CN213513471U - 一种光学系统及应用该光学系统的手术灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光学系统及应用该光学系统的手术灯，手术灯包括光学系统，光学系统包括N个绕照明中心轴线等角度间隔设置的照明模块，N为大于等于3的整数，各照明模块绕照明中心轴线旋转阵列排布，照明模块包括环绕照明中心轴线排布的第一照明组件和环绕照明中心轴线排布且位于第一照明组件的远离中心轴线侧的第二照明组件，第一照明组件和第二照明组件均包括至少两照明模组单元，第一照明组件中的各照明模组单元的照射方向经过圆心在照明中心轴线上且直径为D的第一标准圆的圆周上，第二照明组件的各照明模组单元的照射方向经过第一标准圆的圆心。本方案能够产生均匀无影的光斑，适于手术照明。

Description

一种光学系统及应用该光学系统的手术灯

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，尤其涉及一种光学系统及应用该光学系统的手术灯。

背景技术

手术无影灯(简称手术灯)是手术室必不可少的常用设备，该设备用于照明病人手术部位从而为医生提供良好的观察环境，为了达到这样的目的，手术灯中的光学系统需要能够产生均匀无影的光斑。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种光学系统及应用该光学系统的手术灯，能够产生均匀无影的光斑，适于手术照明。

为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的，一种光学系统，具有照明中心轴线，所述光学系统包括N个绕所述照明中心轴线等角度间隔设置的照明模块，N为大于等于3的整数，各所述照明模块绕所述照明中心轴线旋转阵列排布，所述照明模块包括环绕所述照明中心轴线排布的第一照明组件和环绕所述照明中心轴线排布且位于所述第一照明组件的远离所述中心轴线侧的第二照明组件，所述第一照明组件和所述第二照明组件均包括至少两照明模组单元，所述第一照明组件中的各所述照明模组单元的照射方向经过圆心在照明中心轴线上且直径为D的第一标准圆的圆周上，所述第二照明组件的各所述照明模组单元的照射方向经过所述第一标准圆的圆心。

进一步地，同一所述第一照明组件中的相邻照明模组单元的照明方向与所述第一标准圆的圆周相交点也相邻。

进一步地，各所述第一照明组件中所有的照明模组单元的照明方向与所述第一标准圆的圆周相交点等距间隔排列。

进一步地，所述第一照明组件中所述照明模组单元的照明方向经过所述第一标准圆的圆周前未经过所述照明中心轴线。

进一步地，所述照明模组单元包括LED发光源和聚光透镜，所述聚光透镜设置于所述LED发光源的发光侧，所述聚光透镜用于将所述LED发光源的发出光整合成圆光斑的光。

进一步地，所述聚光透镜为TIR透镜，采用聚甲基丙烯酸甲酯材料制成。

进一步地，所述照明模块还包括环绕所述照明中心轴线排布且位于所述第一照明组件的靠近所述中心轴线侧的第三照明组件，所述第三照明组件包括至少两照明模组单元，所述第三照明组件的照明模组单元的照明方向经过与所述第一标准圆同轴且直径为E的第二标准圆的圆周，E小于D。

进一步地，所述照明模块设置有三组。

进一步地，所述第一照明组件和所述第二照明组件均为对称结构且均包括环绕所述照明中心轴线排列的三个照明模组单元，所述第一照明组件和所述第二照明组件的对称轴重合且经过所述照明中心轴线。

进一步地，提供一种手术灯，包括如上任意一种所述的光学系统。

本实用新型中光学系统及应用该光学系统的手术灯与现有技术相比，有益效果在于：

由于第一照明组件中各照明模组单元的照射光可以经过第一标准圆的圆周，第二照明组件中各照明模组单元的照射光可以经过第一标准圆的圆心，而且各个照明模块均包括第一照明组件和第二照明组件，各个照明模块绕照明中心轴线旋转阵列排布且等角度间隔设置，因此，在所有照明模组单元所发光的综合效果下，光学系统所发出的光可以产生均匀无影的光斑，适于手术照明。

