(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るヘッドライト1をヘルメット2に装着した状態を示す斜視図である。
ヘッドライト1は、たとえば、ライトを3つ有する3灯型のヘッドライトである。ヘッドライト1は、作業者(利用者)の頭部に装着されるヘルメット2に装着されて、たとえば夜間の保線作業の際に作業者の頭部の前方の照明対象3を照明する。ヘッドライト1の使用により、作業者の前方が明るく照らされ、かつ作業者はハンズフリーの状態を得ることができ、これにより、作業者が保線作業を良好に行うことができる。以下、作業者の頭部の前方を「前方」とし、作業者の頭部の後方を「後方」として説明する。また、作業者の左方を「左方」とし、作業者の右方を「右方」として説明する。
【0012】
ヘッドライト1は、ヘルメット2の周囲に巻き回されてヘルメット2に装着されるヘッドベルト
(装着部)4と、ヘッドベルト4の途中部に取り付けられた支持ベース
(装着部)5と、支持ベース5に着脱可能に装着されるライトユニット6と、ヘッドベルト4に取り付けられた電池ボックス(図示しない)とを含む。ヘッドライト1は、ライトユニット6および支持ベース5が前方に位置し、かつ電池ボックス(図示しない)が後ろ側に位置するような姿勢で、ヘルメット2に装着される。支持ベース5へのライトユニット6は、ボルト(図示しない)等の締結具を介して取り付けられる。また、ライトユニット6は支持ベース5に取り付けられた状態で、左右方向に沿う回転軸線A1(
図4参照)まわりに回動可能に設けられている。これにより、ライトユニット6の支持ベース5に対する姿勢が変更(傾倒)可能である。支持ベース5は、ヘッドベルト4の周面に沿う板状をなし、たとえば樹脂材料を用いて形成されている。
【0013】
図2は、ヘッドライト1に含まれるライトユニット6の構成例を説明するための斜視図である。
図3は、ライトユニット6の構成例を分解して示す斜視図である。
ライトユニット6は、左ライト(第1のライト)7L、中ライト(第2のライト)7Cおよび右ライト(第3のライト)7Rと、これら3つのライト7L,7C,7Rを保持するホルダ8とを含む。ホルダ8に保持された状態で、これら3つのライト7L,7C,7Rは、左右方向(所定の一方向に沿う方向)に並んでいる。3つのライト7L,7C,7Rは、それぞれ、作業者の頭部の前方を照明するためのライトである。
【0014】
左ライト7Lは、光源としての左LED9Lを備える。中ライト7Cは、光源としての中LED9Cを備える。右ライト7Rは、光源としての右LED9Rを備える。この実施形態では、左ライト7Lおよび右ライト7Rの構成は、同一の諸元(大きさおよび形状)を有している。また、中ライト7Cの構成は、ライトユニット6を操作するための構成(操作スイッチ23(
図4参照)およびスイッチイング機構24(
図4参照))を備える点を除き、左ライト7Lおよび右ライト7Rと同一の諸元を有している。
【0015】
図2および
図3では、中LED9Cが水平になる場合、すなわち、中ライト7Cが水平姿勢をなす状態(つまり、作業者が、頭を上げて水平前方を向いている状態)を示す(後述する
図4においても同じ)。以下、この状態に例に挙げて、ライトユニット6の各部の構成について説明する。中ライト7Cが水平姿勢をなす状態での上方および下方を、それぞれ「上方」および「下方」として説明する。
図2には、ライトユニット6を前斜め上方から見た図を示し、
図3には、ライトユニット6を左斜め後ろ上方から見た状態を示す。
【0016】
この実施形態では、中ライト7Cが水平姿勢をなしている状態で、左ライト7Lおよび右ライト7Rは、それぞれ水平姿勢をなす。また、この状態において、前方から見たときの、左ライト7Lおよび右ライト7Rの上下方向高さは、中ライト7Cと揃っている。すなわち、LED9L,9C,9Rが上下方向高さも揃っている(LED9L,9C,9Rが正面視で一直線上に並んでいる)。
【0017】
また、上方から見たとき、左ライト7Lは中ライト7Cに対し、前方が左方に傾斜している。右ライト7Rは中ライト7Cに対し、前方が右方に傾斜している。この点がこの発明の特徴の一つである。
ホルダ8は、3つのライト7L,7C,7Rを下方から支持する保持プレート10と、保持プレート10と支持ベース5とを接続する接続部材11とを含む。
【0018】
保持プレート10は、ヘルメット2の外周に沿うように、上方から見たときの形状が略円弧状である。保持プレート10の上面には、3つのライト7L,7C,7Rを載置するための3つの窪み12L,12C,12Rが形成されている。各窪み12L,12C,12Rの底面は、対応するライト7L,7C,7Rの外周面に沿う円筒面である。窪み12L,12C,12Rの個々の底部には、ボルト31,32(
