TWM544930U - 可軸向與側向出光之導光裝置 - Google Patents

Description

可軸向與側向出光之導光裝置

本新型是有關於一種導光裝置，特別是指一種用於口腔且能軸向與側向出光的導光裝置。

雷射光束的應用性廣，例如可以與聚焦鏡(focusing lens)、準直鏡(collimator)等光學透鏡搭配，並透過光纖材質製成之光針(tip)作為光傳導元件，整體可構成雷射光針裝置。已知的雷射光針裝置可應用於雷射美容、雷射切割、雷射鑽孔、雷射熱處理等等。其中，牙科雷射所使用的雷射光針裝置種類繁多，因為針對不同適應症與使用情境，種類有十多種至數十種。而雷射光針裝置主要形態特徵上的差異點為光針直徑、光針長度、光針外型切邊等等，所影響到的是光斑大小、可伸入口腔組織的深度、光斑的形狀與偏折角度等等。

目前有一種雷射光針裝置是採用側向出光設計，為達側向出光目的，必須於光針的前段加裝反射鏡或其他的導光元件，使光線能彎折而側向射出。此種必須將光針與另一裝置或元件配合，才能產生側向出光效果的設計，導致裝置體積過大，應用上容易因安裝空間不足而受到使用限制，而且僅有側向出光功能，由於無法軸向出光，應用上較受限制、不夠靈活，例如，無法以單一的光針裝置來針對多個不同患部進行治療，必須頻繁更換不同出光效果的光針裝置，使用上較麻煩。故已知的雷射光針裝置有待改良。而且如何透過適當的光針結構，以適當地調整軸向與側向出光的能量比例、光斑大小、光斑形狀等特性，達到角度變化與能量均勻的效果，也是亟待努力研究的目標。

因此，本新型之目的，即在提供一種結構簡單、體積小、應用上較靈活，並且能有效調整光斑特性的可軸向與側向出光之導光裝置。

於是，本新型可軸向與側向出光之導光裝置，用於傳導與輸出光線，包含一個光柱體，沿一條中心軸延伸並且為一體成型，該光柱體包括位於該中心軸上且相反的一個第一端與一個第二端、一個位於該第一端的入光面、位於該第二端的一個反射面、一個軸向出光面與一個側向出光面，以及一個圍繞該中心軸且自該第一端延伸至該第二端的圍面，該反射面包括一個連接該圍面的第一端部、一個相對於該第一端部遠離該入光面的第二端部，以及位於該第一端部與該第二端部間，且彼此的斜率或曲率不同的至少一個第一反射部與至少一個第二反射部，該軸向出光面連接該第二端部且面向該中心軸延伸的方向，並用於供自該入光面而來的光線通過而向外射出，該側向出光面自該圍面朝該軸向出光面延伸，並用於供自該入光面而來且受到該反射面反射後的光線通過而向外射出，該側向出光面、該反射面與該軸向出光面配合用於改變光線射出方向以及所形成的光斑形狀。

本新型之功效在於：藉由該光柱體之軸向出光面可供光線軸向射出，該反射面與該側向出光面的相對位置設計，可產生側向出光光線，搭配該反射面特殊的表面形態，使本新型可因應使用需求，對光斑的大小、形狀等特性進行調整，也能改變軸向與側向出光能量比例。而且該光柱體為一體成型，利用一體成型的元件就可達到軸向與側向出光目的，使本新型整體裝置體積小，在應用上較不受安裝空間或操作空間的限制，應用靈活度高。

在本新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1、2、3，本新型可軸向與側向出光之導光裝置之一第一實施例，適用於利用光來對一待治療部位進行治療，該待治療部位可以是指人體或動物體的身體部位，並且可以是例如口腔、四肢、軀幹等部位，可用於牙齒根管治療的清創、牙周病治療、雷射切割、皮膚美白、身體部位的清創、殺菌等等。該可軸向與側向出光之導光裝置可用於傳導與輸出一個例如雷射之光源的光線，並包含：一個光柱體1，以及一個結合套筒2。

該光柱體1之材質例如石英玻璃或藍寶石，其作用類似於光纖，可供該光源的光線通過以傳導光線。該光柱體1沿一條中心軸L長向延伸呈柱狀或錐狀，所述柱狀可以為圓柱狀、四角柱狀、多角柱狀或其他形狀。該光柱體1為一體成型，並包括位於該中心軸L上且相反的一個第一端15與一個第二端16、一個位於該第一端15的入光面11、位於該第二端16的一個反射面12、一個軸向出光面17與一個側向出光面14，以及一個自該第一端15延伸至該第二端16的圍面13。

