JPWO2019188264A1 - Light irradiation device - Google Patents

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菜津子 北田
高弘 川田
高弘 川田
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孝明 野崎
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貴明 武石
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Abstract

光照射装置(100)は、波長および光軸が異なる光を出射する複数の光源(101a,101b)と、複数の光源(101a,101b)の光を1軸の光学系で導光させる導光路(102)と、複数の光源(101a,101b)と導光路(102)との間に設けられ、複数の光源(101a,101b)から出射された光の入射角度範囲を拡大させて導光路(102)の一端に入射させるレンズ(103)とを備える。また、複数の光源(101a,101b)とレンズ(103)との間に、導光路(102)の光軸上に所定の大きさを有し導光路(102)への光の入射を防ぐ遮光部を備えてもよい。The light irradiation device (100) is a light guide path that guides light from a plurality of light sources (101a, 101b) that emit light having different wavelengths and optical axes, and light from the plurality of light sources (101a, 101b) with a single-axis optical system. (102) is provided between the plurality of light sources (101a, 101b) and the light guide path (102), and the incident angle range of the light emitted from the plurality of light sources (101a, 101b) is expanded to expand the light guide path (102). It is provided with a lens (103) that is incident on one end of 102). Further, a light shield having a predetermined size on the optical axis of the light guide path (102) between the plurality of light sources (101a, 101b) and the lens (103) to prevent light from entering the light guide path (102). It may be provided with a part.

Description

この発明は、波長および光軸が異なる2つの光源を1軸の光軸系で導光させる光照射装置に関する。 The present invention relates to a light irradiation device that guides two light sources having different wavelengths and optical axes with a single-axis optical axis system.

異なる2つの光源を対象物に照射させ、反射光を波長別に分光することで、対象物の状態を波長別に検出することができる。このような光学系を有する光照射検出装置は、例えば、齲蝕歯の検出に用いることができる。 By irradiating an object with two different light sources and dispersing the reflected light by wavelength, the state of the object can be detected by wavelength. A light irradiation detection device having such an optical system can be used, for example, for detecting caries teeth.

関連する技術として、従来、例えば、内視鏡の導光部材(ライトガイド)と光源との間に球レンズを配置し、輝度ムラを均一化させる技術がある(例えば、下記特許文献1参照。)。また、内視鏡の導光部材(ライトガイド)に対し、調光機構により照明光の強度分布を中心と周辺部の差を抑制した技術がある(例えば、下記特許文献2参照。)。また、プロジェクタ等のレーザ光源を集光レンズにより導光手段の入射端面に対し垂直以外の角度で入射させることで、均一な強度分布を得る技術がある(例えば、下記特許文献3参照。)。また、波長の異なる複数の光源を光ファイバ内で混合する場合に、光ファイバ内における発色光の変化を抑制する技術がある(例えば、下記特許文献4参照。)。 As a related technique, conventionally, for example, there is a technique of arranging a spherical lens between a light guide member (light guide) of an endoscope and a light source to make uneven brightness uniform (see, for example, Patent Document 1 below). ). Further, there is a technique for suppressing the difference between the center and the peripheral portion of the intensity distribution of the illumination light by a dimming mechanism for the light guide member (light guide) of the endoscope (see, for example, Patent Document 2 below). Further, there is a technique for obtaining a uniform intensity distribution by injecting a laser light source such as a projector with a condenser lens at an angle other than perpendicular to the incident end surface of the light guide means (see, for example, Patent Document 3 below). Further, there is a technique for suppressing a change in colored light in an optical fiber when a plurality of light sources having different wavelengths are mixed in the optical fiber (see, for example, Patent Document 4 below).

特開2003−126033号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-126033 特開2015−195974号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-195974 国際公開第2013/088466号International Publication No. 2013/088466 特開2016−133737号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-133737

しかしながら、上述した従来の技術は、短い導光路内で複数の波長の光源の光の強度パターン(色ムラ)を小さくするよう混色させることができなかった。特許文献1〜3の技術は、光源は単色光であり、複数の波長の光源を有していない。特許文献4の技術では、光ファイバを導波させながら光軸方向での発光色の変化(色ムラ)を抑制するものであり、光ファイバを短くした場合に色ムラを抑制することができない。 However, the above-mentioned conventional technique cannot mix colors so as to reduce the light intensity pattern (color unevenness) of light sources having a plurality of wavelengths in a short light guide path. In the techniques of Patent Documents 1 to 3, the light source is monochromatic light and does not have a light source having a plurality of wavelengths. The technique of Patent Document 4 suppresses a change in emission color (color unevenness) in the optical axis direction while guiding an optical fiber, and cannot suppress color unevenness when the optical fiber is shortened.

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、複数の波長の光源を一軸の光学系で導光させ、光学系の長さが短くても色ムラを抑制できる光照射装置を提供することを目的とする。 The present invention provides a light irradiation device capable of suppressing color unevenness even if the length of the optical system is short by guiding light sources having a plurality of wavelengths with a uniaxial optical system in order to solve the above-mentioned problems caused by the prior art. The purpose is to do.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる光照射装置は、波長および光軸が異なる光を出射する複数の光源と、複数の前記光源の光を1軸の光学系で導光させる導光路と、複数の前記光源と前記導光路との間に設けられ、複数の前記光源から出射された光の入射角度範囲を拡大させて前記導光路の一端に入射させるレンズと、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the light irradiation device according to the present invention uses a plurality of light sources that emit light having different wavelengths and optical axes, and a single-axis optical system that emits light from the plurality of light sources. A light guide path for guiding light, a lens provided between the plurality of light sources and the light guide path, and a lens that expands the incident angle range of light emitted from the plurality of light sources and causes the light to enter one end of the light guide path. It is characterized by having.

また、複数の前記光源と前記レンズとの間に設けられ、前記導光路の光軸上に所定の大きさを有し前記導光路への前記光の入射を防ぐ遮光部を備えたことを特徴とする。 Further, the light source is provided between the plurality of light sources and the lens, and has a light-shielding portion having a predetermined size on the optical axis of the light guide path and preventing the light from entering the light guide path. And.

また、前記レンズは球レンズであることを特徴とする。 Further, the lens is a spherical lens.

また、前記球レンズの直径に対し、前記導光路のコア径が同一または、それ以下であることを特徴とする。 Further, the core diameter of the light guide path is the same as or smaller than the diameter of the spherical lens.

また、前記遮光部は、前記レンズの入射面側に形成された吸収体、または反射体であることを特徴とする。 Further, the light-shielding portion is characterized by being an absorber or a reflector formed on the incident surface side of the lens.

また、前記導光路の一端から入射された複数の波長の光を、前記導光路を介して対象物に照射することを特徴とする。 Further, it is characterized in that light of a plurality of wavelengths incident from one end of the light guide path is irradiated to an object through the light guide path.

また、前記導光路の一端から入射された複数の波長の光を、前記導光路を介して対象物に照射させ、前記対象物からの反射光に基づき、前記対象物の表面状態を検出することを特徴とする。 Further, light of a plurality of wavelengths incident from one end of the light guide path is irradiated to the object through the light guide path, and the surface state of the target object is detected based on the reflected light from the light guide path. It is characterized by.

また、複数のうち一方の前記光源は、前記対象物としての歯牙への照射により歯垢が蛍光する波長であり、他方の前記光源は、前記歯牙への照射による歯垢の蛍光が生じない波長であり、一方および他方の前記光源を時分割駆動したときにそれぞれ前記反射光の光強度差に基づき、前記歯垢を検出する制御回路を備えたことを特徴とする。 Further, one of the plurality of light sources has a wavelength at which plaque fluoresces due to irradiation of the tooth as the object, and the other light source has a wavelength at which plaque does not fluoresce due to irradiation with the tooth. The light source is provided with a control circuit for detecting plaque based on the difference in light intensity of the reflected light when the one and the other light sources are driven in a time-divided manner.

この発明にかかる光照射装置によれば、複数の波長の光源を一軸の光学系で導光させ、光学系の長さが短くても色ムラを抑制できるという効果を奏する。 According to the light irradiation device according to the present invention, a light source having a plurality of wavelengths is guided by a uniaxial optical system, and even if the length of the optical system is short, color unevenness can be suppressed.

図1は、実施の形態1にかかる光照射装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the light irradiation device according to the first embodiment. 図2は、実施の形態1にかかる光照射装置のレンズによる光分散を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing light dispersion by the lens of the light irradiation device according to the first embodiment. 図3は、実施の形態1にかかる光照射装置による2波長の光の色ムラのシミュレーション結果の色分布を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a color distribution of a simulation result of color unevenness of light having two wavelengths by the light irradiation device according to the first embodiment. 図4は、実施の形態1にかかる光照射装置による2波長の光の色ムラの解析モデルを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an analysis model of color unevenness of light having two wavelengths by the light irradiation device according to the first embodiment. 図5は、実施の形態1にかかる光照射装置による2波長の光の色ムラの解析結果を数値化した図表である。FIG. 5 is a chart in which the analysis results of color unevenness of light having two wavelengths by the light irradiation device according to the first embodiment are quantified. 図6は、2波長光源のうち一波長の光の分散状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a dispersed state of light of one wavelength among the two wavelength light sources. 図7は、実施の形態2にかかる光照射装置の構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the light irradiation device according to the second embodiment. 図8は、実施の形態2にかかる光照射装置の遮光部による光の色ムラの解析結果を数値化した図表である。FIG. 8 is a chart in which the analysis results of light color unevenness due to the light-shielding portion of the light irradiation device according to the second embodiment are quantified. 図9は、実施の形態2にかかる光照射装置の遮光部のサイズと色ムラの関係を示す図表である。FIG. 9 is a chart showing the relationship between the size of the light-shielding portion of the light irradiation device according to the second embodiment and the color unevenness. 図10は、各実施の形態にかかる光照射装置の他の構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another configuration example of the light irradiation device according to each embodiment. 図11は、歯牙の各位置による自家蛍光強度の変化を説明する図表である。FIG. 11 is a chart illustrating a change in autofluorescence intensity depending on each position of the tooth. 図12は、歯垢検出歯ブラシの構成例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a plaque detection toothbrush. 図13は、実施の形態3にかかる光照射装置の各種レンズによる光分散を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing light dispersion by various lenses of the light irradiation device according to the third embodiment.

