JP2004159999A - 歯科用光照射器 - Google Patents
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Abstract
【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
Description
【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
Claims (6)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
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