CN209285715U - 激光扫描注册仪的激光发射装置及激光扫描注册仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光扫描注册仪的激光发射装置及激光扫描注册仪，激光发射装置包括光源和光学组件，光源用于分别发出不可见红外激光和可见红外激光；光学组件设置在光源的出光方向上，可见红外激光和可见红外激光经过光学组件后形成不可见激光束和可见激光束，且不可见激光束和可见激光束的光轴相互交叉；当所述不可见激光束照射到目标上时产生不可见光斑，当所述可见激光束照射到目标上时产生可见光斑。本实用新型的激光发射装置发射的不可见激光束和可见激光束采用交叉式汇聚，激光发射装置所需的光学元器件的数量和精度都大大降低，从而使得激光扫描注册仪的成本大大降低，而且该激光扫描注册仪的体积小，方便医生操作。

Description

激光扫描注册仪的激光发射装置及激光扫描注册仪

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种激光扫描注册仪的激光发射装置及激光扫描注册仪。

背景技术

手术导航系统广泛用于神经外科、骨科、耳鼻喉科等需要利用医学影像引导定位的微创外科手术。其原理是以患者的术前影像学资料为数据源建立图像坐标系，用定位系统为数据源建立空间坐标系，通过计算两个坐标系的转换关系实现由空间坐标系向图像坐标系的转换，即配准，从而达到在手术中实时跟踪获取手术器械的目的。

现有的手术导航的配准工具主要有实体接触式和非实体接触式两种，实体接触式的配准方式易对患者造成污染，临床应用不便。非实体接触式的配准方式利用光源发射装置分别发射可见光束和不可见光束，不可见光束和可见光束以光轴重合发射到目标上，不可见光束射到人体组织表面产生不可见光斑，不可见光斑被外部定位系统接收，可见光斑用于指示红外光斑的位置，以匹配面配准采集点的位置。此种非实体接触式的配准方式采用重合式汇聚(即将两条平行光重合成一条光路)，需要使用大量的、精密度较高的光学元器件，造成产品成本高，体积大。

发明内容

针对上述现有技术现状，本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种成本低、体积小的激光扫描注册仪的激光发射装置及具有该激光发射装置的激光扫描注册仪。

为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种激光扫描注册仪的激光发射装置，包括：光源，用于分别发出不可见红外激光和可见红外激光；和光学组件，设置在所述光源的出光方向上，用于将接收的所述不可见红外激光和所述可见红外激光分别形成不可见激光束和可见激光束后输出，且输出的所述不可见激光束和所述可见激光束的光轴相互交叉；当所述不可见激光束照射到目标上时产生用于被外部定位系统识别的不可见光斑，当所述可见激光束照射到目标上时产生用于指示照射位置的可见光斑。

在其中一个实施例中，所述不可见激光束和所述可见激光束的照射距离在 1m内时，所述不可见光斑和所述可见光斑的直径≤3mm。

在其中一个实施例中，所述不可见激光束和所述可见激光束的照射距离在 10cm与60cm时，所述不可见光斑与所述可见光斑之间的中心距≤3mm。

在其中一个实施例中，所述不可见激光束的波长≥850nm。

在其中一个实施例中，所述光学组件包括：聚光元件，设置在所述光源的出光侧，用于分别使所述不可见红外激光和所述可见红外激光汇聚；和分光元件，设置在所述聚光元件的出光侧，用于使经过所述聚光元件汇聚后的不可见红外激光偏转以形成所述不可见激光束和使经过所述聚光元件汇聚的可见红外激光偏转以形成所述可见激光束。

在其中一个实施例中，所述光源包括第一光源和第二光源，所述第一光源用于发出不可见红外激光，所述第二光源，用于发出可见红外激光。

在其中一个实施例中，所述聚光元件包括第一聚光元件和第二聚光元件，所述第一聚光元件设置在所述第一光源的出光侧，用于使所述不可见红外激光汇聚，所述第二聚光元件设置在所述第二光源的出光侧，用于使所述可见红外激光汇聚。

