JP3205809B2

JP3205809B2 - インボリュート形反射板

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Publication number: JP3205809B2
Application number: JP20797991A
Authority: JP
Inventors: 重直圓山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-08-20
Filing date: 1991-08-20
Publication date: 2001-09-04
Anticipated expiration: 2016-09-04
Also published as: JPH0588086A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光源例えば蛍光管等
の円筒面から放射される光線や、円筒形赤熱器から放射
される赤外線等、円筒状放射源からの放射線を効率よく
反射するインボリュート形反射板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から存在する照明用の反射板や放射
型ストーブ等の反射板は、該反射面の断面が略円を形成
する円筒形反射板や、該反射面が略放物面を形成する放
物面状反射板であるが、これらは点光源または点放射源
に対しては像を結ぶことができる所謂結像形の反射板で
ある。ここで、前記結像形の反射板は光源または放射源
が点または線の場合には有効である。しかし、実際の光
源または放射源の多くは有限直径の円筒形であり、前記
円筒形反射板や放物面状反射板を用いた場合は、放射体
からあらゆる方向に射出された光（拡散光）等の一部は
該円筒形反射板や放物面状反射板にて反射した後、該放
射体によって遮られることとなる。従って、放射体から
射出された光または放射が出ていく開口部における光ま
たは熱放射線の分布が強度的にも方向的にも不均一とな
り、更に総合反射効率も悪くなる。

【０００３】そこで、本出願人は、該放射源から射出さ
れる放射線が全く遮られること無く完全に開口部から均
質に放射されて、効率も大幅に向上し、また、均質な放
射線が得られるようなインボリュート形反射板を、即
ち、円筒状または球状等の放射源の外郭円上の一点を始
点として両側対称にインボリュート曲線状に延び、かつ
両側端を結ぶ直線が前記外郭円に略接する形状のインボ
リュート形反射板を、先に出願した（特願平２−４１７
０６号）。

【０００４】そして、反射面が理想的な反射面（反射率
１００％）で、円筒形放射体表面での放射強度があらゆ
る方向に等しい場合は、完全に均質な放射強度と等方性
放射を反射板開口部で得ることを可能とした。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
放射体にあっては光または赤外線を表面から全周方向に
等しく放射しておらず、もって従来のインボリュート形
反射板を用いた場合には、インボリュート形反射板中
央、即ち円筒状の放射源の中心軸と直交する反射板断面
において前記放射源の外郭円上の一点を始点として両側
対称に当該円形のインボリュート曲線状に延びるインボ
リュート形反射板の前記始点近傍の部分に、暗い部分が
できて、それがすじ状に表れ、完全に均質な放射面が反
射板開口部において達成されない。

【０００６】一方、当該始点の部分の先端部分は、カス
プ（先端が理論上角度零度で厚み零の点）となっている
ために、実際に反射板を板金加工、押出し成形等により
製作する際の反射板の加工製作が難しく、製作コストも
高いものとなる。またカスプとなっていると、強度的に
は弱くなるので、製作した後の反射板の強度を得ること
が難しいものとなる。

【０００７】また、反射板の反射率が１００％のときに
は、インボリュート形反射板は均質な放射面を反射板開
口部に作ることが可能である。しかしながら、金属鍍金
面のように実在の反射面にあっては、開口部両側端にお
いて、やや放射強度の小さい部分が存在するので、実在
の反射板にあっては、開口部両側端近傍において均質な
放射面を作ることが難しくなる。また、この反射板開口
部両側端における該インボリュート形反射板のなす角度
は両側端を結ぶ直線に対して９０°となり、インボリュ
ート形反射板を並列に多数並べて反射板群を作るときに
は、この開口部両側端の結合部分も前述のカスプとな
り、前述と同様に、反射板の加工製作等の困難さがあ
る。

