离焦式无影手术灯的制作方法

本发明涉及一种手术灯，特别是涉及一种离焦式无影手术灯。
背景技术：
：无影手术灯，是外科手术中经常被使用到的照明灯具，具有无影、冷光、高亮度等特点，用以在医护人员手术期间照明手术部位而不出现阴影。传统的无影手术灯，主要是通过设置在灯头四周的多面反光镜反射到手术部位，或者是经由曲面灯头设计的多光源弧形照射到手术部位，以达到无影的照明效果。但是，传统的无影手术灯因其固有、复杂的光学结构，导致其出光效率低、光照不够均匀。因此，传统的无影手术灯存在着出光效率低的问题。技术实现要素：基于此，有必要针对离焦式无影手术灯存在着出光效率低的问题，提供一种离焦式无影手术灯。一种离焦式无影手术灯，包括：环形阵列光源、环形阵列透镜以及调焦装置；所述环形阵列光源包括多个单体光源；所述多个单体光源沿所述离焦式无影手术灯的几何中心呈环状阵列设置；所述环形阵列透镜包括多个透镜单元；所述多个透镜单元沿所述几何中心呈环状刚性连接，并相对于所述环形阵列光源平行且非同轴阵列设置；所述多个透镜单元的焦距相同；所述调焦装置设置于所述几何中心，其靠近所述几何中心的一端与所述环形阵列光源固定连接，并与所述环形阵列透镜连接；所述调焦装置用于调节所述环形阵列透镜与所述环形阵列光源之间的距离，以使所述环形阵列透镜沿光轴上下移动。本发明提供的离焦式无影手术灯，包括有多个单体光源组成的环形阵列光源，以及多个透镜单元组成的环形阵列透镜，其中环形阵列光源与环形阵列透镜平行且非同轴设置。此外，还设置有与环形阵列光源固定连接的调焦装置，以控制环形阵列透镜沿光轴上下移动，使环形阵列透镜与环形阵列光源之间的间距可调，即离焦式无影手术灯的光斑尺寸可调。采用本发明，能够控制多个光斑在无影光照区的工作面重叠，从而增强离焦式无影手术灯的出光效率、降低无影手术灯的制作成本。在其中一个实施例中，所述环形阵列光源的单体光源间距大于所述环形阵列透镜的透镜单元间距。在其中一个实施例中，所述多个单体光源与所述多个透镜单元的数量相同。在其中一个实施例中，所述环形阵列光源包括至少两组环形阵列光源，则所述环形阵列透镜包括至少两组环形阵列透镜。在其中一个实施例中，所述环形阵列光源包括2～6组环形阵列光源，则所述环形阵列透镜包括2～6组环形阵列透镜。在其中一个实施例中，所述环形阵列透镜通过竖直滑动槽沿光轴上下移动。在其中一个实施例中，所述环形阵列透镜远离所述调焦装置的一端固定连接有灯体外壳。在其中一个实施例中，所述调焦装置包括调焦螺杆和调焦螺套；所述调焦螺杆的表面套接有所述调焦螺套；所述调焦螺杆与所述环形阵列光源固定连接；所述调焦螺套与所述环形阵列透镜连接。在其中一个实施例中，所述调焦螺套的表面设置有与所述环形阵列透镜活动连接的水平滑动槽。在其中一个实施例中，所述多个透镜单元为正六边形透镜单元；所述环形阵列透镜由所述正六边形透镜单元构成蜂窝状透镜。附图说明图1为一个实施例中离焦式无影手术灯的结构示意图；图2为一个实施例中离焦式无影手术灯单光源透镜的光路示意图；图3为一个实施例中离焦式无影手术灯双光源透镜的光路示意图；图4为一个实施例中环形阵列光源的结构示意图；图5为一个实施例中环形阵列透镜的结构示意图；图6为一个实施例中离焦式无影手术灯的a处结构放大示意图；图7为另一个实施例中离焦式无影手术灯的结构示意图。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，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的
