CN215813540U - 头戴式显微装置和头戴式立体显微医用成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种头戴式显微装置和头戴式立体显微医用成像系统。头戴式显微装置包括：头戴架体，头戴架体具有与人眼对应的通光区域；放大组件，放大组件包括分光棱镜，分光棱镜设置在通光区域远离人眼的一侧；照明组件，照明组件向分光棱镜发射照明光，分光棱镜将照明光反射至待观察区域。本实用新型解决了现有技术中的手术装置存在成像效果差的问题。

Description

头戴式显微装置和头戴式立体显微医用成像系统

技术领域

本实用新型涉及光学成像设备技术领域，具体而言，涉及一种头戴式显微装置和头戴式立体显微医用成像系统。

背景技术

在现代医疗中，手术显微装置对于外科医生而言是必不可少的。根据需要选择不同的放大倍率，可以提供手术视野的放大视图，使得医生甚至可以在肉眼几乎不可见的结构上进行操作，尤其用于神经外科手术，处理如毛细血管或神经等精细结构。同时，由于光源直接并入手术显微装置的内部，手术显微装置也可以提供良好的手术视野照明。

然而，现有的技术及普遍使用的手术显微装置设备虽然能为外科医师提供形态学观测辅助，但是其体积过于庞大、笨重，且在使用的时候，需要医师长时间保持一种姿势，体力消耗大，眼睛容易疲劳。

有部分厂家提出了一种头戴式无线接收虚拟显示手术示教系统，该系统可用于所有手术示教，但是并没有降低医师体力消耗强度，且无线通信有违手术室管理。还有部分厂家提出了一种带高清摄像和显示器的头戴式立体显示显微外科手术系统，该系统的成像效果依赖摄像头和显示器的性能，很难达到较高分辨率水平，且该装置并没有提供补光系统，无法对观察区域进行补光来获取清晰的成像效果。

也就是说，现有技术中的手术装置存在成像效果差的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种头戴式显微装置和头戴式立体显微医用成像系统，以解决现有技术中的手术装置存在成像效果差的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种头戴式显微装置，包括：头戴架体，头戴架体具有与人眼对应的通光区域；放大组件，放大组件包括分光棱镜，分光棱镜设置在通光区域远离人眼的一侧；照明组件，照明组件向分光棱镜发射照明光，分光棱镜将照明光反射至待观察区域。

进一步地，放大组件还包括变焦透镜组，变焦透镜组设置在通光区域与待观察区域之间，变焦透镜组用于将待观察区域反射的图像光进行放大并射入人眼中。

进一步地，变焦透镜组位于分光棱镜与待观察区域之间。

进一步地，变焦透镜组的焦距大于等于20厘米且小于等于200厘米。

进一步地，头戴式显微装置还包括聚焦透镜，聚焦透镜设置在通光区域与分光棱镜之间。

进一步地，头戴架体为头戴面罩或者眼镜镜架。

进一步地，眼镜镜架包括：镜框，镜框具有通光区域，通光区域为两个，两个通光区域分别对应左右眼，两个通光区域选择性地设置放大组件和照明组件；镜腿，镜腿为两个，两个镜腿由镜框的两侧伸出。

进一步地，照明组件为LED灯。

进一步地，头戴式显微装置还包括壳体，壳体与头戴架体可拆卸地连接，放大组件和照明组件设置在壳体内。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种头戴式立体显微医用成像系统，包括上述的头戴式显微装置。

应用本实用新型的技术方案，头戴式显微装置包括头戴架体、放大组件和照明组件，头戴架体具有与人眼对应的通光区域；放大组件包括分光棱镜，分光棱镜设置在通光区域远离人眼的一侧；照明组件向分光棱镜发射照明光，分光棱镜将照明光反射至待观察区域。

