JP2014528802A - 光混合 - Google Patents

Abstract

この発明は、医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のための光混合装置であって装置が発光装置を備えたケース部材と光導体を備えてなり、前記光混合装置（２）が好適には少なくとも１種類の透明性材料、特にガラスからなる棒形状の光混合要素（８）とホルダ（７）を備えてなり、前記ホルダによって前記光混合装置（２）が前記発光装置（１）と光導体（３）の間に取り付け可能であるとともにその光導体から取り外し可能に所定位置に保持される。【選択図】図１

Description

この発明は、特に医療および歯科医療分野における照明装置、ならびに特に発光ダイオード等の金属半導体放射源を具備していて可視、紫外線および／または近赤外線スペクトル領域の放射線を放出する特に歯科医療分野の使用のための光硬化装置の改良に関する。

さらに具体的には、本発明は特に医療用あるいは歯科医療用照明装置、または歯科材料を重合するための光硬化装置における使用に適した光混合装置に関する。その際本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される光の概念は、可視スペクトル領域における電磁放射線のみでなく紫外線および近赤外線領域の電磁放射線をも該当する。以下の記述においては好適に採用される発光ダイオード（もしくはＬＥＤあるいはＬＥＤチップ）に関して説明するが、その概念にはその他の可視、紫外線および／または近赤外線を放射する発光手段および放射源、特に半導体放射源も含まれるが、説明の明瞭化の理由から毎回の列記は省略する。

この種の光硬化装置は久しい以前から周知である。

７０年代の光導体を実施するための例が独国特許出願公開第２３５２６７０号明細書によって開示されている。既にその時代に単一のファイバから形成された柔軟な光導体が知られている。この文献によって、さらに光伝導性の液体の実現と光導を形成するための柔軟な樹脂管が周知である。

単一のファイバから形成されまた光導ロッドとも呼ばれる光導体は、基本的に比較的硬質で従って曲げにくいものである。他方液体を充填した光導体は、患者が誤ってその光導体を噛んで漏液が生じる危険性があるため特に口腔領域における使用には不適合である。

そのため８０年代、ならびに今日までは、特に複数ファイバ光電体に移行しており；その例として独国実用新案第２９７０９７８５号明細書が挙げられる。

複数ファイバ光導体はマルチコア光導体と呼ぶこともでき、著しく改善された柔軟性の利点を有する。従って歯科医師は、場所によっては深い位置にある所要の箇所に光放射を得るために末端側で光導体を所要の形状に設定することができる。

同様なことが歯科用カメラの光センサ用の光導体の適用にも該当するが、例えば同様にきつい湾曲半径を必要とする内視鏡内の光導体の適用にも該当する。

赤、緑、および青色の原色の加法混色によって白色を生成し得ることが既に久しい以前から知られている。このことは、適宜な配色のＬＥＤを相互に緊密に隣接して配置しまたその光放射を光導体に誘導することによって利用される。

近年いわゆる白色ＬＥＤも周知になっている。しかしながらこれは依然として比較的高価であり、また光混合による方がより正確に色相を要求に適合させることができる。また、特定の放射スペクトルを選択することも可能になる。

単一のＬＥＤもしくはＬＥＤチップを光源として使用する場合、光放射は最初通常１ｍｍ^２程の大きさであるＬＥＤチップの表面で実行される。一方通常６ないし１３ｍｍの直径を有するマルチコア光導体をＬＥＤチップの前に設置する場合、主光放射が通常６あるいは７本の内側ファイバのみに衝突し、外側の光ファイバは極めて低い割合でしか利用されない。

このことを防止するために、光ファイバの入光側端部上に集光レンズを設置することが知られている。他方で、この追加的な集光レンズの装備は所定の反射特性を有する２枚の追加的な光学境界面を有することを意味し、従って効率が低下する。

従って上述の両方の適用形態において、マルチコア光導体の使用によって生じる効率低下に対して特にモノコア技術の方が光学的に高効率な媒体によって光導体の全断面を取り込むことができるため、好んでモノコアの光導体もしくは光導ロッドに頼りがちとなる。

さらに欧州特許第０５４９３３２号明細書により、ファイバ束からなる光導路内においてファイバ束の個々のファイバ間の異なった光強度を均質化することを可能にする光学連結装置が知られている。そのため、１８０°曲折した長い光導ロッドを備える前記の光学連結装置が光導路内においてファイバ束に組み込まれ、その際前記光学連結装置の入力側ならびに出力側が結合スリーブによって光導路のファイバ束の末端と結合される。

米国特許第６，６９２，２５０号明細書には、複数の発光ダイオードの光をいずれも個別の薄い光ファイバを使用して取り出してそれをファイバ束に集結させそれによって個別の発光ダイオードの光流を湾曲した光導ロッド内に供給して統合し、そこで個別の発光ダイオードの光流の均質化とファイバ束の個々のファイバ間の均等な配分が達成されるようにした集光装置が開示されている。

従って本発明の目的は、発光装置内で形成された光を均質化するとともに混合して光導体の全断面にわたって配分することを可能にし、その結果光導体の出力上で明度およびスペクトル配分の観点において均一に面を照射することを可能にする、特に医療および歯科医療分野における照明装置、中でも特に歯科材料を重合するための光硬化装置等の装置を提案することである。さらにその際この装置は、特に複数の発光ダイオードあるいはその他の半導体放射源によって形成された放射光の特に多数の個別の薄い光ファイバからなるファイバ束として形成された光導体内における高効率、容易、かつ低損失の統合をも可能にすべきである。

さらに別の目的は、患者と接触する可能性がある全ての部位の現行のあらゆる医学方式に従った殺菌を可能にし、また光学構造、発光機構、電子回路、または照明装置もしくは光硬化装置のその他の構成要素に損傷あるいは品質低下を与えることなく特に現行の全ての方式に従って加圧殺菌することを可能にする、医療用あるいは歯科医療用の照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のための適宜な構成を提案することにある。その際、例えば医師、医療専門家、あるいは歯科技工士等による使用中あるいは患者の治療中、ならびに使用と使用の中間あるいは患者の治療と次の治療の中間における操作性も特に考慮に入れるべきであり、例えば殺菌、加圧殺菌、あるいは光導体の交換等の装備変更等の実務日常手順に際しての操作性を考慮に入れるべきである。

前記の課題は、本発明に従って医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置に関して請求項１に係る光混合装置によって解決される。さらに請求項１３には、本発明の課題を解決するため請求項１に係る適宜な光混合装置を備えてなる医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置が定義される。

好適な追加構成が明細書ならびに特に従属請求項によって定義される。その際明細書および従属請求項によって開示される全ての技術的特徴は、当業者において任意に組み合わせることが可能であり、また独立請求項１あるいは１３の特徴との組み合わせにおいて技術的に実現可能である。

その際本発明に係る光混合装置の適用によって障害が想定されることなく意外にもモノコアならびにマルチコアの光導体の利点を同時に達成し得ることが極めて好適である。その際マルチコア光導体において生じる低劣な光混合を完全に防止することができ、また周知の技術に係る装置においてバイパス損失を最小限に抑えるために中央光ファイバ上で最初に実施されなければならないファイバ束内におけるファイバの極部分的な光照射も回避される。同様に、入力側に集光レンズを使用することも不要となり；むしろＬＥＤチップ（群）から放出された光線を直接的に光混合装置に伝導することができる。比較的大きな入光面のため光混合装置が光線を完全に吸収してさらに伝送する。

この点に関して、本発明の変更された構成形態において１本の光導体の複数のマルチコアおよび／またはモノコア断片を互いに結合することも可能である。このことは、例えば光導体が極めて長くまたその延在上に強度に湾曲させなければならない（複数）部位を有する場合に有効である。前記の（複数）部位でマルチコア断片が形成され、その他の箇所ではモノコア断片が形成される。同様に、光路内に本発明に係る光混合装置を複数設置することも考えられる。

光ファイバ群はモノコア光導体に比べて通常１５％少ない光効率を提供するが、本発明によればこの利得損失が大幅に低減される。光導体の前方側すなわち光放出側の１／３のみをマルチコアで形成し光導体の後方側の２／３はモノコアで形成すれば、利得損失が１５％から５％に削減される。

本発明によって光ファイバあるいはマルチコア光導体によるＬＥＤチップの画像の投影が防止される点も極めて好適である。本発明に係る光混合装置内において入射された光線の強力な混合が形成され、それによって均質化および光平準化が促進される。

従って照明装置あるいは光硬化装置の発光装置内に配置された複数の異なった色のＬＥＤチップの具現化に際して、そのための追加的な集光レンズならびにその他の高価な均質化装置を使用する必要なく、必要な多数の異なった放射スペクトルを提供することができる。このことは特に三角形に配置されていて例えば赤色、緑色、および青色のスペクトル領域内でその放射極大値を有しそこから追加的な光混合によって所定の光色を形成することができる多色の光導体チップにも適合する。

本発明に係る装置あるいは機器によって、さらに特に高い殺菌温度、温度変化、高い圧力および圧力変化、表面および中空部の加湿ならびに再乾燥の問題、構成要素の老朽化および脆化の問題、間隙および中空部内の不良な殺菌、空気充填あるいは液体充填された中空部の問題等に起因する、従来の技術における加圧殺菌による殺菌に関しての全ての問題も防止することができる。

さらに、取り外し可能な光導体を再増菌しないように滅菌された保存用域内に使用時まで収容することができるため、殺菌された要素の再増菌を簡便な方式で排除することができる。さらに別の利点は、加圧殺菌のために装置から取り外された光導体のみに殺菌処理を施せばよいため加圧殺菌に際して少ないスペースしか必要としない点にあり、その際加圧殺菌窯内で光導体に一斉処理を施す前に複数の汚染された光導体を先に収集することができる。

本発明に係る解決方式のさらに別の利点は、従来の技術において稼働中の熱形成によってならびに加熱殺菌に際して生じ得るものである、同種の装置の光誘導の光路中の光学構成要素の損傷あるいは調節不良が確実に回避されることにある。その点に関して従来の照明および光硬化装置においては、一方で異なった材料（小さな膨張係数を有する多様な光ガラス、高い熱膨張係数を有する金属製保持具および樹脂構成要素等）の熱膨張によって強度の緊張、クラック、破断、および調節不良がもたらされた。

本発明に係る解決方式のさらに別の利点は、発光ダイオードあるいは半導体放射源ならびにそれに付属する反射器に代えて本発明に係る光混合装置を設置すれば、それらの発光ダイオードあるいは半導体放射源ならびに付属する反射器を汚れ、湿気、および損傷から確実に保護するために通常は不可欠であった保護ガラスを省略し得ることにある。その際に従来の光導体と照明あるいは光硬化装置のブシュならびに光導体上のスリーブとの既に実証済みである差し込み連結解決方式を維持し、また当該装置の実証済みの構造設計を引き続き採用することさえも好適に可能になる。本発明に係る解決方式によれば構造形状の大型化あるいは顕著な重量増加はもたらされず、従って当該装置の小型性および操作性が完全に保持される。

