眼科照明系统、装置、和方法与流程

文档序号:14944121发布日期:2018-07-17 13:04阅读:209来源:国知局

本披露涉及眼科照明装置、系统、和方法。更具体但非限制性地,本披露涉及维持通过使用不同光源/反射镜组合朝术野传输的光束的相同数值孔径的装置、系统、和方法。



背景技术:

眼科显微外科手术通常需要精确切割和/或移除眼睛的不同身体组织。在手术期间,眼科照明探针可以为术野提供照明。使用者(如外科医生或其他医学专业人士)可以将探针插入眼睛中以照亮眼睛内部。探针使用光纤递送光。通常,探针连接至眼科照明系统的光学端口。眼科照明系统可以是手术控制台的一部分并且包括光源。照明系统还可以包括其他光学元件,诸如聚光器,将光耦合到探针的光纤中。

在组装眼科照明系统的过程中,制造商尝试优化光束的不同参数。这些参数可以包括耦合效率,耦合效率描述了光耦合到探针光纤中的良好程度。高耦合效率对应于相对较大量的未畸变光经由探针从光源到术野的理想传输。低耦合效率对应于较少的光被传输到术野,并且被传输的光具有不期望的角度分布。影响系统性能的其他参数包括光在光纤内传输的程度以及传输到术野的输出光束的角度分布。

这些参数中的一个或多个可能受光束的数值孔径(“na”)的影响。一般来讲,na是对光束的宽度或直径的描述,并且可以被称为锥角。na也可以用于描述可以被光纤接收的光束的宽度或直径。对于一些光源,诸如超连续谱激光源,光束的na大致与波长成比例。因此,较高波长的光具有较高的na,反之亦然。不同的光源也可以传输具有不同na的光。对于不同的光源和光的不同波长,光束直径不同,这对制造na一致的系统以始终如一地实现高水平的耦合效率、光纤内的高传输效率、以及输出光束的期望角度分布造成了挑战。

照明系统的各种部件(如准直器)通常被设计成对具有给定光束直径的光具有最佳效果。例如,当光束具有大于预期光束直径的准直光束直径时,聚焦到光纤中的光的锥角也将更大。通常,标称准直光束直径可以被最大化以完全地成角度地填充光纤的接收na。因此,大于标称值的准直光束直径将导致光纤内的效率损失。即使光束有效地耦合到光纤中,光束在光纤的圆柱形侧表面上第一次遇到光纤芯/包层界面时,具有大于光纤接收na的高na的光束的高角度光线将在包层中损失。类似地,如果准直光束直径小于标称值,则光束将有效地耦合到光纤并通过光纤高效地传输。然而,其光束na将小于标称值,并且因此从光纤的远端发射的光束将具有小于所期望的角度扩展。在这两种情况下,由于准直光束直径对于处于标称期望值的波长不是恒定的,因此存在惩罚。利用跨不同波长的不同光源来实现一致的准直光束直径可能是困难的。



技术实现要素:

根据一个方面,本披露描述了包括准直器的眼科照明系统,该准直器包括多个透镜。该系统可以包括被安排成朝准直器反射光的第一反射镜。该第一反射镜可以被配置成与第一光源一起使用。该第一光源可以发射具有第一参数的第一光束。该系统还可以包括被安排成朝准直器反射光的第二反射镜。该第二反射镜可以被配置成与第二光源一起使用。该第二光源可以发射具有不同于第一参数的第二参数的第二光束。该第二反射镜可以被成形且安排成使第二光束的反射部分具有第一参数。第一反射镜和第一光源以及第二反射镜和第二光源可以分别地与准直器使用。

本披露的另一方面涉及包括发射光束的超连续谱激光源的眼科照明系统。该系统还可以包括反射光束的一部分的反射镜。该反射镜可以是双曲面二向色镜或椭圆形二向色镜。该系统还可以包括具有多个透镜的消色差准直器。该多个透镜可以将光束的反射部分朝患者的眼睛传输。

本披露的第三方面涉及制造眼科照明系统的方法。该方法可以包括从多个超连续谱激光源中选择一个超连续谱激光源。多个超连续谱激光源中的每一个超连续谱激光源可以被安排成发射具有相应数值孔径的光束。该方法还可以包括基于所选择的超连续谱激光源从多个二向色镜中选择一个二向色镜。与每个二向色镜的形状相关联的至少一个参数可以不同。该方法还可以包括获得具有多个透镜的消色差准直器。所选择的反射镜可以被配置成朝消色差准直器反射光束的一部分。该方法还可以包括安排所选择的超连续谱激光源和所选择的反射镜,使得对于所选择的超连续谱激光源和所选择的反射镜的每个组合,光束的反射部分具有相同的数值孔径。