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光照射装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。 A preferred embodiment of the light irradiation device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1にかかる光照射装置の構成例を示す図である。図1(a)は正面図、図1(b)は側面図である。図1には、光照射検出装置100のうち、実施の形態1の主な構成にかかる光照射装置、すなわち光の出射構造部分のみを記載してある。光照射検出装置100の光検出部分の構造については後述する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the light irradiation device according to the first embodiment. 1 (a) is a front view and FIG. 1 (b) is a side view. In FIG. 1, among the light irradiation detection devices 100, only the light irradiation device according to the main configuration of the first embodiment, that is, the light emitting structure portion is shown. The structure of the light detection portion of the light irradiation detection device 100 will be described later.

光照射検出装置100の光の出射構造部分110は、複数の異なる波長の光源1,2(101)と、導光路102と、レンズ103と、を含み構成される。光源1(101a)と、光源2(101b)は、異なる波長の光を出射し、これら光源1,2(101a,101b)は、互いが近接して配置されているが、それぞれの光軸の中心位置は所定距離(ピッチ)Lだけ離れている。すなわち、光源1,2(101a,101b)の各中心(光軸)a,bは、導光路102の光軸Oに対し、それぞれL/2の軸ズレを有している。 The light emitting structure portion 110 of the light irradiation detection device 100 includes light sources 1 and 2 (101) having different wavelengths, a light guide path 102, and a lens 103. The light source 1 (101a) and the light source 2 (101b) emit light having different wavelengths, and the light sources 1 and 2 (101a, 101b) are arranged close to each other, but have their respective optical axes. The center positions are separated by a predetermined distance (pitch) L. That is, the centers (optical axes) a and b of the light sources 1 and 2 (101a, 101b) each have an axis deviation of L / 2 with respect to the optical axis O of the light guide path 102.

図1では、光源1,2(101a,101b)が出射する光束は平行光であり、導光路102の径(図の上下方向長さ)Wと、2つの光源1,2(101a,101b)がそれぞれ出射する光束の径W1+W2はほぼ等しい。 In FIG. 1, the luminous flux emitted by the light sources 1 and 2 (101a, 101b) is parallel light, and the diameter W of the light guide path 102 (length in the vertical direction in the figure) W and the two light sources 1, 2 (101a, 101b). The diameters of the light sources W1 + W2 emitted by each of them are almost the same.

導光路102は、光を導波する部材であればよく、例えば光ファイバや筒状のリフレクターを用いることができる。光源1,2(101a,101b)と、導光路102の間には、レンズ103が設けられる。図1の例では、レンズ103は球レンズである。レンズ103は、光源1,2(101a,101b)から出射された光A,Bの入射角度範囲を拡大させて導光路102の一端に入射させる。このレンズ103は、例えば、導光路102である光ファイバの入射端面に設けられ、光源1,2(101a,101b)からそれぞれ出射された光を入射位置別に角度を分散させて、導光路102内を伝搬させる。 The light guide path 102 may be any member as long as it is a member that guides light, and for example, an optical fiber or a tubular reflector can be used. A lens 103 is provided between the light sources 1 and 2 (101a, 101b) and the light guide path 102. In the example of FIG. 1, the lens 103 is a spherical lens. The lens 103 expands the incident angle range of the lights A and B emitted from the light sources 1 and 2 (101a, 101b) and causes them to be incident on one end of the light guide path 102. The lens 103 is provided, for example, on the incident end surface of the optical fiber which is the light guide path 102, and disperses the angles of the light emitted from the light sources 1 and 2 (101a, 101b) according to the incident position in the light guide path 102. Propagate.

例えば、レンズ(球レンズ)103は、屈折率n=1.51、直径φ=3.0mm、導光路102は、アクリル樹脂製であり、屈折率n=1.49、コア直径φ(W)=3.0mmである。光源1,2(101a,101b)は、それぞれ面発光するLEDやLD(Laser Diode)が用いられる。光源1,2(101a,101b)はそれぞれ1.5mm×3mmの大きさを有し、ピッチLは1.5mmである。例えば、光源1(101a)が出射する光の波長は405nm、光源2(101b)が出射する光の波長は465nmである。 For example, the lens (spherical lens) 103 has a refractive index n = 1.51 and a diameter φ = 3.0 mm, and the light guide path 102 is made of acrylic resin and has a refractive index n = 1.49 and a core diameter φ (W). = 3.0 mm. As the light sources 1 and 2 (101a and 101b), surface emitting LEDs and LDs (Laser Diodes) are used, respectively. The light sources 1 and 2 (101a and 101b) each have a size of 1.5 mm × 3 mm, and the pitch L is 1.5 mm. For example, the wavelength of the light emitted by the light source 1 (101a) is 405 nm, and the wavelength of the light emitted by the light source 2 (101b) is 465 nm.

図2は、実施の形態1にかかる光照射装置のレンズによる光分散を示す図である。図1に示したレンズ103が球レンズであり、この球レンズ103による光分散を説明する。図2では、光軸Oの上半部に配置された一方の光源1(101a)から出射される光の分散状態を示している。 FIG. 2 is a diagram showing light dispersion by the lens of the light irradiation device according to the first embodiment. The lens 103 shown in FIG. 1 is a spherical lens, and the light dispersion by the spherical lens 103 will be described. FIG. 2 shows a dispersed state of light emitted from one of the light sources 1 (101a) arranged in the upper half of the optical axis O.

球レンズ103に入射する平行光の光束Aは、球レンズ103のどの位置に入射し、屈折するかによって、異なる角度方向に進行方向を変える。この球レンズ103を設けて光束Aの導光路102内への入射角度範囲を拡大させることで、異なる2波長の光を混色でき、色ムラを解消することができる。 The luminous flux A of the parallel light incident on the spherical lens 103 changes the traveling direction in different angular directions depending on the position of the spherical lens 103 where it is incident and refracted. By providing the spherical lens 103 and expanding the incident angle range of the luminous flux A into the light guide path 102, light of two different wavelengths can be mixed and color unevenness can be eliminated.

入射角度範囲の拡大のためには、球レンズ103を用いるに限らない。レンズ103を用いることで、球レンズに限らずに入射角度範囲を拡大させることができる。 The spherical lens 103 is not limited to being used for expanding the incident angle range. By using the lens 103, it is possible to expand the incident angle range, not limited to the spherical lens.

(光学シミュレーションによる2波長の混合状態の検出)
図3は、実施の形態1にかかる光照射装置による2波長の光の色ムラのシミュレーション結果の色分布を示す図である。図1に示す光照射検出装置100により、2波長の異なる光を導光路(光ファイバ)102に入射させ、導光路102面内の各地点の光を照明解析ソフトウェアにより解析した、2つの波長の光の強度パターン(分散状態)を示している。
(Detection of mixed state of two wavelengths by optical simulation)
FIG. 3 is a diagram showing a color distribution of a simulation result of color unevenness of light having two wavelengths by the light irradiation device according to the first embodiment. Light of two wavelengths is incident on the light guide path (optical fiber) 102 by the light irradiation detection device 100 shown in FIG. 1, and light at each point in the light guide path 102 plane is analyzed by illumination analysis software. It shows the light intensity pattern (dispersed state).

色ムラのない状態とは、導光路102面内で2つの波長の光のパターン(強度分布)が一致していることであり、面内に光強度分布を持つこと自体は差し支えない。色ムラがある状態とは、2つの波長の光のパターンが一致しない状態で、たとえば、ある部分では第1の波長のみ、ある部分では第2の波長のみが存在するような、面内の各波長の光強度分布に差を持つ状態のことである。 The state without color unevenness means that the light patterns (intensity distributions) of the two wavelengths match in the light guide path 102 plane, and it is permissible to have the light intensity distribution in the plane. A state with color unevenness is a state in which the patterns of light of two wavelengths do not match, for example, each part in the plane has only the first wavelength in a certain part and only the second wavelength in another part. It is a state in which there is a difference in the light intensity distribution of wavelengths.

図3(a),(b)は、それぞれ導光路(光ファイバ)102の入射面からの位置を示し、(a)は導光路(光ファイバ)102入口(光束Aの入射面)から2mm、(b)は入射面から14mmの位置における各波長を合わせた光強度パターン(分散状態)を示す。 3 (a) and 3 (b) show the positions of the light guide path (optical fiber) 102 from the incident surface, respectively, and FIG. 3 (a) is 2 mm from the light guide path (optical fiber) 102 inlet (incident surface of the luminous flux A). (B) shows a light intensity pattern (dispersed state) in which each wavelength is combined at a position 14 mm from the incident surface.