技术领域：
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。参考图1，图1是一个实施例中离焦式无影手术灯的结构示意图，在一个实施例中，提供一种离焦式无影手术灯，包括：环形阵列光源10、环形阵列透镜20以及调焦装置30。环形阵列光源10包括多个单体光源，环形阵列光源10由多个单体光源沿离焦式无影手术灯的几何中心呈环状阵列设置；多个单体光源可以是led光源，多个led光源可以集成在一片光源集成板上，构成环形阵列光源10。环形阵列透镜20包括多个透镜单元；多个透镜单元可以是球面聚光透镜，也可以是非球面聚光透镜等其它形式的聚光透镜，但多个透镜单元的焦距相同。环形阵列透镜20由多个透镜单元沿离焦式无影手术灯的几何中心呈环状刚性连接，并相对于环形阵列光源10平行设置，环形阵列透镜20用于对环形阵列光源10发出的光进行聚光处理，以调节光路，使经过环形阵列透镜20的多束光形成无影光斑。此外，环形阵列透镜20之间采用活动式连接，即当环形阵列透镜20包括有内环透镜和外环透镜时，内环透镜将作为外环透镜的施力物，外环透镜将根据内环透镜的施力方向沿光轴方向上下移动。同时，环形阵列透镜20与环形阵列光源10非同轴设置，使环形阵列光源10偏离环形阵列透镜20的焦点，以使离焦式无影手术灯的无影光斑强度均匀。调焦装置30设置于离焦式无影手术灯的几何中心，其靠近几何中心的一端与环形阵列光源10固定连接，连接方式可以是端面固定连接，也可以是卡扣固定连接。同时，调焦装置30与环形阵列透镜10的连接方式可以是固定连接，也可以是活动连接。其中，当调焦装置30与环形阵列透镜10固定连接时，调焦装置30可以是可伸缩装置，通过控制调焦装置30沿光轴方向上下伸缩移动，使固定连接于调焦装置30侧面的环形阵列透镜20能够沿光轴方向上下移动，从而控制环形阵列透镜20与环形阵列光源10之间的距离；当调焦装置30与环形阵列透镜10活动连接时，调焦装置30可以是可旋转装置，通过控制调焦装置30以光轴为轴心顺时针或逆时针旋转，使活动连接于调焦装置30侧面的环形阵列透镜20能够沿光轴方向上下移动，该活动连接的方式可以是在调焦装置30侧面设置滑动槽的滑动连接，也可以是在环形阵列透镜20靠近调焦装置30的一端设置滑动槽，并与调焦装置30的侧面凸起形状契合的滑动连接。本发明提供的离焦式无影手术灯，包括有多个单体光源组成的环形阵列光源，以及多个透镜单元组成的环形阵列透镜，其中环形阵列光源与环形阵列透镜平行且非同轴设置。此外，还设置有与环形阵列光源固定连接的调焦装置，以控制环形阵列透镜沿光轴上下移动，使环形阵列透镜与环形阵列光源之间的间距可调，即离焦式无影手术灯的光斑尺寸可调。采用本发明，能够控制多个光斑在无影光照区的工作面重叠，从而增强离焦式无影手术灯的出光效率、降低无影手术灯的制作成本。在一个实施例中，环形阵列光源10的单体光源间距大于环形阵列透镜20的透镜单元间距。其中，环形阵列光源10的单体光源间距为w，环形阵列透镜20的透镜单元间距为d，d<w。本发明所提出的离焦式无影手术灯可提高出光效率，因此在本实施例中，提出一种光斑可调方案。其中，可参考图2，图2是一个实施例中离焦式无影手术灯单光源透镜的光路示意图，如图2所示，环形阵列透镜20中的一个透镜单元为21，该透镜单元20的轴心为o，环形阵列光源10中的一个单体光源为mn，则物距表示为li，像距表示为lp，单体光源mn发出的光经过透镜单元21后的无影光照区为mn，则光斑直径为mn。