CN206714736U - 电子阴道镜及其光源结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于医疗器械领域，提供了一种光源结构及应用该光源结构的电子阴道镜。该光源结构包括若干贴片LED灯珠、电路板和透镜组件，电路板上具有安装区域，若干贴片LED灯珠呈环形设置于所述安装区域上，透镜组件包括分别用于对各贴片LED灯珠发出的光进行调光以限制发光角度并射出面光源的透镜。通过在电路板上安装若干贴片LED灯珠，分别设置透镜对各贴片LED灯珠发出的光进行调光，从而可以向电路板的安装区域前方提供高显色指数、高光照强度、高均匀性的光照；该光源结构使用在电子阴道镜上，由于透镜会限制射出光线的角度，从而可以避免光线照射到窥器上，也就不会出现窥器反光或折光严重的问题。

Description

电子阴道镜及其光源结构

技术领域

本实用新型属于医疗器械领域，尤其涉及一种电子阴道镜的光源结构及使用该光源结构的电子阴道镜。

背景技术

阴道镜产品的临床预期用途为用于对阴道、子宫颈和外阴进行放大观察，以帮助诊断异常部位及选取活检部位，因此阴道镜产品主要目的是观察图像，获取临床真实的图片。光源是阴道镜产品成像的关键，需要提供足够强度的光源同时要保证成像色彩、照度均匀，如果光源的性能不好，后端成像是无法还原图像的真实性。如果光源不均匀，那么成像反光会更严重，暴光不准确，影响临床观察，由于实际的临床应用，是需要利用金属和透明的窥器暴露宫颈，设计不好的光源，容易产生窥器折射或反射，图像成像时存在明显的光痕，严重影响观察。目前市场使用的电子阴道镜光源包换两种情况：第一种为采用的是插件式LED灯组，组成的环形光源，由于插件式LED的显色指数偏低，对颜色的真实性还原能力要低些，且直插的LED光照不均匀，形成的环形光源的显色性不好，均匀性不好，反光更严重，影响到摄像模块感应成像，医生通过阴道镜观察图像属于进行辅助检查，图像的色彩真实性、反光等各方影响非常关键，可能会影响图像质量和检查。请参阅图1，另一种为使用的点阵式贴片LED组成环形光源900。该光源900可以形成一个非均匀照度区L1及位于非均匀照度区L1中间的照度均匀区L2，以照射到目标物908。然而点阵式贴片LED的光源90照射时，为发散式，会产生较多的杂散光92。在使用时，杂散光容易照射到窥器909上，并在窥器909上反射91，而容易在目标物908上产生反射或折射光斑95，若明显的光斑照到宫颈表面上，则会影响医生观察图像。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光源结构，解决当前电子阴道镜光源的均匀性差、窥器反光或折光严重，提高光源的显色性的问题。

本实用新型是这样实现的，一种光源结构，包括用于发光且呈环形设置的若干贴片LED灯珠、用于支撑各所述贴片LED灯珠的电路板和用于调光的透镜组件，所述电路板上具有安装区域，若干所述贴片LED灯珠呈环形设置于所述安装区域上，所述透镜组件包括分别用于对各所述贴片LED灯珠发出的光进行调光以限制发光角度并射出面光源的透镜。