【０００８】本発明は、このような従来の実情に鑑みな
されたもので、光または赤外線を表面から全周方向に等
しく放射することのない放射源を覆うように装着される
インボリュート形反射板において、インボリュート形反
射板の始点近傍部分及び開口部両側端近傍部分に改良を
加えることにより、前記放射源から放射される光や、放
射線を効率よく放射し、開口部で均一かつ当方性の放射
面を得ることが可能なインボリュート形反射板を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、円筒状の放射源を覆って装着され、該円筒状
の放射源の中心軸と直交する反射板断面が前記放射源の
外郭円上の一点を始点として両側対称に当該円形のイン
ボリュート曲線状に延び、かつ両側端を結ぶ直線が前記
外郭円に略接する形状の反射板において、前記インボリ
ュートの始点近傍を、インボリュート曲線に係る円形直
径の１０〜２０％相当量削除し、前記放射源の直径を、
前記インボリュートの始点近傍の削除量と略同一量で、
当該削除部方向に反射板にほぼ接触させるまで近接する
よう拡大したことを特徴とする。

【００１０】請求項２に係る発明は、前記インボリュー
ト形反射板を複数接続したことを特徴とする。請求項３
に係る発明は、前記インボリュート形反射板であって、
インボリュート曲線の両側端を結ぶ直線の距離が、削除
前の両側端を結ぶ直線の距離の８０〜９５％になるよう
側端近傍を削除した形状のインボリュート形反射板を複
数接続したことを特徴とする。

【００１１】請求項４に係る発明は、円筒状の放射源を
覆って装着され、該円筒状の放射源の中心軸と直交する
反射板断面が前記放射源の外郭円上の一点を始点として
両側対称に当該円形のインボリュート曲線状に延び、か
つ両側端を結ぶ直線が前記外郭円に略接する形状の反射
板であって、前記インボリュート曲線の両側端近傍を所
定量削除した形状のインボリュート形反射板、もしくは
該形状のインボリュート形反射板を複数接続したインボ
リュート形反射板において、最外縁を構成するインボリ
ュート形反射板の当該削除した箇所に相当する最外縁に
前記両側端を結ぶ直線方向と垂直な面の反射面を設けた
ことを特徴とする。

【００１２】請求項５に係る発明は、前記両側端近傍の
削除に係る所定量が、両側端近傍を当該所定量削除した
後の両側端を結ぶ距離が、該削除前の両側端を結ぶ距離
の８０〜９５％となるような量であることを特徴とす
る。

【００１３】

【００１４】請求項６に係る発明は、中心軸が環状につ
ながる円筒状の放射源を覆って環状につながる形状を有
したことを特徴とする。

【００１５】

【作用】かかる構成によると、円筒状の放射源を覆って
装着され、該円筒状の放射源の中心軸と直交する反射板
断面が前記放射源の外郭円上一点を始点として両側対称
に当該円形のインボリュート曲線状に延び、かつ両側端
を結ぶ直線が前記外郭円に略接する形状の反射板におい
て、前記放射源が光または赤外線を表面から全周方向に
等しく放射することのない放射源であっても、また、実
在の反射面のように開口部両側端において、やや放射強
度の小さい部分が存在するものであっても、前記放射源
から放射される光や、放射線を効率よく放射し、開口部
で均一かつ当方性の放射面を得ることが可能となるが、
その作用については後述する。

【００１６】

【実施例】以下、添付された図面を参照して本発明を詳
述する。図１に示すものは、本発明の第１実施例を示す
ものであり、本発明に係るインボリュート形反射板を照
明器具に適用したものである。図において、円筒状の放
射源である蛍光管５が図示しないソケットにより器具本
体（図示せず）に取付けられており、蛍光管５の下部及
び両側部を覆い図において上面が開放された断面インボ
リュート形の反射板８が取付けられている。

【００１７】ここで、断面インボリュート形の反射板８
は、図１に示す半径ｒの基準円１上の一点を原点Ｏとす
るｘ軸及びｙ軸に対して、ｘ＝ｒ（ωｃｏｓω−ｓｉｎω）ｙ＝−ｒ（ωｓｉｎω＋ｃｏｓω＋１）で表される基準円１上の一点を始点として両側対称に当
該基準円形のインボリュート曲線状に延びるものであ
る。但し、ωはインボリュート曲線に係る変数である。
ω＝０を代入することにより基準円１上の一点Ｋにおい
て始点となり、−π〜πまで変化する変数である。

