JP2005056608A

JP2005056608A - 光照射装置及びこの光照射装置を使用する光線治療器

Info

Publication number: JP2005056608A
Application number: JP2003206330A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kondo; 宏明近藤; Kenji Iwasaki; 賢二岩崎
Original assignee: TOKYO IKEN KK; YUNITEKKU KK; Unitec Corp
Current assignee: TOKYO IKEN KK; YUNITEKKU KK; Unitec Corp
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2005-03-03

Abstract

【課題】操作性が優れており、被照射物に略均一な出力分布を有する光を照射でき、導光部材と光均一化部材との組立の容易な光照射装置を提供する。
【解決手段】光源１から放射される光を、導光部材を介して被照射物に照射する光照射装置で、導光部材は光ファイバーを束ねた光バンドルファイバー２で構成され、光照射装置は導光部材から放射される光の出力分布を略均一化する光均一化部材３を備え、略均一化された光を被照射物の照射面４に照射する。光均一化部材３の出射面３ｂに対向してレンズ５を備えると、均一な光出力を等倍又は拡大して照射できる。必要に応じて光源１と光バンドルファイバー２との間、光バンドルファイバー２と光均一化部材３との間にレンズ６，７等を配置し、光の漏れを防止して光損失の少ない照射を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランプ、発光ダイオード、レーザー発生器等の光源から放射される光を被照射物に照射する光照射装置に係り、特に、照射される光の出力分布が略均一で、被照射物を均一に、しかも任意の部位に照射できる光照射装置と、この光照射装置を使用する光線治療器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、紫外線によるプラスチックの硬化、光照射によるマーキング、赤外線による各種物質の加熱・乾燥、近赤外線領域の光による関節痛の治療、或いは褥創の治療、さらにはレーザー光によるあざの除去等、紫外線領域から赤外線領域に至るまでの光の工業応用、医療応用が盛んである。
【０００３】
これらの応用の中で、光を所定の部位に導き照射するのに、光を光ファイバーに導光し、その屈曲性を利用して所定の部位に導く方法がしばしば取られている。例えば、紫外線でプラスチックを硬化する場合、図８ａのように光源７１より放射した光を複数の光ファイバーを束ねた光バンドルファイバー７２の一端に導入し、光バンドルファイバー７２の他端を被照射面７３に対向させて位置させ、光を照射する方法がある。図において、７３ａは光の照射部を示す。この場合、光バンドルファイバー７２を出た光は、光バンドルファイバーの開口数で決まる角度で広がり放射される。図８ａは従来の光照射装置の最低の構成であるが、これを基本形として光を被照射物に効率良く照射する方法が種々取られている。
【０００４】
図８ｂ〜８ｄは光バンドルファイバー７２から光を効率良く照射するために取られている方法である。図８ｂは光源７１をランプとし、そのランプ７１の後方に球面状の凹面反射鏡７４を置き、光バンドルファイバー７２の反対側に放射される光を凹面反射鏡７４により反射させ、光バンドルファイバー７２の入射側の端面に集光させることにより、光を効率良く光バンドルファイバー７２に導入するものである。図８ｃは光源７１と光バンドルファイバー７２との中間にレンズ７５を設置し、ランプ７１より放射される光を集光し、光バンドルファイバー７２に効率良く導入するものである。本方式は、光源７１としてはランプ又は発光ダイオード等のように光が光バンドルファイバーの開口数以上に発散、放射される光源でしばしば用いられる。
【０００５】
図８ｄは、被照射面７３に効率良く光を照射するための方法であり、光バンドルファイバー７２と被照射面７３との中間にレンズ７６を設置し、光バンドルファイバーより放射された光をレンズ７６により集束し、光バンドルファイバーの出力端面の結像位置において光バンドルファイバー７２の出力端面の断面を等倍又は拡大して被照射面７３に照射するものである。この場合、レンズの結像位置で照射するために、特許文献１に記載されるように位置決めの指示部材を設けることが行われている。図９において、本指示部材７７は示されており、通常は指示部材は光の結像位置に等しくなっており、先端を照射面に接触して照射したとき、結像位置での照射が可能となり、指示部材を摺動して長さを変えたとき、結像位置よりはずれるが、任意のビーム径での照射を可能とするものである。図８ｂ，８ｃ，８ｄに示した凹面反射鏡７４、レンズ７５，７６は全て同時に使われるということでなく、使用条件に応じて適宜、そのうちの一つ、又は複数が使われるものである。
【０００６】
また、複数の半導体レーザーを並設して大出力を得る場合、図１０に示すように、複数個の半導体レーザー８１ａの各々に光ファイバー８３ａを対向して設け、これらの光ファイバーをまとめてバンドルファイバーとし、被照射面８４に照射する構成がある。この場合も、図８ｄのレンズ７６の如く光バンドルファイバー８３の出力端部の前方の適切な位置にレンズ８５を置くことができる。
【０００７】
これらの構成の場合の問題点は、バンドルファイバーから出た光の出力分布の均一度が低いことである。すなわち、バンドルファイバーの中央部を中心として、照射光の中央部が強く、周辺に行くに従って弱い、所謂ガウス分布をしている。光をレンズ等で集束して使用する用途にはよいが、広く均一に照射する必要があるときは不都合な場合がある。
【０００８】
従来のこの種の光照射装置として、特許文献２に記載の理学診療用赤外線治療器がある。この治療器は、図１１において、ハロゲンランプ９１と、耐熱ガラス板９２と、カラーガラスフィルター９３と、保護パイプ９４と、光バンドルファイバー９５と、塩化ビニール管９６と、プローブ（ハンドピースとも云う）９７と、集光レンズ群９８と、直線偏向板９９と、レンズ鏡筒１００とから、その主要部が構成されている。他に、電源部１０１、さらにはハロゲンランプ、耐熱ガラス板、カラーガラスフィルター、保護パイプを一体的に固定する支持部材１０２がある。
【０００９】
そして、ハロゲンランプから発生される赤外線を含む光を可撓性を有する光バンドルファイバーを用いて患部に案内するようにしたことにより、小さな患部に対しても十分なエネルギー密度をもつ赤外線を照射できるという効果を有するものである。前記の光バンドルファイバーは、実施例としてコア径５０μｍの多成分ガラスよりなるコアを有する光ファイバーが１９０００本束ねられて作成されている。
【００１０】
