(57)【要約】【課題】少数の色の単色光源からの光エネルギーを合成する効率的な手段を提供する。【解決手段】　治療器具用のライトは、それぞれが入射光線を発生する複数の光源と、各入射光線を出力光線に合成する手段とを有している。光源の少なくとも第１の光源は第１の特性の波長を有し、光源の少なくとも第２の光源は第２の特性の波長を有し、出力光線は、第１および第２の特性の波長によって定められた範囲内で２５％以内で変動する強度を示す。【選択図】　図１
2004136094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　治療器具用のライトであって、
　それぞれが入射光線を発生する複数の光源と、
　前記各入射光線を出力光線に合成する手段とを有し、
　前記光源の少なくとも第１の光源は第１の特性の波長を有し、前記光源の少なくとも第２の光源は第２の特性の波長を有し、前記出力光線は、前記第１および第２の特性の波長によって定められた範囲内で２５％以内で変動する強度を示すライト。
【請求項２】
　前記第１および第２の光源は発光ダイオードである、請求項１に記載のライト。
【請求項３】
　前記第１および第２の特性の波長によって定められた範囲は約３２ナノメートルである、請求項１に記載のライト。
【請求項４】
　前記第１の特性の波長は約４６０ナノメートルである、請求項３に記載のライト。
【請求項５】
　前記出力光線は、約６９ナノメートルのスペクトル幅を有する、請求項１に記載のライト。
【請求項６】
　前記第１および第２の特性の波長によって定められた範囲内での前記出力光線の強度は、前記第１および第２の光源によって発生された前記各入射光線の最大強度の９０％以上である、請求項１に記載のライト。
【請求項７】
　治療器具用の光を発生する方法であって、
　各光源が入射光線を発生する複数の光源を備えるステップと、
　前記各入射光線を出力光線に合成するステップとを有し、
　前記光源の少なくとも第１の光源は、上限の波長で終わる第１のスペクトル幅を有し、前記光源の第２の光源は、下限の波長で終わる第２のスペクトル幅を有し、前記第１および第２の光源は、前記第１の光源の前記上限の波長と前記第２の光源の前記下限の波長がほぼ一致するように選択されている方法。
【請求項８】
　治療器具用のライトであって、
　それぞれが入射光線を発生する複数の発光ダイオードと、
　前記各入射光線を出力光線に合成する手段とを有し、
　前記発光ダイオードの少なくとも１つは白色光を発生し、前記発光ダイオードの少なくとも他の１つは、赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色、および紫色を有する群から選択された単一色で特徴づけられる光を発生するライト。
【請求項９】
　前記発光ダイオードの１つまたは複数は青色として特徴づけられる入射光線を発生し、前記出力光線のスペクトル幅は緑色として特徴づけられる成分の出力を含んでいる、請求項８に記載のライト。
【請求項１０】
　少なくとも１つの前記青色発光ダイオードは、４６０ナノメートルの特性の波長を有する少なくとも１つの発光ダイオードと、４７０ナノメートルの特性の波長を有する少なくとも１つの発光ダイオードとを有する、請求項９に記載のライト。
【請求項１１】
　少なくとも１つの前記青色発光ダイオードは、４６０ナノメートルの特性の波長を有する少なくとも１つの発光ダイオードを有し、前記複数の発光ダイオードは、４９２ナノメートルの特性の波長を有する少なくとも１つの発光ダイオードを有する、請求項９に記載のライト。
【請求項１２】
　治療器具用のライトであって、
　キャリアーと、
　前記キャリアー上に取り付けられた複数の光源と、
　複数の光ファイバー束であって、各々の該光ファイバー束の受光端面が前記複数の光源の１つから入射光線を受取るように配置され、各々の前記光ファイバー束のファイバーの送出端面が任意に結合されて、合成された光ビームを出力する単一の出力面を形成している光ファイバー束とを有するライト。
【請求項１３】
　前記合成された光ビームが治療器具の光導波路に導かれるように、前記キャリアーと、前記複数の光源と、前記複数の光ファイバー束と、前記治療器具の光導波路との位置を決めるハウジングをさらに有する、請求項１２に記載のライト。