【００１８】即ち、ω＝πを代入すると、ｘ＝−ｒ，ｙ
＝０で図のＡ点となり、ω＝−πを代入すると、ｘ＝
ｒ，ｙ＝０で図のＡ’点となる。ここで、本発明に係る
構成として、反射板８は基準円１上の一点Ｋにおいて、
図２に示すように、所定量ｋだけ削除した形状となって
おり、インボリュート形反射板８の左側の反射板８ａと
右側の反射板８ｂとはＭ点及びＮ点で平板15により連結
されている。さらに、当該実施例にあっては、前記所定
量ｋは基準円１の直径φｄ（＝２ｒ）の10％となってい
る。

【００１９】また、蛍光管５（その中心点Ｇ）は、前記
基準円１をｙ軸に沿って、即ち基準円１の中心Ｃと前記
始点Ｋとを結ぶ方向に当該蛍光管５が前記平板15に接触
するまで移動した位置に配設している。また、本実施例
においては、蛍光管５の直径φｆを、前記基準円１の直
径φｄに対して10％拡大している。従って、本実施例に
あっては、蛍光管５も原点を通過することとなる。

【００２０】さらに、インボリュート形反射板８は前記
Ａ点及びＡ’点近傍において、所定量ｓだけ削除して各
々Ｅ点，Ｅ’点を終点とした形状としている。さらに、
当該実施例にあっては、前記Ａ点及びＡ’点近傍を当該
所定量ｓ削除した後の両側端Ｅ点，Ｅ’点を結ぶ距離ｖ
が、該削除前の両側端を結ぶ距離（２πｒ）の95％とな
るように前記所定量ｓを決定している。

【００２１】また本第１実施例では、インボリュート形
反射板８の左側の反射板８ａと右側の反射板８ｂの両側
端Ｅ点，Ｅ’点において、ｙ軸に沿って、即ちインボリ
ュート形反射板８の開口面であるＡＯＡ’と垂直な面に
平面鏡11，12を鏡面11ａ，12ａを各々中心側に向けて配
設することにより、当該ＡＯＡ’に対して垂直な面の反
射面を設けるようにしている。尚、該平面鏡11，12の長
さは前記両側端Ｅ点，Ｅ’よりｘ軸（開口面ＡＯＡ’）
に達する長さに形成されており、該平面鏡11，12の鏡面
11ａ，12ａとｘ軸との交点を各々Ｂ，Ｂ’とする。

【００２２】次に本第１実施例に係る作用を説明する。
基準円１上に放射源が存在する場合には、特願平２−４
１７０６号で述べたように、基準円１上の一点Ｒより放
射された放射線束は放射源である基準円１の表面に遮ら
れること無く、完全に射出開口面ＡＯＡ’を通過して系
外に射出されることとなる。

【００２３】図１中の放射面としての蛍光管５上の一点
Ｐでは、全半球方向に放射エネルギーが射出されている
が、蛍光管５は前記基準円１に対して直径φｆが拡大し
ており、また位置が移動して配設されている。さらに、
反射板８は前記Ａ点及びＡ’点近傍において、所定量ｓ
だけ削除した形状となっている。即ち、理想的なインボ
リュート形反射板から多少ずれていることとなり、もっ
て、蛍光管５上の一点Ｐから射出された放射エネルギー
の一部は、該蛍光管５に向かうこととなり、もって射出
効率は若干低下することとなる。

【００２４】しかしながら、以上の構成によると、図３
に示すように、図１におけるｙ軸方向から見た相対輝度
分布がより均一なものとなる。即ち、従来のインボリュ
ート形反射板（図３中点線で図示）にあっては、始点の
部分にカスプが存在し、また蛍光管５のカバーガラスの
厚み等による輝度分布の不均一が発生する。その影響に
より、図３に示すように、反射板開口位置ｘ／πｒが略
0.3 及び略0.8 において輝度分布が極端に小さくなって
いた（図３中Ｈ点，Ｉ点）。しかしながら、反射板８を
基準円１上の一点Ｋにおいて、所定量ｋだけ削除し、蛍
光管５を前記平板15に接触するまで移動した位置に配設
し、さらに蛍光管５の直径φｆを拡大することにより、
輝度が大幅に改善されること（図３中Ｈ’点，Ｉ’点）
が、数値計算結果より確かめられた。

