(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
術野（４）を照射するための照明装置（１）であり、軸性照明ドーム（９）内に、第１の色温度（Ｔｋ１）の第１の光線（Ｆ１）を発するのに適したＬＥＤ（１０）の第１のリングと、ＬＥＤ（１０）の前記第１のリングと同じ軸を中心とし、前記第１の色温度と異なる第２の色温度（Ｔｋ２）の第２の光線（Ｆ２）を発するのに適したＬＥＤ（２０）の第２のリングと、半反射ファセット（１３）を有し、前記ＬＥＤ（１０、２０）の２つのリングによって発せられた前記光線（Ｆ１、Ｆ２）を混合して、前記第１の色温度（Ｔｋ１）と前記第２の色温度（Ｔｋ２）との間の同じ中間色温度（Ｔｋｒ）を有する第１の混合光線（ＦＲ１）および第２の混合光線（ＦＲ２）を形成するために前記軸を中心として配置される環状ファセットミラーと、前記第１の混合光線（ＦＲ１）を前記術野（４）に向けて反射させて、前記中間色温度（Ｔｋｒ）で照射スポット（３）が形成される重畳面において特定の重畳形状で前記第１の混合光線（ＦＲ１）を前記第２の混合光線（ＦＲ２）と結合させるために、半反射ファセット（１３）を有する前記環状ファセットミラーを取り囲む環状光学系とを備える照明装置であって、前記半反射ファセット（１３）を有する前記環状ファセットミラーを取り囲む前記環状光学系は、前記半反射ファセットと幾何学的にほぼ同じである平面ファセット（２１）を有する環状ファセットミラーであり、前記平面ファセットは、前記環状光学系が全反射ミラーとなるように、３７°から５７°の範囲の角度βだけ傾斜されること、およびコリメート光学系（１８、１９）は、ＬＥＤ（１０、２０）の各リングと半反射ファセット（１３）を有する前記環状ファセットミラーとの間に設けられることを特徴とする、照明装置。
【請求項２】
前記コリメート光学系（１８、１９）は、レンズであることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記コリメート光学系（１８、１９）は、コリメータであることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記コリメート光学系（１８、１９）は、複合型リフレクタであることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤ（１０、２０）に電流を供給し、前記電流（Ｉ１、Ｉ２）を調整するために電源（４０）が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
ＬＥＤの前記第１のリングにおいて、ＬＥＤ（１０）は第１のコリメート光学系（１８）と、前記第１のコリメート光学系（１８）と異なる第２のコリメート光学系（１８’）とに交互に結合され、ＬＥＤの前記第２のリングにおいて、ＬＥＤ（２０）は第３のコリメート光学系（１９）と第４のコリメート光学系（１９’）とに交互に結合され、前記第１のコリメート光学系（１８）と前記第３のコリメート光学系（１９）は同一であり、前記第２のコリメート光学系（１８’）と前記第４のコリメート光学系（１９’）は同一であり、そのことにより、前記第１のコリメート光学系（１８）と前記第３のコリメート光学系（１９）は第１の照射スポットを形成し、前記第２のコリメート光学系（１８’）と前記第４のコリメート光学系（１９’）は第２の照射スポットを形成し、第１の照射スポットと第２の照射スポットは、異なる直径であることを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
【請求項７】
前記ＬＥＤ（１０、２０）に電流（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ１’、Ｉ２’）を供給し、前記電流を調整するための電源（４０）により、照射スポット（３）のサイズを変更する、および／または照射スポット（３）の色温度（Ｔｋｒ）を変更することができることを特徴とする、請求項５および請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
さらに、電源（４０）は、一定の照射レベルで照射スポットを形成するように前記電流を調整するように構成されることを特徴とする、請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