本披露的不同方面可以包括以下特征中的一个或多个特征。准直器可以包括消色差准直器。第一反射镜和第二反射镜中的至少一个可以包括双曲面二向色镜。准直器以及第一反射镜和第二反射镜中的至少一个可以设置在手术控制台内。第一反射镜可以设置在第一壳体内,第二反射镜可以设置在第二壳体内,并且准直器的多个透镜中的至少一个透镜可以设置在第三壳体内。第一壳体和第二壳体的尺寸和形状可以被设计成可互换地联接至第三壳体。第一参数和第二参数可以分别是第一数值孔径和第二数值孔径。第一反射镜可以与第一光源隔开第一距离,并且第二反射镜可以与第二光源隔开第二距离。该系统可以进一步包括第一光源和第二光源。该第一光源和该第二光源可以分别地与准直器使用。该第一光源和该第二光源中的至少一个可以是超连续谱激光源。第一反射镜和第二反射镜中的至少一个可以包括椭圆形二向色镜。该系统可以进一步包括手术控制台。超连续谱激光源、反射镜、和消色差准直器可以设置在手术控制台内。该系统可以进一步包括与手术控制台通信的眼内照明器。该眼内照明器可以将光束的反射部分传送到患者的眼睛中。

本披露的不同方面还可以包括以下特征中的一个或多个特征。安排所选择的超连续谱激光源和所选择的反射镜可以包括将所选择的超连续谱激光源和所选择的反射镜隔开第一距离。多个超连续谱激光源中的另一超连续谱激光源和多个反射镜中的另一反射镜可以隔开第二距离,以使光束的反射部分具有相同的数值孔径。安排所选择的超连续谱激光源和所选择的反射镜可以包括联接消色差准直器和包括所选择的超连续谱激光源和所选择的反射镜的壳体。所选择的反射镜可以设置在第一壳体内,多个反射镜中的另一反射镜可以设置在第二壳体内,并且消色差准直器的多个透镜可以设置在第三壳体内。第一壳体和第二壳体可以被配置成分别地联接至第三壳体。所选择的反射镜可以包括双曲面反射镜。所选择的反射镜可以包括椭圆形反射镜。

应当理解,以上的一般性说明以及以下附图和具体实施方式在本质上都是示例性和解释性的,并且旨在提供对本披露的理解而不限制本披露的范围。就此而言,通过以下内容,本披露的附加方面、特征、以及优点对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。

附图说明

附图展示了本文披露的系统、装置和方法的实施例,并且与说明书一起用来解释本披露的原理。

图1是示例性眼外科手术系统的展示。

图2是示例性眼外科手术系统的框图。

图3是包括双曲面反射镜的示例性照明子系统的展示。

图4是示例性照明子系统的一部分的展示。

图5是类似于图4的照明子系统的照明子系统的展示,但带有注释以示出双曲面反射镜的特性。

图6是与图3的照明子系统类似但包括椭圆形反射镜的照明子系统的展示。

图7是制造眼科照明系统的示例性方法的流程图。

参考以下具体实施方式将更好地理解这些附图。

具体实施方式

出于促进对本披露的原理的理解的目的,现在将参考附图中展示的实施方式,并且将使用具体语言对其进行描述。然而,应当理解,不旨在限制本披露的范围。本披露所涉及的技术领域内的技术人员在正常情况下将完全可以设想到对于所描述的装置、器械、方法的任何改变和进一步修改、以及对于本披露的原理的任何进一步应用。具体地讲,完全可以设想到,参考一个或多个实施方式描述的特征、部件、和/或步骤可以与参考本披露的其他实施方式描述的特征、部件、和/或步骤相组合。为简单起见,在一些情况下,贯穿这些附图,使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。

本披露一般涉及用于确保进入眼科照明系统中的准直器的激光束具有相同或基本上相同的数值孔径(“na”)而不管光束源自的超连续谱光源的装置、系统、和方法。双曲面或椭圆形的二向色镜相对于光源定位,使得即使由多个超连续谱光源发射的光束的na不同,光束的反射部分也具有相同的na。可以选择反射镜的形状和反射镜与光源之间的距离,以实现所有反射镜/光源组合的相同na。

