈階梯狀剖面形狀，以此可以減小光軸方向上反射鏡的尺寸，可以把無影燈做得薄。
還有，在外透鏡中，形成外徑側(cè)的透鏡臺階比內(nèi)徑側(cè)的透鏡臺階更向徑向內(nèi)側(cè)折射光線的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)散射性能優(yōu)異的照明，得到作為無影燈合適的配光特性。又，在外透鏡設(shè)置在與徑向垂直的方向上散射光線的散射臺階，以此可以實現(xiàn)更加均勻的照明。還有，以在圓周方向上分割的多個分割透鏡構(gòu)成外透鏡，因此透鏡臺階的形狀單純，使透鏡臺階容易設(shè)計同時也容易制造。又，在這種情況下，使分割透鏡的分割面相對于反射鏡的光軸方向向圓周方向傾斜，形成傾斜面，以此可以防止反射鏡反射的光線中光軸方向的光線通過分割透鏡側(cè)面之間的間隙形成漏光，防止產(chǎn)生照明條紋。還有，利用將分割面加工處理為粗糙的表面的方法，可以防止光線向特定的方向反射，也可以抑制進(jìn)入間隙內(nèi)的光線造成的照明線條。
權(quán)利要求
1.一種無影燈，其特征在于，具備由光源、使從所述光源射出的光線作為平行光束向圓周方向出射的聚光透鏡、使從所述聚光透鏡射出的光線在以所述光源為中心的不同的半徑位置上分別向大致相同的方向反射的大致為圓錐面形狀的反射鏡、以及使所述反射鏡所反射的光線折射，以所要求的配光特性照射的外透鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無影燈，其特征在于，所述反射鏡分割為以所述光源為中心的、不同半徑位置上的呈帶狀的多個分立的反射面區(qū)域，并且所述分割的反射面區(qū)域做成剖面為對所述反射鏡的光軸方向呈階梯狀的形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無影燈，其特征在于，所述光源和所述聚光透鏡分別在所述反射鏡的光軸方向上并排設(shè)置兩個，接近所述反射鏡中心一邊的第1光源和第1聚光透鏡以對所述反射鏡的光軸方向大致垂直的方向向所述反射鏡中心一邊的區(qū)域射出光線，所述第2光源和第2聚光透鏡以向所述反射鏡中心一邊傾斜的方向，對所述反射鏡周邊區(qū)域射出的光線比向?qū)λ龇瓷溏R的光軸方向的垂直方向射出的光線多。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的無影燈，其特征在于，使所述反射鏡反射的光線向徑向折射的多個透鏡臺階在所述外透鏡上以并列配置于徑向的狀態(tài)形成，所述外透鏡的外徑一側(cè)的所述透鏡臺階做成比內(nèi)徑一側(cè)的所述透鏡臺階更加向徑向內(nèi)側(cè)折射所述光線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無影燈，其特征在于，所述外透鏡由在圓周方向上分割的多個分割透鏡構(gòu)成，所述分割透鏡由近似于三角形的平板狀透明構(gòu)件形成，在其表面上將所述徑向的剖面呈鋸齒狀的所述透鏡臺階以切線方向上的直線狀態(tài)在徑向并排配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無影燈，其特征在于，所述透鏡臺階以垂直面與傾斜面構(gòu)成鋸齒狀，所述垂直面是以不透光的面構(gòu)成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的無影燈，其特征在于，所述分割透鏡的所述分割面以光透射率低的低透光率面構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的無影燈，其特征在于，所述分割透鏡的在徑向上延伸的分割面形成相對于所述反射鏡的光軸方向向圓周方向傾斜的傾斜面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無影燈，其特征在于，所述分割透鏡的所述分割面的表面經(jīng)過加工形成粗糙的表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求4～7中的任一項所述的無影燈，其特征在于，在所述外透鏡上，形成所述透鏡臺階的面的相反側(cè)的面上形成使光線在所述徑向的垂直方向上散射的散射臺階。
全文摘要
本發(fā)明提供以少量燈泡構(gòu)成光源而且容易設(shè)計和制造取得要求的配光特性用的透鏡的無影燈。該燈具備作為光源的燈泡(427、428)、使燈泡光線作為平行光向圓周方向出射的聚光透鏡(414、415)、使從聚光透鏡射出的光線在以燈泡為中心的不同半徑位置上分別向大致相同的方向反射的反射鏡(3)、以及使其反射的光線折射,具有所需配光特性的外透鏡(5)。從燈泡和聚光透鏡射出的光線以平行光束的狀態(tài)在反射鏡上反射,并射入外透鏡受到折射,為得到要求的配光特性而設(shè)計外透鏡的透鏡臺階時,只要能得到使平行或接近平行的光線折射的配光特性即可,透鏡臺階容易設(shè)計,易于設(shè)計并制造具有要求的配光特性的無影燈。
文檔編號F21V7/00GK1353268SQ01125069
公開日2002年6月12日 申請日期2001年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月6日
發(fā)明者松下真人 申請人:山田醫(yī)療照明株式會社