一种集成分光器的制作方法

1.本实用新型涉及一种分光器，尤其是一种集成分光器。


背景技术：

2.现有的医用光学设备如手术显微镜、裂隙灯显微镜等，除了配有供主刀医生观察的目镜外，还会根据需要选配助手镜和相机、手机等影像设备，因此经常需要配合分光器使用。以手术显微镜附加外置影像功能为例，通常需要分光器、成像适配器和影像设备三个模块。分光器作为一个独立模块，加装在手术显微镜观察主光路的平行光束中，通过内部设置的分光棱镜将一束光按比例分成两束或多束，分出的光线再经过成像适配器会聚成像，并最终被影像设备获取，使其能够获得主光路的同步影像。由于影像设备的规格多种多样，成像适配器也需要不同的焦距和结构与其配合，因此分光器、成像适配器和影像设备之间均采用可拆卸的连接方式，以方便更换。
3.传统的手术显微镜多为白光照明方式，但由于很多正常组织与病变组织在普通白光照明的条件下并不易分辨，因此现有的手术显微镜越来越多的能够根据不同需求切换不同的照明模式，如荧光照明，由于正常组织和病变组织的被激发光谱存在较大差异，可以迅速准确定位患处并清晰的区分其边界。荧光照明模式下的激发光通常为不同特定波段的单色光，其能量较大，此时需要改变照明光路光源的光谱分布或切换不同光源，而为了优化观察效果和保护操作者眼睛不受光伤害，需要同时在观察主光路中加入荧光滤光片来消除激发光。类似的，分光器分出的外置影像光路中，也需要加入相应的滤光片来达到更好的观察效果。
4.此外比如在牙科治疗和诊断中用手术显微镜观察牙齿时，牙齿本身的釉面和附在上面的唾液都会产生镜面反射，在反射光照明下，入射到牙齿上的光经过镜面反射会直接被人眼或相机接收到，这样就会看到非常亮的亮斑，严重影响细节观察的分辨率和对比度，特别是对影像设备，由于动态范围有限，这种亮斑常常会造成图像完全无法观察，此时需要在光路中加入偏振片，来滤除镜面反射的强干扰光。
5.尽管有些方案中，在观察主光路中分光器之前就已经加入了滤光片结构，改善了主镜目视光学系统的观察效果，但由于影像设备与人眼的响应特性并不相同，影像设备往往需要额外的滤光片来达到最佳的观察效果。
6.因此在现有技术中，以上情况均需要拆开分光器、成像适配器或影像设备之间的连接结构，加入相应的滤光片，或直接更换为已配置有相应滤光片的专用分光器、成像适配器或影像设备。无论哪种操作都需要额外的配件并进行繁琐的拆装步骤，耗费时间和精力，同时还可能增加额外的成本，如在手术进程中更换更会带来较高的风险。


技术实现要素：

7.为解决上述问题，本实用新型提供一种结构简单、无需拆装分光器或成像适配器，适用范围广、成本低、滤光片更换简单、迅速的一种集成分光器，具体技术方案为：
8.一种集成分光器，包括分光座、安装在分光座上的分光接口和分光棱镜，所述分光棱镜分别与所述分光接口和所述分光座顶部的目镜孔相对应；所述分光接口不少于一个，还包括：滤光固定装置，所述滤光固定装置活动安装在所述分光座上，且位于所述分光接口与所述分光棱镜之间；及滤光片，所述滤光片不少于一个，且均安装在所述滤光固定装置上，所述滤光固定装置用于将滤光片装入或移出所述分光接口与所述分光棱镜之间。
9.优选的，所述滤光固定装置包括不少于一个的滤光板，所述滤光板上装有不少于一个的滤光片，所述分光座上设有不少于一个的滤光插槽，所述滤光插槽位于所述分光接口与所述分光棱镜之间，所述滤光板活动插在所述滤光插槽内。
10.进一步的，还包括连接板，所述连接板的两端均装有滤光板。