半反射ファセット（１３）を有する前記環状ファセットミラーは、環状に配置された複数の平面半反射ミラーを備えることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
平面ファセット（１３）を有する前記全反射環状ファセットミラーは、環状に配置された複数の平面単一ファセットミラーを備えることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置の分野に関し、特に、術野を照射するための軸性照明ドームを有する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療環境において、特に、手術室において、照明条件は、ユーザ（例えば、外科医または医師）が正確に作業できるように適切でなければならない。さらに、良好な照明は一定の基準を満たさなければならず、８５から１００の演色評価数（ＣＲＩまたはＲａ）および３０００ケルビン（Ｋ）から６７００Ｋの色温度を有する光を送らなければならない。より詳細には、光の「色温度」は、本明細書では、国際照明委員会（ＣＩＥ）の色度図の光のスペクトルの色度座標（ｘ，ｙ）に基づいて、従来の方法で評価された等価色温度を意味するのに使用されている。
【０００３】
さらに、医療環境において、良好な照明は、照射領域に色陰を形成せずに、均一な照射および高い光学効率が実現されなければならない。また、良好な照明は、外科医は、外科医の要求を満たすように適合させるために照射スポットの色温度および／またはサイズを変化させることができなければならない。
【０００４】
また、手術室において、照明装置は、通常、天井に固定された基部を有し、天井から、複数の照明モジュールが配置された照明ドームを支持する関節アームが伸びる。したがって、術野の上にある照明ドームを最大限に小型にして、ユーザが照明ドームを操作しやすくするのが望ましい。
【０００５】
本出願人により出願された欧州特許出願公開第２７９９７６４号明細書には、可変直径および可変色温度を有する照射スポットを形成するための照明装置が開示されている。該装置は、さらに、ビームスプリッタを使用して、２つの白色光源から発せられた２つの異なる色温度の白色光線を混合して、中間色温度の混合光線を生成することができる。照明装置の光学系は、混合光線を集光させて結合させ、照射領域に中間色温度の照射スポットを形成するための複数の光学素子を備える。これらの光学素子は、楕円リフレクタとレンズで構成され、リフレクタおよびレンズは、ビームスプリッタに対して可動に取り付けられてよい。さらに、該照明装置において、光源から発せられた白色光線の発散を低減するために、レンズが光源とビームスプリッタとの間に設置される。該照明装置は、まず、照明ドームに組み込まれる多数の大きな光学素子を含むことで、構造物がより複雑に、より重くなってしまうという欠点と、２つ目に、高コストで複雑な技術的設計を要する光学部品である楕円リフレクタを含むという欠点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２７９９７６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、操作しやすく、低コストであると同時に、照射領域に色陰を形成せずに、均一な照射および高い光学効率を実現することができ、また照射色温度を変化させることができ、さらに照射スポットのサイズを変化させることができる照明ドームを有する照明装置を提案することによって上述の欠点を解消することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明は、術野を照射するための照明装置であり、軸性照明ドーム内に、第１の色温度の第１の光線を発するのに適した発光ダイオード（ＬＥＤ）の第１のリングと、ＬＥＤの第１のリングと同じ軸を中心とし、第１の色温度と異なる第２の色温度の第２の光線を発するのに適したＬＥＤの第２のリングと、半反射ファセットを有し、２つのＬＥＤリングによって発せられた光線を混合して、第１の色温度と第２の色温度との間の同じ中間色温度を有する２つの混合光線を形成するために前記軸を中心として配置される環状ファセットミラーと、第１の混合光線を術野に反射させて、中間色温度で照射スポットが形成される重畳面において特定の重畳形状で第１の混合光線を第２の混合光線と結合させるために半反射ファセットを有する環状ファセットミラーを取り囲む環状光学系とを備える照明装置であって、半反射ファセットを有する前記環状ファセットミラーを取り囲む前記環状光学系は、半反射ファセットと幾何学的にほぼ同一である平面ファセットを有する全反射環状ファセットミラーであること、およびコリメート光学系は、各ＬＥＤリングと半反射ファセットを有する環状ファセットミラーとの間に設けられることを特徴とする、照明装置を提供する。
