一种医用导光仪及激光装置的制作方法

医疗导光仪是应用于人体腹腔镜手术，为腹腔镜手术检查提供人体腹腔内视野，为腹腔内摄像系统和手术操作提供照明，其方法是将光源通过集光，使光源在短距离内集中到某一点，集中后的光源通过导光线缆进入人体腹腔，确保手术的顺利进行。现有技术医疗导光仪，其集光方法是用简单的一个反射罩和光源(氙灯)组成，也有用一个凸透镜改变光源光射角度，其缺陷是：反射罩和光源(氙灯等)进行光源集光，反射罩光源集中所形成的折光射线是直线，导光仪的镜腔只有5cm长，导光晶棒直径只有5mm，不能将反射光集中到一个点(极小的一个圆形小区域，下同)；一个凸透镜光源集中所形成的折光射线虽然具备弧形度，但所形成的弧形折光射线距离长，导光仪的镜腔只有5cm长，导光晶棒直径只有5mm，同样不能将反射光集中到一个点；现有技术只有部分反射光通过导光线缆进入人体腹腔，为腹腔镜手术提供视野，但由于反射光不能集中到一个点，影响手术所需要的特殊照明光亮度，使手术医生对组织病灶的判断增加难度，影响手术的顺利进行，不能达到理想应用效果。

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种设计结构合理的医疗导光仪及其集光装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种医疗导光仪的集光装置，包括镜腔，其特征是还设置有第一平凸透镜、第一双凸透镜、第二双凸透镜、第二平凸透镜，镜腔前部截面呈梯形，镜腔中部截面呈长方形，镜腔后部截面呈与前部截面方向相反的梯形，镜腔整体呈两头小中间大的橄榄形，第一平凸透镜置于镜腔后端，第一双凸透镜、第二双凸透镜分别置于镜腔中部的后端和前端，第二平凸透镜置于镜腔前端，光源光线分别经过第一平凸透镜、第一双凸透镜、第二双凸透镜、第二平凸透镜的折射后集光至一个圆形小区域内。光源光线依次经过第一平凸透镜的扇形展开、第一双凸透镜的第一次收拢、第二双凸透镜的第二次收拢、第二平凸透镜的第三次收拢后聚集在一个圆形小区域内，光源光线整体呈与镜腔配合的橄榄形。由于光源光线经过了扇形展开和三次收拢过程，使得光源光线被最大限度地利用起来，提高了光源光线的利用率和相同光源情况下照明光亮度，节约能源。

本发明所述第一平凸透镜的曲率半径为6毫米，第一双凸透镜的曲率半径分别为43.26和14.24毫米，第二双凸透镜的曲率半径为15.93和80毫米，第二平凸透镜的曲率半径为8.18毫米，第一平凸透镜与第一双凸透镜的间隔为12.55毫米，第一双凸透镜、第二双凸透镜的间隔为16.40毫米，第二双凸透镜、第二平凸透镜的间隔为19.41毫米，所述圆形小区域的直径为5毫米。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还包括：一种医疗导光仪，包括箱体、导光管、光源，其特征是还设置有上述的集光装置，集光装置安装在箱体内，集光装置后端与光源连接，集光装置前端与导光管连接。

本发明还设有荧光片，第一平凸透镜与荧光片配合连接。

本发明还设置有导光座、固定架、弹簧和滚珠，第一平凸透镜套入固定架并固定在散热片上，第一平凸透镜与荧光片配合连接，荧光片与光源连接，镜腔后端固定在固定架上，导光管上设有前卡槽、后卡槽，弹簧和滚珠安装在导光管上，滚珠与前卡槽配合，导光座上设有卡座，导光管卡入导光座，卡座与后卡槽配合。上述设计使得本发明安装方便且固定可靠。