同様に、本発明に係る解決方式は極めて低コストかつ最小限度の構造的変更によって従来の全ての装置に組み込むことができる。加えて、医療あるいは歯科医療診療所、または例えば歯科技工所において光導体の極めて容易な取り付けあるいは交換も可能になる。さらに、本発明に係る解決方式はサービス工場においても極めて保守が容易である。

意外なことに本発明に係る光混合装置によれば、その簡便な構造および極めて短い構造長、すなわち特に従来の技術において一般的な装置の発光装置内の反射器構成との相互作用による光混合要素内の極めて短い光混合路にもかかわらず、当該装置の光路の光軌道内における固体と空気と再び固体の間、すなわち例えば発光ダイオード／空気、空気／反射器、反射器／空気、空気／防護ガラス、防護ガラス／空気、空気／光混合要素、光混合要素／空気、空気／ファイバ束の間の複数回の相遷移あるいは境界面相互作用によって、また界面反射ならびにそれによって生じる光路内の異なった放射束の走行時間差および重なり合いによって、光ファイバ束の放射面全体にわたった強度分布およびスペクトル放射曲線の点に関して予想外に高度な均質化を達成することができる。同時に、発光ダイオードによって生成された全放射エネルギーに関して光ファイバ束の放射端部までの間に極めて小さな光損失しか発生しない。従って光混合要素とファイバ束の間で光学的に透明な接着剤による接着も大きな光損失を伴うことなく問題なく省略することができる。

それによって製造および稼働中のコストが低下するのみでなく、特に光ファイバ束を光混合装置から独立して操作し得るように構成することも可能になる。それによっても本発明に係る課題の完全かつ有効な解決が可能になり、また操作性、衛生、および殺菌に関する利点を実現することができる。

従来既に提案されている既知の問題点を伴った光導装置の加圧殺菌コーティングあるいは一時コーティングの使用による殺菌問題の解決方式もここで提案される解決方式によって不要となる。特に光路内の異なった構成要素の間、すなわち例えば光混合要素とファイバ束の間の結合部に発生する、ガラス、樹脂、金属等の材料の異なった膨張係数に関する全ての問題を、本発明に係る解決方式によって構造的に回避することができる。

本発明に係る解決方式の別の利点は、ランダム化された個別ファイバの配置を有する高価なファイバ束の使用が将来は不要になる点にあり、それによって一方で光導体の製造に際しての多大なコストを節約することができるとともに、他方で稼働中および加圧殺菌中の熱膨張によるファイバのねじれおよび潰れ等の機械的な問題ももはや発生しなくなる。

さらに、本発明に係る解決方式によって、異なった放射スペクトルを有する発光ダイオードのスペクトルの追加的な光混合を利用しまた異なった発光ダイオードをそれぞれ適宜に電子制御することによって放射される動作スペクトルを合成することができる照明装置あるいは光硬化装置を極めて簡便かつ低コストに提供することが可能になる。極めて意外なことに、本発明に係る解決方式の特別な構造によって極単純な光学手段のみを使用して全照射断面にわたった光強度および放射スペクトルに関しての均質化を既に極めて高いレベルで達成することができ、同時に光伝送の効率を改善して損失を削減することができる。

本発明に係る光混合装置は発光ダイオードあるいは半導体放射源との関連において最適に位置設定し得ることが好適である。その際位置設定パラメータは、光混合要素の入射面が発光ダイオードあるいは半導体放射源に対して設置された反射器の焦点に関して「アウトオブフォーカス（焦点外）」に位置し一方で入射光束によって可能な限り全面的に照射されるとともに他方で入射光線の入射角領域が光混合要素の入光端部の開口数によって与えられる入射コーンあるいは受け入れコーンを可能な限り完全に利用するような方式で選択することができる。

従来の同種装置において稼働中および加圧殺菌に際しての大きな温度格差のためしばしば問題になり得る別の側面は、光導体で通常使用されるその光導体のファイバ束の長いファイバが稼働中の熱形成ならびに特に加圧殺菌中の熱形成のため相当に強度に伸張し、その際に長いファイバが短いファイバに比べて当然より大きく伸張する点にある。この種の装置において通常湾曲したあるいは曲折した光ファイバ束が使用されるため、このファイバ束の湾曲外側の長いファイバは湾曲内側の短いファイバに比べて当然より大きく伸張する。そのため強力な温度変化に際して大きな熱歪につながり、それによって直近に配置されたガラス部材の調節不良あるいは損傷がもたらされる危険がある。加えて、一方で通常グラスファイバと保護被覆の間で、ならびにファイバ束全体を被覆するとともに機械的に安定化させる樹脂被覆にも関して、位置ずれおよび部分的なスリップがもたらされ、それによって一度は平坦化かつ微細研磨された光入射面および光放射面の恒久的な歪みが発生し、長期の使用に際して頻繁な大きな温度変化のためその種の歪みが時間の経過に従って根本的に増加する。その結果個々の光ファイバの間に増加する位置ずれが生じ、またファイバ束と場合によってそれに接合あるいは隣接する光学要素の間に位置ずれおよび場合によって緊張が発生し、それによって機械的および光学的な問題、ならびに調節の問題点がもたらされる可能性がある。その際もファイバ束のファイバから隣接する光学要素への距離の変化が発生する可能性があり、また不定かつ不均一な距離を有する不規則な間隙がファイバ束と隣接する光学要素の間に形成される可能性がある。

本発明に係る解決方式の別の好適な利点として、光経路の光路内の不要な全ての追加的な曲折が排除される。特に光経路内で明らかに大きな追加損失につながりまた効率を著しく低下させる（モノコアの）光導ロッド内の曲折も排除することができる。

独国特許出願公開第２３５２６７０号Ａ１明細書によって知られている柔軟なモノコア光導体と比較すると、本発明に従って使用されるマルチコアの断片は光導体の直線軌道と比較した利得損失の増加が大幅に削減されるという利点をさらに有する。大きく湾曲したマルチコア光導体は通常同様な半径で湾曲した光導体に比べてより小さな減衰を有し、従って本発明によれば光導体の湾曲したあるいは曲折した断片には常にマルチコア光導体を使用することができる。その際湾曲を有するかあるいは曲折しているマルチコアの断片を特に光放射側端部に隣接して配置すれば極めて好適である。

意外なことに、さらに本発明の利点として、光混合装置の直径の大きさレベルに係るものである小さな構造長を有する光混合要素が異なった色のＬＥＤチップあるいは半導体放射源の光またはその多様な放射スペクトルを良好に混合することを既に可能にし、従って良好に混合された光が光導体のマルチコア断片内に入射されて光導体の光入射面上に色むらは確認し得ない。

光源に対しての光導体の支承は任意の適宜な方式で実施することができ、例えば光源に対しての光導体の回転性と取り外しも可能にするブシュによって実施することができる。しかしながら、光導体と照明装置あるいは光硬化装置の間に適用可能な従来の技術によって提案されている全ての構造方式も問題なく本発明に係る解決方式と組み合わせることができる。従って光導体と照明装置あるいは光硬化装置との間の結合部を、そのために特殊な解決方式を開発する必要なく任意の方式で技術的な要求に適応させることができる。

好適な実施形態によれば、光混合要素を回転対称形状に形成することができる。それによって構造的に極めて有効な解決方式が達成され、さらにそれが所与の構造長における均質化能力の観点において光混合要素の光学特性の例えば発光装置に関連して与えられる幾何学的な光路に対しての広範な適応の実施を可能にし、さらに必要な開口数に関する適応を光混合要素の入光端部に関してかつ光混合要素と光導体のファイバ束の間で実施することができる。加えて、一方で光混合要素の入光面の大きさを発光装置の幾何形体に適合させ、他方で例えばより小さな直径を有するファイバ束に光エネルギーを集中させることが可能である。さらに、例えば湾曲した壁部あるいは光混合要素内の断面の先細化が光混合要素内において全体として反射される光線の反射角に影響を与えて変化させることができ、光の壁反射の数の多さによって光混合要素内の光均質化がさらに改善される。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合要素が円筒形状に形成され、好適には平坦な光入射面および／または光放射面を有することができる。この光混合要素の構成形態は技術的に極めて簡便に実現可能であり従って極めて低コストに製造することができるが、それにもかかわらず光ファイバ束の放射面全体にわたって強度分布およびスペクトル放射曲線に関して予想外に高度な均質化を既に達成することができる。

