反射鏡

【課題】光源に点光源を用いた場合でもエッジがシャープな照射エリアを得ることができる反射鏡を提供すること。
【解決手段】母材５０の表面にアンダーコート層５１を形成し、当該アンダーコート層５１の上に反射層５２を形成して反射面６０を形成した反射鏡１２において、前記反射面６０の縁部６０Ａの表面粗度を高めて光を拡散し、或いは、前記反射面６０の縁部６０Ａを非反射にした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の点光源に用いて好適な反射鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プラスチック（合成樹脂）等で反射鏡の母材（基材）を形成し、この母材表面にアンダーコート層を形成した後、アンダーコート層に金属薄膜や誘電体薄膜等の反射膜を形成した樹脂成形の反射鏡が広く知られており、かかる反射鏡は例えばヘッドライトの車両用灯具等に用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
一方、照明分野では、反射鏡の面内に、反射方向や反射面積等が異なる複数の反射面を所望の配光に応じて適宜に設けることが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−８６９０８号公報
【特許文献２】特開平１１−２２１５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、樹脂成形の反射鏡では、母材の各反射面の表面形状を光学設計値通りに形成したとしても、それぞれの反射面の縁部がアンダーコート層の厚みの影響で光学設計値とは成らない。このため、反射面の縁部では、光学設計通りの光制御が行われなくなり、意図せぬ反射光が生じるため、反射面の照射エリアのエッジがぼやけてしまう、という問題がある。
光源が放電ランプ等の線状光源である場合には、光源の特性によって照射エリアのエッジにぼやけが生じることから、反射面の縁部が光学設計値と多少異なっていても影響は少ない。
しかしながら、光源がＬＥＤ等の点光源である場合には、光学設計に忠実な照射エリアが形成できるため、エッジでの明暗が明瞭な照射エリアが形成できるものの、上述のように反射面の縁部が光学設計値と異なっていると、照射エリアのエッジのぼやけが目立ってしまい、明瞭でシャープなエッジが得られない。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光源に点光源を用いた場合でもエッジがシャープな照射エリアを得ることができる反射鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、母材表面にアンダーコート層を形成し、当該アンダーコート層の上に反射層を形成して反射面を形成した反射鏡において、前記反射面の縁部の表面粗度を高めて光を拡散し、或いは、前記反射面の縁部を非反射にしたことを特徴とする。
【０００７】
また本発明は、上記反射鏡において、照射範囲が重なる複数の反射面を連設し、各反射面の境界に当たる縁部の表面粗度を高めて光を拡散し、或いは、前記反射面の縁部を非反射にしたことを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、上記反射鏡において、前記反射面の縁部の表面粗度を予め高めた母材を成形し、当該母材表面に前記アンダーコート層及び前記反射層を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、反射面の縁部の表面粗度を高めて光を拡散し、或いは、反射面の縁部を非反射にしたため、反射面の縁部で反射する光が広い範囲に拡散されて単位面積あたりの光量が非常に小さくなり、或いは、縁部で反射光が生じることがない。反射面の縁部での反射光が反射面の照射エリアのエッジを照射する光量が非常に低減され、或いはエッジを照射することがないため、照射エリアのエッジのぼやけが抑制され、シャープなエッジを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る歯科用ＬＥＤ無影灯の構成を示す図であり、（Ａ）は底面からみた図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線における断面視図である。