【請求項１４】
　前記複数の光源は複数の発光ダイオードを含む、請求項１２に記載のライト。
【請求項１５】
　複数のレンズをさらに有し、各々の該レンズは、前記複数の発光ダイオードのうちの１つの発光ダイオードと前記複数の光ファイバー束のうちの１つの光ファイバー束の入力端面との間に配置され、該発光ダイオードからの前記入射光線のほとんどすべてのエネルギーを該１つの光ファイバー束の該入力端面に導くように作動する、請求項１４に記載のライト。
【請求項１６】
　前記各レンズは、
　前記入射光線の光線を前記光ファイバー束の前記入力面に向けて導く平行化部材と、
　導かれた該光線のほとんどすべてを前記入力面の表面領域に入射させる平凸型の部材とを有する、請求項１５に記載のライト。
【請求項１７】
　前記複数の光ファイバー束の個々のファイバーは、前記単一の出力面を形成するように任意に配置されている、請求項１２に記載のライト。
【請求項１８】
前記キャリアーは、前記複数の光源によって発生された熱を放散するように作動する、請求項１２に記載のライト。
【請求項１９】
　前記複数の光源は各々、熱伝導性の合成物によって前記キャリアーに熱的に結合されている、請求項１８に記載のライト。
【請求項２０】
　治療器具用のライトであって、
　第１の終端に複数の空洞を、反対側の第２の終端にオリフィスを有し、前記複数の空洞はそれぞれ前記オリフィスと光学的につながっているハウジングと、
　それぞれが前記複数の空洞の１つの中に固定して取り付けられ、入射光線を発生する複数の光源と、
　複数のレンズであって、該レンズが前記複数の光源のうちの１つと前記オリフィスとの間に光学的に置かれるように、該複数の空洞のうちの１つに固定して取り付けられているレンズ
　とを有するライト。
【請求項２１】
　前記複数の光源は複数の発光ダイオードを含む、請求項２０に記載のライト。
【請求項２２】
　前記オリフィスは治療器具の光導波路を固定して支持し、前記各レンズは、前記の１つの空洞内の前記光源の入射光線のほとんどすべてのエネルギーを前記治療器具の光導波路の光入力面に導くように作動する、請求項２０に記載のライト。
【請求項２３】
　前記各レンズは、
　入射光線の光線を前記オリフィスに向けて導く平行化部材と、
　導かれた光線のほとんどすべてを前記入力面に入射させる平凸型の部材とを有する、請求項２０に記載のライト。
【請求項２４】
　前記複数の光源はそれぞれ、いずれかの前記複数の空洞の１つの空洞の後端に取り付けられたキャリアーに取り付けられている、請求項２０に記載のライト。
【請求項２５】
　前記各キャリアーは、取り付けられた前記光源によって発生された熱を放散するように作動する、請求項２４に記載のライト。
【請求項２６】
　取り付けられた前記光源は、熱伝導性の合成物によって前記キャリアーに熱的に結合されている、請求項２５に記載のライト。
【請求項２７】
　歯科用の治療器具であって、
　キャリアーと、
　前記キャリアー上に取り付けられた複数の光源と、
　複数の光ファイバー束であって、各々の該光ファイバー束の受光端面が前記複数の光源のうちの１つから入射光線を受取るように配置され、かつ各々の前記光ファイバー束の送出端面が合成された光ビームを出力する単一の出力面を形成するように配置されている光ファイバー束
　とを有するライトを有する治療器具。
【請求項２８】
　歯科用の治療器具であって、
　第１の終端に複数の空洞を、反対側の第２の終端にオリフィスを有し、前記複数の空洞はそれぞれ前記オリフィスと光学的につながっているハウジングと、
　前記複数の空洞の１つの中に固定して取り付けられ、入射光線を発生する複数の光源と、
　複数のレンズであって、該レンズが前記複数の光源のうちの１つと前記オリフィスとの間に光学的に置かれるように、該複数の空洞のうちの１つに固定して取り付けられているレンズ
　とを有するライトを有する治療器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、光活性の複合物材料を硬化するのに使用されるライトに関する。特に、本発明は、出力が一体的に合成されて、種々の光活性の複合物を硬化するのに適した光スペクトルを発生する、２または３つ以上の光源を有する硬化用ライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