さらに別の好適な実施形態によれば、光入射面および光放射面が研磨された表面および／または表面処理あるいはその他の反射低減被覆を有するか、および／または浸漬媒体で浸漬することができる。その種の研磨された表面の残存粗度は最大でも使用される光波長の極少ない割合分に相当するものであることが好適であり、それによって光混合要素の伝送特性を改善するとともに光損失を著しく削減することができる。それに代えてあるいは追加して、さらに表面処理あるいはその他の反射低減被覆を光混合要素の光入射面および光放射面上に施すことができる。この処置によって光混合要素を通過する際の光損失をさらに削減することができる。前述の処理に代えてあるいは追加して、例えば浸漬油等の浸漬媒体、例えばシリコンオイルを該当する光混合要素の表面上に塗付することも可能であり、それによって光混合要素と例えば光導体のファイバ束の間または光混合要素と反射器を備えた発光ダイオードあるいは半導体放射源の保護ガラスの間の間隙が前記の浸漬媒体によって完全に充填され、すなわち固体−空気−固体相遷移に代わって固体−液体−固体相遷移が形成される。空気に比べて高められた浸漬媒体の屈折率によって一方で界面反射による光損失をさらに低減するとともに、他方で相互に接続する光学構成要素の開口数の適合も達成することができる。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合要素が光誘導性の材料を含むことができ、好適には特にコアグラスから形成され第１の屈折率を有する少なくとも１つの光誘導性コアと、特にクラッドガラスとして形成され第２の屈折率を有する光誘導性の外被部を含み、その際前記第２の屈折率が前記第１の屈折率よりも（特に少なくとも０．１ユニット）小さくなる。前記の光誘導性の材料が発光装置の放射光出力の極めて低損失の伝導と同時に高効率な光導体内への入力を可能にする。この種の２つの異なった透明材料、特にそれぞれ異なった屈折率を有する２つのガラス材料種からなる光混合要素の同軸構造によって全反射に際しての放射損失をさらに削減することができ、またより良好な光線の誘導を促進することができる。例えば光波伝送技術の分野で広範に使用されている一般的な光導体と異なって、前述の光混合要素においてはコア層とクラッド層の屈折率の間に顕著な相異が存在することが好適であり、それが好適には少なくとも０．１ユニットとなる。その種の両方の屈折率の間の大きな相異によって光混合要素の開口数が増大し、光混合要素の入光面の入射軸から大きく偏位した入射光線の「捕捉」も可能になり、それによって発光装置の光線の入射コーンの拡大が保証される。さらに別の利点として光混合要素内を伝導される光線の全反射の角度領域が増大するとともに反射係数が大幅に改善される。ガラスに代えてその他の透明な無機材料あるいはセラミック、またはドーピングを含んだあるいは含まない有機ガラス、または透明な樹脂材料を光混合要素のコアおよび／またはクラッド領域に使用することができる。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合要素がその周囲面上に反射性を高める被覆あるいは反射性スリーブを備えることができる。その種の追加的な反射層によって光混合要素内の光損失をさらに削減し同時に光混合要素の開口数を大幅に拡大することができ、それによって光混合要素の光入射コーンの許容角度を大幅に増大させることができる。さらに別の側面によれば、光混合要素内を伝導される光線の反射がこの実施形態において２つの境界面上で発生しそのため光混合要素に対して相対的に伝送される全ての光線がいずれも相互に偏位した２つの部分光線に分割され、すなわち光混合要素のコアとクラッドの間の境界層上で部分的に全反射される第１の部分光線と光混合要素の反射性の外層上で反射が発生する第２の部分光線に分割され、それによって光混合要素の均質化特性がより一層改善される。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合要素の直径を好適には２ｍｍないし２０ｍｍ、さらに好適には６ｍｍないし１５ｍｍ、特に８ｍｍないし１３ｍｍとし、また光混合要素の長さを直径の０．５倍超、特に直径の０．８倍超でかつ好適には光混合要素の直径の５倍未満、特に光混合要素の直径の２倍未満とする。これらの寸法は光混合要素の幾何学形状に関して極めて有効な構造設計を示す。この方式によって最小限の寸法で最適な光混合と均質化を達成することができる。加えて上記の直径は、前述した医療および歯科医療分野で通常使用される発光装置の大きさおよび光導体のファイバ束の入口直径に関して幾何学的な光学要件に配慮するものである。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合要素を反射性の側壁を有する中空部材として形成することができる。このことは１つあるいは複数の透明な完全固体材料から形成される光混合要素に対する代替構成形態を示すものである。この点に関して開口していて空気が充填されしかも反射性の側壁を有する棒形状の中空部材内で適宜な光線誘導を実施することが可能であり、その際光を混合する中空部材の入力側および出力側に例えば遮蔽ガラスを設けることができる。しかしながら、そのように密閉して閉鎖されていて光を混合する中空部材の場合、その内部空間に保護ガスを充填するか、または透明で光を屈折させる液体を有する液体光導体とすることもできる。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合装置が（好適には高耐熱性樹脂、特にスルホン、エーテルケトン、あるいはイミド樹脂、またはそれらの樹脂の複合材料を含んだ）取り付けスリーブを備え、その取り付けスリーブと光混合要素が好適には力ばめおよび／または物質接着方式によって結合され、その際前記取り付けスリーブが好適には光導体および／または発光装置に対して自律調整されるような方式でそれらのうちの少なくとも一方と結合可能である。このことが、照明装置あるいは光硬化装置の光路内における光混合要素の取り付けのための極めて有効な構成を示す。ここで取り付けスリーブは照明装置あるいは光硬化装置のケース部材上あるいはケース部材内で光導体あるいは発光装置と結合可能であり、その際前記取り付けスリーブは光導体および／または発光装置に対しての自立調整を可能にし従って追加的な取り付けおよび調整作業を伴わずに正確に光路内に配置されるような方式で形成されることが好適である。その際に取り付けスリーブは少なくとも主要な部分が高耐熱性樹脂、特にスルホン、エーテルケトン、あるいはイミド樹脂、またはそれらの樹脂の複合材料から製造される。それによって一方で取り付けスリーブの所要の耐熱性、機械的強度、および形状安定性を保証することができ、他方で該当する樹脂材料の弾力性のため熱膨張動作の許容性と熱緊張の制限を達成することができる。同時にその種の樹脂材料から形成される取り付けスリーブは、一方で取り付けスリーブと光混合要素の間の圧力ばめおよび／または予加圧の的確な適用を可能にし、その場合に光混合要素は好適には力ばめおよび／または物質接着方式によって取り付けスリーブと結合することができ、また他方で取り付けスリーブと接続部品との間の圧力ばめおよび／または予加圧の的確な適用を可能にし、その接続部品上で取り付けスリーブは圧力ばめおよび／または予加圧を使用して遊びなくかつ温度変化に対しても安定的に固定することができる。

別の好適な実施形態によれば、光混合要素の光入射面および／または光放射面をアプラナー方式で形成することができる。従って例えば、光混合要素の該当する面を緩い波形にするかまたは起伏を有するように実施することが可能であり、例えば水面に石を落した際のような同心の環状波のようにすることができる。その種の表面形成によって、（平坦な表面の場合に比べて）入射するあるいは放射される光線が交替的な方式で光混合要素の半径方向に軽く偏向してより大きな角度領域にわたって分散し、その結果光混合要素の光混合効率を顕著に向上させることができる。同様な効果は、ファセット形状の表面形成、または該当する端面側の光混合要素面のフレネルカットによって達成することもできる。さらに、光混合要素の該当する面を凸形あるいは凹形に形成し、それによって例えば光入射コーンの許容角度を拡大するか、または入射開口数および／または放射開口数に関する適応化を実施し従って例えば光混合要素からの放射光線の拡散を制限しまたファイバ束の開口数に適応させることも考えられる。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合装置を照明装置あるいは光硬化装置のケース部材内に取り付けることができ、その際光導体の交換に際して光混合装置はケース部材内に残留することが好適である。このことによって構造上ならびに操作技術上のいずれにおいても極めて簡便な実施形態が示される。その際光導体を別の型式の光導体に交換するかあるいは使用後の光導体を新しく殺菌された光導体と交換するために、光導体を単純に分離しまた光混合装置を伴わずに照明装置あるいは光硬化装置のケース部材から取り外すことができる。さらに、ケース部材内において発光装置上に固定的に取り付けられた光混合装置においてその混合装置が発光装置を密閉式に被包するようにし、従って発光装置を汚染および／または湿気から防護することも可能である。それによって発光装置上の追加的な防護ガラスを省略し、効率を低下させる境界面反射を最小化することができる。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合装置を照明装置あるいは光硬化装置への追加装備に対応して具現化および構成することができ、光導体と発光装置あるいは光硬化装置のケース部材の間に（好適にはブシュ内に）取り付けることが可能である。それによって、既存で稼働中の照明装置あるいは光硬化装置に本発明に係る好適な光混合装置を追加装備し、それによって性能を向上させるとともに本発明に係る種々の利点を追加的に提供する可能性が得られる。

さらに、発光装置を備えたケース部材と光導体と発光装置と光導体の間に配置された光混合装置を有する医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置が本発明に係る課題を解決するために提案され、その際光混合装置が前述した光混合装置の種々の利点を有している。

好適な構成形態によれば、光混合装置を照明装置あるいは光硬化装置のケース部材内に取り付けることができ、その際前記光導体は取り付けスリーブによってケース部材上に固定するとともにケース部材および光混合装置から分離可能にし、また分離後に特に前記取り付けスリーブと共に加圧殺菌可能にする。この構成形態は構造、組み立て、および操作性上の技術観点において極めて好適であり、前述した種々の利点を可能にするものである。その際光導体を別の型式の光導体に交換するかあるいは使用後のものを新しく殺菌された光導体で代替するために、光導体を単純に分離して光混合装置を伴わずに前記照明装置あるいは光硬化装置のケース部材から取り外すことができる。加えて、ケース部材内において発光装置上に固定的に取り付けられた光混合装置においてその混合装置が発光装置を密閉式に被包するようにし、従って発光装置を湿気と汚染および／または損傷から防護することも可能である。それによって発光装置上の追加的な防護ガラスを省略し、効率を低下させる境界面反射を最小化することができる。

医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置の別の好適な構成形態において、光混合装置と光導体の間に調節および／または圧接装置を配置することができ、それによって（少なくとも間接的に）前記光導体と光混合装置を取り外し可能かつ好適には弾力的に結合し得るようにする。その際一方で、光混合装置を幾何光学的に定義された方式で前記光導体と結合するように前記の調節あるいは圧接装置を設置し、光混合装置は前記光導体の取り外しに際してその光導体と共に（照明あるいは光硬化）装置から除去し加圧殺菌工程に伴って、好適には加圧殺菌の前に初めて光導体から取り外される。しかしながら好適には、ケース部材内で光混合装置を発光装置の手前に配置してそこに固定し、また取り付けスリーブ、例えば差し込み結合部材として形成されたブシュ・スリーブ構成を使用して再び光導体をケース部材と結合する。その際好適には前記差し込み構造を使用して前記の調節および／または圧接装置を形成することができ、それによって間接的に光導体を光混合装置に対して取り外し可能に配置するとともに調節し、その際ロックされた状態で好適にはさらに弾力的な結合を形成する。それによって前述した光学構成要素の簡便かつ高信頼性の調節および位置設定を保証することができ、その際弾力性のため予圧を形成することができ、それが光学構成要素の遊びの無い配置を全稼働温度領域において保証する。

医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のさらに別の好適な構成形態において、調節および／または圧接装置により所定の圧接圧力をもって光導体を光混合装置の方向に付勢することができ、それによって光混合要素の光放射面を光導体の光入射面に対して定義して配置することができる。この実施形態において調節および／または圧接装置が定義された圧接圧力、従って定義された予圧を光導体と光混合装置の間に保証し、従ってそれらが全稼働温度にわたって確実かつ遊び無しに相互配置されることが可能になる。その際例えば、光混合装置の放射面と光導体の入射面の間に定義された一定の間隙を設定および形成するために、光混合装置と光導体の最高品質の平坦化された表面の間にストッパを設けるかあるいは両方の光学表面の周囲領域に薄いスペーサを取り付けるかあるいは蒸着させることも可能である。例えば蒸着によって両方の光学面のうちの一方の上に形成することができるマイクロスペーサの場合、波長の１／４未満の超顕微鏡的な間隙を形成することができ、それによって光混合要素と光導体の光学表面上の境界面反射をさらに最大限に消去することができる。しかしながら一般的には１００ないし２００μｍのオーダの間隙を設定すれば充分である。

