CN102973324A - 一种医疗导光仪及其组合集光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种医疗导光仪及其组合集光装置,该组合集光装置包括镜腔、第一平凸透镜、第一双凸透镜、第二双凸透镜、第二平凸透镜,镜腔整体呈橄榄形,第一平凸透镜置于镜腔后端,第一双凸透镜、第二双凸透镜分别置于镜腔中部的后端和前端,第二平凸透镜置于镜腔前端,光源光线依次经过第一平凸透镜的发散,第一双凸透镜、第二双凸透镜、第二平凸透镜的三次收拢后聚集在一个圆形小区域内。该医疗导光仪包括箱体、导光管、光源和上述组合集光装置,组合集光装置安装在箱体内,组合集光装置后端与光源连接,组合集光装置前端与导光管连接。本发明结构设计合理,集光效果好,提高亮度,节约能源降低成本,方便安装固定可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种医疗导光仪及其组合集光装置,主要用于为腹腔镜手术检查和摄像系统照明。
背景技术
医疗导光仪是应用于人体腹腔镜手术,为腹腔镜手术检查提供人体腹腔内视野,为腹腔内摄像系统和手术操作提供照明,其方法是将光源通过集光,使光源在短距离内集中到某一点,集中后的光源通过导光线缆进入人体腹腔,确保手术的顺利进行。现有技术医疗导光仪,其集光方法是用简单的一个反射罩和光源(氙灯)组成,也有用一个凸透镜改变光源光射角度,其缺陷是:反射罩和光源(氙灯等)进行光源集光,反射罩光源集中所形成的折光射线是直线,导光仪的镜腔只有5cm长,导光晶棒直径只有5mm,不能将反射光集中到一个点(极小的一个圆形小区域,下同);一个凸透镜光源集中所形成的折光射线虽然具备弧形度,但所形成的弧形折光射线距离长,导光仪的镜腔只有5cm长,导光晶棒直径只有5mm,同样不能将反射光集中到一个点;现有技术只有部分反射光通过导光线缆进入人体腹腔,为腹腔镜手术提供视野,但由于反射光不能集中到一个点,影响手术所需要的特殊照明光亮度,使手术医生对组织病灶的判断增加难度,影响手术的顺利进行,不能达到理想应用效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足,而提供一种设计结构合理的医疗导光仪及其组合集光装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种医疗导光仪的组合集光装置,包括镜腔,其特征是还设置有第一平凸透镜、第一双凸透镜、第二双凸透镜、第二平凸透镜,镜腔前部截面呈梯形,镜腔中部截面呈长方形,镜腔后部截面呈与前部截面方向相反的梯形,镜腔整体呈两头小中间大的橄榄形,第一平凸透镜置于镜腔后端,第一双凸透镜、第二双凸透镜分别置于镜腔中部的后端和前端,第二平凸透镜置于镜腔前端,光源光线分别经过第一平凸透镜、第一双凸透镜、第二双凸透镜、第二平凸透镜的折射后集光至一个圆形小区域内。光源光线依次经过第一平凸透镜的扇形展开、第一双凸透镜的第一次收拢、第二双凸透镜的第二次收拢、第二平凸透镜的第三次收拢后聚集在一个圆形小区域内,光源光线整体呈与镜腔配合的橄榄形。由于光源光线经过了扇形展开和三次收拢过程,使得光源光线被最大限度地利用起来,提高了光源光线的利用率和相同光源情况下照明光亮度,节约能源。
本发明所述第一平凸透镜的曲率半径为6毫米,第一双凸透镜的曲率半径分别为43.26和14.24毫米,第二双凸透镜的曲率半径为15.93和80毫米,第二平凸透镜的曲率半径为8.18毫米,第一平凸透镜与第一双凸透镜的间隔为12.55毫米,第一双凸透镜、第二双凸透镜的间隔为16.40毫米,第二双凸透镜、第二平凸透镜的间隔为19.41毫米,所述圆形小区域的直径为5毫米。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还包括:一种医疗导光仪,包括箱体、导光管、光源,其特征是还设置有上述的组合集光装置,组合集光装置安装在箱体内,组合集光装置后端与光源连接,组合集光装置前端与导光管连接。
本发明还设有荧光片,第一平凸透镜与荧光片配合连接。