在实际应用中，离焦式无影手术灯的环形阵列光源10和环形阵列透镜20包括有多个单体光源和透镜单元，若所有的单体光源和透镜单元均同轴设置，则如图3所示，图3是一个实施例中离焦式无影手术灯双光源透镜的光路示意图，其环形阵列光源10中的一个单体光源mn经过透镜单元21后的无影光照区为mn，若单体光源mn的相邻单体光源设置于sn1处，则其经过透镜单元22后的无影光照区为ns，此时光斑直径mn与光斑直径ns不重叠，但若将单体光源mn的相邻单体光源设置于m1n1处，则经过透镜单元22后的无影光照区为mn，光斑重合。此时，n1点偏离轴心o的距离为sn1，则非同轴设置的单体光源相对于透镜单元轴心o存在有一个偏心值δn，该偏心值的计算公式为δn＝n×d×(li÷lp)；n≥0；w＝n×(δn+d)。其中，n表示相邻单体光源m1n1与中心单体光源mn的间隔距离倍数；d表示透镜单元间距；li表示环形阵列光源10与环形阵列透镜20之间的物距；lp表示环形阵列透镜20与无影光照区之间的像距。若li＝22mm，lp＝1000mm，d＝45mm，则环形阵列光源10的其中一个偏心值δn＝1×45×(22÷1000)＝0.99mm；w＝0.99+45＝45.99mm。但在实际应用中，环形阵列透镜20存在一定厚度，而环形阵列透镜20的厚度对偏心值存在影响，则本发明将环形阵列透镜20厚度对偏心值的影响设定为一个影响值k。则偏心值的计算公式为：δn＝k×n×d×(li÷lp)；n≥0。具体地，可参考图3，不同参数设置下的离焦式无影手术灯具有不同的k值。为了便于计算，在仿真软件中将该离焦式无影手术灯的物高设置ns，即物高可表示为透镜单元间距d的整数倍，同时设置多个透镜单元轴心等距，则图3中的像高sn可顺序表示为sn1、sn2、sn3等，则离焦式无影手术灯中所有偏心值的计算公式为：sn1＝δ1＝k×1×d×(li÷lp)、sn2＝δ2＝k×2×d×(li÷lp)、sn3＝δ3＝k×3×d×(li÷lp)等。此时，在仿真软件中设置不同的物高可相应计算出k至，如下表所示：物高0d2d3d4d5d6d实际像高00.991.982.973.964.955.94透镜单元像高00.721.452.192.943.74.47k值11.3751.3661.3561.3471.3381.329如上表所示，随着透镜单元数量的增多，k至逐渐减小。若离焦式无影手术灯中设置有6组环形阵列透镜20，以及6组环形阵列光源10，且单体光源按正六边形呈环状排列、透镜单元按正六边形呈环状连接，则此时的k值可计算得出：k＝(1.375+1.366+1.356+1.347+1.338+1.329)÷6≈1.352，则此时环形阵列透镜10中，每组环形阵列光源10的偏心值计算可表示为：δn＝1.352×n×d×(li÷lp)。需要说明的是，此时透镜单元数量小于等于127的偏心值为δn＝1.352×n×d×(li÷lp)，则当n＝0时，δn＝0；当n≤127时，δn＝1.352×n×d×(li÷lp)。在实际应用中，改变离焦式无影手术灯的光学结构参数或透镜材料，则k值不一定由上述公式计算得出，以实际系统设计为准。因此，在本实施例的离焦式无影手术灯中，环形阵列光源10与环形阵列透镜20非同轴设置，设置参数存在一个偏心值，该偏心值的计算方式可根据上述公式计算得出，则根据计算得到的偏心值来设置单体透镜相对于透镜单元轴心的距离，即可使多个光斑在无影光照区的工作面重叠，从而增强离焦式无影手术灯的出光效率，并降低对离焦式无影手术灯的制作成本。