附图说明

图1是本实用新型实施例手术灯中光学系统的布局示意图；

图2是本实用新型实施例光学系统中第一照明组件的照射方向和第二照明组件的照射方向与第一标准圆的关系示意图；

图3是本实用新型实施例的照明模组单元的光学原理示意图；

图4是本实用新型实施例第一种规格的照明模组单元的聚光透镜的结构及尺寸示意图；

图5是本实用新型实施例第一种规格的照明模组单元的仿真效果示意图；

图6是本实用新型实施例第二种规格的照明模组单元的聚光透镜的结构及尺寸示意图；

图7是本实用新型实施例第二种规格的照明模组单元的仿真效果示意图；

图8是本实用新型实施例中手术灯的光学系统的仿真效果示意图。

在附图中，各附图标记表示：1、照明模块；11、第一照明组件；12、第二照明组件；10、照明模组单元；20、第一标准圆；101、LED发光源；102、聚光透镜。

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。

实施例：

在本实施例中，提供一种手术灯，手术灯包括光学系统，光学系统具有照明中心轴线，其中，如图1-2所示，光学系统包括N个绕照明中心轴线等角度间隔设置的照明模块1，N为大于等于3的整数，各照明模块1绕照明中心轴线旋转阵列排布，照明模块1包括环绕照明中心轴线排布的第一照明组件11和环绕照明中心轴线排布且位于第一照明组件11的远离中心轴线侧的第二照明组件12，第一照明组件11和第二照明组件12均包括至少两照明模组单元10，第一照明组件11中的各照明模组单元10的照射方向经过圆心在照明中心轴线上且直径为D的第一标准圆20的圆周上，第二照明组件12的各照明模组单元10的照射方向经过第一标准圆20的圆心。

由于第一照明组件11中各照明模组单元10的照射光可以经过第一标准圆20的圆周，第二照明组件12中各照明模组单元10的照射光可以经过第一标准圆20的圆心，而且各个照明模块1均包括第一照明组件11和第二照明组件12，各个照明模块1绕照明中心轴线旋转阵列排布且等角度间隔设置，因此，在所有照明模组单元10所发光的综合效果下，光学系统所发出的光可以产生均匀无影的光斑，适于手术照明。

在本实施例中，以手术灯的检测标准为参照，第一标准圆20与光学系统的最低点相距1m，10mm≤D≤300mm，例如D可以是50mm、100mm、150mm、200mm、250mm等。

在本实施例中，第一照明组件11和第二照明组件12均为对称结构且均包括环绕所述照明中心轴线排列的三个照明模组单元10，第一照明组件11和第二照明组件12的对称轴重合且经过照明中心轴线。因此，三组照明模块1绕照明中心轴线以相差120°的角度排列，第一照明组件11中的三个照明模组单元10等距间隔排列，第二照明组件12中的三个照明模组单元10也等距间隔排列。在一些实施例中，照明模块1的数量可以设置为4组、5组、6组等，第一照明组件11和第二照明组件12中照明模组单元10的数量可以设置为2个、4个、5个、6个等，并且，第一照明组件11和第二照明组件12中包括的照明模组单元10数量可以相同也可以不同。在一些实施例中，照明模块1还可以包括环绕照明中心轴线排布且位于第一照明组件11的靠近中心轴线侧的第三照明组件，第三照明组件包括至少两照明模组单元10，第三照明组件的照明模组单元10的照明方向经过与第一标准圆20同轴且直径为E的第二标准圆的圆周，E小于D。第三照明组件中照明模组单元10的设置可以参照第一照明组件11，通过第三照明组件可以使光学系统具有更多层次的光斑，并且，第一照明组件11和第三照明组件可以设置为能够单独控制开关动作，从而实现光学系统大光斑或小光斑的切换操作。

同一第一照明组件11中的相邻照明模组单元10的照明方向与第一标准圆20的圆周相交点也相邻；各第一照明组件11中所有的照明模组单元10的照明方向与第一标准圆20的圆周相交点等距间隔排列。因此，各第一照明组件11中所有的照明模组单元10的所发光可以均匀地照射在第一标准圆20的圆周上，使得光学系统照射到相应区域的光分布更为均匀，照明效果更佳。

在本实施例中，第一照明组件11中照明模组单元10的照明方向经过第一标准圆20的圆周前未经过照明中心轴线。在一些实施例中，也可以为第一照明组件11中所有的照明模组单元10的照明方向经过第一标准圆20的圆周前均先经过了照明中心轴线。