11.优选的，所述滤光固定装置包括第一滤光环，所述第一滤光环上装有不少于一个的滤光片，所述分光座上设有环形的滤光槽，所述滤光槽位于所述分光接口与所述分光棱镜之间，所述第一滤光环活动安装在所述滤光槽内。
12.进一步的，所述滤光固定装置还包括第二滤光环，所述第二滤光环上装有不少于一个的滤光片，所述第二滤光环活动插在所述滤光槽内，且与所述第一滤光环同轴线设置。
13.进一步的，还包括转动装置，所述转动装置包括：第一锥齿轮，所述第一锥齿轮转动安装在所述分光座上；第一旋钮，所述第一旋钮与所述第一锥齿轮连接；第一锥齿环，所述第一锥齿环固定在所述第一滤光环上，且与所述第一锥齿轮啮合，所述第一滤光环转动安装在所述滤光槽内，所述第一锥齿轮用于通过所述第一锥齿环驱动所述第一滤光环转动；第二锥齿轮，所述第二锥齿轮转动安装在所述分光座上；第二旋钮，所述第二旋钮与所述第二锥齿轮连接；及第二锥齿环，所述第二锥齿环固定在所述第二滤光环上，且与所述第二锥齿轮啮合，所述第二滤光环转动安装在所述滤光槽内，所述第二锥齿轮用于通过所述第二锥齿环驱动所述第二滤光环转动。
14.进一步的，还包括定位装置，所述定位装置包括弹簧片或球头柱塞，所述定位装置用于所述滤光固定装置的固定和定位。
15.优选的，还包括目镜滤板，所述目镜滤板上装有不少于两个的滤光片，所述目镜滤板转动安装在分光座上，且位于所述分光棱镜与目镜之间，用于目镜的滤光。
16.优选的，还包括直角棱镜或反射镜，所述直角棱镜或反射镜用于无目镜时替换分光棱镜。
17.与现有技术相比本实用新型具有以下有益效果：
18.本实用新型提供的一种集成分光器采用可切换的滤光固定装置来更换滤光片，结构简单、无需拆装分光器或成像适配器，适用范围广、成本低、滤光片更换简单、迅速。
附图说明
19.图1是实施例一的结构示意图；
20.图2是滤光板的结构示意图；
21.图3是有目镜时分光器分光和滤光的光路图；
22.图4是无目镜时分光器分光和滤光的光路图；
23.图5是实施例二的结构示意图；
24.图6是实施例三的结构示意图；
25.图7是实施例四的结构示意图；
26.图8是第一滤光环的结构示意图；
27.图9是实施例四沿锥形齿轮轴线的剖视图；
28.图10是实施例四沿球头柱塞轴线的剖视图；
29.图11是实施例七的结构示意图；
30.图12是实施例八的结构示意图；
31.图13是集成分光器与成像适配器和影像设备的连接结构示意图。
具体实施方式
32.现结合附图对本实用新型作进一步说明。
33.实施例一
34.如图1至图13所示，一种集成分光器，包括分光座1、安装在分光座1上的分光接口11和分光棱镜12，分光棱镜12分别与分光接口11和分光座1顶部的目镜孔13相对应；分光接口11不少于一个，分光棱镜12与分光接口11一一对应，还包括：滤光固定装置，滤光固定装置活动安装在分光座1上，且位于分光接口11与分光棱镜12之间；及滤光片3，滤光片3不少于一个，且均安装在滤光固定装置上，滤光固定装置用于将滤光片3装入或移出分光接口11与分光棱镜12之间。
35.分光接口11设有一个或一个以上，能满足多种分光需求。通常设有一个分光接口11或两个分光接口11。
36.滤光固定装置用于固定滤光片3，使分光棱镜12分出的光线经过滤光片3后进入感光元件921。
37.滤光片3的种类可以根据需要选择。
38.滤光固定装置活动安装在分光座1上，从而无需拆装分光器，只需要拆装滤光固定装置即可，并且便于根据需要安装不同种类的滤光片3，适用范围广，成本低，更换简单、迅速，降低了手术过程中更换滤光片3的风险。
39.目镜孔13与显微镜的双目镜筒相对应，用于光线进入到双目镜筒中。
