专利名称：手术灯及其术野光斑调节装置与方法
技术领域：
本发明涉及一种手术灯及其术野光斑调节装置与方法，特别是一种可以根据手术切口进行光斑调节的手术灯及其术野光斑调节装置与方法。
背景技术：
手术灯(也称无影灯)是手术室中必不可少的照明元件。目前一般手术灯由一个或者多个灯头组成，每个灯头包含多个发光元件和聚光元件，并通常在术野区域形成一个固定的圆形光斑来照亮手术切口。而通常情况下，多数类型的手术中，其手术切口为长条型或者椭圆形，并且在手术切口周围，特别是切口两侧，需要放置如拉钩、止血钳等手术器械， 如果固定光斑过小，则需要多个手术灯才能覆盖术野，而固定光斑过大时，容易照射到手术器械上，由于手术器械多采用不锈钢加工而成，当手术灯光照射到器械上时会产生反光，这些反光可能直射到医生眼睛造成眩光，干扰医生正常进行手术。因此，现有的手术灯所形成光斑固定，在实际使用中不方便根据实际情况进行调节。
发明内容
为了解决现有技术中手术灯光斑固定不可调的技术问题，有必要提供一种用于手术灯的光斑调节装置。另外，也有必要提供一种手术灯光斑调节方法。同时，也有必要提供一种光斑可调的手术灯。为此，本发明所提供的对应技术方案包括一种手术灯光斑调节装置，其包括一驱动单元、一光斑调节信号输入单元及一光斑调节控制单元，该光斑调节信号输入单元接收操作者输入的光斑调节信号，所述光斑调节控制单元将所述光斑调节信号转换为对应各照明单元的亮度控制信号，所述驱动单元输出与亮度控制信号对应的驱动信号驱动照明单元。一种手术灯光斑调节方法，包括提供一包含多个固定照明单元的手术灯；提供一光斑调节信号输入单元，其接收光斑调节信号，并将其转换为对应的亮度调节信号；提供一光斑调节控制单元，其根据所述的亮度调节信号对所述照明单元的亮度进行调节。一种手术灯，其包括一灯头、多个照明单元和一术野光斑调节装置，该多个照明单元固定于该灯头，该术野光斑调节装置包括一光斑调节控制单元、一光斑调节信号输入单元及一驱动单元，该光斑调节信号输入单元接收操作者输入的光斑调节信号，该光斑调节控制单元将该光斑调节信号转换为对应各照明单元的亮度控制信号，该驱动单元输出与亮度控制信号对应的驱动信号驱动照明单元。本发明所提供的手术灯及其光斑调节装置与方法，在照明单元保持固定不动的情况下，通过调节手术灯中照明单元的亮度而实现对照明单元光斑的调节，使得光斑的调节更为方便，并有利于手术灯的整体造型。
图IA是本发明一实施方式手术灯在进行光斑调节前的光路示意图；图IB是图IA所示手术灯光路对应的光线能量分布图；图2A是图IA所示手术灯在进行光斑调小后的光路示意图；图2B是图2A所示手术灯光路对应的光线能量分布图；图3A是图2A所示手术灯在光斑进一步调小后的光路示意图；图3B是图3A所示手术灯光路对应的光线能量分布图；图4是本发明手术灯一种实施方式的灯头结构示意图；图5A是图4所示手术灯在进行光斑调节前沿图4所示水平对称轴202的光路示意图；图5B是图5A对应的光线能量分布图；图5C是图4所示手术灯在进行光斑调节前沿图4所示垂直对称轴203的光路示意图；图5D是图5C对应的光线能量分布图；图5E是综合图5B及图5D得到的手术灯在术野区域形成的默认术野光斑(圆形光斑)能量分布示意图；图6A是图4所示手术灯在进行光斑调节后沿图4所示水平对称轴202的光路示意图；图6B是图6A对应的光线能量分布图；图6C是图4所示手术灯在进行光斑调节后沿图4所示垂直对称轴203的光路示意图；图6D是图6C对应的光线能量分布图；图6E是综合图6B及图6D得到的手术灯在术野区域形成的调节后术野光斑(椭圆光斑)能量分布示意图；图7是本发明手术灯术野光斑调节装置一种实施方式的示意图。