CN1504676A - 手术灯单体多镜面的反射镜及其制法 - Google Patents

Abstract

一种手术灯单体多镜面的反射镜及其制法，是具有一凸面的半球面模具，该凸面上具有复数个由起点坐标求得起点坐标形成的单一弧面部分，将一具有镜射面的金属板固置於该模具上，并将该镜射面向该模具自中心向周缘方向进行滚压，使该金属板沿该模具滚压成一反射镜。本发明手术灯单体多镜面的反射镜即是运用上述方法制成的。如此，当本发明反射镜中每一镜片的中点反射光对准光野区的中央，且每一镜片的所有反射光束皆能打入光野内，如此光野内的每光点都是来自许多反射光束的综合，如此便能有最佳的无影效果，且能使光野范围尽量的缩小而光束集中。

Description

手术灯单体多镜面的反射镜及其制法

技术领域

本发明是关於手术灯的反射镜，特别是关於一种手术灯单体多镜面的反射镜。

技术背景

传统手术灯是具有多头灯具，且灯具通常是以环列方式排列，由於对每一灯具的灯泡无法逐一控制它的品质，且灯泡寿命长短不一，因而若在手术进行中遇到灯泡故障或损坏，便会影响到医生的手术进行。同时，多灯具的手术灯使用时，不仅占用较大空间，且每一灯具放出大量的热，会使手术房的环境温度升高，引发工作人员焦燥不安的心情及影响医生手术时的心情。为了使医生看清楚手术部位，虽然多灯具手术灯具有无影度的功能，但却因上述因素而大大影响手术时的照明需求。进一步地，手术灯的亮度与无影度的提升相对地便愈来愈重要。由此，单灯泡的手术灯便运应而生，因为控制一个灯具的品质较控制多头灯具的品质容易，此外单灯具的灯泡还具有在使用上可减少大量的热、占用空间较小、容易操作、较多灯具的手术灯更为简便...等特点；惟手术灯的无影度与光野必需符合各种不同大小手术的需求，亦即能适用在各种不同的手术场合，例如心脏科医生动手术时，因心脏的组织十分细密，医生所必须注意到的范围就只有心脏部位那样大，反之，若医生动手术的部位很大，则必需注意的范围就相对的比较大；又或当有物体挡住光行进的路径时会产生影子，会使欲求手术的部位变的不清楚，进而会影响到医生的判断。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种具有可调式光野，及使无影度可达到最全，以适应各种手术照明的需求的手术灯单体多镜面的反射镜及其制法。

为达到上述目的本发明所采用的较佳技术方案是：

本发明的一种手术灯单体多镜面的反射镜制法，包括下列步骤：

a.取得灯源座标、投射座标、反射镜底部的起点座标及反射镜直径；

b.取得镜片的角度座标、光野的直径，并确认小镜片的中点座标位於光野的中心位置；

c.获得反射镜的小镜片的迄点座标；

d.取得小镜片的迄点座标为第二片小镜片的起点座标z；

e.重复a步骤到c步骤，取得第二片的小镜片迄点座标；

f.重复上述步骤直至反射镜的顶部，而得到一列复数片的小镜片座标曲线，及

g.取得反射镜中小镜片360度的座标。

尚包括步骤h，即：

找出影响反射光的小镜片，并由小镜片的起点座端得到小镜片端缘的迄点座标。

为达到上述目的的手术灯单体多镜面的反射镜制法，包括有一凸面的半球面模具，该凸面上具有复数个由起点座标求得迄点座标形成的单一弧面部分，将一具有镜射面的金属板固置於该模具上，并将该镜射面向该模具自中心向周缘方向进行滚压，使该金属及沿该模具滚压成一反射镜。

该模具凸面是自反射镜最上缘往下找出反射光被遮蔽的小镜片，找出被干涉的小镜片后，以最下缘小镜片当起点，以求得小镜片端缘点，并修改小镜片。

该反射镜经光源照射复数个小镜面时，其反射角会等於入射角。

较佳地，该反射镜是自其最上缘一一往下搜寻而找出反射光被遮蔽的镜片，找出被干涉的镜片后，以最下缘镜片当起点，修改这几片的位置。

本发明手术灯单体多镜面的反射镜即是运用上述方法制成的。

与现有技术相比，本发明的优点与积极效果是：

1.传统单灯源的设计上必须特别考虑到光的强度大小，因为单灯源所发射出的光有限，因此光打入镜片反射时必须能尽量利用其光的能重以利照明。而本发明利用每一镜片反射后即是一个光源，多光源才能达到无影的要求，因此很多片的镜片经反射后即能满足多灯源的要求，这是本发明的一大特征。当本发明反射镜中每一镜片的中点反射光对准光野区的中央，且每一镜片的所有反射光束皆能打入光野内，如此光野内的每光点都是来自许多反射光束的综合，如此便能有最佳的无影效果，且能使光野范围尽量的缩小而光束集中。