さらに、光の出力分布を均一化する技術として、特許文献３に記載のレーザ照射装置がある。図１２は、このレーザ照射装置を示す第１図に相当するものであり、このレーザ照射装置は、平坦化された強度分布を有するレーザ出力光を端面１０５ａにおいて得られる均一光照射ロッド１０５と、この均一光照射ロッド１０５の端面１０５ａの前方に所定の距離を隔てて配置されたレンズ１０６ａからなる投影照射手段１０６とから構成されており、均一な強度分布を有する照射面１０７が形成されるものである。
【００１１】
光均一化部材に光を入射させる場合、光は光均一化部材の開口角以内で入射させると光の反射がなく、従って損失が少なくなる。そこで、一般には入射光が開口角以内になるように、光ファイバーより出た光をレンズで収束し、光の発散角を調整して入射している。同様な効果を得るために、特許文献４には、図１３に示されているように、レーザ装置１１１から照射されるレーザ光がレンズ１１２で光ファイバ１１３に入力できるように絞られ、光ファイバーに導入され、光ファイバを伝播して来たレーザ光が、反射による損失が少なくカライドスコープ（光均一化部材）１１４に入力できるように入射端面に凹面が形成されている。すなわち、光均一化部材の入射端面に半球状の凹部を形成し、入射光が光均一化部材の開口角以内で入射するようにしたものである。このようにすると、光ファイバーより出た光を損失少なくカライドスコープに入射することができる上、光を収束するレンズを無くすことができる。
【００１２】
【特許文献１】
特開昭５８−４１５４２号公報（第２頁左上欄第１２〜１４行、第２図）
【特許文献２】
実公平６−２７１７２号公報（第２頁左欄第３０〜３８行、第１図）
【特許文献３】
特開昭６１−９１９８４号公報（第２頁右下欄第１７行〜第３頁左上欄第２行、第１図）
【特許文献４】
特開昭５９−９５０３９号公報（第３頁右上欄第５〜１０行、第４図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記の図８ａに示す光照射装置においては、光バンドルファイバー７２から出力される光の出力分布は中央が強く、周辺に行くにつれて弱くなるガウス分布をしていて均一分布でなく、前記した光の工業的応用や医療応用に不都合が生じている。図８ｂ〜図８ｄにおいても本質的に変わるところがなく、図１０の光照射装置においても光ファイバー８３ａをまとめた光バンドルファイバー８３からの総出力も均一分布とはなっていない。
【００１４】
前記特許文献２に示される図１１の理学診療用赤外線治療器は、前記のような効果を有するものであるが、ハンドピースの先端から出射される光出力は均一分布ではなく、中心部が強く、周辺部が弱い分布をしている。この結果、関節痛等の治療にはよいが、褥創の治療等の際に照射が均一でなく、その使用に不具合が生じている。また、他の光照射装置として、紫外線を照射して紫外線硬化型プラスチックを硬化させる装置においても、一般的に光の出力分布が均一でなく硬化が均一に行われないことが多くあった。紫外線によるプラスチックの硬化、光照射によるマーキング、あざの治療、赤外線付近の光による理学診療治療等の場合、光の出力分布を均一にすることが求められていた。
【００１５】
また、前記特許文献３に示される図１２のレーザ照射装置に記載された均一光照射ロッドとは、光学的に透明な角柱であり、詳細は「レーザ出力均一化デバイスの解析」電子情報通信学会技法ＯＱＥ８７−６５（１９８７）、及び「レーザー出力の均一化デバイスとその応用」レーザー学会誌「レーザー研究」第１７巻第５号（１９８９）に記載されている。すなわち、光学的に透明な角柱の端面に光を導入すると、角柱内で光が全反射を繰り返し、出力端において均一出力分布の光が得られる。角柱内で光は全反射で伝搬するので伝搬に伴う損失は発生しない。しかし、光をこの角柱に入射させる際、入力端での光の損失を少なくするためには角柱の開口角以内で入射させる必要があるが、損失を重視しないときはその必要はない。角柱は四角柱、六角柱、八角柱等、特に限定はしない。また、特許文献３においては、レーザ光を対象としているが、ランプの光にあっても適用可能である。
【００１６】
均一光照射ロッドは、図１４ａに示すように、角柱の長さは長いほど、良好な均一度が得られる。図１４ａは前記の特許文献３に記載されているものであるが、断面１０ｍｍ角の正四角柱において長さの変化により出力分布が変動することを示し、角柱の長さが長いほど変動が少なくなることを示しており、断面の１辺の長さの約１０倍以上となると実用上十分な均一度が得られることを示している。ここで、出力分布の変動（％）＝（出力最大値−出力最小値）／出力平均値×１００である。しかし、この断面の一辺の長さと角柱の長さとの比は、必要とする均一度により変わるので、限定するものではない。
【００１７】
この均一出力分布を得る構成での問題点は、角柱の中心に入射光の中心が正確に一致しないと出力分布の均一度が低下することである。すなわち、光ファイバーと光均一化部材とのアライメントが正確に一致しないと出力分布の均一度が低下する。その状況を前記の文献より図１４ｂに示す。断面が１０×１０ｍｍ、長さが４０，６０，８０，１００ｍｍの４種類の角柱にレーザ光を入射したとき、出力分布の変動を、中心からの入射位置のずれを変数として示してある。長さが１００ｍｍのとき、光ファイバーと光均一化部材の中心位置のずれが０のときは１．２％程度の変動であるが、２．４ｍｍずれると２．５％程度の変動となることを示している。
【００１８】
他の問題点として、光を任意の位置に照射するために光ファイバーを用いているが、大出力を得るためには光ファイバーのコア径を太くする必要があるが、コア径を太くすると屈曲性が失われてしまうので、光ファイバーの太さには限度がある。例えば、コアに石英を用いた場合、屈曲性を保つにはコア径１ｍｍが限度であり、それ以上になると適度な屈曲性が得られず、所望の位置に光を導いて照射することが困難となる。また、図１３に示すように、光均一化部材の入射端面に凹部を形成すると、レンズを不要にできる。
【００１９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、光源から放射される光を、導光部材を介して被照射物に照射する光照射装置において、被照射物に略均一な出力分布を有する大きな出力の光を照射でき、操作性のよい光照射装置を提供することにある。また、光バンドルファイバーと光均一化部材のアライメントにおいて、両者の中心が厳密に一致しなくても照射される光の出力分布の均一性が低下せず、したがって組立の容易な光照射装置を提供することにある。さらに、あざや褥創の治療等において略均一な光の照射による良好な治療効果を期待できる光線治療器等の医療用の光照射装置や、紫外線等の光を略均一に照射して紫外線硬化型のプラスチックや接着剤を均一に硬化させることができる工業用の光照射装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る光照射装置は、光源から放射される光を、導光部材と光均一化部材とを介して被照射物に照射する光照射装置であって、導光部材は光ファイバーを束ねた光バンドルファイバーで構成され、光均一化部材は光学的に透明な多角柱よりなり、その出力側の出力端面において光の出力分布を略均一化することを特徴とする。光源としては、紫外光領域から赤外光領域に至る光領域のいずれかの範囲の波長又は、単一の波長を放射するものを使用する。