図4参照)を挿通させるための前後一対のボルト挿通穴13が形成されている。外周円筒状をなす3つのライト7L,7C,7Rが円筒状の窪み12L,12C,12Rに嵌ることにより、各ライト7L,7C,7Rの、対応する窪み12L,12C,12Rへの位置決めを行うことができる。保持プレート10は、
図3等の例では、たとえばABS樹脂等の樹脂材料を用いて形成されている。なお、保持プレート10が、アルミニウム等の金属材料を用いて形成されていてもよい。
【0019】
接続部材11は、ブロック状である。接続部材11は、支持ベース5に、回転軸線A1(
図4参照)まわりに回動可能に取り付けられている。接続部材11は、保持プレート10の左右方向の中央部を下方から支持する支持面14と、ボルト31を挿通させるためのボルト挿通穴15と、接続部材11の後部分に設けられて、支持ベース5の前面に設けられた係合突起(図示しない)と係合して、支持ベース5に対する姿勢を段階的に変化させるためのラチェット部16とを含む。接続部材11は、
図3等の例では、たとえばABS樹脂等の樹脂材料を用いて形成されている。
【0020】
図3の例では、保持プレート10と接続部材11とは別部材を用いて構成されているが、保持プレート10と接続部材11とが一体に設けられていてもよい。
図4は、
図2の切断面線IV-IVから見た断面図である。以下、
図4を参照しながら、中ライト7Cを説明する。また、前述のように、中ライト7Cの構成は、ライトユニット6を操作するための構成(操作スイッチ23およびスイッチイング機構24)を含む点を除き、左ライト7Lおよび右ライト7Rと同一の諸元を有しているので、左ライト7Lおよび右ライト7Rについての説明は省略する。
【0021】
中ライト7Cは、円筒状のハウジング17と、LED18(この場合、中LED9C)と、レンズ19と、スペーサ20と、放熱板21と、基板22と、操作スイッチ23およびスイッチイング機構24とを含む。中ライト7Cが水平姿勢をなす状態では、ハウジング17の中心軸が水平である。
ハウジング17は、前方が開口している。ハウジング17は円筒25と、円筒25の前端部に装着されるリング状部材26と、円筒25の後端部に装着され、円筒25の後端部を覆う後蓋27とを有している。リング状部材26は、ねじ嵌合により円筒25の前端部に結合されている。リング状部材26は、円筒25への結合状態においてレンズ19と干渉し、当該レンズ19が前方の開口から前方に飛び出すのを阻止している。後蓋27は、ねじ嵌合により円筒25の後端部に結合されている。
【0022】
LED18は、半球ドーム状の透明樹脂のほぼ中心にLEDチップが配置されたドーム型のLEDパッケージである。LED18の後面には、放熱板21が接触配置されている。LED18の前面には、LED18のドーム部分の周囲を取り囲むように環状のスペーサ20が接触配置されている。
レンズ19は略半球状である。レンズ19は、平面側を前方に、かつ球面側を後方に向けて配置されている。レンズ19の後端部には、半球面によって凹部28が区画されており、この凹部28によって、LED18のドーム部分の周囲が隙間を空けて取り囲まれている。レンズ19は、LED18から発せられる光を収束させて、その光に、前方に強い指向性を持たせる。LED18(すなわち、各LED9L,9C,9R)の明るさは、たとえば200lmである。
【0023】
基板22には、配線33(
図2および
図3では図示を省略)を介して電池ボックス(図示しない)内の電池からの電力が与えられている。基板22は、各ライト7L,7C,7Rへの給電を制御することにより、各LED9L,9C,9Rを点灯/消灯させることができる。
中ライト7Cは、左ライト7Lおよび右ライト7Rと異なり、操作スイッチ23およびスイッチイング機構24を含む。操作スイッチ23は円筒25の上端部に配置されている。スイッチイング機構24は、操作スイッチ23に接続されており、かつ基板22に実装されている。
【0024】
全てのライト7L,7C,7RのLED18の消灯状態で、操作スイッチ23が押操作されると、中ライト7CのLED18(すなわち中LED9C)だけが点灯する。その後、操作スイッチ23が押操作されると、全てのライト7L,7C,7RのLED18(すなわち、左LED9L、中LED9Cおよび右LED9R)が点灯する。その後、操作スイッチ23が再度押操作されると、全てのライト7L,7C,7RのLED18(すなわち、左LED9L、中LED9Cおよび右LED9R)が消灯する。
【0025】
