DE3843253A1 - Zahnaerztliche beleuchtungseinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zahnärztliche Beleuch­ tungseinheit für ein in der horizontalen stärker aus­ gedehntes Beleuchtungsfeld als in der vertikalen, mit einer Lichtquelle mit elliptischem Reflektor, mit einer im Bereich der äußeren Brennebene des Reflektors eingerichteten Blendenanordnung und mit abbildenden Einrichtungen im Strahlengang nach der Blendenanord­ nung, wobei die abbildenden Einrichtungen die Lichtquelle und die Blendenanordnung auf ein entfern­ tes Beleuchtungsfeld abbilden.

Eine nicht gattungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung für zahnärztliche Zwecke ist beispielsweise aus der DE AS 14 66 879 bekannt.

Bei dieser Beleuchtungsvorrichtung für die Mundhöhle ist hinter einem Blendschirm eine Lichtquelle ange­ ordnet. Die Lichtquelle bestrahlt einen als ellipsoid­ artigen Körper ausgebildeten Reflektor. Der Reflektor ist so berechnet, daß er in seinem äußeren Brennpunkt die Lichtquelle in einem rechteckigen Feld abbildet. Der Reflektor ist in diesem Fall größer oder etwa so groß wie das beleuchtete Feld. Durch die Größe des Reflektors sollen wie bei Operationsleuchten harte Schlagschatten vermieden werden.

Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß der Reflektor speziell für diese Anordnung berechnet und hergestellt werden muß.

Je nach geforderter Lichtausbeute und je nach der geforderten Schärfe der Leuchtfeldbegrenzung kann die Herstellung dieser Reflektoren sehr aufwendig sein. Hinzu kommt, daß eventuell notwendige Filter, z.B. zur Angleichung des Lichtes an die Tageslichttemperatur, in dieser Anordnung ebenfalls sehr aufwendig herzu­ stellen sind.

Bei Anordnungen nach der DE AS 14 66 879 gibt es prinzipiell drei Wege zur Korrektur der Farbtemperatur des Lichts: gewölbte Filter zwischen Lichtquelle und Reflektor, dichroitische Beschichtung des Reflektors oder vollflächige ebene Filter im Strahlengang nach dem Reflektor. Wegen der Kosten und der möglichen Lichtverluste wird in den meisten Fällen der zweite Weg beschritten, die dichroitische Beschichtung des Reflektors. Sie bewirkt, daß der gewünschte Lichtan­ teil reflektiert wird, während der unerwünschte Licht­ anteil durch die Beschichtung des Reflektors durchge­ lassen wird.

Entsprechend der Größe des Reflektors ist die dichroi­ tische Beschichtung des Reflektors aufwendig. Die Anordnung ist dadurch auch sehr unflexibel in Bezug auf nachträgliche Änderungen der Farbtemperatur der Lichtquelle. Da wegen der Kosten und wegen der erforderlichen optischen Einjustierung die Bereit­ stellung von verschieden beschichteten Reflektoren kaum in Frage kommt, werden zur nachträglichen Ände­ rung der Farbtemperatur dieser Leuchteneinheit groß­ flächige Filter eingesetzt, die die Reflektoröffnung abdecken.

Die damit verbundenen Lichtverluste und Filterkosten müssen dabei in Kauf genommen werden.

Ein weiterer Nachteil dieser Anordung ist, daß die Einsatzmöglichkeiten dieser Leuchteneinheit beschränkt sind. Sollen zum Beispiel Lichtleiter an die Licht­ quelle dieser Anordnung angeschlossen werden, wie in der OS 19 52 358 vorgeschlagen, dann steht für diesen Zweck nur ein Teil der Lichtleistung zur Verfügung. Die Brennweite des Reflektors liegt in der Größenord­ nung der Entfernung zwischen Reflektor und Patient. In unmittelbarer Nähe der Beleuchtungseinheit steht daher keine Ebene oder Fläche zur Verfügung, auf die die gesamte Leuchtkraft der Lichtquelle konzentriert werden könnte. Selbst wenn zur Speisung eventueller Lichtleiter nur ein Bruchteil der Lichtausbeute vorge­ sehen ist wie in der OS 19 52 358, dann müssen, wie dort beschrieben, zusätzliche aufwendige Maßnahmen, z. B. Linsen oder gewölbte Reflektoren vorgesehen wer­ den, um diesen kleinen Lichtanteil auf den Lichtleiter zu konzentrieren.

