(57)【要約】【課題】  本発明はガウス分布の光照射野を生成できる調整可能な光源を有する手術灯を提供する。【解決手段】  手術灯は中央光学システムと複数の側方光学システムを含む。各中央光学システムは複数の光源を含む。各光源は集光レンズとＬＥＤを含む。集光レンズのＬＥＤに対する位置が調整された場合、手術灯は依然として実質的なガウス分布の光照射野を生成できる。したがって、光照射野が増減した場合でも手術灯の中心に対応する光強度は依然として最適化できる。【選択図】  図１１
2008253744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術灯であって、
第一筐体と、
第一筐体に設けられた第一プーリーと、
第一筐体に収容された複数の光源とを含む中央光学システムと、
第一筐体に固定された第二筐体と、
第二筐体に移動可能に収容されたディスク本体と、
ディスク本体とともに移動するようにディスク本体に固定された複数の集光レンズと、
上記複数の集光レンズの上方にそれぞれ配置され、第二筐体に固定された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、
第二筐体と同軸方式で接続された親ねじと、
回転時に親ねじの上下を移動するように親ねじと噛み合う第二プーリーと、
第二プーリーが親ねじの下方へ回転されるときにディスク本体を下方に押して移動させるように、ディスク本体と第二プーリーに接合されたロッドと、
第二プーリーが親ねじの上方へ回転されるときにディスク本体を上方に持ち上げて移動させるように、第二筐体とディスク本体に接続されたスプリングとをそれぞれ含む複数の側方光学システムと、
第一筐体に設けられたモーターと、
複数の第三プーリーと、
モーターに設けられ、第一プーリーと噛み合うように第一プーリーの隣に配置されたギアホイールと、
第一プーリーと第二プーリーと噛み合って第三プーリーとともに、モーターでギアホイールを駆動するときにディスク本体を対応する第二プーリーとともに上下に移動させるように、第一プーリーと、側方光学システムの第二プーリーと、第三プーリーに沿って配置されたギアベルトとを含むことを特徴とする手術灯。
【請求項２】
前記第三プーリーは第一筐体に設けられることを特徴とする請求項１に記載の手術灯。
【請求項３】
前記各集光レンズはコリメーターであることを特徴とする請求項１に記載の手術灯。
【請求項４】
前記集光レンズは正レンズであることを特徴とする請求項１に記載の手術灯。
【請求項５】
前記正レンズは両凸レンズ、平凸レンズ、または正メニスカスレンズであることを特徴とする請求項４に記載の手術灯。
【請求項６】
前記各ＬＥＤは対応する集光レンズのほぼ焦点の位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の手術灯。
【請求項７】
前記側方光学システムの第二筐体は第一筐体に対して対称的に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の手術灯。
【請求項８】
前記各側方光学システムは第二筐体の中心軸に対して対称的に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の手術灯。
【請求項９】
前記各側方光学システムの複数の集光レンズは第二筐体の中心軸に対して対称的に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の手術灯。
【請求項１０】
前記中央光学システムの複数の光源は第一筐体の中心軸に対して対称的に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の手術灯。
【請求項１１】
前記各側方光学システムの複数のＬＥＤの光軸は、第二筐体の中心軸に対して対称的に対応する集光レンズの光軸からずれていることを特徴とする請求項１に記載の手術灯。
【請求項１２】
前記中央光学システムの各光源はＬＥＤと集光レンズを含むことを特徴とする請求項１に記載の手術灯。
【請求項１３】
前記中央光学システムの複数のＬＥＤの光軸は、第一筐体の中心軸に対して対称的に対応する集光レンズの光軸からずれていることを特徴とする請求項１２に記載の手術灯。
【請求項１４】
外科用光学システムであって、
筐体と、