これら図3(a),(b)には、実施の形態1の光照射検出装置100の構造、すなわち、導光路(光ファイバ)102と球レンズ103を備えた構造と、従来技術に相当する光ファイバのみの構造、についての光強度パターン(分散状態)を示している。 These FIGS. 3 (a) and 3 (b) correspond to the structure of the light irradiation detection device 100 of the first embodiment, that is, the structure including the light guide path (optical fiber) 102 and the spherical lens 103, and the prior art. The light intensity pattern (distributed state) for the structure of only the optical fiber is shown.

実施の形態1の光照射検出装置100によれば、図3(a)の2mmで2色の混色が始まり、図3(b)の14mmでは2色が混色し、色ムラが解消されていることが示されている。 According to the light irradiation detection device 100 of the first embodiment, the two colors are mixed at 2 mm in FIG. 3 (a), and the two colors are mixed at 14 mm in FIG. 3 (b) to eliminate the color unevenness. Is shown.

これに対し、球レンズを有さない光ファイバのみの従来構造では、図3(a),(b)においてそれぞれの光A,Bが検出され、色ムラが解消されていないことが示されている。このように、球レンズ103を有する実施の形態1の光照射検出装置100によれば、導光路(光ファイバ)102の光軸(長さ)方向に対し従来技術の構造よりも短い距離で2波長の光の色ムラが解消できる。 On the other hand, in the conventional structure of only an optical fiber without a spherical lens, the respective lights A and B are detected in FIGS. 3 (a) and 3 (b), indicating that the color unevenness is not eliminated. There is. As described above, according to the light irradiation detection device 100 of the first embodiment having the spherical lens 103, the distance is shorter than the structure of the prior art with respect to the optical axis (length) direction of the light guide path (optical fiber) 102. Color unevenness of light of wavelength can be eliminated.

次に、図3に示した色分布図は、画像を目視するユーザの評価になるため、以下に示す数値化を試みた。導光路(光ファイバ)102内の光軸(長さ)方向に所定の間隔で評価面を設置し、各評価面内を所定のサイズメッシュ(例えば、51×51)で区切り、各メッシュに入射する光の強度を波長ごとに算出した。この際、メッシュごとに2波長の光の強度差を算出し、全メッシュの総和を取り、全光量で割った値を色ムラ度とした。 Next, since the color distribution map shown in FIG. 3 is evaluated by the user who visually observes the image, the following digitization was attempted. Evaluation surfaces are installed at predetermined intervals in the optical axis (length) direction in the light guide path (optical fiber) 102, and each evaluation surface is divided by a predetermined size mesh (for example, 51 × 51) and incident on each mesh. The intensity of the light to be emitted was calculated for each wavelength. At this time, the difference in the intensity of light of two wavelengths was calculated for each mesh, the sum of all the meshes was taken, and the value divided by the total amount of light was taken as the degree of color unevenness.

色ムラ度=Σ(I光A−I光B[W])/(I光A+I光B[W]) Color unevenness = Σ (I light A-I light B [W]) / (I light A + I light B [W])

この色ムラ度が小さい方が、導光路102面内における2波長の光源1,2(101a,101b)の光の強度パターンの差が小さく(類似している)、色ムラが小さいことを示す。 The smaller the degree of color unevenness, the smaller the difference (similar) in the light intensity patterns of the two wavelength light sources 1 and 2 (101a, 101b) in the light guide path 102 plane, and the smaller the color unevenness. ..

図4は、実施の形態1にかかる光照射装置による2波長の光の色ムラの解析モデルを示す図である。図4に示す解析モデル400では、2波長の光源1,2(102a,102b)から球レンズ1(401)を介して導光路1(402)に光を入射させる。導光路1(402)の出口(出射面)に、光照射検出装置100の球レンズ2(103)、および導光路2(導光路102)を配置した。 FIG. 4 is a diagram showing an analysis model of color unevenness of light having two wavelengths by the light irradiation device according to the first embodiment. In the analysis model 400 shown in FIG. 4, light is incident on the light guide path 1 (402) from the two wavelength light sources 1 and 2 (102a, 102b) via the spherical lens 1 (401). The spherical lens 2 (103) of the light irradiation detection device 100 and the light guide path 2 (light guide path 102) are arranged at the outlet (exit surface) of the light guide path 1 (402).

なお、従来技術に相当する構造については、図4の球レンズ103を取り外し、導光路1(402)に導光路2(導光路102)を近接させるモデルを用いている。 As for the structure corresponding to the prior art, a model is used in which the spherical lens 103 of FIG. 4 is removed and the light guide path 2 (light guide path 102) is brought close to the light guide path 1 (402).

図5は、実施の形態1にかかる光照射装置による2波長の光の色ムラの解析結果を数値化した図表である。図4に示す解析モデルの結果による2波長の光の色ムラ度を示す。縦軸は色ムラ度、横軸は導光路2(導光路102)の伝搬距離を示す。 FIG. 5 is a chart in which the analysis results of color unevenness of light having two wavelengths by the light irradiation device according to the first embodiment are quantified. The degree of color unevenness of light of two wavelengths based on the result of the analysis model shown in FIG. 4 is shown. The vertical axis represents the degree of color unevenness, and the horizontal axis represents the propagation distance of the light guide path 2 (light guide path 102).

図5に示すように、球レンズ2(103)が無い従来技術の構造においても、導光路102の伝搬距離が長くなるにしたがい、2波長の光A,Bの色ムラ度の値が小さくなっていく(すなわち、色ムラが低減されていく)。但し、伝搬距離が30mm以降の範囲では、色ムラ度の値が大きくなっていく(再び色ムラが生じる)傾向がある。 As shown in FIG. 5, even in the structure of the prior art without the spherical lens 2 (103), the value of the color unevenness of the two wavelengths of light A and B becomes smaller as the propagation distance of the light guide path 102 becomes longer. (That is, color unevenness is reduced). However, in the range where the propagation distance is 30 mm or more, the value of the degree of color unevenness tends to increase (color unevenness occurs again).

これに対し、実施の形態1の光照射検出装置100のように、球レンズ2(103)を有する構造では、導光路102の伝搬距離全域に亘って従来技術の構造よりも色ムラ度の値が小さく、従来技術よりも色ムラが解消されていることがわかる。特に、伝搬距離が短い範囲、例えば、0mm(光入口)〜14mmの範囲にかけて急激に色ムラ度の値が小さくなり、導光路102に入った光が短い距離で色ムラが解消されていることが示されている。 On the other hand, in the structure having the spherical lens 2 (103) like the light irradiation detection device 100 of the first embodiment, the value of the degree of color unevenness is higher than that of the structure of the prior art over the entire propagation distance of the light guide path 102. It can be seen that the color unevenness is eliminated as compared with the conventional technique. In particular, the value of the degree of color unevenness sharply decreases in a range where the propagation distance is short, for example, in the range of 0 mm (optical inlet) to 14 mm, and the color unevenness is eliminated in a short distance for the light entering the light guide path 102. It is shown.

以上説明した実施の形態1では、単一の導光路である導光路102に対し、異なる波長の光源1,2(101a,101b)からの光を入射させる。この際、導光路102の光軸Oに対し、光源1,2(101a,101b)の中心(光軸)a,bが軸ズレするが、導光路102の入射端に球レンズ等のレンズ103を配置する。これにより、導光路(光ファイバ)102面内における異なる波長の光源1,2(101a,101b)の光パターンを短い伝搬距離で類似させることができ、色ムラを解消できるようになる。 In the first embodiment described above, light from light sources 1 and 2 (101a, 101b) having different wavelengths is incident on the light guide path 102, which is a single light guide path. At this time, the centers (optical axes) a and b of the light sources 1 and 2 (101a, 101b) are displaced with respect to the optical axis O of the light guide path 102, but a lens 103 such as a spherical lens is located at the incident end of the light guide path 102. To place. As a result, the optical patterns of the light sources 1 and 2 (101a, 101b) having different wavelengths in the 102 planes of the light guide path (optical fiber) can be made similar in a short propagation distance, and color unevenness can be eliminated.

従来、光ファイバ内に光を導光させる構造が知られている。光が複数の箇所から発せられ、異なる波長の平行光だった場合、光ファイバ内では角度が保存されて伝播していくので、混色がおきなかったり、混色した箇所と混色していない箇所が交互に現れる。また、光が完全な平行光でない場合は、光が光ファイバを長距離伝搬していくうちに色ムラが低減されていく。 Conventionally, a structure that guides light into an optical fiber is known. When light is emitted from multiple locations and is parallel light of different wavelengths, the angles are preserved and propagated in the optical fiber, so there is no color mixing, or mixed colors and non-mixed areas alternate. Appears in. Further, when the light is not completely parallel light, the color unevenness is reduced as the light propagates over the optical fiber for a long distance.

ここで、光ファイバの材質は、プラスチックや石英等があるが、石英は高価であり、一般消費者向け商品や消耗品などには使用しづらい。ただし、低コストのプラスチックを用いる場合、使用する光の波長によっては自家発光が生じる。例えば、蛍光測定器では、対象物からの蛍光は照射光に対して光強度が微弱であることが多いため、プラスチックを用いるとしても少量、すなわち、光ファイバの長さ(伝搬距離)を短く抑えたい要望がある。 Here, the material of the optical fiber includes plastic, quartz, and the like, but quartz is expensive and difficult to use for general consumer products and consumables. However, when low-cost plastic is used, autofluorescence occurs depending on the wavelength of light used. For example, in a fluorescence measuring instrument, the fluorescence from an object often has a weak light intensity with respect to the irradiation light, so even if plastic is used, a small amount, that is, the length (propagation distance) of the optical fiber is kept short. I have a request.