【００２１】
前記の光照射装置において、光均一化部材は、光バンドルファイバーと対向する入射面と、端面において略均一化された光分布の得られる出射面とを備え、本光照射装置は出射面に対向してレンズを備えることができる。光均一化部材と被照射物との間にレンズを配設することにより、光均一化部材の端面の略均一化された光分布を等倍又は拡大して投影し、被照射物に照射することができる。
【００２２】
本発明に係る光照射装置の実用上の態様としては、光源を有する本体部と、本体部から延出した導光部と、導光部の本体部と反対側に連結されたハンドピース部とを備え、ハンドピース部から被照射物に光を照射する光照射装置であって、導光部は光ファイバーを複数束ねた光バンドルファイバーで構成され、ハンドピース部には、その内部に光バンドルファイバーから放射された光の出力分布を略均一化する光均一化部材を設置したことを特徴とする。そして、光均一化部材は、光バンドルファイバーと対向する入射面と、光を出射する出射面とを備え、ハンドピース部は光均一化部材の出射面に対向してレンズを備えることが好ましい。
【００２３】
また、本発明に係る光照射装置の好ましい具体的な態様としては、光均一化部材は、四角柱、六角柱や八角柱等の光学的に透明な多角柱で構成され、多角柱の長軸に直交する２つの平滑な対向面を入射面及び出射面とし、平滑な入射面から光を導入し、平滑な出射面から光を出射する。このとき出力端面において均一化した出力分布が得られる。ただし、入射面は多角柱の長軸に直交していなくてもよく、また、図１３に示すような凹面を形成してもよい。
【００２４】
このように構成された本発明の光照射装置は、光源から放射された光は導光部材である複数の光ファイバーを束ねた光バンドルファイバーの一端面に入って伝搬され、複数の光ファイバーの他端面から放射されて光均一化部材に入射する。
光均一化部材内で光は全反射により導光され、光均一化部材の出射側の端面から出射される。この際、出力側の出射端面において略均一化された光の出力分布が得られる。
【００２５】
したがって、光源から放射される光の出力分布が均一でなく、光バンドルファイバーと光均一化部材との中心軸が厳密に一致しなくても、光均一化部材から出射される光は出力分布が略均一化され、被照射物に照射されるため、被照射物の照射面積における照射出力を略等しくすることができる。すなわち、光源から放射される光が例えばガウス分布の光の出力分布を有し、各光ファイバーから出射される光の出力がガウス分布をしていても、これらの変動は光均一化部材で相互にキャンセルされて平均化される。したがって、光バンドルファイバーと光均一化部材の位置関係を厳密に考慮しなくても、照射される光の出力の変動を極めて小さくすることができる。また、光バンドルファイバーにより被照射物に光を自由に照射できるため、大出力が得られると共に操作性を向上できる。
【００２６】
このため、本発明の光照射装置を理学診療用赤外線治療器等の光線治療器において褥創治療に使用すると、患者のどの部位でも均一に加熱治療することができ良好な治療効果を期待できる。また、紫外線を照射する装置においては、紫外線硬化型のプラスチックや接着剤を、自由な方向から均一に硬化させることができ、品質を安定させることができる。
【００２７】
本発明に係る光線治療器は、前記の光照射装置を備え、この光照射装置で人体等の患部に出力分布が略均一化した光を照射することを特徴とする。この構成によれば、人体や動物の患部に略均一化した出力の光を照射して治療できるため、赤外線による関節痛或いは褥創の加熱治療、レーザー光によるあざの治療等、均一出力分布光を必要とする医療用途に良好な治療効果を期待できる。特に、光線力学的治療（ＰＤＴ）により癌等の組織を治療する際に、均一度の高い光照射ができるため有効である。また、光バンドルファイバーにより自由な角度から照射できるため、操作性が優れている。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光照射装置の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、それぞれ本実施形態に係る光照射装置の基本的な構成を示す斜視図である。図１において、光照射装置は光源１、導光部材２及び光均一化部材３で構成され、光源１から放射される光を、導光部材２及び光均一化部材３を介して被照射物の照射面４に照射するものであって、光源１はハロゲンランプ、メタルハライドランプ等の各種ランプ、発光ダイオード、或いは半導体レーザー、気体レーザー、固体レーザー等を含むレーザー発生器等のいずれかで構成され、紫外線から赤外線に至る単一波長またはその間の任意の領域の波長を有する光を放射する。
【００２９】
導光部材２は、複数の光ファイバーを束ねた光バンドルファイバー２で構成され、光源１から放射される光を伝搬する。光バンドルファイバー２は、例えば１本の直径が５０μｍ程度のコアを有する光ファイバーが１０００〜２０００本程度束ねられて作製されている。光バンドルファイバーのコア材には、近紫外線から近赤外線に至る範囲では石英、多成分ガラス、プラスチック等が用いられ、赤外光の範囲ではフッ化物、或いはカルコゲナイトガラスが用いられるが、ここでは材質は特に限定するものではない。
【００３０】
そして、光照射装置は光源１から放射される光の出力分布を略均一化する光均一化部材３を備える。光均一化部材３と光バンドルファイバー２とは、僅かな間隔を有して対向している。光均一化部材３は光学的な透明体で形成された多角柱状をしており、本実施の形態では四角柱状をしている。透明体としては光学的に透明なアクリル樹脂や、石英、多成分ガラス等が使用される。すなわち、可視光領域では石英、合成石英、多成分ガラス等のガラス、プラスチック等が使用可能であり、赤外光領域ではセレン化亜鉛等、その波長領域の光を透過するものであれば使用可能である。
【００３１】
光均一化部材３は、多角柱の長軸に直交する２つの平坦な対向面を入射面３ａ及び出射面３ｂとしている。入射面及び出射面は、光の入射や出射の際に散乱しないように平滑に研磨されている。また、長軸に平行な外周の平坦面も研磨され、入射される光が外部に拡散することなく全反射して内部を伝搬するように構成されている。なお、入射面３ａは必ずしも直角でなくてもよく、凹部が形成されていてもよい。外周の平坦面は金属蒸着による鏡面加工を施してもよい。光均一化部材３は、その出射面３ｂにおいて出力分布が略均一化されており、出射面３ｂに被照射物を接触させると均一に照射できる。出射面３ｂから離すと照射面４に照射される光の均一性は離れた距離に応じて低下する。
【００３２】