2.本发明经电脑程式制得的模具，再制成反射镜既快速而且准确，可以减少一些不必要的制程浪费，以降低成本。

3.本发明反射镜曲线可依照不同环境需求，与照明模式，得到较佳的反射镜。

4.本发明反射镜的反射光所照的位置以及分布情况，可以很容易掌握与改善。

综上所述，本发明籍由复数个由起点座标求得迄点座标的每一小镜片，以便形成一反射镜曲线，如此既可快这方便制造反射镜，又使无影度达到最佳，及具有可随时适应各种手术照明的需求，制造出不同光野的反射镜，

附图说明

图1本发明手术灯单体多镜面的反射镜的光束入射与反射示意图；

图2本发明手术灯单体多镜面的反射镜的反射小镜片示意图；

图3本发明手术灯单体多镜面的反射镜的剖视图；

图4本发明手术灯单体多镜面的反射镜曲线的制造流程图；

图5本发明手术灯单体多镜面的反射镜的立体示意图。

具体实施方式

请参阅以下有关本发明较佳实施例的详细说明及其附图，将可进一步了解本发明的技术内容及其目的功效；

本发明手术灯单体多镜面的反射镜制法，包括有一凸面的半球面模具，该凸面上具有复数个由起点座标求得迄点座标形成的单一弧面部分，将一具有镜射面的金属板固置於该模具上并将该镜射面向该模具自中心向周缘方向进行滚压，使该金属板沿该模具滚压成一反射镜。本发明手术灯单体多镜面的反射镜即是运用上述方法制成的。传统单灯源的设计上必须特别考虑到光的强度大小，因为单灯源所发射出的光有限，因此光打入镜片反射时必须能尽量利用其光的能重以利照明。而本发明利用每一镜片反射后即是一个光源，多光源才能达到无影的要求，因此很多片的镜片经反射后即能满足多灯源的要求，这是本发明的一大特征。

当本发明反射镜中每一镜片的中点反射光对准光野区的中央，且每一镜片的所有反射光束皆能打入光野内，如此光野内的每光点都是来自许多反射光束的综合，如此便能有最佳的无影效果，且能使光野范围尽量的缩小而光束集中。较佳地，该反射镜是利用光源照射到反射镜的小镜片时，其反射角会等於入射角。

为了得到每一片小镜片的座标，则设定每一小镜片的中点反射光对准光野的中央位置，每一镜片的所有反射光束皆能打入光野内，如此光野内的每个光点都是来自多数个小镜片的反射光束的综合，如此便能有最佳的无影效果且能使光野范围尽量的缩小而光束集中。

请同时参阅图1及图2，令灯源为参考中心O点，此位置座标为(0，0)，光野中心点为D，任一小镜片最下缘为A点，每一小镜片的中心点为M点，当光打入每一小镜片上时其反射角等于入射角，令M的反射光能打入光野的中心点D。此外因为要保证每个光源射出的光能量是均匀相同的，因此令每一片小镜片对於光源射出的角度是相同的，例如此处我们将此角度定为5°，即相对于中心点的光源，每5°有一片小镜片。

首先，本发明先得到A点座标，再取得B点座标。当A点座标(A_x，A_y)为已知时，其长度OA为：

$\mathrm{OA}=\sqrt{{A_X}^2+{A_Y}^2}$

而其方向角θ_A为：

${\mathrm{\θ}}_A={\tan }^{-1}\frac{A_Y}{A_X}$ (依图示为负值)

若M点为小镜片中央点，则其方向角θ_M为：

${\mathrm{\θ}}_M={\mathrm{\θ}}_A+\frac{\mathrm{\Δ}}{2}$

其中Δ代表每一镜片相对光源所占的角度，例如5°。

为方便以下的推导，假设A点到M点的方向角θ_AM为：

${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{AM}}=\frac{\mathrm{\π}}{2}$

则图中θ₂为：

θ₂＝π-θ_AM-(-θ_A)

而ΔOMA中，

${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{OMA}}=\mathrm{\π}-{\mathrm{\θ}}_2-\frac{\mathrm{\Δ}}{2}$

OM为ΔOMA中的一边长，故由正弦定理可得：

$\mathrm{OM}=\mathrm{OA}\frac{{\sin \mathrm{\θ}}_2}{\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{OMA}}}$