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。请参看图IA及图1B，图IA是本发明手术灯光斑调节方法一实施方式中的手术灯在进行光斑调节前的光路示意图，图IB是图IA对应的光线能量分布图。本实施方式中手术灯由发光二极管(Light Emitting Diode，LED)手术灯灯头组成，当然也可以替换为其他适合于手术室使用的光源。如图所示，灯头1由多个照明单元2、3、4、5、6、7、8和透明玻璃面板16组成，每一照明单元由LED及对应的聚光元件组成。本领域技术人员可以明白在本文中光路图是简化的光路图，其中仅以灯头某一轴线(比如灯头的中心轴或者对称轴)上分布的照明单元为示意，实际使用中灯头中照明单元是阵列分布，并非只排列于一条线上。在初始状态下，这些照明单元2、3、4、5、6、7、8分别发射出不同的光束9、10、11、 12、13、14、15，这些光束具有不同出射方向，照明单元的出射光中心线与玻璃面板16或者灯头正对的投影平面，也即术野区域所在平面以一定角度倾斜相交，其中位于正中的照明单元5可以与投影平面垂直相交。光束经过透明玻璃面板16后照射至手术术野区域17 (图中17仅作为术野区域的一个示意，本领域技术人员可以理解该区域是对应灯头所形成的一个类似平面区域的范围)。其中，光束9、13的中心光线照射于术野区域17上的位置18， 也就是光束9、13的中心光线相交于位置18。光束10、12、14的中心光线照射于术野区域 17上的位置19，光束11、15的中心光线照射于术野区域17上的位置20，这时所有光束大部分能量形成具有一定照明深度的光柱21 (图IB虚线框所示)，在术野区域17内大部分能量集中在区域22内。其中，以距离灯头1米处的光斑中心为中点，并以该处的最大中心照度为基准，分别沿灯头中心轴线远离以及靠近灯头两个相反方向上测量得到其照度为最大中心照度的20%的两个点之间的距离，即为照明深度。同时，对应的从光能量上考虑，如图IB 所示，光束9、13会在术野区域17形成能量分布23，光束10、12、14会在术野区域17形成能量分布24，光束11、15会在术野区域17形成能量分布25，最终能量分布23、24、25在术野区域17叠加形成能量分布26，能量分布26即最终呈现给人眼的术野光斑能量分布。因为人眼直观判断光斑大小的依据为光斑的能量分布，感官上呈现的光斑大小约为中心峰值能量50%的分布区域，即图中27的大小为人眼所感觉到的术野光斑区域。请参看图2A和图2B，当需要改变光斑的大小时，本实施方式中以减小术野光斑为例，通过减少照射在术野光斑外围的照明单元的相对亮度，从而实现调小术野光斑。同时， 也增加照射在术野光斑中心的照明单元的相对亮度，使得光斑调节过程中术野光斑中心最高照度保持不变。本实施方式中，灯头可以是圆形，或者内部照明单元排列成圆形。如图2A所示，从最外围开始，相对减小照射在术野区域17外围位置18、20处的照明单元2、6、4、8的亮度，并同时增加照射在术野区域17中心位置19处的照明单元3、5、7 的亮度，使照明单元2、6、4、8在术野区域17形成减少后的能量分布28、29，使照明单元3、