　光活性の複合物はよく知られており、種々の商用の用途に使用されている。このような複合物は、例えば、修復作業や歯根管の充填を含むドリル加工を必要とする処理において広く使用されている。いくつかの公知の歯科用の複合物は、例えば、ブリリアントライン（BRILLIANT LINE）、ゼット１００（Z-100）、ティピーエイチ（TPH）、カリスマ（CHARISMA）、およびハーキュライトアンドブロディジィ（HERCULITE＆BRODIGY）という商品名で販売されている。
【０００３】
　歯科用の複合物は、通常液体と粉末の成分を有しており、混ぜ合わされてペーストを形成する。複合物の硬化は液体成分の蒸発を必要とし、それによって合成物を硬化させている。従来、硬化は空気乾燥によって実施されていたが、著しく時間がかかるという欠点があった。この時間は患者に対して大きな不便を強いる場合がある。より最近では、光活性の硬化促進剤を含む合成材料を使用することが、硬化時間を減少させる手段として歯科の分野で一般的になってきた。この動向にしたがって、硬化ライトが歯科治療の用途に開発されてきた。このような硬化ライトの例は本明細書にも参照されて組み込まれている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
　従来の歯科用の硬化ライトは、一般に、光を発生させるフィラメントと、光を導く反射体と、しばしば透過波長を制限するフィルタとを組み込んだ、タングステンフィラメントハロゲンランプを使用している。例えば、青色フィルタを、透過光線を４００から５００ナノメートル（ｎｍ）の領域の波長に制限するのに使用してもよい。光は、通常、フィルタをかけられたランプから光導波路へ導かれ、光導波路はその使用端から出射する光を硬化される材料に隣接した位置に導く。
【０００５】
　フィルタは一般に、選択された合成複合物材料の光活性化特性に従って選択される。例えば、青色光は、約４７０ｎｍの青色光吸収ピークを有するショウノウキニーネ材(Camphoroquinine)等の合成硬化促進剤を励起するのに効果的であることが判明している。いったん励起されると、ショウノウキニーネ材硬化促進剤は、次に合成物の第三アミン成分中の遊離基の発生を刺激し、その結果重合と硬化を生じさせる。
【０００６】
　異なる光特性を持った種々の光重合開始剤を使用して、より多くの光活性複合物が開発されている。例えば、歯列矯正の接着剤は、約４４０ｎｍの光吸収ピークを持つ緑色光が存在する状態で遊離基が発生するフェノールプロパンジオン硬化促進剤で製造されている。したがって、種々の複合物が効果的に使用されるためには、いくつかの色の光を供給できる硬化ライトを有することが望ましいであろう。
【０００７】
　ハロゲンランプは通常広い光スペクトルを発生させるので、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）等の他のより単色に近い光源よりも有利に思われよう。しかし、従来のハロゲンベースのライトに関する問題は、ランプ、フィルタ、および反射体が時間とともに劣化するという点にある。この劣化は、例えばハロゲンランプによって発生された著しい熱によって特に加速される。この熱は例えば、フィルタに膨れをつくり、反射体を変色させ、その結果光出力や硬化効率の低下をもたらす。熱は、ライトに送風装置を追加することによって放散することができるが、送風機は、他の望ましくない効果（例えば、歯科医によって患者の口に加えられたであろう細菌性のエアゾールを、望ましくなく分散してしまうこと。）をもたらす可能性がある。キセノンやレーザー光源を使用した代替のランプ技術が研究されたが、これらの技術は高価になりがちで、大量の電力を消費し、著しい熱を発生した。レーザー技術は厳しい安全予防手段も必要とした。
【０００８】
　ＬＥＤおよびＬＤは、優れたコストと寿命特性を有しているので、ハロゲン硬化光源に対する良好な代替品であるように思われる。ＬＥＤやＬＤは熱をほとんど発生しないので、患者に苛立ちや不快感を与える危険性もほとんどない。しかし、個々のＬＥＤやＬＤは、比較的単色の光エネルギーを発生する傾向がある。
