(57)【要約】【課題】本発明は、発光部と被照射物との距離の如何を問わず、光強度が均一となる光を被照射物に照射できる歯科用光照射器を提供する。【解決手段】手持部材５の先端近傍に、被照射物に向けて光を出射する複数のＬＥＤペレット２を用いた発光部を備えた歯科用光照射器であって、前記ＬＥＤペレット２が出射する光に対する光学的な拡散作用を持つ光学素子である光ロッド２０を備え、この光ロッド２０により伝達する光束を被照射物側に伝わるに従い拡散させ、被照射物の作用面２１で均一な光強度とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
手持部材の先端近傍に、被照射物に向けて光を出射する発光部を備えた歯科用光照射器であって、
前記発光部が出射する光に対する光学的な拡散作用を持つ光学素子を備えたことを特徴とする歯科用光照射器。
【請求項２】
手持部材の先端近傍に、被照射物に向けて光を出射する複数の半導体発光素子からなる発光部を備えた歯科用光照射器であって、
前記半導体発光素子が出射する光に対する光学的な拡散作用を持つ光学素子を備えたことを特徴とする歯科用光照射器。
【請求項３】
手持部材の先端近傍に、被照射物に向けて光を出射する複数の発光層を持つ半導体発光素子ペレットからなる発光部を備えた歯科用光照射器であって、
前記複数の発光層を持つ半導体発光素子ペレットが出射する光に対する光学的な拡散作用を持つ光学素子を備えたことを特徴とする歯科用光照射器。
【請求項４】
光学的拡散作用を持つ光学素子が、発光部側から被照射物側に向かうに従ってその光路の有効径が大きくなっている光ロッドからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の歯科用光照射器。
【請求項５】
光学的拡散作用を持つ光学素子が、微小レンズ群からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の歯科用光照射器。
【請求項６】
光学的拡散作用を持つ光学素子が、凹レンズからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の歯科用光照射器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯の修復用光重合レジン等に光を照射する歯科用光照射器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、手持部材の先端に半導体発光素子である複数のＬＥＤペレットを配置して、このＬＥＤペレットから直接被照射物である歯の修復用光重合レジン等に光を照射するように構成した歯科用光照射器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１７７３０２号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された従来の歯科用光照射器の場合、複数のＬＥＤペレットからの光束は、半導体発光素子と被照射物との距離が近づくにつれて不均一性が大きくなる。
【０００５】
これは光束がある一定の広がり角を持って広がるためであり、ＬＥＤペレットから被照射物までの距離が充分でないと、被照射物に不均一な光作用を与えてしまう。この結果、被照射物が光重合レジンである場合は、不均一な重合を起こさせ結果的に強度的に弱いレジンを生成してしまう。また充分に重合されなかったレジン部位から生態環境に好ましくない影響を与える物質が溶出する可能性が指摘されている。
【０００６】
さらに重合度合いの違いからレジン内部に応力が発生して、強度的に弱いだけでなく、歯との接合部分に隙間が生じることにより、２次的にカリエスを生じさる可能性さえあった。また、被照射物が光反応型歯面漂白用材料である場合、不均一な光作用の結果、まだらに歯面漂白を行うことになり、審美性が著しく損なわれる場合も生じていた。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、発光部と被照射物との距離の如何を問わず、光強度が均一となる光を被照射物に照射できる歯科用光照射器を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、手持部材の先端近傍に、被照射物に向けて光を出射する発光部を備えた歯科用光照射器であって、前記発光部が出射する光に対する光学的な拡散作用を持つ光学素子を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、前記手持部材の先端近傍に設けた発光部から出射された光束は、光学的な拡散作用を持つ光学素子端面に入射し、この光学素子内を伝達される光が被照射物側に伝わるに従い各々の光束が拡散する。