この点、従来技術では、十分な伝搬距離(光ファイバの長さ)を確保しないと異なる光軸の複数光源からの光は分離したパターンを形成し、対象物の同じ領域に同じ光強度で照射させることができない問題を生じる。一方、光ファイバの長さを十分に確保しようとすると、小型化に支障が生じる律速条件となってしまう。 In this regard, in the prior art, unless a sufficient propagation distance (length of optical fiber) is secured, light from a plurality of light sources having different optical axes forms a separated pattern and irradiates the same region of the object with the same light intensity. It causes problems that cannot be caused. On the other hand, if an attempt is made to secure a sufficient length of the optical fiber, it becomes a rate-determining condition that hinders miniaturization.

これに対し、実施の形態1によれば、レンズでの屈折で光の出射角度範囲を分散させることで、導光路(光ファイバ)102面内における異なる波長の光源1,2(101a,101b)の光強度パターンを短い伝搬距離で類似させることができ、色ムラを解消できるため、導光路102としてプラスチックを用いた場合でも、光ファイバの長さ(伝搬距離)を短く抑えて色ムラを解消できる。加えて、プラスチックを用いることで、光照射装置のコストを低コスト化できるようになる。 On the other hand, according to the first embodiment, the light sources 1 and 2 (101a, 101b) having different wavelengths in the 102 planes of the light guide path (optical fiber) are dispersed by the refraction of the lens to disperse the light emission angle range. Since the light intensity pattern of the above can be made similar with a short propagation distance and color unevenness can be eliminated, the length (propagation distance) of the optical fiber can be kept short and the color unevenness can be eliminated even when plastic is used as the light guide path 102. it can. In addition, the use of plastic makes it possible to reduce the cost of the light irradiation device.

また、実施の形態1では、光照射検出装置100として、異なる波長の光を対象物に照射しその反射光を検出する構成としたが、これに限らず、異なる波長の光を対象物に照射するだけの光照射装置の構成であっても色ムラを抑える効果を有する。 Further, in the first embodiment, the light irradiation detection device 100 is configured to irradiate an object with light having a different wavelength and detect the reflected light, but the present invention is not limited to this, and the object is irradiated with light having a different wavelength. It has the effect of suppressing color unevenness even if the configuration of the light irradiation device is as simple as possible.

(実施の形態2)
実施の形態2では上述した実施の形態1で説明した光照射検出装置100と基本的構造は同じであり、より短い伝搬距離で色ムラを低減させる構成について説明する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, the basic structure is the same as that of the light irradiation detection device 100 described in the first embodiment described above, and a configuration for reducing color unevenness with a shorter propagation distance will be described.

図6は、2波長光源のうち一波長の光の分散状態を示す図である。実施の形態1の光照射検出装置100の構成において、一方の光源1(101a)から出射する光Aの分散状態を示している。 FIG. 6 is a diagram showing a dispersed state of light of one wavelength among the two wavelength light sources. In the configuration of the light irradiation detection device 100 of the first embodiment, the dispersed state of the light A emitted from one of the light sources 1 (101a) is shown.

球レンズ103の中央部分を通過して導光路(光ファイバ)102に入射する光は、屈折による角度変化が小さいためほぼ導光路(光ファイバ)102と平行のまま進行する。よって1回目の反射が起きるのに比較的伝播距離が必要となり、反射回数が相対的に少ないまま導光路102の出口(出射端)まで到達する。図6に示す例では、球レンズ103の中央部分(光軸O付近)を通った光Aが反射しにくく、光に片寄り(偏り)が生じ、導光路102の下半部の光強度が強いことが示されている。反射しない光や反射回数が少ない光は色ムラの原因となる。 The light that passes through the central portion of the spherical lens 103 and enters the light guide path (optical fiber) 102 travels in parallel with the light guide path (optical fiber) 102 because the angle change due to refraction is small. Therefore, a relatively long propagation distance is required for the first reflection to occur, and the light guide path 102 reaches the exit (emission end) with a relatively small number of reflections. In the example shown in FIG. 6, the light A passing through the central portion (near the optical axis O) of the spherical lens 103 is hard to be reflected, the light is biased (biased), and the light intensity of the lower half of the light guide path 102 is increased. It has been shown to be strong. Light that is not reflected or light that is reflected less frequently causes color unevenness.

実施の形態2では、このような光ファイバの中央部分(光軸O付近)を通過する光を取り除くことにより、より短い伝送距離で色ムラを解消するものである。 In the second embodiment, the color unevenness is eliminated in a shorter transmission distance by removing the light passing through the central portion (near the optical axis O) of the optical fiber.

図7は、実施の形態2にかかる光照射装置の構成例を示す図である。図7に示す構成において、実施の形態1と同様の構成部には同一の符号を付してある。図7の光照射検出装置100の入射構造部分710は、実施の形態1の入射構造部分110の各構成に加えて、導光路102の光軸O上には、球レンズ103の入射側に遮光部704を配置したものである。 FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the light irradiation device according to the second embodiment. In the configuration shown in FIG. 7, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals. In addition to each configuration of the incident structure portion 110 of the first embodiment, the incident structure portion 710 of the light irradiation detection device 100 of FIG. 7 shields light from the incident side of the spherical lens 103 on the optical axis O of the light guide path 102. The part 704 is arranged.

遮光部704は、例えば、φ1.2mmの大きさを有する円形状に形成されている。この遮光部704は、球レンズ103の入射側に直接、光を吸収する吸収体で形成することができる。例えば、吸収体は、黒インクを球レンズ103に塗布することで形成することができる。 The light-shielding portion 704 is formed in a circular shape having a size of, for example, φ1.2 mm. The light-shielding portion 704 can be formed of an absorber that absorbs light directly on the incident side of the spherical lens 103. For example, the absorber can be formed by applying black ink to the spherical lens 103.

遮光部704は、形成した大きさ部分(φ1.2mm)の光を導光路102側に通過させない構成であればよく、球レンズ103の光軸O上の入射面側に反射体を形成したものとしてもよい。反射体として、例えば金属膜の場合、遮光部704の反射光を吸収する黒体等を反射側(光源1,2の周囲等)に配置することが望ましい。このほか、反射体として、球レンズ103の光軸O上の入射面側に光の散乱面を形成したものとしてもよい。遮光部704をこれら金属膜や散乱面の反射体とした場合、金属膜や散乱面の反射光を吸収する黒体等を光の反射側(光源1,2の周囲等)に配置することが望ましい。 The light-shielding portion 704 may have a configuration that does not allow light of the formed size portion (φ1.2 mm) to pass to the light guide path 102 side, and has a reflector formed on the incident surface side on the optical axis O of the spherical lens 103. May be. As the reflector, for example, in the case of a metal film, it is desirable to arrange a black body or the like that absorbs the reflected light of the light-shielding portion 704 on the reflection side (around the light sources 1 and 2 and the like). In addition, as the reflector, a light scattering surface may be formed on the incident surface side on the optical axis O of the spherical lens 103. When the light-shielding portion 704 is a reflector of these metal films or a scattering surface, a black body or the like that absorbs the reflected light of the metal film or the scattering surface may be arranged on the light reflecting side (around the light sources 1 and 2). desirable.

また、光源1,2(101a,101b)が平行光を出射する構成の場合、遮光部704は、光源1,2(101a,101b)と、球レンズ103との間の位置に独立して配置してもよい。例えば、光源1,2(101a,101b)の出射面に遮光部704を形成してもよい。さらには、光源1,2(101a,101b)がLEDの場合、複数のLEDの発光素子の一部、すなわち、遮光部704の配置部分に該当する発光素子を設けない構成とすることで、光源101に遮光部704相当の機能を持たせてもよい。 Further, when the light sources 1 and 2 (101a and 101b) are configured to emit parallel light, the light shielding portion 704 is independently arranged at a position between the light sources 1 and 2 (101a and 101b) and the spherical lens 103. You may. For example, the light-shielding portion 704 may be formed on the exit surface of the light sources 1 and 2 (101a, 101b). Further, when the light sources 1 and 2 (101a, 101b) are LEDs, the light source is configured so that a part of the light emitting elements of the plurality of LEDs, that is, the light emitting element corresponding to the arrangement portion of the light shielding portion 704 is not provided. The 101 may have a function equivalent to the light-shielding portion 704.

図8は、実施の形態2にかかる光照射装置の遮光部による光の色ムラの解析結果を数値化した図表である。実施の形態1同様に、解析モデルを用いて2波長の光の色ムラ度を示す。縦軸は色ムラ度、横軸は導光路102の伝搬距離を示す。 FIG. 8 is a chart in which the analysis results of light color unevenness due to the light-shielding portion of the light irradiation device according to the second embodiment are quantified. Similar to the first embodiment, an analysis model is used to show the degree of color unevenness of light having two wavelengths. The vertical axis represents the degree of color unevenness, and the horizontal axis represents the propagation distance of the light guide path 102.

図8に示すように、実施の形態2の遮光部704を設けた場合、遮光部704を設けない場合よりも短距離で色ムラが解消することが示されている。図8の例では、伝搬距離が8mmの部分で最も色ムラ度の値が小さい。このため、実施の形態2では、導光路102の長さを8mm以下(例えば、5mm〜8mm程度)としても色ムラを解消できるようになる。 As shown in FIG. 8, it is shown that when the light-shielding portion 704 of the second embodiment is provided, the color unevenness is eliminated in a shorter distance than when the light-shielding portion 704 is not provided. In the example of FIG. 8, the value of the degree of color unevenness is the smallest in the portion where the propagation distance is 8 mm. Therefore, in the second embodiment, the color unevenness can be eliminated even if the length of the light guide path 102 is 8 mm or less (for example, about 5 mm to 8 mm).