【図２】無影用ＬＥＤユニットの構成とともに照射エリアを模式的に示す図である。
【図３】無影用ＬＥＤユニットの正面、平面及び側面の三面を示す図である。
【図４】凹面反射面での反射光の指向方向を模式的に示す図である。
【図５】反射鏡の製造工程を示す図である。
【図６】反射鏡の反射面同士の境界の断面を拡大して示す模式図である。
【図７】反射鏡の比較例を模式的に示す図である。
【図８】無影用ＬＥＤユニットの特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明に係るＬＥＤユニットを備えた照明器具の一例として、歯科治療に用いられる無影灯を例示する。
図１は本実施形態に係る歯科用ＬＥＤ無影灯１の構成を示す図であり、図１（Ａ）は底面を示し、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＩ−Ｉ線における断面を示す図である。
歯科用ＬＥＤ無影灯１は、同図に示すように、底面が矩形の照射開口２Ａとして開口した横長のケース体（灯体）２と、ケース体２の照射開口２Ａを覆う例えば樹脂製の透明カバー３とを備えている。ケース体２は、図１（Ｂ）に示すように、有底の中ケース５と、当該中ケース５の上側を覆う上ケース６とを備え、中ケース５及び上ケース６に囲まれてできた空間８には、図示を省略したＬＥＤ駆動回路や電源回路、ヒートシンクなどが内蔵されている。また、中ケース５の底面５Ａには無影用のＬＥＤユニット（以下、「無影用ＬＥＤユニット」と言う）１０が固定されている。
なお、上記透明カバー３は、その形状や材質等により、透過時の光拡散や偏向を抑制するように構成されている。また、ＬＥＤユニット１０を露出して使用可能な照明器具にあっては、透明カバー３に相当するカバー部材を備える必要はない。
【００１２】
無影用ＬＥＤユニット１０単体で照射エリアに無影効果を生じさせるように構成されている。このため、無影用ＬＥＤユニット１０のケース体２への取付構造においては、図１（Ｂ）に示すように、無影用ＬＥＤユニット１０を傾斜させるための構造を備えていない。これにより、無影用ＬＥＤユニット１０のケース体２への取り付け作業が容易となり、組立性の向上が図れることとなる。
以下、かかる無影用ＬＥＤユニット１０の構造について詳述する。
【００１３】
図２は無影用ＬＥＤユニット１０の構成と照射エリアを模式的に示す図であり、図２（Ａ）が無影用ＬＥＤユニット１０の斜視図、図２（Ｂ）が照射エリアの模式図である。また、図３は無影用ＬＥＤユニット１０の正面、平面及び側面の三面を示す図である。
無影用ＬＥＤユニット１０は、これらの図に示すように、直方体形状の反射鏡１２と、この反射鏡１２の周囲に配置された４つのＬＥＤ１６とを備え、反射鏡１２の一面には各ＬＥＤ１６に対向して凹面反射面１４が形成されている。
【００１４】
凹面反射面１４は、大別して４つの第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄを上下左右に連設して形成されている。これら第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄは、反射鏡１２の一面を４等分に区画したそれぞれに回転放物面状の窪みを設けて形成されている。そして、第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４ＤごとにＬＥＤ１６が対向配置されている。第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄの反射光は、図２（Ｂ）に示すように、それぞれ所定距離離れた位置でＸ方向に伸びた矩形状の所定範囲（所定大きさ）を照射して照射エリア２０Ａ〜２０Ｄを形成し、これら照射エリア２０Ａ〜２０Ｄが重なり合って１つの照射エリア２０が形成されている。
