用于控制光的光学性质的方法和设备的制造方法_2

文档序号:8500297阅读:来源:国知局
面和矩形波导。所述第一光波导或所述第二光波导可以包括梯形横截面。优选地,在所 述波导与所述牵开器刀片或其他衬底之间安置气隙。所述气隙帮助防止光损失,并且可以 用于本说明书中所描述的任何实施方式。或者,可以在所述波导与所述牵开器刀片或其他 衬底之间安置具有比所述波导更低的折射率的包层或涂层。所述涂层或包层也可以用于帮 助防止光损失。在本实施方式中,或者在本说明书中描述的任何涂层或包层实施方式中,所 述涂层或包层的折射率优选地低于所述波导的折射率。折射率的示例性范围为从约1到约 1. 5〇
[0016] 所述耦合元件可以包括折页、薄膜或柔性接头。所述第一光波导或所述第二光波 导的所述前表面或所述后表面可以是凸形或凹形的。所述外科手术器械可以进一步包括材 料衬底层,并且所述第一光波导和所述第二光波导可以附接至所述衬底。所述第一光波导 和所述第二光波导可以安置于材料层中。在所述衬底与所述第一光波导或第二光波导之间 可以安置气隙。所述第一光波导和所述第二光波导中的每一个可以独立地与光源耦合。单 独的光纤可以耦合至所述第一光波导和所述第二光波导中的每一个。所述外科手术器械可 以进一步包括安置于所述第一光波导或所述第二光波导上的光学涂层或包层。所述涂层或 包层可以具有比相应的光波导的折射率更低的折射率,从而增强在其中的全内反射。可以 在所述第一光波导或所述第二光波导上安置薄膜。所述薄膜可以具有用于提取光和控制所 提取的光的表面特征。所述薄膜可以使所提取的光偏振。所述第一光波导可以包括用于提 取光并控制光的光学性质的控制元件,并且所述第二光波导可以包括提取光并控制光的光 学性质的控制元件。所述外科手术器械可以进一步包括稳定元件,该稳定元件耦合至所述 光波导并且适于将所述光波导保持于期望的形状。所述第一光波导可以基本上是平面的, 而所述第二光波导可以是凸形或凹形的。所述第一光波导可以具有不同于所述第二光波导 的大小或形状。所述外科手术器械可以进一步包括一个或多个光纤,所述一个或多个光纤 与每个光波导光学地耦合,用于向其输入光。所述外科手术器械还可以具有单一的一体成 型的输入芯柱,该输入芯柱与每个光波导光学地耦合,用于向其输入光。
[0017] 在本发明的另一个方面,一种用于照明术野的方法包括提供具有面向所述术野的 前表面和与之相反的后表面的第一光波导,以及提供具有面向所述术野的前表面和与之相 反的后表面的第二光波导。所述第一光波导和第二光波导用耦合元件耦合在一起。所述方 法还包括以下步骤:关于所述耦合元件致动所述第一光波导和第二光波导以调整所述光波 导之间的角度或曲率半径,以及用从所述光波导提取的光来照明所述术野。
[0018] 所述方法可以进一步包括固定所述第一光波导和第二光波导的位置,从而固定其 间的角度或曲率半径。所述方法还可以包括将所述光波导与外科手术牵开器刀片耦合起 来。
[0019] 在本发明的另一方面,一种柔性照明外科手术器械可以包括可选的具有近端部分 和远端部分的可塑背衬元件、光纤束以及非光纤光波导。所述背衬元件可被操纵成多种形 状,并且所述光纤束具有近侧区和远侧区。所述光纤束在所述近侧区中是圆柱形的,并且所 述光纤束在所述远侧区中是扁平和平面的。所述光纤束可以耦合至所述可塑背衬。所述非 光纤光波导与所述光纤束光学地耦合起来,并且还与所述可塑背衬耦合起来。如同在其他 实施方式中那样,可以在所述波导与所述背衬元件之间安置气隙,或者对所述波导施加包 层或涂层,以防止光损失。
[0020] 所述可塑背衬元件的远端部分可以包括铰接区,以使得所述远端部分比其近端部 分更灵活。所述铰接区可以包括沿着所述可塑背衬元件安置的多个锯齿。所述器械可以进 一步包括安置于所述光纤束的所述近侧区上的应变释放体。所述应变释放体适于减少其扭 结。所述器械还可以包括光连接器,该光连接器与所述光纤束的所述近侧区光学地耦合起 来。
[0021] 所述器械可以进一步包括压接元件,该压接元件压接于所述光纤束周围,从而将 所述光纤束耦合至所述可塑背衬元件。套筒可以安置于所述光纤束的远侧区上并且还安置 于所述光波导的近端部分上。所述套筒可以将所述光波导与所述光纤束耦合起来。所述器 械可以包括框架,该框架耦合至所述可塑背衬元件的远端部分。所述光波导可以安置于所 述框架中。