Schließlich ist bei diesen Anordnungen die Abgrenzung des beleuchteten Feldes unbefriedigend. Die klare Abgrenzung des beleuchteten Feldes ist ein sehr wich­ tiger Faktor bei zahnärztlichen Leuchten. Es soll auf jeden Fall vermieden werden, daß Licht in die Augen des Patienten fällt. Auch Streulichteinfall, bedingt durch Unvollkommenheiten des Reflektors, kann auf den Patienten sehr beunruhigend wirken.

Einige der Nachteile dieser Anordnung sind in der Beleuchtungsvorrichtung nach der PS 21 50 087 besei­ tigt. Wie in der AS 14 66 879 wird auch hier eine Lichtquelle mit elliptischem dichroitisch beschichte­ ten Reflektor benutzt. Der Abstand zum äußeren Brennpunkt des Reflektors ist aber in diesem Fall nur ein Bruchteil des Abstandes zum Leuchtfeld d.h. zum Patienten. Das ergibt einen sehr kleinen und kosten­ günstigen Reflektor, bei dem auch z. B. eine dichroi­ tische Ausrüstung endsprechend kostengünstiger ausge­ führt werden kann. In der Praxis bedeutet dies vor allem, daß herkömmliche Lampen wie sie z.B. für Pro­ jektionszwecke hergestellt werden, zum Einsatz kommen können. Eine spezielle Berechnung und Herstellung des Reflektors entfällt. Die für Projektionszwecke ge­ bräuchtlichen Lampen sind bereits mit Reflektor ausge­ rüstet.

Bei der Anordnung nach der PS 21 50 087 wird eine Blende, mit Hilfe von Abbildungssystemen auf den Mund des Patienten abgebildet. Ein großer Vorteil dieser Anordnung ist die auf diese Weise erreichte ungewohnte scharfe Begrenzung des beleuchteten Feldes, die die Belastung des Patienten mit Streulicht deutlich herab­ setzt. Unvollkommenheiten des Reflektors äußern sich nicht mehr als Streulichteinfall beim Patienten.

Zur Angleichung der Lichtquelle an das Tageslicht können bei dieser Anordnung außerdem ebene Filter eingesetzt werden, die in ihren Abmessungen sehr viel kleiner sein können, als bei der Anordnung nach der AS 14 66 879. Dadurch ist auch jederzeit eine einfache und kostengünstige Änderung der Farbtemperatur durch den Benutzer selbst möglich.

Nachteilig an der bekannten Anordnung ist, daß der Strahlengang nach dem Reflektor durch zwei reflektie­ rende ebene Flächen in zwei Hälften aufgeteilt wird, die getrennt mit je einer Blende versehen sind und getrennt über Hohlspiegel und Linsen geführt werden, bevor beide Lichtbündel wieder zusammentreffen. Außer den zwei reflektierenden ebenen Flächen müssen Blende, Hohlspiegel und Linse jeweils zweifach vorgesehen werden. Bei sehr kurzen Brennweiten der Lampe wird es außerdem nur schwer möglich sein, die Filter dort unterzubringen, wo der Strahlengang noch ungeteilt verläuft. Eventuell notwendige Filter müssen also in diesem Fall ebenfalls zweifach vorgesehen werden. Vor allem müssen die beiden getrennten Strahlengänge in allen ihren optischen Elementen genau aufeinander einjustiert werden. Anderenfalls ginge der an sich erreichbare Vorteil, die ungewohnt scharfe Begrenzung des beleuchteten Feldes, wieder verloren, weil jedes der beiden Strahlenbündel für sich die Lichtquelle und seine jeweilige Blende auf dem Mund des Patienten abbildet.

Durch die Aufspaltung des Strahlenganges entsteht au­ ßerdem der Nachteil, daß die beiden Strahlengänge nur in einem bestimmten Abstand von der Beleuchtungsein­ richtung wieder zusammengeführt werden.