40.如图1和图2所示，滤光固定装置包括不少于一个的滤光板21，滤光板21上装有不少于一个的滤光片3，分光座1上设有不少于一个的滤光插槽，滤光插槽位于分光接口11与分光棱镜12之间，滤光板21活动插在滤光插槽内。
41.滤光板21可以方便的插入和拔出，根据需要选择装有相对应的滤光片3的滤光板21，将滤光板21插到滤光插槽内，并使滤光片3位于分光棱镜12与分光接口11之间，实现滤光。
42.当滤光板21上装有一个滤光片3时，滤光板21只能实现一种滤光，切换不同的滤光时需要整体更换滤光板21。当滤光板21上装有多个滤光片3，且各个滤光片3不同时，一个滤光板21能实现多种滤光，切换不同滤光时只需要在滤光槽内移动滤光板21，使相应的滤光片3位于分光接口11与分光棱镜12之间。
43.滤光插槽与分光接口11的数量一致，即一个分光接口11对应一个滤光插槽。每个分光接口11均独立使用滤光板21，相互不干涉。设有一个分光接口11时设置一个滤光插槽，分光接口11设有两个时设置两个滤光槽。
44.在不少于一个的实施例中，滤光板21上设有通孔，通孔实现空档功能，在不需要滤光片3时直接将分光棱镜12分出的光线通过通孔送入感光元件921中。
45.通光孔41使滤光板21保持插在滤光插槽内，避免滤光插槽漏光。
46.滤光固定装置除了安装常规的滤光片3，还可以安装偏振滤光片、激光防护片或光阑片等。
47.通过滤光固定装置实现光路中增加了滤光片3，结构简单，更换方便。
48.如图13所示，分光器与成像适配器91连接，成像适配器91与影像设备92连接。
49.在不少于一个的实施例中，还包括直角棱镜15或反射镜，直角棱镜15或反射镜用于显微镜无目镜时替换分光棱镜12。
50.如图3所示，分光座1的底部与显微镜镜身连接，光线通过分光棱镜12分光后其中一路光线经过滤光片3后被成像适配器91中的反射棱镜911反射到影像设备92中的感光元件921上，另一路光线进入显微镜的双目镜筒中。
51.针对无需目视直接观察，仅需要采集图像，即无目镜结构的手术显微镜时分光棱镜12可替换为直角棱镜15、反射镜或其他转折光线的光学元件。
52.如图4所示，分光座1的底部与显微镜镜身连接，光线通过直角棱镜15反射后经过滤光片3后被成像适配器91中的反射棱镜911反射到影像设备92中的感光元件921上。
53.实施例二
54.如图5所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：分光接口11对称设有两个，滤光插槽对称设有两个；还包括连接板22，连接板22的两端均装有滤光板21。
55.连接板22实现两个滤光板21同步拆装。
56.在不少于一个的实施例中，还包括插拔杆23，插拔杆23固定在连接板22上。插拔杆23实现两个滤光板21同步插入和拔出，使用方便。
57.实施例三
58.如图6至图10所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：滤光固定装置包括第一滤光环4，第一滤光环4上装有不少于一个的滤光片3，分光座1上设有滤光槽，滤光槽位于分光接口11与分光棱镜12之间，第一滤光环4活动安装在滤光槽内。
59.第一滤光环4为圆环，可以装有多个滤光片3，并且不凸出分光器，避免干涉其他设备，并且使用更加方便，可以在滤光槽内转动。
60.具体的，第一滤光环4可以装有一个滤光片3、装有两个滤光片3、装有三个滤光片3、装有四个滤光片3、装有五个滤光片3或装有六个滤光片3，滤光片3的数量可以根据结构大小具体设置。