この結果、発光部と被照射物との距離の如何を問わず、被照射物の入射端では均一な光強度とすることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、手持部材の先端近傍に、被照射物に向けて光を出射する複数の半導体発光素子からなる発光部を備えた歯科用光照射器であって、前記半導体発光素子が出射する光に対する光学的な拡散作用を持つ光学素子を備えたことを特徴とする歯科用光照射器。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、複数の半導体発光素子から照射された光束は、光学的な拡散作用を持つ光学素子端面に入射し、この光学素子内を伝達される光が被照射物側に伝わるに従い各々の光束が拡散する。この結果、発光部と被照射物との距離の如何を問わず、被照射物の入射端では均一な光強度とすることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、手持部材の先端近傍に、被照射物に向けて光を出射する複数の発光層を持つ半導体発光素子ペレットからなる発光部を備えた歯科用光照射器であって、前記複数の発光層を持つ半導体発光素子ペレットが出射する光に対する光学的な拡散作用を持つ光学素子を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、複数の発光層を持つ半導体発光素子ペレットから照射された光束は、光学的な拡散作用を持つ光学素子端面に入射し、この光学素子内を伝達される光が被照射物側に伝わるに従い各々の光束が拡散する。この結果、発光部と被照射物との距離の如何を問わず、被照射物の入射端では均一な光強度とすることができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の歯科用光照射器において、光学的拡散作用を持つ光学素子が、発光部側から被照射物側に向かうに従ってその光路の有効径が大きくなっている光ロッドからなることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、前記光ロッドが発光部側から被照射物側に向かうに従ってその光路の有効径が大きくなっているので、光束は被照射物側に伝わるに従い、各々光束が交じり合うために光の拡散作用がより高まり、被照射物の入射端ではより均一な光強度が得られる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の歯科用光照射器において、光学的拡散作用を持つ光学素子が、微小レンズ群からなることを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、発光部から出射された光束が、微小レンズ群から構成される光学素子を通過する際に光強度の強い部分と弱い部分が混ざり合い均一化されるので、被照射物の入射端では均一な光強度が得られる。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の歯科用光照射器において、光学的拡散作用を持つ光学素子が、凹レンズからなることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項６記載の発明によれば、発光部から出射された光束が、凹レンズから構成される光学素子を通過する際に凹レンズの光の拡散作用で光強度の強い部分のみを拡大するので、被照射物の入射端では均一な光強度がが得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の歯科用光照射器を示すものであり、この歯科用光照射器は、円筒状の基板保持部１０により保持される円形のペレット基板１及びこのペレット基板１上に配置した複数個（例えば５０個、図１では３個のみ図示している）の半導体発光素子であるＬＥＤペレット２により発光部を構成するとともに、ペレット基板１を介してＬＥＤペレット２に接続した通電用のリード線４、リード線４の外周を覆うリード線カバーを兼ねる空洞の手持部材５を備えている。この手持部材５は、基板保持部１０に対して、その一端外周に形成した雄ネジ５ａを基板保持部１０の内周に形成した雌ネジ１０ａに螺合することで一体的に取り付けている。
【００２２】
さらに、前記ＬＥＤペレット２からの光の出射側となる配置で前記基板保持部１０に基端２０ｂ側をＯリング３を介して装着した拡散作用を発揮する光学素子である略Ｌ状（又はく字状）に曲げた円棒状の光ロッド２０を備えている。
【００２３】
この光ロッド２０は、前記ＬＥＤペレット２が出射する光を拡散させ被照射物２２における作用面２１の光強度のむらを少なくし均一化する拡散作用を発揮するものである。前記光ロッド２０は、Ｏリング３を介して基板保持部１０により抜けないように保持されているが、滅菌等の際には簡単に着脱できるようになっている。
【００２４】