医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のさらに別の好適な実施形態において、調節および／または圧接装置が光混合装置と光導体の間に特に圧接圧力を維持しおよび／または調節を保証しそれと同時に熱膨張動作を補償するための弾力的な伸張リザーブを備えることができる。その種の弾力的な伸張リザーブによって全ての温度および全ての稼働条件に際して光導体と光混合装置の間の極めて信頼性の高い位置設定および調節が保証および維持され、その際弾力性のために予圧を形成することができ、それが光学構成要素の遊びの無い配置を全稼働温度領域において保証する。

医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のさらに別の好適な実施形態において、調節および／または圧接装置が少なくとも１個のバネ要素、特に環状バネを備え、それがスリーブあるいはブシュの窪み部、特に環状溝部によって係止され、その際前記バネ要素は前記窪み部、特に環状溝部の形状および／または配置によって光混合要素に対してのその光混合要素の軸方向への光導体の圧接圧力を形成し得るように共働作用する。それによってその種の調節および／または圧接装置の簡便、確実、かつ実証された構造的実施形態が提供される。好適にはその種の環状バネ要素は例えば高弾力性シリコン材料からなるＯ−リングとして使用することができ、その際前記シリコンＯ−リングが前述した両方の光学要素の相互間あるいは適宜なストッパに対しての軸方向の圧接を保証し従って該当する表面間の正確な離間を達成するような方式で前記シリコンＯ−リングが差し込みおよび係止に際して半径方向のみでなく軸方向にも予荷重されるように、前記のスリーブおよびブシュの環状溝部が互いに偏位して配置される。しかしながら、その種のバネ要素はその他の多様な形態で具備することが可能であり、例えばバネ圧力で付勢され半径方向に誘導される球体をケース部材のブシュ領域内に設け、それを光導体のスリーブ内の適宜な環状溝部によって係止し得るようにする。しかしながら、光導体のブシュが照明装置および／または光硬化装置のケース部材に対して旋回可能でかつ取り外し可能に取り付けられるような方式で調節および／または圧接装置を構成することが好適である。

さらに、全長にわたってあるいは一部がマルチコアで具現化され、同時に少なくとも部分領域群内に円錐形の個別ファイバ群を有するかあるいはその中で円錐形に延在するモノコア光導体断片を使用し、従ってその種の光導体が特に光放射側の端部に向かって先細となり従って発光装置の全放射出力がより小さい放射側面積に集約され、従って照明される面あるいは光照射される面の出力およびエネルギー密度が高められるような光導体を提供することも好適である。

次に、本発明について添付図面に示された実施形態を参照しながらより詳細に説明する。

その他の詳細、特徴、ならびに種々の利点は、添付図面を参照しながら以下に記述する本発明の好適な実施例の説明によって明らかにされる。

歯科材料を重合するための光硬化装置の発光装置と硬化される歯科材料への照射を行うための光導体の間に取り付けられた本発明に係る光混合装置の一実施例を示した概略断面図である。

図１には歯科材料を重合するための光硬化装置の発光装置１が示されており、光路内でそれに後続して取り付けられた光混合装置２を有していて、その光混合装置２は前記発光装置１と光導体３の間に存在している。発光装置１は担体とその上に配置された発光ダイオード群４を備え、それらの発光ダイオードはその放射スペクトルに関して互いに相異している。発光ダイオード群の光は反射器５によって光混合装置および光導体の方向に集束される。それらの発光ダイオード４と反射器５の手前にミネラル保護ガラス６が存在しており、空気と固体あるいは固体と空気の間の入射側ならびに放射側の光の相遷移に際しての光損失と反射を最小化するために前記保護ガラスは両側が反射防止処理されている。

光混合装置２は例えば繊維強化ポリスルホン樹脂等の耐熱性樹脂からなるホルダ７と光混合要素８を備える。その際ホルダ７を使用して光混合要素８がケース部材内の光経路中で１００μｍないし２００μｍの定義された距離をもって保護ガラス６の後方に配置され保持される。光混合要素は１０ｍｍの直径と８ｍｍの長さを有し、それによって反射器５から光放射側の内周輪郭まで含めて発光装置１の全面積を完全に遮蔽する。その際光混合要素８は（図示されていないが）屈折率１．６を有する高屈折コアガラスからなる内側コアとそれを同心上に被包する屈折率１．５の外被ガラス層とからなり、前記外被ガラス層は外周側に追加的に鏡面仕上げを有していて（その外側に接続して）薄い樹脂保護被覆を備える。

その際この光混合要素８全体は円筒形状に形成され、平坦に切削されかつ微細に研磨された光入射面および光放射面を備え、それらの表面粗度は１００ｎｍ未満の範囲となるとともにさらに反射防止被覆を有する。光混合要素８は力ばめによってホルダ７内に固定され、さらに特殊接着剤によって追加的に補強されるとともにホルダに対して密閉して封鎖される。ホルダ７は、（図示されていない）ケース部材内に固定されるとともに光導体３のための差し込み保持の一部を成す樹脂製ブシュ９を被包する。円筒形の樹脂製ブシュ９は内周側に環状溝部１０を備え、その中にシリコンＯ−リング１１が挿入される。このＯ−リング１１は繊維強化されたポリスルホン樹脂製の樹脂スリーブ部材１３内の対応する環状溝部１２と嵌め込み結合され、従ってそのスリーブ部材を予荷重しながら光混合装置２に対して所定位置に保持する。中空状に形成された樹脂スリーブ１３内に光導体３が存在し、その光導体はダブルバテッド（ｄｏｕｂｌｅ ｂｕｔｔｅｄ）加工されたファイバ束とそのファイバ束全体を被包して物質接着方式で結合し保護および補強する樹脂被覆材１５を有し、それがさらに物質接着方式によって樹脂スリーブ１３と接着して結合される。

この実施例において、樹脂スリーブ１３がその遠位側端部上に留め輪を備えその留め輪がＯ−リング１１によって予荷重して付勢されて樹脂製ブシュ９に対して当接するようにされその際光混合要素８の樹脂製ブシュ９内でホルダ７を介して位置は正確であるものの軸周りで回転動作可能に設置および固定されることによって、光導体１４の光入射面と光混合要素８の光放射面の間の調節が間接的に実施される。この方式によって光混合要素８の光放射側の表面と光導体１４の光入射側の表面の間約１００μｍの一定的な離間距離が保証される。その際光導体３は樹脂スリーブ１３を介して高弾力性シリコン製のＯ−リング１０を有する樹脂製ホルダ９内に回転可能に収容される。その際ファイバ束１４の光入射側直径は光混合要素８の光放射側の直径に正確に一致して１０ｍｍとなり、他方ファイバ束１４の遠位側の端部は光放射部に向かって一様に８ｍｍまで先細となる。各発光ダイオード４はそれぞれの出力を互いに分離して調節および監視することができるように互いに分離して電子制御可能であり、それによって一方で発光ダイオードを過負荷にするかあるいは損傷させることなくその限界出力領域まで稼働させることができ、また他方ではその出力を独立して制御し得るようにする。それによって、追加的な光混合によって所要の光色および／または所要の放射スペクトルを複数の発光ダイオードから提供し光混合要素８内で混合して均質化することができるような方式で、多様な放射スペクトルを有する発光ダイオード群を制御することができる。光導体３はその遠位側端部近傍に光入射軸に対して約６０°の角度差を有する湾曲部を備える。

上述の実施例における全ての定義および数値は単に例示であることが理解され、請求項の保護範囲内において変更可能である。ここでは本発明を歯科用硬化装置内での適用に基づいて説明したが、本発明の基礎的な概念は光導体を必要とするその他の装置においても有効に適用可能であり、特に例えば内視鏡等の医療機器、または医学研究、研究所内での使用、あるいは産業上の目的のためのその他の光源に適用可能である。

この発明は、特に医療および歯科医療分野における照明装置、ならびに特に発光ダイオード等の金属半導体放射源を具備していて可視、紫外線および／または近赤外線スペクトル領域の放射線を放出する特に歯科医療分野の使用のための光硬化装置の改良に関する。

さらに具体的には、本発明は特に医療用あるいは歯科医療用照明装置、または歯科材料を重合するための光硬化装置における使用に適した光混合装置に関する。その際本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される光の概念は、可視スペクトル領域における電磁放射線のみでなく紫外線および近赤外線領域の電磁放射線にも該当する。以下の記述においては好適に採用される発光ダイオード（もしくはＬＥＤあるいはＬＥＤチップ）に関して説明するが、その概念にはその他の可視、紫外線および／または近赤外線を放射する発光手段および放射源、特に半導体放射源も含まれるが、説明の明瞭化の理由から毎回の列記は省略する。

この種の光硬化装置は久しい以前から周知である。

７０年代の光導体を実施するための例が独国特許出願公開第２３５２６７０号明細書によって開示されている。既にその時代に単一のファイバから形成された柔軟な光導体が知られている。この文献によって、さらに光伝導性の液体の実現と光導を形成するための柔軟な樹脂管が周知である。

単一のファイバから形成されまた光導ロッドとも呼ばれる光導体は、基本的に比較的硬質で従って曲げにくいものである。他方液体を充填した光導体は、患者が誤ってその光導体を噛んで漏液が生じる危険性があるため特に口腔領域における使用には不適合である。

そのため８０年代、ならびに今日までは、特に複数ファイバ光電体に移行しており；その例として独国実用新案第２９７０９７８５号明細書が挙げられる。

複数ファイバ光導体はマルチコア光導体と呼ぶこともでき、著しく改善された柔軟性の利点を有する。従って歯科医師は、場所によっては深い位置にある所要の箇所に光放射を得るために末端側で光導体を所要の形状に設定することができる。

同様なことが歯科用カメラの光センサ用の光導体の適用にも該当するが、例えば同様にきつい湾曲半径を必要とする内視鏡内の光導体の適用にも該当する。

赤、緑、および青色の原色の加法混色によって白色を生成し得ることが既に久しい以前から知られている。このことは、適宜な配色のＬＥＤを相互に緊密に隣接して配置しまたその光放射を光導体に誘導することによって利用される。

近年いわゆる白色ＬＥＤも周知になっている。しかしながらこれは依然として比較的高価であり、また光混合による方がより正確に色相を要求に適合させることができる。また、特定の放射スペクトルを選択することも可能になる。

単一のＬＥＤもしくはＬＥＤチップを光源として使用する場合、光放射は最初通常１ｍｍ^２程の大きさであるＬＥＤチップの表面で実行される。一方通常６ないし１３ｍｍの直径を有するマルチコア光導体をＬＥＤチップの前に設置する場合、主光放射が通常６あるいは７本の内側ファイバのみに衝突し、外側の光ファイバは極めて低い割合でしか利用されない。

このことを防止するために、光ファイバの入光側端部上に集光レンズを設置することが知られている。他方で、この追加的な集光レンズの装備は所定の反射特性を有する２枚の追加的な光学境界面を有することを意味し、従って効率が低下する。