図9は、実施の形態2にかかる光照射装置の遮光部のサイズと色ムラの関係を示す図表である。上記の遮光部704の異なるサイズごとの色ムラ(色ムラ度)を示す。縦軸は色ムラ度、横軸は導光路102の伝搬距離を示す。光源101、導光路102、球レンズ103の諸特性は上記実施の形態1と同様である。 FIG. 9 is a chart showing the relationship between the size of the light-shielding portion of the light irradiation device according to the second embodiment and the color unevenness. The color unevenness (color unevenness degree) for each different size of the light-shielding portion 704 is shown. The vertical axis represents the degree of color unevenness, and the horizontal axis represents the propagation distance of the light guide path 102. The characteristics of the light source 101, the light guide path 102, and the spherical lens 103 are the same as those in the first embodiment.

図9には、遮光部704の大きさをφ0.4mm、φ1.0mm、φ1.2mm(実施の形態2)、遮光部704無し(実施の形態1)の各特性を示している。これらの大きさのうち、実施の形態2で説明したように、遮光部704は、φ1.2mmの場合に伝搬距離が短く最も色ムラ度の値が小さい(色ムラが少ない)。例えば、色ムラ度の値0.2以下の条件では、遮光部704の大きさφ1.2mmが最も短い伝送距離で最も色ムラ度の値が小さくなる。このφ1.2mmで最も色ムラ度が小さい値は、伝搬距離は8.5mm程度である。 FIG. 9 shows the characteristics of the light-shielding portion 704 having a size of φ0.4 mm, φ1.0 mm, φ1.2 mm (Embodiment 2), and no light-shielding portion 704 (Embodiment 1). Of these sizes, as described in the second embodiment, when the light-shielding portion 704 has a diameter of 1.2 mm, the propagation distance is short and the value of the degree of color unevenness is the smallest (there is little color unevenness). For example, under the condition that the color unevenness value is 0.2 or less, the color unevenness value becomes the smallest when the size of the light-shielding portion 704 is φ1.2 mm and the transmission distance is the shortest. The value with the smallest degree of color unevenness at φ1.2 mm has a propagation distance of about 8.5 mm.

次いで、短い伝搬距離で見て、φ1.0mmの特性が色ムラ度の値が小さくなる。次にφ0.4、最後に遮光部704無しとなった。遮光部704無し、すなわち、遮光部704を設けない場合、色ムラ度の値0.2を条件とした場合、この0.2付近の値となるため、伝搬距離10mmまでの間の長さにすることはできず、より長い伝搬距離が必要となる。図9によれば、光源1,2(101a,101b)が出射する光A,Bの光束の大きさに対し、遮光部704のサイズを小さくするほど伝搬距離が必要となり、導光路102を短くした場合、色ムラが生じることが示されている。 Next, when viewed at a short propagation distance, the characteristic of φ1.0 mm reduces the value of the degree of color unevenness. Next, φ0.4, and finally, there was no light-shielding part 704. If there is no light-shielding portion 704, that is, if the light-shielding portion 704 is not provided, and the color unevenness value is 0.2, the value will be around 0.2. It cannot be done and requires a longer propagation distance. According to FIG. 9, the smaller the size of the light-shielding portion 704 is, the longer the propagation distance is required with respect to the magnitude of the luminous flux of the light A and B emitted by the light sources 1 and 2 (101a and 101b), and the light guide path 102 is shortened. If this is the case, it has been shown that color unevenness occurs.

図10は、各実施の形態にかかる光照射検出装置の他の構成例を示す図である。図10(a),(b)は、光源101として例えば、LEDのような拡散光を出射する光源を用いた構成例を示す。 FIG. 10 is a diagram showing another configuration example of the light irradiation detection device according to each embodiment. 10 (a) and 10 (b) show a configuration example using a light source such as an LED that emits diffused light as the light source 101.

図10(a)に示すように、拡散光を出射する光源1,2(101a,101b)と、球レンズ103との間には、光軸a,b上に中心が位置する2つのコリメートレンズ1101(1101a,1101b)を配置する。コリメートレンズ1101(1101a,1101b)は、光源1,2(101a,101b)が出射する拡散光を平行光に変換して球レンズ103に入射させる。 As shown in FIG. 10A, there are two collimating lenses whose centers are located on the optical axes a and b between the light sources 1 and 2 (101a and 101b) that emit diffused light and the spherical lens 103. 1101 (1101a, 1101b) is arranged. The collimating lens 1101 (1101a, 1101b) converts the diffused light emitted by the light sources 1 and 2 (101a, 101b) into parallel light and causes it to enter the spherical lens 103.

また、図10(b)に示す例は、拡散光を出射する光源1,2(101a,101b)と、球レンズ103との間に、光軸O上に中心が位置する1個の球レンズ1102を配置する。球レンズ1102は、光源1,2(101a,101b)が出射する拡散光を略平行光に変換して球レンズ103に入射させる。ここで、一方の光源1(101a)の光Aの光束は、球レンズ103の上半部に出射させる(遮光部704より下半部に出射させない)ようにし、他方の光源2(101b)の光Bの光束は、球レンズ103の下半部に出射させる(遮光部704より上半部に出射させない)ように、光源1,2(101a,101b)と球レンズ1102の間の距離等を調整する。 Further, in the example shown in FIG. 10B, one spherical lens whose center is located on the optical axis O between the light sources 1 and 2 (101a, 101b) that emit diffused light and the spherical lens 103. 1102 is placed. The spherical lens 1102 converts the diffused light emitted by the light sources 1 and 2 (101a, 101b) into substantially parallel light and causes it to enter the spherical lens 103. Here, the luminous flux of the light A of one light source 1 (101a) is emitted to the upper half of the spherical lens 103 (not emitted to the lower half of the light shielding portion 704), and the light flux of the other light source 2 (101b) is emitted. The luminous flux of the light B is set to the distance between the light sources 1 and 2 (101a, 101b) and the spherical lens 1102 so that the light flux is emitted to the lower half of the spherical lens 103 (not emitted to the upper half of the light shielding portion 704). adjust.

図10に示したように、光源1,2(101a,101b)が出射する光は、平行光に限らず拡散光であってもよく、LDのほかにLED等拡散光を用いてもよい。そして、導光路102の入口(入射端)に設ける球レンズ103に入射させる光をコリメートレンズ1101(1101a,1101b)を用いて平行光とすればよい。 As shown in FIG. 10, the light emitted by the light sources 1 and 2 (101a, 101b) is not limited to parallel light and may be diffused light, and diffused light such as an LED may be used in addition to LD. Then, the light incident on the spherical lens 103 provided at the entrance (incident end) of the light guide path 102 may be made into parallel light by using the collimating lens 1101 (1101a, 1101b).

以上の説明では、各実施の形態において、異なる波長の光A,Bの導光路102面内の光強度パターンを近似させ色ムラを抑える点について説明してきた。光強度パターンの一致を主に着目すると、2つの光源101(101a,101b)は、同時発光させることになる。 In the above description, it has been described that in each embodiment, the light intensity patterns in the light guide paths 102 planes of the light A and B having different wavelengths are approximated to suppress the color unevenness. Focusing mainly on the matching of light intensity patterns, the two light sources 101 (101a, 101b) emit light at the same time.

ここで、各実施の形態の光の入射構造部分110,710の構造によれば、一方の光源101aのみを発光駆動させた場合の導光路102内での光の分布状態と、他方の光源101bのみを発光駆動させた場合の導光路102内での光の分布状態とをほぼ同じにすることができる。 Here, according to the structures of the incident structure portions 110 and 710 of light of each embodiment, the distribution state of light in the light guide path 102 when only one light source 101a is driven to emit light, and the other light source 101b. The light distribution state in the light guide path 102 when only the light source is driven to emit light can be made substantially the same.

すなわち、いずれか一方ずつの光源101を発光させた場合でも、導光路102の出口(出射端)からは、2つの光源101から近似した光分布パターンの光を出射させることができる。したがって、上記の各実施の形態によれば、異なる波長の光源101(101a,101b)を同時発光させた場合だけに限らず、いずれか一方の波長の光源101aあるいは光源101bを片方ずつ発光駆動した場合においても、対象物の照射部分に対し、各波長の光強度パターンに差がなく、照射状態が偏らずに面照射させることができる。 That is, even when either one of the light sources 101 is made to emit light, the light of the light distribution pattern approximated from the two light sources 101 can be emitted from the outlet (exit end) of the light guide path 102. Therefore, according to each of the above embodiments, not only when the light sources 101 (101a, 101b) having different wavelengths are simultaneously emitted, but also the light source 101a or the light source 101b having one of the wavelengths is emitted and driven one by one. Even in this case, the irradiated portion of the object can be surface-irradiated without any difference in the light intensity pattern of each wavelength and the irradiation state is not biased.

