CN207230456U - 一种光学透镜及应用其的口腔灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及口腔照明灯具领域，特别是一种光学透镜及应用该光学透镜制成的口腔灯；所述光学透镜设有阵列层，所述阵列层由若干个俯视轮廓呈长方形且侧视轮廓呈弧面的穹顶状实体凸起部组成；所述口腔灯包括：LED光源、凸透镜和所述光学透镜；凸透镜为非球面凸透镜，所述光学透镜采用不同曲率微透镜的阵列层，使得光线经过光学透镜后能得到边缘更柔和，照明亮度过渡更加合理的光斑；口腔灯实现光斑光度分布可定义，光斑形状可调节，光斑边缘过度柔和，在口腔医疗过程中的照明距离的范围内，整体光斑并不会分裂，保证光斑的一体性，大大提高了照明效果和患者的使用舒适感。

Description

一种光学透镜及应用其的口腔灯

技术领域

本实用新型涉及口腔照明灯具领域，特别是一种光学透镜及应用该光学透镜制成的口腔灯。

背景技术

口腔灯是牙科治疗中常用的一种辅助设备，用于对患者口腔区域进行照明。为了使医生能够地清楚地观察患者的牙齿，进而做出准确判断，需要在患者口腔区域提供足够的照度，同时，为避免伤害患者眼睛，还要求照明范围局限于口腔部位，在正常使用状况下，患者眼部区域的照度应小于规定值。

目前基于LED光源的口腔照明主要有两种方案，其中一种为反射罩式口腔灯，另外一种为透镜组合式口腔灯。

现有的反射罩式口腔灯的反射罩光学结构体型比较大，并且焦点必须位于反射罩前方，如果使用大功率光源时，散热结构会挡住来自反射罩的光线，反射罩式口腔灯体积大，使用时候调节起来不方便；

现有的透镜组组合式口腔灯的光学结构采用光阑成像的原理，光斑的边缘区域非常锐利，在多个透镜组合时，离开定义的照明距离微小范围，多个光斑重叠，可以从总光斑上看到每个单光斑的边缘，影响光斑照明的均匀度和清晰度，光斑边缘锐利的光线散落在患者眼部区域会有明显的刺激感，影响使用感受，并且由于光源与透镜的位置被相对固定，照度分布无法调节。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提出透镜组合式口腔灯，其形成的光斑边缘光度过渡柔和，在口腔医疗过程中的照明距离内，整体光斑不会分裂，保证光斑的一体性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种光学透镜，其应用于口腔灯，其包括透明基板和设置于该透明基板的顶面的阵列层；所述透明基板的底面为平面；所述阵列层由若干个曲面模块组成；所述曲面模块为俯视轮廓呈长方形且侧视轮廓呈弧面的穹顶状实体凸起部；若干个所述曲面模块呈行列矩阵式彼此紧密排列形成所述阵列层，所述阵列层与所述透明基板的顶面紧贴在一起。

更优的，所述曲面模块俯视时的长方形轮廓中，长边和宽边的比值范围为：1.0-2.0；所述曲面模块的凸起部的最高点到宽边的曲率比所述曲面模块的凸起部的最高点到长边的曲率小。

更优的，所述曲面模块的凸起部最高点到宽边的曲率与所述曲面模块的凸起部最高点到长边的曲率比值范围为：(1-2)：(1-1.5)。

更优的，所述阵列层与所述透明基板由透明材料一体成型制得，所述阵列层与在所述透明基板为一个完整的整体。所述曲面模块之间拼接的位置互相融合，使得所述阵列层设有的所述曲面模块成为一个整体。

更优的，所述阵列层为圆形，所述阵列层的环形边缘设有的所述曲面模块的两个方向的曲率比所述阵列层的其他非边缘区域设有的曲面模块的对应两个方向的曲率都大。

更优的，所述阵列层的其他非边缘区域设有的阵列曲面的两个方向的曲率，都以该非边缘区域的几何中心处设有的曲面模块为中心，逐渐向所述阵列层的边缘递增。

一种口腔灯，其包括：LED光源、凸透镜和所述光学透镜；所述凸透镜为非球面凸透镜，所述凸透镜的凸起面为出光面，所述凸透镜的非凸起面为进光面；所述LED光源设置于所述进光面的外侧，所述LED光源位于所述凸透镜的焦点处；所述光学透镜设置于所述凸透镜的出光面的外侧。

更优的，所述凸透镜的入射面到所述光学透镜的入射面的距离与凸透镜的直径的比值范围为0.25-0.85。

更优的，所述LED光源的色度坐标范围的四个顶点坐标为：(0.31,0.369)，(0.316,0.322)，(0.414,0.428)，(0.396,0.377)。

