KR20200005725A - 헤드부 장착형 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 관한 조명 장치는, 장착자의 헤드부의 이마 전방에 배치되는 지지부(3)와, 지지부(3)에 마련되고, 대상물에 대해 광을 조사하는 광원을 구비함과 함께, 광원으로부터 사출된 광을 집광하는 집광 렌즈(13)를 구비한 광원 유닛(10)과, 지지부(3)에 마련되어 장착자의 눈앞에 배치되어, 대상물로부터의 반사광을 투과하여 장착자에게 시인시키는 투과 부재(30)를 갖고, 광원 유닛(10)은, 광원으로부터 사출되는 사출광을 직선 편광으로 하는 제1 편광 소자를 구비하고 있고, 투과 부재(30)는, 제1 편광 소자의 편광 축에 대해 90° 직교하도록 배치되는 제2 편광 소자를 구비하고 있다.

Description

헤드부 장착형 조명 장치

본 발명은 주로, 수술, 시술, 진료, 처치 등의 각종 의료 행위에 사용 가능한 헤드부 장착형 조명 장치에 관한 것으로, 상세하게는, 그러한 의료 행위를 지장없이 행할 수 있는 헤드부 장착형 조명 장치에 관한 것이다.

종래, 치과 치료나 의료 수술·시술·진료·처치(이들을 총칭하여 처리라고도 칭한다) 등의 의료 현장에서는, 환자의 환부를 비추는 조명 장치가 사용되고 있다. 이 조명 장치는, 의사 등의 의료 종사자의 손이나 헤드 등의 그림자가 생기지 않도록 특수한 구조로 되어 있고, 무영등이라고도 칭해지고 있다. 또한, 이와 같은 무영등 이외에도, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은, 의료 종사자의 헤드부에 장착(귀에 걸도록 장착)하여 환부를 조사하는 헤드부 장착형(안경형) 조명 장치도 알려져 있다.

상기 특허문헌 1에 개시되어 있는 헤드부 장착형 조명 장치는, 귀에 걸리는 1쌍의 템플의 각 전단부측에, 발광 다이오드(LED)를 내장한 발광 유닛을 장착한 구조로 되어 있고, 의료 종사자의 귀에 걸어서 장착한 상태로 환자의 환부를 조사하는 점에서, 의료 종사자의 헤드부의 그림자가 생기는 일이 없고, 무영 상태에서 환부를 조사하는 것이 가능해진다.

특허 제2002-224156호 공보

상기한 바와 같은 헤드부 장착형 조명 장치에서는, 장착자는, 눈의 양 외측에 위치하고 있는 발광부(광원)로부터 사출된 광을 환부에 조사하고, 그 반사광을 시인함으로써 환부의 상태를 파악하면서 환부에 대해 처리를 실시하고 있다. 그런데, 이와 같은 헤드부 장착형 조명 장치에는, 이하와 같은 다양한 과제가 있다.

발광부로부터 인체의 체내나 구강 내에 조사되는 광은, 그 환부에서 글래어(눈부심)를 발생시키고, 이것이 장착자의 눈에 눈부심이 되어 환부를 보기 어렵게 하고 있다. 장착자는, 환부의 상황을 파악하면서 적절한 처리를 실시할 필요가 있는 점에서, 이와 같은 글래어가 생기면, 장착자는, 헤드부를 움직여 각도를 바꾸어서 환부를 다시 시인하는 등, 적절한 처리에 수고가 들게 되어 버린다. 이것은, 단시간에 적절한 처리를 할 수 없음을 의미하고 있고, 장착자에 있어서도 환자에 있어서도 큰 부담이 되고 있다.

예를 들어, 암 등의 개복 수술에서는, 병소를 제거한 후, 신경총(神經叢, nerve plexus)을 박리하는 일이 행하여지지만, 경계 부분에서 생기는 글래어가 방해가 되어 버려, 신경을 손상시키지 않도록 처리하기 위해서는 세심한 주의를 필요로 한다. 또한, 혈관의 봉합 처치를 할 때에도, 글래어가 방해가 되어 버려, 작업에 수고와 시간이 걸리게 되어 버린다. 나아가, 구강 내의 치료에서는, 예를 들어 냉각을 위해, 물을 토출하면서 배큠을 거는 일이 행하여지지만, 토출되는 수분이 글래어의 요인이 되어 버려, 적절한 처리를 하는 데 있어서 시간이 걸려 버린다. 특히, 임플란트에 관한 처리에서는, 게이지를 보면서 적절한 깊이를 파악할 필요가 있고, 수분이 부착됨으로써 글래어가 생기면, 게이지를 보기가 어려워져 버려, 처리 시간이 길어지거나, 감(勘)에 의지한 처리를 행할 가능성도 있다.

또한, 헤드부 장착형 조명 장치는, 경량이어서 조작성이나 취급성이 좋고, 장시간의 장착에도 견딜 수 있고, 나아가, 장착자에게 있어서 눈이 피곤해지지 않는 구성인 것이 바람직하다. 즉, 의료에 관련된 치료 등의 섬세한 처리를 할 때에는, 장시간 사용해도 장착감이 양호하고, 게다가 적절한 거리에서 적절한 조도·광야경이 되는 광 스폿이 얻어지는 구조로 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 장착자는, 섬세한 처리를 하고 있는 동안은, 가능한 한 피곤하지 않도록, 거의 목을 움직이지 않고 시선만을 움직이도록 하고 있지만, 종래와 같이, 발광부가 템플에 고정되어 있으면, 시선만을 움직이게 했을 때, 조사 범위가 추종하지 않는다는 점에서, 결과적으로, 목을 움직일 필요성이 생겨 버려, 피곤하기 쉬워져 버린다.