进一步地，各所述透镜靠近所述电路板的一侧开设有用于使相应贴片LED灯珠伸至该透镜的焦点处的凹槽。

进一步地，各所述透镜的所述凹槽的底部具有用于对该凹槽中的所述贴片LED灯珠发出的部分光线进行聚光调节的聚光曲面。

进一步地，各所述透镜靠近所述电路板的一侧的外侧面为用于对所述凹槽中的所述贴片LED灯珠发出的部分光线进行全反射以射出平行光的全反射面。

进一步地，所述全反射面的焦点与所述聚光曲面的焦点重合。

进一步地，还包括设于所述透镜组件与所述电路板之间的防护垫，所述防护垫上对应于各所述贴片LED灯珠的位置开设有开孔。

进一步地，各所述透镜位于所述电路板上的相对位置满足以下公式：

tan(θ/2)＝D/2R；

其中，θ为所述透镜的散射角度，R为所述贴片LED灯珠到设定的光接受面的距离，D为均匀光斑的大小，N为所述贴片LED灯珠的数量，i为第i个所述贴片LED灯珠，E_i第i个所述贴片LED灯珠照射到所述光接收面上的照度，E为N个所述贴片LED灯珠照射到所述光接收面上的照度，I₀为各所述贴片LED灯珠的中心处的光强，θ_i为第i个所述透镜散射角度，θ_i＝θ，m为各所述贴片LED灯珠光强分布的幂。

进一步地，所述贴片LED灯珠数量N的选择与所述光接收面的照度E要求和单个所述贴片LED灯珠光通量Φ有关，并满足公式：

进一步地，还包括安装于所述电路板上的散热板，所述散热板设于所述电路板远离所述贴片LED灯珠的一面上。

本实用新型通过在电路板上安装若干贴片LED灯珠，并分别设置透镜，对各贴片LED灯珠发出的光进行调光，从而限制射出光线的角度，并射出面光源，从而得以改善光源的均匀性，以在电路板的安装区域的前方形成一定照明范围的均匀光斑，进而可以向电路板前方提供高显色指数、高光照强度、高均匀性的光照；该光源结构使用在电子阴道镜上，使用时，由于透镜会限制射出光线的角度，从而可以避免光线照射到窥器上，也就不会出现窥器反光或折光严重的问题。

本实用新型的另一目的在于提供一种电子阴道镜，包括壳体和安装于所述壳体上的镜头，所述壳体上安装有如上所述的光源结构。

本实用新型的电子阴道镜使用了上述光源结构，从而可以得到高显色指数、高光照强度、高均匀性的光照，使得该电子阴道镜对颜色的真实性还原能力强，同时不会出现窥器反光或折光严重的问题。

附图说明

图1是现有技术的电子阴道镜的光源使用时的光路示意图。

图2是本实用新型实施例提供的一种光源结构的分解结构示意图；

图3是图2的光源结构中使用的另一种透镜组件的正视结构示意图；

图4是图3中单个透镜的结构示意图；

图5是图2中单个贴片LED灯珠与透镜的组合的整体的发光结构示意图；

图6是图2的光源结构使用时的光路结构示意图；

图7是图2中单个贴片LED灯珠与透镜的均匀聚光示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图2-图7，本实用新型实施例提供的一种光源结构100，包括电路板11、若干贴片LED灯珠112和透镜组件13；若干贴片LED灯珠112用于发光并且呈环形设置，电路板11上具有安装区域，以方便安装固定各贴片LED灯珠112，这些贴片LED灯珠112均匀且呈环形设置在电路板11的安装区域上，从而使若干贴片LED灯珠112发出的光照射到电路板11的安装区域前方的位置时，光照更为均匀；使贴片LED灯珠112，可以提供更高的显色指数。电路板11用于支撑各贴片LED灯珠112，同时用来驱动各贴片LED灯珠112。透镜组件13包括分别用于对各贴片LED灯珠112发出的光进行调光以限制发光角度θ并射出面光源的透镜130，各透镜130分别与各贴片LED灯珠112对应，通过透镜130来对相应贴片LED灯珠112发出的光进行均匀调节，将相应贴片LED灯珠112发出的光进行调光，以限制发光角度θ并射出面光源，使透出透镜130的光线更为均匀，以便该光源结构100提供更为均匀的光照，同时防止发出的光线发散开，避免照射到窥器909上。