【０００９】
　カオ（Cao）は、複数のＬＥＤまたはＬＤを単一の硬化ライトに組み込んだ硬化ライトシステムを開示している（例えば、特許文献２参照。）。複数のＬＥＤまたはＬＤは、熱放散を容易にするため単一の放熱器に設置されており、硬化対象物に向けられた透明な焦点ドームまたは窓から光を放射している。
【特許文献１】米国特許第５，９７５，８９５号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３３１，１１１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
　カオは、異なった特性の波長に敏感な光重合開始剤を有する種々の合成材料を硬化するために、異なった特性の波長を有する複数のＬＥＤおよびＬＤが選択されてもよいと述べている。しかし、カオは、種々の合成材料を硬化する光エネルギーの広く連続的なスペクトルを発生するための、少数の色の単色光源からの光エネルギーを合成する効率的な手段を開示するには至っていない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
　従来技術の限界は、それぞれが入射光線を発生する複数の光源と、複数の入射光線を単一の出力光線に合成する手段とを有する新規な硬化ライトによって克服される。本発明の第１の実施態様において、光源の少なくとも第１の光源は第１の特性の波長を有し、光源の少なくとも第２の光源は第２の特性の波長を有し、出力光線は、第１および第２の特性の波長によって定められた範囲内で２５％以内で変動する強度を示すように選択される。この結果は、例えば、複数の光源の第１の光源は、上限の波長で終わる第１のスペクトル幅を有し、複数の光源の第２の光源は、下限の波長で終わる第２のスペクトル幅を有し、第１および第２の光源を、第１の光源の上限の波長と第２の光源の下限の波長がほぼ一致するように選択することで実現することができる。
【００１２】
　本発明の第２の実施態様において、出力光線が緑色として特徴づけられる光成分を含むように、光源の少なくとも１つは青色として特徴づけられる入射光線を発生する発光ダイオードであり、別の光源は白色として特徴づけられる入射光線を発生する発光ダイオードであるように選択されている。
【００１３】
　本発明の第３の実施態様において、入射光線を合成する手段は複数の光ファイバー束を有し、各々の光ファイバー束の受光端面は複数の光源の１つから入射光線を受取るように配置され、各々の光ファイバー束のファイバーの送出端面は任意に結合されて、出力ビームを送出する単一の出力面を形成している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
　以下の詳細な説明は、現在考えられている本発明の最良の形態または複数の最良の形態についての説明を含んでいる。以下の説明は、本発明を限定する意味において理解されるものではなくて、単に説明のために示された本発明の例にすぎず、以下の説明と添付の図面とを関連させながら以下の説明を参照することによって、当業者は本発明の利点および構造について知ることができよう。なお、各図において、類似する符号は可能な範囲において本発明の類似のまたは同様な要素を示している。
【００１５】
　図７に、光源の典型的なスペクトル線を示す。光エネルギーは、ピーク（中心）波長１（λp）の近傍に集中しており、ピーク波長１において、相対的な光出力が１．０となる最大相対出力３に達している。ここで、最大相対出力は、例えば光強度を示す光検出器からの電気的出力として測定されることができる。
【００１６】
　波長がピーク波長（λp）から離れるほど、その光出力振幅は小さくなる。このスペクトル線の重要な特性はそのスペクトル幅２（Δλ）である。スペクトル幅２は、最大相対出力３の１／２となる出力をもたらす複数の波長間のナノメートル（ｎｍ）単位のスペクトル線の幅として定義するのが便利である。スペクトル幅の増加にしたがい、より多くの色が光源によって有効に放射される。上に示唆したように、フィルタを通されていないハロゲン光は、１００ｎｍの帯域幅（スペクトル幅）にわたって光を有効に送出することができる。比較として、ＬＥＤのスペクトル幅は数１０ｎｍ程度であろうし、ＬＤの典型的な幅は１ｎｍまたはそれ以下であろう。