본 발명은 상기 문제에 기초하여 이루어진 것이며, 대상물에 광을 조사하고, 대상물로부터의 반사광을 시인하면서 각종 처리 작업을 행할 때에, 단시간에 적절한 처리 작업을 행하는 것을 가능하게 한 헤드부 장착형 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 헤드부 장착형 조명 장치는, 장착자의 헤드부의 이마 전방에 배치되는 지지부와, 상기 지지부에 마련되어, 대상물에 대해 광을 조사하는 광원을 구비함과 함께, 광원으로부터 사출된 광을 집광하는 집광 렌즈를 구비한 광원 유닛과, 상기 지지부에 마련되어 장착자의 눈앞에 배치되어, 상기 대상물로부터의 반사광을 투과하여 장착자에게 시인시키는 투과 부재를 갖고, 상기 광원 유닛은, 광원으로부터 사출되는 사출광을 직선 편광으로 하는 제1 편광 소자와 제1 편광 소자의 투과광을 원편광 또는 타원 편광으로 하는 제1 파장판을 구비하고 있고, 상기 투과 부재는, 상기 제1 파장판과 같은 위상차의 제2 파장판과 제2 파장판의 투과광을 상기 제1 편광 소자의 편광 축에 대해 90° 직교시키도록 배치되는 제2 편광 소자를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 헤드부 장착형 조명 장치에서는, 광원 유닛의 광원으로부터 사출된 광은, 집광 렌즈에 의해 집광됨과 함께, 직선 편광으로 변환되어 대상물에 조사된다. 대상물로부터의 반사광은, 직선 편광이 되지만, 그 표면에 요철 등이 존재하는 등, 표면이 경면 상태가 아닌 경우는, 반사광은 확산 반사(난반사)한다. 즉, 대상물로부터의 반사광이 확산 반사하는 경우는, 입사광이 직선 편광이었다고해도, 그 반사광은 비편광 상태로 된다. 이 비편광 상태의 광 중에는, 정반사광의 성분(이것은 직선 편광이 됨)이 포함되어 있고, 이 정반사광의 성분이, 소위 광원이 비친 광택(눈부심; 글래어)이 되어 시인되어, 이것이 대상물을 시인하면서 각종 처리를 하는 데 있어서 방해가 되어 버린다. 상기 반사광을 투과하여 장착자에게 시인시키는 투과 부재는, 제1 편광 소자의 편광 축에 대해 90° 직교하도록 배치되는 제2 편광 소자를 구비하고 있기 때문에, 광택의 원인이 되는 반사 성분을 제외할 수 있고, 글래어가 없는 확산 반사광만을 시인할 수 있다. 이 경우, 대상물에 대해, 직선 편광을, 원편광 또는 타원 편광으로 변환하여 조사하고, 광의 투과에 걸리는 시간이나 강도의 변화를 관측함으로써, 분자의 입체적 배치의 차이인 키랄리티의 정보를 얻는 것이 가능해진다. 예를 들어, 동적인 상태에 있는 물의 분자는, 파장에 의해 광을 반사하거나 흡수하거나 한다. 즉, 대상물의 표면을 흐르는 물의 표면은 요철 상태와 동일한 것이 되고, 광을 정반사할 수 없고 난반사를 일으켜, 광의 색정보가 상실되어 버린다. 동적인 수분을 대상물에 대면서, 그 반사광을 보았을 때 흐릿하게 보이는 것은, 이 광의 색정보가 상실되어 보기 어려워지는 것이 원인이다. 광이 수면 등에 반사되면, 가로 방향의 진동이 큰 광으로 변화되는 특성을 갖고 있으므로, 여기에 원편광을 걸면, 세로 방향으로의 진동이 극단적으로 감소하고, 가로 방향의 진동만의 진동에 가까운 광으로 변화한다. 따라서, 반사된 광을 원편광 후에 직선 편광으로 바꾸면, 대상물에 물 등이 동적인 물질의 상태에서도 글래어를 저감시키는 것이 가능하다.

본 발명의 헤드부 장착형 조명 장치에 의하면, 대상물에 광을 조사하고, 대상물로부터의 반사광을 시인하면서 각종 처리 작업을 행할 때에, 단시간에 적절한 처리 작업을 행하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 관한 헤드부 장착형 조명 장치의 제1 실시 형태를 나타내는 정면도.
도 2는 도 1에 나타내는 헤드부 장착형 조명 장치의 평면도.
도 3은 도 1에 나타내는 헤드부 장착형 조명 장치의 측면도.
도 4는 도 1에 나타내는 헤드부 장착형 조명 장치의 배면도.
도 5의 (a)는, 투과 부재를 젖혀 올린 상태를 나타내는 사시도, (b)는 투과 부재를 내린 상태를 나타내는 사시도.
도 6은 도 1에 나타내는 헤드부 장착형 조명 장치를 헤드부에 장착한 상태를 나타내는 사시도.
도 7은 광원 유닛에 내장되는 복수의 집광 렌즈에 의한 광의 경로와 광야경의 개략도.
도 8은 광원 유닛을 회동시켰을 때의 광야가 변위되는 상태를 나타내는 개략도.
도 9는 광원 유닛으로부터 사출된 광이 눈에 도달할 때까지의 개략 경로를 나타내는 도면이며, 정적인 대상물에 광을 조사하여 글래어를 제거하는 구성을 나타내는 도면.
도 10은 종래의 조명 장치에 의해 얻어지는 글래어가 제거되지 않은 구강 내를 도시한 사진(사진 카피).
도 11은 도 9에 나타내는 구성의 광학 소자를 구비한 조명 장치에 의해 얻어지는 글래어가 제거된 상태의 구강 내를 도시한 사진(사진의 카피).
도 12는 광원 유닛으로부터 사출된 광이 눈에 도달할 때까지의 개략 경로를 나타내는 도면이며, 동적인 대상물에 광을 조사하여 글래어를 제거하는 구성을 나타내는 도면.
도 13은 종래의 조명 장치에 의해 얻어지는 글래어가 제거되지 않은 구강 내를 도시한 사진(사진 카피).
도 14는 도 12에 나타내는 구성의 광학 소자를 구비한 조명 장치에 의해 얻어지는 글래어가 제거된 상태의 구강 내를 도시한 사진(사진의 카피).
도 15는 본 발명에 관한 헤드부 장착형 조명 장치의 제2 실시 형태를 나타내는 도면.

