特許 7500572 眼科用光源

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-07

(45)【発行日】2024-06-17

(54)【発明の名称】眼科用光源

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20240610BHJP

   F21V 8/00 20060101ALI20240610BHJP

   F21V 5/10 20180101ALI20240610BHJP

   F21V 7/04 20060101ALI20240610BHJP

   F21V 7/22 20180101ALI20240610BHJP

   F21V 9/35 20180101ALI20240610BHJP

   G02B 5/10 20060101ALI20240610BHJP

   A61F 9/007 20060101ALI20240610BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240610BHJP

   F21W 131/20 20060101ALN20240610BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 610

F21S2/00 340

F21S2/00 350

F21V8/00 221

F21V5/10

F21V7/04 400

F21V7/22

F21V9/35

G02B5/10

A61F9/007 180

F21Y115:10

F21W131:20

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021537844

(86)(22)【出願日】2019-12-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-24

(86)【国際出願番号】 NL2019050859

(87)【国際公開番号】W WO2020139084

(87)【国際公開日】2020-07-02

【審査請求日】2022-12-09

(31)【優先権主張番号】2022322

(32)【優先日】2018-12-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】NL

(73)【特許権者】

【識別番号】518007625

【氏名又は名称】クレア・アイピー・ビー．ブイ．

【氏名又は名称原語表記】ＣＲＥＡ ＩＰ Ｂ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｓｅｇｇｅｌａｎｔ－Ｎｏｏｒｄ２， ３２３７ ＭＧ Ｖｉｅｒｐｏｌｄｅｒｓ，Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100219542

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 郁治

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】ダム－ハウスマン、アドリアーンジェ・コリーネ

【審査官】當間 庸裕

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１４－５３０６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０３８９００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０７６４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１２５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第０６４９７６２（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】特表２００１－５１１９０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ８／００

Ｆ２１Ｖ ５／１０

Ｆ２１Ｖ ７／０４

Ｆ２１Ｖ ７／２２

Ｆ２１Ｖ ９／３５

Ｇ０２Ｂ ５／１０

Ａ６１Ｆ ９／００７

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

Ｆ２１Ｗ １３１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

予め定められたスペクトル成分を有する光ビームを眼科用器具に提供するための光源であって、
前記光源は、第１の光源デバイス（１）と、ミラー本体（６）とを備え、
前記第１の光源デバイス（１）は、第１の光軸に沿って放射開口角（α）を有する第１の光ビーム（９ａ）を提供し、
前記第１の光源デバイス（１）は、波長変換材料層（１ａ）を備え、前記波長変換材料層（１ａ）は動作中に露光されて第１の光源デバイス（１）から発出する放射光を励起して前記第１の光ビーム（９ａ）を生成し、
前記ミラー本体（６）は、前記第１の光軸が中心とされたミラーアパーチャ（６ａ）を備えるミラー面を有し、前記第１の光ビームの一部が前記ミラーアパーチャを通して前記ミラー本体から出て、前記第１の光ビームの残りが前記ミラー面に接触し、反射して前記波長変換材料層（１ａ）に戻され、
前記光源は、さらに、
第２の光軸に沿って第２の光ビーム（９ｂ）を提供する第２の光源デバイス（７）と、
前記第１の光ビーム（９ａ）と前記第２の光ビーム（９ｂ）とを光の合成ビーム（９ｃ）に合成するように適合されたダイクロイックミラー（３）と、を備え、
前記ダイクロイックミラー（３）は、前記第１の光源デバイスから発せられる光を反射するように、そして、前記第２の光源デバイスから発せられる光を透過させるように配置されている、光源。

【請求項2】

前記波長変換材料層（１ａ）は、前記第１の光源デバイス（１）の放射光放出面に直接取り付けられている、請求項１に記載の光源。

【請求項3】

前記ミラーアパーチャ（６ａ）は、前記波長変換材料層（１ａ）から高さｈに位置付けられている、請求項１または２に記載の光源。

【請求項4】

前記ミラー面（６ｂ）は、前記波長変換材料層（１ａ）上に焦点（６ｃ）を有する、請求項１、２または３に記載の光源。

【請求項5】

前記ミラーアパーチャ（６ａ）は、３から１０ｍｍの直径ｄを有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の光源。