【００１７】
　図８に、４７０ｎｍのピーク波長１を有する典型的なＬＥＤのスペクトル線６を示す。作動範囲４は、スペクトル幅２によって定義され、下限の波長７と上限の波長８とに境界を持つスペクトル線６の下方の灰色の領域として図８に示されている。この範囲内では、光出力はピーク波長１で発生された最大出力の５０％を下回らない最低レベル５で発生される。
【００１８】
　合成複合物材料の製造業者は、通常、最大出力レベルの最低５０％で動作する光源に対する標準の硬化時間を見積もっている。その結果、作動範囲４の外側では、ＬＥＤの相対出力は通常低すぎるので、材料の製造業者によって見積もられた標準の硬化時間内に合成材料を重合することができない。反対に、作動範囲４内の波長に敏感な光で活性化される成分を有するあらゆる合成材料は、一般に製造業者の見積もり時間内で光源によって硬化されることができる。
【００１９】
　多くの場合、ＬＥＤは実質上単色の、すなわち１つの色から構成された光を発生すると考えられている。しかし、図８に示すように、ＬＥＤの単色光さえも複数の波長域から構成されている。可視光（「白色光」）は、約４００ｎｍから７００ｎｍの帯域を有している（すなわち、白色光は約３００ｎｍのスペクトル幅を有している）。ＬＥＤの可視線のスペクトル幅は、約３０ｎｍと比較的狭いので、ＬＥＤは通常１つの色を発光しているように見える。スペクトル幅が狭くなると、光はますます単色に見える。
【００２０】
　光活性の合成材料は種々の商用の用途に使用されている。例えば、光活性の合成材料は、接着剤（例えば半導体産業において）として、および充填剤（例えば歯科の業界において）として広く使用されている。歯科用の樹脂は、乳歯の修復用として歯科の業界では非常によく知られている。歯科用の樹脂は種々の色合い(shade)で入手可能であり、４００から５００ｎｍの間の範囲の可視光を発生する歯科用の硬化ライトで通常重合する。この範囲内で、製造業者は、それぞれ可視域の異なる波長で放射している光によって活性化される、１０から１５もの異なった色合いの種々の用途の合成樹脂を製造することができる。その結果、単一のＬＥＤ光源は、これらの各合成樹脂を活性化するのには有効ではない。
【００２１】
　図９に、４５５ｎｍの重合化波長９を有する合成樹脂との関連で、図８のスペクトル線６を示す。図９に示すように、重合化波長９は、４７０ｎｍのピーク波長１を有するＬＥＤ１０のスペクトル幅２の外側に位置している。したがって、ＬＥＤ１０による硬化ライトは、重合化波長９で活性化される樹脂の硬化には効果がないであろう。ＬＥＤ１０が、重合化波長９においては、その最大光強度の３０％にしか相当しない減衰した出力レベル１１を発生させていることに注意すべきである。
【００２２】
　図１０に示すように、４７０ｎｍの重合化波長１２で重合する合成樹脂にとって、重合化波長１２は、今度は４５５ｎｍのピーク波長１を有するＬＥＤ１３のスペクトル幅２の外側に位置していることになるであろう。この場合には、ＬＥＤ１３は波長１２において、その最大光強度の１５％にしか相当しない減衰した出力レベル１４を発生している。
【００２３】
　対照的に、本発明は、例えば、より一般的な光活性の歯科用複合物に対する波長を包含するスペクトル幅を持つ光を発生するために、いくつかの注意深く選択された単色光源によって供給された光を合成するように作用する。ここで、この「工夫された」光スペクトルの生成について、図１、３、および３Ａを参照して説明する。
【００２４】
　図１に本発明の原理を示す合成グラフを示す。図１には、４つのＬＥＤ光源から合成された出力を有する工夫された光源のスペクトル性能特性を示されている。すなわち、図１には、４６０ｎｍのピーク波長を持つ「紺青色」ＬＥＤ１５（例えばニチア（Nichia）社、部品番号NSPB500SV）と、４７０ｎｍのピーク波長を持つ「青色」ＬＥＤ１６（例えばニチア社、部品番号NSPB500SW470）と、４８０ｎｍのピーク波長を持つ「淡緑青色」ＬＥＤ１７（例えばニチア社、部品番号NSPB500SX）と、「白色」ＬＥＤ１８（例えばニチア社、部品番号NSPW500BS）のスペクトル線を示す。ＬＥＤ１８は次の理由で導入される。