【００１５】
具体的には、反射鏡１２の一側面の側に横並びに連設された第１、第２凹面反射面１４Ａ、１４Ｂの照射エリア２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ同じ照射範囲２１Ａを照射し、また同様に、第３、第４凹面反射面１４Ｃ、１４Ｄの照射エリア２０Ｃ、２０Ｄがそれぞれ同じ照射範囲２１Ｂを照射する。これにより、照射範囲２１Ａ、２１Ｂでの照度が高められている。また、照射範囲２１Ａ、２１Ｂは互いに一部を重なり合わせながらＹ方向にずれて配置されており、これにより、照射エリア２０がＹ方向に拡張されることとなる。歯科用ＬＥＤ無影灯１においては、Ｘ方向を患者の顔の左右方向に向け、Ｙ方向を顔の上下方向に向けることで、患者の目を照らさずに患者の口元を良好に照明することができる。
また、各照射範囲２１Ａ、２１Ｂでは、それぞれ無影効果が得られるように構成されている。なお、第１、第２凹面反射面１４Ａ、１４Ｂと、第３、第４凹面反射面１４Ｃ、１４Ｄとは同一構成であるため、以下の説明では、第１、第２凹面反射面１４Ａ、１４Ｂを代表して説明する。
【００１６】
図４は、第１、第２凹面反射面１４Ａ、１４Ｂでの反射光の指向方向を模式的に示す図である。
第１、第２凹面反射面１４Ａ、１４Ｂから成る一連の凹面反射面１４には、その両端部に、無影用反射面１８が形成されている。各無影用反射面１８は、ＬＥＤ１６の反射光２２Ａを照射範囲２１Ａの中心部Ｏに指向させ当該照射範囲２１Ａに至る前に光線が交差して、照射範囲２１Ａの中央領域Ｒａを照射するように設けた反射面である。これにより、当該中央領域Ｒａでは無影効果が得られることとなる。
【００１７】
また、第１、第２凹面反射面１４Ａ、１４Ｂには、それぞれ無影用反射面１８の残余の部分に、全範囲照射用反射面１７と、むら防止用反射面１９Ａ〜１９Ｃとが設けられている。
全範囲照射用反射面１７は、ＬＥＤ１６の反射光２２Ｂで照射範囲２１Ａの全体領域Ｒｃを照射する。第１、第２凹面反射面１４Ａ、１４Ｂにおいて、全範囲照射用反射面１７は、ＬＥＤ１６の放射光量が最も多い正面位置に設けられている。むら防止用反射面１９Ａ〜１９Ｃは、中央領域Ｒａの残余を含めた左右半分の領域Ｒｂを反射光２２Ｃ、２２Ｄなどで照射し、当該左右半分の領域Ｒｂでの照度むらを解消するように、むら防止用反射面１９Ａ〜１９Ｃの各々の領域が規定されている。
【００１８】
第３、第４凹面反射面１４Ｃ及び１４Ｄによる照射範囲２１Ｂにおいても、照射範囲２１Ａと同様に、全体的に照度むらが無く、なおかつ、中央領域Ｒａで無影効果が得られ、これら照射範囲２１Ａ、２１Ｂを重ねた照射エリア２１が無影用ＬＥＤユニット１０により得られる。
【００１９】
かかる無影用ＬＥＤユニット１０は、反射鏡１２にＬＥＤ１６を組み付けて製造される。具体的には、反射鏡１２の長手方向に延びる側面のそれぞれに、第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄに正対した位置に、それぞれ板状のＬＥＤ取付板３０をネジ止め固定し、各ＬＥＤ取付板３０にＬＥＤ１６を取り付ける。このとき、ＬＥＤ１６を、ＬＥＤ取付板３０の内面に取り付けることでＬＥＤ１６を第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄに対向させて配置できるが、本実施形態では、次のようにしている。すなわち、図３に示すように、ＬＥＤ取付板３０には凹面反射面１４にオーバーハングさせたＬＥＤ固定部３２を設け、このＬＥＤ固定部３２にＬＥＤ１６をネジ止め固定する。これにより、ＬＥＤ１６が各第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄにオーバーハングした位置から光を放射するため、ＬＥＤ取付板３０の内面内にＬＥＤ１６を固定した場合に比べて、無影用反射面１８に入射する光量を増やせるため、無影効果を高めることができる。
