CN107132647A - 一种手术显微镜的光学系统 - Google Patents

Abstract

一种手术显微镜的光学系统，它包括光源、照明光学系统和显微光学系统；所述光源发出的光经由照明光学系统到达工作区，提供工作区的照明，所述显微光学系统通过多组光学元件来对被观察物进行放大，它包括有大物镜组和变倍镜组。本发明的手术显微镜的光学系统是在现有技术中的续变倍体视显微镜主体系统的物镜和补偿镜的光路前设有一个由两组透镜组合的大物镜，扩大附加大物镜的数值孔径,确定入瞳位置,把附加大物镜和显微镜的两支变倍物镜形成一个共轴系统。

Description

一种手术显微镜的光学系统

技术领域

本发明涉及光学仪器技术领域，具体涉及一种手术显微镜的光学系统。

背景技术

手术显微镜利用自身的照明光源、照明光学系统和显微光学系统为手术者提供了明亮清晰的操作视野，帮助手术者进行精细复杂的眼科、脑外科等的手术操作。在进行神经外科手术或游离皮瓣移植手术时，常常首先需要发现受创部位，对受创部位进行观察，如肌肉腐烂程度、血管端口损坏程度等，一般在外科手术中受创部分面积均较大(超过100mm)；在手术过程中，需要进行微细血管和神经解剖、连接、缝合，由于这些组织和血管非常细小，仅仅通过肉眼无法准确的观察到它的形态，需要通过显微技术进行放大观察；此外，为了便于微创手术时手术器械的操作，手术显微镜要求相同焦距情况下工作距长，避免由于更换大物镜延长手术时间，增加院内交叉感染的机会，故目前缺少一种为神经外科手术或游离皮瓣移植手术服务的能够呈现大视场放大图像的长工作距离的连续变倍手术显微镜设备。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的显微镜因更换大物镜延长手术时间的缺陷，从而提供一种手术显微镜的光学系统。

为此，本发明的技术方案如下：

一种手术显微镜的光学系统，它包括光源、照明光学系统和显微光学系统；所述光源发出的光经由照明光学系统到达工作区，提供工作区的照明，所述显微光学系统通过多组光学元件来对被观察物进行放大，它包括有大物镜组和变倍镜组；所述光源为发光二极管；所述变倍镜组包括物镜和补偿镜，所述物镜和补偿镜的光路前设有一个由两组透镜组合的大物镜，大物镜的数值孔径为连续变倍体视显微镜主体系统中的物镜最大倍率的数值孔径，大物镜的入瞳距为-100mm，使所述大物镜和显微镜的两支变倍物镜形成一个共轴系统。

进一步地，所述光源为发光二极管阵列。

进一步地，所述光源及照明光学系统偏离显微光学系统的主光轴设置。

进一步地，所述照明光学系统为一组光学元件，包括有若干个会聚光源光线的聚光镜组和调整光源光线方向的反光镜。

进一步地，所述光源及照明光学系统环绕显微光学系统的主光轴对称设置，所述照明光学系统的对称中心轴与显微光学系统的主光轴重合。

进一步地，所述光源设置在大物镜组上方。

进一步地，所述照明光学系统包括配合光源设置的聚光镜组以及大物镜组，所述光源发出的光依次经由聚光镜组、大物镜组会聚到工作区。

进一步地，所述大物镜组上有孔洞缺失部分，所述光源设置在所述孔洞缺失部分正上方，所述照明光学系统为配合光源设置的聚光镜组，光源发出的光经由聚光镜组会聚后，穿过大物镜组的孔洞缺失部分，到达工作区。