【請求項6】

前記ミラー面（６ｂ）はドーム形状である、請求項１から５のいずれか一項に記載の光源。

【請求項7】

前記ミラー面（６ｂ）は双曲線断面を有する内面を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の光源。

【請求項8】

前記第１の光源デバイス（１）は、青色放射光を含むスペクトル成分を有する光を放出する、請求項１から７のいずれか一項に記載の光源。

【請求項9】

前記波長変換材料は発光材料である、請求項１から８のいずれか１項に記載の光源。

【請求項10】

前記波長変換材料層（１ａ）が反射性である、請求項１から９のいずれか一項に記載の光源。

【請求項11】

受光端面を有する光ファイバ（５）をさらに備え、前記受光端面上に前記ダイクロイックミラー（３）からの前記光の合成ビーム（９ｃ）が、少なくとも０．５５の開口数を有する色消し光学系によって結合される、請求項１に記載の光源。

【請求項12】

前記第２の光源デバイス（７）は青色光を放出するＬＥＤである、請求項１から１１のいずれか一項に記載の光源。

【請求項13】

前記第２の光源デバイス（７）はドームレンズを設けたＬＥＤである、請求項１から１２のいずれか１項に記載の光源。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ビームを眼科器具に提供する光源に関し、光ビームは、予め定められたスペクトル成分を有し、光源は、第１の光軸に沿って放射開口角を有する第１の光ビームを提供する第１の光源デバイスを備え、第１の光源デバイスは波長変換材料層を備え、波長変換材料層は動作中に露光されて第１の光源デバイスから発出する放射光を励起して第１の光ビームを生成する。

【背景技術】

【0002】

国際特許公開ＷＯ２０１２／１１６７３３は、黄色光および青色光を結合して光ファイバに結合することができる光ビームにする照明装置を開示している。黄色光は、光源、例えば青色レーザダイオードアレイから生じる励起光で蛍光体素子を照射することによって得られる。構造は、励起光ビームを蛍光体素子に案内し、青色光源（例えば、ＬＥＤ）からの光を蛍光体素子変換黄色光と組み合わせるためにダイクロイックミラーを使用する。

【0003】

米国特許出願公開ＵＳ２０１５／０６９４３０は、基板上に発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する蛍光体変換発光デバイスを開示している。波長変換材料は、ＬＥＤと光学的に連通している。蛍光体変換発光デバイスの別の実施形態にしたがうと、ＬＥＤは、側壁を通る光漏れを低減するために、その１つ以上の側壁上にミラー層を備える。

【0004】

米国特許出願公開ＵＳ２０１８／０２６６６５８は、１つ以上（例えば５つ）の励起光源からの励起光を蛍光体の前面に集束させるように位置付けられた放物面鏡を含む励起蛍光光源を開示している。放物面鏡は、蛍光体から放出された出力ビームを抽出するためのアパーチャを有する円形または環状の輪郭である。放物面鏡は、励起源から受け取った放射光を別個の蛍光体上に反射するように構成される。

【0005】

米国特許出願公開ＵＳ２０１７／０３２８５４０は、励起光として利用可能な一次放射を放出するための励起光源と、励起光を励起光とは異なるスペクトル範囲の光（変換光）に変換するための波長変換アセンブリとを有する照明デバイスを開示している。構造および動作は、反射素子およびダイクロイックミラーを使用することによって、励起光および変換光の交互の使用を可能にするように最適化される。

【発明の概要】

【0006】

本発明は、例えば、光プローブ、シャンデリア等のような、手術中に眼に光放射を送出する器具に接続された光ファイバ用の光源として、眼科用途に容易に適用できる光源を提供しようとするものである。

【0007】

本発明にしたがうと、第１の光ビームを部分的に通過することを可能にするために第１の光軸を中心とするミラーアパーチャを有するミラー本体と、第１の光ビームからの放射を波長変換材料層に戻すように方向付ける、ミラーアパーチャに隣接するミラー面とをさらに備える、上で定義した光源が提供される。これにより、ミラーアパーチャを通過しない第１の光ビームの一部が反射されて波長変換材料層に戻ることが可能になり、したがって、ミラーアパーチャを通る波長変換材料からの波長変換および／または二次反射の効率が高まる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本発明は、添付された図面を参照して、以下でより詳細に、説明される。

【図1】図１は、本発明の実施形態にしたがう、光源の概略断面図を示す。

【図2】図２は、本発明にしたがう光源で使用可能なミラーの実施形態の断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

眼科手術処置は、所望の照明条件、例えば、必要とされる照明強度（パワー）およびスペクトル成分に要件を課すことがある。本発明の実施形態にしたがうと、放射を光ファイバ５（ガラスまたはプラスチック光ファイバ）に結合することができる光源が提供される。光ファイバ５は、さらなる（眼科用）器具に結合されて、放射を眼に通すことができる。ここに開示される全ての実施形態は、従来技術のシステムと比較して、より多くの光パワーを小さい（より小さい）直径のファイバ５に結合することが可能であるという利点を提供する。

