WO2018207603A1

WO2018207603A1 - 頭部装着型照明装置

Info

Publication number: WO2018207603A1
Application number: PCT/JP2018/016433
Authority: WO
Inventors: 光広小山; 華織綾部
Original assignee: シンクロア株式会社
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2018-11-15
Also published as: JPWO2018207603A1; JP6448075B1

Abstract

装着者の耳に掛けられる眼鏡型の頭部装着型照明装置であって、耳に掛けられる一対のテンプル（２）の先端部同士を連結する支持部（３）の上方に配設され、対象物に対して光を照射する光源（１２）を備えるとともに、光源から射出された光を集光する集光レンズ（１３）を具備したる光源ユニット（１０）と、支持部（３）の下方で装着者の眼前に配設され、対象物からの反射光を透過して装着者に視認させる透過部材（３０）と、を有する。そして、光源ユニット（１０）は、集光レンズを２個以上備えており、２個以上の集光レンズは、各集光レンズの光軸が一点で収束するように光源ユニット（１０）に支持されており、光源ユニット（１０）は、支持部（３）に対して上下方向に回動可能に支持されていることを特徴とする。

Description

頭部装着型照明装置

　本発明は、主として、手術、施術、診療、処置などの各種の医療行為に使用可能な頭部装着型照明装置に関し、詳細には、そのような医療行為を支障なく行える頭部装着型照明装置に関する。

　従来、歯科治療や医療手術・施術・診療・処置（これらを総称して処理とも称する）などの医療現場では、患者の患部を照らす照明装置が用いられている。この照明装置は、医者などの医療従事者の手元や頭などの影が生じないように特殊な構造となっており、無影灯とも称されている。また、このような無影灯以外にも、例えば、特許文献１に開示されているような、医療従事者の頭部に装着（耳に掛けるように装着）して患部を照射する頭部装着型（眼鏡型）の照明装置も知られている。

　前記特許文献１に開示されている頭部装着型照明装置は、耳に掛けられる一対のテンプルの各前端側に、発光ダイオード（ＬＥＤ）を組み込んだ発光ユニットを装着した構造となっており、医療従事者の耳に掛けて装着した状態で患者の患部を照射することから、医療従事者の頭部の影が生じることはなく、無影状態で患部を照射することが可能となる。

特許２００２－２２４１５６号

　上記したような頭部装着型照明装置では、装着者は、目の両外側に位置している発光部（光源）から射出された光を患部に照射し、その反射光を視認することで患部の状態を把握しながら患部に対して処理を施している。このような頭部装着型照明装置は、軽量で操作性や取扱性が良く、長時間の装着にも耐えることができ、更には、装着者にとって目が疲れない構成であることが好ましい。すなわち、医療に関連した治療などの繊細な処理をするに際しては、長時間使用しても装着感が良好で、しかも適切な距離で適切な照度・光野径となる光スポットが得られる構造となっていることが好ましい。さらに、装着者は、繊細な処理をしている間は、できるだけ疲れないように、殆ど首を動かすことなく視線のみを動かすようにしている。

　従来の頭部装着型照明装置のように、発光部がテンプルに固定されているだけでは、照射光を、効率的に所定の位置で所定の大きさの光スポットを形成することはできない。また、両サイドのテンプルに固定された光源では、同期してその照射位置を変更することは困難であり、したがって、視線のみを動かした際には、照射範囲が追従しないため、結果として装着者は、首を動かす必要性が生じてしまい、疲れ易くなってしまう。

　本発明は、上記した問題に基づいてなされたものであり、操作性や取扱性が良い頭部装着型照明装置を提供することを目的とする。

　上記した目的を達成するために、本発明に係る頭部装着型照明装置は、装着者の耳に掛けられる眼鏡型に構成されており、耳に掛けられる一対のテンプルの先端部同士を連結する支持部の上方に配設され、対象物に対して光を照射する光源を備えるとともに、光源から射出された光を集光する集光レンズを具備した光源ユニットと、前記支持部の下方で装着者の眼前に配設され、前記対象物からの反射光を透過して装着者に視認させる透過部材と、を有し、前記光源ユニットは、前記集光レンズを２個以上備えており、前記２個以上の集光レンズは、各集光レンズの光軸が一点で収束するように前記光源ユニットに支持されており、前記光源ユニットは、前記支持部に対して上下方向に回動可能に支持されていることを特徴とする。