歯科用合成物に使用されている硬化促進剤のごく一部は、可視の青色光波長で化学的に反応しない。多くの実験を通して、我々は、青色光源に追加された白色光のはね(splash)が、特に緑色スペクトル光のはねを必要とするような硬化促進剤を励起するのに有効であると判断した。当業者は、白色ＬＥＤ１８が、他の可視色（例えば赤色、橙色、黄色、藍色、および紫色）の１つを発光させるのに選択されたＬＥＤの他の群に対して、同様の効果を与えるために追加できることを容易に認識するであろう。例えば、３つの「赤色」ＬＥＤが、それぞれ６２５ｎｍ、６６０ｎｍ、および７００ｎｍのピーク波長を持つ出力を発生させるために選択されることができる。これだけでなく、他のすべての単一色／白色光源の組み合わせは、本発明によって十分に考慮されている。
【００２５】
　図１に示すように、ＬＥＤ１５から１８の光出力が合成されて、ＬＥＤ１５から１８の個々のスペクトル幅よりもはるかに広いスペクトル幅２０を示すスペクトル線１９を発生させることができる。さらに、合成されたスペクトル線１９の最大相対出力２１は、４つのＬＥＤ１５から１８のそれぞれによって個々に発生された最大相対出力よりも実質的に高くなる（図１に、それぞれが１００％の基準レベルで示されている）。図１の例において、スペクトル線１９の最大相対出力２１は、基準レベルよりも約３倍大きい。
【００２６】
　図３に、４７０ｎｍの「青色」ＬＥＤ１６（ルクセオン社（Luxeon）、部品番号LXHL-BB0Iブルー）と、４６０ｎｍの「紺青色」ＬＥＤ１５（ルクセオン社、部品番号LXHL-BR02）と、「白色」ＬＥＤ１８（ルクセオン社、部品番号LXHL-BW0I）とを有する、本発明に係る工夫された光源の実施形態のスペクトル性能を示す。図３Ａは、図３の４７０ｎｍの「青色」ＬＥＤ１６が、５０５ｎｍの「シアン色」ＬＥＤ１７ａ（ルクセオン社、部品番号LXHL-BE０１）に交換された、図３の光源に代わる光源のスペクトル性能を示している。
【００２７】
　図３の工夫された光源において、青色ＬＥＤ１５と１６の中心スペクトル波長は約１４ｎｍ離れており、３７ｎｍの合成光源のスペクトル線５３に示されるスペクトル幅５２を発生する。スペクトル幅５２の範囲内でのスペクトル線５３は、この範囲にわたって個々のＬＥＤの最大出力レベルとほぼ等しいか、それ以上の相対出力を示す。選択されたＬＥＤ１５、１６、および１８により、例えば、約１２００ミリワット／平方センチメートル（ｍＷ／ｃｍ2）の最大出力が、図３の工夫された光源によって得られる。
【００２８】
　図３Ａにおいて、ＬＥＤ１５と１７ａの中心スペクトル波長は約３２ｎｍとさらに離れており、６９ｎｍの合成光源のスペクトル線５５に示されるスペクトル幅５４を発生する。分離距離が大きくなったため、相対出力はスペクトル幅５４の中心近傍では減衰したレベル５６に低下するが、相対出力は、その最低のレベルでもほぼ個々のＬＥＤ１５、１７ａが示す最大相対出力レベルに維持される。
【００２９】
　図３の例において、ＬＥＤ１６をより高出力の４７０ｎｍのＬＥＤ（ルクセオン社、部品番号LXHL-LB5C）と交換し、ＬＥＤ１５をより高出力の４６０ｎｍのＬＥＤ（ルクセオン社、部品番号LXHL-LR5C）と交換し、ＬＥＤ１８をより高出力の白色ＬＥＤ（ルクセオン社、部品番号LXHL-LW5C）と、またはそれらと等価なものと交換することによって、出力を実質的に増加させることができる。この組み合わせは、４０００ｍＷ／ｃｍ2を超える合成出力を発生する。
【００３０】
　図２および４から６に、本発明の原理を具体化する新規な装置を示す。図４Ａ、４Ｂに、個々のＬＥＤ２２によって発生された光を入力面３３で受光し、光ファイバー光導波路３７の入力面３５に再度導かれる光を送出面３４まで伝達する光ファイバーケーブルアセンブリ２６を用いた本発明の実施形態を示す。光は、従来の光ファイバー光導波路３７によって、例えば歯科用合成樹脂を重合する用途用に送出面３６に導かれる。光ファイバーケーブルアセンブリ２６は、約０．６６の開口数（ＮＡ）を有する光ファイバーで構成され、入力面３３から導かれた個々のファイバーが、送出面３４によって定義される領域内で任意に配列されるように配置されているのが好ましい。
【００３１】