本发明还设置有导光座、固定架、弹簧和滚珠,第一平凸透镜套入固定架并固定在散热片上,第一平凸透镜与荧光片配合连接,荧光片与光源连接,镜腔后端固定在固定架上,导光管上设有前卡槽、后卡槽,弹簧和滚珠安装在导光管上,滚珠与前卡槽配合,导光座上设有卡座,导光管卡入导光座,卡座与后卡槽配合。上述设计使得本发明安装方便且固定可靠。
本发明结构设计合理,集光效果好,提高亮度,节约能源降低成本,方便安装固定可靠。
附图说明
图1为本发明实施例医疗导光仪的立体示意图。
图2为本发明实施例医疗导光仪的结构示意图。
图3为本发明实施例医疗导光仪集光原理示意图。
图4为本发明实施例的局部结构示意图。
具体实施方式
参见图1~图4,本发明实施例医疗导光仪设有:箱体1、箱盖2、面板4、显示板5、电源开关6、导光管7、电源插座8、变压器9、控制系统10、支架11、风扇12、驱动器13、散热片14、光源15、第一平凸透镜16、第一双凸透镜17、第二双凸透镜18、第二平凸透镜19、镜腔20、导光座21、卡座22、后卡槽23、导光纤维24、固定架25、导线板26、绝缘片27、荧光片28、弹簧30、滚珠31、前卡槽32;面板4、电源插座8、变压器9、控制系统10、支架11、风扇12和驱动器13用螺栓固定在箱体1内;显示板5和电源开关6用螺栓固定在面板4上;箱盖2用螺钉固定在箱体1上。风扇12和散热片14用螺栓固定在支架11上,风扇12和散热片14吻合连接。本实施例光源15采用LED光源,LED光源、导线板26、绝缘片27固定连接成光源组件。本实施例的组合集光装置设置有镜腔20、组合透镜、荧光片28,镜腔20前(参见图4,图4中左为前,右为后)部截面呈梯形,镜腔20中部截面呈长方形,镜腔20后部截面呈与前部截面方向相反的梯形,镜腔20整体呈两头小中间大的橄榄形,第一平凸透镜16置于镜腔20后端,第一双凸透镜17、第二双凸透镜18分别置于镜腔20中部的后端和前端,第二平凸透镜19置于镜腔20前端,光源15(发出的)光线依次经过第一平凸透镜16的发散(扇形展开,光源15光线扇形发射角A特例为120度),第一双凸透镜17的第一次收拢(除中心光线外其余光线经第一双凸透镜17处理后均向中心光线29靠拢),第二双凸透镜18的第二次收拢(除中心光线29外其余光线经第二双凸透镜18处理后均再度向中心光线29靠拢),第二平凸透镜19的第三次收拢(除中心光线29外其余光线经第二平凸透镜19处理后均第三次向中心光线29靠拢)后聚集在导光纤维24中心的一个圆形小区域(其直径可根据实际需要通过调整组合集光装置参数来调节,特例为5毫米)内,即本实施例组合透镜将光源15光线先发散再经过三次收拢从而最终达到集光至预定导光纤维24内,光源15光线整体呈与镜腔20配合的橄榄形。光源光线分别经过第一平凸透镜16、第一双凸透镜17、第二双凸透镜18、第二平凸透镜19的折射集光至一个圆形小区域内并始终位于镜腔20内的光通道内(不会被阻碍)。第一平凸透镜16套入固定架25并(用螺栓穿过绝缘片27后)固定在散热片14上,第一平凸透镜16与荧光片28吻合连接,荧光片28与光源15连接;第一双凸透镜17、第二双凸透镜18和第二平凸透镜19卡入镜腔20固定,镜腔20的后端套入第一平凸透镜16后用螺钉固定在固定架25上;导光管7上设有前卡槽32和后卡槽23,弹簧30和滚珠31安装在导光管7上用螺钉固定,滚珠31在导光管7内由于弹簧30的压力具有弹性,滚珠31与前卡槽32配合;导光座21上设有卡座22,导光管7卡入导光座21,卡座22恰好卡入后卡槽23吻合固定,导光座21套入面板4后恰好套入镜腔20前端并连接,导光座21用螺母与面板4拧紧固定,导光纤维24固定在导光管7内。
本实施例的第一平凸透镜16、第一双凸透镜17、第二双凸透镜18、第二平凸透镜19构成组合透镜,将光源15的光线在集中到导光纤维24内,集光方法分为三次进行,应用组合透镜的参数和距离控制,形成折弯状(近似橄榄形)的光源折光线3。
本实施例的工作原理是:
①、折射定律:光线通过两介质的界面折射时,确定入射光线与折射光线传播方向间关系的定律,几何光学基本定律之一。入射光线与通过入射点的界面法线所构成的平面称为入射面,入射光线和折射光线与法线的夹角分别称为入射角和折射角(如图以θi和θt表示)。折射定律为:①折射光线在入射面内。②入射角和折射角的正弦之比为一常数(用n21表示),n21称为第二介质对第一介质的相对折射率(参见图3)。
②、斯涅尔定律