【0010】

図１は、光を光ファイバ５の受光端に結合することができる光源の概略断面図を示す。これを達成するために、波長変換材料層１ａを有する、例えば白色ＬＥＤの形態の例示的な実施形態に示すような、第１の光源デバイス１が設けられる。示す実施形態では、波長変換材料層１ａは、第１の光源デバイス１の放射放出面に直接取り付けられることに留意されたい。特定の実施形態では、波長変換材料は発光材料であるか、または蛍光材料でさえある。実際のインプリメンテーションでは、波長変換材料は、適切な蛍光体ベースの組成物を含む。第１の光源デバイス１は、第１の光軸の周りの放射開口角α内で（例えば、１×１ｍｍの活性表面から）放射光を放出する（すなわち、光は第１の方向に放出される）。さらに、例えば青色ＬＥＤの形態で示されるような第２の光源デバイス７が設けられる。第１のレンズ２（またはレンズアレイ）は、第１の光源デバイス１からの（すなわち、波長変換材料層１ａの上部から発せられる）放射光を第１の光ビーム９ａに変更し、第２のレンズ８（またはレンズアレイ）は、第２の光源デバイス７からの放射光を第２の光ビーム９ｂに変更する。ダイクロイックミラー３が存在し、これは、第１の光源デバイス１から発せられた光を反射し、第２の光源デバイス７から発せられた光を第２の光源デバイス７から発せられた光を通過させ、結果として光の合成ビーム９ｃを効果的に生じさせる。この光の合成ビーム９ｃは、次に、（例えば、レンズまたはレンズアレイの形態の）コリメータ４を通過し、光ファイバ５の受光端に集束することができる。

【0011】

一群の実施形態において、第１の光源デバイス１は、２９０ルーメンを超える、例えば６４０ルーメンの（光学）出力を有する。これは、光源が、既存の光源よりも高い光パワー出力を有することを可能にし、上述したように光パワーが出力されて光ファイバ５に結合されるときに特に有利である。第１の光源デバイス１からの高い光出力パワーは、第１の光源デバイス１を（２９０ルーメンの出力を得る）１０００ｍＡから（６４０ルーメンの出力を得る）３０００ｍＡまでの電流で動作することによって得ることができる。

【0012】

本発明の実施形態にしたがうと、第１の光源デバイス１から生じる光放射と相互作用するように構成されたミラー本体６が設けられる。図２のミラー本体６の例示的な実施形態の断面図に示されるように、ミラー本体６は、直径ｄを有する開口アパーチャ６ａと、ミラー面６ｂとを有する。アパーチャ６ａは、波長変換材料層１ａから高さｈでミラー面６ｂ中に存在し、高さｈは、５から５０ｍｍの値を有し、例えば１０ｍｍに等しい。図２に示す実施形態では、ミラー面６ｂは、ドーム形状（例えば半球形）であり、焦点６ｃから半径Ｒを有し、換言すれば、ミラー面６ｂは、例えば５から５０ｍｍ、例えば１０ｍｍに等しい半径Ｒを有する内面を有する。したがって、焦点６ｃは、波長変換材料層１ａの上またはその中に位置付けられる。このミラー本体６は、第１の光源デバイスの波長変換材料層から出る放射光と位置合わせされ、アパーチャ６ａを通って出る放射光が第１のレンズ２にぶつかる。

【0013】

本発明の実施形態にしたがうと、予め定められたスペクトル成分を有する光ビームを眼科用器具に提供する光源が提供される。光源は、第１の光軸に沿って放射開口角αを有する第１の光ビーム９ａを提供する第１の光源デバイス１を備え、第１の光源デバイス１は例えば蛍光体層１ａの形態の波長変換材料層を備え、波長変換材料層は、動作中に露光されて第１の光源デバイス１から発出する放射光を露光して第１の光ビーム９ａを生成する。ミラー本体６はミラーアパーチャ６ａを有し、ミラーアパーチャ６ａは、第１の光ビーム９ａが部分的に通過することを可能にするために第１の光軸を中心とし（または第１の光軸と位置合わせされ）、ミラーアパーチャ６ａに隣接するミラー面６ｂは、第１の光ビーム９ａからの放射光を波長変換材料層１ａに戻すように方向付ける。結果として、ミラーアパーチャ６ａを通ってミラー本体６から出ない放射光は、波長変換材料層１ａに向かって反射して戻る。反射されて戻る放射光において、スペクトル成分は依然としていくらかの青色光放射を含み、これは高い確実性で波長変換材料層１ａと相互作用して、通常は層１ａから放射する追加の光エネルギーを提供し、したがって第１の光源デバイスの出力を増強する。したがって、さらなる実施形態では、第１の光源デバイス１は、青色放射を含むスペクトル成分を有する光を放出する。さらに、波長変換材料層１ａは光学的反射特性を有し、反射された放射光の一部も再反射し、場合によってはアパーチャ６ａを通って出る。したがって、本発明のさらに別の実施形態では、波長変換材料層１ａは反射性であり、例えば白色光に対して一般的に反射性である。第１の光源デバイス１がレーザまたはＬＥＤベースの光源である場合、第１の光源デバイス１の熱管理の理由から、放射光を第１の光源デバイス１に反射して戻すことは直感に反することであることに留意されたい。