【０００９】
この構造によって、ＬＥＤから発せられ、半反射ファセットを有する環状ファセットミラーに到達する光線は、ＬＥＤから出るとすぐにコリメートされるために高強度の光線になる。したがって、先行技術と比較すると、本発明の照明ドームは、光源と半反射ファセットを有する環状ファセットミラーとの間に大きなレンズを有する必要はなくなる。さらに、全反射環状ミラーは、高強度光線を構成するのに関与する必要がなくなり、光線を偏向させるためにだけ使用される。平面ファセットを有する環状ファセットミラーは、製造コストが安い。本発明の軸性照明ドーム内の光学部品の数は、先行技術の装置に比べて少ない。照明ドームは、術野において第２の混合光線を第１の混合光線と結合させるために半反射ファセットを有する環状ファセットミラーから下流側のレンズを有する必要がなくなる。
【００１０】
本発明の照明装置は、有利には、以下の特徴を有する。
【００１１】
・コリメート光学系がレンズである。
【００１２】
・コリメート光学系がコリメータである。
【００１３】
・コリメート光学系が複合型（ｈｙｂｒｉｄ）リフレクタである。
【００１４】
・前記ＬＥＤに電流を供給し、前記電流を調整するために電源が設けられる。
【００１５】
・第１のＬＥＤリングにおいて、ＬＥＤは第１のコリメート光学系と、第１のコリメート光学系と異なる第２のコリメート光学系とに交互に結合され、第２のＬＥＤリングにおいて、ＬＥＤは第３のコリメート光学系と第４のコリメート光学系とに交互に結合され、第１のコリメート光学系と第３のコリメート光学系は同一であり、第２のコリメート光学系と第４のコリメート光学系は同一であり、そのことにより、これらのコリメート光学系は異なる直径を有する第１の照射スポットおよび第２の照射スポットをそれぞれ形成し、この構造により、照明装置内で機械的移動を必要とせずに、特に、光源をビームスプリッタに対して固定した状態で照射スポットの直径を調整することができ、その結果、照明装置の構造を簡略化することができると同時に、光源への供給電流の大きさを制御することによって、照明を一定に維持することができる。
【００１６】
・ＬＥＤに電流を供給し、電流を調整するための電源により、照射スポットのサイズを変更する、および／または照射スポットの色温度を変更することができる。
【００１７】
・さらに、電源は、一定の照射レベルで照射スポットを形成するように前記電流を調整するように構成される。
【００１８】
この構造により、厚さ、構造の複雑さ、ドームの重量が低減されると同時に、照射スポットの温度を変化させ、照射スポットの直径を変更することができる状態が維持される。照射スポットの色温度の変化は、ＬＥＤ光源への供給電流の大きさを制御することによって実現される。
【００１９】
非限定的な例として、添付図面を参照しながら後述する実施形態の詳細な説明を読めば、本発明はより十分に理解され、他の利点が明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】手術室で使用される本発明の照明装置の斜視図である。
【図２】ビームスプリッタの取り付け方法を示した図である。
【図３】先行技術の照明ドームに取り付けられる光学素子の斜視図である。
【図４】先行技術の照明ドームに配置された時の光学素子の斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態の照明ドームに取り付けられる光学素子の斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態の照明ドームに配置された時の光学素子の斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態において術野に照射スポットを形成するための光学系および光源を示した図である。
