CN110927956A - 一种混合照明系统 - Google Patents

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高传
王维
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Abstract

本发明公开了一种混合照明系统，固定在系统主体上的白光光路、红光光路、激光光路、第一滤光片、第二滤光片和后组镜片，激光光路为水平方向布置，第一滤光片和第二滤光片与水平方向呈45°放置，激光光源输出的光经第一前组镜片、第一滤光片、第二滤光片和后组镜片输出；红光光路中包含第二前组镜片，红光光路输出的垂直方向的光经第二前组镜片、第一滤光片、第二滤光片和后组镜片输出；白光光路中包含第三前组镜片，第三前组镜片光路与激光光路方向垂直布置，白光光路输出的垂直方向的光经第三前组镜片、第二滤光片和后组镜片输出；通过调整改变白光光路、红光光路和激光光路光源模块的光强从而输出不同比例的红光、蓝绿光和激光。

Description

一种混合照明系统
技术领域
本发明涉及医疗照明光学技术领域，尤其涉及一种混合照明系统。
背景技术
随着高精电子技术及半导体技术的飞速发展，高分辨率、宽动态范围、小尺寸图像传感器的应用将电子内窥镜的发展推向高清视频图像的方向，但电子内窥镜的光源选择和照明系统仍旧是较为传统的方式，通常使用较为普遍的是弧光灯。这种照明方式的光源与内窥镜系统是分开的，工作时由导光光纤将光线导入到内窥镜前端对人体内的器官及组织进行照明。
采用弧光灯进行照明的方式尽管应用较为普遍，但存在启动慢、发光效率低、温升高(在光源、光纤束耦合处的温度可高达200℃)、抗电网冲击能力差和使用寿命短等缺点。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种混合照明系统，能够对组成混合照明光源的红光、蓝绿光和激光的比例进行调整，能够将合成后的光线传到内窥镜的前端实现对人体内器官及组织的照明，可以较好地解决传统弧光灯发光效率低、温升高等问题，非常适合配套内窥镜或腹腔镜使用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种混合照明系统，包括固定在系统主体上的白光光路、红光光路、激光光路、第一滤光片、第二滤光片和后组镜片，所述激光光路为水平方向布置，所述第一滤光片和第二滤光片与水平方向呈45°放置，所述激光光路输出的光经第一前组镜片、第一滤光片、第二滤光片和后组镜片输出；所述红光光路中包含第二前组镜片，所述第二前组镜片光路与激光光路方向垂直布置，所述红光光路输出的光经所述第二前组镜片、第一滤光片、第二滤光片和后组镜片输出；所述白光光路中包含第三前组镜片，所述第三前组镜片光路与激光光路方向垂直布置，所述白光光路输出的光经所述第三前组镜片、第二滤光片和后组镜片输出；通过调整改变白光光路、红光光路和激光光路光源模块的光强从而输出不同比例的红光、蓝绿光和激光。
进一步的，所述第一前组镜片中包括第一平凹柱面镜、第一平凹透镜和第一双凸透镜，所述第一前组镜片中的透镜蒸镀透近红外波段的膜系。
进一步的，所述第二前组镜片中包括第二平凸透镜、第二正弯月透镜和第二双凸透镜。
进一步的，所述第三前组镜片中包括第三平凸透镜、第三正弯月透镜和第三双凸透镜。
进一步的，所述后组镜片中包括第四双凸透镜和第四正弯月透镜，所述第四双凸透镜和第四正弯月透镜蒸镀透可见光和近红外的膜系。
进一步的，所述第一滤光片蒸镀反射红光透近红外的膜系，入射角为45°。
进一步的，所述第二滤光片蒸镀透红光和近红外波段并反射蓝绿光的膜系，入射角为45°。
进一步的，所述白光光路中第三前组镜片与后组镜片焦距之比约0.70-0.90。
进一步的，所述红光光路中第二前组镜片与后组镜片焦距之比约0.70-0.90。
进一步的，所述激光光路快轴方向第一前组镜片与后组镜片焦距之比约1.10-1.40，慢轴方向第一前组镜片与后组镜片焦距之比约3.10-3.40。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过设置光源可分别调节控制的白光光路、红光光路和激光光路，三组光源输出的光分别经过前组镜片、第一滤光片、第二滤光片和后组镜片混合后能够根据需要输出不同比例的红光、蓝绿光和激光，输出的光能够通过导光管将混合后的光导入内窥镜或腹腔镜前端，非常适合作为医用辅助照明光源使用。