61.通过旋转第一滤光环4实现滤光片3的切换，使用更加方便，并且能够避免灰尘进入到分光器的内部。
62.实施例四
63.如图7至图9所示，在上述实施例三的基础上，还包括转动装置，转动装置包括：第一锥齿轮52，第一锥齿轮52转动安装在分光座1上；第一旋钮53，第一旋钮53与第一锥齿轮52连接；及第一锥齿环42，第一锥齿环42固定在第一滤光环4上，且与第一锥齿轮52啮合，第一滤光环4转动安装在滤光槽内，第一锥齿轮52用于通过第一锥齿环42驱动第一滤光环4转动。
64.转动装置可以方便的转动第一滤光环4，实现滤光片3的切换，切换不同的滤光片3介入分光光路，满足不同的滤光需求。
65.如图6至图10所示，分光座1的两侧对称设有分光接口11，第一滤光环4上设有两组滤光，两组滤光分别与两个分光接口11相对应，每组滤光设有三个滤光片3和一个通光孔41，实现一个空档和三个滤光档调节。
66.两组滤光可以对称设置，实现两侧的分光接口11同步滤光，即两个分光接口11始终是同种滤光。两组滤光也可以各自独立，实现两个分光接口11进行不同的滤光。
67.常规操作时，手术显微镜在白光模式下运行，照明光线能量集中在波长约400～700nm的可见光波段，此时为了避免环境中非可见光的干扰，影像设备92需要配置截止波长为750nm左右的光学低通滤波器olpf，高于此波长的光线被滤除。
68.而当需要使用icg造影功能时，手术显微镜切换为相应的荧光模式或白光荧光混合模式，荧光照明光线波长通常为780nm，而其照射在生物组织后激发出的荧光波长为800nm～850nm左右，此时配置750nm光学低通滤波器的影像设备92已完全无法获取荧光图像，因此必须去除原有的olpf。同时由于激发出荧光亮度极低，为了提高获取图像的对比度，需要配置800nm的高通滤波器来滤除其他波长的光线。
69.由于不同科室、病症等的诊查需求不同，所使用的荧光波长多种多样，因此同一手术显微镜常设置有两种不同波长的荧光，此时影像设备92需要配置的滤波器也不相同。
70.以上情形下，对于外置影像系统，现有技术均需要拆开分光器、成像适配器91或影像设备92之间的连接结构，加入相应的滤光片3，或直接更换为已配置有相应滤光片3的专用分光器、成像适配器91或影像设备92。
71.采用图6方案，滤片一设置为750nm的olpf，滤片二设置为800nm高通滤波器，滤片三可根据需求设置为另一波段的滤波器，三种滤波器可根据需求手动或电动旋转切换，保证多种工作模式下的影像设备92都可以捕获到正确的目标图像。影像设备92可设置在分光器的左、右任意一侧，均可实现四档(三档+空挡)不同滤波效果。
72.若只有一个分光接口11可以设置一个空档和七个滤光档调节。
73.实施例五
74.如图11所示，在上述实施例三的基础上，滤光固定装置还包括第二滤光环7，第二滤光环7上装有不少于一个的滤光片3，第二滤光环7活动插在滤光槽内，且与第一滤光环4同轴线设置。
75.第一滤光环4活动套在第二滤光环7上，实现双层滤光环，进而实现两个滤光片3叠加使用，实现更多的滤光效果。也可以单独使用其中一个滤光环，第一滤光环4和第二滤光环7上均设有通光孔41，通光孔41可以实现一个滤光片3作用或无滤光。
76.实施例六
77.在上述实施例五的基础上，还包括转动装置，转动装置包括：第一锥齿轮52，第一锥齿轮52转动安装在分光座1上；第一旋钮53，第一旋钮53与第一锥齿轮52连接；第一锥齿环42，第一锥齿环42固定在第一滤光环4上，且与第一锥齿轮52啮合，第一滤光环4转动安装在滤光槽内，第一锥齿轮52用于通过第一锥齿环42驱动第一滤光环4转动；第二锥齿轮，第二锥齿轮转动安装在分光座1上；第二旋钮，第二旋钮与第二锥齿轮连接；及第二锥齿环，第二锥齿环固定在第二滤光环7上，且与第二锥齿轮啮合，第二滤光环7转动安装在滤光槽内，