本披露的装置、系统、和方法提供了许多优点。具体地讲,眼科照明系统的组装线制造被简化,因为系统的许多部件(诸如准直器)可以保持相同,而不管不同的超连续谱光源。由于使用相同的准直器,因此准直器的优点可以用于多个超连续谱光源。这些优点包括具有近衍射极限准直波阵面的良好消色差准直以及随波长几乎恒定的准直光束直径。即使可以使用不同的超连续谱光源,这些优点仍然允许获得高耦合效率。此外,本文描述的系统减少了由于大角度光线在包层中损失而导致的光纤内不期望的传输损失,并且为输出光束提供期望的角度分布。根据例如成本、可用性、和其他因素,这些优点还为人们诸如制造商提供了在超连续谱光源之间进行选择时更大的灵活性,而不牺牲性能。

图1展示了示例性眼外科手术系统100。系统100包括手术控制台102、探针112、和照明器114。当使用者在患者的眼睛上执行手术任务时,探针112和照明器114可以至少部分地定位在术野或手术部位内。系统100可以用于执行各种眼外科手术,包括前段手术、后段手术、玻璃体视网膜手术、玻璃体切割术手术、白内障手术、和/或其他期望的手术。手术控制台102包括移动底座壳体103以及相关联的显示屏104,所述显示屏示出与系统在外科手术过程中的操作和性能相关的数据。探针112的远侧部分可以插入眼睛中以治疗光学病症。例如,探针112可以是切割探针、玻璃体切除术探针、超声乳化白内障吸除术探针、激光探针、消融探针、真空探针、冲洗探针、剪刀、钳子、输注装置、抽吸装置、和/或其他适合的外科装置。照明器114可以具有被配置成插入眼睛中并在外科手术过程中照亮眼内组织的远侧部分。例如,照明器114可以是眼科吊灯、点照明器、眼内照明器、光纤光源、和/或其他合适的手术照明装置。照明器114可以提供明亮的、背景的、宽带的、和/或白色的光来照亮术野。虽然探针112和照明器114被示出为不同的部件,但应当理解,在一些实施方式中,两者可以被集成到单个外科器械中。

手术控制台102包括通信地联接至探针112和/或照明器114的控制系统110。例如,气动、光学、和/或电力供应线路可以在控制系统110与探针112和/或照明器114之间延伸并且通信地联接。在一些实施方式中,供应线路可以通过还在手术控制台102与探针112和/或照明器114之间传输控制信号、状态信号、和/或其他数据来促进控制和监测。

在图2的框图中展示了包括控制系统110的附加结构的眼外科手术系统100的示例性实施方式。控制系统110的所展示的实施方式包括计算装置202、探针子系统210、和照明子系统220。在一些实施方式中,包括在所示出的实施方式中,计算装置202被集成到手术控制台102中,而在其他实施方式中,计算装置202可以与控制台102不同并且与其分开。计算装置202包括具有一个或多个处理器204和存储器206的处理电路。处理器204可以执行计算机指令,诸如存储在存储器206上的那些指令,以控制各种子系统及与其相关联的外科装置。存储器206,通常是半导体存储器诸如ram、fram或闪存存储器与处理器204接口连接。因此,处理器204可以向存储器206写入且从中读取,并且执行与管理半导体存储器206相关联的其他常用功能。计算装置202的处理电路可以是具有电源引脚、能够执行逻辑功能的输入引脚和输出引脚的集成电路。在各种实施方式中,处理器204是目标装置控制器,被配置成控制手术系统100的一个或多个部件和/或其组合的微处理器。例如,处理器204可以生成并传输控制信号以控制照明子系统220和/或照明器114的激活和去激活,以及由照明子系统220发射的光的强度、波长、和/或其他特性。

探针子系统210可以包括促进探针112的操作的各种部件。在一些实施方式中,探针子系统210可以与计算装置202处于电通信。在探针112是气动致动探针的实施方式中,当探针112被气动致动时,探针子系统210可以包括气动压力源和/或探针驱动器。在其他实施方式中,探针子系统210可以包括用于探针112的操作的各种机械部件、电部件、压电部件、光学部件、和/或其他部件。