光バンドルファイバー２と光均一化部材３との間隔は、以下のように設定することが好ましい。光バンドルファイバー２より出る光は、光バンドルファイバーを構成する個々の光ファイバーのＮＡ（開口数）で決まる開口角で光ファイバーの端面から発散する。したがって、光均一化部材３の断面は、この光バンドルファイバー２から発散する光を全て受け入れることのできる大きさである必要がある。光バンドルファイバー２と光均一化部材３との間隔を大きくするほど光均一化部材３の断面の大きさを大きくする必要があり、この間隔が小さければ断面をそれほど大きくする必要はない。通常は、この間隔は０．５〜１．０ｍｍ程度が好ましい。
【００３３】
例えば、光バンドルファイバー２のコア部分の外径が７ｍｍ、光バンドルファイバー２を構成する単一の光ファイバーのコア径が５０μｍであるとき、通常、コアが石英である光バンドルファイバー２のＮＡは０．２であるので、開口角は約１１．５度であり、光バンドルファイバー２と光均一化部材３の間隔が１ｍｍであると、１ｍｍ離れた場所においては直径７．４ｍｍの光となる。したがって、光均一化部材３の断面は直径７．４ｍｍの円を内接する断面より大きければよい。間隔が２ｍｍ離れた場合は、光均一化部材３の断面は直径が７．８ｍｍ以上の円が内接すればよい。通常は、組立上の余裕をもたせるため、光均一化部材３の断面の大きさは、これらの計算値より僅かに大きくするが、これらの値は特に限定するものではない。但し、光の直径より光均一化部材３の断面に内接する円の直径が小さいときは、面積の差の部分が光均一化部材に入らず、光損失となる。
【００３４】
光均一化部材３の断面の選定には、この他に光バンドルファイバーからの光出力の強度も考慮する必要がある。光出力密度が高いと光均一化部材３の入射面において発生する熱損失が大きくなり、熱により光均一化部材の入射面が損傷する恐れが生じる。そこで、光出力の強度が大きいときは光バンドルファイバー２と光均一化部材３との間隔を大きくし、光バンドルファイバー２から出た光の光均一化部材３に当たる光の面積を大きくして光出力密度を小さくし、光均一化部材３の入射面の損傷を防止する。
【００３５】
光均一化部材３の入射面の損傷を防ぐ他の手段は、できるだけ融点の高い材料を選ぶことである。光均一化部材の材料にはプラスチック、多成分ガラス、石英等があるが、融点もこの順で高くなるので、出力密度が高くなるにつれ、この順で材料を選定することが好ましい。但し、通常は光バンドルファイバー２と光均一化部材３の材料は同じにすることが望ましい。これらを同じにすると、ＮＡが略同じとなり、光バンドルファイバー２から光均一化部材３に光を入射させるときの光損失を小さくすることができる。
【００３６】
図１ｂに示す構成は、図１ａに示す基本的な構成の変形である。この光照射装置は、光均一化部材３の出力側の先端にレンズ５を配設し、光均一化部材３の出力側端面の均一光分布をレンズ５により等倍又は拡大して被照射物に投影し照射するものである。すなわち、光均一化部材３は、光バンドルファイバー２と対向する入射面３ａと、光を出射する出射面３ｂとを備え、出射面３ｂに対向して出射面を投影するレンズ５を備えている。
【００３７】
この構成では、出射面３ｂの略均一な出力分布の光をレンズ５で投影して被照射物の照射面４に照射できるため、使用上で大きな利便を与えることができる。
この場合、光均一化部材の出射面で得られた光の均一性は、光均一化部材の出射面３ｂとレンズ５との距離及びレンズの焦点距離との関係で決まる結像位置でのみ、出射面の均一性が光の投影面で得られる。光均一化部材の出射面とレンズとの距離を固定したときは、出射面と同一の光均一性の得られる位置は１ヶ所に限られる。光出力の均一性を必要としないときは、投影面の位置について考慮する必要はない。また、光均一化部材３とレンズ５との距離を変えることにより均一分布を得られる照射面の大きさを自由に変更できるので、レンズを使用することにより、あざ等の被照射面の大きさに応じて照射野（照射面積）を変えることができる。
【００３８】
図１ｃに示す構成は、図１ａに示す基本的な構成に対して、光源１と光バンドルファイバー２との間に、レンズ６を配設したものであり、光源１から放射される光を効率良く光バンドルファイバー２に導入させることができるものである。
光源がランプの場合は光源から拡散する光をレンズにより集束して光バンドルファイバー２に導入し、光源がレーザーや発光ダイオードの場合には光の発散角を、光均一化部材３のＮＡ（開口数）に相当する角度に合わせるために使用する。
【００３９】
また、図１ｄに示す構成は、図１ａに示す基本的な構成に対して、光バンドルファイバー２と光均一化部材３との間にレンズ７を配設したものであり、光バンドルファイバー２から放射される光を効率良く光均一化部材３に導入させることができるものである。例えば光バンドルファイバー２のコアがプラスチックの場合、光バンドルファイバーのＮＡが０．３５以上であり、これをＮＡ０．２程度の合成石英製の光均一化部材３に入射するときは、レンズによりＮＡ０．２に対応する収束角約１１．５度以下に光を収束することが光を光均一化部材３に効率良く導入する上で好ましい。
【００４０】
前記の図１に示す構成において、本発明の基本的な構成は光バンドルファイバー２と光均一化部材３とを使用することであり、図１ｂ〜図１ｄにおけるレンズ５〜７は本発明に必須の構成でなく、本発明を有効にするために使用状況に応じて、その中の１つ又は複数を使用できるものである。
【００４１】
本発明の利点の一つは、照射される光の均一性が向上することである。図１４ｂに示すように、光均一化部材に対する入射光の位置が光均一化部材の中心よりずれると、光均一化部材の出力端における光の均一性が低下する。これに対して、光均一化部材に対する光の入射に光バンドルファイバーを使用すると、光バンドルファイバーを構成する１本１本の光ファイバーは、光均一化部材の中心より多少ずれていても、光均一化部材の断面の中心を対称点として対の位置にある光ファイバー同士の光分布が相殺することになり、全体として不均一性が平均化され、均一性が向上する。
【００４２】
本発明の第二の利点は、光バンドルファイバーを使用することにより、その屈曲性を利用して照射位置を自由に決められ、操作性が向上することである。単一の光ファイバーでなく光バンドルファイバーを使用すると、全体としてのコアの断面積が等しくても、光バンドルファイバーの方が屈曲性に優れ、良い操作性を得ることができる。例えば、コア径が１ｍｍの単一光ファイバーの断面積は０．７８ｍｍ^２であるが、コア径が５０μｍの光ファイバーを１９００本束ねた光バンドルファイバーの断面積は約３．７ｍｍ^２であり、断面積がはるかに大きいにもかかわらず、屈曲性はコア径が１ｍｍの単一光ファイバーより大いに優っている。このことは、光バンドルファイバーを用いると導光できる光出力は大きく、しかも屈曲性が良いので自由な位置に照射することができることを示している。
特に、医療用の光照射装置の場合、人体のあらゆる部位に照射することができて好適である。
