一种集成光学模块的手术灯

技术领域

本发明涉及手术灯领域，尤其是涉及一种集成光学模块的手术灯。

背景技术

目前LED光源的手术灯在设计方案基本上运用各种单个透镜与光源组合的分散性布置方式，这样会使得手术灯光学模块布局比较凌乱、整体外观不够美观。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种集成光学模块的手术灯。

为解决以上技术问题，本发明采取了以下技术方案：

一种集成光学模块的手术灯，包括多个透镜模组，所述透镜模组包括若干透镜单元，所述透镜单元包括第一透镜和第二透镜，光线通过所述第一透镜在照射面上的光斑为圆形光斑，光线通过所述第二透镜在照射面上的光斑为圆形光斑，所述第二透镜的光斑面积大于第一透镜的光斑面积，所述第一透镜的光轴与第二透镜的光轴平行设置，所述第一透镜与所述第二透镜固定连接，所述相应透镜单元的光斑相互叠加形成相应透镜模组的光斑，多个透镜模组的光斑相互叠加形成术野光斑。

进一步地，所述的集成光学模块的手术灯，一透镜模组为正模组，其透镜单元圆周阵列布置，其透镜单元的第一透镜朝内、第二透镜朝外，从第二透镜到第一透镜指向阵列的中心，其第一透镜于照射面上的光斑位于照射面的中心。

进一步地，所述的集成光学模块的手术灯，一透镜模组为反模组，其透镜单元圆周阵列布置，其透镜单元的第一透镜朝外、第二透镜朝内，从第一透镜到第二透镜指向阵列的中心，其第二透镜于照射面上的光斑位于照射面的中心。

进一步地，所述的集成光学模块的手术灯，包括多组透镜模组，所述正模组和反模组为一组。

进一步地，所述的集成光学模块的手术灯，所述正模组与正模组之间具有错位相对旋转角度θ，θ＝360°/(N1*n1)，N1为正模组的透镜单元数量，n1为正模组的数量。

进一步地，所述的集成光学模块的手术灯，所述反模组与反模组之间具有错位相对旋转角度θ，θ＝360°/(N1*n1)，N1为反模组的透镜单元数量，n1为反模组的数量。

进一步地，所述的集成光学模块的手术灯，所述透镜模组为四个、间隔90°角圆周阵列排布。

进一步地，所述的集成光学模块的手术灯，所述第二透镜于照射面上的光斑直径与第一透镜于照射面上的的光斑直径的差值不小于100mm。

进一步地，所述的集成光学模块的手术灯，所述第一透镜的光轴与第二透镜的光轴的间距与所述第二透镜于照射面上的光斑半径之和大于150mm。

进一步地，所述的集成光学模块的手术灯，所述第一透镜和第二透镜口径、高度一致，所述第一透镜和第二透镜一体成型设置。

相较于现有技术，本发明提供了一种集成光学模块的手术灯，包括多个透镜模组，所述透镜模组包括若干透镜单元，所述透镜单元包括第一透镜和第二透镜，光线通过所述第一透镜在照射面上的光斑为圆形光斑，光线通过所述第二透镜在照射面上的光斑为圆形光斑，所述第二透镜的光斑面积大于第一透镜的光斑面积，所述第一透镜的光轴与第二透镜的光轴平行设置，所述第一透镜与所述第二透镜固定连接，所述相应透镜单元的光斑相互叠加形成相应透镜模组的光斑，多个透镜模组的光斑相互叠加形成术野光斑。本发明设计两种光斑尺寸的透镜集成于一体，包含圆形大光斑和圆形小光斑两个透镜，通过两种透镜的组合效果得到不同类型的术野光斑。