　上記した構成の頭部装着型照明装置は、眼鏡型に構成されており、一対のテンプルの先端部同士を連結する支持部の上方に、上下方向に回動可能に光源ユニットを支持したことで、装着時に光源ユニットが視覚の邪魔をし難くなり、視線を動かした際にも、光源ユニットを回動させるだけで、その視線上に光野を移動させることができる。また、光源ユニットの光源からの光を収束させる集光レンズは２個以上設けられており、２個以上の集光レンズは、各光軸が一点で収束するように光源ユニットに支持されているため、所定の明るさ、所定の位置、所定の光野系の光スポットを、簡易な構造で効率的に形成することが可能となる。

　本発明によれば、操作性や取扱性が良い頭部装着型照明装置が得られる。

本発明に係る頭部装着型照明装置の第１の実施形態を示す正面図。図１に示す頭部装着型照明装置の平面図。図１に示す頭部装着型照明装置の側面図。図１に示す頭部装着型照明装置の背面図。（ａ）は、透過部材を跳ね上げた状態を示す斜視図、（ｂ）は、透過部材を下した状態を示す斜視図。図１に示す頭部装着型照明装置を頭部に装着した状態を示す斜視図。光源ユニットに組み込まれる複数の集光レンズによる光の経路と光野径の概略図。光源ユニットを回動した際の光野が変位する状態を示す概略図。

　以下、本発明に係る頭部装着型照明装置（以下、照明装置と称する）の一実施形態について、添付の図１～図８を参照して説明する。なお、以下の実施形態で説明する照明装置は、医療従事者が装着して各種の治療行為をするに際し、患者の患部（対象物）を照射しながら患部を視認するものとして説明する。

　照明装置１は、医療従事者（装着者とも称する）Ｐの耳に掛けられる一対のテンプル２，２、及び、各テンプルの前端側を連結する連結部（以下、この連結部を支持部と称する）３を備えている。支持部３は、一般的な眼鏡と同様、装着者Ｐの額の前方で左右方向に延びており、装着時では、装着者Ｐの目よりも上側となるような位置関係となっている。この場合、照明装置１は、眼鏡をかけてない状態は勿論、眼鏡を掛けていても装着できる大きさに構成されている。

　前記テンプル２及び支持部３は、軽量で可撓性を有する素材で形成されるのが好ましく、例えば、ポリプロピレン等の合成樹脂によって一体形成されている。また、各テンプル２の先端側には、ヒンジ２ａが設けられており、各テンプルの後端側を折り畳むことができるように構成されている。さらに、本実施形態では、テンプル２の内側面に凹溝２ｂを形成しており、この凹溝２ｂ内に、後述する光源ユニット１０に電力を供給する電源コードを埋め込んで電源コードを露出させないようにしている。これにより、治療行為の邪魔になる電源コードが目に移りこんだり、誤って引っ掛けてしまうことを極力排除している。

　前記支持部３には、その上に光源ユニット１０が配設され、その下側に、光源ユニット１０の光源から、患部に対して照射された光の反射光を透過して装着者Ｐに視認させる透過部材３０が配設されている。また、前記支持部３の中央部の下面には、下方に向けて略Ｙ字形状の鼻当部５が設けられている。すなわち、光源ユニット１０及び透過部材３０は、額の前方領域で左右方向（顔の幅方向）に延びた支持部３の上下方向に配設された状態となっている。

　本実施形態の透過部材３０は、視線を妨げないように、周囲にフレームがない状態の板状部材で構成されており、上下方向に回動可能に支持されることが好ましい。具体的には、透過部材３０の中央上部がフラップ３１に挟持されており、このフラップ３１は、前記鼻当部５の基部に設けられて前方に突出する凸部５ａに対してビス止め等することで上下方向に回動可能に支持されている。これにより、透過部材３０は、支持部３に対して、図５（ａ）（ｂ）に示すように、装着者Ｐの目を開放する水平位置と、装着者Ｐの目を覆う垂直位置との間で上下方向に回動可能となっている。すなわち、透過部材３０を垂直位置に回動することで、患部からの反射光を透過部材を介して視認できると共に、水平位置に回動することで、実際の患部の状態を直接視認できるようになっている。