照明子系统220包括光源222a、反射镜224a、和准直器226。光源222a经由导管113(诸如光纤)产生光以及/或者以其他方式向照明器114提供光。导管113可以用于在不同的实施方式中在照明子系统220和照明器114之间传输光、光信号、电信号、和/或数据。光源222a可以与计算装置202电通信,并且与照明器114电通信和/或光学通信。如图2所示,光源222a可以被集成在手术控制台102中,在其他实施方式中,或者可以与手术控制台102不同且分开。在示例性实施方式中,光源222a是超连续谱激光源,该超连续谱激光源可用于向照明器114提供明亮的、宽带的、和/或白色的光以照亮术野。虽然光源222a主要被描述为是超连续光谱源,但是本披露设想光源222a可以包括任何合适的光源,用于产生可以被聚集到光纤中的光束,如下所述。

反射镜224a可以被配置成将来自光源222a的光朝准直器226反射。在一些实施方式中,反射镜224a是与不同光频率不同地相互作用的二向色镜。例如,反射镜224a可以是与可见光谱中的光和红外(“ir”)光谱中的光不同地相互作用的二向色镜。反射镜224a可以是透射ir光谱中的全部或一部分光并且反射可见光谱中的全部或部分光的冷反射镜。反射镜224a可以是透射可见光谱中的全部或部分光并且反射ir光谱中的全部或一部分光的热反射镜。反射镜224a可以是平面二向色镜、双曲面二向色镜、椭圆形二向色镜、和/或其他适当形状的二向色镜。如下面更详细描述的,反射镜224a可以与光源222a隔开,或者光纤将来自光源222a的光传输所选择的距离。

准直器226可以包括被配置成对准由光源222a发射的光的多个透镜。在一些实施方式中,准直器226是可用于校准具有不同波长分量的光束的消色差准直器。

由光源222a传输的光束可以以锥半角或数值孔径(“na”)为特征。在形式上,不同的光源,诸如光源222b和光源222c可以分别具有不同的数值孔径nab和nac。在示例性实施方式中,给定手术控制台诸如手术控制台102包括一个光源222a和一个反射镜224a。照明子系统220的一个或多个部件(诸如准直器226)可以被选择、设计尺寸、成形、定位、以及/或者以其他方式安排,以利用具有特定na的光束进行有效操作。因此,将照明子系统220的这些部件(诸如准直器226)与不同光源222b、光源222b一起使用是不期望的,因为存在对耦合效率的不利影响、由于包层中高角度光线的损失而导致的光纤内传输的不期望损失、和/或输出光束的不期望的角度分布。

通常,光源222a、光源222b、光源和222c可以分别具有naa、nab、和nac的发射光束na。从反射镜(例如,反射镜224a、反射镜224b、或反射镜224c)反射出的光束可以分别具有na′a、na′b、na′c的光束na。一般来讲,赋值na不一定等于未赋值na。但是,对于给定的光源和平面二向色镜,则为na′=na。在一些实施方式中,准直器226可以被配置成利用光源222a的naa高效工作。在此类实施方式中,反射镜224a可以是平面二向色镜,使得na′a=naa。在其他实施方式中,即使准直器226可以被设计成与具有naa的光一起使用,光源222b、光源222c也可以分别与反射镜224b、反射镜222c结合实施。光源222b、光源222c、和/或反射镜224b、反射镜224c的尺寸可以被设计成、可以被成形为、可以被定位成、可以被安排成、以及/或者以其他方式被配置成使得进入准直器226的反射光束具有准直器226被设计成利用来工作的相同的naa。即,当利用光源222b、光源222c实施时,反射镜224b、反射镜224c可以被配置成提供反射光束波阵面的衍射极限变换到与光源222a相关联的naa中。根据本披露的一个方面,反射镜222b和反射镜222c可以是双曲面二向色镜或椭圆形二向色镜,以确保na′b=naa和na′c=naa。因此,不管使用何种特定的光源/反射镜组合,进入准直器226的反射光具有相同的na。

在各种实施方式中,反射镜224b、反射镜224c可以是双曲面二向色镜、椭圆形二向色镜、平面二向色镜、和/或其他适当形状的二向色镜。定义反射镜224b、反射镜224b的形状的尺寸、参数、和/或规定可以不同,以考虑到光源222b、光源222c的不同nab、nac。反射镜224b和光源222b之间的距离以及反射镜224c和光源222c之间的距离可以不同于反射镜224a和光源222a之间的距离,以考虑到光源222b、光源222c的不同nab、nac。因此,可以将不同的光源222b、光源222c结合到手术控制台102中,而不需要改变照明子系统220的准直器226或其他光学部件。