通过在电路板11上安装若干贴片LED灯珠112，并使若干贴片LED灯珠112安装在电路板11的安装区域上，并且若干贴片LED灯珠112呈环形设置，并分别设置透镜130，对各贴片LED灯珠112发出的光进行调光，从而限制射出光线的角度θ，并射出面光源，从而得以改善光源的均匀性，以在电路板11的安装区域前方形成一定照明范围的均匀光斑，进而可以向电路板11的安装区域前方提供高显色指数、高光照强度、高均匀性的光照。该光源结构100可以为镜头取景提供照明。该光源结构100使用在电子阴道镜上，使用时，由于透镜130会限制射出光线的角度，从而可以避免光线照射到窥器909上，也就不会出现窥器909反光或折光严重的问题。

本实施例中，该光源结构100使用在电子阴道镜上，可以在电路板11的安装区域可以设置为环形，使该安装区域的中心形成用于与电子阴道镜的镜头同轴设置的第一通孔111，以便电子阴道镜的镜头可以经第一通孔111进行取景。在另一些实施例中，也可以直接将镜头安装在电路板11的安装区域上。

进一步地，该光源结构100还包括外壳12，透镜组件13安装在外壳12中，用于调光；设置外壳12，可以将电路板11安装在外壳12上，通过外壳12来支撑住电路板11，同时可以将外壳12安装在电子阴道镜的壳体上，方便将该光源结构100安装在电子阴道镜上，使电子阴道镜的镜头与第一通孔111同轴设置；在外壳12上开设有第二通孔121，第二通孔121的位置与第一通孔111的位置相对应，则光线可以经第二通孔121、第一通孔111进入电子阴道镜。同时设置外壳12，可以将电路板11安装在外壳12上，同时固定住各透镜130。

将外壳12安装在电子阴道镜的壳体上，则可以方便将该光源结构100安装在电子阴道镜的壳体上，方便安装，使电子阴道镜的镜头与第一通孔111同轴设置，并且电子阴道镜的镜头可以从第一通孔111处取景。使用时，由于透镜130会限制射出光线的角度θ，从而可以避免光线照射到窥器909上，也就不会出现窥器909反光或折光严重的问题。

进一步地，在将各贴片LED灯珠112焊贴在电路板11上之前，可以对贴片LED灯珠112的性能进行组别划分，组别划分依据为同电压下，电流相近与光照值相近的贴片LED灯珠112分在一组，同组别的贴片LED灯珠112焊接在同一电路板11上。从而更进一步保证光源照明范围内照度均匀性。

请参阅图4和图7，各透镜130靠近电路板11的一侧开设有凹槽131，该凹槽131用于容置相应贴片LED灯珠112，当贴片LED灯珠112伸入相应的凹槽131中时，可以置于该透镜130的焦点处，以使该贴片LED灯珠112发出的点光源可以被折射，形成面光源，同时减少光线的散发，提高光源的利用率。在透镜130靠近电路板11的一侧开设凹槽131，当透镜130安装在电路板11上时，可以将贴片LED灯珠112置于该凹槽131中，从而使贴片LED灯珠112发出的光均经透镜130调光后射出。在还有一些实施例中，也可以将透镜130与贴片LED灯珠112进行一体设计制作。

进一步地，各透镜130的凹槽131的底部具有聚光曲面132，该聚光曲面132用于对插入该凹槽131中的贴片LED灯珠112发出的部分光线进行聚光调节。当贴片LED灯珠112插入凹槽131中时，其发出的光是向凹槽131的底部及四周散发，则照向凹槽131底部的光线，由于凹槽131的底部为聚光曲面132，则这部分光线会线聚光曲面132聚光，从而限制出光角度，以使出光更为均匀，同时提高光线的利用率。具体地，聚光曲面132为中部朝向贴片LED灯珠112方向凸出的曲面，使该凹槽131的底部呈凸透镜130状。