5、7在术野区域17形成增加后的能量分布30，这时所有光束大部分能量形成具有一定照明深度的光柱31 (图2B虚线框所示)，在术野区域17内大部分能量集中在区域32内，最终能量分布28、29、30在术野区域17叠加形成能量分布33，人眼感官上判断光斑区域为34.通过对比可以看出，光斑区域34要比图IB中光斑区域27小。由前述可知，适当调节灯头内照明单元的相对亮度，即可以达到调节光斑大小的目的。在本文中，所称的相对亮度均是针对基准亮度而言，其中基准亮度可以是照明单元在正常电压电流等默认条件下所产生的亮度。另外所述的外围是相对中心而言，指术野光斑形状的外圈部分，可以根据光斑调节需要设定外围的范围大小。术野光斑中心指术野光斑形状的几何中心，一般情况下位于灯头的中轴线上，当然也可以根据照明单元数量以及所需调节光斑的大小对中心进行扩展，比如对于图IA中照明单元2与8外侧还有更多照明单元，术野光斑对应更大的条件下，如果想要将此情况下的默认光斑大小调节到图IA所示的光斑大小，图IA中位置18、20 也可以与位置19 一同视为光斑中心，对应的，照明单元2、4、6、8与照明单元3、5、7也一并视为照射在术野光斑中心的照明单元。参看图3A和图3B，当需要进一步减小术野区域光斑大小时，可以继续减小照射在术野区域17上位置18、20出的照明单元2、6、4、8的亮度，极端情形是直至关闭照明单元2、
6、4、8，使它们在术野区域17形成的能量分布为零，同时继续增加照射在术野区域17位置 19处的照明单元3、5、7的亮度，使它们在术野区域17形成的能量分布增加为35，这时所有光束大部分能量形成具有一定照明深度的光柱36 (图3B虚线框所示)，在术野区域17内大部分能量集中在区域37内，在术野区域17内形成一个人眼所感知的光斑区域38.通过对比可以看出，视觉上光斑区域38要比图2B中光斑区域34小。同时，通过对比图1A、图 2A和图3A可以看出，在调节光斑大小的过程中，照射到光斑中心的光束方向没有改变，也就是聚焦中心位置不变，从而灯头1所形成的光柱36、31、21在深度方向(即图中垂直术野区域的方向)并没有改变，也就是本发明通过该方法调整术野光斑大小时并不改变手术灯照明深度。相应的，在需要将光斑调回较大光斑的时候，对照明单元的亮度进行相应还原即可。另外，上述实施方式中，除去位于灯头几何中心的照明单元之外，其他照明单元的出射光中心线均与术野区域倾斜相交，通过角度的设定，可以使得位于中轴线(也就是与中心照明单元5出射光中心线重合的轴线)一侧(比如左侧)的部分照明单元，比如照明单元4的光束中心投射到另一侧(右侧)的术野区域(位置20)，而在灯头几何位置上相对4处于更外围(或者说更远离中心)的照明单元3的光束中心则投射到了术野中心，基于此类光线交叉的设置，使得一侧的部分照明单元可以投射到相对另一侧的术野区域，当医生将一侧的部分照明单元挡住的时候，由于另一侧的照明单元仍然可以照射到被挡的一侧，因此可以降低术野区域出现严重阴影的情况。在上述实施方式中，灯头中心即灯头的几何中心，可以与术野光斑中心重合，也可以不重合。本文中以两个中心重合为例，并且中轴线即过这两个中心点的直线。上述实施方式中，通过改变照射在术野区域不同位置的照明单元的亮度，在术野区域形成不同能量分布的光斑，最终在视觉上形成不同大小的术野光斑。光斑大小的调整通过精确的数值计算来确定照射在术野区域不同位置的LED照明单元亮度的比例来实现。 比如上述实施方式中所述的自术野光斑外围到中心依次减小对应照明单元亮度的方式，通过数值的精确计算，设定照明单元亮度的改变量，可以在视觉上使术野光斑均勻地、逐渐地由最小增加至最大，达到调整光斑大小适应不同手术类型和手术切口大小的目的。另外，术野区域光斑大小的调节范围的大小由照明单元照射在术野区域的位置和不同位置上最大和最小能量分布决定。最小光斑大小由照射在术野正中心的照明单元形成的光斑决定，最大光斑由照射在术野光斑最外围的照明单元的照明位置和能量决定，如图 1A、图2A所示位置18、位置19、位置20以及能量分布23、24、25，当增加位置18、19、20的相对距离同时增加能量分布23、25相对值时就可以增加可调的最大光斑，从而增加手术灯大小光斑调节范围；反之，减小18、19、20的相对距离使他们靠近同时减少能量分布23、25相对值就可以减小最大光斑，从而减小手术灯大小光斑调节范围。