在一个实施例中，多个单体光源与多个透镜单元的数量相同。具体地，离焦式无影手术灯的构成包括环形阵列光源10和环形阵列透镜20，环形阵列光源10是由多个单体光源组成，环形阵列透镜20是由多个透镜单元组成，在本实施例中，多个单体光源与多个透镜单元的数量相同，即无论离焦式无影手术灯包括有多少组环形阵列光源10，或是多少组环形阵列透镜20，其存在对应关系的环形阵列光源10上的单体光源数，与环形阵列透镜20上的透镜单元数量相等，以此形成单体光源与透镜单元一一对应的结构，避免因单体光源与透镜单元的数量差导致无影光照区域的光斑强度不均匀。在一个实施例中，环形阵列光源10包括至少两组环形阵列光源10，则环形阵列透镜20包括至少两组环形阵列透镜20。具体地，环形阵列光源10是由多个单体光源组成的环形阵列光源10，环形阵列透镜20是由多个透镜单元组成的环形阵列透镜20。在本实施例中，离焦式无影手术灯的环形阵列光源10和环形阵列透镜20应分别至少包括两组，方可由调焦装置30调节其中一组环形阵列透镜20，来改变其中一组环形阵列光源10与环形阵列透镜20之间的距离。其中，环形阵列光源10的结构示意图可参考4，图4为一个实施例中环形阵列光源的结构示意图。如图4所示，包括有3组环形阵列光源10，环形阵列光源10沿离焦式无影手术灯的几何中心o呈环状设置，可具体为呈正六边形环状设置，第一圈环形阵列光源包括有6个单体光源；第二圈环形阵列光源包括有12个单体光源；第三圈环形阵列光源包括有18个单体光源。其中，环形阵列透镜20的结构示意图可参考图5，图5为一个实施例中环形阵列透镜的结构示意图。如图5所示，包括有6组环形阵列透镜20，其透镜单元可以是正六边形结构，且对应于各组环形阵列光源10中单体光源的数量，环形阵列透镜20中的第一组环形阵列透镜包括有6个透镜单元，第二组环形阵列透镜包括有12个透镜单元，第三组环形阵列透镜包括有18个透镜单元，以此类推。在本实施例中，提出一种离焦式无影手术灯，该离焦式无影手术灯至少包括有两组环形阵列光源，且相应至少包括由两组环形阵列透镜，单组中的单体光源与透镜单元的数量不限，但保持一致，并且环形阵列光源与环形阵列透镜非同轴设置。在一个实施例中，环形阵列光源10包括至少2～6组环形阵列光源10，则环形阵列透镜20包括至少2～6组环形阵列透镜20。具体地，环形阵列光源10的结构示意图可参考图4，图4所示包括有3组环形阵列光源，每组环形阵列光源中的单体光源沿离焦式无影手术灯的几何中心o呈正六边形环状设置，该单体光源可以是led光源，则第一组环形阵列光源包括有6个led光源，以此类推。环形阵列透镜20的结构示意图可参考图5，图5所示包括有6组环形阵列透镜，每组环形阵列透镜中的透镜单元沿离焦式无影手术灯的几何中心呈正六边形环状设置，该透镜单元可以是球面聚光透镜，也可以是非球面聚光透镜等其它形式的聚光透镜，则第一组环形阵列透镜包括有6个聚光透镜，且6个聚光透镜之间固定连接，每组环形阵列透镜可以是一片式压模制成，也可以是单个的聚光透镜粘接固定制成。更具体地，可参考图1，图1所示的离焦式无影手术灯包括有6组环形阵列光源10，以及6组环形阵列透镜20；靠近离焦式无影手术灯几何中心的环形阵列透镜20与调焦装置30连接；环形阵列光源10的单体光源间距大于环形阵列透镜20的透镜单元间距；调焦装置30被调节时，与其连接的环形阵列透镜20沿光轴方向上下移动，即靠近或远离环形阵列光源10，将带动相邻组环形阵列光源20同向移动，此时，环形阵列透镜20与环形阵列光源10的距离逐渐减小，则无影光照区的光斑直径逐渐增大。