在其中一个实施例中，所述分光元件包括第一分光元件和第二分光元件，所述第一分光元件设置在所述第一聚光元件的出光侧，用于使经过所述第一聚光元件汇聚后的不可见红外激光偏转以形成所述不可见激光束，所述第二分光元件，设置在所述第二聚光元件的出光侧，用于使经过所述第二聚光元件汇聚的可见红外激光偏转以形成所述可见激光束。

在其中一个实施例中，所述激光发射装置还包括外壳，在该外壳上设置有安装通孔，所述光源、所述聚光元件和所述分光元件安装在所述安装通孔内。

本实用新型提供的一种激光扫描注册仪，包括所述的激光发射装置。

本实用新型提供的激光扫描注册仪的激光发射装置，其发射的不可见激光束和可见激光束的光轴相互交叉，即采用交叉式汇聚，激光发射装置所需的光学元器件的数量和精度都大大降低，从而使得激光扫描注册仪的成本大大降低，而且该激光扫描注册仪的体积小，方便医生操作。

本实用新型附加技术特征所具有的有益效果将在本说明书具体实施方式部分进行说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的激光扫描注册仪的爆炸图；

图2为本实用新型实施例中的激光扫描注册仪的激光发射装置的剖视结构示意图；

图3为本实用新型实施例中的激光扫描注册仪的激光发射装置的光路图。

附图标记说明：10、手持壳体；12、透光板；20、激光发射装置；21、第一光源；22、第二光源；23、第一聚光元件；24、第二聚光元件；25、第一分光元件；26、第二分光元件；27、外壳；27a、第一安装通孔；27b、第二安装通孔；30、控制电路板；40、信号灯板；42、第一信号指示灯；44、第二信号指示灯；50、电源开关；60、控制开关；70、电池。

具体实施方式

下面参考附图并结合实施例对本实用新型进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1所示为本实用新型其中一个实施例中的激光扫描注册仪的爆炸图。如图所述，该激光扫描注册仪包括手持壳体10和激光发射装置20，其中，手持壳体10为方便握持的条状结构，手持壳体10具有使用时靠近目标侧的头端和远离目标侧的尾端。

激光发射装置20设置于所述手持壳体10内，激光发射装置20包括光源和光学组件，光源用于分别发出不可见红外激光和可见红外激光，光学组件设置在所述光源的出光方向上，所述不可见红外激光和所述可见红外激光经过所述光学组件后形成不可见激光束和可见激光束，且所述不可见激光束和所述可见激光束的光轴相互交叉；当所述不可见激光束照射到目标(如人体皮肤表面) 上时产生不可见光斑，该不可见光斑被外部定位系统(图中未示出)捕获进行配准注册。当所述可见激光束照射到目标上时产生可见光斑，该可见光斑用于指示红外光斑的位置，以匹配面配准采集点的位置。本实用新型提供的激光扫描注册仪，其激光发射装置20发射的不可见激光束和可见激光束的光轴相互交叉，即采用交叉式汇聚，激光发射装置20所需的光学元器件的数量和精度都大大降低，从而使得激光扫描注册仪的成本大大降低，而且该激光扫描注册仪的体积小，方便医生操作。

图2所示为本实用新型其中一个实施例中的激光发射装置20的剖视结构示意图。如图所示，该激光发射装置20包括第一光源21、第二光源22、第一聚光元件23、第二聚光元件24、第一分光元件25以及第二分光元件26，第一光源21用于产生不可见红外激光，本实施例中的第一光源21为红外激光LED灯；第二光源22用于产生可见红外激光，本实施例中的第二光源22为红外激光LED 灯；第一聚光元件23设置在所述第一光源21的出光侧，用于使所述不可见红外激光汇聚；第二聚光元件24设置在所述第二光源22的出光侧，用于使所述可见红外激光汇聚；第一分光元件25设置在所述第一聚光元件23的出光侧，用于使经过所述第一聚光元件23汇聚后的不可见红外激光偏转以形成所述不可见激光束；第二分光元件26设置在所述第二聚光元件24的出光侧，用于使经过所述第二聚光元件24汇聚的可见红外激光偏转以形成所述可见激光束。本实施例中的激光发射装置20仅包括红外激光LED灯、聚光元件和分光元件，光学元器件数量少，而且对精度要求低，可以大大降低产品成本。而且，激光发射装置20的体积小，使得整个产品的体积变小，方便医生操作。