Nur in diesem Abstand können sich das zweifache Bild der Lichtquelle und die beiden Bilder der Blenden vollkommen überlappen, und nur an dieser Stelle ergibt sich die ungewohnt scharfe Begrenzung des beleuchteten Feldes.

In kürzerem Abstand zur Leuchte und in größerem Ab­ stand von der Leuchte ist diese scharfe Begrenzung nicht mehr gegeben.

Bezüglich der Ausleuchtung am Behandlungsort, verzich­ tet die bekannte Anordnung bewußt auf die weichen Schatten die mit großen Reflektoren erreichbar wären. Die härteren Schlagschatten, die sich aus dem relativ kleineren Durchmesser von Projektionseinrichtungen ergeben, werden in Kauf genommen.

Bei der speziellen Verwendung dieser Beleuchtungsein­ heit, nämlich Ausleuchtung einer Vertiefung, der Mundhöhle, aus einem Abstand von einem vielfachen des Höhlenöffnungsdurchmessers, ist der Unterschied zwi­ schen den angestrebten weichen Schatten bei großem Reflektor und den harten Schatten aus der Projektion einer Blende, ohnehin nicht sehr groß. Hinzu kommt, daß üblicherweise die eventuell schattengebenden Werk­ zeuge entweder direkt in Kontakt mit der Behandlungs­ stelle gehalten werden oder ganz aus dem Mundraum entfernt werden.

Zwischenstellungen der eventuell schattengebenden Ele­ mente sind wegen der besonderen Sichtverhältnisse in einer Mundhöhle untypisch, und werden wegen der sub­ jektiven Empfindungen des Patienten vom Benutzer der Beleuchtung auch vermieden.

Bei der bekannten Anordnung wird jedoch nicht eine, sondern es werden zwei Projektionseinrichtungen benutzt. Es entstehen daher zwei harte Schlagschatten, die beim Einbringen und Herausnehmen von Werkzeugen in bzw. aus dem Mundraum des Patienten irritierend wirken können, und vom Benutzer eine entsprechende Umstellung fordern.

Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, die Vorteile des Standes der Technik beizubehalten und die bekannte Ausführung so weiter zu vereinfachen, daß die optischen Vorteile die sich durch die Verwendung von handelsüblichen Projektionslampen ergeben können, uneingeschränkt ausgeschöpft werden können, daß zahn­ ärztliche Beleuchtungseinheiten, die mit solchen Lam­ pen ausgerüstet werden, wirtschaftlicher werden und kompakter werden können, daß das Auftreten vor mehrfa­ chen Schlagschatten vermieden wird und daß Justagen der optischen Elemente der Beleuchtungseinheit auf ein Mindestmaß beschränkt werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die abbildenden Elemente am entfernten Beleuchtungsfeld ein einfaches Bild der Lichtquelle erscheinen lassen, bzw. dadurch daß als Blendenanordnung eine Blende vorgesehen ist, die die ungeteilte Lichtmenge der Lichtquelle be­ grenzt, bzw. dadurch, daß die abbildenden Einrich­ tungen ausschließlich durchlässige Elemente sind, bzw. dadurch, daß das Bild der Lichtquelle und der Blenden­ anordnung auf dem entfernten Beleuchtungsfeld aus einem einzigen Strahlenbündel erzeugt wird.

Dadurch werden ebene Umlenkspiegel und ihre Justage eingespart. Anstelle zweier Blenden und anstelle von zwei Satz Sammelelementen aus Hohlspiegel und Linse wird nur ein Satz dieser Elemente benötigt. Entspre­ chendes gilt für die Filter.

Die Sammelelemente können nur aus einfachen Linsen bestehen. Die Justage der beiden optischen Systeme untereinander wird eingespart. Optisch gesehen entste­ hen nicht zwei Bilder der Lichtquelle und zwei Bilder von zwei Blenden deren mehr oder weniger exakte Über­ lappung vom Abstand zur Beleuchtungseinheit und von der Justage der Elemente in Beleuchtungseinheit abhän­ gen, sondern es entsteht nur ein einziges Bild der Lichtquelle und der einzigen Blende. Das Auftreten von doppelten Schlagschatten ist ganz eliminiert, es tre­ ten nur einfache Schlagschatten auf, deren Auftreten, Ausbildung und Ausdehnung dem normalen Erfahrungs­ schatz und den Erwartungen des Benutzers entsprechen. Das Strahlenbündel zwischen Linse und Beleuchtungsfeld ist in seinem Querschnitt kleiner als das Strahlenbün­ del bei einem großen Reflektor. Es handelt sich auch nur um ein einziges Bündel.