可以看出，该方法中灯头内部所有照明单元位置固定不动，仅仅需要软件计算、硬件驱动改变照明单元亮度，这样灯头内部不需要运动或者传动机构去改变照明单元光学的出射角度，从而大大简化灯头内部结构。由于没有运动或者传动机构，并且照明单元位置固定，所有灯头内部LED照明单元及所有相关结构件都可以做到紧固在灯头内部，这就提高了手术灯结构的可靠性，减少手术灯的生产、维护、维修成本。同时，可以使得光束聚焦更稳定，光斑控制更为可靠，没有机械运动误差引起的光斑形状变化误差，还可以调节椭圆光斑。另外，由于不需要运动或者传动机构，LED照明单元在灯头内部的位置可以根据需要任意放置，这样手术灯灯头造型也可以任意设计，同时由于没有运动或者传动机构而照明单元厚度较小，因此可以使整个灯头厚度大为减少，从而可以使手术灯造型更加多样化，有利于设计具有优异层流效果的灯头造型，提高层流手术室的无菌效果，减少患者手术过程中被感染的可能性。请参看图4，是本发明手术灯一种实施方式的灯头结构示意图。该灯头201以相互垂直的对称轴202、203为中心形成一个十字形的整体外观，灯头201可以分成相聚于中心点的形状相同的第一区域204、第二区域205、第三区域206、第四区域207，其中第一区域204与第三区域206沿十字的横向，即水平对称轴202的方向设置，并分别被水平对称轴 202分为对称的两部分，而第二区域205与第四区域207沿垂直对称轴203设置，并分别被垂直对称轴203分为对称的两部分。每一区域中都均勻分布有多个照明单元，例如照明单元208。本实施方式所述的十字形包括大致呈十字形的结构，并非特指严格意义上的“十” 字形。另外，在其他的实施方式中，灯头也可以设置为米字形。总的来说，可以将灯头设计成至少包括两部分，或者偶数个部分，两个部分的照明单元在灯头的位置可以正交对称也可以非正交对称，但两部分的各个照明单元出射光束到达术野的位置需要分别近似正交对称。设计时，LED照明单元出射光束到达术野位置时，有些光束中心在术野中心，有些光束中心远离术野一定距离，这样当需要椭圆光斑时保持一个方向所有照明单元亮度不变，增加另一个正交方向照射在术野中心的照明单元亮度，关闭该正交方向照射在远离术野中心的照明单元。请参看图5A，是本实施方式中以水平对称轴202为观察方向的手术灯形成默认光斑(也就是光斑调节之前)的空间截面内光路示意图。本实施方式采用图4所示的灯头形状，但仅以水平对称轴202上设置7个照明单元为例，但本领域技术人员可以理解的是，照明单元个数设置越多，其调节方式以及精度、灵活性可以相应提高，因此本发明手术灯并不限于图示的照明单元数量，可以根据需要灵活选用。照明单元210、211、212、213、214、215 及216分别发射出不同的光束217、218、219、220、221、222、223及224。这些光束具有不同出射方向，照明单元的中心线与玻璃面板16或者灯头正对的投影平面或者术野区域以一定角度倾斜相交，但是位于正中的照明单元213可以与投影平面垂直相交。光束经过灯头的透明玻璃面板224后照射至距离灯头约1米处的手术术野区域中与水平对称轴202平行的水平轴线225，其中光束217、221的中心光线照射于术野区域水平轴线225上的位置226， 也就是光束217、221的中心光线相交于位置227。光束218、220、222的中心光线照射于术野区域水平轴线225上的位置227，光束219、223的中心光线照射于术野区域水平轴线225 上的位置228，这时所有光束照亮水平轴线225上位置229之间范围内所有位置。