更进一步地，各透镜130靠近电路板11的一侧的外侧面为全反射面133，该全反射面133用于对插入该凹槽131中的贴片LED灯珠112发出的部分光线进行全反射以射出平行光。插入凹槽131中的贴片LED灯珠112朝向凹槽131底部的四周散发的光线，会经过透镜130照射透镜130的外侧面，即照射向透镜130上的全反射面133，在全反射面133上，这些光线发生折射，从而向前方射出平行光，同时提高光线的利用率。

进一步地，全反射面133的焦点与聚光曲面132的焦点重合。这样，当贴片LED灯珠112插入凹槽131中，只需要使其位于聚光曲面132的焦点上，则可以同时使其他位于全反射面133的焦点，以更方便的安装贴片LED灯珠112，提高光线的利用率，同时使发出的光线更为均匀。

请一并参阅图2，进一步地，该光源结构100还包括设于透镜组件13与电路板11之间的防护垫14，防护垫14上对应于各贴片LED灯珠112的位置开设有开孔141。设置防护垫14，在将透镜组件13的各透镜130与电路板11相连，使电路板11上各贴片LED灯珠112插入相应的透镜130的凹槽131中时，可以通过挤压防护垫14，来调节贴片LED灯珠112插入透镜130的凹槽131中的深度，进而使贴片LED灯珠112位于透镜130的焦点处。进一步地，当电路板11上开设有第一通孔111时，防护垫14对应于第一通孔111的位置开设有中心孔142，以便光线可以通过。

请参阅图3，本实用新型实施例还公开了另一种结构的透镜组件13。该透镜组件13还包括配合支撑若干透镜130的支撑板18。设置支撑板18来配合支撑各透镜130，在安装时，可以先将透镜130安装在支撑板18上，再固定在电路板11上，或固定在外壳12上，组装方便。

进一步地，若干透镜130与支撑板18是一体成型。将透镜130与支撑板18一体成型，加工制作更为简单方便，同时方便透镜130的安装。当然在另一些实施例中，可以在支撑板18上开设开孔，而将各透镜130固定在相应的开孔中，以将透镜130安装在支撑板18上。

进一步地，支撑板18呈环形设置，其中心孔与电路板11上的第一通孔111相对应，从而光线可以从该中心孔进入电子阴道镜的镜头。在其它实施例中，支撑板18可以为透明材料制作，则光线可以直接从支撑板18的中心进入，电子阴道镜的镜头。

如图5至图7所示，各贴片LED灯珠112外罩一个透镜130，贴片LED灯珠112发出的光线经过透镜130后，在透镜130的全反射面133发生反射，通过透镜130的面型，使贴片LED灯珠112不同孔径的光束经过透镜130后聚焦在同一位置的不同半径处；透镜130距离设定的光接收面908的距离为R。透镜130的散射角度为θ；透镜130发光角度θ与两个因素有关：贴片LED灯珠112到光接受面的距离R和均匀光斑的大小D，则有tan(θ/2)＝D/2R。而多个贴片LED灯珠112组成的LED光源组照射到光接收面908上，会形成非均匀照度区；均匀照度区；其中均匀照度区位于非均匀照度区的中间，第一通孔111直径上两个贴片LED灯珠112间的距离为H3，H3等于非均匀照度区的宽度H1，均匀照度区的直径H2与非均匀照度区的宽度H1之和等于D，即H1＝H2，H1+H2＝D。该设定的光接收面908主要用于设计时确定各贴片LED灯珠112的相对位置，而在实际使用时，光接收面908为贴片LED灯珠112到阴道中照射处。