【００２５】また、金属鍍金面のように実在の反射面に
あっては、開口部両側端においてやや放射強度の小さい
部分が存在するので、実在の反射板にあっては、開口部
両側端，即ち反射板開口位置ｘ／πｒが略1.0 において
輝度分布が略0.5 まで極端に小さくなっていた（図３中
Ｊ点）。しかしながら、反射板８は前記Ａ点及びＡ’点
近傍において、所定量ｓだけ削除して、当該輝度分布が
小さい箇所を削除し、また、左側の反射板８ａと右側の
反射板８ｂの両側端Ｅ点，Ｅ’点に鏡面11ａ，12ａを配
設することにより、あたかも該反射板８ａ及び８ｂに連
続して別のインボリュート形反射板８が存在するように
作用するので、輝度が大幅に改善される（図３中Ｊ’
点）ことが数値計算結果より確かめられた。

【００２６】尚、以上説明した数値計算結果は、前記所
定量ｋを直径φｄの10％として、直径φｆを基準円１に
対して10％拡大した蛍光管５を前記平板15に接触させ、
また所定量ｓ削除した後の両側端Ｅ点，Ｅ’点を結ぶ距
離ｖが前述のの95％となるようにしたものに関する結果
であるが、当該結果を得るまでに種々の所定量に関して
計算を行い、当該結果を得ているものであり、当該所定
量の望ましい一例を示したものである。

【００２７】ここで、所定量ｓを例にとって、種々の所
定量に関する数値計算結果を説明する。即ち、図４〜図
５に示すものは所定量ｓを種々の所定値に変化させた場
合の相対輝度，開口位置ｘ／πｒ及び見越角度θとの関
係を示すものである。ここで、開口部における放射エネ
ルギの指向性射出特性を調べるために、開口部の指向性
放射強度を放射面における同角度の放射強度で除した相
対放射強度が相対輝度であり、ｙ軸に対して前記原点Ｏ
となす角度が見越角度θである。また、図においては、
いちばん手前がθ＝０に相当し、それから12°間隔で示
してある。

【００２８】図４は、所定量ｓを０とした両端部を全く
削除しないインボリュート形反射板に係る相対輝度を図
示したものである。図４にによると、所定量ｓを０とし
た両端部を全く削除しないものについては、θ＝０，12
において反射板開口位置ｘ／πｒが略1.0 及び−1.0 、
即ち両端部において相対輝度分布が極端に小さくなって
おり、反射板の両端部において不均質な放射面となって
いることがわかる。

【００２９】一方、図５は前記距離ｖが削除前の両側端
を結ぶ距離の95％となるように前記所定量ｓを決定した
場合を示しており、両端部における相対輝度分布が改善
されていることが判る。このとき、射出効率η（＝開口
部から射出される放射エネルギ／円筒放射面から射出さ
れる放射エネルギ）は91％である（図４の場合はη＝94
％である）。

【００３０】また、図６には、前記距離ｖが削除前の両
側端を結ぶ距離の83％となるように前記所定量ｓを決定
した場合を示しており、相対輝度分布が大幅に改善され
ていることが判る。但し、射出効率ηは80％に減少して
いる。従って、数値計算結果より、前記両側端近傍の削
除に係る所定量ｓが、両側端近傍を当該所定量削除した
後の両側端を結ぶ距離が、該削除前の両側端を結ぶ距離
の少なくとも80％となるような量であることが望ましい
ことが判るものである。

【００３１】もって、以上説明したように、インボリュ
ート形反射板８の始点Ｋ近傍部分及び開口部両側端Ａ及
びＡ’近傍部分に改良を加えることにより、前記放射源
である蛍光管５から放射される光を効率よく放射し、開
口部ＢＯＢ’で均一かつ当方性の放射面を得ることが可
能となる。また、反射板８は基準円１上の一点Ｋにおい
て、所定量ｋだけ削除した形状となっているので、当該
始点の部分の先端部分にはカスプが存在せず、反射板８
の加工製作が易しくなり、製作コストの低減につなが
る。また本第１実施例においては、左側の反射板８ａと
右側の反射板８ｂとを平板15により連結したので、強度
的に強くなり、インボリュート反射板８の強度を確保す
ることが可能となる。