进一步地，所述光源设置在大物镜组下方，所述照明光学系统为配合光源设置的聚光镜组，所述光源发出的光经由聚光镜组会聚到工作区。

进一步地，所述光源设置在大物镜组外围，所述照明光学系统为配合光源设置的聚光镜组，所述光源发出的光经由聚光镜组会聚到工作区。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明的手术显微镜的光学系统是在现有技术中的的续变倍体视显微镜主体系统的物镜和补偿镜的光路前设有一个由两组透镜组合的大物镜，扩大附加大物镜的数值孔径,确定入瞳位置,把附加大物镜和显微镜的两支变倍物镜形成一个共轴系统。显微镜物方孔径角和折射率的乘积nu称为“数值孔径”，用NA表示，当显微物镜的像差校正到公差范围内时，其分辨率仅决定了物镜的数值孔径，由公式可知：δ＝0.61λ/NA，λ为观测时所用光线的波长；NA为物镜数值孔径，确定附加大物镜的数值孔径为选择主体物镜最大倍率的数值孔径，这样可以使经常工作的倍率的数值孔径更具有满意的使用效果。大物镜的入瞳距为-100mm，其为变倍物镜倍率3.3倍的入瞳位置，这样其它倍率都可以得到均衡的照顾,又可以使经常使用的倍率处于最佳状态。用这种结构方法而设计的0.3倍、0.5倍、0.7倍、1.8倍在TX160倍连续变倍体视显微镜运用，均取得较好效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一种实施例的光路示意图；

图2为本发明第二种实施例的光路示意图；

图3为本发明第二种实施例的结构示意图；

图4为本发明第三种实施例中，具有孔洞缺失部分的大物镜组的示意图；

图5为本发明第四种实施例的光路示意图；

图6是本发明的变倍镜组的结构示意图。

附图标记说明：

1-光源；2-聚光镜组；3-大物镜组；4-变倍镜组；5-工作区；6-孔洞缺失部分；7-反光镜；8-备用光源；9-备用光源切换机构；10-导光机构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，一种手术显微镜的光学系统，它包括光源1、照明光学系统和显微光学系统。所述显微光学系统通过多组光学元件来对被观察物进行放大，它包括有大物镜组3、变倍镜组4等等。

其光源1采用大功率白光发光二极管。在设计时，可以把几个发光二极管进行排列，组成一个发光二极管阵列。对于不同的工作光照输出需要，可以通过增减发光二极管的数量，改变其排列密度、排列方式来实现。

该光学系统的照明光学系统为一组光学元件，它在结构上独立于显微光学系统，提供照明。沿主光路依次设置有第一聚光镜组2、反光镜7、第二聚光镜组2；所述光源1及照明光学系统偏离显微光学系统的主光轴设置。在照明光学系统中，采用聚光镜组2来会聚光源1光线，通过反光镜7调整确定光源1光线的方向，使照明光学系统的输出光路和显微光学系统主光路交于一点，提供被观测区域的照明。

本实施例的变倍镜组如图6所示，具有主体系统的物镜和补偿镜，所述物镜和补偿镜的光路前设有一个由两组透镜组合的大物镜。M是物面，N 为两组透镜组合的附加大物镜，B为连续变倍体视显微镜主体系统的物镜及补偿镜，O′点是不加附加大物镜时显微镜的物点，O O′是附加大物镜的光轴，O′ O1和O′ O2是主体显微镜的光轴，此二光轴夹角为12°。大物镜的数值孔径为连续变倍体视显微镜主体系统中的物镜最大倍率的数值孔径，大物镜的入瞳距为-100mm，使所述大物镜和显微镜的两支变倍物镜形成一个共轴系统。

实施例2

如图2、图3所示，本实施例将光源和显微光学系统更紧密的设计在一起。该手术显微镜的光学系统的光源由一对发光体1构成，其发光体1可以是一个大功率白光发光二极管，如需要更高亮度的光照输出，也可将发光二极管组成矩阵光源代替单颗发光二极管使用。两个发光体分别设置在显微光学系统主光路的两侧，对称设置。在显微光学系统主光路的投影方向上，该对发光体的连线与变倍镜组的双筒镜连线正交。这样是为了在光源和显微光学系统更紧密的情况下，防止发光体1的设置挡住变倍镜组 4(其镜片为双筒镜结构)的使用。