【図８】本発明の別の実施形態の照明装置における光源および光学系を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１を参照すると、本発明の照明装置１は、特に、手術室２において、術野４、例えば、外科医６によって手術される患者５の身体上に照射スポット３（陰影を付けて示されている）を形成するのに使用されるように設計される。この例では、周知の形では、照明装置１は、手術室２の天井に固定される基部７を有し、天井から、例えば、複数の照明モジュールＭが配置された照明ドーム９を支持する関節アーム８が伸び、複数の照明モジュールＭは、異なる照明モジュールであり、この例では、ＬＥＤ（図示せず）が取り付けられ、これらの照明モジュールそれぞれは、この例では、ドームの照射軸ＡＡを中心とした照射スポット３を形成するように、ドームの４分の１の形状である。術野４は、照明ドーム９より０．８メートル（ｍ）から１．６ｍの範囲としてよい。照射スポット３の直径は、５センチメートル（ｃｍ）から３０ｃｍとしてよい。
【００２２】
本発明の照明装置１は、照明モジュールＭを使用して可変サイズおよび可変色温度を有する照射スポット３を形成するように設計され、各々の照明モジュールは、異なる色温度を有する２つの光源、例えば、ビームスプリッタに関して対称に配置される２つの白色ＬＥＤを有する。より詳細には、前記照射スポットは、軸ＡＡを中心とし、異なる照明モジュールＭによって生成される照射を重畳させることによって形成される。
【００２３】
この例では、異なるモジュールＭ１、Ｍ２内の光源は、監視制御ユニット４１に結合された電源ユニット４０によって選択的に個々に電流が供給される。
【００２４】
照明モジュールＭ内の２つのＬＥＤによって生成された光線を分割する原理は、先行技術から周知である。図２に示されているように、第１のＬＥＤ１０は、第１の色温度Ｔｋ１を有する第１の光線Ｆ１（二重実線で示されている）を発するのに適している。第２のＬＥＤ２０は、第１の色温度Ｔｋ１と異なる第２の色温度Ｔｋ２を有する第２の光線Ｆ２（単一実線で示されている）を発するのに適している。図２に示されているように、第１のＬＥＤ１０および第２のＬＥＤ２０は、光線Ｆ１の中心軸とＦ２の中心軸が互いに対して９０°の角度で位置決めされるように角度的に位置決めされ、したがって、前記ＬＥＤはビームスプリッタ１３に関して対称に配置されることがわかる。
【００２５】
例えば、ビームスプリッタ１３は、スペクトル的にニュートラルであり、（真空装置内で行うことができる光学的処理により、またはゾルゲル法により）複数の薄層で覆われた裏当て板（ガラスまたは合成物質から成る）を含む高効率のダイクロイックまたは半反射ミラーである。ビームスプリッタ１３は、第１の光線Ｆ１および第２の光線Ｆ２をそれぞれ、ビームスプリッタ１３によって透過される第１の光線部分Ｆ１１、Ｆ２１（それぞれ二重実線および単一実線でそれぞれ示されている）と、ビームスプリッタ１３によって反射される第２の光線部分Ｆ１２、Ｆ２２（それぞれ二重実線および単一実線で示されている）とに分割するのに適している。ビームスプリッタ１３は、１００％の理論的収率で、すなわち、ロスなしに、例えば、５０％の反射率および５０％の透過率、または、例えば、３０％の反射率および７０％の透過率で、各々の光線Ｆ１、Ｆ２を分割することができるものでなければならない。
【００２６】
通常、ビームスプリッタ１３は、ＬＥＤ１０、２０から等しい距離Ｄで配置され、光線Ｆ１、Ｆ２それぞれと同じ角度α４５°を成す。さらに、ビームスプリッタ１３およびＬＥＤ１０、２０は、第１の光線Ｆ１と第２の光線Ｆ２が互いに反対側からビームスプリッタ１３のどちらかの側に到達するように、３次元的に配置される。したがって、第１の光線Ｆ１の第２の部分Ｆ１２は、第２の光線Ｆ２の前記第１の部分Ｆ２１に重畳され、または結合されて、第１の色温度Ｔｋ１と第２の色温度Ｔｋ２との間の中間色温度Ｔｋｒを有する第１の混合光線ＦＲ１が形成される。また、第１の光線Ｆ１の第１の部分Ｆ１１は、第２の光線Ｆ２の前記第２の部分Ｆ２２に重畳され、または結合されて、同じ色温度ＴＫｒを有する第２の混合光線ＦＲ２が形成される。
【００２７】
色温度を変化させるために、ＬＥＤ１０、２０は、監視制御ユニット（ＭＣＵ）４１に結合された電源４０に電気的に接続され、監視制御ユニット（ＭＣＵ）４１は、第１のＬＥＤ１０に第１の電流Ｉ１を供給し、第２のＬＥＤ２０に第２の電流Ｉ２（第１の電流Ｉ１とは異なる場合がある）を供給するように、電源４０を制御するのに適している。