sinθi/sinθt=n21
sinθi/sinθt=v1/v2=n21
n21称为第二介质对第一介质的相对折射率。
本实施例的设计方法是:
本实施例所述的荧光片28与光源15连接,由于光源15是LED光源并发出蓝色光谱,在手术应用中会造成视屏色彩失真,必须转化为白光,在荧光片28的作用下,蓝色光谱部分被吸收,转化为黄光,黄光和部分没有被吸收的蓝光混合,形成白光。
本实施例镜腔20后端、光源15、第一平凸透镜16的设计使得光源15光线的扇形发射角A控制在恰当的范围内(特例为120度),从而将LED光源的光通量经过第一平凸透镜16的折射作用全部传输出去;第一双凸透镜17和第二双凸透镜18密封安装固定在镜腔20内,从第一平凸透镜16出来的光线通过第一双凸透镜17折射后以小于或等于0度的角度继续前进,进入第二双凸透镜18折射后的光线的角度在负30度~0度(光通道最外面的光线以负30度角向内倾斜,其余光线依与光线中心线距离不同从负30度逐步变化至0度)之间,始终处于光通道内而不被阻碍地传输;第二平凸透镜19密封安装在镜腔20前端,并与导光纤维24吻合连接,其作用是从第二双凸透镜18来的光线射入第二平凸透镜19后,第二平凸透镜19折射使光源15来的光线以负45度~0度(光通道最外面的光线以负45度角向内倾斜,其余光线依与光线中心线距离不同从负45度逐步变化至0度)集中控制在导光纤维24的中心圆形小区域内,实现光线最大程度地导入导光纤维24,显著提高导光纤维24对LED光能的利用。
本实施例所述的镜腔20为全封闭状态,专用于安装和定位组合集光装置。
本实施例所述的风扇12和散热片14固定连接,散热片14是与光源15固定连接,帮助光源15在应用中热量的散热,延长其使用寿命。
本实施例的光路结构参数可按照现有技术设计。作为一种特例,本发明实施例一组参考参数如下,参数单位为毫米,其中间隔是指所述透镜与前一(左边)透镜光学中心的距离(平凸透镜就是指其中平面的中心,双凸透镜就是指两双凸面中间平面的中心):
本实施例所述发射角A特例为120度,所述导光纤维24的直径为5mm,本实施例组合集光装置使光线有规律的形成折弯状的的光源折光线3,达到光源15发射的光线在镜腔20始终处于光通道内而不被阻碍地传输到直径为5mm的导光纤维24内。
本发明技术特征或技术方案的简单变形和组合,应认为落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种医疗导光仪的组合集光装置,包括镜腔,其特征是:还设置有第一平凸透镜、第一双凸透镜、第二双凸透镜、第二平凸透镜,镜腔前部截面呈梯形,镜腔中部截面呈长方形,镜腔后部截面呈与前部截面方向相反的梯形,镜腔整体呈两头小中间大的橄榄形,第一平凸透镜置于镜腔后端,第一双凸透镜、第二双凸透镜分别置于镜腔中部的后端和前端,第二平凸透镜置于镜腔前端,光源光线分别经过第一平凸透镜、第一双凸透镜、第二双凸透镜、第二平凸透镜的折射后集光至一个圆形小区域内。
2.根据权利要求1所述的组合集光装置,其特征是:所述第一平凸透镜的曲率半径为6毫米,第一双凸透镜的曲率半径分别为43.26和14.24毫米,第二双凸透镜的曲率半径为15.93和80毫米,第二平凸透镜的曲率半径为8.18毫米,第一平凸透镜与第一双凸透镜的间隔为12.55毫米,第一双凸透镜、第二双凸透镜的间隔为16.40毫米,第二双凸透镜、第二平凸透镜的间隔为19.41毫米,所述圆形小区域的直径为5毫米。
3.一种医疗导光仪,医疗导光仪,包括箱体、导光管、光源,其特征是:还设置有如权利要求1或2所述的组合集光装置,组合集光装置安装在箱体内,组合集光装置后端与光源连接,组合集光装置前端与导光管连接。
4.根据权利要求3所述的医疗导光仪,其特征是:还设有荧光片,第一平凸透镜与荧光片配合连接。
5.根据权利要求4所述的医疗导光仪,其特征是:还设置有导光座、固定架、弹簧和滚珠,第一平凸透镜套入固定架并固定在散热片上,第一平凸透镜与荧光片配合连接,荧光片与光源连接,镜腔后端固定在固定架上,导光管上设有前卡槽、后卡槽,弹簧和滚珠安装在导光管上,滚珠与前卡槽配合,导光座上设有卡座,导光管卡入导光座,卡座与后卡槽配合。
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