筐体に収容された複数の光源とを含み、各光源は、
ＬＥＤと、
集光レンズとを含み、そのうち集光レンズのＬＥＤに相対する位置は可変であることを特徴とする外科用光学システム。
【請求項１５】
前記各集光レンズはコリメーターであることを特徴とする請求項１４に記載の外科用光学システム。
【請求項１６】
前記各集光レンズは正レンズであることを特徴とする請求項１４に記載の外科用光学システム。
【請求項１７】
前記各ＬＥＤは対応する集光レンズのほぼ焦点の位置に配置されることを特徴とする請求項１４に記載の外科用光学システム。
【請求項１８】
前記複数の光源のＬＥＤは筐体の中心軸に対して対称的に傾斜していることを特徴とする請求項１４に記載の外科用光学システム。
【請求項１９】
前記複数の光源の集光レンズは筐体の中心軸に対して対称的に傾斜していることを特徴とする請求項１４に記載の外科用光学システム。
【請求項２０】
前記複数の光源のＬＥＤの光軸は、筐体の中心軸に対して対称的に対応する集光レンズの光軸からずれていることを特徴とする請求項１４に記載の外科用光学システム。
【請求項２１】
光源であって、
ＬＥＤと、
集光レンズとを含み、そのうち集光レンズのＬＥＤに相対する位置は可変であることを特徴とする光源。
【請求項２２】
前記集光レンズはコリメーターであることを特徴とする請求項２１に記載の光源。
【請求項２３】
前記集光レンズは正レンズであることを特徴とする請求項２１に記載の光源。
【請求項２４】
前記ＬＥＤは対応する集光レンズのほぼ焦点の位置に配置されることを特徴とする請求項２１に記載の光源。
【請求項２５】
前記ＬＥＤの光軸は、集光レンズの光軸からずれていることを特徴とする請求項２１に記載の光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は手術灯に関し、特にガウス分布の光照射野を生成できる調整可能な光源を有する手術灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代社会では、照明装置は日常生活に欠かせないものとなっている。暗い環境の中で一定の活動、例えば外科手術を遂行するためには通常、照明装置が必要である。したがって、光を提供する補助装置が数多く製造された。外科手術用の光学システムはその代表例である。
【０００３】
一般に、外科手術では光学システムについて特定の光学特性（例えば無影性、冷光など）が求められる。そのような要求を満足させるためには、従来の光学システムは複数の光源を含む。図１を参照する。図１は従来の光学システム１の斜視図である。光学システム１は複数の光源２、３（図１では３個のみ示される）を含む。図１に示すように、光源３は光源２の周りに対称的に配置され、各光源３の光源２に対するチルト角を調整可能なものにするように、各光源３は光源２に枢動可能に接続されている。光源２、３はそれぞれＬＥＤ（発光ダイオード）４と集光レンズ５を含む。目標領域に対してガウス分布の光強度を有する光照射野を提供するために、各ＬＥＤ４と対応する集光レンズ５の相対位置は固定され、各ＬＥＤ４の光軸と対応する集光レンズ５の光軸は一直線に並べられている。
【０００４】
外科手術を行うとき、医師は通常、光照射野を拡大することで目標領域の視野をよくすることが必要である。このとき、医師は光源２を中心に光源３を回転して光照射野の直径を変更することで、光源３の光源２に対するチルト角を調整することができる。
【０００５】
しかし、上記動作は光源２と光源３の間の角度変化により目標領域での光強度分布が実質的なガウス分布から非ガウス分布になることを引き起こしうる。したがって、光源３の光源２に対するチルト角を調整することで光照射野を所要サイズに拡大することができるが、光照射野の分布がもはや実質的なガウス分布でなくなったので、光照射野の中心部の光強度は大幅に低減する。