如图3-7所示，照明模组单元10包括LED发光源101和聚光透镜102，聚光透镜102设置于LED发光源101的发光侧，聚光透镜102用于将LED发光源101的发出光整合成圆光斑的光，聚光透镜102为TIR透镜，采用聚甲基丙烯酸甲酯材料制成。TIR透镜具有聚焦光性好，聚光效果高等优点，通过一些技术处理能把方形的发光光源整合出光成圆光斑，LED发光源101发出的朗伯光经过TIR透镜的两种结构把光聚集出射，中间部分光经由前方的双凸透镜以成像的方式接近平行出光，外围部分的光经由两侧的全反光面与前出光弧面将光线整合出射。另外，透镜中间部分会让芯片成像，使得光斑会呈现方形，因此在中间部分出光面可以通过相应处理以消除LED发光源101的成像效果，使最终出射光斑呈圆形。配合光斑效果的需要，调试相应的光面弧度，可实现不同大小光斑效果的透镜设计。照明模组单元10可以具有两种规格，其中，第一种规格中聚光透镜102采用小光斑透镜，高度为26.02mm，出光端面直径为36.61mm，其仿真效果为：照射面为1000mm,d10＝175mm，d50＝100mm,d50/d10＝0.57(d10、d50指中心照度的10％、50％的等照度线直径)，在大小为240*240平方毫米的接收面上所得带材料损失的总利用效率89.5％；第二种规格中聚光透镜102采用大光斑透镜，高度为24.87mm，出光端面直径为36.07mm，其仿真效果为：照射面为1000mm,d10＝215mm，d50＝122mm,d50/d10＝0.57(d10、d50指中心照度的10％、50％的等照度线直径)，在大小为240*240平方毫米的接收面上所得带材料损失的总利用效率87.7％。

在本实施例中，第一照明组件11的照明模组单元10规格相同，第二照明组件12的照明模组单元10规格相同，第一照明组件11和第二照明组件12可以采用相同或不同规格的照明模组单元10。

结合图8，本方案的光学系统可以使手术灯获得均匀无影的光斑，适于手术照明。

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)

1.一种光学系统，具有照明中心轴线，其特征在于，所述光学系统包括N个绕所述照明中心轴线等角度间隔设置的照明模块(1)，N为大于等于3的整数，各所述照明模块(1)绕所述照明中心轴线旋转阵列排布，所述照明模块(1)包括环绕所述照明中心轴线排布的第一照明组件(11)和环绕所述照明中心轴线排布且位于所述第一照明组件(11)的远离所述中心轴线侧的第二照明组件(12)，所述第一照明组件(11)和所述第二照明组件(12)均包括至少两照明模组单元(10)，所述第一照明组件(11)中的各所述照明模组单元(10)的照射方向经过圆心在照明中心轴线上且直径为D的第一标准圆(20)的圆周上，所述第二照明组件(12)的各所述照明模组单元(10)的照射方向经过所述第一标准圆(20)的圆心。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，同一所述第一照明组件(11)中的相邻照明模组单元(10)的照明方向与所述第一标准圆(20)的圆周相交点也相邻。

3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，各所述第一照明组件(11)中所有的照明模组单元(10)的照明方向与所述第一标准圆(20)的圆周相交点等距间隔排列。

4.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述第一照明组件(11)中所述照明模组单元(10)的照明方向经过所述第一标准圆(20)的圆周前未经过所述照明中心轴线。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的光学系统，其特征在于，所述照明模组单元(10)包括LED发光源(101)和聚光透镜(102)，所述聚光透镜(102)设置于所述LED发光源(101)的发光侧，所述聚光透镜(102)用于将所述LED发光源(101)的发出光整合成圆光斑的光。

6.根据权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述聚光透镜(102)为TIR透镜，采用聚甲基丙烯酸甲酯材料制成。

7.根据权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述照明模块(1)还包括环绕所述照明中心轴线排布且位于所述第一照明组件(11)的靠近所述中心轴线侧的第三照明组件，所述第三照明组件包括至少两照明模组单元(10)，所述第三照明组件的照明模组单元(10)的照明方向经过与所述第一标准圆(20)同轴且直径为E的第二标准圆的圆周，E小于D。

8.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于，所述照明模块(1)设置有三组。

9.根据权利要求8所述的光学系统，其特征在于，所述第一照明组件(11)和所述第二照明组件(12)均为对称结构且均包括环绕所述照明中心轴线排列的三个照明模组单元(10)，所述第一照明组件(11)和所述第二照明组件(12)的对称轴重合且经过所述照明中心轴线。

10.一种手术灯，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的光学系统。

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