従って上述の両方の適用形態において、マルチコア光導体の使用によって生じる効率低下に対して特にモノコア技術の方が光学的に高効率な媒体によって光導体の全断面を取り込むことができるため、好んでモノコアの光導体もしくは光導ロッドに頼りがちとなる。

さらに欧州特許第０５４９３３２号明細書により、ファイバ束からなる光導路内においてファイバ束の個々のファイバ間の異なった光強度を均質化することを可能にする光学連結装置が知られている。そのため、１８０°曲折した長い光導ロッドを備える前記の光学連結装置が光導路内においてファイバ束に組み込まれ、その際前記光学連結装置の入力側ならびに出力側が結合スリーブによって光導路のファイバ束の末端と結合される。

米国特許第６，６９２，２５０号明細書には、複数の発光ダイオードの光をいずれも個別の薄い光ファイバを使用して取り出してそれをファイバ束に集結させそれによって個別の発光ダイオードの光流を湾曲した光導ロッド内に供給して統合し、そこで個別の発光ダイオードの光流の均質化とファイバ束の個々のファイバ間の均等な配分が達成されるようにした集光装置が開示されている。

国際公開第９９／３５９９５号パンフレットによって光硬化性化合物を硬化させるための硬化装置が開示されており、前記硬化装置はハウジングと小波長帯域内の波長を有する光を発生させるための発光固体ダイオードの配列を備えてなる。好適には４７０ｎｍの最大波長が形成される。この装置はさらに、光を検出するためならびに歯領域あるいは光硬化性化合物を備えたその他の作業領域に光線を伝送するためのグラスファイバ光導管を備える。光導管内に光を収束させるために光学レンズを使用することができる。

国際公開第０２／１１６４０号パンフレットによって患者の口腔内の光硬化性化合物を硬化させる装置ならびに方法が開示されており、前記装置はハウジングとそのハウジング上に支承された１枚の基板上の複数の発光固体素子を備える。前記の素子は、狭い波長帯域内の波長を有する光を集合的に放射するために前記基板上に集合フィールドを形成する。素子フィールドから放射された光を捕捉するために集光装置が配置され、また非映像光学装置を備え、それはフィールドからの光を硬化される化合物に向かって指向する光線内に集光あるいは収束するように動作することができる。使い捨てのスリーブがハウジングとフィールドを被包し、また集光装置を含むことができる。そのスリーブは使用後に取り外して破棄することができ、従って装置の加圧殺菌の必要性を排除することができる。

欧州特許出願公開第１０３１３２６号Ａ１明細書によって歯科分野の光感応性化合物を光活性化する装置が開示されており、前記装置は電子プロセッサユニットを有する電源ユニットを含んだハウジングと前記電源ユニットによって給電される複数の発光ダイオードから形成された光源を備える。前記の発光ダイオードは、発光装置の全放射領域の光を一の点に最適に集光する集光装置に対応する。

従って本発明の目的は、発光装置内で形成された光を均質化するとともに混合して光導体の全断面にわたって配分することを可能にし、その結果光導体の出力上で明度およびスペクトル配分の観点において均一に面を照射することを可能にする、特に医療および歯科医療分野における照明装置、中でも特に歯科材料を重合するための光硬化装置等の装置を提案することである。さらにその際この装置は、特に複数の発光ダイオードあるいはその他の半導体放射源によって形成された放射光の特に多数の個別の薄い光ファイバからなるファイバ束として形成された光導体内における高効率、容易、かつ低損失の統合をも可能にすべきである。

さらに別の目的は、患者と接触する可能性がある全ての部位の現行のあらゆる医学方式に従った殺菌を可能にし、また光学構造、発光機構、電子回路、または照明装置もしくは光硬化装置のその他の構成要素に損傷あるいは品質低下を与えることなく特に現行の全ての方式に従って加圧殺菌することを可能にする、医療用あるいは歯科医療用の照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のための適宜な構成を提案することにある。その際、例えば医師、医療専門家、あるいは歯科技工士等による使用中あるいは患者の治療中、ならびに使用と使用の中間あるいは患者の治療と次の治療の中間における操作性も特に考慮に入れるべきであり、例えば殺菌、加圧殺菌、あるいは光導体の交換等の装備変更等の実務日常手順に際しての操作性を考慮に入れるべきである。

前記の課題は、本発明に従って医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置に関して請求項１に係る光混合装置によって解決される。さらに請求項１３には、本発明の課題を解決するため請求項１に係る適宜な光混合装置を備えてなる医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置が定義される。

好適な追加構成が明細書ならびに特に従属請求項によって定義される。その際明細書および従属請求項によって開示される全ての技術的特徴は、当業者において任意に組み合わせることが可能であり、また独立請求項１あるいは１３の特徴との組み合わせにおいて技術的に実現可能である。

その際本発明に係る光混合装置の適用によって障害が想定されることなく意外にもモノコアならびにマルチコアの光導体の利点を同時に達成し得ることが極めて好適である。その際マルチコア光導体において生じる低劣な光混合を完全に防止することができ、また周知の技術に係る装置においてバイパス損失を最小限に抑えるために中央光ファイバ上で最初に実施されなければならないファイバ束内におけるファイバの極部分的な光照射も回避される。同様に、入力側に集光レンズを使用することも不要となり；むしろＬＥＤチップ（群）から放出された光線を直接的に光混合装置に伝導することができる。比較的大きな入光面のため光混合装置が光線を完全に吸収してさらに伝送する。

この点に関して、本発明の変更された構成形態において１本の光導体の複数のマルチコアおよび／またはモノコア断片を互いに結合することも可能である。このことは、例えば光導体が極めて長くまたその延在上に強度に湾曲させなければならない（複数）部位を有する場合に有効である。前記の（複数）部位でマルチコア断片が形成され、その他の箇所ではモノコア断片が形成される。同様に、光路内に本発明に係る光混合装置を複数設置することも考えられる。

光ファイバ群はモノコア光導体に比べて通常１５％少ない光効率を提供するが、本発明によればこの利得損失が大幅に低減される。光導体の前方側すなわち光放出側の１／３のみをマルチコアで形成し光導体の後方側の２／３はモノコアで形成すれば、利得損失が１５％から５％に削減される。

本発明によって光ファイバあるいはマルチコア光導体によるＬＥＤチップの画像の投影が防止される点も極めて好適である。本発明に係る光混合装置内において入射された光線の強力な混合が形成され、それによって均質化および光平準化が促進される。

従って照明装置あるいは光硬化装置の発光装置内に配置された複数の異なった色のＬＥＤチップの具現化に際して、そのための追加的な集光レンズならびにその他の高価な均質化装置を使用する必要なく、必要な多数の異なった放射スペクトルを提供することができる。このことは特に三角形に配置されていて例えば赤色、緑色、および青色のスペクトル領域内でその放射極大値を有しそこから追加的な光混合によって所定の光色を形成することができる多色の光導体チップにも適合する。

本発明に係る装置あるいは機器によって、さらに特に高い殺菌温度、温度変化、高い圧力および圧力変化、表面および中空部の加湿ならびに再乾燥の問題、構成要素の老朽化および脆化の問題、間隙および中空部内の不良な殺菌、空気充填あるいは液体充填された中空部の問題等に起因する、従来の技術における加圧殺菌による殺菌に関しての全ての問題も防止することができる。

さらに、取り外し可能な光導体を再増菌しないように滅菌された保存用域内に使用時まで収容することができるため、殺菌された要素の再増菌を簡便な方式で排除することができる。さらに別の利点は、加圧殺菌のために装置から取り外された光導体のみに殺菌処理を施せばよいため加圧殺菌に際して少ないスペースしか必要としない点にあり、その際加圧殺菌窯内で光導体に一斉処理を施す前に複数の汚染された光導体を先に収集することができる。

本発明に係る解決方式のさらに別の利点は、従来の技術において稼働中の熱形成によってならびに加熱殺菌に際して生じ得るものである、同種の装置の光誘導の光路中の光学構成要素の損傷あるいは調節不良が確実に回避されることにある。その点に関して従来の照明および光硬化装置においては、一方で異なった材料（小さな膨張係数を有する多様な光ガラス、高い熱膨張係数を有する金属製保持具および樹脂構成要素等）の熱膨張によって強度の緊張、クラック、破断、および調節不良がもたらされた。

本発明に係る解決方式のさらに別の利点は、発光ダイオードあるいは半導体放射源ならびにそれに付属する反射器に代えて本発明に係る光混合装置を設置すれば、それらの発光ダイオードあるいは半導体放射源ならびに付属する反射器を汚れ、湿気、および損傷から確実に保護するために通常は不可欠であった保護ガラスを省略し得ることにある。その際に従来の光導体と照明あるいは光硬化装置のブシュならびに光導体上のスリーブとの既に実証済みである差し込み連結解決方式を維持し、また当該装置の実証済みの構造設計を引き続き採用することさえも好適に可能になる。本発明に係る解決方式によれば構造形状の大型化あるいは顕著な重量増加はもたらされず、従って当該装置の小型性および操作性が完全に保持される。

同様に、本発明に係る解決方式は極めて低コストかつ最小限度の構造的変更によって従来の全ての装置に組み込むことができる。加えて、医療あるいは歯科医療診療所、または例えば歯科技工所において光導体の極めて容易な取り付けあるいは交換も可能になる。さらに、本発明に係る解決方式はサービス工場においても極めて保守が容易である。

意外なことに本発明に係る光混合装置によれば、その簡便な構造および極めて短い構造長、すなわち特に従来の技術において一般的な装置の発光装置内の反射器構成との相互作用による光混合要素内の極めて短い光混合路にもかかわらず、当該装置の光路の光軌道内における固体と空気と再び固体の間、すなわち例えば発光ダイオード／空気、空気／反射器、反射器／空気、空気／防護ガラス、防護ガラス／空気、空気／光混合要素、光混合要素／空気、空気／ファイバ束の間の複数回の相遷移あるいは境界面相互作用によって、また界面反射ならびにそれによって生じる光路内の異なった放射束の走行時間差および重なり合いによって、光ファイバ束の放射面全体にわたった強度分布およびスペクトル放射曲線の点に関して予想外に高度な均質化を達成することができる。同時に、発光ダイオードによって生成された全放射エネルギーに関して光ファイバ束の放射端部までの間に極めて小さな光損失しか発生しない。従って光混合要素とファイバ束の間で光学的に透明な接着剤による接着も大きな光損失を伴うことなく問題なく省略することができる。

それによって製造および稼働中のコストが低下するのみでなく、特に光ファイバ束を光混合装置から独立して操作し得るように構成することも可能になる。それによっても本発明に係る課題の完全かつ有効な解決が可能になり、また操作性、衛生、および殺菌に関する利点を実現することができる。