2、本发明中的白光光路、红光光路和激光光路组成精巧可靠，其中激光光路利用ICG荧光效应来进行辅助成像(吲哚菁绿，是一种具有荧光效应的医用染料，ICG可被波长750-810nm的外来光激发，发射波长850nm左右的近红外光，这种红外光可被吲哚菁绿荧光显像系统所接收，并在显像设备中显示，本发明中使用的激光光源模块波长为808nm)，光源启动快、发光效率高、温升低。白光光路与红光光路能够与激光光路很好的混合叠加，混合控制方便准确。
3、本发明白光光路、红光光路和激光光路中的前组镜片和后组镜片结构合理，光学性能好。
附图说明
图1为本发明混合照明系统的镜片组成图；
图2为本发明混合照明系统的结构示意图；
图3为本发明安全开关的结构示意图。
附图标记说明：
1、白光光路；11、第三前组镜片；111、第三平凸透镜；112、第三正弯月透镜；113、第三双凸透镜；2、红光光路；21、第二前组镜片；211、第二平凸透镜；212、第二正弯月透镜；213、第二双凸透镜；3、激光光路；31、第一前组镜片；311、一平凹柱面镜；312、第一平凹透镜；313、第一双凸透镜；4、第一滤光片；5、第二滤光片；6、后组镜片；61、第四双凸透镜；62、第四正弯月透镜；7、安全开关；71、扭力弹簧；72、挡板；73、插销。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
参见图1-3所示，一种混合照明系统，包括固定在系统主体上的白光光路1、红光光路2、激光光路3、第一滤光片4、第二滤光片5和后组镜片6，所述激光光路3为水平方向布置，所述第一滤光片4和第二滤光片5与水平方向呈45°放置，所述激光光路3光源模块输出的光经第一前组镜片31、第一滤光片4、第二滤光片5和后组镜片6输出；所述红光光路2中包含第二前组镜片21，所述第二前组镜片21光路与激光光路3方向垂直布置，所述红光光路2光源模块输出的光经所述第二前组镜片21、第一滤光片4、第二滤光片5和后组镜片6输出；所述白光光路1中包含第三前组镜片11，所述第三前组镜片11光路与激光光路3方向垂直布置，所述白光光路1光源模块输出的光经所述第三前组镜片11、第二滤光片5和后组镜片6输出；通过调整改变白光光路1、红光光路2和激光光路3光源模块的光强从而输出不同比例的红光、蓝绿光和激光。各光路中的镜片通过点胶或压圈固定在镜筒内。白光光路1、红光光路2和激光光路3背后都设有散热块，避免光源模块温升过高。
出光口处增加设置安全开关7，避免激光照射到照明系统外部，减少安全隐患。
所述第一前组镜片31中包括第一平凹柱面镜311、第一平凹透镜312和第一双凸透镜313，所述第一前组镜片31中的透镜蒸镀透近红外波段的膜系。因激光光路3中激光光源有快轴慢轴之分，导致输出光束不对称，所以激光光路中第一平凹柱面镜311主要作用是将慢轴方向的光束发散到跟快轴一样的角度，以保证输出光束的均匀性。第一平凹柱面镜311远离第一平凹透镜312的一侧为平面，靠近第一平凹透镜312的一侧为凹面；第一平凹透镜312远离第一双凸透镜313的一侧为平面，靠近第一双凸透镜313的一侧为凹面；第一双凸透镜313的两侧都为凸面，其靠近第一平凹透镜312一侧的凸面曲率大于另一侧的凸面曲率。
所述第二前组镜片21中包括第二平凸透镜211、第二正弯月透镜212和第二双凸透镜213。红光光路2能够起到对人体内的器官及组织进行色彩校正的作用，所述第二前组镜片21蒸镀透可见光的膜系。第二平凸透镜211远离第二正弯月透镜212的一侧为平面，靠近第二正弯月透镜212的一侧为凸面；第二正弯月透镜212远离第二双凸透镜213的一侧为凹面，靠近第二双凸透镜213的一侧为凸面，其凸面的曲率小于凹面一侧的曲率；第二双凸透镜213的两侧都为凸面，其靠近第二正弯月透镜212一侧的凸面曲率小于另一侧的凸面曲率。
所述第三前组镜片11中包括第三平凸透镜111、第三正弯月透镜112和第三双凸透镜113。所述第三前组镜片11蒸镀透可见光的膜系。第三平凸透镜111远离第三正弯月透镜112的一侧为平面，靠近第三正弯月透镜112的一侧为凸面；第三正弯月透镜112远离第三双凸透镜113的一侧为凹面，靠近第三双凸透镜113的一侧为凸面，其凸面的曲率小于凹面一侧的曲率；第三双凸透镜113的两侧都为凸面，其靠近第三正弯月透镜112一侧的凸面曲率小于另一侧的凸面曲率。
