CN106236292A - 一种集光装置及使用该集光装置的医疗导光仪 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，提供了一种集光装置和医疗导光仪，包括：镜腔、第一平凸透镜、第一双凸透镜、第二双凸透镜和第二平凸透镜，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。本集光装置集光效果好，可以实现光线最大程度地导入导光纤维，显著提高导光纤维对LED光能的利用，提高亮度，节约能源降低成本，方便安装固定可靠。

Description

一种集光装置及使用该集光装置的医疗导光仪

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种集光装置及使用该集光装置的医疗导光仪。

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

本发明的目的就是为克服上述技术不足，提供一种集光装置及使用该集光装置的医疗导光仪。

为实现上述技术方案，本发明提供了一种集光装置，包括：镜腔、第一平凸透镜、第一双凸透镜、第二双凸透镜和第二平凸透镜，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。

优选的，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。

本发明还提供了一种使用上述集光装置的医疗导光仪，包括箱体、导光管、光源和前述的集光装置，集光装置安装在箱体内，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。

优选的，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。

优选的，还设有荧光片，第一平凸透镜与荧光片配合连接。

本发明提供的一种集光装置及使用该集光装置的医疗导光仪的有益效果在于：本集光装置集光效果好，可以实现光线最大程度地导入导光纤维，显著提高导光纤维对LED光能的利用，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

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

实施例：一种集光装置及使用该集光装置的医疗导光仪。

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。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种集光装置，其特征在于包括：镜腔、第一平凸透镜、第一双凸透镜、第二双凸透镜和第二平凸透镜，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所述的集光装置，其特征在于：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，包括箱体、导光管、光源，其特征在于：还设置有如权利要求1或2所述的集光装置，集光装置安装在箱体内，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.如权利要求3所述的医疗导光仪，其特征在于：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。

5.如权利要求4所述的医疗导光仪，其特征在于：还设有荧光片，第一平凸透镜与荧光片配合连接。