请参看图5B，是图5A对应的光线能量分布图。从光能量上考虑，光束217、221会在水平轴线225上形成能量分布230，光束218、220、222会在水平轴线225上形成能量分布 231，光束219、223会在水平轴线225上形成能量分布232，最终能量分布230、231、232在水平轴线225上叠加形成能量分布233，能量分布233即最终呈现给人眼的术野光斑能量分布。请参看图5C，本实施方式中以垂直对称轴203为观察方向的手术灯形成默认光斑的空间截面内光路示意图。灯头内部在垂直对称轴203上分布有多个照明单元240、241、 242、213、243、244、245，其中照明单元213处于灯头中心位置，所以也同时位于水平对称轴 202上。这些照明单元240、241、242、213、243、244、245分别发射出不同的光束246、247、248、220、250、251、252，这些光束具有不同出射方向，经过灯头的透明玻璃面板224后照射至距离灯头约1米处的手术术野区域中与垂直对称轴203平行的垂直轴线253。其中光束 246、250的中心光线照射于术野区域垂直轴线253上的位置254，光束247、220、251的中心光线照射于术野区域垂直轴线253上的位置255，光束242、252的中心光线照射于术野区域垂直轴线253上的位置256。这时所有光束照亮垂直轴线253上位于257范围内所有的位置。请参看图5D，是图5C对应的光线能量分布图。从光能量上考虑，光束246、250会在垂直轴线253上形成能量分布258，光束247、220、251会在垂直轴线253上形成能量分布 259，光束242、252会在垂直轴线253上形成能量分布260，最终能量分布258、259、260在垂直轴线253上叠加形成能量分布261，能量分布261即最终呈现给人眼的术野光斑能量分布。请参看图5E，是根据图5B及图5D综合得到的手术灯在术野区域形成的最终术野光斑能量分布示意图。本领域技术人员可以理解的是，图5E是图4中所有照明单元出射光线能量的叠加。第一区域204所有照明单元在轴垂直轴线253附近形成照明光斑262、263、 264以及构成中心照明光斑265的部分能量，第二区域205中所有照明单元在轴水平轴线 225附近形成照明光斑266、267、268以及构成中心照明光斑65的部分能量。同样的，第三区域206及第四区域207形成对称的另一半，此处不再详述。由此，第一区域204、第二区域205、第三区域206及第四区域207在轴水平轴线225、轴垂直轴线253上形成的能量幅值和分布范围大小相同，位置两两正交，四者叠加后将会形成一个圆形光斑。请参看图6A及图6B，是本实施方式中以水平对称轴202为观察方向的手术灯形成调节后光斑的光路示意图及对应的光线能量分布图。灯头内部在水平对称轴202所在的截面上的照明单元210、211、212、213、214、215、216的亮度不改变，则它们发出的光束能量和方向也不改变，最终在术野形成的光能分布也不变，因此，在水平轴线225方向上呈现给人眼的术野光斑能量分布仍与图5E中所示233的一致。请参看图6C及图6D，是本实施方式中以垂直对称轴203为观察方向的手术灯形成调节后光斑的光路示意图及对应的光线能量分布图。对于垂直对称轴203所在截面上的照明单元240、241、242、213、243、244、245，如图6C所示，关闭光束中心照射到位置254、256 的照明单元240、242、243、245，使它们亮度为零，同时增加光束中心照射到位置255的照明单元241、244的亮度，于是垂直轴线253上仅在270范围内的位置被照亮，使照明单元241、 213、244在垂直轴线253上形成能量分布271。