【００３２】また、本発明の第２実施例として、図７に
示すように、円筒状の放射源である蛍光管35，45及び55
に対して前述のインボリュート形反射板を３個並列に連
結配置したものがある。即ち、インボリュート形反射板
31は左側の反射板31ａと右側の反射板31ｂとにより構成
され、同様に、インボリュート形反射板41、51は41ａ，
41ｂ及び51ａ，51ｂにより構成される。ここで、各々の
インボリュート形反射板31、41及び51は、本発明の第１
実施例として示したインボリュート形反射板８により大
略構成される。但し、反射板31ｂと反射板41ａとは接続
部61で連結されており、また反射板41ｂと反射板51ａと
は接続部62で連結されている。また反射板31ａと反射板
51ｂの両側端32，52において、インボリュート形反射板
31、41及び51の開口面65と垂直な面に平面鏡67，68を鏡
面67ａ，68ａを各々中心側に向けて配設している。尚、
該平面鏡67，68の長さは前記両側端32，52より開口面65
に達する長さに形成されており、該平面鏡67，68の鏡面
11ａ，12ａと開口面65との交点を各々33，53とする。

【００３３】本第２実施例にあっても、各々のインボリ
ュート形反射板31、41及び51にあっては、各反射板を前
記所定量ｋだけ削除し、蛍光管35，45及び55を移動した
位置に配設し、さらに蛍光管35，45及び55の直径を拡大
することにより、輝度が大幅に改善される。また、開口
部両側端におけるやや放射強度の小さい部分の影響も、
各インボリュート形反射板31、41及び51を接続部61及び
接続部62で連結しているので、当該輝度分布が小さい箇
所を削除することができ、また両側端32，52に平面鏡6
7，68を配設することにより、輝度が大幅に改善される
ものである。

【００３４】さらに、本第２実施例においても、前記始
点の部分の先端部分にはカスプが存在せず、各々のイン
ボリュート形反射板31、41及び51の加工製作が易しくな
り、製作コストの低減につながる。また、特に本第２実
施例により明らかであるが、従来の反射板に比較してイ
ンボリュート形反射板31、41及び51と蛍光管35，45及び
55とを合わせた全高Ｌを低くした構成で、射出効率の高
い照明器具を構成することができるので、例えば天井に
埋込む場合等に有利になる。

【００３５】また、以上説明した実施例において、蛍光
管５や蛍光管35，45及び55の代わりに円筒状の熱源を覆
って装着され熱源からの放射を反射する反射板におい
て、前記熱源の中心軸と直交する反射板断面の形状が、
前記中心軸方向に同一であって、熱源断面の外郭円状の
一点を始点として両側対称に当該円形のインボリュート
曲線状に延び、かつ両側端を結ぶ直線が前記外郭円に略
接する形状とし、さらにインボリュート形反射板の始点
近傍部分及び開口部両側端近傍部分に改良を加えても、
前述と同様の作用効果を奏する一方、物体を均質に温め
ることが可能となる。

【００３６】また、以上説明した実施例において、蛍光
管５や蛍光管35，45及び55等の円筒状の放射源が、中心
軸が環状につながる形状を有し、インボリュート形反射
板８または，31、41及び51の断面の始点が、放射源の中
心軸を含む平面と平行に該放射源に接する平面における
当該接点近傍に位置する形状としたものであっても、前
述と同様の作用効果を奏することとなる。