이하, 본 발명에 관한 헤드부 장착형 조명 장치(이하, 조명 장치라고 칭한다)의 실시 형태에 대해, 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태에서 설명하는 조명 장치는, 장착자의 귀에 걸리는 안경형 타입을 예시하고, 의료 종사자가 장착하여 각종 치료 행위를 할 때에, 환자의 환부(대상물)를 조사하면서 환부를 시인하는 것으로서 설명한다.

최초로, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 제1 실시 형태에 관한 조명 장치의 전체적인 구성에 대해 설명한다.

조명 장치(1)는, 안경형으로 구성되어 있고, 의료 종사자(장착자라고도 칭한다) P의 귀에 거는 1쌍의 템플(2, 2), 및, 제각기 템플의 전단부측을 연결하는 연결부(이하, 이 연결부를 지지부라고 칭한다)(3)를 구비하고 있다. 지지부(3)는, 일반적인 안경과 동일하게, 장착자 P의 이마의 전방에서 좌우 방향으로 연장되고 있고, 장착 시에는, 장착자 P의 눈보다도 상측이 되는 위치 관계로 되어 있다. 이 경우, 조명 장치(1)는, 안경을 쓰지 않은 상태는 물론, 안경을 쓰고 있어도 장착할 수 있는 크기로 구성되어 있다.

상기 템플(2) 및 지지부(3)는, 경량으로 가요성을 갖는 소재로 형성되는 것이 바람직하고, 예를 들어 폴리프로필렌 등의 합성 수지에 의해 일체 형성되어 있다. 또한, 제각기 템플(2)의 선단측에는, 힌지(2a)가 마련되어 있고, 제각기 템플의 후단부측을 접을 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 템플(2)의 내측면에 오목 홈(2b)을 형성하고 있고, 이 오목 홈(2b) 내에, 후술하는 광원 유닛(10)에 전력을 공급하는 전원 코드를 묻어 전원 코드를 노출시키지 않도록 하고 있다. 이에 의해, 치료 행위의 방해가 되는 전원 코드가 눈으로 옮겨지거나, 잘못하여 걸리게 되어 버리는 것을 최대한 배제하고 있다.

상기 지지부(3)에는, 그 위에 광원 유닛(10)이 배치되고, 그 하측에, 광원 유닛(10)의 광원으로부터, 환부에 대해 조사된 광의 반사광을 투과하여 장착자 P에게 시인시키는 투과 부재(30)가 배치되어 있다. 또한, 상기 지지부(3)의 중앙부의 하면에는, 하방을 향하여 대략 Y자 형상의 코걸이부(5)가 마련되어 있다. 즉, 광원 유닛(10) 및 투과 부재(30)는, 이마의 전방 영역에서 좌우 방향(얼굴의 폭 방향)으로 연장된 지지부(3)의 상하 방향으로 배치된 상태로 되어 있다.

본 실시 형태의 투과 부재(30)는, 시선을 방해하지 않도록, 주위에 프레임이 없는 상태의 판형 부재로 구성되어 있고, 그 중앙 상부가 플랩(31)에 끼움 지지되어 있다. 이 플랩(31)은, 상기 코걸이부(5)의 기초부에 마련되어 전방에 돌출되는 볼록부(5a)에 대해 나사 멈춤하거나 함으로써 상하 방향으로 회동 가능하게 지지되어 있다. 이에 의해, 투과 부재(30)는, 지지부(3)에 대해, 도 5의 (a), (b)에 도시되는 바와 같이, 장착자 P의 눈을 개방하는 수평 위치와, 장착자 P의 덮는 수직 위치 사이에서 상하 방향으로 회동 가능하게 되어 있다. 즉, 투과 부재(30)를 수직 위치로 회동함으로써, 후술하는 바와 같이, 환부로부터의 반사광을 글래어가 없는 상황에서 시인할 수 있음과 함께, 수평 위치로 회동함으로써, 실제의 환부 상태를 직접 시인할 수 있게 되어 있다.

상기 지지부(3)의 상방에 배치되는 광원 유닛(10)은, 지지부(3)에 따르도록 봉형으로 형성된 하우징(11)을 구비하고 있고, 이 하우징(11) 내에, 예를 들어 LED 등의 발광 소자를 구비한 광원이 배치되어 있다. 상기 하우징(11)은, 조사측이 평탄한 대략 원통 형상을 이루고 있고, 장착 시에 시야에 들어오지 않도록, 가능한 한 소형화된 것(지지부(3)와 대략 동일 형상으로 일체화된 것)이 사용되고 있다.

