(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手持ち部材の先端部近傍に少なくとも一対の導電路を設けた基板を配置し、その導電路に電極を導通させた複数の発光素子を配置し、該発光素子から発光する光の最大強度の概ね６０％強度の光の広がり角度をαとし、該発光素子の発光面と重合対象物（作用面）との距離をＤとしたとき、隣接する発光素子間の距離が２Ｄｔａｎαよりも小さく、前記基板上の一対の導電路を形成する陰極用導体と陽極用導体とを、絶縁体を挟み互いにかみ合うように配置したことを特徴とする光重合用歯科用光照射器。
【請求項２】
手持ち部材の先端部近傍に少なくとも一対の導電路を設けた基板を配置し、その導電路に電極を導通させた複数の発光素子を配置し、該発光素子から発光する光の最大強度の概ね６０％強度の光の広がり角度をαとし、該発光素子の発光面と重合対象物（作用面）との距離をＤとしたとき、隣接する発光素子間の距離が２Ｄｔａｎαよりも小さく、前記基板上の一対の導電路を分割し、少なくとも第１の発光素子群と第２の発光素子群とを電気的に独立に制御可能としたことを特徴とする光重合用歯科用光照射器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光重合用歯科用光照射器に関し、詳しくは、複数の発光素子（例えばＬＥＤ（発光ダイオード）ペレット，ＬＤ（レーザーダイオード）を使用することによって、高強度発光が可能となり、狭小な口腔内での使用を容易に行うことができる小型構成の光化学反応用光照射器でもある光重合用歯科用光照射器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歯科治療分野においては、４００〜５００ｎｍの波長を含むハロゲンランプ又はキセノンランプを用いた光重合用歯科用光照射器が一般的に使用されている。
【０００３】
また、ＬＥＤや半導体レーザを用いた光重合用歯科用光照射器も現在使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＬＥＤからなる発光素子を使用する場合に、ＬＥＤ１個当たり５００ｍＷ／ｍ2 程度の光強度しか得られず、また、その全体光量も現在一般的に光重合用歯科用光照射器として用いられているハロゲンランプ又はキセノンランプの場合の数分の一程度にしか過ぎないという問題がある。
【０００５】
そこで、ＬＥＤを使用した光重合用歯科用光照射器の光効率を改善するために複数個のＬＥＤからの照射光をレンズ等で集光したり、又は光伝送用の光ファイバーを短くしたり、更には光ファイバーを使用せずに直接患部を照射するようにしたりして使用せざるを得なかった。
【０００６】
ＬＥＤによる発光強度や光量を増すためには、複数個のＬＥＤを必要とするが、しかし、ＬＥＤは通常小さいもので直径が６ｍｍ前後あり、口腔内の限られた部位を照射するにはＬＥＤの使用個数に限度があった。
【０００７】
更に、ＬＥＤからの照射光は、ハロゲンランプやキセノンランプの場合よりも著しく狭い指向性を持ち、かつ、複数のＬＥＤからの照射光で直接的に重合対象物（作用面）を照射し、光重合等を行う場合には重合むらが生じてしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光の減衰を起こすレンズ、光ファイバー等の光学的な集光や伝送手段を不要とし、かつ、十分に重合可能な光強度、光量の光出力が得られる光重合用歯科用光照射器を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の光重合用歯科用光照射器は、手持ち部材の先端部近傍に少なくとも一対の導電路を設けた基板を配置し、その導電路に電極を導通させた複数の発光素子を配置し、該発光素子から発光する光の最大強度の概ね６０％強度の光の広がり角度をαとし、該発光素子の発光面と重合対象物（作用面）との距離をＤとしたとき、隣接する発光素子間の距離が２Ｄｔａｎαよりも小さく、前記基板上の一対の導電路を形成する陰極用導体と陽極用導体とを、絶縁体を挟み互いにかみ合うように配置したことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の発明の光重合用歯科用光照射器は、手持ち部材の先端部近傍に少なくとも一対の導電路を設けた基板を配置し、その導電路に電極を導通させた複数の発光素子を配置し、該発光素子から発光する光の最大強度の概ね６０％強度の光の広がり角度をαとし、該発光素子の発光面と重合対象物（作用面）との距離をＤとしたとき、隣接する発光素子間の距離が２Ｄｔａｎαよりも小さく、前記基板上の一対の導電路を分割し、少なくとも第１の発光素子群と第２の発光素子群とを電気的に独立に制御可能としたことを特徴とするものである。