従来既に提案されている既知の問題点を伴った光導装置の加圧殺菌コーティングあるいは一時コーティングの使用による殺菌問題の解決方式もここで提案される解決方式によって不要となる。特に光路内の異なった構成要素の間、すなわち例えば光混合要素とファイバ束の間の結合部に発生する、ガラス、樹脂、金属等の材料の異なった膨張係数に関する全ての問題を、本発明に係る解決方式によって構造的に回避することができる。

本発明に係る解決方式の別の利点は、ランダム化された個別ファイバの配置を有する高価なファイバ束の使用が将来は不要になる点にあり、それによって一方で光導体の製造に際しての多大なコストを節約することができるとともに、他方で稼働中および加圧殺菌中の熱膨張によるファイバのねじれおよび潰れ等の機械的な問題ももはや発生しなくなる。

さらに、本発明に係る解決方式によって、異なった放射スペクトルを有する発光ダイオードのスペクトルの追加的な光混合を利用しまた異なった発光ダイオードをそれぞれ適宜に電子制御することによって放射される動作スペクトルを合成することができる照明装置あるいは光硬化装置を極めて簡便かつ低コストに提供することが可能になる。極めて意外なことに、本発明に係る解決方式の特別な構造によって極単純な光学手段のみを使用して全照射断面にわたった光強度および放射スペクトルに関しての均質化を既に極めて高いレベルで達成することができ、同時に光伝送の効率を改善して損失を削減することができる。

本発明に係る光混合装置は発光ダイオードあるいは半導体放射源との関連において最適に位置設定し得ることが好適である。その際位置設定パラメータは、光混合要素の入射面が発光ダイオードあるいは半導体放射源に対して設置された反射器の焦点に関して「アウトオブフォーカス（焦点外）」に位置し一方で入射光束によって可能な限り全面的に照射されるとともに他方で入射光線の入射角領域が光混合要素の入光端部の開口数によって与えられる入射コーンあるいは受け入れコーンを可能な限り完全に利用するような方式で選択することができる。

従来の同種装置において稼働中および加圧殺菌に際しての大きな温度格差のためしばしば問題になり得る別の側面は、光導体で通常使用されるその光導体のファイバ束の長いファイバが稼働中の熱形成ならびに特に加圧殺菌中の熱形成のため相当に強度に伸張し、その際に長いファイバが短いファイバに比べて当然より大きく伸張する点にある。この種の装置において通常湾曲したあるいは曲折した光ファイバ束が使用されるため、このファイバ束の湾曲外側の長いファイバは湾曲内側の短いファイバに比べて当然より大きく伸張する。そのため強力な温度変化に際して大きな熱歪につながり、それによって直近に配置されたガラス部材の調節不良あるいは損傷がもたらされる危険がある。加えて、一方で通常グラスファイバと保護被覆の間で、ならびにファイバ束全体を被覆するとともに機械的に安定化させる樹脂被覆にも関して、位置ずれおよび部分的なスリップがもたらされ、それによって一度は平坦化かつ微細研磨された光入射面および光放射面の恒久的な歪みが発生し、長期の使用に際して頻繁な大きな温度変化のためその種の歪みが時間の経過に従って根本的に増加する。その結果個々の光ファイバの間に増加する位置ずれが生じ、またファイバ束と場合によってそれに接合あるいは隣接する光学要素の間に位置ずれおよび場合によって緊張が発生し、それによって機械的および光学的な問題、ならびに調節の問題点がもたらされる可能性がある。その際もファイバ束のファイバから隣接する光学要素への距離の変化が発生する可能性があり、また不定かつ不均一な距離を有する不規則な間隙がファイバ束と隣接する光学要素の間に形成される可能性がある。

本発明に係る解決方式の別の好適な利点として、光経路の光路内の不要な全ての追加的な曲折が排除される。特に光経路内で明らかに大きな追加損失につながりまた効率を著しく低下させる（モノコアの）光導ロッド内の曲折も排除することができる。

ドイツ国特許出願公開第２３５２６７０号Ａ１明細書によって知られている柔軟なモノコア光導体と比較すると、本発明に従って使用されるマルチコアの断片は光導体の直線軌道と比較した利得損失の増加が大幅に削減されるという利点をさらに有する。大きく湾曲したマルチコア光導体は通常同様な半径で湾曲した光導体に比べてより小さな減衰を有し、従って本発明によれば光導体の湾曲したあるいは曲折した断片には常にマルチコア光導体を使用することができる。その際湾曲を有するかあるいは曲折しているマルチコアの断片を特に光放射側端部に隣接して配置すれば極めて好適である。

意外なことに、さらに本発明の利点として、光混合装置の直径の大きさレベルに係るものである小さな構造長を有する光混合要素が異なった色のＬＥＤチップあるいは半導体放射源の光またはその多様な放射スペクトルを良好に混合することを既に可能にし、従って良好に混合された光が光導体のマルチコア断片内に入射されて光導体の光入射面上に色むらは確認し得ない。

光源に対しての光導体の支承は任意の適宜な方式で実施することができ、例えば光源に対しての光導体の回転性と取り外しも可能にするブシュによって実施することができる。しかしながら、光導体と照明装置あるいは光硬化装置の間に適用可能な従来の技術によって提案されている全ての構造方式も問題なく本発明に係る解決方式と組み合わせることができる。従って光導体と照明装置あるいは光硬化装置との間の結合部を、そのために特殊な解決方式を開発する必要なく任意の方式で技術的な要求に適応させることができる。

好適な実施形態によれば、光混合要素を回転対称形状に形成することができる。それによって構造的に極めて有効な解決方式が達成され、さらにそれが所与の構造長における均質化能力の観点において光混合要素の光学特性の例えば発光装置に関連して与えられる幾何学的な光路に対しての広範な適応の実施を可能にし、さらに必要な開口数に関する適応を光混合要素の入光端部に関してかつ光混合要素と光導体のファイバ束の間で実施することができる。加えて、一方で光混合要素の入光面の大きさを発光装置の幾何形体に適合させ、他方で例えばより小さな直径を有するファイバ束に光エネルギーを集中させることが可能である。さらに、例えば湾曲した壁部あるいは光混合要素内の断面の先細化が光混合要素内において全体として反射される光線の反射角に影響を与えて変化させることができ、光の壁反射の数の多さによって光混合要素内の光均質化がさらに改善される。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合要素が円筒形状に形成され、好適には平坦な光入射面および／または光放射面を有することができる。この光混合要素の構成形態は技術的に極めて簡便に実現可能であり従って極めて低コストに製造することができるが、それにもかかわらず光ファイバ束の放射面全体にわたって強度分布およびスペクトル放射曲線に関して予想外に高度な均質化を既に達成することができる。

さらに別の好適な実施形態によれば、光入射面および光放射面が研磨された表面および／または表面処理あるいはその他の反射低減被覆を有するか、および／または浸漬媒体で浸漬することができる。その種の研磨された表面の残存粗度は最大でも使用される光波長の極少ない割合分に相当するものであることが好適であり、それによって光混合要素の伝送特性を改善するとともに光損失を著しく削減することができる。それに代えてあるいは追加して、さらに表面処理あるいはその他の反射低減被覆を光混合要素の光入射面および光放射面上に施すことができる。この処置によって光混合要素を通過する際の光損失をさらに削減することができる。前述の処理に代えてあるいは追加して、例えば浸漬油等の浸漬媒体、例えばシリコンオイルを該当する光混合要素の表面上に塗付することも可能であり、それによって光混合要素と例えば光導体のファイバ束の間または光混合要素と反射器を備えた発光ダイオードあるいは半導体放射源の保護ガラスの間の間隙が前記の浸漬媒体によって完全に充填され、すなわち固体−空気−固体相遷移に代わって固体−液体−固体相遷移が形成される。空気に比べて高められた浸漬媒体の屈折率によって一方で界面反射による光損失をさらに低減するとともに、他方で相互に接続する光学構成要素の開口数の適合も達成することができる。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合要素が光誘導性の材料を含むことができ、好適には特にコアグラスから形成され第１の屈折率を有する少なくとも１つの光誘導性コアと、特にクラッドガラスとして形成され第２の屈折率を有する光誘導性の外被部を含み、その際前記第２の屈折率が前記第１の屈折率よりも（特に少なくとも０．１ユニット）小さくなる。前記の光誘導性の材料が発光装置の放射光出力の極めて低損失の伝導と同時に高効率な光導体内への入力を可能にする。この種の２つの異なった透明材料、特にそれぞれ異なった屈折率を有する２つのガラス材料種からなる光混合要素の同軸構造によって全反射に際しての放射損失をさらに削減することができ、またより良好な光線の誘導を促進することができる。例えば光波伝送技術の分野で広範に使用されている一般的な光導体と異なって、前述の光混合要素においてはコア層とクラッド層の屈折率の間に顕著な相異が存在することが好適であり、それが好適には少なくとも０．１ユニットとなる。その種の両方の屈折率の間の大きな相異によって光混合要素の開口数が増大し、光混合要素の入光面の入射軸から大きく偏位した入射光線の「捕捉」も可能になり、それによって発光装置の光線の入射コーンの拡大が保証される。さらに別の利点として光混合要素内を伝導される光線の全反射の角度領域が増大するとともに反射係数が大幅に改善される。ガラスに代えてその他の透明な無機材料あるいはセラミック、またはドーピングを含んだあるいは含まない有機ガラス、または透明な樹脂材料を光混合要素のコアおよび／またはクラッド領域に使用することができる。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合要素がその周囲面上に反射性を高める被覆あるいは反射性スリーブを備えることができる。その種の追加的な反射層によって光混合要素内の光損失をさらに削減し同時に光混合要素の開口数を大幅に拡大することができ、それによって光混合要素の光入射コーンの許容角度を大幅に増大させることができる。さらに別の側面によれば、光混合要素内を伝導される光線の反射がこの実施形態において２つの境界面上で発生しそのため光混合要素に対して相対的に伝送される全ての光線がいずれも相互に偏位した２つの部分光線に分割され、すなわち光混合要素のコアとクラッドの間の境界層上で部分的に全反射される第１の部分光線と光混合要素の反射性の外層上で反射が発生する第２の部分光線に分割され、それによって光混合要素の均質化特性がより一層改善される。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合要素の直径を好適には２ｍｍないし２０ｍｍ、さらに好適には６ｍｍないし１５ｍｍ、特に８ｍｍないし１３ｍｍとし、また光混合要素の長さを直径の０．５倍超、特に直径の０．８倍超でかつ好適には光混合要素の直径の５倍未満、特に光混合要素の直径の２倍未満とする。これらの寸法は光混合要素の幾何学形状に関して極めて有効な構造設計を示す。この方式によって最小限の寸法で最適な光混合と均質化を達成することができる。加えて上記の直径は、前述した医療および歯科医療分野で通常使用される発光装置の大きさおよび光導体のファイバ束の入口直径に関して幾何学的な光学要件に配慮するものである。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合要素を反射性の側壁を有する中空部材として形成することができる。このことは１つあるいは複数の透明な完全固体材料から形成される光混合要素に対する代替構成形態を示すものである。この点に関して開口していて空気が充填されしかも反射性の側壁を有する棒形状の中空部材内で適宜な光線誘導を実施することが可能であり、その際光を混合する中空部材の入力側および出力側に例えば遮蔽ガラスを設けることができる。しかしながら、そのように密閉して閉鎖されていて光を混合する中空部材の場合、その内部空間に保護ガスを充填するか、または透明で光を屈折させる液体を有する液体光導体とすることもできる。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合装置が（好適には高耐熱性樹脂、特にスルホン、エーテルケトン、あるいはイミド樹脂、またはそれらの樹脂の複合材料を含んだ）取り付けスリーブを備え、その取り付けスリーブと光混合要素が好適には力ばめおよび／または物質接着方式によって結合され、その際前記取り付けスリーブが好適には光導体および／または発光装置に対して自律調整されるような方式でそれらのうちの少なくとも一方と結合可能である。このことが、照明装置あるいは光硬化装置の光路内における光混合要素の取り付けのための極めて有効な構成を示す。ここで取り付けスリーブは照明装置あるいは光硬化装置のケース部材上あるいはケース部材内で光導体あるいは発光装置と結合可能であり、その際前記取り付けスリーブは光導体および／または発光装置に対しての自立調整を可能にし従って追加的な取り付けおよび調整作業を伴わずに正確に光路内に配置されるような方式で形成されることが好適である。その際に取り付けスリーブは少なくとも主要な部分が高耐熱性樹脂、特にスルホン、エーテルケトン、あるいはイミド樹脂、またはそれらの樹脂の複合材料から製造される。それによって一方で取り付けスリーブの所要の耐熱性、機械的強度、および形状安定性を保証することができ、他方で該当する樹脂材料の弾力性のため熱膨張動作の許容性と熱緊張の制限を達成することができる。同時にその種の樹脂材料から形成される取り付けスリーブは、一方で取り付けスリーブと光混合要素の間の圧力ばめおよび／または予加圧の的確な適用を可能にし、その場合に光混合要素は好適には力ばめおよび／または物質接着方式によって取り付けスリーブと結合することができ、また他方で取り付けスリーブと接続部品との間の圧力ばめおよび／または予加圧の的確な適用を可能にし、その接続部品上で取り付けスリーブは圧力ばめおよび／または予加圧を使用して遊びなくかつ温度変化に対しても安定的に固定することができる。