구체적으로는, 본 실시 형태의 조명 장치는, 조사 위치(광원의 발광부)로부터 환부까지의 거리(처리 거리라고도 칭함) L이 200 내지 400㎜이고, 광야경(유효 광야경) φ가 80 내지 120㎜ 정도인 광 스폿을 형성하고, 그 범위 내에서의 최고 조도가 15000 내지 40000럭스(너무 밝으면, 장착자에 따라서는 눈이 피곤해진다고 지적되고 있기 때문에, 20000 내지 30000럭스 정도가 바람직하다)를 확보할 수 있는 사양이 되어 있으면 된다. 또한, LED에 의한 광원을 채용한 경우, 후술하는 바와 같은 광학계의 배치 양태에 의해, 하우징(11)을 소형화하는 것이 가능하게 되어 있다.

구체적으로, 상기 대략 원통 형상의 하우징(11)은, 좌우 방향의 길이가 지지부(3)의 좌우 방향의 길이보다도 짧고, 그 높이 H에 대해서는, 투과 부재(30)의 높이 H1보다도 낮고, 또한, 지지부(3)의 전단부 에지(3a)로부터 전방으로의 돌출량 L1이 25㎜ 이내로 설정되어 있고, 이와 같은 하우징(11)의 크기에서도 상기 사양을 만족하는 것이 가능하다. 이 경우, 광원 유닛(10)은, 지지부(3)의 상단부면에 나사(6) 등에 의해 고정되어, 전방측을 향하여 돌출되는 1쌍의 판형 돌출편(7) 사이에 지지되어 있다. 이 때문에, 1쌍의 돌출편(7, 7) 사이에 지지되어 있는 하우징(11)은, 장착자 P의 이마와는 충분히 이격된 상태가 되고, 발광부로부터의 발열을 느끼는 일도 없다. 또한, 하우징(11)의 배면측에, 방열용 핀(11a)을 일체 형성해 두어도 된다.

상기 하우징(11)은, 돌출편(7)에 반해 상하 방향으로 회동 가능하게 지지되어 있는 것이 바람직하고, 이에 의해, 광야를 상하 방향으로 이동하는 것이 가능해진다. 회동 기구의 상세한 구조에 대해서는 일반적인 구조의 것을 적용할 수 있기 때문에, 상세한 설명에 대해서는 생략하지만, 장착자 이외의 보조자가 용이하게 조작할 수 있도록, 조작 레버(도시되지 않음)를 마련하여 상하 방향으로 회동할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

다음에, 하우징(11)에 배치되는 광원의 배치 양태 및 광원으로부터 사출되는 광의 경로에 대해 설명한다.

본 실시 형태의 광원(12)은, 하우징 내에 배치되어, LED 소자가 실장된 LED 기판(도시되지 않음) 및 LED 소자로부터 방사되는 LED 광을 소정의 위치(환자의 환부)에 조사시키기 위한 집광 렌즈(13)를 구비하여 구성되어 있다.

상기 집광 렌즈는, LED 소자에서 발광된 광을 집광하여 환부를 비추는 기능을 행하는 것이며, 하나의 집광 렌즈에 의해 광을 집광하는 것이어도 되지만, 상기한 바와 같이, 일정한 처리 거리의 위치에서, 광을 일정한 광야경의 범위에서 고조도에 집광시킨다는 특수성을 고려하면, 복수의 LED 소자로부터 방사되는 각 LED 광을 집광하도록 하고, 각 LED 소자에 대응하여 집광 렌즈를 복수개 배치하고, 각 집광 렌즈로부터의 광을 집광시키는 것이 바람직하다.

구체적으로, 상기 대략 원통 형상의 하우징(11)이면, 집광 렌즈는, 그 길이 방향을 따라서 복수개, 개별로 배치함으로써, 일정한 처리 거리의 위치에서 광을 효율적으로 집광하는 것이 가능하다. 특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 집광 렌즈를 지지부(3)의 중심 X에 대해 좌우 대칭 위치에 배치함으로써, 눈의 중심 위치의 전방측 연장선 상(시인했을 때, 정면이 되는 위치)에 광을 효율적으로 모으기 쉬워진다. 본 실시 형태에서는, 중심 X의 좌측에 2개(집광 렌즈(13a, 13b), 우측에 2개(집광 렌즈(13c, 13d) 배치하고 있으며, 또한, 중심 X의 위치에도 하나의 집광 렌즈(13e)를 배치하고 있다. 이 경우, 배치되는 집광 렌즈는, 좌우 대칭 위치 각각에 적어도 하나 이상, 합계 2개 이상 마련되어 있으면 되고, 본 실시 형태와 같이, 홀수 배치하는 것이면, 중심 X의 위치에 배치하면 된다.

도 1에 나타내는 집광 렌즈(13a 내지 13e)는, 동일한 구성이며, 예를 들어 아크로마트 렌즈에 의해 구성하는 것이 가능하다. 각 집광 렌즈에는, 하나 이상의 LED 소자가 대응지어 배치되어 있고, 각 집광 렌즈는, 각각으로부터 방사된 광이, 도 7에 나타내는 바와 같이, 조사 위치로부터 환부까지의 거리(처리 거리) L이 400㎜이고, 광야경(유효 광야경)φ가 100㎜ 정도의 광 스폿을 형성하고, 그 범위 내에서의 최고 조도가 40000럭스가 되도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 일정한 광야경(직경이 100㎜)의 중심 위치 C에서 최고 조도 40000럭스, 중심 위치 C로부터 광야경이 50％의 위치에서 최고 조도의 50％, 중심 위치 C로부터 광야경의 100％의 위치에서 최고 조도의 10％가 확보할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 조명 장치(1)는, 환자의 환부에 조사하여 치료 등 각종 처리 작업을 행하는 것을 고려하여, 상기 처리 거리 L에서, 광 스폿을 생기게 할 때에는, 각 집광 렌즈(13a 내지 13e)의 각 광축(실선으로 나타냄)이, 처리 거리보다도 짧은 위치에서 1점으로 수렴하도록 구성되어 있다(본 실시 형태에서는 처리 거리 L의 대략 절반의 중간점 200㎜의 위치에서, 각 집광 렌즈의 광축이 수렴되는 수렴점으로 되어 있음).