　図２Ａおよび２Ｂに、物理的にＬＥＤ２２を実装するキャリアー５７の外観を示す。例として、キャリアー５７は、４つの表面実装されたＬＥＤ２２（上に説明したように、ルクセオン社からルミエルイーディ（LUMILED）ＬＥＤとして入手可能）と、プリント回路基板２３と、ＬＥＤ２２の基板から熱を放散する放熱器２４と、各ＬＥＤ２２の基板から放熱器２４の表面への熱の移動を助ける熱伝導性合成物２５とを有している。
【００３２】
　図４Ａ、４Ｂに示すように、図２Ａ、２Ｂのキャリアー５７のプリント回路基板２３および放熱器２４は、光ハウジング５８内の後部のくぼみ６０を囲む口縁に接しながら固定して配置されている。各ＬＥＤ２２は、ＬＥＤ２２から受光した光線２８を入力面３３へ導くコリメータレンズ２７（例えばルクセオン社、部品番号LXiHL-NXO５）にさらに取り付けられている。このようなコリメータレンズは、出力ビームの逸れによる若干の損失を有し、最大９０％の光透過率を有し、直径約１０ｍｍの収束した光線を供給する点で公知である。
【００３３】
　コリメータレンズ２７の効率を改善するために、本発明は、レンズ２７によって発生された光線を入力面３３に向けてさらに収束して集光する平凸面型の無反射レンズ２９も有している（光線３１として図４Ａに示す）。適切なレンズとして、例えばコリメータレンズ２７の最大直径とほぼ等しい直径を有するように選択されたエドモンドインダストリアルオプティクス（Edmund Industrial Optics）、部品番号L45-238を挙げることができる。レンズ２９の出力曲率（厚さ）３０は、適切な焦点距離３２に沿って光線３１を導くように選択されることができる。
【００３４】
　レンズ２９には、コーティングされていないレンズに対して９２％にすぎない全透過率に改善を加えるため、例えば、システムを通して後方へ伝わる反射によって引き起こされる障害（ゴースト画像）を減少させる反射防止コーティングがなされているのが好ましい。１／４λ厚のフッ化マグネシウムの広帯域コーティング（通常４００−７５０ｎｍ）が、１．４５から２．４０の範囲の屈折率を持つ基板に使用されるのが好ましい。このコーティングは、複数層の誘電性コーティングに比べて角度やスペクトルの変化にそれほど敏感ではない。コーティングの性能は、基板の屈折率が増加するにつれ増加する。
【００３５】
　各レンズユニット２７、２９は、従来の手段を使用して、光ハウジング５８の複数の空洞５９の１つの中に固定して配置、整列される。各空洞５９は、キャリアー５７がくぼみ６０に隣接して配置されるときに、複数のＬＥＤ２２が各々レンズ２７に関して適切な位置に収容されるように、くぼみ６０とつながっている。複数の内腔６１は各々、光ファイバーアセンブリ２６の入力端６２を固定して収容するために、空洞５９の反対側の終端で空洞５９とつながっているので、光ファイバーアセンブリ２６の各入力面３３は、関連するレンズユニット２７、２９に対して適切な焦点距離３２および向きで配置される。
【００３６】
　光ハウジング５８のチャンバ３８は、光ファイバーアセンブリ２６の出力端６３がチャンバ３８の反対側の終端に固定して配置されることができるように、光ファイバーアセンブリ２６を正しい方向に配置する空間を提供している。これにより、光ファイバーアセンブリ２６の送出面３４は、光ファイバーアセンブリ２６から光ファイバー光導波路３７への光エネルギーの伝達を容易にするために、光ファイバー光導波路３７の入力面３５に対して効果的に配置される。光ファイバーアセンブリ２６の出力端６３は、例えばチャンバ３８の所望の位置に締り嵌めにより設置されているインサート６４のような、種々の従来の手段によってチャンバ３８に固定して配置されることができる。光ファイバー光導波路３７は、例えば従来の寸法形状を有し、光ハウジング５８に光ファイバー光導波路３７を固定して取り付ける従来の手段を使用して、光ハウジング５８の前部のくぼみ６５に固定して取り付けられている。
【００３７】