【００４３】
このように構成された本実施形態の光照射装置は、光源１から放射された光は、導光部材である複数の光ファイバーを束ねた光バンドルファイバー２の一端面に入射して伝搬され、光バンドルファイバー２内を伝搬して他端面から出射され、光均一化部材３の入射面３ａに広い面積で入射される。すなわち、光バンドルファイバー２を構成する複数の光ファイバーの広い面積の端面から光均一化部材３に入射する。この場合、光バンドルファイバー２の中心と光均一化部材３の中心が厳密に一致していなくても光の出力分布の変動が大きくなることはない。光均一化部材３では光は多角柱の外周面で全反射して伝搬され、外部に漏れることなく伝搬して導光され、出射面３ｂにおいて出力分布が略均一化され光出力の変動が極めて小さい光が得られる。
【００４４】
光均一化部材３の出射面３ｂで得られた略均一化された光を被照射物に接触させて照射すると均一に照射できる。出射面３ｂを被照射物から離して光を照射した場合には均一性は低下する。レンズ５を通して照射すると、レンズ５で等倍又は拡大して略均一化された光を照射面４に照射することができる。等倍の場合でも、拡大された場合でも、光均一化部材の出力端面の均一性が得られるのはレンズによる出射面の光の結像位置に限られる。それ以外においては均一性は低下する。光源１から放射される光を光バンドルファイバー２に入射するとき、レンズ６を配置することにより光の損失を減らすことができる。
【００４５】
また、光バンドルファイバー２から出射される光を光均一化部材３に入射させるとき、レンズ７を配置することにより光の損失が少ない状態で導入できる。光源としてレーザー発生器を使用する場合、レーザー発生器から発生するレーザー光はビーム径が光バンドルファイバーの直径より小さい場合が多く、このような場合はレンズ６でビーム径を大きくすると共に、光ファイバーの開口角以下の広がり角を付けて光バンドルファイバー２に入射させると損失少なく入射させることができる。
【００４６】
前記の構成によれば、光バンドルファイバー２と光均一化部材３とを組み合わせて用いることにより、単一の光ファイバーで光均一化部材に光を導入する場合と比較し、光学部材のアライメントの精度を要しない。すなわち、図３に示すように、例えば、中心位置より−１（単位は任意）の位置にある光ファイバーからの光の分布が実線Ａのように示され、＋１の位置にある光ファイバーからの光の分布が実線Ｂのように示され、この２つを合成した出力は破線Ｃのようになり、実線Ａと実線Ｂとを平均した出力となる。すなわち、破線Ｃは２つの実線Ａ，Ｂを平均した出力となり、均一度が向上していることが分かる。このことが光バンドルファイバー全体で行われ、光バンドルファイバーの場合は単一光ファイバーの場合と比較して均一性が向上し、このことにより、光バンドルファイバー２と光均一化部材３との光軸のアライメントの精度が、単一光ファイバーと光均一化部材との場合より要求されないことが分かる。
【００４７】
これにより、紫外線によるプラスチックの硬化、赤外線による関節痛あるいは褥創の治療、光を利用したマーキング等、均一分布光を必要とする多くの用途に良好な結果を期待できる。なお、光均一化部材３から出射される光の出力分布の変動率は数％程度であれば十分であるが、変動率は小さいほど好ましい。そして、光均一化部材３の出射面に対向してレンズ６を配設すると、光均一化部材３の端面の均一分布の光出力を等倍又は拡大して照射面４を照射でき、光均一化部材３と被照射物とを離した状態での光の照射が可能となる。
【００４８】
つぎに、前記の光照射装置の基本的な構成を踏まえた具体的な実施形態として、光照射装置を光線治療器として理学診療用赤外線治療器に用いた実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る理学診療用赤外線治療器の一部を省略した構成図である。図２において、理学診療用赤外線治療器は、光源を有する本体部１０と、本体部から延出した導光部材を備える導光部としての光ファイバーライトガイド２０と、光ファイバーライトガイド２０の本体部１０と反対側に連結されたハンドピース部３０とから、その主要部が構成される。
【００４９】
本体部１０は、光源としてハロゲンランプ１１と、耐熱ガラス板１２と、カラーガラスフィルター１３とを備え、ハロゲンランプ１１、耐熱ガラス板１２、カラーガラスフィルター１３は、支持部材１４により所定の間隔を有して固定されている。本体部１０にはハロゲンランプ１１に電源を供給する出力可変電源回路１５が内蔵されている。
【００５０】
光ファイバーライトガイド２０は、光ファイバーを束ねた可撓性を有する光バンドルファイバー２１と、光バンドルファイバー２１の本体部側の端部の外周に外嵌される保護パイプ２２と、光バンドルファイバー２１の外周を覆う可撓性を有する外装フレキシブルパイプ２３とを備え、ハンドピース部３０が光ファイバーライトガイド２０の本体部１０と反対側の外周に固定されている。
【００５１】
ハンドピース部３０は円筒状をしており、軸心には光均一化部材３１が挿入されており、先端部には集光レンズ群３２、直線偏光板３３を固定したレンズアダプター３４を着脱可能に連結している。なお、集光レンズ群３２は図１（ｂ）に示すレンズ５に相当するもので、レンズアダプター３４による着脱式に限るものでなく固定されたものでもよく、レンズは１枚構成でもよく、さらに１枚構成又は複数の構成のレンズをハンドピース部３０の外筒部３０ａに直接固定したものでもよい。
【００５２】
ハロゲンランプ１１は、フィラメントから放射する紫外光、可視光線および赤外光を含む光を光ファイバーライトガイド２０の基端面に効率良く入射させるために、内面が金属の蒸着によってミラーコーティングされた反射鏡１１ａを備えている。本例では、反射鏡１１ａの凹部にハロゲンランプ１１が固着されているが、別々に構成されるものでもよい。
【００５３】
耐熱ガラス板１２は、例えばジルコニア等の結晶核形成剤を含む特殊組成のガラスを溶解、成形後に熱処理して熱膨張係数の小さいベータ・石英型又はベータ・スポジュメン型の微細結晶を析出させた結晶化ガラスで形成されている。耐熱ガラス板１２は、ハロゲンランプ１１で発生する熱をカットしてカラーガラスフィルター１３及び光バンドルファイバー２１を保護する役目をする。カラーガラスフィルター１３は、カラーガラス板で形成されていて、ハロゲンランプ１１から放射される光の波長が例えば０．１μｍ程度の紫外線から５．０μｍ程度の赤外線まであるので、例えば０．１〜０．６μｍ程度の波長帯の光をカットし、可視光の赤色光を含む近赤外光から赤外線を透過させる。
【００５４】
光ファイバーライトガイド２０の中心を貫通する光バンドルファイバー２１は、本体部１０内の光源であるハロゲンランプ１１から放射される光を導光する部材であり、所定の曲率まで湾曲できるものである。光バンドルファイバー２１は、前記の実施形態と同様、１本のコアの直径５０μｍ程度の光ファイバーが多数本束ねられて形成されている。
【００５５】