また、このようにして製造した無影用ＬＥＤユニット１０にあっては、単体で無影効果が得られるため、歯科用ＬＥＤ無影灯１のケース体２に組み付け際には、当該無影用ＬＥＤユニット１０をそのままケース体２に固定するだけで、無影灯が構成される。
【００２０】
ここで、反射鏡１２には、軽量化及び低コスト化を図るため、樹脂成形品を母材（基材）としたものが用いられている。
具体的には、図５に示すように、合成樹脂を金型成型して、上記第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄとなる凹面を有する反射鏡１２の母材５０（図６参照）を成形する（ステップＳ１）。この母材５０の凹面のそれぞれには、無影用反射面１８、全範囲照射用反射面１７、及び、むら防止用反射面１９Ａ〜１９Ｃも金型成型の段階で区画されている。
なお、以下の説明では、第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄ、並びに、無影用反射面１８、全範囲照射用反射面１７、及び、むら防止用反射面１９Ａ〜１９Ｃのそれぞれを特に区別する必要がないときには単に「反射面」と称して符号６０を付すことにする。
【００２１】
金型成型後の母材５０にあっては、各反射面６０の縁部のうち、反射面６０同士の境界Ｋについては、後に詳述するが、母材成型の段階で境界Ｋで粗度が高められて当該境界Ｋに光拡散性を持たせている。すなわち、図５に示すように、反射面６０同士の境界Ｋの粗度を高めるようなダイフェースを有する金型が予め設計・製造されており（ステップＳ０）、この金型を用いて樹脂を金型成型することで、母材５０における境界Ｋの粗度を母材５０の金型成型の段階で高めている。これにより、成型後の母材５０の表面にサンドブラスト加工を施す等の別途の工程を要することがないため、簡単、かつ精度良く境界Ｋの粗度を高めることができる。
【００２２】
次いで、図５に示すように、母材５０の表面の平滑度を高めるために、表面に例えばシリコン系の無機薄膜から成るアンダーコート層５１（図６）を形成し（ステップＳ２）、このアンダーコート層５１の上にアルミニウム等の金属材を蒸着して、アンダーコート層５１よりも非常に薄い反射層５２（図６）を形成する（ステップＳ３）。なお、この反射層５２には金属膜の蒸着に代えて誘電多層膜を用いることもできる。その後、反射層５２の耐食性、耐擦傷性を高めるために、反射層５２の上に例えば無機薄膜から成るトップコート層５３（図６）を形成し（ステップＳ４）、これにより、反射鏡１２が製造される。
【００２３】
この反射鏡１２にあっては、母材５０と反射層５２の間にアンダーコート層５１が介在するため、母材５０の表面形状が光学設計値に精度良く合うように金型成型しても、何ら対策を施さなければ、図７（Ａ）に示すように、アンダーコート層５１の厚みの影響によって、反射面６０の縁部６０Ａの形状が母材５０の縁部５０Ａの形状と異なってしまう。
本実施形態では、第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄの凹面内に、無影用反射面１８、全範囲照射用反射面１７、及び、むら防止用反射面１９Ａ〜１９Ｃのそれぞれを区画しているため、無影用反射面１８、全範囲照射用反射面１７、及び、むら防止用反射面１９Ａ〜１９Ｃの境界Ｋでは、図７（Ａ）に示すように、反射面６０の縁部６０Ａが上下にずれた段差が生じる。そして、上述したように、反射面６０の縁部６０Ａではエッジ形状が鈍化し、光学設計値により期待される反射光Ｍ１とは異なる方向に反射光Ｍ２が生じることとなる。