　前記支持部３の上方に配設される光源ユニット１０は、支持部３に沿うように棒状に形成された筐体１１を備えており、この筐体１１内に、例えばＬＥＤ等の発光素子を備えた光源が配設されている。前記筐体１１は、照射側が平坦となった略円筒形状を成しており、装着時に視界に入り込まないように、できるだけ小型化されたもの（支持部３と略同一形状で一体化されたもの）が用いられている。
　具体的には、本実施形態の照明装置は、照射位置（光源の発光部）から患部までの距離（処理距離とも称する）Ｌが２００～４００ｍｍで、光野径（有効光野直径）φが８０～１２０ｍｍ程度の光スポットを形成し、その範囲内での最高照度が１５０００～４００００ルクス（あまり明るすぎると、装着者によっては目が疲れることが指摘されているため、２００００～３００００ルクス程度が好ましい）が確保できる仕様になっていれば良い。また、ＬＥＤによる光源を採用した場合、後述するような光学系の配置態様によって、筐体１１を小型化することが可能となる。

　具体的に、上記した略円筒形状の筐体１１は、左右方向の長さが支持部３の左右方向の長さよりも短く、その高さＨについては、透過部材３０の高さＨ１よりも低く、更に、支持部３の前端縁３ａから前方への突出量Ｌ１を２５ｍｍ以内に設定されており、このような筐体１１の大きさでも上記した仕様を満足することが可能である。この場合、光源ユニット１０は、支持部３の上端面にネジ６等によって固定され、前方側に向けて突出する一対の板状の突出片７間に支持されている。このため、一対の突出片７，７間に支持されている筐体１１は、装着者Ｐの額とは十分に離間した状態となり、発光部からの発熱を感じることもない。なお、筐体１１の背面側に、放熱用のフィン１１ａを一体形成しておいても良い。

　前記筐体１１は、突出片７に対して上下方向に回動可能に支持されているのが好ましく、これにより、光野を上下方向に移動することが可能となる。回動機構の詳細な構造については省略するが、装着者以外の補助者が容易に操作できるように、操作レバー（図示せず）を設けて上下方向に回動できるように構成することが好ましい。

　次に、筐体１１に配設される光源の配置態様、及び、光源から射出される光の経路について説明する。
　本実施形態の光源１２は、筐体内に配設され、ＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤ基板（図示せず）、及び、ＬＥＤ素子から放射されるＬＥＤ光を所定の位置（患者の患部）に照射させるための集光レンズ１３を備えている。

　前記集光レンズは、ＬＥＤ素子で発光された光を集光して患部を照らす機能を果たすものであり、１つの集光レンズによって光を集光するものであっても良いが、上記したように、一定の処理距離の位置で、光を一定の光野径の範囲で高照度に集光させる、という特殊性を考慮すると、複数のＬＥＤ素子から放射される各ＬＥＤ光を集光するように、各ＬＥＤ素子に対応して集光レンズを複数個配設し、各集光レンズからの光を集光させることが望ましい。

　具体的に、上記した略円筒形状の筐体１１であれば、集光レンズは、その長手方向に沿うように、複数個、個別に配設することで、一定の処理距離の位置で光を効率的に集光することが可能である。特に、図１に示すように、集光レンズを支持部３の中心Ｘに対して左右対称位置に配設することで、目の中心位置の前方側の延長線上（視認した際、正面となる位置）に光を効率的に集めやすくなる。本実施形態では、中心Ｘの左側に２個（集光レンズ１３ａ，１３ｂ）、右側に２個（集光レンズ１３ｃ，１３ｄ）配設しており、更に、中心Ｘの位置にも１個の集光レンズ１３ｅを配設している。この場合、配設される集光レンズは、左右対称位置のそれぞれに少なくとも１個以上、合計２個以上設けられていれば良く、本実施形態のように、奇数個配設するのであれば、中心Ｘの位置に配設すれば良い。

　図１に示す集光レンズ１３ａ～１３ｅは、同一の構成であり、例えば、アクロマートレンズによって構成することが可能である。各集光レンズには、１つ以上のＬＥＤ素子が対応付けして配設されており、各集光レンズは、それぞれから放射された光が、図７に示すように、照射位置から患部までの距離（処理距離）Ｌが４００ｍｍで、光野径（有効光野直径）φが１００ｍｍ程度の光スポットを形成し、その範囲内での最高照度が４００００ルクスとなるように構成されている。具体的には、一定の光野径（直径が１００ｍｍ）の中心位置Ｃで最高照度４００００ルクス、中心位置Ｃから光野径が５０％の位置で最高照度の５０％、中心位置Ｃから光野径１００％の位置で最高照度の１０％が確保できるように構成されている。