【特許文献１】米国特許出願第２００７／００４１１６７Ａ１号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第一筐体、第一筐体に設けられた第一プーリー、及び第一筐体に収容された複数の光源を含む中央光学システムと、第一筐体に固定された第二筐体、第二筐体に移動可能に収容されたディスク本体、ディスク本体とともに移動するようにディスク本体に固定された複数の集光レンズ、上記複数の集光レンズの上方にそれぞれ配置され、第二筐体に固定された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）、第二筐体と同軸方式で接続された親ねじ、回転時に親ねじの上下を移動するように親ねじと噛み合う第二プーリー、第二プーリーが親ねじの下方へ回転されるときにディスク本体を下方に押して移動させるように、ディスク本体と第二プーリーに接合されたロッド、及び第二プーリーが親ねじの上方へ回転されるときにディスク本体を上方に持ち上げて移動させるように、第二筐体とディスク本体に接続されたスプリングとをそれぞれ含む複数の側方光学システムと、第一筐体に設けられたモーターと、複数の第三プーリーと、モーターに設けられ、第一プーリーと噛み合うように第一プーリーの隣に配置されたギアホイールと、第一プーリーと第二プーリーと噛み合って第三プーリーとともに、モーターでギアホイールを駆動するときにディスク本体を対応する第二プーリーとともに上下に移動させるように、第一プーリーと、側方光学システムの第二プーリーと、第三プーリーに沿って配置されたギアベルトとを含む手術灯を提供する。
本発明は更に、筐体と、筐体に収容された複数の光源とを含む外科用光学システムを提供する。各光源はＬＥＤと、集光レンズとを含む。そのＬＥＤの集光レンズに相対する位置は可変である。
【０００７】
本発明は更に、ＬＥＤと、集光レンズとを含む光源を提供する。そのＬＥＤの集光レンズに相対する位置は可変である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
かかる装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照して以下に説明する。
【０００９】
本発明の実施例ではＬＥＤ（発光ダイオード）と集光レンズを含んだ光源を導入する。この集光レンズは正レンズまたはコリメーターである。
【００１０】
図２を参照する。図２は本発明の実施例１から実施例６による光源１０の斜視図である。光源１０はＬＥＤ１２と、ＬＥＤ１２の隣に配置されＬＥＤ１２が発した光を集光する正レンズ１４を含む。正レンズ１４は例えば図２に示すような両凸レンズ、図３に示すような平凸レンズ、または図４に示すような正メニスカスレンズであって、光を集光する。ＬＥＤ１２は正レンズ１４の焦点上またはその近くに配置されている。
【００１１】
実施例１では、正レンズ１４は固定されている。このことは、正レンズ１４と目標領域１７の間の距離Ｄ１が固定されていることを意味する。しかし、ＬＥＤ１２は正レンズ１４の光軸１６と平行な直線に沿って調整可能なので、正レンズ１４に向かって移動するか正レンズ１４から離れて移動することができる。ＬＥＤ１２を正レンズ１４の近くに移動すると、光照射野の直径Ｄ２が増加し、ＬＥＤ１２を正レンズ１４から離れて移動すると、光照射野の直径Ｄ２が減少する。本実施例では、ＬＥＤ１２の光軸１８を光軸１６と一直線に並べるか、または光軸１６と一直線に並べないことができる。
【００１２】
実施例２では、ＬＥＤ１２は正レンズ１４の光軸１６と垂直な直線に沿って調整することができる。しかし、正レンズ１４は固定されている。このことは、正レンズ１４と目標領域１７の間の距離Ｄ１が固定されていることを意味する。ＬＥＤ１２の光軸１８を正レンズ１４の光軸１６の近くに移動すると、光照射野の中心が正レンズ１４の光軸１６の近くに移動し、光照射野の直径Ｄ２が減少する。ＬＥＤ１２の光軸１８を正レンズ１４の光軸１６から離れて移動すると、光照射野の中心が正レンズ１４の光軸１６から離れて移動し、光照射野の直径Ｄ２が増加する。ＬＥＤ１２を左へ移動すると光照射野が右へ移動し、ＬＥＤ１２を右へ移動すると光照射野が左へ移動する。ＬＥＤ１２の光軸１８が正レンズ１４の光軸１６の左側にあった場合、光照射野の中心は正レンズ１４の光軸１６の右側にあり、ＬＥＤ１２の光軸１８が正レンズ１４の光軸１６の右側にあった場合、光照射野の中心は正レンズ１４の光軸１６の左側にある。
【００１３】
実施例３では、正レンズ１４は固定されている。このことは、正レンズ１４と目標領域１７の間の距離Ｄ１が固定されていることを意味する。ＬＥＤ１２は正レンズ１４の光軸１６と平行な直線と、正レンズ１４の光軸１６と垂直な直線に沿って調整することができる。ＬＥＤ１２と正レンズ１４の間の距離変化は光照射野の直径Ｄ２を変える。ＬＥＤ１２の左方向または右方向への移動は光照射野を反対方向に移動するとともに、光照射野の直径Ｄ２を変える。