【００２４】
反射面６０の縁部６０Ａでの反射光Ｍ２は、本来、この反射面６０の照射エリアのエッジを照射する光であるから、この反射光Ｍ２が本来と異なる方向を指向すると、照射エリアのエッジにぼやけが生じることとなる。特に、歯科用ＬＥＤ無影灯１においては、反射光Ｍ２が照射エリアの外側に向かった場合、照射エリアが広がることとなり、照射光が患者の目に届きやすくなってしまう。
なお、反射面６０の縁部６０Ａでの問題は、反射面６０同士を段差を設けて連設した場合に限らず、例えば図７（Ｂ）に示すように、２つの反射面６０をＶ字状に連設した場合といったように、２つの反射面６０同士を境界Ｋで変節して連設した場合に一般に生じる問題である。
【００２５】
そこで本実施形態では、上述したように、母材５０の成型の段階で縁部５０Ａの粗度を予め高めることで、反射面６０の縁部６０Ａの表面の粗度を高めることとしている。これにより、図６に示すように、反射面６０の縁部６０Ａでの反射光Ｍ２が拡散により散乱されてランダムな方向を指向することとなる。このため、照射エリアでのエッジを基準に反射光Ｍ２が広く拡散することとなるから、反射光Ｍ２の単位面積あたりの光量が抑えられ、当該反射光Ｍ２によるぼやけの発生を目立たなくできる。
【００２６】
ここで、各反射面６０の全周に亘る縁部６０Ａの粗度を高めても良いが、縁部６０Ａの反射光Ｍ２が外部に取り出される事がない箇所については、粗度を高める処理を施す必要がない。すなわち、本実施形態では、図６に示すように、ＬＥＤ１６の光Ｐが照射される箇所であって、縁部６０Ａでの反射光Ｍ２がケース体２の壁面で遮蔽されずに外部に取り出される箇所の縁部６０Ａだけを対象に粗度を高めている。
【００２７】
図８は、無影用ＬＥＤユニット１０の特性の一例を示す図であり、図８（Ａ）は照射エリア２１における照度分布を示し、図８（Ｂ）は当該照射エリア２１をＸ方向（図２（Ｂ））に切った断面の照度分布を示し、また、図８（Ｃ）は当該照射エリア２１をＹ方向（図２（Ｂ））に切った断面の照度分布を示す。なお、反射鏡１２の凹面反射面１４の寸法は、Ｘ方向が１８０ｍｍ、Ｙ方向が９０ｍｍであり（各第１〜第４凹面反射面１４Ａ〜１４Ｄは、Ｘ方向９０ｍｍ、Ｙ方向４５ｍｍ）、照射エリア２１の位置は、無影用ＬＥＤユニット１０から直下に向けて距離７００ｍｍだけ離間した位置に設定されている。
【００２８】
これらの図に示すように、無影用ＬＥＤユニット１０によれば、各反射面６０での反射光により縦（Ｙ方向）が８０ｍｍ、横（Ｘ方向）が２００ｍｍ程度の略矩形の照射エリア２１が得られる。また、照射エリア２１のＸ方向については、上記全範囲照射用反射面１７と、むら防止用反射面１９Ａ〜１９Ｃとにより、略均等な照度分布が得られていることが分る。さらに、この照射エリア２１のＹ方向（すなわち、口元から目元に向かう方向）では、±４０ｍｍの範囲に３００００ルクス程度の照度を確保しつつ、この範囲から外れた箇所での照度を低下させている。
【００２９】
特に、無影用ＬＥＤユニット１０では反射鏡１２の各反射面６０の縁部６０Ａの粗度が高め縁部６０Ａでの反射光Ｍ２を、照射エリア２１の周囲Ｒ（図８（Ａ））を含む広い範囲に拡散させて当該反射光Ｍ２の単位面積あたりの光量を非常に低くしているため、照射エリア２１のエッジＥでは、各反射面６０の縁部６０Ａの粗度を高めていない場合（図８（Ａ）、図８（Ｂ）に点線で示す）に比べて、明暗差を明瞭にすることができ、シャープなエッジＥが得られる。これにより、患者の目元に届く光量を抑え口元だけを高い照度で照らすことができる。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、無影用ＬＥＤユニット１０が備える反射鏡１２において、反射面６０の縁部６０Ａの表面の粗度を高める構成としたため、反射面６０の縁部６０Ａでの反射光Ｍ２が広い範囲に拡散されて、照射エリア２１での単位面積あたりの光量が非常に小さくなる。これにより、照射エリア２１のエッジＥを照射する光量が非常に低減され、或いはエッジを照射することがないため、照射エリア２１のエッジＥのぼやけが抑制され、シャープなエッジＥを得ることができる。