最终手术灯在术野区域形成的术野光斑如图6E所示，是四个区域204、205、206、207中所有LED照明单元能量的叠加。其中因为照明单元240、242、243、245被关闭，第一区域204由于照明于边缘部分的LED关闭，剩余所有照明单元仅形成中心照明光斑265的部分能量，第二区域205所有照明单元在水平轴线225 附近形成照明光斑266、267、268以及构成中心照明光斑265的部分能量。同样的，第三区域206及第四区域207形成与第一区域204、第二区域205对称的另外一半能量分布。沿水平轴线225的光能量幅值和分布范围大于沿垂直轴线253的光能量幅值和分布范围，最终四个区域的照明单元发出的光线叠加形成一个椭圆形光斑，也就是通过调节照明单元的亮度，可以调节光斑的形状，使得光斑可以按照手术切口形状进行相应的变化，由此可以避免手术灯发出的光照射到所需范围的地方，从而减少光线对于医生的干扰，更有利于医生的操作。当然，在调节椭圆光斑的时候，第一区域与第三区域被关闭的照明单元也可以开启，但是亮度相对减少。在其他的实施方式中，所有四个区域的照明单元都可以有部分照明单元关闭或者减小亮度，只要两条轴线方向上照明单元照明范围或者照明亮度有所差异， 并且灯头不限于由四个区域组成，可以更多，并且可以按照本发明的思路通过对照明角度、 亮度、照明单元的分布等参数设计获得除椭圆以外的其他光斑形状，关于此点，本领域技术人员可以根据一般的参数设计步骤获得与想要调节的光斑形状匹配的参数，从而获得各种不同的调节方式。以上实施方式只是为便于理解而描述的具体的实施例，本领域技术人员可以轻易改变其中部分元素而获得相同构思的其他具体实施方式
。比如，在描述的第一个实施方式中，除了能调节圆形光斑的大小，也可以根据照明单元的排布情况，在灯头内部开启一个椭圆区域内的照明单元，从而获得一个大致呈椭圆的光斑；在描述的第二个实施方式中，水平轴225方向上的照明单元也可以部分关闭，形成与垂直轴253 —致的光能量分布，也就是减少光线分布范围，从而使得调节后的光斑仍然是圆形，但是整体变小；在前述的两个实施方式中，可以是有规律的分布或者是随机均勻分布。另外，在图2A所对应实施方式中，为了进一步增加无影效果，可以在照明单元2与 3之间增加一照明单元，并使得该照明单元的光斑中心与另一侧的照明单元8的光斑中心重合，同样的，在7与8之间增加一个照明单元使得其光斑中心与2的光斑中心重合。此种情况下，相对于照明单元2或者3，新增加的夹在2与3之间的照明单元的光束中心线与术野区域平面的夹角要更小，同时也就是与中轴线的夹角变大，使得该照明单元可以照射到中轴线另一侧离术野中心更远的区域。基于上述实施方式，对于照明单元的排列，本发明的优选实施方式是通过照明单元出射光倾斜角度的设计，让照射在术野区域某一位置的光线是由分布在灯头多个分散位置上的照明单元的光线合成的，也就是说，照射在术野中心的照明单元均勻地分布在灯头各个位置，而不是集中于灯头中心，同样的，照射在术野外围的照明单元也均勻地分布在灯头各个位置，并不是只分布在灯头的外围。以图4为例，可以在灯头的四个区域靠近中心以及靠近外围的部分，分别挑选几个照明单元，通过倾斜角度的设计，使得这些照明单元的光斑中心在中心位置重合，同样的，也可以在这四个区域靠近中心以及靠近外围的部分分别设定一些照明单元的光斑中心投射到术野光斑外围。也就是说，可以根据术野光斑大小、对于无影效果的需求程度等，将所有照明单元分为N组，其中N为自然数，每一组的多个照明单元均勻分布在灯头中心至外围的区域内，每一组中的多个照明单元分别所形成的光斑在术野区域重合形成为一术野子光斑，并且N组照明单元所形成的N个术野子光斑相互交叠拼接为手术灯的术野光斑。