【００１４】
実施例４では、ＬＥＤ１２は固定されている。このことは、ＬＥＤ１２と目標領域１７の間の距離Ｄ３が固定されていることを意味する。しかし、正レンズ１４は正レンズ１４の光軸１６と平行な直線に沿って調整可能なので、ＬＥＤ１２に向かって移動するかＬＥＤ１２から離れて移動することができる。正レンズ１４をＬＥＤ１２の近くに移動すると、光照射野の直径Ｄ２が増加し、正レンズ１４をＬＥＤ１２から離れて移動すると、光照射野の直径Ｄ２が減少する。本実施例では、ＬＥＤ１２の光軸１８は光軸１６と一直線に並べるか、または光軸１６と一直線に並べないことができる。
【００１５】
実施例５では、正レンズ１４は正レンズ１４の光軸１６と垂直な直線に沿って調整することができる。しかし、ＬＥＤ１２は固定されている。このことは、ＬＥＤ１２と目標領域１７の間の距離Ｄ３が固定されていることを意味する。正レンズ１４の光軸１６をＬＥＤ１２の光軸１８の近くに移動すると、光照射野の中心が正レンズ１４の光軸１６の近くに移動し、光照射野の直径Ｄ２が減少する。正レンズ１４の光軸１６をＬＥＤ１２の光軸１８から離れて移動すると、光照射野の中心が正レンズ１４の光軸１６から離れて移動し、光照射野の直径Ｄ２が増加する。正レンズ１４を左へ移動すると光照射野が左へ移動し、正レンズ１４を右へ移動すると光照射野が右へ移動する。ＬＥＤ１２の光軸１８が正レンズ１４の光軸１６の左側にあった場合、光照射野の中心は正レンズ１４の光軸１６の右側にあり、ＬＥＤ１２の光軸１８が正レンズ１４の光軸１６の右側にあった場合、光照射野の中心は正レンズ１４の光軸１６の左側にある。
【００１６】
実施例６では、正レンズ１４は正レンズ１４の光軸１６と平行な直線と、正レンズ１４の光軸１６と垂直な直線に沿って調整することができる。しかし、ＬＥＤ１２は固定されている。このことは、ＬＥＤ１２と目標領域１７の間の距離Ｄ３が固定されていることを意味する。ＬＥＤ１２と正レンズ１４の間の距離変化は光照射野の直径Ｄ２を変える。正レンズ１４の左方向または右方向への移動は光照射野を同方向に移動するとともに、光照射野の直径Ｄ２を変える。
【００１７】
図５を参照する。図５は本発明の実施例７から実施例１２による光源２０の斜視図である。光源２０はＬＥＤ１２と、ＬＥＤ１２の隣に配置されＬＥＤ１２が発した光を集光するコリメーター２２を含む。コリメーター２２は、ＬＥＤ１２が発した光を反射する被覆表面２４と、光を反射する表面２３と、光を屈折させる表面２５を備える。ＬＥＤ１２はコリメーターの焦点上またはその近くに配置されている。表面２３はＬＥＤ１２が発した光を反射する全反射表面である。
【００１８】
実施例７では、コリメーター２２は固定されている。このことは、コリメーター２２と目標領域１７の間の距離Ｄ４が固定されていることを意味する。しかし、ＬＥＤ１２はコリメーター２２の光軸２６と平行な直線に沿って調整可能なので、コリメーター２２に向かって移動するかコリメーター２２から離れて移動することができる。ＬＥＤ１２をコリメーター２２の近くに移動すると、光照射野の直径Ｄ２が増加し、ＬＥＤ１２をコリメーター２２から離れて移動すると、光照射野の直径Ｄ２が減少する。本実施例では、ＬＥＤ１２の光軸１８を光軸２６と一直線に並べるか、または光軸２６と一直線に並べないことができる。
【００１９】
実施例８では、ＬＥＤ１２はコリメーター２２の光軸２６と垂直な直線に沿って調整することができる。しかし、コリメーター２２は固定されている。このことは、コリメーター２２と目標領域１７の間の距離Ｄ４が固定されていることを意味する。ＬＥＤ１２の光軸１８をコリメーター２２の光軸２６の近くに移動すると、光照射野の中心がコリメーター２２の光軸２６の近くに移動し、光照射野の直径Ｄ２が減少する。ＬＥＤ１２の光軸１８をコリメーター２２の光軸２６から離れて移動すると、光照射野の中心がコリメーター２２の光軸２６から離れて移動し、光照射野の直径Ｄ２が増加する。ＬＥＤ１２を左へ移動すると光照射野が右へ移動し、ＬＥＤ１２を右へ移動すると光照射野が左へ移動する。ＬＥＤ１２の光軸１８がコリメーター２２の光軸２６の左側にあった場合、光照射野の中心はコリメーター２２の光軸２６の右側にあり、ＬＥＤ１２の光軸１８がコリメーター２２の光軸２６の右側にあった場合、光照射野の中心はコリメーター２２の光軸２６の左側にある。