Die Einsichtmöglichkeiten des Benutzers in die Mund­ höhle werden dadurch verbessert, da der Betrachter sich der Achse des einzigen Strahlenbündels entspre­ chend weiter nähern kann ohne Abschattungen hervor­ zurufen.

Ein weiterer, nicht unbeachtlicher Vorteil ergibt sich daraus, daß durch diese Maßnahme in der Beleuchtungs­ einheit ein nahes Beleuchtungsfeld zur Verfügung steht, in dem die gesamte Lichtleistung der Beleuch­ tungseinheit konzentriert ist. Soll die Beleuchtungs­ einheit als Mehrzweckleuchte ausgebildet werden, so steht an dieser Stelle die ungeteilte volle Lichtleis­ tung der Lampe zur Verfügung.

Diese Tatsache vergrößert die Einsatzmöglichkeiten einer solchen Beleuchtungdeinheit erheblich. Die zweite Blendenanordnung ermöglicht eine Hellig­ keitsregulierung der Beleuchtungseinheit. Normaler­ weise bietet es sich an, die Helligkeit einer Beleuch­ tungseinheit über die Betriebsspannung der Birne zu regeln. Dadurch, daß die abbildenden Elemente bei der erfindungsgemäßen Anordnung klein bleiben können, kann auch eine Helligkeits-Blende einfach ausgeführt wer­ den. Gegenüber der Spannungsregulierung hat die Hel­ ligkeits-Blende den Vorteil, daß sie die Farbtempera­ tur des Lichtes nicht verändert. Das ist in der zahn­ ärztlichen Praxis ein wichtiger Gesichtspunkt, wenn Farbnuancen von Zähnen beurteilt werden müssen, bei­ spielsweise bei der Vorbereitung von Ausbesserungen an den Zähnen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgen­ den näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine zahnärztliche Beleuchtungseinheit (1). Das Gehäuse (2) der Leuchte (1) ist geschnitten. Im Innern des Gehäuses (2) ist eine Lampe (3) angeord­ net. Als Lampen (3) kommen beispielsweise solche Lam­ pen in Frage, die für die Projektion von Super-8- Filmen eingesetzt werden.

In der Lampe (3) ist als Lichtquelle eine nicht gezei­ gte Glühwendel angeordnet. Der in der Lampe (3) inte­ grierte Reflektor (4) ist als Ellipsoid ausgebildet. Das Ellipsoid hat zwei Brennpunkte oder Brennebenen, wovon eine im Innern des Reflektors (4) liegt, die andere außerhalb des Reflektors (4). In der im Innern des Reflektors (4) gelegenen Brennebene des Ellipsoids ist das Glühwendel der Lampe (3) gelegen. Durch die reflektierende Beschichtung des Ellipsoids wird die gesamte Lichtleistung der Glühwendel in der zweiten, der äußeren Brennebene konzentriert. In Fig. 1 wird dies durch die Strahlengänge a und b angedeutet. Es entsteht also in der äußeren Brennebene des Reflektors ein nahes erstes Bild der Glühwendel. Dieses Bild der Glühwendel wird durch die im Bereich der äußeren Brennebene des Reflektors (4) angeordnete Blende (5) begrenzt. Die Blende (5) entspricht in ihrer Form der gewünschten Form eines entfernten Beleuchtungsfeldes. Ihre Aufgabe ist es vor allem, die Randbereiche des Glühwendelbildes in denen die Helligkeit des Bildes nachläßt, abzudecken.