所述后组镜片6中包括第四双凸透镜61和第四正弯月透镜62，所述第四双凸透镜61和第四正弯月透镜62蒸镀透可见光和近红外的膜系。第四双凸透镜61的两侧都为凸面，其靠近第四正弯月透镜62一侧的凸面曲率大于另一侧的凸面曲率；第四正弯月透镜62远离第四双凸透镜61的一侧为凹面，靠近第四双凸透镜61的一侧为凸面，其凹面的曲率大于凸面一侧的曲率。
所述第一滤光片4蒸镀反射红光透近红外的膜系，入射角为45°。
所述第二滤光片5蒸镀透红光和近红外波段并反射蓝绿光的膜系，入射角为45°。以上镀膜膜系参数为本领域技术人员知晓的常规技术。
所述白光光路1中第三前组镜片11与后组镜片6焦距之比约0.70-0.90。所述红光光路2中第二前组镜片21与后组镜片6焦距之比约0.70-0.90。
所述激光光路3快轴方向第一前组镜片31与后组镜片6焦距之比约1.10-1.40，慢轴方向第一前组镜片31与后组镜片6焦距之比约3.10-3.40。
本发明工作时，当外接的光纤头插入照明系统后，电路触发导通，激光光路开始工作；当光纤头被拔出时电路断开，激光停止工作。但由于电路开关存在一定的延迟，无法保证光纤头拔出的瞬间激光就停止工作，这样激光可能照射到仪器外部，存在安全隐患，故需要增设一个安全开关7一起使用。参见图3所示，安全开关7主要由扭力弹簧71、挡板72、插销73组成，扭力弹簧71的两个脚分别固定在开关本体和挡板72上，当光纤头插入时，挡板72上翻，扭力弹簧71被拉伸，角度变大；当光纤头拔出时，在扭力弹簧71的作用下挡板72瞬间回弹将出光口遮挡，即使激光未停止工作，也不会从出光口照射出来。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种混合照明系统，其特征在于：包括固定在系统主体上的白光光路(1)、红光光路(2)、激光光路(3)、第一滤光片(4)、第二滤光片(5)、后组镜片(6)，所述激光光路(3)为水平方向布置，所述第一滤光片(4)和第二滤光片(5)与水平方向呈45°放置，所述激光光路(3)光源模块输出的光经第一前组镜片(31)、第一滤光片(4)、第二滤光片(5)和后组镜片(6)输出；所述红光光路(2)中包含第二前组镜片(21)，所述第二前组镜片(21)光路与激光光路(3)方向垂直布置，所述红光光路(2)光源模块输出的光经所述第二前组镜片(21)、第一滤光片(4)、第二滤光片(5)和后组镜片(6)输出；所述白光光路(1)中包含第三前组镜片(11)，所述第三前组镜片(11)光路与激光光路(3)方向垂直布置，所述白光光路(1)光源模块输出的光经所述第三前组镜片(11)、第二滤光片(5)和后组镜片(6)输出；通过调整改变白光光路(1)、红光光路(2)和激光光路(3)光源模块的光强从而输出不同比例的红光、蓝绿光和激光。
2.根据权利要求1所述的一种混合照明系统，其特征在于：所述第一前组镜片(31)中包括第一平凹柱面镜(311)、第一平凹透镜(312)和第一双凸透镜(313)，所述第一前组镜片(31)中的透镜蒸镀透近红外波段的膜系。
3.根据权利要求1所述的一种混合照明系统，其特征在于：所述第二前组镜片(21)中包括第二平凸透镜(211)、第二正弯月透镜(212)和第二双凸透镜(213)。
4.根据权利要求1所述的一种混合照明系统，其特征在于：所述第三前组镜片(11)中包括第三平凸透镜(111)、第三正弯月透镜(112)和第三双凸透镜(113)。
5.根据权利要求1所述的一种混合照明系统，其特征在于：所述后组镜片(6)中包括第四双凸透镜(61)和第四正弯月透镜(62)，所述第四双凸透镜(61)和第四正弯月透镜(62)蒸镀透可见光和近红外的膜系。
6.根据权利要求1所述的一种混合照明系统，其特征在于：所述第一滤光片(4)蒸镀反射红光透近红外的膜系，入射角为45°。
7.根据权利要求1所述的一种混合照明系统，其特征在于：所述第二滤光片(5)蒸镀透红光和近红外波段并反射蓝绿光的膜系，入射角为45°。
8.根据权利要求1所述的一种混合照明系统，其特征在于：所述白光光路(1)中第三前组镜片(11)与后组镜片(6)焦距之比约0.70-0.90。
9.根据权利要求1所述的一种混合照明系统，其特征在于：所述红光光路(2)中第二前组镜片(21)与后组镜片(6)焦距之比约0.70-0.90。
10.根据权利要求1所述的一种混合照明系统，其特征在于：所述激光光路(3)快轴方向第一前组镜片(31)与后组镜片(6)焦距之比约1.10-1.40，慢轴方向第一前组镜片(31)与后组镜片(6)焦距之比约3.10-3.40。
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