이 경우, 각 집광 렌즈의 광축 수렴점에 대해서는, 처리 거리 L보다도 긴 위치에 설정해도, 처리 거리 L의 위치에 있어서 고조도의 광야경의 광 스폿이 얻어지지만, 수렴점이 처리 거리 L보다도 길면, 치료 작업 시에 있어서, 광원과 처리 위치 사이에 손 등의 다른 것이 들어갔을 때, 그 그림자의 영향이 크게 생겨 버린다(음영이 생기기 쉽다). 본 실시 형태와 같이, 각 광축의 수렴점을 처리 거리 L보다도 짧은 위치로 설정해 둠으로써, 광원과 처리 위치 사이에 가장 밝아지는 영역이 존재하게 되고, 이에 의해 그림자의 영향을 저감하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 각 집광 렌즈(13a 내지 13e)의 광축의 1점 수렴에 대해서는, 각 광축이 정확하게 1점에서 교차하는 것은 물론, 어느 정도의 직경 속에 수렴되는 양태도 포함된다. 또한, 이와 같은 수렴점의 광원으로부터의 거리에 대해서는, 사용하는 목적(외과 처치용, 구강 처치용 등)에 따라 최적의 위치로 설정된다. 또한, 각 집광 렌즈에 대해서는, 그 초점 거리가, 상기 광원으로부터 수렴점까지의 거리보다도 짧은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 초점 거리의 집광 렌즈에서는, 광을 수렴시키는 정도가 높아지고, 도 7의 점선으로 나타내는 각 집광 렌즈로부터의 방출광을 직경 방향 외측으로 넓게 확산시키는 일이 없고, 효율적으로 광 스폿을 형성하는 것이 가능해진다.

상기 집광 렌즈의 구성, 및 배치 양태에 의하면, 각 집광 렌즈로부터 사출되는 광은, 일정한 처리 거리 L의 위치에 있어서 겹친 상태가 되고, 이것에 의해 밝은 조사광의 영역(다섯 집광 렌즈로부터의 광의 겹침 중심 C가 가장 밝은 40000럭스, 직경이 광야경의 50％의 범위 내에서는 20000럭스 이상, 직경이 광야경의 100％의 범위 내에서는 4000럭스 이상이 되는 광 스폿 영역(광야경) R)이 얻어지게 된다. 이 경우, 중심 C로부터 직경 방향 외측으로 이행함에 따라, 각 집광 렌즈로부터의 조사 직경이 겹치는 영역이 줄어들기 때문에, 외측으로 이행함에 따라 조도가 급격하게 변화하는 것이 아니고, 서서히 변화(점차 흐릿)하게 된다. 이 때문에, 조사하고자 하는 환부와, 그 주변의 조도 갭이 저감되어, 치료 행위를 하는 데 있어서의 환부를 시인하기 쉬워진다.

또한, 상기한 바와 같은 광원(광원 유닛(10)) 및 투과 부재(30)는, 지지부(3)의 상하 방향으로 배치되어 있고, 특히, 각 광원(집광 렌즈)은, 눈 위에 있는 지지부(3)에 대해 가로 방향으로 배치되기 때문에, 도 8에서 나타낸 바와 같이, 광원 유닛(10)으로부터의 조사광과, 환부로부터의 반사광 사이의 앙각α를 작게 할 수 있다. 이와 같이, 앙각α가 작으면, 후술하는 바와 같이 글래어를 제거할 때에는, 편광 상태에서 반사되는 반사광을 커트하기 쉬워져, 글래어 제거 효과를 높이는 것이 가능해진다. 또한, 광원 유닛(10)은, 지지부(3)에 대해 상하 방향으로 회동 가능하게 지지되기 때문에, 장착자가 목을 움직이지 않고 시선만을 전후 방향으로 움직여도, 광원 유닛(10)을 회동시킴으로써, 그 시선의 범위로 광야를 이동시킬 수 있다(도 8의 위치 A, 위치 B, 위치 C 참조).

또한, 상기 본 실시 형태의 조명 장치(1)는, 안경형으로 구성되어 있으므로, 예를 들어 헤드부의 주위에 권회된 장착 밴드에 광원을 지지한 조명 장치와 비교하면, 용이하게 장착, 분리를 할 수 있어, 취급성이나 조작성이 좋아진다.

상기 광원 유닛(10)에 대해 전력을 공급하는 것은, 광원 유닛의 측단부면에서 도출하고, 상기 템플(2)의 내측면에 형성된 오목 홈(2b)에 수용한 전원 코드(16)를 통하여 이루어진다. 전원 코드(16)의 단부에는, 접속 단자(16a)가 마련되어 있고, 이 부분에 외부 배터리(도시되지 않음)로부터의 라인을 접속하여 광원 유닛(10)에 전력 공급이 이뤄진다. 이 경우, 접속 단자(16a)의 형태, 배치 위치 및 광원 유닛(10)에 대한 전력의 공급 방법 등에 대해서는 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 전력의 공급에 대해서는, 예를 들어 휴대 가능한 직류형 배터리로부터 행하는 방식이어도 되고, 실내에 설치된 전원(교류 전원)으로부터 행하는 방식이어도 된다.