【００３７】以上説明したように、本発明によると、円
筒状の放射源を覆って装着され、該円筒状の放射源の中
心軸と直交する反射板断面が前記放射源の外郭円上一点
を始点として両側対称に当該円形のインボリュート曲線
状に延び、かつ両側端を結ぶ直線が前記外郭円に略接す
る形状の反射板において、インボリュート形反射板を始
点近傍において、インボリュート曲線に係る円形直径の
１０〜２０％相当量削除し、放射源を該インボリュート
形反射板にほぼ接触するまで放射源の直径を拡大し、ま
たインボリュート曲線の両側端を結ぶ直線の距離が、削
除前の両側端を結ぶ直線の距離の８０〜９５％になるよ
う側端近傍を削除することにより、前記放射源が光また
は赤外線を表面から全周方向に等しく放射することのな
い放射源であっても、また、実在の反射面のように開口
部両側端において、やや放射強度の小さい部分が存在す
るものであっても、前記放射源から放射される光や、放
射線を効率よく放射し、開口部で均一かつ当方性の放射
面を得ることが可能となると共に、インボリュート形反
射板の加工製作が易しくなり、製作コストの低減が図れ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すインボリュート形反
射板の概略断面図

【図２】図１におけるＫ部部分拡大図

【図３】同上実施例に係る作用効果を説明する相対輝度
分布図

【図４】同上実施例に係る作用効果を説明する相対輝度
分布図

【図５】同上実施例に係る作用効果を説明する相対輝度
分布図

【図６】同上実施例に係る作用効果を説明する相対輝度
分布図

【図７】本発明の第２実施例を示すインボリュート形反
射板の概略断面図

【符号の説明】

５蛍光管８インボリュート形反射板 11 平面鏡 12 平面鏡 31 インボリュート形反射板 35 蛍光管 41 インボリュート形反射板 45 蛍光管 51 インボリュート形反射板 55 蛍光管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−104048（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−63202（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−188102（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−19542（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−57525（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−148702（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−135654（ＪＰ，Ｕ) 実開昭60−15709（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04 F21V 1/00 - 37/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状の放射源を覆って装着され、該円筒
状の放射源の中心軸と直交する反射板断面が前記放射源
の外郭円上の一点を始点として両側対称に当該円形のイ
ンボリュート曲線状に延び、かつ両側端を結ぶ直線が前
記外郭円に略接する形状の反射板において、前記インボ
リュートの始点近傍を、インボリュート曲線に係る円形
直径の１０〜２０％相当量削除し、前記放射源の直径
を、前記インボリュートの始点近傍の削除量と略同一量
で、当該削除部方向に反射板にほぼ接触させるまで近接
するよう拡大したことを特徴とするインボリュート形反
射板。
【請求項２】前記インボリュート形反射板を複数接続し
たことを特徴とする請求項１に記載のインボリュート形
反射板。
【請求項３】前記インボリュート形反射板であって、イ
ンボリュート曲線の両側端を結ぶ直線の距離が、削除前
の両側端を結ぶ直線の距離の８０〜９５％になるよう側
端近傍を削除した形状のインボリュート形反射板を複数
接続したことを特徴とする請求項１に記載のインボリュ
ート形反射板。
【請求項４】円筒状の放射源を覆って装着され、該円筒
状の放射源の中心軸と直交する反射板断面が前記放射源
の外郭円上の一点を始点として両側対称に当該円形のイ
ンボリュート曲線状に延び、かつ両側端を結ぶ直線が前
記外郭円に略接する形状の反射板であって、前記インボ
リュート曲線の両側端近傍を所定量削除した形状のイン
ボリュート形反射板、もしくは該形状のインボリュート
形反射板を複数接続したインボリュート形反射板におい
て、最外縁を構成するインボリュート形反射板の当該削
除した箇所に相当する最外縁に前記両側端を結ぶ直線方
向と垂直な面の反射面を設けたことを特徴とするインボ
リュート形反射板。
【請求項５】前記両側端近傍の削除に係る所定量が、両
側端近傍を当該所定量削除した後の両側端を結ぶ距離
が、該削除前の両側端を結ぶ距離の８０〜９５％となる
ような量であることを特徴とする請求項４に記載のイン
ボリュート形反射板。
【請求項６】中心軸が環状につながる円筒状の放射源を
覆って環状につながる形状を有したことを特徴とする請
求項１から請求項５のいずれか１つに記載のインボリュ
ート形反射板。