更优的，还包括灯壳；所述LED光源、凸透镜和所述光学透镜设置于所述灯壳内部。

更优的，所述灯壳内部设有反光层，所述凸透镜设置于所述灯壳的中段，所述光学透镜分别设置于所述灯壳的出光口。

本实用新型提出一种光学透镜及应用其的口腔灯。所述光学透镜采用非常规阵列的微透镜设计，使得光线经过光学透镜后能得到边缘更柔和，照明亮度过渡更加合理；所述口腔灯实现光斑光度分布可定义，光斑形状可调节，光斑边缘过度柔和，在口腔医疗过程中的照明距离的范围内，整体光斑不会分裂，保证光斑的一体性，大大提高了照明效果和患者的使用舒适感。

附图说明

图1是本实用新型中所述光学透镜的一个实施例的结构示意图；

图2是图1中所示实施例的俯视结构示意图；

图3是图2中实施例分别沿A-A和B-B截得的两个垂直方向的截面结构示意图；

图4是本实用新型中所述口腔灯的一个实施例的结构示意图；

图5是利用光学设备模拟得到的现有微透镜阵列形成光斑时的效果图；

图6是利用光学设备模拟得到本实用新型中所述光学透镜的一个实施例形成光斑时的效果图。

其中：光学透镜100，曲面模块110，凸透镜200，LED光源300。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1-3所示，一种光学透镜100，其应用于口腔灯，其包括透明基板和设置于该透明基板的顶面的阵列层；所述透明基板的底面为平面；所述阵列层由若干个曲面模块110组成；所述曲面模块110为俯视轮廓呈长方形且侧视轮廓呈弧面的穹顶状实体凸起部；若干个所述曲面模块110呈行列矩阵式彼此紧密排列形成所述阵列层，所述阵列层与所述透明基板为一个完整的整体。所述光学透镜100采用非常规阵列的微透镜设计，使得光线经过所述光学透镜100后能得到边缘更柔和，光强分布过渡更加合理，更加适用于口腔医疗的长条状亮度更加均匀的光斑。

所述曲面模块110俯视时的长方形轮廓中，长边和宽边的比值范围为：1.0-2.0；如图3所示，所述曲面模块110的凸起部的最高点到宽边的曲率比所述曲面模块110的凸起部的最高点到长边的曲率小。

所述曲面模块110的凸起部的最高点到宽边的曲率与所述曲面模块110的凸起部的最高点到长边的曲率比值范围为：(1-2)：(1-1.5)。

所述阵列层与所述透明基板由透明材料一体成型，所述曲面模块110之间拼接的位置互相接合，使得所述阵列层设有的所述曲面模块110成为一个整体。

在所述光学透镜100的生产中，可以直接在所述透明基板的顶面直接加工需求数量和曲率的曲面模块110进而得到所述阵列层。

所述阵列层为圆形，位于所述阵列层的环形边缘的曲面模块110的两个方向上曲率比其他非边缘区域设置的曲面模块110的两个方向上的曲率都大。更优的方案，所述阵列层的其他非边缘区域设有的阵列曲面的两个方向的曲率，都以该非边缘区域的几何中心处设有的曲面模块为中心，逐渐向所述阵列层边缘递增。

所述阵列层的入射面的圆周边缘处的曲率设置得相对比其他靠近中部位置的曲率大，有利于进一步提高光线透过所述光学透镜100形成的光斑的边缘过渡得更柔和，光线照度过渡更加柔和，光斑轮廓更加圆滑，亮度过渡更加均匀，形成的光斑边缘不会出现明显的缺口和锯齿状。此外让所述阵列层的入射面的非边缘区域的阵点模块的曲率从中心向外逐渐增大，可以实现光斑的光度集中在光斑中心附近，以实用于更多不同口腔情况的医疗照明过程。由于现有的LED光源芯片大都为矩形状，且在芯片四个角会设置两个便于接金线的缺口部。正是这两个缺口的存在，会导致LED光源通过普通透镜形成的有缺陷的光斑，在该缺口部对应的位置存在锯齿暗部，让光斑的对应边缘过渡不够圆滑，且光度不够，既影响光斑美观，又影响医疗照明效果。针对上述问题，所述光学透镜100在所述阵列层的不同区域对应使用不同的曲率和/或长宽比的设计，可实现根据具体的口腔医疗情况，调整光斑光度的集中程度，又可以调整光斑边缘过渡优化程度和照明柔和度，进而大大提高对所述口腔灯的医疗照明效果。