光ファイバーライトガイド２０は、基端部にアルミニューム管等からなる保護パイプ２２が外嵌され、光バンドルファイバー２１の基端部を保護すると共に、本体部１０と接続している。光ファイバーライトガイド２０の中間部は、外周に外装フレキシブルパイプ２３が位置しており、内部に挿通する光バンドルファイバー２１が限度以上に曲げられ、折れないように周囲から保護するためのものである。外装フレキシブルパイプ２３は、密着した金属コイル状の金属フレキシブルチューブ、金属フレキシブルチューブの外周を柔軟性を有する塩化ビニールチューブやシリコンチューブで被覆したフレキシブルチューブ、樹脂製のフレキシブルチューブ等で構成される。
【００５６】
光ファイバーライトガイド２０の先端部、すなわち本体部１０と反対側に連結されたハンドピース部３０の外筒部３０ａは、金属、プラスチック、木あるいは他の絶縁物で形成され、手またはアームで掴んで被照射物に光を照射して操作する部分である。外筒部３０ａの内部には光バンドルファイバー２１が挿入、固定され、先端側は光バンドルファバー２１と同軸に取付け孔が開口している。そして、この取付け孔に光バンドルファイバー２１により導光された光の出力分布を均一化する光均一化部材３１を挿入、設置している。すなわち、光均一化部材３１はハロゲンランプ１１から放射される光を、光バンドルファイバー２１で導光し、光均一化部材３１に入射した光の出力分布を光均一化部材で略均一化した光分布を得るものであり、光均一化部材３１は光を伝搬する経路の途中に設置されている。光バンドルファイバー２１の出射側の端面と光均一化部材３１の入射面３１ａとは間隙を有して対向している。なお、間隙を持たずに対接するようにしてもよい。
【００５７】
光均一化部材３１は、前記した実施形態と同等のものであり詳細な説明は省略するが、一例としては、光透明体で形成された四角柱状をしており、四角柱の中心軸に直交する２つの平坦な対向面を研磨された平滑な入射面３１ａ及び出射面３１ｂとしている。光均一化部材３１は光学的に透明な入射側の端面に光を入射すると、四角柱内で光が全反射を繰り返し、出射側の端面では出力分布の変動率が極めて小さい略均一な出力分布の光が得られる。四角柱内では全反射で伝搬するので四角柱内での光の損失はない。四角柱の軸方向の長さは長いほど、出射端での光の均一度は向上する。四角柱の場合、入射断面の一辺の１０倍前後以上になると実用上均一と見なし得る均一度が得られる。長さを長くするほど均一度は得られるが、製造上の困難性、価格上昇等の問題が生じるので、１０倍程度の値が選ばれている。しかし、用途によっては、もっと短くてもよく、限定はしない。例えば断面が１０×１０ｍｍの四角柱の場合、長さは１００ｍｍ程度が選ばれている。しかし、この断面の一辺と長さとの比は、必要とする均一度で決まるものであり、限定するものではない。
【００５８】
本実施形態のハンドピース部の外筒部３０ａは、光バンドルファイバー２１を挿入する孔と、光均一化部材３１を挿入する取付け孔とが同軸に形成されているため、光バンドルファイバー２１の中心と光均一化部材３１の中心軸を略一致させることができ、光の出力分布の均一度の低下を防ぐことができる。なお、ハンドピース部の外筒部３０ａは円筒状に限ることはなく、角柱状でもよいし、長軸方向に分割されていてもよい。
【００５９】
レンズアダプター３４内の集光レンズ群３２は、光均一化部材３１の出射面３１ｂと間隔をあけて対向しており、光均一化部材３１の出力側端部の出射面３１ｂの光出力分布を被照射物の表面において等倍又は拡大して投影するもので、レンズは１枚構成であってもよい。レンズアダプター３４は、ハンドピース部外筒部３０ａの先端部に着脱可能に装着されるようになっていて、取り付けたときには例えば光均一化部材３１の出射面３１ｂを拡大して投影することにより被照射物の広い面積を光均一分布で照射することができる。
【００６０】
また、取外したときには光均一化部材３１の先端面から、光均一化部材の開口数で決まる角度約１１．５度程度の広がり角で光が放射され、被照射物の広い面積を照射することができるが、この場合は光の均一性は失われる。さらに、レンズアダプター３４を取外して、光均一化部材３１の出射面３１ｂを例えば患部に接触させることにより、出射面３１ｂの光出力分布をそのまま患部に照射することもできる。なお、レンズアダプター３４はハンドピース部外筒部３０ａの先端に、圧入状態で固定したり、ねじ止めで固定したり、クリック止めや、Ｏリング止め等で適宜固定することができる。さらに、レンズをハンドピース部外筒部３０ａに直接固定し、光均一化部材３１の出射面３１ｂの均一化された光出力分布を投影するように構成してもよい。
【００６１】
前記の如く構成された本実施形態の理学診療用赤外線治療器の動作について以下に説明する。ハロゲンランプ１１から放射された赤外線を含む光は、耐熱ガラス板１２によって熱をカットされて耐熱ガラス板１２を透過する。次に、耐熱ガラス板１２を透過した光は、カラーガラスフィルター１３によって０．１〜０．６μｍ程度の波長帯の光をカットされて、光ファイバーライトガイド２０の光バンドルファイバー２１の基端面に入射される。耐熱ガラス板１２は熱線を吸収することにより高温となるため、ファン等で放熱することが好ましい。
【００６２】
光ファイバーライトガイド２０内の光バンドルファイバー２１は、２．５〜５．０μｍ程度の波長帯の光をさらにカットして、他の波長帯の光を伝搬させ、伝搬された光は各光ファイバー内のコア内をコアとクラッドとの境界において反射しながら先端面まで至り、光バンドルファイバー２１の先端面より出射される。
光バンドルファイバー２１を構成する多数の光ファイバーの先端から出射する光は、光均一化部材３１の入射面３１ａから入射して、この光均一化部材内で全反射を繰返すことにより出射面３１ｂでは出力分布は変動率が極めて小さく略均一となり、四角柱の中心軸と直交する面方向の出力分布が略平坦となる。すなわち、光バンドルファイバー２１と光均一化部材３１がハンドピース部外筒部３０ａ内で同軸的に対向しており、光均一化部材の出射面３ｂにおいて良好な均一光分布が得られる。
【００６３】
光均一化部材３１の出射面から出射される光は集光レンズ群３２によって等倍に、あるいは拡大して投影され、さらに直線偏光板３３によって直線偏光されて患部等の被照射物に非接触で照射される。光均一化部材３１が無い場合は、光バンドルファイバー２１から出射される光は、一般的に中央部が強く周辺に行くにしたがって徐々に弱くなるガウス分布のような出力分布を有するが、光均一化部材３１によって光の出力分布を略均一化できるため、被照射物には光出力分布が略均一な光となって照射面積内を均一に加熱治療することができる。なお、直線偏光板３３は集光レンズ群３２の前、すなわち集光レンズ群３２と光均一化部材３１との間に配置してもよい。
【００６４】