贴片LED灯珠112照射到不同角度处的发光强度为I，则I＝I₀(cosθ)^m，则在距贴片LED灯珠112为R的光接收面908上的照度为在本实施例中，贴片LED灯珠112的个数为多个，第i个贴片LED灯珠112照射到光接收面908上某点的照度为则若环形设置的贴片LED灯珠112数量为N时，则光接收面908上某点的照度为其中，θ为所述透镜130的散射角度，R为所述贴片LED灯珠112到设定的光接受面的距离，D为均匀光斑的大小，N为所述贴片LED灯珠112的数量，i为第i个所述贴片LED灯珠112，E_i第i个所述贴片LED灯珠112照射到所述光接收面908上的照度，E为N个所述贴片LED灯珠112照射到所述光接收面908上的照度，I₀为各所述贴片LED灯珠的中心处的光强，θ_i为第i个所述透镜130散射角度，θ_i＝θ，m为各所述贴片LED灯珠光强分布的幂；根据照度相等及斯派罗法则，求得最大均匀度时各个贴片LED灯珠112的相对位置。

贴片LED灯珠112数量N的选择与光接收面908的照度E要求和单个贴片LED灯珠112光通量Φ有关，并满足公式：

根据电子阴道镜实际临床应用照度工作距离在200mm～300mm之间，照度必须在3000Lx～12000Lx，均匀度需要大于80％，光斑均匀性85％以上的大小为60mm，进行理论计算以及选择一定角度的透镜130以及LED灯数量以及布局。优选为12颗LED灯珠均匀性排布。

请参阅图5、图6和图7，进一步地，各透镜130的透出光线的发射角度θ范围为10-30度。各透镜130的透出光线的发射角度θ范围为10-30度。在每一颗贴片LED灯珠112前加装透镜130，通过透镜130为贴片LED灯珠112产生的光线经折射后汇聚在电子阴道镜的镜头一定距离R处，且直径范围为D的区域。透镜130透出光线的发射角度θ选择10-30度范围内，可以使该光源结构100提供良好的光照效果，抑制窥器909使用产生的反射光斑，满足临床使用的光照要求。光源结构100工作原理设计一定的数量的贴片LED灯珠112，通过透镜130的面型，使贴片LED灯珠112不同孔径的光束经过透镜130后聚焦在同一位置的不同半径处，该透镜130的发射角度(即透镜130的散射角度θ)优选为10度到30度，从多个点光源形成一束面光源，面光源的均匀度在工作距离范围内光的可以达到85％以上，目标物的距离大概200mm～350mm，再照射到目标平面，贴片LED灯珠112照明效果等效于聚焦位置处的一个面光源的照明效果,从而达到了高均匀性、窥器909不发光的效果。

在其它实施例中，也可以设置其它数量的贴片LED灯珠112，如十颗、十三颗等等。在还有一些实施例中，光源结构100可以为环形LED光带、连续的LED光柱，即将若干贴片LED灯珠112形成环形LED光带；或者使若干贴片LED灯珠112形成连续的光柱。

请参阅图2，进一步地，该光源结构100还包括安装于电路板11上的散热板15，散热板15设于电路板11远离贴片LED灯珠112的一面上，即将散热板15安装在电路板11的背面上。进一步地，当电路板11上开设有第一通孔111时，散热板15上对应于第一通孔111的位置开设以有第三通孔151。设置散热板15，可以将贴片LED灯珠112发出的热量及时，为贴片LED灯珠112工作提供稳定的环境，提高贴片LED灯珠112发光效率与使用寿命。进一步地，可以在散热板15与电路板11之间设置散热膏，以提高电路板11向散热板15传导热量的导热效率。进一步地，散热板15上设有若干散热片。以提高散热板15的散热效率。更进一步地，电路板11为铝基电路板11，以更好的通过其铝基进行散热。具体可以将散热板15与铝基贴合相连。

进一步地，电路板11呈环形。将电路板11设置呈环形，可以方便安装与布局各贴片LED灯珠112，另外，还可以减少电路板11的面积，进而可以缩小该光源结构100的体积。进一步地，外壳12可以设置为柱形，可以使该光源结构100的外观美观，同进更好的与电子阴道镜的壳体相适配。同理，可以将散热板15设置为环形，以便与电路板11相匹配。

进一步地，散热板15可以通过螺钉16与外壳12固定相连，组装方便。进一步地，该光源结构100还包括罩于外壳12前端的保护罩17。保护罩17呈环形，用来保护各透镜130。保护罩可以为透明板。