[0022] 所述可塑背衬元件可以包括沿着其远端部分安置的窗口。所述窗口可被配置用于 收容所述光波导的一部分。所述光波导的近端部分可以包括凸缘区,该凸缘区用于接合所 述可塑背衬的一部分。可以在所述可塑背衬与所述光波导之间安置支柱。所述支柱在其间 形成气隙,用于增强穿过所述光波导的光的全内反射。所述光波导可以包括用于从中提取 光和控制所提取的光的方向的表面特征。所述光波导还可以包括用于控制所述波导的光学 性质的涂层或包层。所述涂层或包层的折射率优选地小于所述波导的折射率。
[0023] 在本发明的另一个方面,一种用于照明工作空间的方法包括提供耦合至可塑背衬 元件的光波导,将所述背衬元件形成为期望的形状,将所述光波导耦合至光源,从所述光波 导提取光,以及照明所述工作空间。形成所述背衬元件可以包括弯折所述背衬元件。
[0024] 在本发明的另一个方面,一种用于照明术野的外科手术照明系统包括用于以光来 照明所述术野的光波导,以及布置成纤维束的多个光纤。所述光波导包括光输入端,并且 通过全内反射经所述波导传输光。所述纤维束光学地耦合至所述光输入端,并且所述束中 的多个纤维优选地具有750 μ m的直径,但也可以是其他大小。所述多个光纤布置在所述束 中,以使得相邻的纤维以安置于其间的间隙空间彼此接合。所述纤维可以是聚合物,或者其 可以是玻璃。
[0025] 所述多个纤维可以布置成具有六边形的外周的束。所述多个纤维在具有750 μπι 的直径时可以包含19个纤维,以形成约3. 5mm直径的束。每三个相邻的纤维可以形成三角 形。所述多个纤维可以布置在纤维的三个同心层中,或者其可以布置成纤维的多个直线行。 可以组合更多的纤维以形成更大尺寸的束。
[0026] 可以在所述束与所述波导的所述光输入端之间安置光学元件。所述光学元件可以 包括透镜、光耦合凝胶、中继杆或空心涂层锥体。所述光学耦合元件可以包括主体,该主体 在一端具有圆形形状并且在相对端具有六边形形状。所述束可以对接耦合至所述波导的所 述光输入端。
[0027] 本发明的这些方面和优势以及其他方面和优势将会在以下的描述和附图中显现。 援引并入
[0028] 本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用而并入本文,其程度 犹如具体地和个别地指出要通过引用而并入每一个别的出版物、专利或专利申请。
【附图说明】
[0029] 本发明的新颖特征在随附权利要求中具体阐明。通过参考对在其中利用到本发明 原理的示例说明性实施方式加以阐述的以下详细描述和附图,将会获得对本发明特征和优 点的更好的理解;在附图中:
[0030] 图IA图示了从光波导的光提取。
[0031] 图IB图示了相对于波导的光提取方向和发散角。
[0032] 图2图示了示例性的水平定向的棱柱状结构。
[0033] 图3A-图4图示了具有棱柱状结构的波纹状波导的示例性实施方式。
[0034] 图5A-图5C图不了具有位于一个表面上的棱镜和位于相对表面上的柱镜的波导 的示例性实施方式。
[0035] 图6图示了具有枕状表面特征的波导的示例性实施方式。
[0036] 图7图示了耦合至外科手术牵开器的波导。
[0037] 图8A-图8B图示了耦合至管状外科手术牵开器的波导。
[0038] 图9A-图9D图示了可塑形波导的示例性实施方式。
[0039] 图IOA-图IOB图示了符合于并附接于牵开器的可塑形波导。
[0040] 图IlA-图IlB图示了由梯形波导节段构成的可塑形波导的示例性实施方式。
[0041] 图IlC图示了由弯曲的波导节段构成的可塑形波导的示例性实施方式。
[0042] 图IlD-图IlE图示了可塑形波导的备选实施方式。
[0043] 图12A-图12B图示了可塑形波导的示例性实施方式。
[0044] 图13图示了可塑形波导的光输入。
[0045] 图14A-图14B图示了应变释放体的实施方式。
[0046] 图15图示了在可塑形波导上的光提取表面特征的使用。
[0047] 图16图示了在可塑形波导上的涂层、包层或薄膜的使用。
[0048] 图17图示了用以将可塑形波导保持于期望构型的稳定构件的使用。
[0049] 图18-图22图示了棱柱状光提取结构的各种特征。
[0050] 图23-图24图示了柱镜状光提取结构的各种特征。
[0051] 图25A-图251图示了另一可塑形光波导。
[0052] 图26图示了纤维以三角形图案的填装。
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