상기한 바와 같이 구성되는 조명 장치(1)는, 광원으로부터 환부에 조사한 광을 글래어(눈부심)를 생기게 하지 않고, 시인할 수 있도록 구성되어 있다.

이하, 조사광을 환부에 조사한 광을, 글래어를 생기지 않게 하고 시인시키기 위한 구체적인 구성(글래어를 제거하는 구체적인 구성)에 대해 설명한다.

본 실시 형태에서는, 도 9의 개략도에서 나타낸 바와 같이, 광원 유닛(10)의 각 집광 렌즈(13a 내지 13e)의 전방면측을 덮도록, 광원으로부터 사출되는 사출광을 직선 편광으로 하는 판형의 제1 편광 소자(20)를 하우징(11)의 전방면 개구 부분에 장착하고 있다. 이와 같이, 하우징(11)의 전방면 개구 부분에 가로로 긴 판형의 제1 편광 소자(20)를 장착함으로써, 하우징 내에 개별로 배치된 각 렌즈를 투과한 광은, 일체적으로 직선 편광 상태로 변경할 수 있다. 즉, 이 제1 편광 소자(20)에 의해, 집광 렌즈(13a 내지 13e)로부터 사출되는 광(비편광 상태의 광)은, 전기장(및 자장)의 진동 방향이 일정해지는 직선 편광이 되어 환부(100)에 조사된다.

또한, 상기 장착자의 눈앞을 덮는 투과 부재(30)는, 제1 편광 소자(20)의 편광 축에 대해 90° 직교시키도록 배치되는 제2 편광 소자(22)를 구비하고 있다.

조사 대상물인 환부(100)가 경면 상태이면, 그 반사광은, 그대로 직선 편광이 되지만, 실제로는 요철이 있기 때문에, 반사광은, 직선 편광 성분을 포함한 확산광(비편광 상태)이 된다. 즉, 환부(100)로부터의 반사광이 확산 반사하는 경우는, 입사광이 직선 편광이었다고 해도, 그 반사광은 비편광 상태가 되고, 이 비편광 상태의 광 중에는, 정반사광(입사한 직선 편광이 그대로 직선 편광이되어 반사됨)의 성분이 포함되어 있다. 이 정반사광의 성분이, 광원의 비침, 소위 광택(글래어)이 되어 시인되는 것으로, 이것이 환부에 대해 각종 처리를 하는 데 있어서 방해가 되어 버린다.

환부(100)로부터의 반사광을 투과하고, 이 투과광을 장착자에게 시인시키는 투과 부재(30)는, 상기한 바와 같이 제1 편광 소자(20)의 편광 축에 대해 90° 직교시키도록 배치되는 제2 편광 소자(22)를 구비하고 있기 때문에, 글래어의 원인이 되는 반사 성분(광원의 비침)이 제외되어, 장착자는 글래어가 없는 확산 반사광만을 시인할 수 있다.

또한, 상기 제1 편광 소자(20) 및 제2 편광 소자(22)는, 예를 들어 리니어 편광 필터, 필름 편광자, 나노 와이어 그리드 편광판·무기 편광판(글래스 웨이퍼 상에 알루미늄 박막을 형성하고, 미세한 슬릿을 형성한 것) 등으로 구성할 수 있다. 또한, 제2 편광 소자(22)에 대해서는, 투과 부재(30) 그 자체가 편광 기능을 구비한 필터로서 구성되어 있어도 되고, 그러한 기능을 갖는 박막을 피착한 구성이어도 된다.

그리고, 상기 구성에서는, 광원으로부터의 사출광에 대해, 외부 신호에 의해 전기적으로 주파수 변조(펄스 변조)를 걸어서 위상, 진폭, 편파면을 변화시키고 광의 전기장 진동 방향을 정확하게 정돈하고(정렬 상태로 함), 이것을 투과율이 높은 제1 편광 소자인 와이어 그리드 편광판을 통과시켜 환부에 조사함으로써, 더 효과적으로 글래어를 제거하는 것이 가능해진다.

도 10은, 종래의 조명 장치에 의해 얻어지는 글래어가 제거되지 않은 구강 내를 도시한 사진(사진 카피)이며, 도 11은, 도 9에 나타낸 구성의 광학 소자를 구비한 조명 장치(1)에 의해 얻어지는 글래어가 제거된 상태의 구강 내를 도시한 사진(사진의 카피)이다.

이 비교 사진에서 명백한 바와 같이, 광원 유닛(10) 및 투과 부재(30)에, 상기한 바와 같은 제1 편광 소자(20) 및 제2 편광 소자(22)를 마련함으로써, 장착자는 글래어가 없는 환부를 시인하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 각종 시술, 진료, 처치 작업 등에 있어서, 올바른 소견을 취할 수 있고, 환자 및 장착자(의료 종사자)의 리스크 저감과, 처리 시간, 진료 시간이 단축화되어, 장착자 및 환자의 부담이 경감된다. 특히, 인체의 수분, 체액, 타액, 유분 등에 반사하는 글래어를 효과적으로 제거할 수 있기 때문에, 외과 수술이나 구강 내의 치료에 유효하고, 예를 들어 장간 막 혈관 주행의 확인, 혈관 출혈 부위의 처치, 신경총의 박리, 임플란트 처치 등, 각종 의료에 관한 처리 작업을 신속 또한, 적절하게 행하는 것이 가능해진다.

도 12는, 글래어의 제거 방법이 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.