图3展示了照明子系统220的示例性实施方式。一个或多个光学部件可以被安装或以其他方式固定到基板302。来自光源(例如,图2中的光源222a)的光可以经由在端口225处联接至壳体334a的光纤223a进行传输。由光纤223a发射的光束303可以被引导朝向联接至壳体334a以及/或者由该壳体支撑的反射镜224a。光束303包括可见光谱中的光和ir光谱中的光。在反射镜224a是二向色冷反射镜的实施方式中,可见光谱中的全部或一部分光(例如,过滤光束314)可以被反射。ir光谱(ir部分316)中的全部或部分光穿过反射镜224a。反射镜224a相对于光纤223a可以倾斜角度定向,使得反射的可见光(过滤光束314)被引导朝向照明子系统220中的后续光学器件(例如,准直器226)。ir部分316穿过反射镜224a并入射在具有鳍状件306的束流收集器/散热器304的全部或部分上。

在一些实施方式中,封装约束诸如需要使光纤223a处于与准直器226不同的物理位置,可能需要反射镜224a相对于从光纤223a发射的光束303以偏离轴线的角度倾斜。如图5中所指示,在入射光束330的中心轴向光线331与反射镜224a相交的点处,在光束303中的中心轴向光线331的法线与垂直于反射镜224a的线333之间测量的入射角α,可以等于当光线从二向色镜224a反射时相对于相同光线的法线的出射角α。再次参考图3,在不同的实施方式中反射镜224a可以相对于光纤223a被不同地定位,使得反射镜224a将由光纤223a发射的光朝准直器226反射。

被反射镜224a反射的过滤光束314可以被引导朝向准直器226以及/或者入射到该准直器上。准直器226可以包括可用于产生准直光束320的光学器件,包括多个透镜319。本披露设想准直器226可以包括可用于产生准直光束320的透镜、反射镜、光栅、滤波器、任何合适的光学器件或光学器件的组合。在一些实施方式中,由反射镜224a反射并由准直器226准直的光束的部分具有相同的准直光束直径,而与所使用的光源无关,并且没有基于波长的变化。

由准直器226产生的准直光束320可以被引导至聚光器322,该聚光器被配置成将准直光束320聚焦或引导到光纤324中。光纤324可以是照明器114的部件以及/或者与照明器114光学通信,使得准直光束320被传输至术野。聚光器322可以包括被配置成将准直光束320聚焦到光纤324中的一个或多个光学透镜、反射镜、光栅、滤光器、其他光学部件、和/或其组合。

在一些实施方式中,准直器226相对于聚光器322的取向可能需要准直光束320在离开准直器226之后被重定向。例如,照明子系统220可以包括被配置成朝聚光器322反射准直光束320的折叠镜326。在一些实施方式中,可以在照明子系统220中提供反射镜328以用于额外的ir滤光。反射镜328可以是涂覆的热镜,使得准直光束320的其余ir光(其余ir光330)的全部或一部分被反射,而准直光束320的可见光部分332穿过并到达聚光器322。反射镜328可以被定向成使得反射的残余ir光330被引导朝向束流收集器/散热器304。

准直器226包括远侧壳体350、近侧壳体334a、准直透镜319、以及反射镜224a。虽然所展示的实施方式示出了两件式壳体,但准直器226可以在不同的实施方式中具有整体式、单件式的壳体或具有不止两部分的多件式壳体。远侧壳体350和近侧壳体334a可以可移除地/可互换地彼此联接以组装准直器226。例如,远侧壳体350和近侧壳体352a可各自包括对应的螺纹以便于接合。在其他实施方式中,支架或其他机械部件可以用于可移除地/可互换地联接远侧壳体350和近侧壳体334a。

反射镜224a可以联接至近侧壳体334a和/或由该近侧壳体支撑。一个或多个透镜319可以设置在远侧壳体350和近侧壳体334a中的一者、另一者或两者内、与该远侧壳体和该近侧壳体中的一者、另一者或两者联接、以及/或者由该远侧壳体和该近侧壳体中的一者、另一者或两者支撑。在一些实施方式中,所有准直透镜都设置在远侧壳体350内,并且近侧壳体334a不包括透镜。准直器226还可以包括端口225,光源光纤223a的远侧部分机械地和/或光学地联接至该端口。