第二锥齿轮用于通过第二锥齿环驱动第二滤光环7转动。
78.第一锥齿轮52也第二锥齿轮设置在分光座1的外圆面上，且分别位于顶部和底部。
79.实施例七
80.如图8和图10所示，在上述任一项实施例的基础上，还包括定位装置，定位装置包括弹簧片或球头柱塞6，定位装置用于滤光固定装置的固定和定位。
81.滤光固定装置上设有定位槽，弹簧片或球头柱塞6压在定位槽内实现固定和定位。
82.具体的，弹簧片或球头柱塞6固定在分光座1上，滤光板21或滤光环上均设有定位槽，弹簧片或球头柱塞6通过定位槽固定和定位滤光板21或滤光环。定位槽与滤光片3一一对应。
83.如图8和图10所示，第一滤光环4的顶部设有第一定位槽43，球头柱塞6压在第一定位槽43内，使滤光片3位于分光接口11与分光棱镜12之间，且正对着分光接口11和分光棱镜。
84.实施例八
85.在上述任一项实施例的基础上，如图11所示，还包括目镜滤板8，目镜滤板8上装有不少于两个的滤光片3，目镜滤板8转动安装在分光座1上，且位于分光棱镜12与目镜之间，用于目镜的滤光。
86.目镜滤板8为圆板或圆盘状，能够转动。目镜滤板8也可以通过球头柱塞进行定位。
87.目镜为双目镜时，目镜滤板8的滤光片3的数量为偶数，并且每种类型的滤光片3均设有两个，使双目镜滤光相同。当目镜为单目镜时，滤光片3的数量可以根据大小设置。
88.一种分光器的分光方法，将装有不少于一个的滤光片的滤光板插入到分光棱镜与分光接口之间进行滤光，或旋转装有不少于一个的滤光片的滤光环进行滤光，其中所述滤光环位于所述分光棱镜与所述分光接口之间。
89.旋转转动安装在分光座上，且装有不少于两个滤光片的目镜滤板，使滤光片位于目镜与分光棱镜之间。
90.分光器任意一侧理论上可实现16种(1空挡+6单独+9搭配)不同的滤波效果。例如：在图11基础上，滤光配置如下：
91.1)第一滤光环4上可以放置偏振滤波片，实现消除镜面反射强干扰光，提高成像对比度的效果；
92.此外比如在牙科治疗和诊断中用手术显微镜观察牙齿时，牙齿本身的釉面和附在上面的唾液都会产生镜面反射，在反射光照明下，入射到牙齿上的光经过镜面反射会直接被人眼或相机接收到，这样就会看到非常亮的亮斑，严重影响细节观察的分辨率和对比度，特别是对影像设备92，由于动态范围有限，这种亮斑常常会造成图像完全无法观察，此时需要在光路中加入偏振片，来滤除镜面反射的强干扰光。
93.2)第一滤光环4上可以放置激光防护片，拦截指定波长的激光光束，保护影像设备92，特别是高敏感度感光元件921；
94.手术中常常需要使用激光对患处进行治疗，由于激光的方向性好，亮度高，其在手术器械等表面的反射光束有可能进入显微镜观察光路，对影像设备92中的高敏感度感光元件921造成破坏。
95.3)第一滤光环4也可以放置通光孔41径不同的光阑片(空间滤波器)，实现改变成
像景深或减少杂光干扰的效果。
96.不同孔径的光阑可改变通过的光束孔径，改变成像的高低频分布，调整成像的景深范围，同时减少通常位于视场外围的干扰杂光。
97.第一滤光环4上的偏振滤光片3、激光防护片和光阑片可以与第二滤光环7上的常规滤光片3配合使用。
98.以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型权利要求的保护范围之内。