这样，形成每一术野子光斑的照明单元就分散的分布在灯头中心到外围的各个位置。当照射到术野光斑特定位置的照明单元均布在灯头中时，即距离灯头中心远、中、 近位置都有照明单元照射到光斑同一特定位置，并且在围绕灯头中心的圆周方向也是均勻分布的，这样灯头中所有照射在该特定位置的照明单元被医生头部遮拦的几率就非常小， 当医生遮住形成该特定位置光斑的部分照明单元时，还有其他的照明单元可以保证该特定区域的照明亮度，可以获得很好的无影效果。综合来说，形成特定位置的光斑的照明单元在
10整个灯头中分布越均勻广泛，无影效果会越好。根据本发明的宗旨，照明单元在灯头中的分布可以是有规律的分布或者是随机均勻分布，不限于上述实施方式所述。请参看图7，是本发明手术灯术野光斑调节装置一种实施方式的示意图。以上述第一实施方式为基础，该光斑调节装置所应用的手术灯包含有多个照明单元，本图中仅以照明单元2、3作为示意。该光斑调节装置包括光斑调节信号输入单元、光斑调节控制单元及驱动单元。操作者，例如医生，可以通过光斑调节信号输入单元输入光斑调节信号，比如在手术灯上设置的按键、旋钮、滑块等类似的输入单元，或者与手术灯相连接的控制台上所设置的按键、旋钮、滑块等类似的输入单元，用于输入光斑调大、调小或者改变形状等调节信号。输入的光斑调节信号被传送到光斑调节控制单元，该控制单元预先存储了各种调节信号所对应的亮度控制信号，或者根据算法实时计算出亮度控制信号，接下来亮度控制信号被输入到驱动单元，并转化为控制每一照明单元的驱动信号，以使得照明单元按照相应的亮度发光，从而达到调节光斑的目的。亮度的调节可以是按下按键或者转动旋钮后立即达到所需要的调节效果，也就是一步输出调节结果，当然也可以逐步的调节亮度，直到产生所需要的光斑大小或者形状。逐步调节亮度可以通过本领域人员熟知的滑动变阻器改变电流大小来实现，具体不再此说明，但一般技术人员均可根据本发明所揭示的思路通过惯常设计手段获得符合本发明思想的具体实现方案。本实施例中所描述的光斑调节可以通过硬件、软件、固件、或者其组合实现。在其他的实施方式中，光斑调节信号输入单元也可以是手术灯的消毒手柄。消毒手柄在传统含有卤素灯泡的手术灯中被用于通过调节灯泡的相对位置而调节光斑。在本发明的一些实施方式中，可以在手术灯灯头的中心部分，设置经过改进的消毒手柄，比如图2A 中照明单元5的位置替换成一个消毒手柄，或者图5A中照明单元213替换为一个消毒手柄，使得通过消毒手柄的旋转，可以输入多种调节信号，以控制LED照明单元的亮度改变， 从而实现光斑大小的调节。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种手术灯术野光斑调节装置，包括一驱动单元，用于驱动手术灯中多个照明单元发光，其特征在于该调节装置还包括一光斑调节信号输入单元及一光斑调节控制单元，该光斑调节信号输入单元接收操作者输入的光斑调节信号，所述光斑调节控制单元将所述光斑调节信号转换为对应各照明单元的亮度控制信号，所述驱动单元输出与亮度控制信号对应的驱动信号驱动照明单元。
2.如权利要求1所述的手术灯术野光斑调节装置，其特征在于所述光斑调节信号输入单元接收的调节信号包括调小光斑、调大光斑或改变光斑形状。
3.如权利要求2所述的手术灯术野光斑调节装置，其特征在于该光斑调节信号输入单元接收光斑调节信号为调小光斑时，该光斑调节控制单元对应输出亮度相对减小或者亮度为零的控制信号至照射在术野光斑外围的照明单元。
4.如权利要求3所述的手术灯术野光斑调节装置，其特征在于该光斑调节控制单元同时输出亮度增加的控制信号至照射在术野光斑中心的照明单元。