根据本披露的一个方面,不同的光源和不同的反射镜可与相同的准直器226一起使用,同时保持高耦合效率,避免由于高角度光线损失在包层中而导致光纤内传输的不期望损失,以及/或者实现输出光束的期望角度分布。例如,在组装照明子系统220的过程中,制造商可以从多个光源/反射镜组合中进行选择来与准直器226一起使用。例如,图3展示了可以替代照明子系统220中的近侧壳体334a的替代性近侧壳体334b。例如,近侧壳体334b可以联接至远侧壳体350而不是近侧壳体334a。光纤223b可以传输来自不同于与光纤223a相关联的光源222a的光源(例如,图2中的光源222b)的光。光纤223b联接至近侧壳体334b的端口225。由光纤223b发射的光被引导朝向反射镜224b,该反射镜联接至近侧壳体334b以及/或者由该近侧壳体支撑。反射镜224b可以是透射ir光并反射可见光的双曲面二向色镜、椭圆形二向色镜、平坦二向色镜、和/或其他适当形状的二向色镜。

如同相对于近侧壳体334a类似地描述的那样,近端壳体334b可以被配置成与远侧壳体350可移除地/可互换地接合。虽然照明子系统220的一些部件被描述为可移除地/可互换地接合,但应当理解,在一些实施方式中,在已经制造照明子系统220之后,不旨在将部件分开。就此而言,部件的可移除或可互换性质可以指制造商从多个部件中进行选择以组装照明子系统220的能力。也就是说,制造商可以选择将远侧壳体350联接至多个不同部件中的任何一个部件,诸如近侧壳体334a、近侧壳体334b。

虽然来自光源222a、光源222b的光束具有不同的na,但是反射镜224b可以被定位、设计尺寸、成形、安排以及/或者以其他方式配置,使得从反射镜224b反射的光具有与准直器226被配置成利用来工作的相同或基本上相同的na。例如,定义反射镜224b的双曲面或椭圆形特征的具体参数或规定可以考虑到光源222a、光源222b的不同na。此外,光纤223a和反射镜224a可以分开第一距离,而光纤223b和反射镜224b可以分开第二距离,该第二距离可以与第一距离不同,以考虑到与光源222a、光源222b相关联的不同na。光源222a、光源222b、光纤223a、光纤223b和/或反射镜224a、反射镜224b可以分别联接至近侧壳体334a、近侧壳体334b以及/或者以其他方式由所述近侧壳体支撑,以促进部件之间的适当间隔。

图4展示了包括反射镜224a的照明子系统220的一部分。反射镜224a包括两个面410a、410b。在各种实施方式中,两个面410a、410b中的一者、另一者、或两者可以是平坦的、双曲面的、椭圆形的、以及/或者具有其他适当的形状。在所展示的实施方式中,双曲面410a、双曲面410b可以具有相对于平坦表面的表面矢高,该表面矢高介于约1μm和约20μm之间、介于约5μm和约15μm之间、以及介于约10μm和约15μm之间,包括值诸如12μm、13μm、13.5μm、13.7μm、13.9μm、14μm、和/或更大和更小的其他合适的值。

源位置402可以标识来自光源222a的朝反射镜224a发射的光303源自的实际位置或有效位置。例如,源位置402可对应于光纤223a的远端、端口225、或光源222a自身的位置。反射镜224a可以与源位置402隔开距离d。距离d可以针对反射镜224a、反射镜224b、和反射镜224c变化。例如,该距离d可以介于约1mm和约10mm之间、介于约1mm和约7mm之间、以及介于约1mm和约5mm之间,包括值诸如3mm、3.2mm、3.5mm、3.8mm、4mm、和/或更大和更小的其他合适的值。在一些实施方式中,距离d和光源的na可以是负相关的。因此,当使用具有相对较大na的光源时,反射镜224a和源位置402可以分开相对较小的距离d(反之亦然)。如下所述,在距离d变化的实施方式中,距离e可以保持不变。