도 9에 나타낸 구성은, 정적인 환부(100)를 시인하는 데 있어서 글래어를 제거하는 방법을 나타냈지만, 상기 구성에 있어서, 파장판(1/2 파장판, 1/4 파장판, 1/8 파장판 등)을 겹침으로써 동적인 대상물, 구체적으로는, 환부에 대해 물을 토출한 때에, 그 수분으로부터의 반사광에 의한 글래어를 제거하는 것도 가능하다. 예를 들어, 임플란트 등의 구강 내의 치료에 있어서는, 냉각수를 토출하면서 치아를 깎는 등의 처치가 이루어지지만, 토출되는 수분으로부터의 반사광에 의한 글래어에 대해서도 제거하는 것이 가능하다.

이하, 이 원리에 대해 설명한다.

일반적으로, 광을 물질에 조사해서 볼 때, 광의 전기장 진동 방향이 정확하게 정렬된 편광을 활용하면 피사체로부터도 정확하게 정렬된 편광이 돌아온다. 이 경우, 환부에 원편광(타원 편광도 포함함)을 조사하고, 광의 투과에 걸리는 시간이나 강도의 변화를 관측함으로써, 분자의 입체적 배치의 차이인 키랄리티의 정보를 얻는 것이 가능해진다.

통상 물의 분자는 파장에 의해 광을 반사하거나 흡수하거나 한다. 환부의 표면을 흐르는 물(120)의 분자가 환부의 표면에 부착 또는 흐름(제트 수류 등등)으로써, 그 표면은 요철 상태와 동일한 것이 되어, 환부의 표면은 광을 정반사시키지 못하고, 난반사를 일으켜 버린다. 그리고, 이 난반사에 의해, 광의 색정보가 상실되어 버리므로, 흐려서 보이는 것은, 이 광의 색정보가 상실되어 보기 어려워지는 것이 원인이다. 광이 수면 등에 반사되면, 가로 방향의 진동의 큰 광으로 변화하는 특성을 가지고 있으므로, 여기에 원편광을 걸면, 세로 방향으로의 진동이 극단적으로 감소하여, 가로 방향의 진동만의 진동에 가까운 광으로 변화한다. 따라서, 반사된 광을 원편광 후에 직선 편광으로 바꾸면, 동적인 상태에서도 글래어를 경감하는 것이 가능하다고 생각된다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 도 9에 나타낸 광학 소자의 배치 상태에 있어서, 제1 편광 소자(20)에 제1 파장판(24)을 겹쳐 두고, 제1 편광 소자(20)을 투과한 광(직선 편광 상태)을 제1 파장판(24)에 의해 원편광으로 하여 환부에 조사한다(실제로는, 환부의 표면에 동적으로 흐르고 있는 수분(120)에 대해 원편광의 광을 조사함). 그리고, 그 반사광(원편광 상태)을 동일한 구성의 제2 파장판(26)을 겹쳐진 제2 편광 소자(22)에 입사시킴으로써, 시인했을 때는, 그 수분(120)으로부터 반사광을 확실하게 커트하여 수분이 제거된 상태의 환부를 시인하는 것이 가능해진다.

도 13은, 종래의 조명 장치에 의해 얻어지는 글래어가 제거되지 않은 구강 내를 도시한 사진(사진 카피)이며, 도 14는, 도 12에 나타낸 구성의 편광 소자 및 파장판을 구비한 조명 장치(1)에 의해 얻어지는 동적인 수분 등에 의한 글래어가 제거된 상태의 구강 내를 도시한 사진(사진의 카피)이다.

이 비교 사진에서 명백한 바와 같이, 광원 유닛(10) 및 투과 부재(30)에, 상기한 바와 같은 제1 파장판(24)을 겹친 제1 편광 소자(20) 및 제2 파장판(26)을 겹친 제2 편광 소자(22)를 마련함으로써, 장착자는, 동적인 수분이 제거된 상태의 환부를 시인하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 도 9에 나타낸 구성과 마찬가지로, 각종 시술, 진료, 처치 작업 등에 있어서, 올바른 소견을 취할 수 있고, 환자 및 장착자(의료 종사자)의 리스크 저감과, 처리 시간, 진료 시간이 단축화되어, 장착자 및 환자의 부담이 경감된다. 또한, 환부를 향하여 토출되는 냉각수 이외에도, 인체의 수분, 체액, 타액, 유분 등의 액상체에 반사하는 글래어가 제거되기 때문에, 구강 내의 처리 이외에도 외과 수술 등에 있어서도 유효하고, 실제의 처리에 있어서, 종래의 처리 시간을 1/2 이하로 하는 것도 가능해진다.

이상과 같이, 광원으로부터 사출되는 광에 편광(직선 편광·원편광·타원 편광)을 걸고, 환부로부터 되돌아 오는 광에 대해, 장착자의 눈앞에서 조사되는 광의 편광 조사와 반대인 편광 처리를 실시함으로써, 장착자는 글래어가 제거 내지는 저감된 대상물을 시인할 수 있게 된다. 따라서, 광원 유닛(10)측 및 투과 부재(30)측에 있어서, 이와 같은 편광 작용이 얻어지면, 구체적인 광학 소자의 구성이나, 배치 양태에 대해서는, 적절히 변형되는 것이 가능하다.

도 15는, 본 발명에 관한 조명 장치가 다른 실시 형태를 나타내는 도면이다.

이 실시 형태의 조명 장치(1A)는, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 안경형으로 구성되어 있고, 지지부(3)의 중앙 부분의 전방에 광원 유닛(10A)을 배치하고, 또한 투과 부재(30)의 전방에 쌍안 루페(60)를 배치하고 있다.