　また、本実施形態の照明装置１は、患者の患部に照射して治療など各種の処理作業を行なうことを考慮して、上記した処理距離Ｌで、光スポットを生じさせるに際しては、各集光レンズ１３ａ～１３ｅの各光軸（実線で示す）が、処理距離よりも短い位置で一点に収束するように構成されている（本実施形態では処理距離Ｌの略半分の中間点２００ｍｍの位置で、各集光レンズの光軸が収束する収束点とされている）。

　この場合、各集光レンズの光軸の収束点については、処理距離Ｌよりも長い位置に設定しても、処理距離Ｌの位置において高照度の光野径の光スポットが得られるが、収束点が処理距離Ｌよりも長いと、治療作業時において、光源と処理位置との間に手等の他物が入り込んだ際、その陰の影響が大きく出てしまう（陰影が生じやすい）。本実施形態のように、各光軸の収束点を処理距離Ｌよりも短い位置に設定しておくことにより、光源と処理位置との間に最も明るくなる領域が存在することとなり、これにより影の影響を低減することが可能となる。

　なお、上記した各集光レンズ１３ａ～１３ｅの光軸の一点の収束については、各光軸が正確に一点で交差するのは勿論、ある程度の径の中で収束するような態様も含まれる。また、このような収束点の光源からの距離については、使用する目的（外科処置用、口腔処置用など）に応じて最適な位置に設定される。さらに、各集光レンズについては、その焦点距離が、上記した光源から収束点までの距離よりも短いものを用いることが好ましい。このような焦点距離の集光レンズでは、光を収束させる度合いが高くなり、図７の点線で示す各集光レンズからの放出光を径方向外方に広く拡散させることはなく、効率的に光スポットを形成することが可能となる。

　上記した集光レンズの構成、及び、配置態様によれば、各集光レンズから射出される光は、一定の処理距離Ｌの位置において重なった状態となり、これにより明るい照射光の領域（５つの集光レンズからの光の重なりの中心Ｃが最も明るい４００００ルクス、直径が光野径の５０％の範囲内では２００００ルクス以上、直径が光野径の１００％の範囲内では４０００ルクス以上となる光スポット領域（光野径）Ｒ）が得られるようになる。この場合、中心Ｃから径方向外側に移行するに連れて、各集光レンズからの照射径が重なる領域が減るため、外側に移行するに連れて照度が急激に変化するのではなく、徐々に変化（次第にぼやける）するようになる。このため、照射したい患部と、その周辺の照度ギャップが低減し、治療行為をするにあたって患部が視認し易くなる。

　また、上記したような光源（光源ユニット１０）及び透過部材３０は、支持部３の上下方向に配設されており、特に、各光源（集光レンズ）は、目の上にある支持部３に対して横方向に沿って配設されているため、図８で示すように、光源ユニット１０からの照射光と、患部からの反射光との間の仰角αを小さくすることができる。このように、仰角αが小さくなれば、光源ユニット及び透過部材にグレア除去機能を搭載した場合、偏光状態で反射する反射光をカットし易くなり、グレア除去効果を高めることが可能となる。また、光源ユニット１０は、支持部３に対して上下方向に回動可能に支持されているため、装着者が首を動かくことなく視線のみを前後方向に動かしても、光源ユニット１０を回動させることで、その視線の範囲に光野を移動させることができる（図８の位置Ａ，位置Ｂ，位置Ｃ参照）。

　上記した照明装置１は、眼鏡型として構成されているため、例えば、頭部の周囲に巻回された装着バンドに光源を支持した照明装置と比較すると、容易に装着、取り外しができ、取扱性や操作性が良くなる。また、光源から射出される光は、支持部３の中心に対して、左右対称となるように配設された２個以上の集光レンズで集光させ、かつ、各集光レンズの光軸が一点で収束するように配設されているため、効率的に所定の明るさの光野ができる。これにより、光源ユニットを、可及的に軽量化、簡便化することができ、取扱性、操作性の良い照明装置が得られる。

　上記した光源ユニット１０に対して電力を供給するのは、光源ユニットの側端面から導出し、前記テンプル２の内側面に形成された凹溝２ｂに収容した電源コード１６を介して成される。電源コード１６の端部には、接続端子１６ａが設けられており、この部分に外部バッテリ（図示せず）からのラインを接続して光源ユニット１０に電力供給が成される。この場合、接続端子１６ａの形態、配設位置、及び、光源ユニット１０に対する電力の供給方法等については特に限定されることはない。また、電力の供給に関しては、例えば、携行可能な直流型のバッテリーから行なう方式であっても良いし、室内に設置された電源（交流電源）から行なう方式であっても良い。