所述透明基板的底面设有疏水层。因为透明基板的底面一般是暴露在口腔灯外部的，容易接触到液体，日常擦洗之后透明基板的底面也会接触液体；在所述透明基板的底面设置疏水层后可以避免所述透明基板的底面粘连液体进而影响到所述口腔灯的照明效果。

如图4所示，一种口腔灯，其包括：LED光源300、凸透镜200和所述光学透镜100；所述凸透镜200为非球面凸透镜200，所述凸透镜200的凸起面为出光面，所述凸透镜200的非凸起面为进光面；所述LED光源300设置于所述进光面的外侧，所述LED光源300位于所述凸透镜200的焦点处；所述光学透镜100设置于所述凸透镜200的出光面的外侧。一般微透镜采用球面设计并且阵列，只能控制光斑的大概形状和尺寸大小，无法控制光斑的边缘形状和照度分布；所述口腔灯采用非球面透镜与非球面非常规阵列的所述光学透镜100的组合，通过调节凸透镜200和所述光学透镜100的相对位置，实现光斑照度分布可定义，光斑形状可调节。多组透镜组合的排列可以实现大功率照明，并且光斑边缘过渡柔和，在口腔医疗过程中的照明距离的范围内，整体光斑并不会分裂，保证光斑的一体性，大大提高了照明效果和患者的使用舒适感。

所述凸透镜的入射面到所述光学透镜的入射面的距离与凸透镜的直径的比值范围为0.25-0.85。所述口腔灯LED光源发出的光线经过凸透镜200和所述光学透镜100折射混合后，能得到更加适合口腔照明照度和色温的LED光斑。所述LED光源的色度坐标范围的四个顶点坐标为：(0.31,0.369)，(0.316,0.322)，(0.414,0.428)，(0.396,0.377)。采用上述色坐标范围内的某个色坐标的值为所述LED光源300的色度参数，可以进一步保证所述口腔灯在医疗使用过程中具有更安全更舒适，光照可实现自定义的特点。

所述口腔灯还包括灯壳；所述LED光源300、凸透镜200和所述光学透镜100设置于所述灯壳内部。所述灯壳内部设有反光层，所述凸透镜200设置于所述灯壳的中段，所述光学透镜100分别设置于所述灯壳的出光口。

所述灯壳将所述LED光源300、凸透镜200和所述光学透镜100罩起，一方面灯壳可以对所述口腔灯内的结构进行保护，另一方面灯壳可以将凸透镜200边缘散射至灯壳内壁的光线反射至所述光学透镜100，进而达到将LED光源300发出的光线最大化的利用提高了空腔灯的光照效果。

关于所述光学透镜与现有微透镜阵列分别应用在的口腔灯上的光学区别：

现有微透镜阵列是在透明材料板的顶面设置阵列结构层，阵列结构层也是有多个凸起部拼接成的，不同的是现有的阵列结构层的凸起部的俯视轮廓为圆形或者正方形，且凸起部的最高点到边缘任何位置的曲率都相同，光线照射到现有的微透镜阵列的每一个阵列点上，形成的光斑都是以这个阵列点的几何中心投影点为中心的类似圆形区域或者类似正方形区域，该区域的光斑的光度再以该投影点为中心逐渐向区域边缘递减。根据这个原理光线照到设有多个阵列点的微透镜阵列上，形成的总光斑区域就是由多个类似圆形区域或者类似正方形区域光斑拼接而成，总光斑区域的光斑光度也会和微透镜阵列的阵列点的分布规律一样，以每个阵列点的投影光斑为单位，一个个拼接，即总体光斑不是一个整体光度由总体光斑中心逐渐向边缘递减的，而是由多个光度从多个以阵列点投中心为圆心向边缘递减的小光斑拼接而成的；这样形成的总光斑的光度不是逐渐向边缘递减过渡的，且在边缘处会同时出现光度过高区域和光度过暗区域并存的现象(如图5所示)。

从上表可以看出现有技术中形成的等照度光斑的配光规律，光线在光斑绝大部分区域分布都很强，只是快到了光斑边缘区域突然出现锐减，光照强度过渡不够柔和，中部整体光照强度都很高，没有突出中心集中的特点，边缘和中部反差很大，在实际医疗操作中需要很谨慎的操作，以避免中部区域强光照射到患者，使得医疗安全系数和舒适度都很低。