【0014】

本発明の光源のさらなる実施形態では、ミラー面６ｂは、波長変換材料層１ａ上（または層内）に焦点６ｃを有する。これは、ミラーアパーチャ６ａを通ってミラー本体６を出ない全ての光放射が波長変換材料層１ａ内または層上に反射して戻ることを確実にし、波長変換材料によって変換されるかまたは波長変換材料から反射する光放射の量を増加させる。

【0015】

実際のインプリメンテーションでは、第１の光源デバイス１は、例えば白色発光ＬＥＤであり、例えば直径１ｍｍ（または１×１ｍｍの正方形面）の前面発光面を有し、約１４０から１５０度の総合角度（included angle 即ち全光束の９０%を含む全角度）を有する。これは、約１１０から１２０度の視野角（発光強度がピーク値の５０%であるエミッタ中心線からの軸外し角）に対応することができる。

【0016】

さらなる実施形態では、ミラーアパーチャ６ａは、３から１０ｍｍ、例えば６ｍｍの直径ｄを有する。これは、第１のレンズ２の適切な寸法（例えば直径１６ｍｍ）と組み合わせて、放出された放射光の大部分が第１の光ビーム９ａに変換されることを確実にする。

【0017】

さらに別の実施形態では、ミラー面６ｂは、双曲線断面を有する内面を有する。さらに別の代替実施形態では、内面は楕円形状を有する。これらの実施形態は、使用されている光源１、７およびレンズ２、８を考慮して、効率的な方法で光源全体の寸法を選択することを可能にする。

【0018】

上記の図１を参照して既に説明した実施形態のさらなる群において、光源は、第２の光軸に沿って第２の光ビーム９ｂを提供するための第２の光源デバイス７と、第１の光ビーム９ａと第２の光ビーム９ｂとを光の合成ビーム９ｃに合成するためのダイクロイックミラー３とをさらに備える。これにより、例えば特定の光学特性を有する第１および第２の光源デバイス１、７を選択することによって、および／または特定の光学特性を有するダイクロイックミラー３を選択することによって、特定の（眼科）用途のための所望のスペクトル成分をより正確に得ることが可能になる。例えば、さらなる実施形態では、第２の光源デバイス７は、青色光を放出するＬＥＤである。さらに別の実施形態では、第２の光源デバイス７は、ドームレンズを備えたＬＥＤである。ダイクロイックミラー３における第１の光源デバイス１および第２の光源デバイス７からの放射光の適切な組み合わせを有するために、これは、第２のレンズ８の寸法を最適化することを可能にする。

【0019】

さらに、さらなる実施形態における光源は、コリメータ４（例えば、レンズまたはレンズアレイ）および光ファイバ５をさらに備え、コリメータ４は、ダイクロイックミラー３から光の合成ビーム９ｃを受光し、光の合成ビーム９ｃを光ファイバ５の受光端面に結合するように構成される。この実施形態は、高強度の光を光ファイバ５に結合することを可能にし、これは、特定の（眼科）用途において必要とされるかまたは有益である。さらなる実施形態では、コリメータ４は、少なくとも０．５５、例えば０．６３に等しい開口数ＮＡを有する色消し光学系（例えば２レンズ系）を備える。高いＮＡは、放射光（光の合成ビーム９ｃ）の捕捉と、ファイバ５の受光端へのその集束との両方を効果的に最適化することを可能にする。

【0020】

第１の例示的な実施形態では、コリメータ４は、１４ｍｍの直径を有するレンズアレイを備える。レンズアレイは、屈折率が１．９０３６５９で中心厚が４．２ｍｍの材料の第１のレンズと、屈折率が１．９６３で中心厚が６．７９ｍｍの材料の第２のレンズとを有する。第１のレンズは、約１１．３ｍｍの半径を有する受光面を有する。レンズアレイの第１のレンズと第２のレンズがミートする（整合）面は、約１１．９ｍｍの半径を有する。第２のレンズの出射面は平面（曲率なし）である。