在一个实施例中，环形阵列透镜20通过竖直滑动槽沿光轴上下移动。其中，可参考图6，图6是一个实施例中离焦式无影手术灯的a处结构放大示意图。图6中所示结构为两组环形阵列透镜20连接处的俯视结构，该连接结构的连接方式为滑动连接，即在环形阵列透镜20的一端设置竖直滑动槽，在与之相邻的环形阵列透镜20的另一端设置与该竖直滑动槽契合的凸起结构，以使各组环形阵列透镜20能够通过此竖直滑动槽沿光轴上下移动。在一个实施例中，环形阵列透镜20远离调焦装置30的一端固定连接有灯体外壳。具体地，在实际应用中，离焦式无影手术灯还包括有灯体外壳。当环形阵列透镜20包括至少两组环形阵列透镜时，环形阵列透镜20直径最大的外环透镜，其远离调焦装置30的一端与灯体外壳固定连接。具体可参考图5，图5中所示的透镜单元为正六边形，其中第6组环形阵列透镜20的环内侧面与第5组环形阵列透镜20的外侧面活动连接；第6组环形阵列透镜20的环外侧面与灯体外壳的边缘固定连接。在一个实施例中，调焦装置30包括调焦螺杆和调焦螺套；调焦螺杆的表面套接有调焦螺套；调焦螺杆与环形阵列光源10固定连接；调焦螺套与环形阵列透镜20连接。其中，可参考图1，如图1所示的调焦装置30包括有调焦螺杆与调焦螺套，其中，调焦螺杆一端面与环形阵列光源10的光源集成板固定连接，在另一个实施例中，调焦螺杆还可以是部分伸出光源集成板，与光源集成板卡扣固定连接。其中，调焦螺套可以与环形阵列透镜20固定连接，也可以与环形阵列透镜20活动连接；当调焦装置30的调焦方式为沿光轴方向伸缩时，调焦螺套与环形阵列透镜20固定连接，通过拉伸调焦螺套，可使与之固定的环形阵列透镜20沿光轴方向上下移动；当调焦装置30的调焦方式为绕光轴方向旋转时，调焦螺套与环形阵列透镜20活动连接，通过顺、逆时针旋转调焦螺套，可使与之连接的环形阵列透镜20沿光轴方向上下移动。在一个实施例中，调焦螺套的表面设置有与所述环形阵列透镜活动连接的水平滑动槽。可参考图1，当调焦装置30的调焦方式为绕光轴方向旋转时，调焦螺套与环形阵列透镜20滑动连接，滑动连接的设置可以是在调焦螺套外侧面设置有水平滑动槽，通过该水平滑动槽使得调焦螺套沿调焦螺杆的螺纹旋转上升或下降，而与之滑动连接的环形阵列透镜20仅沿光轴上下移动，而不做圆周移动。其中，与调焦螺套外侧面滑动连接的、环形阵列透镜20的环内侧面有凸起结构，该凸起结构与水平滑动槽契合。在一个实施例中，多个透镜单元为正六边形透镜单元；所述环形阵列透镜由所述正六边形透镜单元构成蜂窝状透镜。具体地，本实施例中离焦式无影手术灯的环形阵列透镜可以是由多组环形阵列透镜组成的蜂窝状透镜，蜂窝状环形阵列透镜的结构示意图可参考图5。其中，每一组环形阵列透镜的透镜单元为正六边形结构，多组环形阵列透镜的轴心均为离焦式无影手术灯的结合中心，调焦装置设置于该几何中心处，调节调焦装置后，环形阵列透镜的正剖结构可呈阶梯型，也可呈平板型，如图7，图7为另一个实施例中离焦式无影手术灯的结构示意图。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述间接，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了对本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12