【００１１】
【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。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の光重合用歯科用光照射器を示すものであり、この光重合用歯科用光照射器は、例えば片手で把持可能な丸棒状の手持ち部材５から突出させた腕部５ａの先端部に、円板状の基板１を連結し、基板１上に少なくとも一対の導電路、即ち、円環状の導体２及び円板状の導体３を形成して、導体２、導体３間に本実施の形態１では４個の発光素子であるＬＥＤペレット４を９０度間隔で接続することにより構成している。尚、図1では導体２、導体３、及びＬＥＤペレット４に各々ハッチングを付して示す。
【００１３】
前記基板１としては、従来から公知のプリント基板を使用し、通常のエッチング処理により前記導体２、３を形成している。
【００１４】
前記基板１上へのＬＥＤペレットの接続方法は、一組の導体２、３に並列接続されるように複数のＬＥＤペレット４を配置し、ＬＥＤペレット４の電極を基板１上の導体２、３に直接ボンデイングすることにより行う。
【００１５】
前記ＬＥＤペレット４は、通常５００μｍ角以下であるため、基板１の直径を１０ｍｍとすると、この基板１にボンディングの為のスペースを考慮に入れても数十個のＬＥＤペレット４を楽に配置することができる。
【００１６】
基板１を手持ち部材５の腕部５ａの先端部に配置すれば、複数のＬＥＤペレット４からの光を重合して直接図示しない患部に照射することができる。
【００１７】
前記ＬＥＤペレット４から放射される光に基づく患部への入射光の相対的強度について図２を参照して説明する。図２、図３に示すように、入射光の相対的強度はＬＥＤペレット４の表面略中央部鉛直線上が一番強く、鉛直線からずれるほど弱くなる。
【００１８】
また、図２に示すように、前記ＬＥＤペレット４からの入射光の最大強度の少なくとも概ね６０％以上の光を発生する角度をαとし、図４に示すように、Ｄを各ＬＥＤペレット４の発光面７から重合対象物の作用面６までの最短距離とすれば、前記ＬＥＤペレット４からの光の強度が一番強い中央部の点８と点９間の距離Ｌは、Ｌ＝２Ｄｔａｎαで表すことができる。換言すれば、一つのＬＥＤペレット４からＬ＝２Ｄｔａｎα又はこれよりも少ない距離だけ離れたところに次のＬＥＤペレット４を配置すれば、重合対象物の作用面６には少なくとも２つのＬＥＤペレット４からの最大強度の概ね６０％以上の強度をもった入射光が届くことになる。
【００１９】
すなわち、これらのＬＥＤペレット群を平面的に複数配置して構成した光重合用歯科用光照射器によれば、患部への入射光の強度、光量とも歯科向けの光重合用として充分なものとなる。
【００２０】
図５は、基板１上に数十個のＬＥＤペレット４を配置した例を示すものである。図５に示す例では、基板１Ａ上に、陰極用導体１１と陽極用導体１２とを絶縁物１３、１４を介して櫛歯状に互いにかみ合うような配置に形成し、合計５１個のＬＥＤペレット４群を陰極用導体１１、陽極用導体１２に各々接続ワイヤ１１ａ、１２ａを用いて接続した高密度な構成となっている。
【００２１】
ここで、図５中の１５は短絡防止用のツェナーダイオードであり、陽極用導体１２上に接続配置し接続ワイヤ１５ａを用いて陰極用導体１１にも接続している。ツェナーダイオード１５は前記ＬＥＤペレット４に正負逆方向の電圧を印加するとある電圧で急激に電流が流れ始め短絡故障につながることを考慮したものである。また、図５中の１６ａ、１６ｂは配線用の穴である。
【００２２】
（実施の形態２）