其中，該反射面12沿該中心軸L而與該入光面11間隔相對。該反射面12為斜向延伸，其延伸方向不垂直於該中心軸L的延伸方向。該反射面12包括一個第一端部121、一個相對於該第一端部121遠離該入光面11的第二端部122，以及位於該第一端部121與該第二端部122間，且彼此的斜率或曲率不同的至少一個第一反射部123與至少一個第二反射部124。具體而言，本實施例的反射面12包括數個間隔的所述第一反射部123，以及數個分別連接於該等第一反射部123間的所述第二反射部124。該等第一反射部123與該等第二反射部124配合使該反射面12形成階梯狀或波浪狀。於實施時，該反射面12的表面結構可以利用研磨或蝕刻方式形成，使該反射面12包含有至少兩個斜率不同或曲率不同的部位，其中的斜率主要是用於描述平面延伸的部位，曲率是用於描述弧曲的部位。該反射面12可以包含平面、弧面，或由平面、弧面及其他各種不同型態的表面共同形成。

該圍面13圍繞該中心軸L且自該第一端15朝該反射面12的該第一端部121延伸連接。

該軸向出光面17連接該第二端部122且面向該中心軸L延伸的方向，也就是面向軸向方向。於實施時，該軸向出光面17可以為平面或弧面，可以為單一斜率或具有至少兩種不同斜率的平面，也可以為單一曲率或具有至少兩種不同曲率的弧面，也就是說，該軸向出光面17可以具有至少兩個不同曲率或不同斜率的軸向出光部171。其中，本實施例之位於上方的該軸向出光部171是朝向斜前上方，位於下方的該軸向出光部171是朝向斜前下方。藉由該等軸向出光部171的結構與延伸方向，能使入射而來的光線穿過射出，並可藉由其斜率或曲率來達到不同出光效果，例如凸面可用於聚光、凹面可發散，斜面可改變光線折射角度等設計應用。

該側向出光面14自該圍面13朝該軸向出光面17延伸連接。於實施時，該側向出光面14可以為平面或弧面。

該結合套筒2鄰近該光柱體1的該入光面11而安裝，並包括一個緊密套合於該光柱體1的該第一端15並且可為金屬或塑膠材料的套筒本體21，以及數個環套於該套筒本體21外圍的O型環22。藉由該結合套筒2可將該光柱體1與醫療雷射系統之手持式雷射傳遞裝置作結合。

本新型使用時，光線可由該入光面11進入該光柱體1內部傳導，部分光線受到該反射面12的該等第一反射部123與第二反射部124反射後，經由該側向出光面14射出，自該入光面11進入的另一部分光線可通過該軸向出光面17而向外射出，由於該側向出光面14的方向相對於光線入射方向為側向，而該軸向出光面17面向軸向，故本新型為一種可側向出光也可以軸向出光的裝置。

具體來說，該光柱體1材質的折射率大於其周圍外部材質(例如空氣)的折射率，於光柱體1內射向該等第二反射部124的光線大部分被全反射而朝該側向出光面14射出。另一方面，由於第一反射部123大致呈水平延伸，與入射光線方向接近平行，故第一反射部123的設計可減少入射光產生全反射，藉此調整出射光線的光斑形狀。因此，本新型藉由該等第一反射部123與第二反射部124之兩種或兩種以上不同的曲率(或斜率)、不同的周期性表面結構，可相互配合將光線偏折反射出，以改變光線射出方向、光斑大小、形狀與能量分布。而且藉由全反射產生發散的反射光來補強光斑能量，能量疊加後達到較長光斑輸出，且能量均勻的效果。參閱圖3、4，圖4是經由本新型傳導後，由反射面12反射再由該側向出光面14射出所形成的光斑3的示意圖。本新型可將原本接近於點光源的入射光，經由適當的調整而形成較長且能量均勻的光斑3，本實施例的光斑3呈現多個區塊連接的形狀，與該反射面12的階梯形狀有關。

另一方面，軸向射出的光線，則可受到該軸向出光面17的曲率或斜率設計，以改變光線於軸向上的射出角度、光斑大小、形狀與能量分布。而且本新型於軸向出光與側向出光的能量比例，可以透過該軸向出光面17、側向出光面14與該反射面12的結構、斜率、曲率等特性來調整，達到多種射出角度變化以及能量均勻的效果。

綜上所述，藉由該光柱體1之軸向出光面17可供光線軸向射出，該反射面12與該側向出光面14的相對位置設計，可產生側向出光光線，搭配該反射面12特殊的表面形態，具有不同曲率或斜率的第一反射部123與第二反射部124，能達到光束整型效果，使本新型在應用上可因應使用需求，對特定適應症所需要的光斑大小、光斑形狀、能量分布，及光束角度等特性進行調整，而且可以改變軸向與側向出光能量比例，使光線能量有效分布於治療部位上，達到多種出光角度與能量均勻的功效。本新型應用於牙科雷射產業或其他利用光來進行治療、切割的相關產業，具有相當大的助益與便利性，並能提升治療效果。而且該光柱體1為一體成型，利用一體成型的元件就可兼具軸向出光與側向出光，使本新型具有雙重出光方向、整體裝置體積小，在應用上較不受安裝空間或操作空間的限制，對於多個不同患部的治療也更加靈活方便。