【００２８】
電源４０は、モジュールＭの全てのＬＥＤに電流を供給する単一電源の形態にしてよい、または全てのＬＥＤ１０および全てのＬＥＤ２０に選択的に個々に電流を供給する２つの別個の電源の形態にしてよい。ＬＥＤから発せられる光束がＬＥＤを流れる電流の大きさによって決まることは周知のことである。色温度を調整するために、電源４０は、連通管の原理に基づいて第１の電流Ｉ１および第２の電流Ｉ２の大きさを調整するようにＭＣＵ４１によって制御される。
【００２９】
図３は、ＬＥＤ１０、２０、ビームスプリッタ１３、および作業面に照射スポットを形成するための先行技術の照明モジュールの光学的手段を示している。各々の照明モジュールは、楕円リフレクタ１４、レンズ１５、および２つのレンズ１１、１１’を有し、これらは、光線ＦＲ１と光線ＦＲ２とを集光させ、重畳面で結合させて、照射スポットを形成するように、照明ドーム内に配置される。レンズ１１、１１’は、各ＬＥＤとビームスプリッタとの間に位置決めされることにより、ＬＥＤから発せられた最大限の光束を集め、さらに光線の発散を低減する。レンズ１１、１１’を使用することにより、ＬＥＤ１０、２０の虚像は、楕円リフレクタ１４およびレンズ１５の物体焦点と一致する。
【００３０】
さらに、図４は、複数の照明モジュールが照射軸を中心に配置された先行技術の軸性照明ドームを示している。照明モジュールＭのＬＥＤ１０は、照射軸ＡＡを中心とした第１のリングを形成し、前記照明モジュールＭのＬＥＤ２０は、軸ＡＡを中心とした第２のリングを形成し、２つのリングは同じ軸を中心としたリングとなる。さらに、図４に示されているように、ドーム９内には、照射軸ＡＡを中心として配置された一連のビームスプリッタ１３が配設され、これらのビームスプリッタは、ＬＥＤ１０、２０のリングと同じ軸を中心としたビームスプリッタのリングを形成する。
【００３１】
このタイプの軸性照明ドームでは、ＬＥＤ１０、２０への供給電流の大きさを制御することによって、Ｔｋ１からＴｋ２の範囲の可変色温度Ｔｋｒを有する照射スポット３を形成することができることは周知である。
【００３２】
また、上述のタイプの先行技術の軸性照明ドームでは、ビームスプリッタに対してＬＥＤおよび／または光学系の配置を変えることによって、またはＬＥＤへの供給電流の大きさを制御することによって、照明スポットの直径を変化させることができることも周知である。
【００３３】
効率を高めるためには、楕円リフレクタは、一般に、プラスチックの射出成形技術を使用して作成されるので、製造が複雑になり、製造コストが高くなる。射出成形金型の作成には、高い投資が必要である。その後、プラスチック部品は、定着層と、その後に、複数の金属層とを連続して蒸着させるために、真空処理が行われなければならない。楕円リフレクタは平面部品ではないので、金属層を均一に蒸着させるのは複雑である。
【００３４】
楕円リフレクタは、スピニング技術を使用して、アルミニウムで作られてもよい。スピニング技術は、コストが高く、プラスチックの射出成形に比べて形状精度が劣ることが周知である。また、楕円リフレクタは円形対称ではないので、後で切断しなければならない円形対称部品から作る必要があり、これは複雑な生産工程を伴い、劣化を生じる恐れがある。最終的に、反射率はわずか８０％になる。
【００３５】
また、先行技術の軸性照明ドームでは、より大きい照明スポットを形成するためには、ＬＥＤの虚像が楕円リフレクタ１４およびレンズ１５の物体像からずれることに留意されたい。この原理では、照明スポットは楕円リフレクタの側から発せられるので、円形でない照明スポットが生成され、その結果、このスポットはレンズ１５からのスポットに重畳されると、最終的な照明スポットは均一でなくなる。
【００３６】
レンズ１１、１１’が各ＬＥＤとビームスプリッタ１３との間に配設されても、軸性照明ドームは、集光光学系として、レンズ１１、楕円リフレクタ１４またはレンズ１１’、および楕円リフレクタ１５を備える光学系の組み合わせを使用するので、軸性照明ドームの厚さは大きいままである。光学系１４、１５のサイズは、混合光線をできる限り多く捕捉するために、非常に大きくなる。また、これらの複数の光学素子があることから、ドームの重量および容積も増加する。
【００３７】