さらに、本実施の形態１の歯科用光照射器は、ペレット基板１上のＬＥＤペレット２を冷却するための空気を手持部材５内に入れる空気管１１、ＬＥＤペレット２の発熱により暖められた空気を基板保持部１０を経て外部に逃すための空気逃げ穴１２を備えている。
【００２５】
前記光ロッド２０は、ＬＥＤペレット２に近い基端２０ｂから作用面２１に向けて光を出射する出射端２０ａに至るに従い光路の有効径が増加する形状に形成している。即ち、基端２０ｂの径φ１、出射端２０ａの径φ２とするとき、φ１＜φ２としている。
【００２６】
本実施の形態１の歯科用光照射器によれば、複数のＬＥＤペレット２から照射された光束は、光学的な拡散作用を持つ光ロッド２０の基端２０ｂに入射し、この光ロッド２０内を伝達される光が被照射物２２側に伝わるに従い各々の光束が拡散する。
【００２７】
特に光ロッド２０は、発光部側から被照射物側に向かうに従ってその光路の有効径が大きくなっているので、光ロッド２０内での、光束は被照射物側に伝わるに従い、各々光束が交じり合うために光の拡散作用がより高まる。この結果、複数のＬＥＤペレット２から構成される発光部と被照射物２２の作用面２１との距離の如何を問わず、被照射物２２の作用面２１では均一性が高く歯科向けの光重合用として充分な光強度とすることができる。
【００２８】
（実施の形態２）
次に、図２を参照して本発明の実施の形態２について説明する。
【００２９】
図２に示す実施の形態２の歯科用光照射器における手持部材５の構造は、実施の形態１の場合と同様であるが、本実施の形態２においては基板保持部１０の替わりに、筒状保持部材３５を使用し、手持部材５の一端外周に形成した雄ネジ５ａを筒状保持部材３５の内周に形成した雌ネジ３５ａに螺合することで筒状保持部材３５を手持部材５に一体的に取り付けている。
【００３０】
筒状保持部材３５には、後述するリード線４の外周を覆う略Ｌ状に曲げた手持部材カバー３６が連結されている。この手持部材カバー３６の筒状保持部材３５側はＯリング３を介してこの筒状保持部材３５の先端側に着脱可能に取り付けられている。
【００３１】
複数のＬＥＤペレット２を搭載したペレット基板１は実施の形態１の場合と同様にして手持部材カバー３６の先端側に一体的に取り付けられている。この結果、複数のＬＥＤペレット２からなる発光部の光の照射方向は図２おいて真下に向く状態となっている。更に、手持部材カバー３６のペレット基板１の近傍位置には放熱用の空気逃げ穴３６ｂが形成されている。
【００３２】
さらに、本実施の形態２の歯科用光照射器においては、ペレット基板１の図２において下側の位置において、例えばガラス製の筒状光学部材３１を手持部材カバー３６に対する螺合により着脱可能に取り付けている。即ち、手持部材カバー３６の突出端の内周に形成した雌ネジ３６ａに対して、筒状光学部材３１の外周上部に形成した雄ネジ３１ａを螺合している。
【００３３】
前記筒状光学部材３１の内部には光の拡散作用を有する光学素子である複数の微小レンズを列設した微小レンズ群３２を前記ＬＥＤペレット２からの光束の方向と直交する配置で一体に備えている。尚、微小レンズ群３２は、筒状光学部材３１の筒部と別体で形成し、接着等により筒状光学部材３１と一体化する構成も可能である。
【００３４】
さらに、被照射物２２の作用面２１から微小レンズ群３２までの距離を一定以上に保持できるように、筒状光学部材３１の先端部の形状は微小レンズ群３２の列設面よりもわずかに外方に突出した突出筒部３１ｂとしている。
【００３５】
本実施の形態２の歯科用光照射器によれば、前記ＬＥＤペレット２から出射され被照射物２２に向かう光束は、微小レンズ群３２により光強度の強い部分と弱い部分とが拡散され交じり合い均一化されるので、被照射物２２の作用面２１では歯科向けの光重合用として充分な均一性を持ちかつ充分な光強度とすることができる。
【００３６】
また、前記手持部材カバー３６は、前記筒状保持部材３５に対して着脱可能でり、また、筒状光学部材３１は手持部材カバー３６から離脱させることができるので、微小レンズ群３２の滅菌処理を容易に行うことができる。
【００３７】
（実施の形態３）
次に、図３を参照して本発明の実施の形態３について説明する。
【００３８】
図３に示す実施の形態３の歯科用光照射器は、実施の形態２の歯科用光照射器と基本的な構成は同様であり、同一要素には同一符号を付して示す。
【００３９】
本実施の形態３の歯科用光照射器においては、前記複数のＬＥＤペレット２の替わりに、複数の発光層を多層配置に持つ半導体発光素子ペレットであるＬＥＤペレット２Ａをスペーサ４２を介してペレット基板１上に複数個搭載したことが特徴である。ＬＥＤペレット２Ａは、前記ＬＥＤペレット２に比べ、直径で３倍程度の大きさを有し、この結果、ペレット基板１上には例えばＬＥＤペレット２Ａは４個程度（図３に示す例では２個のみ図示）配置される。