附图说明

图1为本发明提供的集成光学模块的手术灯的结构示意图一。

图2为本发明提供的集成光学模块的手术灯的透镜单元的结构示意图一。

图3为本发明提供的集成光学模块的手术灯的透镜单元的结构示意图二。

图4为本发明提供的集成光学模块的手术灯的透镜单元的结构示意图三。

图5为本发明提供的集成光学模块的手术灯的透镜单元的结构示意图四。

图6为本发明提供的集成光学模块的手术灯的透镜单元的光斑示意图。

图7为本发明提供的集成光学模块的手术灯的透镜单元的透镜剖视图。

图8为本发明提供的集成光学模块的手术灯的正模组的透镜单元的结构示意图一。

图9为本发明提供的集成光学模块的手术灯的正模组的透镜单元的结构示意图二。

图10为本发明提供的集成光学模块的手术灯的正模组的结构示意图。

图11为本发明提供的集成光学模块的手术灯的正模组的光斑示意图。

图12为本发明提供的集成光学模块的手术灯的反模组的透镜单元的结构示意图一。

图13为本发明提供的集成光学模块的手术灯的反模组的透镜单元的结构示意图二。

图14为本发明提供的集成光学模块的手术灯的反模组的结构示意图。

图15为本发明提供的集成光学模块的手术灯的反模组的光斑示意图。

图16为本发明提供的集成光学模块的手术灯的结构示意图二。

图17为本发明提供的集成光学模块的手术灯的结构示意图三。

图18为本发明提供的集成光学模块的手术灯的两个正模组的组合光斑示意图。

图19为本发明提供的集成光学模块的手术灯的两个反模组的组合光斑示意图。

图20为本发明提供的集成光学模块的手术灯的整体组合光斑示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1所示，本发明提供了一种集成光学模块的手术灯，包括多个透镜模组，所述透镜模组包括若干透镜单元，所述透镜单元包括第一透镜110和第二透镜120，光线通过所述第一透镜110在照射面上的光斑为圆形光斑，光线通过所述第二透镜120在照射面上的光斑为圆形光斑，所述第二透镜120的光斑面积大于第一透镜110的光斑面积，所述第一透镜110的光轴与第二透镜120的光轴平行设置，所述第一透镜110与所述第二透镜120固定连接，所述相应透镜单元的光斑相互叠加形成相应透镜模组的光斑，多个透镜模组的光斑相互叠加形成术野光斑。本发明设计两种光斑尺寸的透镜集成于一体，包含圆形大光斑和圆形小光斑两个透镜，通过两种透镜的组合效果得到不同类型的术野光斑。

具体地，所述第二透镜120于照射面上的光斑直径与第一透镜110于照射面上的的光斑直径的差值不小于100mm。所述第一透镜110的光轴与第二透镜120的光轴的间距与所述第二透镜120于照射面上的光斑半径之和大于150mm。所述第一透镜110和第二透镜120口径、高度一致，所述第一透镜110和第二透镜120一体成型设置。手术灯的照射面，一般是指距离手术灯1000mm位置上的照射面。

如图2-图7所示，本实施例设计了种光斑尺寸的透镜集成于一体，包含圆形大光斑和圆形小光斑，两个透镜间距d0；光轴平行放置后两个透镜做联体设计，然后一体注塑成型。第一透镜110为圆形小光斑透镜，第二透镜120为圆形大光斑透镜，两个透镜的口径、高度一致，如图7所示的第一透镜110/第二透镜120的剖面图，可见S1、S2、S3、S4、S5个面全部都是光学设计控制面型，其中S1和S5控制约9度以内的光能量，两个面为二次偶次非球面，经过透射控制这部分光能量；而9至90度的光能量由S2、S3和S4共同控制，具体是经过S2的非球面一次透射控光后，再经过S3面二次全内反射控制，最后经过S4面的透射控光，如此设计出来的TIR可以做到最大利用所有的面型来控制光线准直出光，在满足光学性能的同时，由于S4面的内凹面型还使得TIR透镜重量减轻的优化效果；为得到大、小光斑，具体可通过控制S1、S2、S3、S4、S5面型类型或曲面相关参数来得到所需要的光斑大小。

两个二合一集成的透镜光轴平行，间距为d0，同时于距离1000mm照射面上两光斑间距也为d0；而d0的尺寸并不是简单地定义其大小，它与两个圆形光斑大小相关；通常地手术术野光斑最大必须达到300mm以上，假如小光斑半径为r1，大光斑半径为r2，他们的尺寸关系符合：r2+d0>150mm。

进一步地，所述的集成光学模块的手术灯，一透镜模组为正模组，其透镜单元圆周阵列布置，其透镜单元的第一透镜110朝内、第二透镜120朝外，从第二透镜120到第一透镜110指向阵列的中心，其第一透镜110于照射面上的光斑位于照射面的中心。进一步地，所述的集成光学模块的手术灯，一透镜模组为反模组，其透镜单元圆周阵列布置，其透镜单元的第一透镜110朝外、第二透镜120朝内，从第一透镜110到第二透镜120指向阵列的中心，其第二透镜120于照射面上的光斑位于照射面的中心。进一步地，所述的集成光学模块的手术灯，包括多组透镜模组，所述正模组和反模组为一组。进一步地，所述的集成光学模块的手术灯，所述正模组与正模组之间具有错位相对旋转角度θ，θ＝360°/(N1*n1)，N1为正模组的透镜单元数量，n1为正模组的数量。进一步地，所述的集成光学模块的手术灯，所述反模组与反模组之间具有错位相对旋转角度θ，θ＝360°/(N1*n1)，N1为反模组的透镜单元数量，n1为反模组的数量。进一步地，所述的集成光学模块的手术灯，所述透镜模组为四个、间隔90°角圆周阵列排布。