而图中的θ₁为ΔOMA的外角：

${\mathrm{\θ}}_1={\mathrm{\θ}}_2+\frac{\mathrm{\Δ}}{2}$

入射角φ可表示为：

$\mathrm{\φ}=\frac{\mathrm{\π}}{2}-{\mathrm{\θ}}_1$

水平线与法线N间的夹角θ₃为：

${\mathrm{\θ}}_3={\mathrm{\θ}}_{\mathrm{AM}}+\frac{\mathrm{\π}}{2}$

而由平行线内错角可知：

    γ＝φ+θ₃

故可得

    γ＝θ_AM-θ₁

M点的座标(X_M，Y_M)可表示为：

    X_M＝OMcosθ_M

    Y_M＝OMsinθ_M

M点反射后在光野处落点的X座标为：

    X_T＝X_M-(Y_M-(Y_D))/tanγ

其中Y_D代表D点的Y座标，为负值，例如：

    Y_D＝1000+A_Y

如此求出的X_T应该是0，因为反射光要打在光野处的正中央点。但是θ_AM仅是我们预测的值，因此不易使X_T等於0，接著我们改变θ_AM的预测值，再求取X_T，若仍不在0附近，则继续更改θ_AM，直到X_T在0附近可接受范围内为止。在确立θ_AM后，M点的座标即为已知，接著利用线性外插，就能得到镜片迄点B的座标(B_X，B_Y)：B_X＝2X_M-A_X

      B_Y＝2Y_M-A_Y

由於定位盘的干涉现象，我们必须调整镜片位置曲线。首先，在经测试后找出反射光源会被遮蔽的镜片，再将它做角度上的调整，使其反射光不会受到定位盘的遮蔽。当测试得到某些小镜片的反射光受到定位盘的遮蔽，便可由反射镜的最上缘一一往下搜寻而找出反射光被遮蔽的小镜片，并修改被干涉的小镜片，最后以最下缘的小镜片当起点，修改这些小镜片的位置。

为了使反射光不受到定位盘的遮蔽，所以反射光在反射时，小镜片最左端的光线(即上方的点)能反射到定位盘的最外缘，就可使整片小镜片的反射光都不被遮蔽，以此得到每片小镜片的曲线。若每一片小镜片对於光源射出的角度是相同的，小镜片最左端的反射光可以打入定位盘的最外缘，可以减少光源的浪费，及反射光不再集中於光野，因而可为光野以外的环境带来些许亮度的三大效果。

请参考图3，令灯源为参考中心点，此位置座标为(0，0)，定位盘的最外缘为D点，某一小镜片的最下缘为A点、最上缘为B点，令打入B的入射光能反射打入定位盘的最外缘D点。此外因为要保证每个光源射出的光能量是均匀相同的，因此仍令每一片小镜片相对於光源射出的角度是相同的，如图4所示，反射小镜片的座标可以该步骤求取。

如图4所示，本发明手术灯反射镜曲线的制法，包括下列步骤：取得灯源座标、投射座标、反射镜底部的起点座标及反射镜底部直径。取得镜片的角度座标、光野的直径与座标，并确认小镜片的中点座标位於光野的中心位置。为了要使光反射后得到最均匀亮度的光野，我们将光打入每一小镜片时有相同的能量，而反射出来的光束是均匀的打到光野上。为了达到此一目的，若每一片小镜片内入射光源的角度是相同的。为了达到无影度，复数片小镜片可补足某些反射光被遮住时，可以由其它小镜片的光源补足。接著获得反射镜的小镜片的迄点座标，并取得小镜片的迄点座标为第二片小镜片的起点座标。如此重复上述几个步骤，以取得第二片小镜片的迄点座标。如此将上述步骤全部重复直至小镜片位於反射镜的顶部的迄点座标，因此可得到一列复数片的小镜片座标资料。亦即可找出反射镜顶部到底部间复数小镜片的排列曲线。最后，取得反射镜中小镜片360度的座标资料，并制造出反射镜。本发明较佳的反射镜模具上凸面的单一弧面部分即可制造，进而制造出反射镜。依据上述的方法，我们可以调整第一片被遮蔽的反射镜片位置，接下来重复上述的步骤调整第二片第三片...等等。

本发明由初A点座标，去取得B点座标。当A点座标(A_X，A_Y)为已知时，

其长度OA为：

$\mathrm{OA}=\sqrt{{A_X}^2+{A_Y}^2}$

而其方向角θ_A为：

${\mathrm{\θ}}_A={\tan }^{-1}\frac{A_Y}{A_X}$ (依图示为正值)