図５および図６は、照明モジュール内の光学系を構成する素子および本発明の軸性照明ドーム内でのこれらの素子の可能な配置を示している。
【００３８】
図５は、前方に各々のコリメート光学系（この例では、コリメータ１８、１９）が配置された２つのＬＥＤ１０、２０を示しており、この構造にすることにより、ＬＥＤによって発せられた光線は、ビームスプリッタ１３に到達する前に集光される。平面ファセットミラー２１は、術野に向かって、すでに集光された光線の１つであって、ビームスプリッタ１３が２つの光線を混合した結果でありすでに集光された混合光線を、全反射させることができるようにドーム内に配置される。
【００３９】
図６は、可変直径および可変色温度を有する照射スポット３を形成するための軸性照明ドームの一実施形態の構成を示している。この実施形態では、ＬＥＤ１０の第１のリングとＬＥＤ２０の第２のリングは、同じ軸を中心として配置される。ビームスプリッタ１３は、半反射ファセットを有し、同様に前記軸を中心とした環状ファセットミラーである。コリメータ１８、１９は、ＬＥＤ１０、２０の各リングとビームスプリッタ１３との間に配置される。また、図６に示されているように、平面ファセット２１を有する全反射環状ファセットミラーは、半反射ファセット１３を有する環状ファセットミラーを取り囲む。平面ファセット２１を有する環状ファセットミラーのファセットは、半反射ファセット１３を有する環状ミラーのファセットと幾何学的にほぼ同じである（略相似である）。
【００４０】
ビームスプリッタ１３は、環状に配置された複数の平面半反射ミラーで構成されてもよい。
【００４１】
全反射ミラー２１は、環状に配置された複数の単一ファセット平面ミラーで構成されてよい。
【００４２】
図７は、軸性照射軸ＡＡを有する本発明の軸性照明ドームに組み込まれる２つの照明モジュールに含まれる光学素子の構造を示している。
【００４３】
第１の照明モジュールは、２つのＬＥＤ１０、２０を備える。好ましくは、使用される第１のＬＥＤ１０および第２のＬＥＤ２０は、幾何学的に同一であり、異なる色温度Ｔｋ１、Ｔｋ２を有し、同じ供給元から入手したものであり、同じ筐体を有し、同じ電子チップを有し、同じタイプの電源を必要とする。ＬＥＤ１０、２０は、半反射ファセット１３を有するファセットミラーから等しい距離に配置され、第１のＬＥＤ１０は、第２のＬＥＤ２０に対して９０°回転される。ＬＥＤ１０、２０それぞれの前には、２つの同一のコリメート光学系１８、１９がＬＥＤ１０、２０から等しい距離に配置される。したがって、この例に示されているように、２つのコリメートされた光線Ｆ１（Ｔｋ１）と光線Ｆ２（Ｔｋ２）が生成される。上述した光線分割原理に基づいて、光線Ｆ１および光線Ｆ２は、４５°の角度αだけ傾斜した半反射ファセット１３を有するファセットミラーによって分割されて、Ｔｋ１とＴｋ２との間の中間の同じ色温度Ｔｋｒを有する２つの混合光線ＦＲ１、ＦＲ２が生成される。本発明に従って、混合光線ＦＲ１およびＦＲ２はコリメートされている。コリメート光学系は、コリメートレンズ、コリメータ、もしくは複合型リフレクタ、または集中的にコリメート機能を果たす任意の他の部品としてよい。したがって、本発明によれば、照射スポット３を形成するために術野４にコリメート混合光線ＦＲ２を送るための光学系は必要でない。本発明によれば、混合光線ＦＲ１が混合光線ＦＲ２に重畳されて一緒に照射スポット３を形成するように混合光線ＦＲ１を術野に向けて偏向させるために、平面ファセットを有するファセットミラーのみが配置される。このためには、平面ファセットを有するファセットミラーは、全反射ミラーとなるように、３７°から５７°の範囲の角度βだけ傾斜される。
【００４４】
図７は、２つのコリメート光線Ｆ１’（色温度Ｔｋ１）およびコリメート光線Ｆ２’（Ｔｋ１と異なる色温度Ｔｋ２）のそれぞれを生成する２つの同一のコリメート光学系１８’、１９’に結合されるＬＥＤ１０’、２０’を有する２つの同一の光源を有する第２の照明モジュールを示している。光線Ｆ１’および光線Ｆ２’は、第１のモジュールの中間色温度に等しく、Ｔｋ１とＴｋ２との間の温度である同じ中間色温度Ｔｋｒを有する２つのコリメート混合光線ＦＲ１’、ＦＲ２’を生成するために４５°の角度αだけ傾斜した半反射ファセット１３を有するファセットミラーによって分割される。モジュールは、コリメート混合光線ＦＲ２’が照射スポット３で重畳されるように配置される。混合光線ＦＲ２’は、混合光線ＦＲ１’、ＦＲ１、およびＦＲ２に重畳されて一緒に照射スポット３を形成するように、３７°から５７°の範囲の角度βだけ傾斜した平面ファセットを有するファセットミラーによって偏向される。