【００２０】
実施例９では、コリメーター２２は固定されている。このことは、コリメーター２２と目標領域１７の間の距離Ｄ４が固定されていることを意味する。ＬＥＤ１２はコリメーター２２の光軸２６と平行な直線と、コリメーター２２の光軸２６と垂直な直線に沿って調整することができる。ＬＥＤ１２とコリメーター２２の間の距離変化は光照射野の直径Ｄ２を変える。ＬＥＤ１２の左方向または右方向への移動は光照射野を反対方向に移動するとともに、光照射野の直径Ｄ２を変える。
【００２１】
実施例１０では、ＬＥＤ１２は固定されている。このことは、ＬＥＤ１２と目標領域１７の間の距離Ｄ３が固定されていることを意味する。しかし、コリメーター２２はコリメーター２２の光軸２６と平行な直線に沿って調整可能なので、ＬＥＤ１２に向かって移動するかＬＥＤ１２から離れて移動することができる。コリメーター２２をＬＥＤ１２の近くに移動すると、光照射野の直径Ｄ２が増加し、コリメーター２２をＬＥＤ１２から離れて移動すると、光照射野の直径Ｄ２が減少する。本実施例では、ＬＥＤ１２の光軸１８は光軸２６と一直線に並べるか、または光軸２６と一直線に並べないことができる。
【００２２】
実施例１１では、コリメーター２２はコリメーター２２の光軸２６と垂直な直線に沿って調整することができる。しかし、ＬＥＤ１２は固定されている。このことは、ＬＥＤ１２と目標領域１７の間の距離Ｄ３が固定されていることを意味する。コリメーター２２の光軸２６をＬＥＤ１２の光軸１８の近くに移動すると、光照射野の中心がコリメーター２２の光軸２６の近くに移動し、光照射野の直径Ｄ２が減少する。コリメーター２２の光軸２６をＬＥＤ１２の光軸１８から離れて移動すると、光照射野の中心がコリメーター２２の光軸２６から離れて移動し、光照射野の直径Ｄ２が増加する。コリメーター２２を左へ移動すると光照射野が左へ移動し、コリメーター２２を右へ移動すると光照射野が右へ移動する。ＬＥＤ１２の光軸１８がコリメーター２２の光軸２６の左側にあった場合、光照射野の中心はコリメーター２２の光軸２６の右側にあり、ＬＥＤ１２の光軸１８がコリメーター２２の光軸２６の右側にあった場合、光照射野の中心はコリメーター２２の光軸２６の左側にある。
【００２３】
実施例１２では、コリメーター２２はコリメーター２２の光軸２６と平行な直線と、コリメーター２２の光軸２６と垂直な直線に沿って調整することができる。しかし、ＬＥＤ１２は固定されている。このことは、ＬＥＤ１２と目標領域１７の間の距離Ｄ３が固定されていることを意味する。ＬＥＤ１２とコリメーター２２の間の距離変化は光照射野の直径Ｄ２を変える。コリメーター２２の左方向または右方向への移動は光照射野を同方向に移動するとともに、光照射野の直径Ｄ２を変える。
【００２４】
図６Ａと図６Ｂを参照する。図６Ａは本発明の実施例１３による外科用光学システム３０の斜視図であり、図６Ｂは外科用光学システム３０の底面図である。外科用光学システム３０は筐体３２と、筐体３２の仮想下表面３６に沿って設置された複数の光源３４、３５を含む。仮想下表面３６は光源３４、３５の底端をつないで仮想的に形成した面である。各光源３４、３５は光源１０または光源２０に置き換えられることができる。筐体３２の仮想下表面３６は図５に示すような平面か、または図６Ａと図６Ｂに示すような実質的な平面である。図７Ａと図７Ｂでは、光源３５が設置された破線３８内の第一領域４０は平面であり、光源３４が設置された破線３８外の第二領域４２はやや傾斜した表面である。
【００２５】
図６Ａと図６Ｂでは、光源３４、３５が実質的に同一点に光を投射するように、光源３５のＬＥＤの光軸を集光レンズの光軸と一直線に並べ、光源３４のそれぞれのＬＥＤの光軸を集光レンズの光軸から少しずらして設けている。例えば、光源３５の左側にある光源３４についてＬＥＤの光軸は集光レンズの光軸のやや左側にあり、光源３５の右側にある光源３４についてＬＥＤの光軸は集光レンズの光軸のやや右側にある。ＬＥＤの光軸が集光レンズの光軸と一直線に並べられているので、光源３５の左側にある光源３４、光源３５の右側にある光源３４、及び光源３５はほぼ同一の領域に光を投射する。光源３４、３５がほぼ同一の領域に光を投射できるので、目標領域で実質的なガウス分布となる光強度は得られる。実質的なガウス分布が得られた後、光照射野の大きさは光源３４、３５のＬＥＤまたは集光レンズの位置を変更することで変更することができる。