円筒25の下端部には、前後一対のねじ穴30が形成されている。前方のねじ穴30には、ボルト挿通穴13を介して、ボルト31がねじ締結される。また、後ろ側のねじ穴30には、ボルト挿通穴13およびボルト挿通穴15を介して、ボルト32がねじ締結される。これらのボルト31,32の締結により、保持プレート10と各ライト7L,7C,7Rとの結合が図られている。また、ボルト32の締結により、保持プレート10と接続部材11との結合も図られている。
【0026】
なお、左ライト7Lおよび右ライト7Rの後ろ側のねじ穴30には、接続部材11のボルト挿通穴15を介さずに、ボルト挿通穴13のみを介してボルト32がねじ締結されている。
この実施形態では、各ライト7L,7C,7Rが、前後2箇所において保持プレート10にねじ固定されている。そして、円筒面を有する窪み12L,12C,12Rにライト7L,7C,7Rが嵌っていることも相俟って、保持プレート10への取り付け状態において、各ライト7L,7C,7Rが、
図2〜
図4の上下方向に沿う所定の回転軸線回りに回動することはない。
【0027】
図5は、左ライト7L、中ライト7Cおよび右ライト7Rからの照明対象3への照明状態を示す、
図3等の上方から見た図である。
図5に示すように、左ライト7Lは、中ライト7Cに対し、
図2〜
図4における上方(左LED9Lの光軸AL(以下、「左光軸AL」という)と、中LED9Cの光軸AC(以下、「中光軸AC」という)とを含む第1の仮想面に直交する方向)(左右のLED9L,9Rを通りかつ中光軸ACを含む第2の仮想面に直交する方向)から見て、前方に向かうに従って左方に傾斜する姿勢をなす。具体的には、左光軸ALが、前方に向かうに従って、中光軸ACに対し左方に傾斜(中光軸ACから離反する方向に傾斜)している。上方から見て、左光軸ALと中光軸ACとの間の傾斜角θ1は、17°〜25°であり、より好ましくは約20°である。
【0028】
また、
図5に示すように、右ライト7Rは、中ライト7Cに対し、
図2〜
図4における上方(右LED9Rの光軸AR(以下、「右光軸AR」という)と、中光軸ACとを含む第1の仮想面に直交する方向)から見て、前方に向かうに従って右方に傾斜する姿勢をなす。具体的には、右光軸ARが、前方に向かうに従って、中光軸ACに対し右方に傾斜(中光軸ACから離反する方向に傾斜)している。上方から見て、右光軸ARと中光軸ACとの間の傾斜角θ2は、17°〜25°であり、より好ましくは約20°である。
【0029】
なお、前述のように、中ライト7Cが水平姿勢をなしている状態で、左ライト7Lおよび右ライト7Rはそれぞれ水平姿勢をなしており、そのため、左右方向から見て、左光軸AL、中光軸ACおよび右光軸ARは互いに同じ方向に沿っている。
図5に示すように、ヘッドライト1を用いて、所定の距離L前方に離れた照明対象3を照射する場合について説明する。距離Lは、たとえば2mである。
【0030】
図6A〜6Cは、照明対象3における光の照射領域を示す図である。
図6A〜6Cには、所定値以上(たとえば約100ルクス以上)の輝度を有する照射領域RL,RC,RRを円で示している。この場合、照明対象3において、左右方向の光の全体照射幅(照明幅)Wは2mに達する。
図6A〜6Cに示すように、2m前方に離れた照明対象3において、ライト7L,7C,7Rからの光による略円形の3つの照射領域RL,RC,RR(それぞれ、たとえば直径約70cmの略円)が、左右方向に沿って並ぶ。各照射領域RL,RC,RRの明るさは、その周縁部で約100ルクスであり、その中央部で約300ルクスである。これにより、「2m先にある横長2mの領域」を、ヘッドライト1をより十分な輝度で照明できる。
【0031】
夜間の保線作業においてヘッドライト1を用いる場合、作業者は、保線作業中においては、中ライト7C(中LED9C)だけを点灯させる。そして、保線作業の終了後には、作業終了確認(保線作業の跡の確認の他、治具等の忘れがないことの確認を含む)のために全てのライト7L,7C,7R(LED9L,9C,9R)を点灯させる。「2m先にある横長2mの領域」をヘッドライト1からの光で照射しながら、作業者が作業終了確認を行う。これにより、作業終了確認を良好に行うことができる。
【0032】
図6Aには、傾斜角θ1および傾斜角θ2をそれぞれ約20°に設定した例を示す。この例では、隣接する照射領域同士(照射領域RL,RCおよび照射領域RC,RR)が僅かに重なっている。
図6Bには、傾斜角θ1および傾斜角θ2をそれぞれ約17°に設定した例を示す。この例では、隣接する照射領域同士(照射領域RL,RCおよび照射領域RC,RR)が一定面積(
図6Aよりも多面積)で重なっている。
【0033】