(光照射検出装置の適用例)
次に、上述した各実施の形態にかかる光照射検出装置の適用例として、歯垢検出歯ブラシについて説明する。図1、図7に示した光照射検出装置100は、例えば、歯垢検出歯ブラシに適用することができる。ここで、上記の対象物は歯牙であり、異なる波長の光A,Bを歯牙に照射する。
(Application example of light irradiation detection device)
Next, a plaque detection toothbrush will be described as an application example of the light irradiation detection device according to each of the above-described embodiments. The light irradiation detection device 100 shown in FIGS. 1 and 7 can be applied to, for example, a plaque detection toothbrush. Here, the above-mentioned object is a tooth, and irradiates the tooth with light A and B having different wavelengths.

そして、異なる波長の光源として、光源1(101a)の光Aの波長は405nm、光源2(101b)の光Bの波長は465nmとし、光源1(101a)および光源2(101b)を時分割駆動して、ある時期にはいずれか一方のみ発光駆動させる。 Then, as the light sources having different wavelengths, the wavelength of the light A of the light source 1 (101a) is 405 nm, the wavelength of the light B of the light source 2 (101b) is 465 nm, and the light source 1 (101a) and the light source 2 (101b) are driven by time division. Then, at a certain time, only one of them is driven to emit light.

ここで波長405nmの光Aの光を歯牙に照射すると、歯牙を形成する物質(エナメル質や象牙質のコラーゲンなど)が励起され、歯牙から蛍光が生じる。歯牙に歯垢が付着している場合、光A(波長405nm)の光を照射すると、歯垢から波長帯域635nm付近にピークを有する蛍光が生じる。一方、光B(波長465nm)の光では歯垢による蛍光発光は生じない。 Here, when the tooth is irradiated with light of light A having a wavelength of 405 nm, a substance forming the tooth (enamel, dentin collagen, etc.) is excited, and fluorescence is generated from the tooth. When plaque is attached to the tooth, irradiation with light A (wavelength 405 nm) causes fluorescence having a peak in the wavelength band of 635 nm from the plaque. On the other hand, in the light of light B (wavelength 465 nm), fluorescence emission due to dental plaque does not occur.

図11は、歯牙の各位置による自家蛍光強度の変化を説明する図表である。蛍光を検出した波長は635nmである。縦軸は光強度、横軸は歯の位置Zである。一方の励起光で照射したときの蛍光強度だけ見る場合、歯の位置が異なると、異なる強さで自家蛍光することがわかる。光A(波長405nm)、および光B(波長465nm)で励起したときの各光強度を比較する場合、同じ位置(たとえば0[mm])においては、各蛍光強度はほぼ等しくなる(たとえば図中P)。しかし、歯の位置を移動させると、蛍光強度が変化することがわかる。 FIG. 11 is a chart illustrating a change in autofluorescence intensity depending on each position of the tooth. The wavelength at which fluorescence was detected is 635 nm. The vertical axis is the light intensity and the horizontal axis is the tooth position Z. When looking only at the fluorescence intensity when irradiated with one of the excitation lights, it can be seen that if the tooth positions are different, autofluorescence is performed with different intensities. When comparing the light intensities when excited by light A (wavelength 405 nm) and light B (wavelength 465 nm), the fluorescence intensities are almost equal at the same position (for example, 0 [mm]) (for example, in the figure). P). However, it can be seen that the fluorescence intensity changes when the position of the tooth is moved.

このため、歯垢検出歯ブラシにおいては、異なる波長の2つの光A(波長405nm)、および光B(波長465nm)の光を同一位置に照射させる必要がある。この点、上述した説明の光の入射構造部分110,710によれば、光A,Bをいずれも近似した光強度パターンにさせることができるので、歯の同一位置に同一強度の光を照射させることができる。 Therefore, in the plaque detection toothbrush, it is necessary to irradiate the same position with two lights A (wavelength 405 nm) and light B (wavelength 465 nm) having different wavelengths. In this regard, according to the incident structure portions 110 and 710 of light described above, since both the lights A and B can be made to have an approximate light intensity pattern, the same position of the teeth is irradiated with the same intensity of light. be able to.

そして、異なる波長の光A,Bを歯に照射させ、歯の歯垢の蓄積状態に応じて光検出器1205で検出される波長C(蛍光)の635nmでの蛍光比(光A,Bの光強度差)に基づき、歯垢の蓄積状態を検出することができる。 Then, the teeth are irradiated with light A and B of different wavelengths, and the fluorescence ratio of the wavelength C (fluorescence) detected by the light detector 1205 at 635 nm (of the light A and B) according to the accumulated state of the dental plaque of the tooth. The accumulated state of plaque can be detected based on the difference in light intensity).

図12は、歯垢検出歯ブラシの構成例を示す図である。図12において、歯垢検出歯ブラシ1200は、本体部(ハンドル)1210と、歯ブラシ部1220と、によって構成されている。本体部1210は、使用者の手によって把持される外装ケース1211を備えている。 FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a plaque detection toothbrush. In FIG. 12, the plaque detection toothbrush 1200 is composed of a main body portion (handle) 1210 and a toothbrush portion 1220. The main body 1210 includes an exterior case 1211 that is gripped by the user's hand.

外装ケース1211には、歯垢検出歯ブラシ1200の使用者による操作を受け付けるスイッチ1211aが設けられている。外装ケース1211は、外装ケース1211の内側への浸水を防ぐ防水加工が施されている。外装ケース1211の内部には、電源1212、異なる波長の2つの光源101(101a,101b)、同軸光学系1214、光検出器1215、制御回路1216、報知装置1217などが設けられている。電源1212は、歯垢検出歯ブラシ1200が備える各部に電気を供給する。電源1212は、一次電池であっても二次電池であってもよい。 The outer case 1211 is provided with a switch 1211a that receives an operation by the user of the plaque detecting toothbrush 1200. The outer case 1211 is waterproofed to prevent water from entering the inside of the outer case 1211. Inside the outer case 1211, a power supply 1212, two light sources 101 (101a, 101b) having different wavelengths, a coaxial optical system 1214, a photodetector 1215, a control circuit 1216, a notification device 1217, and the like are provided. The power supply 1212 supplies electricity to each part of the plaque detecting toothbrush 1200. The power supply 1212 may be a primary battery or a secondary battery.

光源101(101a,101b)が出射する光A,Bは、同軸光学系1214に入射される。同軸光学系1214は、上記の光の入射構造部分110,710に相当する。同軸光学系1214は、光源101(101a,101b)から出射される光A,Bを歯ブラシ部1220側に導くとともに、歯ブラシ部1220側から入射される歯牙や歯垢の蛍光を光検出器1215側に導く。 The lights A and B emitted by the light sources 101 (101a and 101b) are incident on the coaxial optical system 1214. The coaxial optical system 1214 corresponds to the incident structure portions 110 and 710 of the above light. The coaxial optical system 1214 guides the lights A and B emitted from the light sources 101 (101a, 101b) to the toothbrush portion 1220 side, and detects the fluorescence of teeth and plaque incident from the toothbrush portion 1220 side on the photodetector 1215 side. Lead to.

光検出器1215は、同軸光学系1214から導かれた蛍光に含まれる特定波長付近の光の強度を検出し、検出した蛍光の強度に応じた信号を制御回路1216に出力する。制御回路1216は、CPUや各種のメモリおよび信号の入出力端子などを備えて構成されるマイクロコンピュータによって実現することができ、歯垢検出歯ブラシ1200が備える各部を駆動制御する。 The photodetector 1215 detects the intensity of light near a specific wavelength contained in the fluorescence derived from the coaxial optical system 1214, and outputs a signal corresponding to the detected fluorescence intensity to the control circuit 1216. The control circuit 1216 can be realized by a microcomputer provided with a CPU, various memories, signal input / output terminals, and the like, and drives and controls each part included in the plaque detection toothbrush 1200.

制御回路1216は、歯垢検出歯ブラシ1200が備える各部を駆動制御する。制御回路1216は、例えば、操作されたスイッチ1211aから出力される信号に応じて光源101(101a,101b)のON/OFFを制御したり、光検出器1215から出力された信号に基づいて歯垢量を計算して歯垢量に応じた報知信号(歯垢量を利用者に報知する信号)を報知装置1217に出力したりする。また、制御回路1216は、波長Aの光源101aと、波長Bの光源101bとを時分割に切り替えて発光駆動する。 The control circuit 1216 drives and controls each part of the plaque detection toothbrush 1200. The control circuit 1216 controls ON / OFF of the light source 101 (101a, 101b) according to the signal output from the operated switch 1211a, or plaque based on the signal output from the photodetector 1215. The amount is calculated and a notification signal (a signal for notifying the user of the amount of plaque) according to the amount of plaque is output to the notification device 1217. Further, the control circuit 1216 switches the light source 101a of wavelength A and the light source 101b of wavelength B in a time division manner to drive light emission.

報知装置1217は、例えば、LEDなどの発光素子によって実現することができる。この場合、制御回路1216から出力される報知信号に基づくパターンでLEDを点灯あるいは点滅することにより歯垢量を報知する。あるいは、報知装置1217は、例えば、LEDに代えて、偏心モータによって実現してもよい。この場合、制御回路1216から出力される報知信号に基づくパターンで偏心モータを回転させることによって歯垢量を振動で報知することができる。あるいは、報知装置1217は、ブザーなどによって実現してもよい。 The notification device 1217 can be realized by, for example, a light emitting element such as an LED. In this case, the amount of plaque is notified by turning on or blinking the LED in a pattern based on the notification signal output from the control circuit 1216. Alternatively, the notification device 1217 may be realized by, for example, an eccentric motor instead of the LED. In this case, the amount of plaque can be notified by vibration by rotating the eccentric motor in a pattern based on the notification signal output from the control circuit 1216. Alternatively, the notification device 1217 may be realized by a buzzer or the like.