【００４５】
第一に、本発明によれば、軸性照明ドームにおいて、コリメート光学系１８、１９があることから、コリメート機能全体がＬＥＤの非常に近くで実行されることがわかる。したがって、先行技術で説明した光学系に比べて発散の少ないコリメート光線を生成することによって、先行技術よりも小さいサイズの半反射ミラーを有するビームスプリッタを使用することができる。
【００４６】
さらに、ビームスプリッタの出口の第１の混合光線ＦＲ１はコリメートされているので、前記混合光線を術野に向けて反射させるために、先行技術で説明した光学系の楕円リフレクタを平面ミラー２１に置き換えることは有利である。
【００４７】
本発明によれば、軸性照明ドームは、ＬＥＤと半反射ファセットを有する環状ファセットミラーとの間の距離を短くすることによって、また半反射ファセットを有するファセットミラーと平面ファセットを有する環状ファセットミラーとの間の距離を最適化することによって、より小型にすることができる。
【００４８】
本発明によれば、先行技術と異なり、光学系はレンズを有する必要がなくなる。したがって、各照明モジュールは、備える素子の数が少なくなる。したがって、本発明の軸性照明ドームは、重量がより軽くなる。また、この構造により、全体のサイズも４０％小さくすることができ、厚さを１２ｃｍから７ｃｍに薄くすることができると同時に、同じ光学的機能を果たすことができる。したがって、照明ドームの位置決めは調節しやすく、そのことによりユーザの快適さが改善される。
【００４９】
本発明によれば、ドーム９内には、例えば、照明モジュールＭのＬＥＤ１０が照射軸ＡＡを中心とした第１のリングを形成し、照明モジュールＭのＬＥＤ２０が照射軸ＡＡを中心とした第２のリングを形成して、２つのリングが同じ軸を中心としたリングになるように、照射軸ＡＡを中心として配置される複数の照明モジュールＭが配設される。例えば、ＬＥＤ１０の第１のリングは、ＬＥＤ２０の第２のリングより大きい直径を有する。したがって、ドーム９内には、照射軸ＡＡを中心として配置される一連のビームスプリッタ１３であり、半反射ファセットを有し、ＬＥＤ１０、２０のリングと同じ軸を中心として配置される環状ファセットミラーを形成する一連のビームスプリッタ１３が存在する。平面ファセットを有する環状ファセットミラーは、半反射ファセットを有する環状ファセットミラーを取り囲む。
【００５０】
本発明によれば、照明モジュールＭの上述の構造原理は、特に、ドーム型であり、その形状により、さらに、ドームから約１ｍ離れた術野４に対応する作業面に可変サイズの照射スポット３を形成することができる照明装置１を実現するのに使用される。
【００５１】
図６の代替方法で示されている実施形態では、同一のＬＥＤ光源を有するタイプＭ１およびＭ２の照明モジュール、例えば、「小さいサイズ」の照明スポットを形成する第１の同一のコリメート光学系１８、１９を有する第１のモジュールＭ１（このモジュールは「小スポット」モジュールと呼ばれる）と、「大きいサイズ」の照明スポットを形成する第２の同一のコリメート光学系１８’、１９’を有する第２のモジュールＭ２（このモジュールは「大スポット」モジュールと呼ばれる）とが配設される。２つのモジュールは、照射スポットが互いに重畳されるように配置される。「小スポット」モジュールＭ１の数は、「大スポット」モジュールＭ２の数と同じにする必要はない。この構造により、任意の機械的移動を必要とせずに、２つのモジュールのＬＥＤの供給電流を変化させることによって、照射スポットの直径を変化させることができると同時に、一定の中心照射を維持することができる。
【００５２】
そのためには、電源４０は、ＭＣＵ４１によって、電流Ｉ１、Ｉ２を照明モジュールＭ１のＬＥＤ１０、２０それぞれに、また電流Ｉ１’、Ｉ２’を照明モジュールＭ２のＬＥＤ１０、２０それぞれに選択的に送るように制御され、そのことにより、上述したように照射スポットのサイズが変更され、および／または色温度が変更される。
【００５３】