　なお、上記したように構成される照明装置１では、光源から患部に照射した光を、グレア（ぎらつき）を生じさせることなく、視認できるように構成することも可能である。例えば、光源ユニットの開口部分に直線偏光素子２０や波長板２４等の第１の偏光素子を配設して光源１２から射出される光に対して直線偏光又は円偏光又は楕円偏光をかけて患部に照射し、患部から戻ってくる光に対して、装着者の目の前で照射される光の偏光照射と反対の偏光処理（透過部材３０に直線偏光素子２２や波長板２６等を設けて偏光軸を９０°変えて視認させる）を施す第２の偏光素子を配設しておけば良い。このような偏光素子を用いることで、装着者は、対象物をグレアが除去ないしは低減された状態で視認することも可能である。

　以上、本発明に係る照明装置の実施形態について説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されることはなく、種々変形することが可能である。
　上記した光源ユニット１０については、棒状（円筒状）に形成された筐体１１以外にも、例えば、箱型の筐体で構成しても良く、光源の配列についても適宜変形することが可能である。また、光源は、ＬＥＤ以外でも良く、例えば、有機ＥＬや半導体レーザ発光素子などによって構成しても良い。特に、光源を有機ＥＬで構成すると、工業製品のような対象物を視認した際に、傷があるか否かを容易に鑑別することが可能となる。
　また、光源による照度、光野径については、光源ユニット１０の仕様、発光素子の数、配置態様、及び、集光レンズの屈折率や配設個数等に応じて適宜変形することが可能である。さらに、本発明に係る照明装置は、医療分野以外にも、各種の工業分野においても適用することが可能であり、透過部材３０の前に、対象物を拡大する双眼ルーペを配設しても良い。

１　照明装置
２　テンプル
３　支持部
１０　光源ユニット
１１　筐体
１２　光源
１３（１３ａ～１３ｅ）　集光レンズ
３０　透過部材

Claims

　装着者の耳に掛けられる眼鏡型の頭部装着型照明装置であって、
　耳に掛けられる一対のテンプルの先端部同士を連結する支持部の上方に配設され、対象物に対して光を照射する光源を備えるとともに、光源から射出された光を集光する集光レンズを具備した光源ユニットと、
　前記支持部の下方で装着者の眼前に配設され、前記対象物からの反射光を透過して装着者に視認させる透過部材と、
を有し、
　前記光源ユニットは、前記集光レンズを２個以上備えており、
　前記２個以上の集光レンズは、各集光レンズの光軸が一点で収束するように前記光源ユニットに支持されており、
　前記光源ユニットは、前記支持部に対して上下方向に回動可能に支持されている、
ことを特徴とする頭部装着型照明装置。
　前記光源ユニットは、前記支持部に沿うように棒状に形成された筐体を有しており、
　前記筐体内に、前記支持部の中心に対して左右対称となるように、前記集光レンズが２個以上、個別に配設されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の頭部装着型照明装置。
　前記筐体は、円筒形状で、前記支持部に固定された一対の突出片間に回動可能に支持されており、
　前記筐体は、支持部の前端縁よりも前側に配設されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の頭部装着型照明装置。
　前記各集光レンズの光軸は、光源から４００ｍｍの位置よりも光源側で収束されている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の頭部装着型照明装置。
　前記各集光レンズは、その焦点距離が、前記光源から収束点までの距離よりも短い、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の頭部装着型照明装置。
　前記光源ユニットは、光源の発光部から２００～４００ｍｍの位置において、最高照度が１５０００～４００００ルクスで８０～１２０ｍｍの光野径の光スポットを形成する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の頭部装着型照明装置。
　前記透過部材は、前記支持部に対して上下方向に回動可能に支持されている、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の頭部装着型照明装置。
　前記テンプルの内側面に、前記光源ユニットに電力を供給するケーブルを案内する凹溝が形成されている、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の頭部装着型照明装置。
　前記光源から射出される光に対して、直線偏光又は円偏光又は楕円偏光をかけて対象物に照射する第１の偏光素子と、
　対象物から戻ってくる光に対して、照射される光の偏光照射の偏光軸を９０°変えて装着者に視認させる第２の偏光素子と、を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の頭部装着型照明装置。