【0021】

第２の例示的な実施形態では、コリメータ４は、１８ｍｍの直径を有するレンズアレイを備える。レンズアレイは、屈折率が１．７６４５で中心厚が８．５２ｍｍの材料の第１のレンズと、屈折率が１．９５９０６で中心厚が３．５ｍｍの材料の第２のレンズとを有する。第１のレンズは、約１９．７ｍｍの半径を有する受光面を有する。レンズアレイの第１のレンズと第２のレンズがミートする（整合）面は、約１１．５ｍｍの半径を有する。第２のレンズの出射面は、３１．１ｍｍの半径を有する。

【0022】

本発明は、図面に示されるような多数の例示的な実施形態を参照して上述された。いくつかの部分または要素の修正および代替インプリメンテーションが可能であり、添付された特許請求の範囲に定義される保護の範囲に含まれる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ 予め定められたスペクトル成分を有する光ビームを眼科用器具に提供するための光源であって、
前記光源は、第１の光源デバイス（１）とミラー本体（６）とを備え、
前記第１の光源デバイス（１）は第１の光軸に沿って放射開口角（α）を有する第１の光ビーム（９ａ）を提供し、
前記第１の光源デバイス（１）は波長変換材料層（１ａ）を備え、前記波長変換材料層（１ａ）は動作中に露光されて第１の光源デバイス（１）から発出する放射光を励起して第１の光ビーム（９ａ）を生成し、
前記ミラー本体（６）は、前記第１の光ビーム（９ａ）が部分的に通過することを可能にするために前記第１の光軸が中心とされたミラーアパーチャ（６ａ）と、前記第１の光ビーム（９ａ）からの放射光を前記波長変換材料層（１ａ）に戻すように方向付けるための、前記ミラーアパーチャ（６ａ）に隣接するミラー面（９ｂ）とを備える、光源。
［２］ 前記波長変換材料層（１ａ）は、前記第１の光源デバイス（１）の放射光放出面に直接取り付けられている、［１］に記載の光源。
［３］ 前記ミラーアパーチャ（６ａ）は、前記波長変換材料層（１ａ）から高さｈに位置付けられている、［１］または［２］に記載の光源。
［４］ 前記ミラー面（６ｂ）は、前記波長変換材料層（１ａ）上に焦点（６ｃ）を有する、［１］、［２］または［３］に記載の光源。
［５］ 前記ミラーアパーチャ（６ａ）は、３から１０ｍｍ、例えば６ｍｍの直径ｄを有する、［１］から［４］のいずれか一項に記載の光源。
［６］ 前記ミラー面（６ｂ）はドーム形状である、［１］から［５］のいずれか一項に記載の光源。
［７］ 前記ミラー面（６ｂ）は双曲線断面を有する内面を有する、［１］から［５］のいずれか一項に記載の光源。
［８］ 前記第１の光源デバイス（１）は、青色放射光を含むスペクトル成分を有する光を放出する、［１］から［７］のいずれか一項に記載の光源。
［９］ 前記波長変換材料は発光材料である、［１］から［８］のいずれか１項に記載の光源。
［１０］ 前記波長変換材料層（１ａ）が反射性である、［１］から［９］のいずれか一項に記載の光源。
［１１］ 第２の光軸に沿って第２の光ビーム（９ｂ）を提供する第２の光源デバイス（７）と、前記第１の光ビーム（９ａ）と前記第２の光ビーム（９ｂ）とを光の合成ビーム（９ｃ）に合成するダイクロイックミラー（３）とをさらに備える、［１］から［１０］のいずれか一項に記載の光源。
［１２］ コリメータ（４）と光ファイバ（５）とをさらに備え、前記コリメータ（４）は、前記ダイクロイックミラー（３）から前記光の合成ビーム（９ｃ）を受光し、前記光の合成ビーム（９ｃ）を前記光ファイバ（５）の受光端面に結合するように構成されている、［１１］に記載の光源。
［１３］ 前記コリメータ（４）は、少なくとも０．５５、例えば０．６３に等しい開口数を有する色消し光学系を含む、［１１］または［１２］に記載の光源。
［１４］ 前記第２の光源デバイス（７）は青色光を放出するＬＥＤである、［１１］、［１２］または［１３］に記載の光源。
［１５］ 前記第２の光源デバイス（７）はドームレンズを設けたＬＥＤである、［１１］から［１４］のいずれか１項に記載の光源。

【図1】

【図2】