优选地，激光发射装置20还包括外壳27，外壳27上设置有相互平行的第一安装通孔27a和第二安装通孔27b，所述第一光源21、所述第一聚光元件23 和所述第一分光元件25安装在所述第一安装通孔27a内，所述第二光源22、所述第二聚光元件24和所述第二分光元件26安装在所述第二安装通孔27b内。使得激光发射装置20的结构更加紧凑，体积更小，而且，使得激光发射装置20 形成一个独立的组件，方便安装。

图3所示为本实施例中的激光发射装置20的光路图。如图所示，第一光源 21发出不可见红外激光，第二光源22发出可见红外激光，不可见红外激光与可见红外激光相互平行。不可见红外激光和可见红外激光分别经第一聚光元件23 和第二聚光元件24汇聚成圆形光束，再分别经第一分光元件25和第二分光元件26偏转后形成不可见激光束A和可见激光束B，不可见激光束A和可见激光束B采用交叉式汇聚。当目标位于可见激光束A与可见激光束B相交的交点O 处时，不可见光斑和可见光斑重合，人员操作仪器时光斑位置与外部定位系统识别位置一致性最高。当目标位于交点O的靠近激光发射装置20侧或者远离激光发射装置20侧的附近时，虽然不可见光斑与可见光斑不重合，但由于它们之间的距离比较近，人员操作仪器时光斑位置与外部定位系统识别位置基本一致。

优选地，所述不可见激光束和所述可见激光束的照射距离(即激光发射装置与目标之间的距离)在1m内时，所述不可见光斑和所述可见光斑的直径≤ 3mm。外部定位系统通过捕捉光斑中心位置定位，光斑直径越小，定位越准确，考虑实际定位效果与成本，光斑直径不超过3mm定位效果符合要求。

优选地，所述不可见激光束和所述可见激光束的照射距离在10cm与60cm 时，所述不可见光斑与所述可见光斑之间的中心距≤3mm。如图3所示，可见光斑与不可见光斑中心距越小，人员操作仪器时光斑位置与外部定位系统识别位置一致性越高，考虑实际定位效果、成本及体积大小，可见光斑与不可见光斑中心距不超过3mm符合要求。

优选地，不可见激光束的波长≥850nm，波长大于850nm不可见光能更准确被定位仪识别。

作为替代方案，所述激光发射装置20还可以采用以下结构，即激光发射装置20包括光源、聚光元件和分光元件，光源用于分别产生不可见红外激光和可见红外激光；聚光元件设置在所述光源的出光侧，用于分别使所述不可见红外激光和所述可见红外激光汇聚；分光元件设置在所述聚光元件的出光侧，用于使经过所述聚光元件汇聚后的不可见红外激光偏转以形成所述不可见激光束和使经过所述聚光元件汇聚的可见红外激光偏转以形成所述可见激光束。该激光发射装置20的零件数量更少，可以进一步降低产品体积。

进一步参见图1，本实施例中的激光发射装置20安装在所述手持壳体10内腔的前部，所述手持壳体10的前端设置有透光板12，所述不可见激光束和所述可见激光束透过所述透光板12后射出。通过透光板12保护激光发射装置20。

在一个实施例中，激光扫描注册仪还包括控制电路板30，该控制电路板30 设置在所述手持壳体10内，且与所述激光发射装置20的第一光源21和第二光源22连接。通过控制电路板30分别控制第一光源21和第二光源22发出一定功率的不可见红外激光和可见红外激光。

在一个实施例中，本实施例中的激光扫描注册仪还包括电源开关50和控制开关60，所述电源开关50设置在所述手持壳体10的一侧面上，且与所述控制电路板30连接，用于控制电源的开断，本实施例中的电源开关50为拨动开关。所述控制开关60设置在所述手持壳体10的与所述电源开关50相对的另一侧面上，且与所述控制电路板30连接，用于控制所述激光发射装置20是否发射所述不可见激光束和所述可见激光束。本实施例中的控制开关60为自复位开关。当电源开关50拨动到ON位置时，控制电路板30接电，此时按压控制开关60，控制电路板30控制激光发射装置20发射不可见激光束和可见激光束。松开控制开关60时，激光发射装置20停止工作。由此可见，本实施例中的激光扫描注册仪，只有当电源开关50拨动至ON位置，其他操作才有效，从而可以起到防止误操作的目的。