參閱圖5，本新型可軸向與側向出光之導光裝置之一第二實施例，與該第一實施例的結構大致相同，不同處在於：本實施例的側向出光面14由左右兩側往中央逐漸朝該中心軸L弧曲，藉此使本第二實施例可產生與該第一實施例不同的出光偏折方向。因此本新型也可以透過改變該側向出光面14形態來改變光線射出角度、光斑形狀、大小與能量分布。由本實施例可知，本新型於實施時，該側向出光面14可以具有至少兩個不同曲率或斜率的側向出光部141。

參閱圖6，本新型可軸向與側向出光之導光裝置之一第三實施例，與該第二實施例的結構大致相同，不同處在於：本實施例的側向出光面14由左右兩側往中央逐漸朝遠離該中心軸L的方向弧曲。藉由該側向出光面14設計能使光斑能量更為集中。

參閱圖7，本新型可軸向與側向出光之導光裝置之一第四實施例，與該第二實施例的結構大致相同，不同處在於：本實施例的側向出光面14具有數個相鄰連接的側向出光部141，該等側向出光部141配合使該側向出光面14形成有數個相連接的微結構，藉由該等微結構將光線均勻分散，能提升光斑能量均勻度。

由本新型上述各實施例亦可知，該側向出光面14可以有多種變化，可因應使用需求進行設計。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧光柱體
11‧‧‧入光面
12‧‧‧反射面
121‧‧‧第一端部
122‧‧‧第二端部
123‧‧‧第一反射部
124‧‧‧第二反射部
13‧‧‧圍面
14‧‧‧側向出光面
141‧‧‧側向出光部
15‧‧‧第一端
16‧‧‧第二端
17‧‧‧軸向出光面
171‧‧‧軸向出光部
2‧‧‧結合套筒
21‧‧‧套筒本體
22‧‧‧O型環
3‧‧‧光斑
L‧‧‧中心軸

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一立體圖，說明本新型可軸向與側向出光之導光裝置的一第一實施例； 圖2是該第一實施例的一剖視圖； 圖3是該第一實施例的一不完整的剖視圖，說明光線路徑； 圖4是一示意圖，說明經由該第一實施例傳導後的側向光線所形成的光斑外形； 圖5是本新型可軸向與側向出光之導光裝置的一第二實施例的一不完整的剖視圖； 圖6是本新型可軸向與側向出光之導光裝置的一第三實施例的一不完整的剖視圖；及 圖7是本新型可軸向與側向出光之導光裝置的一第四實施例的一不完整的剖視圖。

1‧‧‧光柱體

11‧‧‧入光面

12‧‧‧反射面

121‧‧‧第一端部

122‧‧‧第二端部

123‧‧‧第一反射部

124‧‧‧第二反射部

15‧‧‧第一端

16‧‧‧第二端

17‧‧‧軸向出光面

171‧‧‧軸向出光部

2‧‧‧結合套筒

21‧‧‧套筒本體

22‧‧‧O型環

13‧‧‧圍面

14‧‧‧出光面

L‧‧‧中心軸

Claims (9)

1. 一種可軸向與側向出光之導光裝置，用於傳導與輸出光線，包含： 一個光柱體，沿一條中心軸延伸並且為一體成型，該光柱體包括位於該中心軸上且相反的一個第一端與一個第二端、一個位於該第一端的入光面、位於該第二端的一個反射面、一個軸向出光面與一個側向出光面，以及一個圍繞該中心軸且自該第一端延伸至該第二端的圍面，該反射面包括一個連接該圍面的第一端部、一個相對於該第一端部遠離該入光面的第二端部，以及位於該第一端部與該第二端部間，且彼此的斜率或曲率不同的至少一個第一反射部與至少一個第二反射部，該軸向出光面連接該第二端部且面向該中心軸延伸的方向，並用於供自該入光面而來的光線通過而向外射出，該側向出光面自該圍面朝該軸向出光面延伸，並用於供自該入光面而來且受到該反射面反射後的光線通過而向外射出，該側向出光面、該反射面與該軸向出光面配合用於改變光線射出方向以及所形成的光斑形狀。
2. 如請求項1所述的可軸向與側向出光之導光裝置，其中，該軸向出光面為平面或弧面。
3. 如請求項1所述的可軸向與側向出光之導光裝置，其中，該軸向出光面具有至少兩個不同曲率或不同斜率的軸向出光部。
4. 如請求項1所述的可軸向與側向出光之導光裝置，其中，該反射面包括數個間隔的第一反射部，以及數個分別連接於該等第一反射部間的第二反射部。
5. 如請求項4所述的可軸向與側向出光之導光裝置，其中，該等第一反射部與該等第二反射部配合使該反射面形成階梯狀或波浪狀。
6. 如請求項1所述的可軸向與側向出光之導光裝置，其中，該側向出光面具有至少兩個不同曲率或不同斜率的側向出光部。
7. 如請求項1所述的可軸向與側向出光之導光裝置，其中，該側向出光面為平面或弧面。
8. 如請求項1所述的可軸向與側向出光之導光裝置，其中，該光柱體沿該中心軸延伸呈柱狀或錐狀，所述柱狀為圓柱狀、四角柱狀，或多角柱狀。
9. 如請求項1所述的可軸向與側向出光之導光裝置，還包含一個安裝於該光柱體的該第一端的結合套筒。