5.如权利要求1-4任意一项所述的手术灯术野光斑调节装置，其特征在于所述光斑调节信号输入单元是按键、旋钮、滑块、手柄之中的一种或者两种以上的组合。
6.一种手术灯术野光斑调节方法，其特征在于提供一包含多个固定照明单元的手术灯；提供一光斑调节信号输入单元，其接收光斑调节信号，并将其转换为对应的亮度调节信号；提供一光斑调节控制单元，其根据所述的亮度调节信号对所述照明单元的亮度进行调节。
7.如权利要求6所述的手术灯术野光斑调节方法，其特征在于当该光斑调节信号输入单元接收光斑调节信号为调小光斑时，该光斑调节控制单元对应输出亮度相对减小或者亮度为零的控制信号至照射在术野光斑外围的照明单元。
8.如权利要求7所述的手术灯术野光斑调节方法，其特征在于该光斑调节控制单元同时输出亮度增加的控制信号至照射在术野光斑中心的照明单元。
9.如权利要求6所述的手术灯术野光斑调节方法，其特征在于所述光斑调节信号输入单元接收的调节信号包括调小光斑、调大光斑或改变光斑形状。
10.一种手术灯，其包括一灯头和多个照明单元，该多个照明单元固定于该灯头，其特征在于该手术灯进一步包括如权利要求1-5任意一项所述的手术灯术野光斑调节装置。
11.如权利要求10所述的手术灯，其特征在于所述灯头为十字形，包括与十字形四个方向顺次对应的第一区域、第二区域、第三区域与第四区域。
12.如权利要求11所述的手术灯，其特征在于当所述光斑调节信号为调节到椭圆光斑时，该光斑调节控制单元控制第一区域与第三区域照射在远离术野光斑中心的照明单元关闭或者减小亮度，或者控制该第二区域与第四区域照射在远离术野光斑中心的照明单元关闭或者减小亮度。
13.如权利要求11所述的手术灯，其特征在于位于第一区域的至少一个照明单元的光斑中心投射在第二区域。
14.如权利要求10所述的手术灯，其特征在于所述多个照明单元的发射光中心线与术野区域平面倾斜相交。
15.如权利要求10所述的手术灯，其特征在于至少两个相邻照明单元的发射光中心线与术野区域平面倾斜相交的夹角相异。
16.如权利要求10所述的手术灯，其特征在于所述照明单元分为N组，每一组的多个照明单元均勻分布在灯头中心至外围，每一组中的多个照明单元分别所形成的光斑在术野区域重合形成为一术野子光斑，并且N组照明单元所形成的N个术野子光斑相互交叠拼接为手术灯的术野光斑，其中N为自然数。
17.如权利要求16所述的手术灯，其特征在于其中至少一组照明单元是亮度由所述手术灯术野光斑调节装置进行控制。
18.如权利要求10所述的手术灯，其特征在于以过灯头中心与术野光斑中心的直线为中轴线，其中位于中轴线一侧的至少一照明单元的光束中心线与中轴线倾斜相交而将其光斑投射在中轴线相对另一侧的术野区域。
19.如权利要求10所述的手术灯，其特征在于所述照明单元由发光二极管以及聚光元件组成。
全文摘要
本发明涉及一种手术灯及其术野光斑调节装置与方法。该手术灯包括一灯头、多个照明单元和一术野光斑调节装置，该多个照明单元固定于该灯头，该术野光斑调节装置包括一光斑调节控制单元、一光斑调节信号输入单元及一驱动单元，该光斑调节信号输入单元接收操作者输入的光斑调节信号，该光斑调节控制单元将该光斑调节信号转换为对应各照明单元的亮度控制信号，该驱动单元输出与亮度控制信号对应的驱动信号驱动照明单元。采用本发明的手术灯可以通过对照明单元亮度的控制实现术野光斑大小、形状等的调节，方便医生根据手术情况调节术野所需光斑。
文档编号F21S4/00GK102458016SQ20101052610
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者王磊 申请人:南京迈瑞生物医疗电子有限公司