　図５に図４Ａ、４Ｂに示された本発明に係る装置の別の実施形態を示す。図５において、各ＬＥＤ２２は、複数のキャリアー５７の１つに取り付けられており、各キャリアー５７は、光ハウジング５８の複数の後方のくぼみ６０の１つに隣接して設置されている。各くぼみ６０は空洞５９とつながっており、各空洞５９は、ＬＥＤ２２によって放射された光を光ファイバー光導波路３７の入力面３５上に収束、集光するレンズユニット２７、２９を固定して保持している。空洞５９は、レンズユニット２７、２９を介して伝送された光が、例えば、図４Ａ、４Ｂの光ファイバーアセンブリ２６によって導かれる必要なしに、チャンバ３８を通して入力面３５に直接入射するようにチャンバ３８とつながっている。
【００３８】
　図６に、例えば、歯科用の硬化ライトの使用用途に組み立てられた図４Ａ、４Ｂの具体例を示す。図６において、光ハウジング５８ａは、レンズユニット２７、２９、およびＬＥＤ２２を取り付けたキャリアー５７を収容している。光ハウジング５８ａはまた、レンズユニット２７、２９に対して所望の位置に光ファイバーアセンブリ２６の入力端６２を設置する内腔６１を含む。キャリアー５７は、光ハウジング５８ａ内の組み立て後、外部ハウジング５８ｃのチャンバ３８の内部にアセンブリ５８ａを設置するために、設置面５８ｂに対向するように配置される。外部ハウジング５８ｃの前方の終端には、光ファイバーアセンブリ２６の送出面３４が、光ファイバー光導波路３７の入力面３５に対して所望の位置に、固定装置６４によって保持されている。外部ハウジング５８ｃは、把持の用途と硬化ライトを作動させるトリガー（図示せず）の収容のためのハンドル部５８ｅを含む。外部ハウジング５８ｃはまた、キャリアー５７から発生した熱の放散を助けるスロット５８ｄを、キャリアー５７に近接して有している。本発明を明瞭に示すために、図５には、例えばハンドル部５８ｅ内に設置され得る硬化ライトの他の従来の要素は示されていない。
【００３９】
　以上、発明者にあらかじめ見出され、実施可能な説明ができる実施形態について本発明を説明したが、現時点では見出されていない本発明の非本質的な修正も、本発明と等価なものとなり得る。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】工夫された光スペクトルに関する本発明の原理と実施形態を示す。
【図２Ａ】本発明の原理を具体化する装置を示す。
【図２Ｂ】本発明の原理を具体化する装置を示す。
【図３】工夫された光スペクトルに関する本発明の原理と実施形態を示す。
【図３Ａ】工夫された光スペクトルに関する本発明の原理と実施形態を示す。
【図４Ａ】本発明の原理を具体化する装置を示す。
【図４Ｂ】本発明の原理を具体化する装置を示す。
【図５】本発明の原理を具体化する装置を示す。
【図６】図２Ａ、２Ｂ、４Ａ、および４Ｂの本発明に係る装置を組み込んだ歯科用の硬化ライトを示す。
【図７】従来の光源の典型的なスペクトル線を示す。
【図８】従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）の典型的なスペクトル線を示す。
【図９】合成樹脂がＬＥＤのスペクトル幅領域外の波長で光エネルギーによって活性化される硬化促進剤を含んでいるときの、合成樹脂の硬化のためにＬＥＤ光を使用した効果を示す。
【図１０】合成樹脂がＬＥＤのスペクトル幅領域外の波長で光エネルギーによって活性化される硬化促進剤を含んでいるときの、合成樹脂の硬化のためにＬＥＤ光を使用した効果を示す。
【符号の説明】
【００４１】
　１　ピーク波長
　２　スペクトル幅
　３　最大相対出力
　４　作動範囲
　５　最低レベル
　６　スペクトル線
　７　下限の波長
　８　上限の波長
　９、１２　重合化波長
　１３，１５，１６，１７、１７ａ、１８、２２　ＬＥＤ
　１４　出力レベル
　１９　スペクトル線
　２０　スペクトル幅
　２３　プリント回路基板
　２４　放熱器
　２５　熱伝導性合成物
　２６　光ファイバーケーブルアセンブリ
　２７　コリメータレンズ
　２９　無反射レンズ
　３０　出力曲率
　３１　光線
　３２　焦点距離
　３５　入力面
　３７　光ファイバー光導波路
　３８　チャンバ
　５７　キャリアー
　５８　光ハウジング
　５９　空洞
　６０　くぼみ
　６１　内腔
　６２　入力端
　６３　出力端
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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