図６は、実施の形態２の光重合用歯科用光照射器を示すものであり、この光重合用歯科用光照射器は、基板１、ＬＥＤペレット４、通電用のリード線１７から構成に加えて、滅菌性を考慮して短いガラスロッド２０を使用する。又は、プラスチックファイバーロッドを使用した場合には、透明素材でできたカバーを使用することが可能である。
【００２３】
実施の形態２の構成によれば、ガラスロッド２０からなる導光部材を使用し、ＬＥＤペレット４からの光を導光して作用面６に向けて照射するようにしているので、実質的に作用面６に相対する側の端面２０ａで各ＬＥＤペレット４からの光束が重なり合い、これにより、患部への入射光の強度、光量とも歯科向けの光重合用として充分なものとなる。
【００２４】
（実施の形態３）
図７、図８は、実施の形態３の光重合用歯科用光照射器を示すものであり、光の減衰と効率のトレードオフ（平均を取ること）を参考にしての対応となるが、図７に示すように、各々のＬＥＤペレット４の間に各々ＬＥＤペレットに対して傾斜した反射面２１ａ、２１ｂを有する微小な反射板２１を配置した光重合用歯科用光照射器や、図８に示すようにＬＥＤペレット４上にマイクロレンズ２２を付加した光重合用歯科用光照射器とすることもできる。
【００２５】
これらの光重合用歯科用光照射器によれば、個々のＬＥＤペレット４から放射される光の広がり角のバラツキを矯正することができる。即ち、反射板２１やマイクロレンズ２２による矯正後の光束が作用面６で少なくとも隣接するようになり、ＬＥＤペレット４からの光束は重なり合い、光の強度は強まることとなって、個々のＬＥＤペレット４からの光束を別途にレンズ等で集光する必要のない構成とすることができる。
【００２６】
（実施の形態４）
図９は、実施の形態４の光重合用歯科用光照射器を示すものであり、基板１上の左右周辺部のＬＥＤペレット４を、各々基板中央に関して対象配置に傾斜させるようにして配置したものである。この光重合用歯科用光照射器によれば、光学的なロスを発生させずに基板中央を通る鉛直線上にＬＥＤペレット４群からの光束を集中することができ、患部に照射する光の強度をより増すことができる。
【００２７】
この場合、フレキシブルな素材でできた基板１を使用すれば平らな状態で該ＬＥＤペレット４をボンデイングした後、前記基板の素材の柔軟性を利用してこの基板１上の周辺部のＬＥＤペレット４の向きを変えることができる。
【００２８】
（実施の形態５）
図１０は、実施の形態５の光重合用歯科用光照射器を示すものであり、ＬＥＤペレット４群の集積度は、ボンディングマシンの先端ホーンスペースにより決定される。つまり、ある程度の間隔を開けて配置しないとＬＥＤペレット４上から基板１上の導体部分にワイヤーボンディングができない。
【００２９】
この場合には、図１０に示す光重合用歯科用光照射器のように、基板１ａ、１ｂ、１ｃのように複数枚用い、各基板１ａ、１ｂ、１ｃに通電用の一組の導体３１、３２を絶縁体３３を介在させつつ各々形成し、ＬＥＤペレット４を基板１ａ、１ｂ、１ｃ上に列状態で配置し、各々接続ワイヤ３５により接続する。
【００３０】
この場合、前記各基板１ａ、１ｂ、１ｃ間に、極めて薄い絶縁体３３を介在させるか、又は微小スペースを開けつつ前記基板を１ａ、１ｂ、１ｃを密着して配置することにより、全体として前記ＬＥＤペレット４群の密集度を高めることができる。
【００３１】
（実施の形態６）
図１１は、実施の形態６の光重合用歯科用光照射器を示すものであり、基板１の外周側に周辺部ＬＥＤペレット用導体４１ａ、４１ｂと、基板１の中心部側に中心部ＬＥＤペレット用導体４２ａ、４２ｂを形成し、周辺部ＬＥＤペレット用導体４１ａ、４１ｂ間、中心部ＬＥＤペレット用導体４２ａ、４２ｂ間にそれぞれＬＥＤペレット４（図１１には図示せず）群を接続して、これらを各々独立に点灯制御するように構成している。
【００３２】
この構成によれば、光の重合収縮を軽減するために光の強度を段階的に変化させる点灯制御を、出力の調整可能な電源装置を使用することなく実現することが可能となる。
【００３３】
即ち、最初に周辺部ＬＥＤペレット用導体４１ａ、４１ｂに配置されたＬＥＤペレット群を点灯し、その後中心部ＬＥＤペレット用導体４２ａ、４２ｂに配置したＬＥＤペレット群も点灯させれば、単純なスイッチの付加のみで光の強度を段階的に調整することができるとともに、患部における充填部位の形状により充填材料の外側又は内側を先に重合させることにより重合レジンにかかるストレスを軽減でき、収縮や内部応力を軽減できる。