レンズは単一レンズで構成してもよいし、複数枚を組み合わせて構成してもよい。単一レンズの場合、光均一化部材とレンズとの位置を変えることにより照射面の光均一化部材の端面の面積に対する拡大率を変えることができる。レンズの位置が一定のときは、レンズの焦点距離を変えることにより拡大率、すなわち照射面積を変えることができる。複数枚を組み合わせたレンズの場合、同様にレンズと光均一化部材との位置を変えることにより、また複数のレンズの個々の焦点距離を変えることにより拡大率すなわち照射面積を変化させることができる。このことを利用して、１つのハンドピース部において、レンズの位置又はレンズの焦点距離を変化できるようにして拡大率を変更することができる。
【００６５】
例えば、図４に示すように、外筒部３０ａにおいて、レンズを適切な手段により保持し、その位置を変更できるようにしておけば照射面積を変えることができる。図４ａに示すように、外筒部３０ａの先端側の内面に内周ねじ部３０ｂを形成し、この内周ねじ部に螺合するような外周ねじを形成したリング３５にレンズ３２を配置し固定リング３５ａをリング３５に接着剤その他の方法により固定し、リング３５を回転させることにより、レンズ３２の位置を変えることができる。また、図４ｂに示すように、外筒部３０ａの先端に外周ねじ３０ｃを形成し、この外周ねじ３０ｃに別体の鏡筒３６を螺合させ、鏡筒３６の内周リブ３７にレンズ３２を当接して固定リング３６ａで固定するように構成することができる。この構成により、光均一化部材３１とレンズ３２との距離を変え、光均一化部材の出射面の拡大率を変更して照射面積を変化させることができる。すなわち、図４ａの場合はリング３５の位置を変え、図４ｂの場合は外筒部３０ａに対する鏡筒３６の螺合の位置を変えることにより出射面の光の拡大率を変えることができる。
【００６６】
この際、光ファイバーライトガイド２０は、ハンドピース部３０を除く部分が可撓性を有し自由に湾曲できるので、ハンドピース部３０を操作することにより、どのような部位の患部に対しても、赤外線を含む光を光均一分布で照射することができる。また、レンズアダプター３４をハンドピース部３０に装着しない状態では、ハンドピース部３０内の光均一化部材３１の先端面から出射される光は広がり角が約１１．５度程度あるので、光を患部に広がり角の範囲で照射させることもできる。しかし、この場合の光の均一分布は得られない。被照射物に照射される光の形状は、光均一化部材の断面の形状がそのまま等倍に、或いは拡大して投影された形状となるので、被照射物の形状に応じた断面を有する光均一化部材を選ぶことにより、照射の効率を高めることができる。
【００６７】
本実施形態の赤外線治療器は、光バンドルファイバー２１と光均一化部材３１の中心軸がずれても光均一化部材３１の断面の中心と対称位置にある光ファイバー同士の光分布が平均化されることによって、単一光ファイバーの場合に比べ良好な均一性を得ることができる。これにより、赤外線による関節痛あるいは褥創の治療や、レーザー光によるあざの治療等、均一分布光を必要とする医療用途に良好な治療効果を期待できる。換言すると、単一光ファイバーの場合は、単一光ファイバーと光均一化部材との中心が厳密に一致しないと均一性は低下するが、光バンドルファイバーの場合は広い面積で光均一化部材と対向するため、光バンドルファイバーを構成するそれぞれの光ファイバーの光出力分布が平均化され、両者の中心が厳密に一致しなくても光の出力分布の均一性の低下を防ぐことができる。
【００６８】
また、光ファイバーを束ねた光バンドルファイバー２１を使用するので、屈曲性がよく大出力の光を所望の位置に伝搬できる。前記のように、コア径が１ｍｍの単一の光ファイバーの断面積と、コア径が５０μｍの光ファイバーを１９００本束ねた光バンドルファイバーとの場合を比較すると、単一光ファイバーの断面積は約０．７８ｍｍ^２、光バンドルファイバーの断面積は約３．７ｍｍ^２と光バンドルファイバーは断面積がはるかに大きいにも拘わらず屈曲性はコア径１ｍｍの単一光ファイバーより大いに優っており、例えば人体の所望の位置を照射する必要のある治療用装置においては特に有利である。その上、断面積が大きいことは伝搬できる光出力が大きいことも意味し、この点でも有利である。
【００６９】
さらに、本実施形態の赤外線治療器は、ハロゲンランプ１１を使用しているので、出力可変電源回路１５により容易にその出力を可変とすることができ、例えば０〜所定のワット数まで連続的に出力を可変できるようになっている。光均一化部材３１の出射面３１ｂの均一出力分布を正確に照射部に照射するために距離アダプター４０を使用することができる。
【００７０】
照射面積がハンドピース部３０の外筒部３０ａより著しく大きいときには、図５，６に示すような距離設定を行う距離アダプター４０をハンドピース部に取り付ける。図５，６のハンドピース部３０Ａは、前記と同様の外筒部３０ａの先端側の外周部に、取付けねじ部３０ｄが形成され、この取付けねじ部３０ｄに投影距離を設定する距離アダプター４０がねじ込まれ、固定リング４１ａ、４１ｂを用いて固定されている。
【００７１】
距離アダプター４０は取付けねじ部３０ｄに螺合する本体側の小径リング部４２と、レンズ３２により投影された投影面側に位置する大径リング部４３と、小径リング部４２と大径リング部４３とを連結する複数本の連結軸４４とから構成され、連結軸４４は小径リング部４２及び大径リング部４３に、例えば溶接により固定されている。大径リング部４３は例えば人体等の被照射面に接触し、この接触面上のリングの内側の照射面積４５を照射するように構成されている。
【００７２】
なお、投影距離を設定する治具として円錐台状の距離アダプター４０の例を示したが、投影距離に相当する長さを有する距離設定バー（図示せず）をハンドピース部３０に固定して被照射物との距離を設定するものでもよい。また、距離アダプターや距離設定バーの被照射物との接触面にスイッチ（図示せず）を固定し、このスイッチの信号で光源を作動させ、出力分布が略均一化された光を照射するように構成してもよい。
【００７３】
この例によれば、光均一化部材３１の出力分布が略均一化された出射面３１ｂをレンズ３２で投影し、この投影された照射面積４５に距離アダプター４０で正確に被照射物を位置させることができるため、被照射物を略均一化され拡大された投影光で均一に照射することができる。この場合、大径リング部４３先端又は距離設定レバーの先端とレンズとの距離は、光均一化部材３１の出射面３１ｂの結像位置と等しくする。この場合の投影倍率は、距離アダプター４０の連結軸４４の長さ、あるいは距離アダプターの取付位置、及びレンズの位置を変えることにより適宜設定できるものであり、照射側の大径リング部４３は円形状に限らず光均一化部材３１の投影面に合わせて四角形や多角形とすることもできる。
【００７４】
つぎに、本発明に係る光照射装置の他の実施形態について図７を参照して説明する。図７は本発明に係る光照射装置のさらに他の実施形態の概略構成を示す斜視図である。なお、この実施形態は前記した実施形態に対し、光源として複数の発光素子を用いたことを特徴とする。
【００７５】