虚拟源404可以指示过滤光束314看起来开始发散的位置。就此而言,虽然过滤光束314实际上被反射镜224a反射,但是光束314看起来在虚拟源404处从反射镜224a后面发散。虚拟源404与反射镜224a间隔开距离e。虚拟源404的位置和定位可以被优化以促进光束的有效耦合。在一些实施方式中,距离e对于反射镜224a、反射镜224b、和反射镜224c可以是相同的。例如,距离e可以介于约1mm和约10mm之间、介于约1mm和约7mm之间、以及介于约1mm和约5mm之间,包括值诸如3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、和/或更大和更小的其他合适的值。例如,不同实施方式中的反射镜(例如,反射镜224a、反射镜224b、反射镜224c)可以被放置在相对于准直器226的相同位置处(例如,如通过从反射镜的反射表面到第一准直透镜319的中心轴线的距离所测量的)。在此类情况下,为了使来自不同光源(例如,光源222b、光源222c)的反射光束na与准直器226被设计成利用来工作的光束na相同或基本上类似(例如,na′b=naa和na′c=naa),距离e针对所有反射镜224a、224b、和224c可以是相同的。如上所述,对于其中不同光源的发射光束na不同的实施方式,反射镜和光源之间的每个距离d可以不同。

图5展示了如图4中的照明子系统220的一部分。图5另外包括各种注释,指示用于计算反射镜224a的双曲面410a、双曲面410b的特定参数的值。可以选择反射镜224a的参数以促进将反射光束转换成多个超连续谱光源的公共na。在形式上,两个面410a、410b中的一者或两者的形状可以由定义。参数a可以由定义,其中f1是沿着z轴的源位置402和反射镜224a之间的距离,并且f2是沿着z轴的反射镜224a和虚拟源404之间的距离。在一些实施方式中,参数a可以介于约0.1mm和约1mm之间、或者介于约0.1mm和约0.5mm之间,包括值诸如0.200mm、0.300mm、0.400mm、和/或更大和更小的其他合适的值。在一些实施方式中,参数f1可以介于约1mm和约5mm之间、或介于约2mm和约3mm之间,包括值诸如2.500mm、2.700mm、2.710mm、2.720mm、2.722mm、2.724mm、2.726mm、2.730mm、和/或更大和更小的其他合适的值。在一些实施方式中,参数f2可以介于约1mm和约5mm之间、或介于约3mm和约5mm之间,包括值诸如3.500mm、3.510mm、3.520mm、3.522mm、3.524mm、3.526mm、3.530mm、和/或更大和更小的其他合适的值。

参数b可以由定义,其中是源点402和虚拟源点404之间距离的一半。在一些实施方式中,参数b可以介于约1mm和约5mm之间、或介于约2.5mm和约3.5mm之间,包括值诸如2.900mm、3.000mm、3.095mm、3.098mm、和/或更大和更小的其他合适的值。在一些实施方式中,参数c可以介于约1mm和约5mm之间、或介于约2.5mm和约3.5mm之间,包括值诸如3.000mm、3.100mm、3.120mm、3.122mm、3.124mm、3.126mm、3.130mm、和/或更大和更小的其他合适的值。

参数r可以由定义,该参数表示与双曲面410a、双曲面410b相关联的基础曲率半径。在一些实施方式中,参数r可以介于约-10mm和约-30mm之间、或介于约-20mm和约-25mm之间,包括值诸如-23.00mm、-24.00mm、-25.00mm、和/或更大和更小的其他合适的值。

参数k可以由定义,该参数表示与双曲面410a、双曲面410b相关联的圆锥常数。参数k可以被认为是与纯球形表面的偏离程度。在一些实施方式中,该参数k可以介于约-40和约-70之间、或介于约-55和约-65之间,包括值诸如-60.00、-61.00、-62.00、和/或更大和更小的其他合适的值。

角度α可以描述在入射光束330的中心轴向光线331与反射镜224a相交的点处,在来自光源和/或相关联的光纤的光束303中的中心轴向光线331与垂直于反射镜224的线33之间测量的、在反射镜224a上的光的入射角。当入射角α从反射镜224a反射时,该入射角相对于相同光线的法线可以等于出射角α。在一些实施方式中,该角度可以介于约10°和约40°之间、或介于约25°和约35°之间,包括值诸如29°、30°、31°、和/或更大和更小的其他合适的值。角度β可以描述过滤光束314的虚拟部分与z轴之间的角度。在一些实施方式中,该角度可以介于约10°和约40°之间、或介于约20°和约30°之间,包括值诸如26.20°、26.30°、26.33°、26.35°、和/或更大和更小的其他合适的值。角度γ可以描述从源位置402发射的光与z轴之间的角度。在一些实施方式中,该角度可以介于约20°和约50°之间、或介于约30°和约40°之间,包括值诸如33.50°、33.65°、33.67°、33.69°、和/或更大和更小的其他合适的值。