进一步地，各透镜130可以安装在防护垫14上，以方便将透镜130安装在外壳12中，方便透镜130的定位与安装。

请参阅图2，本实用新型实施例还公开了一种电子阴道镜，包括壳体和安装于壳体上的镜头，壳体上安装有如上所述的光源结构100。该电子阴道镜使用了上述光源结构100，从而可以得到高显色指数、高光照强度、高均匀性的光照，使得该电子阴道镜对颜色的真实性还原能力强。进一步地，本实施例中，电路板11上开设有第一通孔111，镜头位于电路板11上第一通孔111对应的位置。在其它一些实施例中，也可以将镜头安装在电路板11的安装区域上。

本实施例的光源结构100可以应用于电子阴道镜等需要照射目标物体的医疗设备上。另外，该光源结构100的外壳12可以为电子阴道镜镜头的一部分。

本实施例贴片LED灯珠112发出的光经透镜130汇聚成一定角度的均匀发散光源，即满足临床使用需要的光照强度、均匀性要求，又可以避免窥器909壁对光源的反射、折射导致的干扰，影响观察。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光源结构，其特征在于，包括用于发光且呈环形设置的若干贴片LED灯珠、用于支撑各所述贴片LED灯珠的电路板和用于调光的透镜组件，所述电路板上具有安装区域，若干所述贴片LED灯珠呈环形设置于所述安装区域上，所述透镜组件包括分别用于对各所述贴片LED灯珠发出的光进行调光以限制发光角度并射出面光源的透镜。

2.如权利要求1所述的光源结构，其特征在于，各所述透镜靠近所述电路板的一侧开设有用于使相应贴片LED灯珠伸至该透镜的焦点处的凹槽。

3.如权利要求2所述的光源结构，其特征在于，各所述透镜的所述凹槽的底部具有用于对该凹槽中的所述贴片LED灯珠发出的部分光线进行聚光调节的聚光曲面。

4.如权利要求3所述的光源结构，其特征在于，各所述透镜靠近所述电路板的一侧的外侧面为用于对所述凹槽中的所述贴片LED灯珠发出的部分光线进行全反射以射出平行光的全反射面。

5.如权利要求4所述的光源结构，其特征在于，所述全反射面的焦点与所述聚光曲面的焦点重合。

6.如权利要求2所述的光源结构，其特征在于，还包括设于所述透镜组件与所述电路板之间的防护垫，所述防护垫上对应于各所述贴片LED灯珠的位置开设有开孔。

7.如权利要求1-6任一项所述的光源结构，其特征在于，各所述透镜位于所述电路板上的相对位置满足以下公式：

tan(θ/2)＝D/2R；

其中，θ为所述透镜的散射角度，R为所述贴片LED灯珠到设定的光接受面的距离，D为均匀光斑的大小，N为所述贴片LED灯珠的数量，i为第i个所述贴片LED灯珠，E_i第i个所述贴片LED灯珠照射到所述光接收面上的照度，E为N个所述贴片LED灯珠照射到所述光接收面上的照度，I₀为各所述贴片LED灯珠的中心处的光强，θ_i为第i个所述透镜散射角度，θ_i＝θ，m为各所述贴片LED灯珠光强分布的幂。

8.如权利要求7所述的光源结构，其特征在于，所述贴片LED灯珠数量N的选择与所述光接收面的照度E要求和单个所述贴片LED灯珠光通量Φ有关，并满足公式：。

9.如权利要求1-6任一项所述的光源结构，其特征在于，还包括安装于所述电路板上的散热板，所述散热板设于所述电路板远离所述贴片LED灯珠的一面上。

10.一种电子阴道镜，包括壳体和安装于所述壳体上的镜头，其特征在于，所述壳体上安装有如权利要求1-9任一项所述的光源结构。