図6Cには、傾斜角θ1および傾斜角θ2をそれぞれ約25°に設定した例を示す。この例では、隣接する照射領域同士(照射領域RL,RCおよび照射領域RC,RR)が左右方向に僅かに離れている。
本願発明者らによる試験の結果、傾斜角θ1および傾斜角θ2は、それぞれ約20°に設定することが最も好ましい。傾斜角θ1および傾斜角θ2の各々が17°未満になると、全体照射幅Wが2mを確保することができない。また、傾斜角θ1および傾斜角θ2の各々が25°を超えると、各照射領域RL,RC,RRが離れすぎてしまい、全体照射幅W内において光が照射されない領域が発生する。
【0034】
ところで、仮に、ライト7L,7C,7Rを、光軸AL,AC,ARが、
図2〜
図4における上方から見て互いに平行になるように配置した場合、3つの照射領域の大部分が重なり、全体として一つの略円形の照射領域をなす。この場合において、各LED9L,9C,9Rの明るさを高めて照射領域の直径を拡大することにより、この略円形の照射領域における左右方向幅を2mに広げることも可能である。しかしながら、この場合には、略円形の照射領域の直径が大きくなり過ぎてしまい、本来照明する必要のない領域(
図6における照射領域RL,RC,RRの上下の領域)に対しても光を照射してしまう。そのため、電力消費量が増大し、電池の消耗が大きくなるおそれがある。
【0035】
以上によりこの実施形態によれば、左ライト7Lおよび右ライト7Rは、
図2〜
図4における上方から見て、前方に向かうに従って、左光軸ALおよび右光軸ARが、それぞれ、中光軸ACから離反する方向に傾斜するように設けられている。これにより、照明対象3におけるLED9L,9C,9Rからの光による照射領域RL,RC,RRが、左右方向に沿って並ぶ。したがって、電力消費量を増大させることなく、照明対象3を左右方向に沿って広範囲を照明することができるヘッドライトを提供できる。
【0036】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、
図7に示すように、左ライト7Lおよび/または右ライト7Rが、中ライト7Cに対し、
図2〜
図4の上下方向に沿う回転軸線
(回動軸線)A2回りに回動可能に設けられてもよい。すなわち、傾斜角θ1および/または傾斜角θ2が変更可能に設けられていてもよい。この場合、左ライト7Lが、傾斜角θ1が17°〜25°の傾斜姿勢と、傾斜角θ1が略0°の平行姿勢との間で姿勢変更可能に設けられていてもよい。また、右ライト7Rが、傾斜角θ2が17°〜25°の傾斜姿勢と、傾斜角θ2が略0°の平行姿勢との間で姿勢変更可能に設けられていてもよい。左ライト7Lおよび/または右ライト7Rの姿勢変更を、作業者の手作業により行うようにしてもよい。
【0037】
また、前述の実施形態において、LED9L,9C,9Rが正面視で一直線上に並んでいなくてよい。左LED9Lおよび右LED9Rが、中LED9Cに対し上寄りに配置されていてもよいし、中LED9Cに対し下寄りに配置されていてもよい。また、中光軸ACおよび/または右光軸ARが、左右方向から見て中光軸ACに対し傾斜していてもよい。
【0038】
また、光源として、LEDに代えて、白熱ランプを採用してもよい。
また、左ライト7Lおよび右ライト7Rの形状や大きさが、中ライト7Cと異なるように構成されていてもよい。
また、ライトユニット6に含まれるライト7L,7C,7Rの個数を3つとして説明したが、ライトの個数は2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。この場合、複数のライトのうち互いに隣り合う少なくとも一対のライトが、当該一対の光源の光軸を含む第1の仮想面に直交する方向から見て、前方に向かうに従って当該一対の光源の光軸が互いに離反するように設けられていればよい。
【0039】
また、各ライト7L,7C,7Rに含まれる光源の数は通例1つであるが、2つ以上であってもよい。
また、ライト7L,7C,7Rに、照射領域RL,RC,RRを拡大/縮小させるためのズーム機能が搭載されていてもよい。このズーム機能は、ライト7L,7C,7R毎に設けられていてもよい。
【0040】
また、複数のライト7L,7C,7Rが、左右方向ではなく、他の方向(たとえば、
図2〜
図4に示す上下方)に沿って並んでいてもよい。
また、ヘッドライト1は夜間の保線作業の際に用いられるとして説明したが、保線作業に限られず、夜間工事等他の作業に用いられてもよい。また、ヘッドライト1を、釣りや登山にも用いることができ、この場合、利用者が被っている帽子に取り付けたり、利用者の頭部に直接取り付けたりすることもできる。
【0041】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能で
ある。