图6展示了类似于图3的照明子系统220。就此而言,图6包括与许多与图3类似的部件,其描述被省略。图3的照明子系统包括椭圆形二向色镜602a。椭圆形二向色镜602a被配置成透射ir光并且反射光束332中的可见光。椭圆形二向色镜602a还被配置成为多个光源222a、222b、和222c提供反射光束314的波阵面的衍射极限变换到的相同的naa。椭圆形二向色镜602a的一个或多个面可以由定义。类似于在此描述的双曲面二向色镜,其他椭圆形反射镜,例如椭圆形二向色镜,可以分别地与准直器和不同光源222b、222c使用。光源222a、光源222b、光源222c(或光纤223a、光源223b等)与各种椭圆形二向色镜之间的距离可针对每种组合而变化,以允许反射光束具有相同的naa。各种椭圆形二向色镜的具体参数(例如,参数a、参数b等等)也可以针对不同的光源222a、222b、和222c进行选择。利用椭圆形二向色镜602a,过滤光束314在反射镜602a和准直器226之间具有会聚点604。

图7展示了制造眼科照明系统的示例性方法700的流程图。如所展示的,方法700包括多个已列举的步骤,但是在已列举的步骤之前、之后、和之间,方法700的实施方式可以包括附加的步骤。在一些实施方式中,可以省略已列举的步骤的一项或多项或将其以不同的次序执行。

在步骤710,方法700包括从多个超连续谱激光源中选择一个超连续谱激光源。每个超连续谱激光源发射具有相应数值孔径的光束。就此而言,数值孔径可以比彼此更大或更小。例如,第一激光源可以在1.3×1/e2点处具有650nm处的na,约0.1503。第二激光源可以具有大于第一激光源约25%的na。虽然列出了特定的na值作为示例,但应当理解,本披露设想任何合适的na值。

在步骤720,方法700包括从多个二向色镜中选择一个二向色镜。在一些实施方式中,二向色镜是双曲面成形、椭圆成形、以及/或者以其他方式适当成形的。限定形状的至少一个参数在多个二向色镜之间可以不同。可以基于所选择的超连续谱激光源来选择二向色镜(步骤710)。

在步骤730,方法700包括获得具有多个透镜的消色差准直器。所选择的反射镜(步骤720)可以被配置成将来自所选择的超连续谱激光源的光束的一部分(步骤710)朝消色差准直器反射。

在步骤740,方法700包括安排所选择的超连续谱激光源(步骤710)和所选择的反射镜(步骤720),使得对于所选择的超连续谱激光源和所选择的反射镜的每个组合,光束的反射部分具有相同的数值孔径。参考上述示例性光源,可以安排超连续谱激光源和二向色镜,使得来自第二激光源的光束的反射部分具有与第一激光源相同的na。即使第二个激光源发射的光束的na比第一个激光源发射的光束的na大25%,情况也是如此。为了将反射光束转换为公共na,步骤740可以包括将所选择的超连续谱激光源和所选择的反射镜隔开第一距离。多个超连续谱激光源中的另一超连续谱激光源和多个反射镜中的另一反射镜可以隔开第二距离,以使光束的反射部分具有相同的na。步骤740可以包括联接消色差准直器和包括所选择的超连续谱激光源和所选择的反射镜的壳体。该壳体可以包括或被联接至相关联的光纤的至少一部分。在一些实施方式中,所选择的反射镜可以设置在第一壳体内,并且消色差准直器的多个透镜设置在第三壳体内。多个反射镜中的另一反射镜可以安排在第二壳体内。基于所选择的反射镜,具有准直器的第三壳体可以分别地联接至第一壳体和第二壳体。

方法700可以包括其他实施方式中的附加步骤,诸如获得聚光器。准直光可以被引导至聚光器并且进入与手持式照明器相关联的光纤。在一些实施方式中,方法700包括获得ir滤光镜并且将该反射镜定位在照明子系统内,以移除ir光同时允许可见光穿过。方法700还可以包括将照明子系统安装在手术控制台内,并且使用该手术控制台执行外科手术。

本领域的普通技术人员将理解,本披露涵盖的实施方式不限于上述具体示例性实施方式。就此而言,虽然已示出并描述了说明性实施方式,但是上述披露中设想到各种各样的修改、改变、组合、和替换。应当理解,在不脱离本披露的范围的情况下,可以对上述内容进行此类改变。因此,应当理解,所附权利要求应广义地并按照符合本披露的方式加以解释。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1