この構造では、可変サイズの照射スポット３において色温度を均一に維持するために、各照明モジュールＭ１、Ｍ２は、同じ色温度を発する必要があることは理解されたい。すなわち、中間色温度Ｔｋｒの照射スポット３を形成するために、Ｉ１／Ｉ２比をＩ１’／Ｉ２’比と等しくすべきであり、Ｔｋ１からＴｋ２の範囲で照射スポットの色温度を変化させるために、前記比を変化させる。照射スポットの直径を変化させるために、照明モジュールＭ１と照明モジュールＭ２との相対電流、すなわち、Ｉ１／Ｉ１’比、ひいては、Ｉ２／Ｉ２’比を変化させる。
【００５４】
Ｔｋ１とＴｋ２との間の一定の中間色温度Ｔｋｒに対して、連通管の原理に基づいてＩ１’およびＩ１またはＩ２’およびＩ２を変化させることによって、照射スポットの直径を大きい直径（照明モジュールＭ２自身によって形成されたスポットの直径）と小さい直径（照明モジュールＭ１自身によって形成されるスポットの直径）との間で変化させることができる。一定の照射スポットの直径を変化させると同時に、Ｉ１／Ｉ２比をＩ１’／Ｉ２’比と等しい比で維持することによって照射スポット３の同じ色温度を維持するために、電流Ｉ１＋Ｉ１’またはＩ２＋Ｉ２’の合計は、ほほ一定でなければならないことに留意されたい。
【００５５】
より詳細には、電流Ｉ１’およびＩ２’が０である場合、照射スポット３は照明モジュールＭ１自身のみによって形成されるので、照射スポットの直径は小さく、例えば、１０ｃｍとなる。
【００５６】
電流Ｉ１およびＩ２が０である場合、照射スポット３は照明モジュールＭ２のみによって形成されるので、照射スポットの直径は大きく、例えば、２０ｃｍとなる。
【００５７】
照明モジュールＭ１に送られる電流Ｉ１およびＩ２が０でなく、かつ照明モジュールＭ２に送られる電流Ｉ１’およびＩ２’が０でない場合、１０ｃｍと２０ｃｍの間の中間の直径の照射スポットが形成される。
【００５８】
さまざまな照射スポットの直径に対して同じレベルの照射を維持するために、ＭＣＵ４１は、照明モジュールＭ１およびＭ２のＬＥＤ全てに送られる電流を調節すると同時に、照射スポット３の色温度を変えないようにＩ１’／Ｉ２’比をＩ１／Ｉ２比と等しい比で維持する。一定の直径の照射スポットから、それより大きい照射スポットにするためには、ＭＣＵ４１は各ＬＥＤに対して同じ割合で電流を増加させなければならない。
【００５９】
図８に示されている別の実施形態では、ドーム９において、モジュールＭは、モジュールの２つのリングを形成することができ、これらのリングは共に中心照射軸ＡＡを中心とする。
【００６０】
したがって、本発明の手術室の照明装置は、小型であり、部品数が少なく、光源と、光学系と、光源に電流を供給する電源とを有する軸性照明ドームを含み、光学系および電源は、光源から発せられた光線を、照射スポットが形成される作業面に対応する重畳面においてさまざまな光線重畳形状であてるように設置され、これらのさまざまな形状は、照射スポットのさまざまなサイズまたはさまざまな直径に対応する。
【００６１】
当然、本発明は、決して上述の実施形態の１つに制限されず、本発明の範囲から逸脱せずに修正を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  照明装置
２  手術室
３  照射スポット
４  術野
５  患者
６  外科医
７  基部
８  関節アーム
９  照明ドーム
１０  第１のＬＥＤ
１０’、２０’  ＬＥＤ
１１、１１’  レンズ
１３  ビームスプリッタ、半反射ファセット
１４  楕円リフレクタ
１５  レンズ
１８、１９  コリメータ、コリメート光学系
１８’、１９’  コリメート光学系
２０  第２のＬＥＤ
２１  平面ファセット、全反射ミラー、平面ミラー、平面ファセットミラー
４０  電源、電源ユニット
４１  監視制御ユニット
Ｆ１  第１の光線
Ｆ１１、Ｆ２１  第１の光線部分、第１の部分
Ｆ１２、Ｆ２２  第２の部分
Ｆ１’、Ｆ２’  コリメート光線
Ｆ２  第２の光線
ＦＲ１  第１の混合光線
ＦＲ１’、ＦＲ２’  混合光線、コリメート混合光線
ＦＲ２  第２の混合光線
Ｉ１  第１の電流
Ｉ１’、Ｉ２’  電流
Ｉ２  第２の電流
Ｍ  照明モジュール
Ｍ１  第１のモジュール、照明モジュール
Ｍ２  第２のモジュール、照明モジュール
ＴＫｒ  中間色温度
Ｔｋ１  第１の色温度
Ｔｋ２  第２の色温度
【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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