通过设置头戴架体，使得用户可将头戴式显微装置佩戴在头上，解放了用户的双手，同时头戴式显微装置能够跟随用户的运动进行运动，避免用户在使用过程中需要经常调整头戴式显微装置的位置的情况，同时避免用户长时间保持一种姿势，从而缓解用户体力的消耗，提高了使用便利性。头戴架体具有与人眼对应的通光区域，这样设置使得头戴架体不会对人眼造成遮挡，从而不会影响图像光的传输，使得图像光能够稳定传输至人眼，以保证成像的稳定性。通过设置放大组件，使得用户可根据实际需求调整头戴式显微装置的显微倍率，满足可调节性。照明组件向分光棱镜发射照明光，分光棱镜将照明光反射至待观察区域，这样设置使得照明组件发射的照明光不是直接照射在待观察区域上的，而是通过分光棱镜反射至待观察区域的，规划了照明光的传输路径，提高了照明组件和分光棱镜的使用可靠性，同时能够保证待观察区域是明亮清晰的，进一步保证人眼接收到的图像是清晰的，以便提供更清晰的成像效果。

另外，本申请的头戴式显微装置具有结构紧凑、轻量化和小型化的优点，提高了用户的使用满意度，大大降低了用户在使用过程中的体力消耗，避免给用户造成负担而出现使用疲劳的情况。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的一个可选实施例的头戴式显微装置的示意图；

图2示出了本实用新型的头戴式显微装置的光路示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、通光区域；20、放大组件；21、分光棱镜；22、变焦透镜组；23、聚焦透镜；30、照明组件；40、待观察区域；50、镜框；60、镜腿。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为了解决现有技术中的手术装置存在成像效果差的问题，本实用新型提供了一种头戴式显微装置和头戴式立体显微医用成像系统。

如图1和图2所示，头戴式显微装置包括头戴架体、放大组件20和照明组件30，头戴架体具有与人眼对应的通光区域10；放大组件20包括分光棱镜21，分光棱镜21设置在通光区域10远离人眼的一侧；照明组件30向分光棱镜21发射照明光，分光棱镜21将照明光反射至待观察区域40。

通过设置头戴架体，使得用户可将头戴式显微装置佩戴在头上，解放了用户的双手，同时头戴式显微装置能够跟随用户的运动进行运动，避免用户在使用过程中需要经常调整头戴式显微装置的位置的情况，同时避免用户长时间保持一种姿势，从而缓解用户体力的消耗，提高了使用便利性。头戴架体具有与人眼对应的通光区域10，这样设置使得头戴架体不会对人眼造成遮挡，从而不会影响图像光的传输，使得图像光能够稳定传输至人眼，以保证成像的稳定性。通过设置放大组件20，使得用户可根据实际需求调整头戴式显微装置的显微倍率，满足可调节性。照明组件30向分光棱镜21发射照明光，分光棱镜21将照明光反射至待观察区域40，这样设置使得照明组件30发射的照明光不是直接照射在待观察区域40上的，而是通过分光棱镜21反射至待观察区域40的，规划了照明光的传输路径，提高了照明组件30和分光棱镜21的使用可靠性，同时能够保证待观察区域40是明亮清晰的，进一步保证人眼接收到的图像是清晰的，以便提供更清晰的成像效果。

另外，本申请的头戴式显微装置具有结构紧凑、轻量化和小型化的优点，提高了用户的使用满意度，大大降低了用户在使用过程中的体力消耗，避免给用户造成负担而出现使用疲劳的情况。

需要说明的是，本申请的头戴式显微装置主要应用在医用显微外科手术领域中，当然也可应用在其他需要显微放大的领域中。

具体的，上述变焦透镜组22可选用焦距大于等于20厘米且小于等于200厘米的变焦透镜组22。也就是说，本申请的变焦透镜组22对具体片数没有限制。

具体的，放大组件20还包括变焦透镜组22，变焦透镜组22设置在通光区域10与待观察区域40之间，变焦透镜组22用于将待观察区域40反射的图像光进行放大并射入人眼中。这样设置使得变焦透镜组22能够提供多个放大倍率，以使得用户可根据需求调整变焦透镜组22至合适的放大倍率，以提高变焦透镜组22的适用范围，保证通用性。