광원 유닛(10A)의 광원(집광 렌즈(13A, 13B, 13C))은, 지지부(3)의 중앙 부분에서, 상하 방향을 따라서 3군데 배치되어 있고, 상기 실시 형태와 마찬가지로, 그 광축이 1점에서 수렴하도록 배치되어 있다. 또한, 쌍안 루페(60)는, 눈앞의 국소적인 환부(예를 들어, 혈관 봉합할 때의 혈관 등)를 확대해 시인하는 것을 가능하게 하는 것이며, 상기 실시 형태의 조명 장치(1)에도, 도면에 나타낸 바와 같은 쌍안 루페(60)를 배치하는 것이 가능하다.

이와 같은 구성의 조명 장치(1A)에 있어서도, 광원 유닛(10A)에 상기 제1 광학 소자(20)(및 제1 파장판(24))를 배치하고, 투과 부재(30)에 상기 제2 광학 소자(22)(및 제2 파장판(26))를 배치함으로써, 환부를 글래어 없이 확대하여 시인하는 것이 가능해진다.

이상, 본 발명에 관한 조명 장치의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 다양하게 변형하는 것이 가능하다.

상기 실시 형태의 조명 장치는, 장착자의 귀에 걸리는 안경형 타입을 예시했지만, 헤드부의 이마 주위에 장착되는 벨트나 헬멧 등에 의해 광원 유닛을 지지하는 구성이어도 된다. 또한, 광원 유닛에 대해서는, 봉형(원통형)으로 형성된 하우징 이외에도, 예를 들어 상자형 하우징으로 구성해도 되고, 광원의 배열에 대해서도 적절히 변형하는 것이 가능하다. 또한, 광원은, LED 소자 이외여도 되고, 예를 들어 유기 EL이나 반도체 레이저 발광 소자 등에 의해 구성해도 된다. 특히, 광원을 유기 EL로 구성하면, 공업 제품과 같은 대상물을 시인했을 때, 흠집이 있는지 여부를 용이하게 감별하는 것이 가능해진다.

또한, 광원에 의한 조도, 광야경에 대해서는, 광원 유닛(10, 10A)의 사양, 발광 소자의 수, 배치 양태 및 집광 렌즈의 굴절률이나 배치 개수 등에 따라 적절히 변형되는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 관한 조명 장치는, 의료 분야 이외에도, 각종 공업 분야에 있어서도 적용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 제품의 표면에 부착된 이물, 오염, 흠집 등은, 글래어가 생기면 못보고 놓쳐 버릴 가능성이 있지만, 상기한 바와 같은 글래어를 제거할 수 있는 조명 장치를 장착함으로써, 불량품의 발생이나 불량 개소의 간과 등을 배제하는 것이 가능하다. 또한, 각종 정밀 공작 작업, 보석 제품의 감정이나 가공 등, 다양한 공업 분야에 사용하는 것도 가능하다.

1, 1A: 조명 장치
3: 지지부
10, 10A: 광원 유닛
12: 광원
13(13a 내지 13e): 집광 렌즈
13A 내지 13C: 집광 렌즈
20: 제1 편광 소자
22: 제2 편광 소자
24: 제1 파장판
26: 제2 파장판
30: 투과 부재
60: 쌍안 루페

Claims (8)

1. 장착자의 헤드부의 이마 전방에 배치되는 지지부와,
   상기 지지부에 마련되고, 대상물에 대해 광을 조사하는 광원을 구비함과 함께, 광원으로부터 사출된 광을 집광하는 집광 렌즈를 구비한 광원 유닛과,
   상기 지지부에 마련되어 장착자의 눈앞에 배치되어, 상기 대상물로부터의 반사광을 투과하여 장착자에게 시인시키는 투과 부재
   를 갖는 헤드부 장착형 조명 장치에 있어서,
   상기 광원 유닛은, 광원으로부터 사출되는 사출광을 직선 편광으로 하는 제1 편광 소자와 제1 편광 소자의 투과광을 원편광 또는 타원 편광으로 하는 제1 파장판을 구비하고 있고,
   상기 투과 부재는, 상기 제1 파장판과 같은 위상차의 제2 파장판과 제2 파장판의 투과광을 상기 제1 편광 소자의 편광 축에 대해 90° 직교시키도록 배치되는 제2 편광 소자를 구비하고 있는
   것을 특징으로 하는 헤드부 장착형 조명 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광원으로부터의 사출광에 대해 전기적으로 주파수 변조를 걸고, 상기 제1 편광 소자는 와이어 그리드 편광판인 것을 특징으로 하는
   헤드부 장착형 조명 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지부는, 장착자의 귀에 걸리는 1쌍의 템플 선단부끼리를 연결하고 있고,
   상기 광원 유닛 및 투과 부재는, 상기 지지부의 상하 방향으로 배치되어 있는
   것을 특징으로 하는 헤드부 장착형 조명 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 광원 유닛 및 투과 부재는, 상기 지지부에 대해, 각각 상하 방향으로 회동 가능하게 지지되어 있는,
   것을 특징으로 하는 헤드부 장착형 조명 장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 광원 유닛은, 상기 지지부에 따르게 봉형으로 형성된 하우징을 가지고 있고,
   상기 하우징 내에는, 상기 집광 렌즈가 2개 이상, 개별로 배치되어 있는
   것을 특징으로 하는 헤드부 장착형 조명 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1 편광 소자는, 상기 2개 이상의 집광 렌즈의 전방을 덮는 판형 부재로 구성되어 있는
   것을 특징으로 하는 헤드부 장착형 조명 장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 2개 이상의 집광 렌즈는, 각 집광 렌즈의 광축이 1점에서 수렴하게 상기 하우징에 지지되어 있는
   것을 특징으로 하는 헤드부 장착형 조명 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투과 부재의 전방에 쌍안 루페를 배치한
   것을 특징으로 하는 헤드부 장착형 조명 장치.

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