【００２６】
ガウス分布の強度で光を発するほか、目標領域で非ガウス分布の光強度を得るために、各光源３４のＬＥＤの光軸と集光レンズの光軸の相対位置を調整することもできる。
【００２７】
図７Ａと図７Ｂでは、各光源３４、３５についてＬＥＤの光軸が集光レンズの光軸と一直線に並べられた場合、第二領域４２の第一領域４０に対するチルト角を最適化すれば、実質的なガウス分布の光強度は依然として得られる。実質的なガウス分布となる光照射野の大きさは、各光源３４、３５のＬＥＤの光軸と集光レンズの光軸の相対距離を調整することで変更することができる。しかし、第二領域４２の第一領域４０に対するチルト角が最適化されなかった場合、実質的なガウス分布の強度で光を発するためには、各光源３４についてＬＥＤの光軸を集光レンズの光軸から少しずらさなければならない。
【００２８】
図８を参照する。図８は本発明の実施例１５による外科用光学システム５０である。外科用光学システム５０は筐体５２と、筐体５２の仮想下表面６０に沿って設置された複数の光源５４、５６、５８を含む。各光源５４、５６、５８は光源１０または光源２０に置き換えられることができる。筐体５２の仮想下表面６０は図８に示すような平面か、または図９に示すような実質的な平面である。図９は本発明の実施例１６による外科用光学システム５０の底面図である。図９では、光源５８が設置された破線６８内の第一領域６２は平面であり、光源５６が設置された破線６８、７０間の第二領域６４は第一領域６２に対してやや傾斜した表面であり、光源５４が設置された破線７０外の第三領域６６は第二領域６４よりもっと第一領域６２に対して傾斜した表面である。このような配置では、各５４、５６のＬＥＤの光軸が集光レンズの光軸と一直線に並んだとき、目標領域で実質的なガウス分布の光強度が得られる。しかし、第二領域６４の第一領域６２に対するチルト角が最適化されなかった場合では、実質的なガウス分布の光強度を生成するために各光源５６についてＬＥＤの光軸を集光レンズの光軸からややずらさなければならない。
【００２９】
図８では、光源５４、５６、５８が実質的に同一点に光を投射するように、光源５８のＬＥＤの光軸は集光レンズの光軸と一直線に並べられ、光源５６のＬＥＤの光軸は集光レンズの光軸からややずらして設けられ、光源５４のＬＥＤの光軸は光源５６よりもっと集光レンズの光軸からずらして設けられている。したがって、目標領域では実質的なガウス分布の光強度は得られる。目標領域の大きさは、各光源５４、５６、５８のＬＥＤの光軸と集光レンズの光軸の相対距離を調整することで変更することができる。
【００３０】
図１０を参照する。図１０は本発明の実施例１７による外科用光学システム８０の底面図である。外科用光学システム５０と異なり、外科用光学システム８０では光源５８が、外科用光学システム８０の中心を囲む３つの光源８２に置き換えられている。この場合、３つの光源８２は外科用光学システム８０の中心に十分に近いので、光源８２のＬＥＤの光軸が集光レンズの光軸と一直線に並んでも、光源５４、５６のＬＥＤの光軸を集光レンズの光軸からずらせば、目標領域では依然として実質的なガウス分布の光強度が得られる。しかし、実質的なガウス分布が得られなかった場合では、それを得るためには光源８２のＬＥＤの光軸を集光レンズの光軸からややずらしてもよい。
【００３１】
図６Ａから図１０に示す実施例では、光源の数量は図に示すものに限らない。例えば、図９に示す第二領域６４では８つ以上か以下か、例えば５つの光源を設けることができ、図９に示す３つの領域より多くの領域を設けることができる。図に示す光源と領域の数量は説明のために設定されていて本発明の範囲を限定するものとして利用すべきではない。また、ＬＥＤと集光レンズの距離は集光レンズと標的物（例えば患者）の距離によって定めることが望ましく、各光源についてＬＥＤの光軸と集光レンズの光軸の間のずれの範囲は光源と外科用光学システムの距離によって定めることが望ましい。望ましくは、図２でΔｘと示されるずれの範囲は０．５ｍｍ以内であって、図２でΔｙと示されるＬＥＤと集光レンズの調整可能範囲は１ｍｍである。光源（例えば光源１０）と目標領域の距離は約１ｍである。
【００３２】