歯ブラシ部1220は、本体部1210に連結されたネック1221と、ネック1221の先端に設けられた歯ブラシヘッド1222と、を備えている。ネック1221および歯ブラシヘッド1222には、一端が同軸光学系1214に接続し、他端が歯ブラシヘッド1222の一面側に位置するように、導光路1223が設けられている。 The toothbrush portion 1220 includes a neck 1221 connected to the main body portion 1210 and a toothbrush head 1222 provided at the tip of the neck 1221. The neck 1221 and the toothbrush head 1222 are provided with a light guide path 1223 so that one end is connected to the coaxial optical system 1214 and the other end is located on one side of the toothbrush head 1222.

同軸光学系1214は、上述した各実施の形態の光の入射構造部分110,710に相当し、導光路102、球レンズ103を含む。 The coaxial optical system 1214 corresponds to the incident structure portions 110 and 710 of the light of each of the above-described embodiments, and includes the light guide path 102 and the spherical lens 103.

歯ブラシヘッド1222は、複数の繊維(毛束)1224の一端を支持する。導光路1223は、歯ブラシヘッド1222側に位置する他端(以下「センサヘッド」という)1223aが、歯ブラシヘッド1222が支持する複数の繊維1224の間に位置するように配置されている。センサヘッド1223aは、歯ブラシヘッド1222が支持する複数の繊維1224の先端よりも根元側に引っ込んだ位置に位置付けられている。導光路1223は、同軸光学系1214から出射される励起光を、センサヘッド1223aから歯垢検出歯ブラシ1200の外部に出射する。 The toothbrush head 1222 supports one end of a plurality of fibers (hair bundles) 1224. The light guide path 1223 is arranged so that the other end (hereinafter referred to as “sensor head”) 1223a located on the toothbrush head 1222 side is located between a plurality of fibers 1224 supported by the toothbrush head 1222. The sensor head 1223a is positioned at a position recessed toward the root side of the tips of the plurality of fibers 1224 supported by the toothbrush head 1222. The light guide path 1223 emits the excitation light emitted from the coaxial optical system 1214 from the sensor head 1223a to the outside of the plaque detecting toothbrush 1200.

例えば、歯ブラシヘッド1222が支持する複数の繊維1224を使用者の歯牙に突き当てた状態で使用した場合、センサヘッド1223aから歯垢検出歯ブラシ1200の外部に出射された励起光は歯牙に照射される。励起光を歯牙に照射すると、歯牙を形成する物質(エナメル質や象牙質のコラーゲンなど)が励起され、歯牙から蛍光が生じる。 For example, when a plurality of fibers 1224 supported by the toothbrush head 1222 are used while being abutted against the user's tooth, the excitation light emitted from the sensor head 1223a to the outside of the plaque detection toothbrush 1200 is applied to the tooth. .. When the teeth are irradiated with excitation light, substances that form the teeth (such as enamel and dentin collagen) are excited, and fluorescence is generated from the teeth.

歯牙に歯垢が付着している場合、光源101(101a,101b)の光A(波長405nm)、光B(波長465nm)を照射すると、歯垢から波長帯域635nm付近にピークを有する蛍光が生じる。歯垢から生じる蛍光は、歯垢に含まれる細菌の代謝生成物の1つであるプロトポルフィリンIX(略語はPPIX)から生じる。歯垢から生じる蛍光は、波長帯域600nm付近において小さくなる。 When plaque is attached to the teeth, when light A (wavelength 405 nm) and light B (wavelength 465 nm) of the light source 101 (101a, 101b) are irradiated, fluorescence having a peak in the wavelength band 635 nm is generated from the plaque. .. The fluorescence generated from dental plaque is generated from protoporphyrin IX (abbreviation: PPIX), which is one of the metabolic products of bacteria contained in dental plaque. The fluorescence generated from plaque becomes small in the wavelength band around 600 nm.

歯牙や歯垢から生じた蛍光は、センサヘッド1223aから導光路1223に入射される。導光路1223は、センサヘッド1223aから入射される蛍光を同軸光学系1214を介して光検出器1215に導く。 Fluorescence generated from teeth and plaque is incident on the light guide path 1223 from the sensor head 1223a. The light guide path 1223 guides the fluorescence incident from the sensor head 1223a to the photodetector 1215 via the coaxial optical system 1214.

制御回路1216は、波長Aの光源101aと波長Bの光源101bをそれぞれ時分割して発光駆動したときにそれぞれ光検出器1215で検出した波長帯域635nm付近を含む所定の波長範囲のスペクトルに基づき、歯垢の付着度合いを算出する。 The control circuit 1216 is based on the spectrum of a predetermined wavelength range including the vicinity of the wavelength band 635 nm detected by the photodetector 1215 when the light source 101a of wavelength A and the light source 101b of wavelength B are time-divided and driven to emit light. Calculate the degree of adhesion of toothpaste.

上記構成の歯垢検出歯ブラシによれば、異なる波長の光をいずれも導光路面内で光強度パターンを同じにして歯牙に照射させることができる。加えて、導光路の長さを短くしても、これら異なる波長の光をいずれも導光路面内で光強度パターンを同じにして、歯牙に対し、各波長の光強度分布の差がなく、照射状態に偏りなく面照射させることができる。そして、プラスチックのファイバを導光路に用いても短い距離にできるため、蛍光発光源となる材料の使用料を削減して自家蛍光をできるだけ抑えることができ、歯垢検出歯ブラシの低コスト化および小型化を図ることができるようになる。また、歯垢検出用の異なる波長の光を、光強度分布の差がなく歯牙に照射できるため、誤差を抑制して高精度に歯垢を検出できるようになる。 According to the plaque detection toothbrush having the above configuration, it is possible to irradiate the teeth with light having different wavelengths in the light guide path surface with the same light intensity pattern. In addition, even if the length of the light guide path is shortened, all of these different wavelengths of light have the same light intensity pattern in the light guide path surface, and there is no difference in the light intensity distribution of each wavelength with respect to the teeth. Surface irradiation can be performed without bias in the irradiation state. And since the plastic fiber can be used for the light guide path for a short distance, the usage fee of the material that is the fluorescence emission source can be reduced and the autofluorescence can be suppressed as much as possible, and the cost and size of the plaque detection toothbrush can be reduced. It will be possible to achieve the conversion. Further, since the teeth can be irradiated with light of different wavelengths for detecting plaque without any difference in the light intensity distribution, it is possible to suppress the error and detect the plaque with high accuracy.

(実施の形態3)
実施の形態3では、上述した光照射装置で用いたレンズの変形例を説明する。実施の形態1および実施の形態2では、レンズとして球レンズ103の例を説明したが、本発明のレンズは球レンズ103に限らない。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, a modified example of the lens used in the above-mentioned light irradiation device will be described. Although the example of the spherical lens 103 has been described as the lens in the first embodiment and the second embodiment, the lens of the present invention is not limited to the spherical lens 103.

図13は、実施の形態3にかかる光照射装置の各種レンズによる光分散を示す図である。図13(a)〜(c)は、光軸Oの上半部に配置された一方の光源1(101a)から出射される光の分散状態を示している。図13(a)は、光の入射側および出射側にそれぞれ凸面を有する両凸レンズ103aである。図13(b)は、光の入射側が凸面、出射側が平面の平凸レンズ103bである。図13(c)は、光の入射側が凹面、出射側が凸面を有する凸メニスカスレンズ103cである。 FIG. 13 is a diagram showing light dispersion by various lenses of the light irradiation device according to the third embodiment. 13 (a) to 13 (c) show the dispersed state of the light emitted from one of the light sources 1 (101a) arranged in the upper half of the optical axis O. FIG. 13A is a biconvex lens 103a having convex surfaces on the incident side and the outgoing side of light, respectively. FIG. 13B shows a plano-convex lens 103b having a convex surface on the incident side and a flat surface on the exit side of the light. FIG. 13C is a convex meniscus lens 103c having a concave surface on the incident side and a convex surface on the exit side of the light.

これら図13(a)〜(c)に示す各種レンズ103a〜103cを用いた場合であっても、入射する平行光の光束Aは、レンズ103a〜103cのどの位置に入射し、屈折するかによって、異なる角度方向に進行方向を変える。これら各種レンズ103a〜103cを設けて光束Aの導光路102内への入射角度範囲を拡大させることで、異なる2波長の光を混色でき、色ムラを解消することができる。このように、各種のレンズ103a〜103cを用いた場合でも、上述した球レンズ103と同様に入射角度範囲を拡大させることができる。 Even when the various lenses 103a to 103c shown in FIGS. 13 (a) to 13 (c) are used, the incident parallel light flux A depends on the position of the lenses 103a to 103c and is refracted. , Change the direction of travel in different angular directions. By providing these various lenses 103a to 103c to expand the incident angle range of the luminous flux A into the light guide path 102, light of two different wavelengths can be mixed and color unevenness can be eliminated. As described above, even when various lenses 103a to 103c are used, the incident angle range can be expanded in the same manner as the above-mentioned spherical lens 103.