【００３４】
（実施の形態７）
図１２乃至図１４は、実施の形態７の光重合用歯科用光照射器を示すものであり、この光重合用歯科用光照射器は、基板１上に複数のＬＥＤペレット４を配置し、光透過性樹脂５１でモールドした構成としたものである。
【００３５】
図１２は、各ＬＥＤペレット４をモールドして放射面５０を凸状（球面体状）にした例である。この場合、各ＬＥＤペレット４からの放射光は、光透過性樹脂５１でモールドされた表面により屈折を起こし、集束される。従って、この光重合用歯科用光照射器の放射光は集光となる。
【００３６】
また、図１３は、指向性の強い（放射角の小さい）ＬＥＤペレット４ａを使用する場合である。ＬＥＤペレット４ａを光透過性樹脂５１でモールドして表面を平坦にすると、放射光は槻ねＬＥＤペレット４ａから垂直（基板１に対して垂直）放射される状態となり、この光重合用歯科用光照射器の放射光は平行光となる。
【００３７】
次に、図１４は、指向性の弱い（放射角の大きい）ＬＥＤペレット４ｂを使用する場合であり、ＬＥＤペレット４ｂを光透過性樹脂５１でモールドして表面を僅かに凸状（図１２に示す場合より凸状の程度が小さい球面体状）にすると、ＬＥＤペレット４ｂから放射される放射光は屈折を起こすが、図１２に示したような大きな屈折とはならず、ＬＥＤペレット４ｂから垂直（基板１に対して垂直）及び斜めに放射される放射光は概ね平行光になる。すなわち、この光重合用歯科用光照射器の放射光は全体として平行光となる。
【００３８】
尚、前記実施の形態７において、放射面の凸状を中心（凸状の最上部）から外周に向かい曲率を連続的に変化させ非球面体状にすることにより、ＬＥＤペレット４の横方向（基板１と平行）からの放射光に対しても、より平行性の高い平行光とすることができる。
【００３９】
（実施の形態８）
図１５は実施の形態８の光重合用歯科用光照射器を示すものであり、この光重合用歯科用光照射器は、通常、青色ＬＥＤペレットは図１５に示すサファイア基板層６１上に窒化ガリウム層６２を形成した上で、活性層を形成し、さらに最上部面に金属電極層（Ａｕ、Ａｌ等）を形成し、金属電極層を透過した光が利用されている。
【００４０】
そこで、さらに光強度を増すために、ＬＥＤペレットを基板であるサファイア基板層６１を上面にして基板１上に配置すれば、金属電極層に光が遮られることなく透過するので２乃至３割程度の光強度を図れる。
【００４１】
また、このとき、ボールバンプ６３による半田付けを行えば、ＬＥＤペレットの密集度はさらに高まり、低輝度のＬＥＤペレットを使用することが可能となって低コスト化が可能である。また、高輝度のＬＥＤペレットを使用すれば、より短時間で重合を終了することができる。
【００４２】
本発明の実施の形態の他の変形例について説明すると、導体（ＬＥＤペレット用導体）を渦巻き状に配置したり、又は、図１６に示すように、基板１の厚み方向に設けられたスルーホール７１を利用し、基板１の表裏を電気的に接続するスルーホールタイプの構成も挙げることができる。尚、図１６中、７２は絶縁体、７３、７４は接続導体である。尚、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えばＬＥＤペレットをＬＤに置き換ることも可能であることはいうまでもない。
【００４３】
以上、光重合用歯科用光照射器について説明したが、近年においては歯を漂白するための漂白剤の効果を増すために光重合用歯科用光照射器を使用する例が増えている。漂由には光による効果の他、熱による効果もあるので、ＬＥＤペレット４の一部を赤外光又は赤外線を発光するＬＥＤペレットに置き換えれば、漂白用の光照射器としても十分に機能させることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、多数の発光素子を密集させて配列しているので放射光が重なり合って照射されることになり、重合対象物（作用面）における照射光のむらを減少させつつ十分に重合可能な光強度、光量の光出力を得ことができる光重合用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の光重