図１１を参照する。図１１は本発明の実施例１８による手術灯１００の斜視図である。手術灯１００は中央光学システム１０２と、複数の側方光学システム１０４と、モーター１０６と、複数の第三プーリー１０８と、モーター１０６に設けられたギアホイール１１０と、ギアベルト１１２を含む。中央光学システム１０２は第一筐体１１４と、第一筐体１１４に設けられた第一プーリー１１６と、第一筐体１１４に収容された複数の光源１１８とを含む。
【００３３】
次に図１２を参照する。図１２は図１１に示す側方光学システム１０４の斜視図である。各側方光学システム１０４は第二筐体１２０と、ディスク本体１２２と、複数の集光レンズ１２４と、複数のＬＥＤ１２６とを含む。第二筐体１２０は第一筐体１１４に固定され、ディスク本体１２２は第二筐体１２０の中に移動可能に収容されている。複数の集光レンズ１２４はディスク本体１２２と連動するようにディスク本体１２２に固定され、複数のＬＥＤ１２６は複数の集光レンズ１２４の上方にそれぞれ設けられるように第二筐体１２０に固定されている。次に図１３を参照する。図１３は側方光学システム１０４の図１２に示す切断線１２−１２’に沿った断面図である。図１３に示すように、各側方光学システム１０４は更に親ねじ１２８と、第二プーリー１３０と、ロッド１３２と、スプリング１３４を含む。親ねじ１２８は第二筐体１２０と同軸方式で接続され、第二プーリー１３０はギアベルト１１２で回転されるときに親ねじ１２８の上下を移動するように親ねじ１２８と噛み合っている。ロッド１３２は第二プーリー１３０が親ねじ１２８の下方へ回転されるときにディスク本体１２２を下方に押して移動させるように、ディスク本体１２２と第二プーリーに接合され、スプリング１３４は第二プーリー１３０が親ねじ１２８の上方へ回転されるときにディスク本体１２２を上方に持ち上げて移動させるように、第二筐体１２０とディスク本体１２２に接続されている。
【００３４】
次に図１１と図１３を同時に参照する。図１１に示すように、モーター１０６は第一筐体１１４に設けられ、ギアホイール１１０はモーター１０６に設けられ、第一プーリー１１６と噛み合うように第一プーリー１１６の隣に設置されている。ギアベルト１１２はモーター１０６で駆動されるときに側方光学システム１０４の各ディスク本体１２２を対応する第二プーリー１３０と同時に上下に移動させるように、第一プーリー１１６と、側方光学システム１０４の第二プーリー１３０と、第三プーリー１０８に沿って設置されている。図１２に示す側方光学システム１０４を例にすれば、モーター１０６がギアホイール１１０を駆動して第一プーリー１１６を回すとき、第二プーリー１３０はギアベルト１１２によりそれとともに回転される。次に、図１３に示す第二プーリー１３０は親ねじ１２８と噛み合っているので親ねじ１２８の上下を移動する。すなわち、第二プーリー１３０は親ねじ１２８の下方へ移動するときに、ロッド１３２を押してディスク本体１２２を下方へ移動させ、ディスク本体１２２に固定された複数の集光レンズ１２４をディスク本体１２２と同時に下方に移動させる。第二プーリー１３０が親ねじ１２８の上方へ回転されるときに、スプリング１３４はディスク本体１２２を上方へ持ち上げ、複数の集光レンズ１２４をディスク本体１２２と同時に上方に移動させる。本発明ではこのように第二プーリー１３０を回転することで、集光レンズ１２４の対応ＬＥＤ１２６に対する相対位置を調整することができる。中央光学システム１０２、側方光学システム１０４、ＬＥＤ１２６の特性と関連構成は前述と同一なので、簡潔さと便宜のために詳しい説明は省略する。
【００３５】
最後に図１４と図１５を参照する。図１４と図１５は本発明の実施例１９と実施例２０による手術灯１５０、２００の斜視図である。手術灯１５０、２００はいずれも同様の目標領域に光を発する７つの外科用光学システムを含んでいるが、図１４と図１５では３つのみ示されている。図１４に示す７つの外科用光学システムのうち、６つは等間隔で外科用光学システム１５２を囲んでおり、図１５に示す７つの外科用光学システムのうち、６つは等間隔で外科用光学システム２０２を囲んでいる。図１４の実質的なガウス分布は図１５の実質的なガウス分布より小さい光照射野を有するが、図１４の光照射野の光強度は図１５に示すものより大きい。その差は手術灯１５０、２００のＬＥＤと集光レンズの相対位置の差によるものである。これらの実施例では、外科用光学システム１５２、１５４、１５６は同一の装置であって、外科用光学システム２０２、２０４、２０６は同一の装置である。図１４に示す同様の目標領域に光を投射するために、外科用光学システム１５４、１５６は図１５に示す外科用光学システム２０４、２０６と同様に傾斜している。