別の好適な実施形態によれば、光混合要素の光入射面および／または光放射面をアプラナー方式で形成することができる。従って例えば、光混合要素の該当する面を緩い波形にするかまたは起伏を有するように実施することが可能であり、例えば水面に石を落した際のような同心の環状波のようにすることができる。その種の表面形成によって、（平坦な表面の場合に比べて）入射するあるいは放射される光線が交替的な方式で光混合要素の半径方向に軽く偏向してより大きな角度領域にわたって分散し、その結果光混合要素の光混合効率を顕著に向上させることができる。同様な効果は、ファセット形状の表面形成、または該当する端面側の光混合要素面のフレネルカットによって達成することもできる。さらに、光混合要素の該当する面を凸形あるいは凹形に形成し、それによって例えば光入射コーンの許容角度を拡大するか、または入射開口数および／または放射開口数に関する適応化を実施し従って例えば光混合要素からの放射光線の拡散を制限しまたファイバ束の開口数に適応させることも考えられる。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合装置を照明装置あるいは光硬化装置のケース部材内に取り付けることができ、その際光導体の交換に際して光混合装置はケース部材内に残留することが好適である。このことによって構造上ならびに操作技術上のいずれにおいても極めて簡便な実施形態が示される。その際光導体を別の型式の光導体に交換するかあるいは使用後の光導体を新しく殺菌された光導体と交換するために、光導体を単純に分離しまた光混合装置を伴わずに照明装置あるいは光硬化装置のケース部材から取り外すことができる。さらに、ケース部材内において発光装置上に固定的に取り付けられた光混合装置においてその混合装置が発光装置を密閉式に被包するようにし、従って発光装置を汚染および／または湿気から防護することも可能である。それによって発光装置上の追加的な防護ガラスを省略し、効率を低下させる境界面反射を最小化することができる。

さらに別の好適な実施形態によれば、光混合装置を照明装置あるいは光硬化装置への追加装備に対応して具現化および構成することができ、光導体と発光装置あるいは光硬化装置のケース部材の間に（好適にはブシュ内に）取り付けることが可能である。それによって、既存で稼働中の照明装置あるいは光硬化装置に本発明に係る好適な光混合装置を追加装備し、それによって性能を向上させるとともに本発明に係る種々の利点を追加的に提供する可能性が得られる。

さらに、発光装置を備えたケース部材と光導体と発光装置と光導体の間に配置された光混合装置を有する医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置が本発明に係る課題を解決するために提案され、その際光混合装置が前述した光混合装置の種々の利点を有している。

好適な構成形態によれば、光混合装置を照明装置あるいは光硬化装置のケース部材内に取り付けることができ、その際前記光導体は取り付けスリーブによってケース部材上に固定するとともにケース部材および光混合装置から分離可能にし、また分離後に特に前記取り付けスリーブと共に加圧殺菌可能にする。この構成形態は構造、組み立て、および操作性上の技術観点において極めて好適であり、前述した種々の利点を可能にするものである。その際光導体を別の型式の光導体に交換するかあるいは使用後のものを新しく殺菌された光導体で代替するために、光導体を単純に分離して光混合装置を伴わずに前記照明装置あるいは光硬化装置のケース部材から取り外すことができる。加えて、ケース部材内において発光装置上に固定的に取り付けられた光混合装置においてその混合装置が発光装置を密閉式に被包するようにし、従って発光装置を湿気と汚染および／または損傷から防護することも可能である。それによって発光装置上の追加的な防護ガラスを省略し、効率を低下させる境界面反射を最小化することができる。

医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置の別の好適な構成形態において、光混合装置と光導体の間に調節および／または圧接装置を配置することができ、それによって（少なくとも間接的に）前記光導体と光混合装置を取り外し可能かつ好適には弾力的に結合し得るようにする。その際一方で、光混合装置を幾何光学的に定義された方式で前記光導体と結合するように前記の調節あるいは圧接装置を設置し、光混合装置は前記光導体の取り外しに際してその光導体と共に（照明あるいは光硬化）装置から除去し加圧殺菌工程に伴って、好適には加圧殺菌の前に初めて光導体から取り外される。しかしながら好適には、ケース部材内で光混合装置を発光装置の手前に配置してそこに固定し、また取り付けスリーブ、例えば差し込み結合部材として形成されたブシュ・スリーブ構成を使用して再び光導体をケース部材と結合する。その際好適には前記差し込み構造を使用して前記の調節および／または圧接装置を形成することができ、それによって間接的に光導体を光混合装置に対して取り外し可能に配置するとともに調節し、その際ロックされた状態で好適にはさらに弾力的な結合を形成する。それによって前述した光学構成要素の簡便かつ高信頼性の調節および位置設定を保証することができ、その際弾力性のため予圧を形成することができ、それが光学構成要素の遊びの無い配置を全稼働温度領域において保証する。

医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のさらに別の好適な構成形態において、調節および／または圧接装置により所定の圧接圧力をもって光導体を光混合装置の方向に付勢することができ、それによって光混合要素の光放射面を光導体の光入射面に対して定義して配置することができる。この実施形態において調節および／または圧接装置が定義された圧接圧力、従って定義された予圧を光導体と光混合装置の間に保証し、従ってそれらが全稼働温度にわたって確実かつ遊び無しに相互配置されることが可能になる。その際例えば、光混合装置の放射面と光導体の入射面の間に定義された一定の間隙を設定および形成するために、光混合装置と光導体の最高品質の平坦化された表面の間にストッパを設けるかあるいは両方の光学表面の周囲領域に薄いスペーサを取り付けるかあるいは蒸着させることも可能である。例えば蒸着によって両方の光学面のうちの一方の上に形成することができるマイクロスペーサの場合、波長の１／４未満の超顕微鏡的な間隙を形成することができ、それによって光混合要素と光導体の光学表面上の境界面反射をさらに最大限に消去することができる。しかしながら一般的には１００ないし２００μｍのオーダの間隙を設定すれば充分である。

医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のさらに別の好適な実施形態において、調節および／または圧接装置が光混合装置と光導体の間に特に圧接圧力を維持しおよび／または調節を保証しそれと同時に熱膨張動作を補償するための弾力的な伸張リザーブを備えることができる。その種の弾力的な伸張リザーブによって全ての温度および全ての稼働条件に際して光導体と光混合装置の間の極めて信頼性の高い位置設定および調節が保証および維持され、その際弾力性のために予圧を形成することができ、それが光学構成要素の遊びの無い配置を全稼働温度領域において保証する。

医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のさらに別の好適な実施形態において、調節および／または圧接装置が少なくとも１個のバネ要素、特に環状バネを備え、それがスリーブあるいはブシュの窪み部、特に環状溝部によって係止され、その際前記バネ要素は前記窪み部、特に環状溝部の形状および／または配置によって光混合要素に対してのその光混合要素の軸方向への光導体の圧接圧力を形成し得るように共働作用する。それによってその種の調節および／または圧接装置の簡便、確実、かつ実証された構造的実施形態が提供される。好適にはその種の環状バネ要素は例えば高弾力性シリコン材料からなるＯ−リングとして使用することができ、その際前記シリコンＯ−リングが前述した両方の光学要素の相互間あるいは適宜なストッパに対しての軸方向の圧接を保証し従って該当する表面間の正確な離間を達成するような方式で前記シリコンＯ−リングが差し込みおよび係止に際して半径方向のみでなく軸方向にも予荷重されるように、前記のスリーブおよびブシュの環状溝部が互いに偏位して配置される。しかしながら、その種のバネ要素はその他の多様な形態で具備することが可能であり、例えばバネ圧力で付勢され半径方向に誘導される球体をケース部材のブシュ領域内に設け、それを光導体のスリーブ内の適宜な環状溝部によって係止し得るようにする。しかしながら、光導体のブシュが照明装置および／または光硬化装置のケース部材に対して旋回可能でかつ取り外し可能に取り付けられるような方式で調節および／または圧接装置を構成することが好適である。