また、本実施の形態３の歯科用光照射器においては、例えばアルミニウム、銅等の金属からなる放熱作用を発揮する略Ｌ状に曲げたヒートシンク部３３の一端を前記手持部材５に取り付け、ヒートシンク部３３の他端側を前記ペレット基板１の裏面（ＬＥＤペレット２Ａの搭載面とは反対側の面）に接合している。尚、本実施の形態３においてはリード線は図示省略している。
【００４０】
本実施の形態３の歯科用光照射器によれば、前記ＬＥＤペレット２Ａから出射され被照射物２２に向かう光束は、実施の形態２の場合と同様微小レンズ群３２により光強度の強い部分と弱い部分とが拡散され交じり合い均一化されるので、被照射物２２の作用面２１では歯科向けの光重合用として充分な均一性を持ちかつ充分な光強度とすることができる。また本実施の形態３の歯科用光照射器においては、複数の発光層を多層配置に持つＬＥＤペレット２Ａを用いているので、実施の形態２の場合と比べ被照射物２２の作用面２１では歯科向けの光重合用として充分な均一性を持ちかつより光強度を高めることができる。
【００４１】
また、前記手持部材カバー３６は、前記筒状保持部材３５に対して着脱可能でり、また、筒状光学部材３１は手持部材カバー３６から離脱させることができるので、微小レンズ群３２の滅菌処理を容易に行うことができることは実施の形態２の場合と同様である。
【００４２】
（実施の形態４）
次に、図４を参照して本発明の実施の形態４について説明する。
【００４３】
図４に示す実施の形態４の歯科用光照射器は、実施の形態２の歯科用光照射器と基本的な構成は同様であるが、前記筒状光学部材３１の替わりに、内周面を鏡面とした筒状のテーパーミラースペーサ５１を内装するとともに、ＬＥＤペレット２からの光束に対して光の拡散作用を発揮する光学素子としての凹レンズ５３をＬＥＤペレット２の前方配置となる形状の光学部材５２を手持部材カバー３６にネジ結合により連結したことが特徴である。
【００４４】
本実施の形態４の歯科用光照射器によれば、複数のＬＥＤペレット２から出射される光や、ＬＥＤペレット２の周辺に配置されたテーパーミラースペーサ５１の鏡面から反射した光の重なり合う部分を、前記凹レンズ５３の光の拡散作用で光強度の強い部分を拡大して被照射物２２の作用面２１に照射することで、被照射物２２の作用面２１上に均一性を持ち歯科向けの光重合用として好適な光強度を得ることができる。
【００４５】
（実施の形態５）
次に、図５を参照して本発明の実施の形態５について説明する。図５に示す実施の形態５の歯科用光照射器は、実施の形態４の歯科用光照射器と基本的な構成は同様であるが、本実施の形態５においては、前記ＬＥＤペレット２の替わりに、実施の形態３と同様な複数の発光層を多層配置に持つ半導体発光素子ペレットである３個のＬＥＤペレット２Ａを各々光路の中央方向を向くようにアングルスペーサ６１を介してペレット基板１上に傾斜配置でかつ図６に示すように例えば１２０度対称配置で搭載したことが特徴である。
【００４６】
３個構成のＬＥＤペレット２Ａは、各々アングルスペーサ６１により光路の中央部に向けて光を出射するように傾斜配置となっている。また、前記テーパーミラースペーサ５１はＬＥＤペレット２Ａから周辺へ漏れる光を光路の中央部へ集めてさらに中央部の光強度を強める作用を発揮する。
【００４７】
本実施の形態５の歯科用光照射器によれば、複数（例えば３個）のＬＥＤペレット２Ａから出射される光や、ＬＥＤペレット２Ａの周辺に配置されたテーパーミラースペーサ５１の鏡面から反射した光の重なり合う部分は若し凹レンズ５３が無ければ図７に示すように重なり合い、光強度のむら（例えば光束が３重に重なるエリアを１００％とすると、光束が２重に重なるエリアでは８０％、光束が重にならないエリアでは６０％）が生じるが、本実施の形態５においては、例えば図７の１００％エリアに相当する光束のみを前記凹レンズ５３の拡散作用で拡大して図７にハッチングを付して示すような光強度の強い１００％エリアを作用面２１上に得ることができる。
【００４８】
（実施の形態６）
次に、図８を参照して本発明の実施の形態６について説明する。図８に示す実施の形態６の歯科用光照射器は、実施の形態５の歯科用光照射器と基本的な構成は同様であるが、本実施の形態６においては、図３に示す実施の形態３の場合と同様な構造のヒートシンク部３３を用いていることが特徴である。尚、本実施の形態６においてはリード線は図示省略している。本実施の形態６によれば、実施の形態５の歯科用光照射器と同様な作用効果を発揮させることができる。
【００４９】
実施の形態５、６において、前記凹レンズ５３の替わりに、図示していないがオパール光拡散ガラスを使用しても良い。オパール光拡散ガラスは、ガラス面の片側にオパールの薄い層を施したものであり、すりガラス等よりも拡散作用が大きくより均質な光強度が得られる。
【００５０】
以上説明した実施の形態１，２，４においては、ＬＥＤペレット２の替わりに実施の形態３の複数の発光層を持つＬＥＤペレット２Ａを用いる構成も可能であり、この場合には作用面２１上に歯科向けの光重合用として充分な均一性を持ちかつより充分な光強度を得ることができる。