【００３６】
なお、ＬＥＤと集光レンズ間のずれの調整は外科用光学システムのすべての光源のために行われることが望ましい。更に、上記光源は外科用のほか他領域にも利用できる。また、上記外科用光学システムは手術以外の場合にも利用できる。調整可能なＬＥＤまたは集光レンズを有する光源を用いる装置であるならば、本発明の範囲に属する。
【００３７】
以上のとおり、本発明は手術灯の光源においてＬＥＤの集光レンズに相対する位置を調整して手術灯から発せられた光照射野を拡大することに関するものである。従来の技術と比べて、本発明は光照射野の大きさを調整するのみならず、光照射野の大きさが変わっても目標領域で実質的なガウス分布の光強度を有する光照射野を提供することができる。したがって、光照射野を拡大または縮小しても手術灯の中心に対応する光強度を最大化することができる。
【００３８】
以上は本発明に好ましい実施例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、本発明の精神の下においてなされ、本発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来の手術灯の斜視図である。
【図２】本発明の実施例１から実施例６による光源の斜視図である。
【図３】本発明による正レンズを示す説明図である。
【図４】本発明による正レンズを示す説明図である。
【図５】本発明の実施例７から実施例１２による光源の斜視図である。
【図６Ａ】本発明の実施例１３による外科用光学システムの斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示す外科用光学システムの底面図である。
【図７Ａ】本発明の実施例１４による外科用光学システムの斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示す外科用光学システムの底面図である。
【図８】本発明の実施例１５による外科用光学システムの底面図である。
【図９】本発明の実施例１６による外科用光学システムの底面図である。
【図１０】本発明の実施例１７による外科用光学システムの底面図である。
【図１１】本発明の実施例１８による手術灯の斜視図である。
【図１２】図１１に示す側方光学システムを示す斜視図である。
【図１３】図１２に示す側方光学システムの切断線１２−１２’に沿った断面図である。
【図１４】本発明の実施例１９による手術灯の斜視図である。
【図１５】本発明の実施例２０による手術灯の斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０、２０、３４、３５、５４、５６、５８、８２、１１８  光源
１２、１２６  ＬＥＤ
１４  正レンズ
１６  正レンズの光軸
１７  目標領域
１８  ＬＥＤ１２の光軸
２２  コリメーター
２３  光を反射する表面
２４  光を反射する被覆表面
２５  光を屈折させる表面
２６  コリメーター２２の光軸
３０、５０、８０、１５２、１５４、１５６、２０２、２０４、２０６  外科用光学システム
３６、６０  仮想下表面
３８、６８、７０  破線
４０、６２  第一領域
４２、６４  第二領域
５２  筐体
６６  第三領域
１００、１５０、２００  手術灯
１０２  中央光学システム
１０４  側方光学システム
１０６  モーター
１０８  第三プーリー
１１０  ギアホイール
１１２  ギアベルト
１１４  第一筐体
１１６  第一プーリー
１２０  第二筐体
１２２  ディスク本体
１２４  集光レンズ
１２８  親ねじ
１３０  第二プーリー
１３２  ロッド
１３４  スプリング
Ｄ１  正レンズ１４と目標領域１７の間の距離
Ｄ２  光照射野の直径
Ｄ３  ＬＥＤ１２と目標領域１７の間の距離
Ｄ４  コリメーター２２と目標領域１７の間の距離
【図１】
2008253744.tif 000003
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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