本实用新型中的光学透镜中的阵列点的俯视轮廓是长方形的，光线投射到阵列点上，会被分散成长方形的光斑，光度再长边方向上分散更明显；又由于阵列点凸起部最高位置到长边和宽边的曲率不同，可以让光线照射到相邻阵列点上形成的多个相邻光斑直接的拼接位置叠加，每个阵列模块散射出来的光斑都是类似长方形，长方形光斑之间大范围叠加，相邻光斑之间的边缘部会产生光度互补，使得总光斑的任意区域不会出现光度过高和光度过低并存的情况，一束管照射在所述光学透镜上，会以光束照射到所述光学透镜并投影的位置为中心扩散成一个类似长方形状的非等光照的总光斑；且总光斑会以该投影的位置为中心，呈环状区域逐渐向光斑区域边缘递减(如图6所示)。

从上表可以看出本次申请技术中形成的照度均匀递减光斑的配光规律，光斑的光照强度从光斑的中心区域逐步向边缘递减，过渡柔和，中部光照强度集中可以充分满足医疗照明需要，边缘光照区域范围相对现有技术中光斑区域大，可以很方便避免强光照区域直射到患者，使得医疗安全系数和舒适度都大大提高。

本实用新型提出一种光学透镜及应用其的口腔灯。所述光学透镜采用非常规阵列的微透镜设计，使得光线经过所述光学透镜后能得到边缘更柔和，照明亮度过渡更加合理；所述口腔灯实现光斑照度分布可定义，光斑形状可调节，光斑边缘过度柔和，在口腔医疗过程中的照明距离的范围内，整体光斑并不会分裂，保证光斑的一体性，大大提高了照明效果和患者的使用舒适感。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学透镜，其应用于口腔灯，其特征在于，包括透明基板和设置于该透明基板的顶面的阵列层；所述透明基板的底面为平面；所述阵列层由若干个曲面模块组成；所述曲面模块为俯视轮廓呈长方形且侧视轮廓呈弧面的穹顶状实体凸起部；若干个所述曲面模块呈行列矩阵式彼此紧密排列形成所述阵列层，所述阵列层与所述透明基板的顶面紧贴在一起。

2.根据权利要求1所述的一种光学透镜，其特征在于，所述曲面模块俯视时的长方形轮廓中，长边和宽边的比值范围为：1.0-2.0；所述曲面模块的凸起部的最高点到宽边的曲率比所述曲面模块的凸起部的最高点到长边的曲率大。

3.根据权利要求2所述的一种光学透镜，其特征在于，所述曲面模块的凸起部的最高点到宽边的曲率与所述曲面模块的凸起部的最高点到长边的曲率比例范围为：(1-2)：(1-1.5)。

4.根据权利要求1所述的一种光学透镜，其特征在于，所述阵列层与所述透明基板由透明材料一体成型制得，所述曲面模块之间拼接的位置互相融合，使得所述阵列层设有的所述曲面模块成为一个整体。

5.根据权利要求3所述的一种光学透镜，其特征在于，所述阵列层为圆形，所述阵列层的环形边缘设有的所述曲面模块的两个方向的曲率比所述阵列层的其他非边缘区域设有的曲面模块的对应两个方向的曲率都大。

6.根据权利要求5所述的一种光学透镜，其特征在于，所述阵列层的其他非边缘区域设有的阵列点的两个方向的曲率，都以该非边缘区域的几何中心处设有的曲面模块为中心，逐渐向所述阵列层的边缘递增。

7.一种应用如权利要求1-6中任意一项所述的光学透镜的口腔灯，其特征在于，包括：LED光源、凸透镜和所述光学透镜；所述凸透镜为非球面凸透镜，所述凸透镜的凸起面为出光面，所述凸透镜的非凸起面为进光面；所述LED光源设置于所述进光面的外侧，所述LED光源位于所述凸透镜的焦点处；所述光学透镜设置于所述凸透镜的出光面的外侧。

8.根据权利要求7所述的一种口腔灯，其特征在于，所述凸透镜的入射面到所述光学透镜的入射面的距离与凸透镜的直径的比值范围为0.25-0.85。

9.根据权利要求7所述的一种口腔灯，其特征在于，所述LED光源的色度坐标范围的四个顶点坐标为：(0.31,0.369)，(0.316,0.322)，(0.414,0.428)，(0.396,0.377)。

10.根据权利要求7所述的一种口腔灯，其特征在于，还包括灯壳；所述LED光源、凸透镜和所述光学透镜设置于所述灯壳内部；所述灯壳内部设有反光层，所述凸透镜设置于所述灯壳的中段，所述光学透镜分别设置于所述灯壳的出光口。