【００３１】
また本実施形態によれば、照射範囲が重なる複数の反射面６０を連設して反射鏡１２を構成し、各反射面６０の境界Ｋに当たる縁部６０Ａの表面粗度を高める構成とした。この構成によれば、反射面６０の縁部６０Ａの反射光Ｍ２の光量が照射エリアで低下しても、各反射面６０の照射範囲が重なることで、照射エリア２１での反射光Ｍ２の光量低下を補い合うことができる。
なお、縁部６０Ａにおいて表面粗度を高める範囲を大きくすると、その分、照射エリアが縮小するため、各反射面６０の照射範囲の重なり部分での照度ムラの要因となる。したがって、縁部６０Ａにおいて表面粗度を高める範囲は、照度ムラが生じない程度とすることが望ましい。
【００３２】
また本実施形態によれば、縁部６０Ａの粗度を予め高めた母材５０を成形し、当該母材５０の表面にアンダーコート層５１及び反射層５２を形成する構成とした。これにより、反射鏡１２の製造後にサンドブラスト加工等により縁部６０Ａの表面粗度を高めるといった別処理が不要となることから製造が容易となる。
特に、母材５０を成型する金型のダイフェースの形状を加工して縁部６０Ａの粗度を高めるようにすることで、縁部６０Ａの粗度を精度良く高めることができる。
【００３３】
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形及び応用が可能である。
【００３４】
例えば、上述した実施形態において、反射鏡１２に複数の反射面６０を連設した場合を例示したが、これに限らず単一の反射面６０であっても良い。
また例えば、反射面６０の縁部６０Ａの粗度を高めて反射光Ｍ２を広範囲に拡散させる構成を例示したが、これに限らず、縁部６０Ａを非反射として反射光Ｍ２が発生しない構成としても良い。具体的には、反射面６０の縁部６０Ａを覆うように遮蔽部材を設け、或いは、反射層５２の形成時に反射面６０の縁部６０Ａをマスキングして縁部６０Ａに反射層５２が形成されないようにしても良い。
【００３５】
また例えば、上述した実施形態では、反射鏡１２を備えた照明器具の一例として無影灯を例示したが、これに限らず、本発明は、照射エリア２１以外での光量を抑制し照射エリア２１のエッジＥをシャープにすることが望まれる例えば寝室や病院等の読書灯等の任意の照明器具に適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１歯科用ＬＥＤ無影灯
２ケース体
Ｍ１、Ｍ２反射光
１０無影用ＬＥＤユニット
１２反射鏡
１４、１４Ａ〜１４Ｄ凹面反射面（反射面）
１６ＬＥＤ（点光源）
１７全範囲照射用反射面（反射面）
１８無影用反射面（反射面）
１９Ａ防止用反射面（反射面）
３０ＬＥＤ取付板
３２ＬＥＤ固定部
５０母材
５０Ａ縁部
５１アンダーコート層
５２反射層
５３トップコート層
６０反射面
６０Ａ縁部
Ｋ境界

【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材表面にアンダーコート層を形成し、当該アンダーコート層の上に反射層を形成して反射面を形成した反射鏡において、
前記反射面の縁部の表面粗度を高めて光を拡散し、或いは、前記反射面の縁部を非反射にしたことを特徴とする反射鏡。
【請求項２】
照射範囲が重なる複数の反射面を連設し、各反射面の境界に当たる縁部の表面粗度を高めて光を拡散し、或いは、前記反射面の縁部を非反射にしたことを特徴とする請求項１に記載の反射鏡。
【請求項３】
前記反射面の縁部の表面粗度を予め高めた母材を成形し、当該母材表面に前記アンダーコート層及び前記反射層を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の反射鏡。

【図１】