在一个实施例中，激光扫描注册仪还包括信号灯板40，信号灯板40设置在手持壳体10内，信号灯板40与所述控制电路板30连接，信号灯板40上设置有第一信号指示灯42和第二信号指示灯44，所述第一信号指示灯42用于指示电源的状态，所述第二信号指示灯44用于指示所述激光发射装置20的工作状态。

在一个实施例中，激光扫描注册仪还包括电池70，电池70为可充式，充电 DC插座位于手持壳体10的尾端。

综上所述，本实用新型提供的激光扫描注册仪，采用光为接触介质进行配准，能降低实体介质接触带来的感染风险，操作距离与方位更加灵活方便，减少操作空间限制，临床应用更加方便。而且，该激光扫描注册仪成本低，体积小，方便医生操作。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光扫描注册仪的激光发射装置，其特征在于，包括：

光源，用于分别发出不可见红外激光和可见红外激光；和

光学组件，设置在所述光源的出光方向上，用于将接收的所述不可见红外激光和所述可见红外激光分别形成不可见激光束和可见激光束后输出，且输出的所述不可见激光束和所述可见激光束的光轴相互交叉；当所述不可见激光束照射到目标上时产生用于被外部定位系统识别的不可见光斑，当所述可见激光束照射到目标上时产生用于指示照射位置的可见光斑。

2.根据权利要求1所述的激光扫描注册仪的激光发射装置，其特征在于，所述不可见激光束和所述可见激光束的照射距离在1m内时，所述不可见光斑和所述可见光斑的直径≤3mm。

3.根据权利要求1所述的激光扫描注册仪的激光发射装置，其特征在于，所述不可见激光束和所述可见激光束的照射距离在10cm与60cm时，所述不可见光斑与所述可见光斑之间的中心距≤3mm。

4.根据权利要求1所述的激光扫描注册仪的激光发射装置，其特征在于，所述不可见激光束的波长≥850nm。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的激光扫描注册仪的激光发射装置，其特征在于，所述光学组件包括：

聚光元件，设置在所述光源的出光侧，用于分别使所述不可见红外激光和所述可见红外激光汇聚；和

分光元件，设置在所述聚光元件的出光侧，用于使经过所述聚光元件汇聚后的不可见红外激光偏转以形成所述不可见激光束和使经过所述聚光元件汇聚的可见红外激光偏转以形成所述可见激光束。

6.根据权利要求5所述的激光扫描注册仪的激光发射装置，其特征在于，所述光源包括第一光源和第二光源，所述第一光源用于发出不可见红外激光，所述第二光源，用于发出可见红外激光。

7.根据权利要求6所述的激光扫描注册仪的激光发射装置，其特征在于，所述聚光元件包括第一聚光元件和第二聚光元件，所述第一聚光元件设置在所述第一光源的出光侧，用于使所述不可见红外激光汇聚，所述第二聚光元件设置在所述第二光源的出光侧，用于使所述可见红外激光汇聚。

8.根据权利要求7所述的激光扫描注册仪的激光发射装置，其特征在于，所述分光元件包括第一分光元件和第二分光元件，所述第一分光元件设置在所述第一聚光元件的出光侧，用于使经过所述第一聚光元件汇聚后的不可见红外激光偏转以形成所述不可见激光束，所述第二分光元件，设置在所述第二聚光元件的出光侧，用于使经过所述第二聚光元件汇聚的可见红外激光偏转以形成所述可见激光束。

9.根据权利要求5所述的激光扫描注册仪的激光发射装置，其特征在于，所述激光发射装置还包括外壳，在该外壳上设置有安装通孔，所述光源、所述聚光元件和所述分光元件安装在所述安装通孔内。

10.一种激光扫描注册仪，包括手持壳体，其特征在于，还包括如权利要求1-9中任意一项所述的激光发射装置和透光板，所述激光发射装置发出的所述不可见激光束和所述可见激光束透过所述透光板后射出。