図７において、光源は複数の発光ダイオード素子５０…で構成され、それぞれの発光ダイオード素子には、それぞれ光ファイバー５１…が対応して配置されている。複数の光ファイバー５１…は束ねられて疑似的に光バンドルファイバー５２を形成する。光バンドルファイバー５２から出射する光は、レンズ５３を通して集光されて八角柱の光均一化部材５４に入射し、光均一化部材から出射する光はレンズ５５を通して拡大されて被照射物の広い照射面積５６を照射する。なお、図示していないが、レンズ５３、光均一化部材５４及びレンズ５５はハンドピース部内に装着され、光バンドルファイバー５２と連結されるため、前記の実施形態と同様に操作性に優れ、光均一化部材５４により略均一な分布光を照射できる。また、発光ダイオード素子の代わりに半導体レーザー素子を用いてもよく、レンズ５３は無くてもよい。
【００７６】
この構成によれば、複数の発光ダイオード素子５０…から放射される光の強度にばらつきがあっても、光を導光する部材である光バンドルファイバー５２と、光均一化部材５４で出力分布が略均一化されるため、被照射物を均一に照射することができ、光バンドルファイバー５２により任意の方向から照射できる。この実施形態に係る光照射装置の複数の発光素子を半導体レーザー素子で構成し、あざの部分に照射すると、出力分布の略均一な光で照射できるため良好な治療結果が得られる。
【００７７】
なお、光均一化部材として四角柱、八角柱の例を示したが、六角柱や他の多角柱でもよいことは勿論であり、断面が長方形のものでもよい。また、光均一化部材の出射面に対向して備えられ、被照射物と対向するレンズをズーム式とすると、照射面積が容易に変更できて好ましい。光均一化部材として中実の透明体の多角柱の例を示したが、高反射率の板材を中空の角柱状に組み合わせ、その内部を光が伝搬するように構成したものでもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明の光照射装置によれば、ハロゲンランプ等の光源から発生される紫外線から赤外線を含む光のうち任意の領域の光又は単一波長の光を、可撓性を有する光バンドルファイバーを介して導光し、光均一化部材から被照射物に対して出力分布が略均一な光を自由な方向から照射することができる。また、光バンドルファイバーと光均一化部材のアライメントが多少ずれ、両者の中心が厳密に一致しなくても単一光ファイバーの場合と比べ出射される光の均一性を高めることができ、さらに単一光ファイバーの場合より可撓性がよく、大きな出力の光を照射することができる。
【００７９】
このため、赤外線治療器に使用する場合は、均一な照射で良好な治療を期待でき、紫外線を照射する装置においても均一な照射による効果を期待できる。また、光バンドルファイバーは単一光ファイバーに比べてコアの総断面積が大きくても良好な可撓性を有するので、取扱が容易で使い勝手が良いと共に、どのような部位の被照射物にでも光を略均一に照射することができ、単一光ファイバーに比べ大きな光出力を導光でき、照射面への光の照射出力を大きくできるという効果がある。
【００８０】
さらに、光均一化部材の出射面に対向してレンズを備えると、光均一化部材の端面の均一化した光分布を等倍又は拡大して照射でき、被照射面に接触しなくてよいので、褥創の治療やプラスチックの硬化に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ本発明に係る光照射装置の基本的な構成を示す斜視図。
【図２】本発明に係る光照射装置を光線治療器に使用した実施形態の一部を省略した構成図。
【図３】本発明の光照射装置で光出力分布の均一度がアライメントがずれても良好となることを示す説明図。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図２の光照射装置のハンドピース部の他の実施形態の要部断面図。
【図５】本発明に係る光照射装置のハンドピース部の他の実施形態を示す照射状態を示す要部斜視図。
【図６】図５のハンドピース部の一部を省略した要部断面図。
【図７】本発明に係る光照射装置の他の実施形態の概略構成を示す斜視図。
【図８】（ａ）は従来の光照射装置の基本の構成図、（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれ従来の光照射装置の他の構成図。
【図９】従来のレーザメス用ハンドピースの指示部材を示す要部断面図。
【図１０】従来のレーザ照射装置の要部構成図。
【図１１】従来の光照射装置である理学診療用赤外線治療器の要部構成図。
【図１２】従来の光照射装置であるレーザ照射装置の要部構成図。
【図１３】従来のレーザ均一化部材の入射端面に凹部を設けた場合の構成図。
【図１４】（ａ）は光均一化部材の長さと光の出力分布の変動を示す図、（ｂ）は光均一化部材に入射する位置のずれと光の出力分布の変動を示す図。
【符号の説明】
１光源、
２，５２光バンドルファイバー（導光部材）、
３，３１，５４光均一化部材、
３ａ，３１ａ入射面、３ｂ，３１ｂ出射面、
４照射面（被照射物）、
５，３２，５３，５５レンズ、
１０本体部、１１ハロゲンランプ（光源）、
２０光ファイバーライトガイド（導光部）、
２１光バンドルファイバー（導光部材）、
２３外装フレキシブルパイプ、
３０，３０Ａハンドピース部、
３４レンズアダプター、
４５，５６照射面積、
５０発光ダイオード素子（光源）、
５１光ファイバー、
５２光バンドルファイバー

Claims

光源から放射される光を、導光部材と光均一化部材とを介して被照射物に照射する光照射装置であって、
前記導光部材は、光ファイバーを束ねた光バンドルファイバーで構成され、
前記光均一化部材は、その出力側の出射面において光の出力分布を略均一化することを特徴とする光照射装置。
前記光照射装置は、前記出射面に対向してレンズを備えることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
光源を有する本体部と、該本体部から延出した導光部と、該導光部の前記本体部と反対側に連結されたハンドピース部とを備え、該ハンドピース部から被照射物に光を照射する光照射装置であって、
前記導光部は、光ファイバーを束ねた光バンドルファイバーで構成され、
前記ハンドピース部には、その内部に前記光バンドルファイバーから放射された光の出力分布を略均一化する光均一化部材を設置したことを特徴とする光照射装置。
前記光均一化部材は、前記光バンドルファイバーから光を入射する入射面と、端面において略均一化された光の得られる出射面とを備え、
前記ハンドピース部は、前記出射面に対向してレンズを備えることを特徴とする請求項３に記載の光照射装置。
前記光均一化部材は、光学的に透明な多角柱で構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光照射装置。
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の光照射装置を備え、該光照射装置で人体等の患部に出力分布が略均一化した光を照射することを特徴とする光線治療器。