【００５１】
また、前記発光部としてはＬＥＤペレット２又はＬＥＤペレット２Ａに替えてＬＤ（レーザダイオード）ペレットを使用することもできる。ＬＤペレットの場合はレーザ光の広がり角はＬＥＤペレット２又はＬＥＤペレット２Ａからの光に比べて極めて小さいために均一に照射する効果はより大きいと言える。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、手持部材の先端近傍に設けた発光部から出射された光束を、光学的な拡散作用を持つ光学素子の作用によって拡散させ、被照射物の入射端で発光部と被照射物との距離の如何を問わず、歯科向けの光重合用として充分な均一性を持ちかつ充分な光強度とすることができる歯科用光照射器を提供することができる。
【００５３】
請求項２記載の発明によれば、半導体発光素子から照射された光束を、光学的な拡散作用を持つ光学素子の作用によって拡散させ、被照射物の入射端で発光部と被照射物との距離の如何を問わず、歯科向けの光重合用として充分な均一性を持ちかつ充分な光強度とすることができる歯科用光照射器を提供することができる。
【００５４】
請求項３記載の発明によれば、複数の発光層を持つ半導体発光素子ペレットから照射された光束を、光学的な拡散作用を持つ光学素子の作用によって拡散させ、被照射物の入射端で発光部と被照射物との距離の如何を問わず、歯科向けの光重合用として充分な均一性を持ちかつより充分な光強度とすることができる歯科用光照射器を提供することができる。
【００５５】
請求項４記載の発明によれば、拡散作用を持つ光学素子として発光部側から被照射物側に向かうに従ってその光路の有効径が大きくなっている光ロッドを使用した構成で拡散作用を高め、被照射物の入射端で歯科向けの光重合用としてより充分な均一性を持ちかつ充分な光強度を得ることができる歯科用光照射器を提供することができる。
【００５６】
請求項５記載の発明によれば、発光部から出射された光束が、微小レンズ群から構成される光学素子を通過する際に光強度の強い部分と弱い部分が拡散し均一化されるので、被照射物の入射端で歯科向けの光重合用として充分な均一性を持ちかつ充分な光強度を得ることができる歯科用光照射器を提供することができる。
【００５７】
請求項６記載の発明によれば、発光部から出射された光束が、凹レンズから構成される光学素子を通過する際に凹レンズの光の拡散作用で光強度の強い部分のみを拡大するので、被照射物の入射端で歯科向けの光重合用として充分な均一性を持ちかつ充分な光強度を得ることができる歯科用光照射器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の歯科用光照射器の構成を示す概略部分断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２の歯科用光照射器の構成を示す概略部分断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３の歯科用光照射器の構成を示す概略部分断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４の歯科用光照射器の構成を示す概略部分断面図である。
【図５】本発明の実施の形態５の歯科用光照射器の構成を示す概略部分断面図である。
【図６】本発明の実施の形態５の歯科用光照射器のＬＥＤペレットの配置を示す平面図である。
【図７】本実施の形態５の歯科用光照射器における被照射物の作用面上で照射状態を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態６の歯科用光照射器の構成を示す概略部分断面図である。
【符号の説明】
１  ペレット基板
２  ＬＥＤペレット
２Ａ  ＬＥＤペレット
３  Ｏリング
４  リード線
５  手持部材
１０  基板保持部
１１  空気管
１２  空気逃げ穴
２０  光ロッド
２０ａ  出射端
２０ｂ  基端
２１  作用面
２２  被照射物
３１  筒状光学部材
３１ｂ  突出筒部
３２  微小レンズ群
３３  ヒートシンク部
３５  筒状保持部材
３６  手持部材カバー
３６ｂ  空気逃げ穴
４２  スペーサ
５１  テーパーミラースペーサ
５２  光学部材
５３  凹レンズ
６１  アングルスペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004159999.tif 000006
【図５】
2004159999.tif 000007
【図６】
2004159999.tif 000008
【図７】
2004159999.tif 000009
【図８】
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