以上説明した実施の形態1によれば、単一の導光路である光ファイバに対し、異なる波長の光源からの光を入射させる構成の場合に、導光路の軸に対し光軸が軸ズレがあっても、導光路の入射端に球レンズ等のレンズを配置した。これにより、導光路内で異なる波長の光を短い伝搬距離で近似した光強度パターンにさせることができ、色ムラを解消できるようになる。そして、実施の形態1によれば装置の導光路の長さを短くでき、装置全体の小型化および低コスト化を図ることができるようになる。このように、実施の形態1によれば、導光路を介して対象物の同じ領域に異なる波長の光を同じ光強度で照射させることができ、かつ、導光路を従来よりも短い距離としても色ムラを抑制できる利点を有する。 According to the first embodiment described above, in the case of a configuration in which light from a light source having a different wavelength is incident on an optical fiber which is a single light guide path, the optical axis is deviated from the axis of the light guide path. Even if there is, a lens such as a spherical lens is arranged at the incident end of the light guide path. As a result, light of different wavelengths can be made to have a light intensity pattern approximated by a short propagation distance in the light guide path, and color unevenness can be eliminated. Then, according to the first embodiment, the length of the light guide path of the device can be shortened, and the size and cost of the entire device can be reduced. As described above, according to the first embodiment, the same region of the object can be irradiated with light of different wavelengths with the same light intensity through the light guide path, and the light guide path can be set to a shorter distance than before. It has the advantage of suppressing color unevenness.

さらに、実施の形態2のように、異なる波長の光源と、導光路の入口(入射端)に設けるレンズとの間の位置には、導光路の光軸上に所定大きさの遮光部を設けてもよい。この遮光部により導光路の光軸付近の光を遮光するため、導光路内部において、光軸上に留まり反射しない光や、反射回数が少ない光をカットでき、より短い伝搬距離で異なる波長の光の色ムラを解消できるようになる。これにより、実施の形態2によれば、実施の形態1よりもさらに装置の導光路の長さを短くでき、小型化および低コスト化を図ることができるようになる。 Further, as in the second embodiment, a light-shielding portion having a predetermined size is provided on the optical axis of the light guide path at a position between a light source having a different wavelength and a lens provided at the entrance (incident end) of the light guide path. You may. Since this light-shielding part blocks light near the optical axis of the light guide path, it is possible to cut light that stays on the light axis and is not reflected or light that is reflected less frequently, and light of different wavelengths with a shorter propagation distance. It becomes possible to eliminate the color unevenness of. As a result, according to the second embodiment, the length of the light guide path of the device can be further shortened as compared with the first embodiment, and the size and cost can be reduced.

また、実施の形態3のように、導光路の入口(入射端)に設けるレンズは、球レンズに限らず、他に、両凸レンズ、平凸レンズ、凸メニスカスレンズ等の各種レンズを用いることができ、いずれのレンズであっても光束の導光路内への入射角度範囲を拡大させることで、異なる2波長の光を混色でき、色ムラを解消することができるようになる。 Further, as in the third embodiment, the lens provided at the entrance (incident end) of the light guide path is not limited to a spherical lens, and various lenses such as a biconvex lens, a plano-convex lens, and a convex meniscus lens can be used. By expanding the range of the incident angle of the light beam into the light guide path with any of the lenses, light of two different wavelengths can be mixed and color unevenness can be eliminated.

異なる波長の光源の光は、同時発光してもよいし、交互にいずれかの光源のみを発光させてもよい。同時発光した場合には、異なる波長の光を色ムラなく混色させることができる。一方、いずれかの光源のみを発光させた場合でも、導光路の出口(出射端)から近似した光強度分布の光を出射させることができ、対象物の照射部分に対し、各波長の光強度差がなく(照射状態に偏りなく)、面照射させることができる。 Lights from different wavelengths may be emitted simultaneously, or only one of the light sources may be emitted alternately. When they emit light at the same time, light of different wavelengths can be mixed without color unevenness. On the other hand, even when only one of the light sources is made to emit light, the light having an approximate light intensity distribution can be emitted from the exit (exit end) of the light guide path, and the light intensity of each wavelength can be emitted from the irradiated portion of the object. There is no difference (the irradiation state is not biased), and surface irradiation can be performed.

そして、この発明は、異なる波長の光を導光路を介して対象物に照射させ、反射光により対象物の表面状態を検出する装置に適用するに限らず、異なる波長の光を同時に導光路を介して対象物に照射させる構成にも適用できる。この場合でも、対象物に照射した光の色ムラを抑えることができる。 The present invention is not limited to application to a device that irradiates an object with light of different wavelengths through a light guide path and detects the surface state of the object by reflected light, and simultaneously emits light of different wavelengths to the light guide path. It can also be applied to a configuration in which an object is irradiated through. Even in this case, the color unevenness of the light irradiating the object can be suppressed.

以上のように、この発明は、単一軸の導光路に対し、軸ズレした異なる波長の光源の光を入射させて、対象物に照射する光照射装置に有用である。また、歯牙における歯垢の検出に用いる歯ブラシなどのように小型化が要求される光照射検出装置にも適している。 As described above, the present invention is useful for a light irradiating device that irradiates an object by injecting light from a light source having a different wavelength off the axis into a single-axis light guide path. It is also suitable for light irradiation detection devices that require miniaturization, such as toothbrushes used to detect plaque in teeth.

100 光照射検出装置
101(101a,101b) 光源
102 導光路
103 レンズ(球レンズ)
110,710 入射構造部分
704 遮光部
1200 歯垢検出歯ブラシ
1210 本体部
1211 外装ケース
1214 同軸光学系
1216 制御回路
1220 歯ブラシ部
100 Light irradiation detection device 101 (101a, 101b) Light source 102 Light guide path 103 Lens (spherical lens)
110,710 Incident structure part 704 Light-shielding part 1200 Dental plaque detection toothbrush 1210 Main body part 1211 Exterior case 1214 Coaxial optical system 1216 Control circuit 1220 Toothbrush part

Claims (8)

波長および光軸が異なる光を出射する複数の光源と、
複数の前記光源の光を1軸の光学系で導光させる導光路と、
複数の前記光源と前記導光路との間に設けられ、複数の前記光源から出射された光の入射角度範囲を拡大させて前記導光路の一端に入射させるレンズと、
を備えたことを特徴とする光照射装置。
Multiple light sources that emit light with different wavelengths and optical axes,
A light guide path that guides the light of the plurality of light sources with a single-axis optical system, and
A lens provided between the plurality of light sources and the light guide path to expand the incident angle range of light emitted from the plurality of light sources so as to be incident on one end of the light guide path.
A light irradiation device characterized by being equipped with.
複数の前記光源と前記レンズとの間に設けられ、前記導光路の光軸上に所定の大きさを有し前記導光路への前記光の入射を防ぐ遮光部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。 It is characterized in that it is provided between the plurality of light sources and the lens, and has a light-shielding portion having a predetermined size on the optical axis of the light guide path and preventing the light from entering the light guide path. The light irradiation device according to claim 1. 前記レンズは球レンズであることを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。 The light irradiation device according to claim 1, wherein the lens is a spherical lens. 前記球レンズの直径に対し、前記導光路のコア径が同一または、それ以下であることを特徴とする請求項3に記載の光照射装置。 The light irradiation device according to claim 3, wherein the core diameter of the light guide path is the same as or smaller than the diameter of the spherical lens. 前記遮光部は、前記レンズの入射面側に形成された吸収体、または反射体であることを特徴とする請求項2に記載の光照射装置。 The light irradiation device according to claim 2, wherein the light-shielding portion is an absorber or a reflector formed on the incident surface side of the lens. 前記導光路の一端から入射された複数の波長の光を、前記導光路を介して対象物に照射することを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。 The light irradiation device according to claim 1, wherein light of a plurality of wavelengths incident from one end of the light guide path is irradiated to an object through the light guide path. 前記導光路の一端から入射された複数の波長の光を、前記導光路を介して対象物に照射させ、前記対象物からの反射光に基づき、前記対象物の表面状態を検出することを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。 It is characterized in that light of a plurality of wavelengths incident from one end of the light guide path is irradiated to the object through the light guide path, and the surface state of the target object is detected based on the reflected light from the light guide path. The light irradiation device according to claim 1. 複数のうち一方の前記光源は、前記対象物としての歯牙への照射により歯垢が蛍光する波長であり、他方の前記光源は、前記歯牙への照射により歯垢の蛍光が生じない波長であり、
一方および他方の前記光源を時分割駆動したときにそれぞれ前記反射光の光強度差に基づき、前記歯垢を検出する制御回路を備えたことを特徴とする請求項7に記載の光照射装置。
One of the plurality of light sources has a wavelength at which plaque fluoresces when the tooth as an object is irradiated, and the other light source has a wavelength at which plaque does not fluoresce when the tooth is irradiated. ,
The light irradiation device according to claim 7, further comprising a control circuit for detecting the plaque based on the difference in light intensity of the reflected light when the one and the other light sources are driven in a time-divided manner.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007248581A (en) * 2006-03-14 2007-09-27 Sumitomo Electric Ind Ltd Laser module
JP2012231834A (en) * 2011-04-28 2012-11-29 Fujifilm Corp Light source device
WO2016140199A1 (en) * 2015-03-02 2016-09-09 シチズンホールディングス株式会社 Optical measuring device and toothbrush provided with same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5542539B2 (en) * 2010-06-18 2014-07-09 Dmg森精機株式会社 Optical fiber module

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007248581A (en) * 2006-03-14 2007-09-27 Sumitomo Electric Ind Ltd Laser module
JP2012231834A (en) * 2011-04-28 2012-11-29 Fujifilm Corp Light source device
WO2016140199A1 (en) * 2015-03-02 2016-09-09 シチズンホールディングス株式会社 Optical measuring device and toothbrush provided with same

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