さらに、全長にわたってあるいは一部がマルチコアで具現化され、同時に少なくとも部分領域群内に円錐形の個別ファイバ群を有するかあるいはその中で円錐形に延在するモノコア光導体断片を使用し、従ってその種の光導体が特に光放射側の端部に向かって先細となり従って発光装置の全放射出力がより小さい放射側面積に集約され、従って照明される面あるいは光照射される面の出力およびエネルギー密度が高められるような光導体を提供することも好適である。

次に、本発明について添付図面に示された実施形態を参照しながらより詳細に説明する。

その他の詳細、特徴、ならびに種々の利点は、添付図面を参照しながら以下に記述する本発明の好適な実施例の説明によって明らかにされる。

歯科材料を重合するための光硬化装置の発光装置と硬化される歯科材料への照射を行うための光導体の間に取り付けられた本発明に係る光混合装置の一実施例を示した概略断面図である。

図１には歯科材料を重合するための光硬化装置の発光装置１が示されており、光路内でそれに後続して取り付けられた光混合装置２を有していて、その光混合装置２は前記発光装置１と光導体３の間に存在している。発光装置１は担体とその上に配置された発光ダイオード群４を備え、それらの発光ダイオードはその放射スペクトルに関して互いに相異している。発光ダイオード群の光は反射器５によって光混合装置および光導体の方向に集束される。それらの発光ダイオード４と反射器５の手前にミネラル保護ガラス６が存在しており、空気と固体あるいは固体と空気の間の入射側ならびに放射側の光の相遷移に際しての光損失と反射を最小化するために前記保護ガラスは両側が反射防止処理されている。

光混合装置２は例えば繊維強化ポリスルホン樹脂等の耐熱性樹脂からなるホルダ７と光混合要素８を備える。その際ホルダ７を使用して光混合要素８がケース部材内の光経路中で１００μｍないし２００μｍの定義された距離をもって保護ガラス６の後方に配置され保持される。光混合要素は１０ｍｍの直径と８ｍｍの長さを有し、それによって反射器５から光放射側の内周輪郭まで含めて発光装置１の全面積を完全に遮蔽する。その際光混合要素８は（図示されていないが）屈折率１．６を有する高屈折コアガラスからなる内側コアとそれを同心上に被包する屈折率１．５の外被ガラス層とからなり、前記外被ガラス層は外周側に追加的に鏡面仕上げを有していて（その外側に接続して）薄い樹脂保護被覆を備える。

その際この光混合要素８全体は円筒形状に形成され、平坦に切削されかつ微細に研磨された光入射面および光放射面を備え、それらの表面粗度は１００ｎｍ未満の範囲となるとともにさらに反射防止被覆を有する。光混合要素８は力ばめによってホルダ７内に固定され、さらに特殊接着剤によって追加的に補強されるとともにホルダに対して密閉して封鎖される。ホルダ７は、（図示されていない）ケース部材内に固定されるとともに光導体３のための差し込み保持の一部を成す樹脂製ブシュ９を被包する。円筒形の樹脂製ブシュ９は内周側に環状溝部１０を備え、その中にシリコンＯ−リング１１が挿入される。このＯ−リング１１は繊維強化されたポリスルホン樹脂製の樹脂スリーブ部材１３内の対応する環状溝部１２と嵌め込み結合され、従ってそのスリーブ部材を予荷重しながら光混合装置２に対して所定位置に保持する。中空状に形成された樹脂スリーブ１３内に光導体３が存在し、その光導体はダブルバテッド（ｄｏｕｂｌｅ ｂｕｔｔｅｄ）加工されたファイバ束とそのファイバ束全体を被包して物質接着方式で結合し保護および補強する樹脂被覆材１５を有し、それがさらに物質接着方式によって樹脂スリーブ１３と接着して結合される。

この実施例において、樹脂スリーブ１３がその遠位側端部上に留め輪を備えその留め輪がＯ−リング１１によって予荷重して付勢されて樹脂製ブシュ９に対して当接するようにされその際光混合要素８の樹脂製ブシュ９内でホルダ７を介して位置は正確であるものの軸周りで回転動作可能に設置および固定されることによって、光導体１４の光入射面と光混合要素８の光放射面の間の調節が間接的に実施される。この方式によって光混合要素８の光放射側の表面と光導体１４の光入射側の表面の間約１００μｍの一定的な離間距離が保証される。その際光導体３は樹脂スリーブ１３を介して高弾力性シリコン製のＯ−リング１０を有する樹脂製ホルダ９内に回転可能に収容される。その際ファイバ束１４の光入射側直径は光混合要素８の光放射側の直径に正確に一致して１０ｍｍとなり、他方ファイバ束１４の遠位側の端部は光放射部に向かって一様に８ｍｍまで先細となる。各発光ダイオード４はそれぞれの出力を互いに分離して調節および監視することができるように互いに分離して電子制御可能であり、それによって一方で発光ダイオードを過負荷にするかあるいは損傷させることなくその限界出力領域まで稼働させることができ、また他方ではその出力を独立して制御し得るようにする。それによって、追加的な光混合によって所要の光色および／または所要の放射スペクトルを複数の発光ダイオードから提供し光混合要素８内で混合して均質化することができるような方式で、多様な放射スペクトルを有する発光ダイオード群を制御することができる。光導体３はその遠位側端部近傍に光入射軸に対して約６０°の角度差を有する湾曲部を備える。

上述の実施例における全ての定義および数値は単に例示であることが理解され、請求項の保護範囲内において変更可能である。ここでは本発明を歯科用硬化装置内での適用に基づいて説明したが、本発明の基礎的な概念は光導体を必要とするその他の装置においても有効に適用可能であり、特に例えば内視鏡等の医療機器、または医学研究、研究所内での使用、あるいは産業上の目的のためのその他の光源に適用可能である。

Claims (18)

1. 医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のための光混合装置であって装置が発光装置を備えたケース部材と光導体を備えてなる光混合装置であり、
   前記光混合装置（２）が好適には少なくとも１種類の透明性材料、特にガラスからなる棒形状の光混合要素（８）とホルダ（７）を備えてなり、前記ホルダによって前記光混合装置（２）が前記発光装置（１）と光導体（３）の間に取り付け可能であるとともにその光導体（３）から取り外し可能に所定位置に保持されることを特徴とする光混合装置。
2. 光混合要素（８）を回転対称形状に形成することを特徴とする請求項１記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のための光混合装置。
3. 光混合要素（８）が円筒形状に形成され、好適には平坦な光入射面および／または光放射面を有することを特徴とする請求項１または２記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のための光混合装置。
4. 光入射面および光放射面が研磨された表面および／または表面処理あるいはその他の反射低減被覆を有するか、および／または浸漬媒体で浸漬可能であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のための光混合装置。
5. 光混合要素（８）が光誘導性の材料を含んでなり、好適には特にコアグラスから形成され第１の屈折率を有する少なくとも１つの光誘導性コアと、特にクラッドガラスとして形成され第２の屈折率を有する光誘導性の外被部を含み、その際前記第２の屈折率が前記第１の屈折率よりも小さく、特に少なくとも０．１ユニット小さくなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のための光混合装置。
6. 光混合要素（８）がその周囲面上に反射性を高める被覆あるいは反射性スリーブを備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のための光混合装置。
7. 光混合要素（８）の直径を好適には２ｍｍないし２０ｍｍ、さらに好適には６ｍｍないし１５ｍｍ、特に８ｍｍないし１３ｍｍとし、また光混合要素（８）の長さを直径の０．５倍超、特に直径の０．８倍超でかつ好適には光混合要素の直径の５倍未満、特に光混合要素（８）の直径の２倍未満とすることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のための光混合装置。
8. 光混合要素（８）を反射性の側壁を有する中空部材として形成することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のための光混合装置。
9. 光混合装置（２）が、好適には高耐熱性樹脂、特にスルホン、エーテルケトン、あるいはイミド樹脂、またはそれらの樹脂の複合材料を含んだ、取り付けスリーブを備え、その取り付けスリーブと光混合要素（８）が好適には力ばめおよび／または物質接着方式によって結合され、その際前記取り付けスリーブが好適には光導体（３）および／または発光装置（１）に対して自律調整されるような方式でそれらのうちの少なくとも一方と結合可能であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のための光混合装置。
10. 光混合要素（８）の光入射面および／または光放射面の少なくとも一方をアプラナー方式で形成することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のための光混合装置。
11. 光混合装置（２）を照明装置あるいは光硬化装置のケース部材内に取り付けることができ、その際光導体（３）の交換に際して前記光混合装置はケース部材内に残留し得ることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のための光混合装置。
12. 光混合装置（２）を照明装置あるいは光硬化装置への追加装備に対応して具現化および構成することができ、光導体（３）と発光装置（１）あるいは光硬化装置のケース部材の間に（好適にはブシュ内に）取り付けることが可能であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置のための光混合装置。
13. 発光装置を備えたケース部材と光導体（３）と発光装置（１）と光導体（３）の間に配置された請求項１ないし１２のいずれかに記載の光混合装置（２）を有する医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置。
14. 光混合装置（２）を照明装置あるいは光硬化装置のケース部材内に取り付けることができ、その際光導体（３）は取り付けスリーブによってケース部材上に固定するとともにケース部材および光混合装置（２）から分離可能にし、また分離後に特に前記取り付けスリーブと共に加圧殺菌可能であることを特徴とする請求項１４記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置。
15. 光混合装置（２）と光導体（３）の間に調節および／または圧接装置を配置し、それによって、少なくとも間接的に、前記光導体（３）と光混合装置（２）を取り外し可能かつ好適には弾力的に結合し得ることを特徴とする請求項１３または１４記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置。
16. 調節および／または圧接装置により所定の圧接圧力をもって光導体（３）を光混合装置（２）の方向に付勢することができ、それによって光混合要素（８）の光放射面を光導体（３）の光入射面に対して定義して配置することができることを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれかに記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置。
17. 調節および／または圧接装置が、特に圧接圧力を維持しおよび／または調節を保証しそれと同時に熱膨張動作を補償するための弾力的な伸張リザーブを光混合装置（２）と光導体（３）の間に備えることを特徴とする請求項１３ないし１６のいずれかに記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置。
18. 調節および／または圧接装置が少なくとも１個のバネ要素、特に環状バネを備え、それがスリーブおよび／またはブシュの窪み部、特にスリーブとブシュの環状溝部（１０，１２）によって係止され、その際前記バネ要素は前記窪み部、特に環状溝部（１０，１２）の形状および／または配置によって光混合要素（８）に対してのその光混合要素の軸方向への光導体（３）の圧接圧力を形成し得るように共働作用することを特徴とする請求項１３ないし１７のいずれかに記載の医療用あるいは歯科医療用照明装置、特に歯科材料を重合するための光硬化装置。

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