每个发光体1都配有聚光镜组2，每一个发光体及其聚光镜组2设置在大物镜组3上方，所述发光体1发出的光依次经由聚光镜组2、大物镜组3 会聚到工作区5。

实施例3

与实施例2不同的是，如图4所示，在所述大物镜组3上有一对孔洞缺失部分6。发光二极管1及其聚光镜组2设置在所述孔洞缺失部分6的正上方，发光二极管1发出的光经由聚光镜组2会聚后，穿过大物镜组3 的孔洞缺失部分6，到达工作区5。

当然，对于上述两个实施例，不局限使用一对发光体的情况，在光照满足要求的情况下，可以只使用一个发光体；或者在发光体体积足够小，不会挡住其他光学组件使用的情况下，可以设置更多个数的发光体。

此外还有其他的技术方案，如图5所示，所述发光二极管1及其聚光镜组2可以设置在大物镜组3下方或外围，发光二极管1发出的光经由聚光镜组2会聚到工作区5。

本发明的手术显微镜的光学系统是在现有技术中的的续变倍体视显微镜主体系统的物镜和补偿镜的光路前设有一个由两组透镜组合的大物镜，扩大附加大物镜的数值孔径,确定入瞳位置,把附加大物镜和显微镜的两支变倍物镜形成一个共轴系统。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种手术显微镜的光学系统，它包括光源(1)、照明光学系统和显微光学系统；所述光源(1)发出的光经由照明光学系统到达工作区(5)，提供工作区(5)的照明，所述显微光学系统通过多组光学元件来对被观察物进行放大，它包括有大物镜组(3)和变倍镜组(4)；

其特征在于：

所述光源(1)为发光二极管；所述变倍镜组(4)包括物镜和补偿镜，所述物镜和补偿镜的光路前设有一个由两组透镜组合的大物镜，大物镜的数值孔径为连续变倍体视显微镜主体系统中的物镜最大倍率的数值孔径，大物镜的入瞳距为-100mm，使所述大物镜和显微镜的两支变倍物镜形成一个共轴系统。

2.根据权利要求1所述的手术显微镜的光学系统，其特征在于：所述光源(1)为发光二极管阵列。

3.根据权利要求1或2所述的手术显微镜的光学系统，其特征在于：所述光源(1)及照明光学系统偏离显微光学系统的主光轴设置。

4.根据权利要求3所述的手术显微镜的光学系统，其特征在于：所述照明光学系统为一组光学元件，包括有若干个会聚光源光线的聚光镜组(2)和调整光源光线方向的反光镜(7)。

5.根据权利要求1或2所述的手术显微镜的光学系统，其特征在于：所述光源(1)及照明光学系统环绕显微光学系统的主光轴对称设置，所述照明光学系统的对称中心轴与显微光学系统的主光轴重合。

6.根据权利要求5所述的手术显微镜的光学系统，其特征在于：所述光源(1)设置在大物镜组(3)上方。

7.根据权利要求6所述的手术显微镜的光学系统，其特征在于：所述照明光学系统包括配合光源(1)设置的聚光镜组(2)以及大物镜组(3)，所述光源(1)发出的光依次经由聚光镜组(2)、大物镜组(3)会聚到工作区。

8.根据权利要求6所述的手术显微镜的光学系统，其特征在于：所述大物镜组(3)上有孔洞缺失部分(6)，所述光源(1)设置在所述孔洞缺失部分(6)正上方，所述照明光学系统为配合光源(1)设置的聚光镜组(2)，光源(1)发出的光经由聚光镜组(2)会聚后，穿过大物镜组(3)的孔洞缺失部分(6)，到达工作区(5)。

9.根据权利要求5所述的手术显微镜的光学系统，其特征在于：所述光源(1)设置在大物镜组(3)下方，所述照明光学系统为配合光源(1)设置的聚光镜组(2)，所述光源(1)发出的光经由聚光镜组(2)会聚到工作区(5)。

10.根据权利要求5所述的手术显微镜的光学系统，其特征在于：所述光源(1)设置在大物镜组(3)外围，所述照明光学系统为配合光源(1)设置的聚光镜组(2)，所述光源(1)发出的光经由聚光镜组(2)会聚到工作区(5)。