若B点为小镜片左边端点，则其方向角θ_B为

    θ_B＝θ_A+Δ

其中Δ代表每一镜片相对光源所占的角度，例如5°。

为方便以下的推导，假设A点到B点的方向角θ_AB为：

${\mathrm{\θ}}_{\mathrm{AB}}=\frac{\mathrm{\π}}{2}$ (开始的预设值)

则图中θ₁为：

    θ₁＝π-θ_AB

而ΔOBA中

    θ_OBA＝π-(θ₁+θ_A)-Δ

0B为ΔOBA中的一边长，故由正弦定理可得：

$\mathrm{OB}=\mathrm{OA}\frac{\sin ({\mathrm{\θ}}_1+{\mathrm{\θ}}_A)}{\mathrm{Sin}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{OBA}}}$

而图中的θ₂为ΔOBA的外角：

    θ₂＝θ₁+θ_A+Δ

入射角φ可表示为：

$\mathrm{\φ}=\frac{\mathrm{\π}}{2}-{\mathrm{\θ}}_2$

由平行线内错角可知：

    α＝θ_B+2φ

而由平行线同位角可知：

    θ₂＝θ_B+θ₁

因此我们可以推论出：

    α＝θ₂+2φ-θ₁

B点的座标(B_X，B_Y)可表示为：

    B_X＝OBcosθ_B

    B_Y＝OBsinθ_B

B点反射后在光野处落点的X座标为：

    X_T＝B_X-(B_Y-(Y_D))/tanα

其中Y_D代表D点的Y座标，为负值，即定收盘相对光源的高度。

如此求出的X_T，应该是定位盘最外缘的半径，例如75mm，我们希望小镜片上端B点的反射光恰好打入定全盘最外缘处。但是θ_AB仅是我们预测的值，因此不易使X_T等於定位盘最外缘的半径，接著我们改变θ_AB的预测值再求取X_T，若仍不在定位盘最外缘的半径附近，则继续更改θ_AB，直到X_T在定位盘最外缘的半径附近可接受范围内为止。在确立θ_AB后，B点的座标即为已知。再由此B点当作下一片的起始点A，继续求下一点的迄点，如此反复，直到所有镜片都完成，即成如图5的反射镜。

由上可知，每一小镜片座标均可由上述方法得到。若小镜片的尺寸小，则可以直接假定小镜片最外缘A点与中心点M点到中心点O点所夹的角度为2.5°，而M点的反射光束能打中光野中心点D，以求得M点的座标。当M点的位置确定后即可定出小镜片的另一端点B点的位置。因为镜片是平面的形式，以灯罩的最外缘当成第一片小反射镜的A点座标，依前述方法去求第一片小镜片的最上缘B点。再以此B点当成第二片小镜片的最下缘A点，依相同方法求此小镜片的最上缘点。如此反覆进行可定出每一小镜片的座标，直到反射镜的最上缘。以上的方式是可籍由电脑程式迅速计算获得的。

综上所述，本发明确实符合发明专利要件，爰依法提出申请。

Claims (6)

1、一种手术灯单体多镜面的反射镜制法，包括下列步骤：

a.取得灯源座标、投射座标、反射镜底部的起点座标及反射镜直径；

b.取得镜片的角度座标、光野的直径，并确认小镜片的中点座标位於光野的中心位置；

c.获得反射镜的小镜片的迄点座标；

d.取得小镜片的迄点座标为第二片小镜片的起点座标；

e.重复a步骤到c步骤，取得第二片的小镜片迄点座标；

f.重复上述步骤直至反射镜的顶部，而得到一列复数片的小镜片座标曲线；及

g.取得反射镜中小镜片360度的座标。

2、如权利要求1所述的手术灯单体多镜面的反射镜制法，尚包括步骤h，找出影响反射光的小镜片，并由小镜片的起点座端得到小镜片端缘的迄点座标。

3、一种手术灯单体多镜面的反射镜制法，其特征在于，包括有一凸面的半球面模具，该凸面上具有复数个由起点座标求得迄点座标形成的单一弧面部分，将一具有镜射面的金属板置於该模具上，并将该镜射面向该模具自中心向周缘方向进行滚压，使该金属板沿该模具滚压成一反射镜。

4、如权利要求3所述的手术灯单体多镜面的反射镜制法，其特征在于，该模具凸面是自反射镜最上缘往下找出反射光被遮蔽的小镜片，找出被干涉的小镜片后，以最下缘小镜片当起点，以求得小镜片端缘点，并修改小镜片。

5、如权利要求1所述的手术灯单体多镜面的反射镜制法，其特征在于，该反射镜经光源照射复数个小镜面时，其反射角会等於入射角。

6、一种手术灯单体多镜面的反射镜，其特征在于，它是由权利要求1或3所述的方法制成的。

Images