具体地，如图8-11所示，在本实施例中，两个透镜连在一起，第一透镜110朝内，小光斑在距离1000mm照射点为中心，则大光斑照射落点间距为d0，第一透镜110朝内的方式，对透镜单元向外偏移一定距离，并偏转角度让小光斑落点为距离1000平面的中心；在直径为D圆周上做旋转阵列6个单元，形成正模组。

如图12-15所示，第二透镜120朝内，大光斑在距离1000mm照射点为中心，则小光斑照射落点间距为d0，大光斑透镜朝内的方式，对集成透镜向外偏移一定距离，并偏转角度让大光斑落点为距离1000平面的中心；在直径为D圆周上做旋转阵列6个单元，形成反模组。

如图16-20所示，四个透镜模组(两个正模组，两个反模组)在沿直径为D0的圆周做间隔90度角阵列，并把透镜模组的光斑中心照向距离1000mm的整体术野光斑中心，两个同种区域模块相对错位30度角(360°/(6*2))旋转，这样光斑于半径d0圆周上获得12个等距叠加的圆形光斑，45度方位和135度方位的为正模组，两个正模组的光斑组合后获得均匀的小光斑照中心组合光斑，同样，225度方位和315度方位的为反模组，225度方位和315度方位也可获得均匀的大光斑照中心组合光斑，最终可获得D1、D2、D3和D4四种直径组合光斑。

在本实施例中，第一透镜110朝里，小光斑在距离1000mm投射面上的照射点为中心,则大光斑照射落点间距为d0，对透镜单元沿直径D圆周做旋转阵列6个单元，而在距离1000mm照射面上形成中心六个小光斑叠加。同样，第二透镜120朝里，大光斑在距离1000mm投射面上的照射点为中心，则小光斑照射落点间距为d0，对透镜单元沿直径D圆周做旋转阵列6个单元，而在距离1000mm照射面上形成中心六个大光斑叠加。利用两组正反模组，共四个透镜模组在沿直径为D0的圆周做间隔90度角阵列，并把各区域模块的光斑中心偏向距离1000mm的整体术野光斑中心，另外，两个同种区域模块相对错位30(360°/(6*2))度角旋转，这样光斑于半径d0圆周上获得12个等距叠加的圆形光斑，如图中45度方位和135度方位的为同种区域组合，两种光斑组合后获得均匀的小光斑照中心组合光斑，同样，225度方位和315度方位也可获得均匀的大光斑照中心组合光斑。最终两种透镜模组及相应整体错位布置方式，可获得D1、D2、D3和D4四种直径组合均匀光斑，通过调节此四种组合光斑的强度比例关系可获得不同尺寸大小的术野光斑，调节电流大小还能实现术野光斑照度调节。本发明模块化、集成化光学元件设计，一个光学模块具有多种术野光斑功能，更利用整体装置一体化、更美观。实现透镜集成化，阵列透镜区域模块化、多区域模块性能叠加使得光学性能最优化。实现二合一集成透镜两端定位结构对称化设计，使得整体结构四个区域模块所有结构件、电子件全部共用，两种区域功能实现只需把集成透镜反向装配即可，实现了从外观、功能、零件采购、生产操作等高度集成一体化设计。

综上所述，本发明利用两种透镜模组及相应整体错位布置方式，可获得D1、D2、D3和D4四种直径组合均匀光斑，通过调节此四种组合光斑的强度比例关系可获得不同尺寸大小的术野光斑，调节电流大小还能实现术野光斑照度调节。本发明模块化、集成化光学元件设计，一个光学模块具有多种术野光斑功能，更利用整体装置一体化、更美观。实现透镜集成化，阵列透镜区域模块化、多区域模块性能叠加使得光学性能最优化。实现二合一集成透镜两端定位结构对称化设计，使得整体结构四个区域模块所有结构件、电子件全部共用，两种区域功能实现只需把集成透镜反向装配即可，实现了从外观、功能、零件采购、生产操作等高度集成一体化设计。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。