Im Strahlengang nach der Blende (5) ist ein Linsensys­ tem aus Sammellinsen (6) und (7) angeordnet. Der Ab­ stand dieses Linsensystems zur Blende (5) ist etwas größer als die Brennweite des Linsensystems. Dadurch entsteht in einer endlichen Entfernung von dem Linsen­ system ein zweites Bild der Glühwendel und ein erstes Bild der Blende. Die gewünschte Helligkeit und klare Abgrenzung des Beleuchtungsfeldes ist damit erreicht. Die Größe des Beleuchtungsfeldes wird durch den Ab­ stand des Beleuchtungsfeldes zum Linsensystem, durch den Abstand des Linsensystems zur Blende und durch die Größe der Blende bestimmt. Mit handelsüblichen Lampen (3), die in ihrer äußeren Brennebene ungefähr ein Feld von der Größe eines Super-8-Filmformates ausleuchten, läßt sich in den üblichen Beleuchtungsabständen ohne weiteres eine Beleuchtungsfeldgröße erzielen, die allen Anforderungen in einer Zahnarztpraxis gerecht wird.

Im Strahlengang nach den Linsen (6) und (7) ist ein Filter (8) vorgesehen zur Beeinflussung der Farbtempe­ ratur der Beleuchtungseinheit.

Zur Steuerung der Helligkeit des Beleuchtungsfeldes ist in der Hauptebene des Linsensystems noch eine zweite Blendeneinrichtung (9) vorgesehen. Sie macht sich den Umstand zu nutze, daß Gegenstände in der Hauptebene eines Linsensystems nicht abgebildet wer­ den, sondern nur entsprechend ihrer Durchlässigkeit die Helligkeit der Abbildung verändern. In der gezeig­ ten Ausführungsform wird eine dünne Metallfolie (10) durch einen Schlitz (11) in der Linsenfassung (12) geführt. Je nachdem, wie weit die Folie (10) in den Strahlengang eingeschoben ist, entsprechend wird die Helligkeit des Beleuchtungsfeldes verringert. Zur Bedienung dieser veränderlichen Blende (9) ist ein Knopf (13) an der Folie (10) befestigt. Dieser Knopf ist gleichzeitig in einem Schlitz (14) verschieblich. Der Schlitz (14) ist in einem mit Teilen der Fassung (12) verbundenen Gehäuseteil angeordnet. Die Metallfo­ lie (10) verläuft außerhalb des Strahlenganges auf einer gekrümmten Bahn, das ergibt eine besonders kom­ pakte Bauweise der Beleuchtungseinheit. Die Reibung in der Bahn hält die Folie (10) in jeder gewünschten Lage fest.

Claims (6)

1. Zahnärztliche Beleuchtungseinheit für ein in der horizontalen stärker ausgedehntes Beleuchtungsfeld als in der vertikalen, mit einer Lichtquelle mit ellipti­ schem Reflektor, mit einer im Bereich der äußeren Brennebene des Reflektors eingerichteten Blendenanord­ nung und mit abbildenden Einrichtungen im Strahlengang nach der Blendenanordnung, wobei die abbildenden Ein­ richtungen die Lichtquelle und die Blendenanordnung auf ein entferntes Beleuchtungsfeld abbilden, dadurch gekennzeichnet, daß die abbildenden Elemente am ent­ fernten Beleuchtungsfeld ein einfaches Bild der Licht­ quelle erscheinen lassen.

2. Zahnärztliche Beleuchtungseinheit nach dem Oberbe­ griff des Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Blendenanordnung eine Blende vorgesehen ist, die die ungeteilte Lichtmenge der Lichtquelle begrenzt.

3. Zahnärztliche Beleuchtungseinheit nach dem Oberbe­ griff des Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abbildenden Einrichtungen ausschließlich durchlässige Elemente sind.

4. Zahnärztliche Beleuchtungseinheit nach dem Oberbe­ griff des Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild der Lichtquelle und der Blendenanordnung auf dem entfernten Beleuchtungsfeld aus einem einzigen Strah­ lenbündel erzeugt wird.

5. Zahnärztliche Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei außer der Blendenanordnung die abgebildet wird, eine zweite Blendenanordnung vorgesehen ist, die nicht abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptebene der abbildenden Einrichtungen eine veränderliche Blende vorgesehen ist.

6. Zahnärztliche Beleuchtungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende aus einer bieg­ samen Metallfolie gebildet ist, die außerhalb des Strahlengangs auf einer gekrümmten Bahn geführt ist. Zahnärztliche Beleuchtungseinheit.