需要说明的是，上述变焦透镜组22包括多个放大倍率，具体的放大倍率可根据实际需求进行选择，同时可以根据实际情况调整变焦透镜组22的倍率，以满足医师的需要。

需要说明的是，上述变焦透镜组22是手动调节倍率的，当然也可是自动调节的。由于变焦透镜组22是由多片透镜组成的，根据医师实际需求，可提供一定范围内的光学变倍功能。医师在使用本申请的头戴式显微装置时，可根据实际需求对变焦透镜组22进行手动调节，使其提供不同光学变倍数值，以便获得最佳手术显微效果。

需要说明的是，照明组件30与变焦透镜组22光学同轴，在使用过程中，照明组件30发出的照明光被分光棱镜21反射进变焦透镜组22，然后照射在医师所观察的手术部位，也就是待观察区域40，为待观察区域40提供足够强足够亮的照明光，以便于获取高质量高清晰度的手术部位的观察效果。

如图2所示，变焦透镜组22位于分光棱镜21与待观察区域40之间。头戴式显微装置还包括聚焦透镜23，聚焦透镜23设置在通光区域10与分光棱镜21之间。这样设置使得分光棱镜21将照明组件30将发射的光反射进入变焦透镜组22，穿过变焦透镜组22照射在待观察区域40上，经待观察区域40所反射的光会依次穿过变焦透镜组22和分光棱镜21，然后被聚焦透镜23聚焦，进而将待观察区域40的图像信息成像在人眼上。这样设置规划了光的传输路径，提高了光的传输稳定性，同时保证用户能够观察到待观察区域40的清晰放大的图像。

在图中未示出的一个实施例中，头戴架体为头戴面罩。头戴面罩包括框体、多个长度可调节的绑带。框体具有与人眼对应的通光区域10，通光区域10为两个，两个通光区域10分别对应左右眼。至少一个绑带的两端分别连接框体的两侧，以形成环形的结构，至少另一个绑带的两端连接至连接框体的绑带上。这样设置使得用户由环形结构远离另一个绑带的方向戴入头上，通过另一个绑带的设置，使得头戴面罩能够固定在用户的头上而不会向下滑动，有利于头戴面罩的使用可靠性。同时，由于绑带是长度可调节的，使得用户可根据自身情况调节绑带的长度，以使头戴面罩与用户相适配，以保证用户的使用稳定性。

如图1所示，头戴架体为眼镜镜架。眼镜镜架包括镜框50和镜腿60，镜框50具有通光区域10，通光区域10为两个，两个通光区域10分别对应左右眼，两个通光区域10选择性地设置放大组件20和照明组件30；镜腿60为两个，两个镜腿60由镜框50的两侧伸出。这样设置使得镜腿60能够挂在用户的耳朵上，以使镜框50支撑在用户的鼻子上，使得两个通光区域10分别与用户的左右眼对应上，以保证图像光能够顺利传输至用户的左右眼上进行成像，保证成像的稳定性。

需要说明的是，可在两个通光区域10中的一个设置对应的放大组件20和照明组件30，另一个不设置，以形成单眼显示的头戴式显微装置。

如图2所示，在本申请中两个通光区域10均设置有对应的放大组件20和照明组件30，也就是说，由左眼至待观察区域40的方向依次设置了聚焦透镜23、分光棱镜21、变焦透镜组22，由右眼至待观察区域40的方向依次设置了聚焦透镜23、分光棱镜21、变焦透镜组22，左眼对应的分光棱镜21和右眼对应的分光棱镜21均设置了一个朝向对应分光棱镜21发射照明光的照明组件30。这样设置使得头戴式显微装置是双眼显示的，使得用户的左眼和右眼均能够观察到待观察区域40的清晰放大的图像。