合用歯科用光照射器を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の光重合用歯科用光照射器における入射光の相対的強度を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１の光重合用歯科用光照射器におけるＬＥＤペレットによる入射光の相対的強度を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１の光重合用歯科用光照射器における２個のＬＥＤペレットによる入射光の相対的強度を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１の光重合用歯科用光照射器の高密度実装構成の基板部分を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態２の光重合用歯科用光照射器を示す概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３の光重合用歯科用光照射器の基板及びＬＥＤペレットを示す側面図である。
【図８】本発明の実施の形態３の光重合用歯科用光照射器の他例の基板及びＬＥＤペレットを示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態４の光重合用歯科用光照射器の基板及びＬＥＤペレットを示す側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５の光重合用歯科用光照射器を示す概略斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態６の光重合用歯科用光照射器の基板及びＬＥＤペレットを示す平面概略平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態７の光重合用歯科用光照射器の放射光を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態７の他例の光重合用歯科用光照射器の放射光を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態７のさらに他例の光重合用歯科用光照射器の放射光を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態８の光重合用歯科用光照射器を示す概略断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態の変形例の概略断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
１Ａ 基板
１ａ，１ｂ，１ｃ 基板
２ 導体
３ 導体 ４ ＬＥＤペレット
４ａ ＬＥＤペレット
４ｂ ＬＥＤペレット
５ 手持ち部材
５ａ 腕部
６ 作用面
７ 発光面
８ 点
９ 点
１１ 陰極用導体
１２ 陽極用導体
１４ 絶縁物
１５ ツェナーダイオード
１６ａ、１６ｂ 穴
１７ リード線
１９ リード線カバー
２０ ガラスロッド
２１ 反射板
２２ マイクロレンズ
３１ 導体
３２ 導体
３３ 絶縁体
３５ 接続ワイヤ
４１ａ、４１ｂ 周辺部ＬＥＤペレット用導体
４２ａ、４２ｂ 中心部ＬＥＤペレット用導体
５０ 放射面
５１ 光透過性樹脂
６１ サファイア基板層
６２ 窒化ガリウム層
６３ ボールバンプ
７１ スルーホール
【図１】
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【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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【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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【図１６】
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