本发明结构设计合理，集光效果好，提高亮度，节约能源降低成本，方便安装固定可靠。

图1为本发明实施例医疗导光仪的立体示意图。

图2为本发明实施例医疗导光仪的结构示意图。

图3为本发明实施例医疗导光仪集光原理示意图。

图4为本发明实施例的局部结构示意图。

参见图1～图4，本发明实施例医疗导光仪设有：箱体1、箱盖2、面板4、显示板5、电源开关6、导光管7、电源插座8、变压器9、控制系统10、支架11、风扇12、驱动器13、散热片14、光源15、第一平凸透镜16、第一双凸透镜17、第二双凸透镜18、第二平凸透镜19、镜腔20、导光座21、卡座22、后卡槽23、导光纤维24、固定架25、导线板26、绝缘片27、荧光片28、弹簧30、滚珠31、前卡槽32；面板4、电源插座8、变压器9、控制系统10、支架11、风扇12和驱动器13用螺栓固定在箱体1内；显示板5和电源开关6用螺栓固定在面板4上；箱盖2用螺钉固定在箱体1上。风扇12和散热片14用螺栓固定在支架11上，风扇12和散热片14吻合连接。本实施例光源15采用led光源，led光源、导线板26、绝缘片27固定连接成光源组件。本实施例的集光装置设置有镜腔20、透镜、荧光片28，镜腔20前(参见图4，图4中左为前，右为后)部截面呈梯形，镜腔20中部截面呈长方形，镜腔20后部截面呈与前部截面方向相反的梯形，镜腔20整体呈两头小中间大的橄榄形，第一平凸透镜16置于镜腔20后端，第一双凸透镜17、第二双凸透镜18分别置于镜腔20中部的后端和前端，第二平凸透镜19置于镜腔20前端，光源15(发出的)光线依次经过第一平凸透镜16的发散(扇形展开，光源15光线扇形发射角a特例为120度)，第一双凸透镜17的第一次收拢(除中心光线外其余光线经第一双凸透镜17处理后均向中心光线29靠拢)，第二双凸透镜18的第二次收拢(除中心光线29外其余光线经第二双凸透镜18处理后均再度向中心光线29靠拢)，第二平凸透镜19的第三次收拢(除中心光线29外其余光线经第二平凸透镜19处理后均第三次向中心光线29靠拢)后聚集在导光纤维24中心的一个圆形小区域(其直径可根据实际需要通过调整集光装置参数来调节，特例为5毫米)内，即本实施例透镜将光源15光线先发散再经过三次收拢从而最终达到集光至预定导光纤维24内，光源15光线整体呈与镜腔20配合的橄榄形。光源光线分别经过第一平凸透镜16、第一双凸透镜17、第二双凸透镜18、第二平凸透镜19的折射集光至一个圆形小区域内并始终位于镜腔20内的光通道内(不会被阻碍)。第一平凸透镜16套入固定架25并(用螺栓穿过绝缘片27后)固定在散热片14上，第一平凸透镜16与荧光片28吻合连接，荧光片28与光源15连接；第一双凸透镜17、第二双凸透镜18和第二平凸透镜19卡入镜腔20固定，镜腔20的后端套入第一平凸透镜16后用螺钉固定在固定架25上；导光管7上设有前卡槽32和后卡槽23，弹簧30和滚珠31安装在导光管7上用螺钉固定，滚珠31在导光管7内由于弹簧30的压力具有弹性，滚珠31与前卡槽32配合；导光座21上设有卡座22，导光管7卡入导光座21，卡座22恰好卡入后卡槽23吻合固定，导光座21套入面板4后恰好套入镜腔20前端并连接，导光座21用螺母与面板4拧紧固定，导光纤维24固定在导光管7内。

本实施例的第一平凸透镜16、第一双凸透镜17、第二双凸透镜18、第二平凸透镜19构成透镜，将光源15的光线在集中到导光纤维24内，集光方法分为三次进行，应用透镜的参数和距离控制，形成折弯状(近似橄榄形)的光源折光线3。

本实施例的工作原理是：

①、折射定律：光线通过两介质的界面折射时，确定入射光线与折射光线传播方向间关系的定律，几何光学基本定律之一。入射光线与通过入射点的界面法线所构成的平面称为入射面，入射光线和折射光线与法线的夹角分别称为入射角和折射角(如图以θi和θt表示)。折射定律为：①折射光线在入射面内。②入射角和折射角的正弦之比为一常数(用n21表示)，n21称为第二介质对第一介质的相对折射率(参见图3)。

②、斯涅尔定律

sinθi/sinθt＝n21

sinθi/sinθt＝v1/v2＝n21

n21称为第二介质对第一介质的相对折射率。

本实施例的设计方法是：

本实施例所述的荧光片28与光源15连接，由于光源15是led光源并发出蓝色光谱，在手术应用中会造成视屏色彩失真，必须转化为白光，在荧光片28的作用下，蓝色光谱部分被吸收，转化为黄光，黄光和部分没有被吸收的蓝光混合，形成白光。

本实施例镜腔20后端、光源15、第一平凸透镜16的设计使得光源15光线的扇形发射角a控制在恰当的范围内(特例为120度)，从而将led光源的光通量经过第一平凸透镜16的折射作用全部传输出去；第一双凸透镜17和第二双凸透镜18密封安装固定在镜腔20内，从第一平凸透镜16出来的光线通过第一双凸透镜17折射后以小于或等于0度的角度继续前进，进入第二双凸透镜18折射后的光线的角度在负30度～0度(光通道最外面的光线以负30度角向内倾斜，其余光线依与光线中心线距离不同从负30度逐步变化至0度)之间，始终处于光通道内而不被阻碍地传输；第二平凸透镜19密封安装在镜腔20前端，并与导光纤维24吻合连接，其作用是从第二双凸透镜18来的光线射入第二平凸透镜19后，第二平凸透镜19折射使光源15来的光线以负45度～0度(光通道最外面的光线以负45度角向内倾斜，其余光线依与光线中心线距离不同从负45度逐步变化至0度)集中控制在导光纤维24的中心圆形小区域内，实现光线最大程度地导入导光纤维24，显著提高导光纤维24对led光能的利用。

本实施例所述的镜腔20为全封闭状态，专用于安装和定位集光装置。

本实施例所述的风扇12和散热片14固定连接，散热片14是与光源15固定连接，帮助光源15在应用中热量的散热，延长其使用寿命。

本实施例的光路结构参数可按照现有技术设计。作为一种特例，本发明实施例一组参考参数如下，参数单位为毫米，其中间隔是指所述透镜与前一(左边)透镜光学中心的距离(平凸透镜就是指其中平面的中心，双凸透镜就是指两双凸面中间平面的中心)：

本实施例所述发射角a特例为120度，所述导光纤维24的直径为5mm，本实施例集光装置使光线有规律的形成折弯状的的光源折光线3，达到光源15发射的光线在镜腔20始终处于光通道内而不被阻碍地传输到直径为5mm的导光纤维24内。

本发明技术特征或技术方案的简单变形和，应认为落入本发明的保护范围。