具体的，照明组件30为LED灯。

具体的，头戴式显微装置还包括壳体，壳体与头戴架体可拆卸地连接，放大组件20和照明组件30设置在壳体内。这样设置使得壳体为放大组件20和照明组件30提供了安装空间，提高了放大组件20和照明组件30的工作稳定性和使用可靠性。同时壳体不会对光的传输造成遮挡，不会影响光在人眼上的稳定成像。

头戴式立体显微医用成像系统包括上述的头戴式显微装置。该头戴立体显微医用成像系统设置有变焦透镜组22，以便医师很好的调整显微倍率，同时也装载了同轴照明组件30，以便提供更清晰的影像结果。在该头戴式立体显微医用成像系统工作时，照明组件30发出的光进入对应的分光棱镜21；进而经过分光棱镜21之后再通过变焦透镜组22，光将汇聚在医师所观察的手术部位，也就是待观察区域40。医师在使用该头戴式显微装置时，可根据实际需求对变焦透镜组22进行手动调节，使其提供不同光学变倍数值，以便获得最佳手术显微效果。经手术部位所散射的光会再次依次穿过变焦透镜组22和分光棱镜21，然后被聚焦透镜23聚焦，进而将手术部位图像信息成像在人眼睛上。医师根据当前的观察效果以及实际需求，调整变焦透镜组22，使其提供不同的变焦倍数，以便获取最佳观察效果。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种头戴式显微装置，其特征在于，包括：

头戴架体，所述头戴架体具有与人眼对应的通光区域(10)；

放大组件(20)，所述放大组件(20)包括分光棱镜(21)，所述分光棱镜(21)设置在所述通光区域(10)远离所述人眼的一侧；

照明组件(30)，所述照明组件(30)向所述分光棱镜(21)发射照明光，所述分光棱镜(21)将所述照明光反射至待观察区域(40)。

2.根据权利要求1所述的头戴式显微装置，其特征在于，所述放大组件(20)还包括变焦透镜组(22)，所述变焦透镜组(22)设置在所述通光区域(10)与所述待观察区域(40)之间，所述变焦透镜组(22)用于将所述待观察区域(40)反射的图像光进行放大并射入所述人眼中。

3.根据权利要求2所述的头戴式显微装置，其特征在于，所述变焦透镜组(22)位于所述分光棱镜(21)与所述待观察区域(40)之间。

4.根据权利要求2所述的头戴式显微装置，其特征在于，所述变焦透镜组(22)的焦距大于等于20厘米且小于等于200厘米。

5.根据权利要求1所述的头戴式显微装置，其特征在于，所述头戴式显微装置还包括聚焦透镜(23)，所述聚焦透镜(23)设置在所述通光区域(10)与所述分光棱镜(21)之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的头戴式显微装置，其特征在于，所述头戴架体为头戴面罩或者眼镜镜架。

7.根据权利要求6所述的头戴式显微装置，其特征在于，所述眼镜镜架包括：

镜框(50)，所述镜框(50)具有所述通光区域(10)，所述通光区域(10)为两个，两个所述通光区域(10)分别对应左右眼，两个所述通光区域(10)选择性地设置所述放大组件(20)和所述照明组件(30)；

镜腿(60)，所述镜腿(60)为两个，两个所述镜腿(60)由所述镜框(50)的两侧伸出。

8.根据权利要求1所述的头戴式显微装置，其特征在于，所述照明组件(30)为LED灯。

9.根据权利要求1所述的头戴式显微装置，其特征在于，所述头戴式显微装置还包括壳体，所述壳体与所述头戴架体可拆卸地连接，所述放大组件(20)和所述照明组件(30)设置在所述壳体内。

10.一种头戴式立体显微医用成像系统，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的头戴式显微装置。

Images