專利名稱：具有可調(diào)式光源以產(chǎn)生高斯分布的光域的手術燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種手術燈，尤其是涉及一種具有可調(diào)式光源以產(chǎn)生高斯分 布的光域的手術燈背景技術在現(xiàn)今社會中，照明裝置已成為日常生活中不可或缺的電子用品。在黑 暗的環(huán)境中，人們往往需要照明裝置以進行某些特定活動，如手術等。因此， 許多用來提供光線的輔助設備隨之因應而生。用于手術的光學系統(tǒng)即為 一相 當具有代表性的例子。一般而言，應用于手術的光學系統(tǒng)須具有特定的光學特性(如無影、冷 光等)，因此，現(xiàn)有光學系統(tǒng)必須包含有多個光源以滿足上述的需求。請參閱圖1，圖1為現(xiàn)有一光學系統(tǒng)1的示意圖。光學系統(tǒng)1包含有多個光源2、 3 (僅顯示3個在圖1中)，光源3對稱地環(huán)繞設置于光源2的外側(cè)，且每一 光源3樞接于光源2，用于調(diào)整每一光源3相對于光源2的傾斜角度。每一 光源2、 3均包含有一發(fā)光二極管4以及一聚光透鏡5,每一發(fā)光二極管4 與其對應聚光透鏡5的相對位置為固定的，并且每一發(fā)光二極管4的光軸與 其對應的聚光透鏡5的光軸成一直線，用于在一目標區(qū)域內(nèi)提供光強度實質(zhì) 上呈高斯分布的一光域。在手術期間，醫(yī)生通常需要調(diào)整光學系統(tǒng)1所提供的光域以看清楚手術 目標區(qū)域，此時，醫(yī)生會推動光源3相對于光源2旋轉(zhuǎn)以調(diào)整光源3相對于 光源2的傾斜角度，用于改變光學系統(tǒng)1所提供的光域的大小。然而，由于上述動作會造成光源3相對于光源2的傾斜角度發(fā)生改變， 故會導致光學系統(tǒng)1所提供的光域的光強度分布從原本的高斯分布變?yōu)榉歉?斯分布。由上述可知，雖然可通過調(diào)整光源3相對于光源2的傾斜角度的方 式來放大光學系統(tǒng)1所能提供的光域尺寸，但是由于放大過后的光域的光強 度呈現(xiàn)非高斯分布，因此光域中央的光強度也就會隨之大大地降低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種具有可調(diào)式光源以產(chǎn)生高斯分布的光域的 手術燈，以解決上述問題。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，即提供一種可產(chǎn)生高斯分布的光域的手術 燈，其包含有一中央光學系統(tǒng)，包含有一第一殼體， 一第一皮帶輪，安裝在該第一殼體上，以及多個光源，容置在該第一殼體內(nèi)；多個子光學系統(tǒng)，每一個子光學系統(tǒng)包含有一第二殼體，固定在該第一殼體上， 一盤體，以可移 動的方式容置在該第二殼體內(nèi)，多個聚光透鏡，固定在該盤體上，以與該盤 體共同移動，多個發(fā)光二極管各自對應地設置在該多個聚光透鏡上方并固定在該第二殼體上； 一導螺桿，以同軸的方式連接于該第二殼體； 一第二皮帶 輪，嚙合于該導螺桿，該第二皮帶輪在旋轉(zhuǎn)時在該導螺桿上向下或向上移動； 一驅(qū)動桿，抵接于該盤體以及該第二皮帶輪，用來在該第二皮帶輪向下旋轉(zhuǎn) 時推動該盤體向下移動；以及一彈簧，連接于該第二殼體以及該盤體，用來 在該第二皮帶輪向上旋轉(zhuǎn)時拉動該盤體向上移動； 一馬達，安裝在該第一殼 體上；多個第三皮帶輪；以及一齒輪，安裝在該馬達上并嚙合于該第一皮帶 輪；以及一皮帶，環(huán)繞設置于該第一皮帶輪、該多個子光學系統(tǒng)的第二皮帶 輪以及該多個第三皮帶輪之間，用來嚙合于該第一皮帶輪與該多個子光學系統(tǒng)的第二皮帶輪并接合于該多個第三皮帶輪，以于該馬達驅(qū)動該齒輪時帶動 每一個盤體隨著其相對應的第二皮帶輪向上或向下移動。本發(fā)明另提供一種可產(chǎn)生高斯分布的光域的手術光學系統(tǒng)，其包含有一 殼體；以及多個光源，容置在該殼體內(nèi)，每一個光源包含有一發(fā)光二極管， 以及一聚光透鏡，其中該聚光透鏡相對于該發(fā)光二極管的一位置為可變動 的。本發(fā)明另提供一種可產(chǎn)生高斯分布的光域的光源，其包含有一發(fā)光二極 管；以及一聚光透鏡，其中該聚光透鏡相對于該發(fā)光二極管的一位置為可變 動的。


圖1為現(xiàn)有技術手術燈的示意圖；圖2為本發(fā)明第一實施例至第六實施例光源的示意圖；圖3以及圖4分別為本發(fā)明凸透鏡的示意圖；圖5為本發(fā)明第七實施例至第十二實施例光源的示意圖；圖6A為本發(fā)明第十三實施例手術光學系統(tǒng)的示意圖；圖6B為圖6A手術光學系統(tǒng)的仰視圖；圖7A為本發(fā)明第十四實施例手術光學系統(tǒng)的示意圖；圖7B為圖7A手術光學系統(tǒng)的仰視圖；圖8為本發(fā)明第十五實施例手術光學系統(tǒng)的示意圖；圖9為本發(fā)明第十六實施例手術光學系統(tǒng)的仰視圖；圖IO為本發(fā)明第十七實施例手術光學系統(tǒng)的示意圖；圖11為本發(fā)明第十八實施例手術燈的示意圖；圖12為圖11子光學系統(tǒng)的示意圖；圖13為圖12子光學系統(tǒng)沿著剖面線12-12，的剖視圖；圖14以及圖15分別為本發(fā)明第十九以及第二十實施例手術燈的示意主要元件符號說明1光學系統(tǒng)2、 3光源4、 12、 126發(fā)光二極管5、 124聚光透鏡10、 20、 34、光源14凸透鏡35、 54、 56、58、 8216、 18、 26光軸17目標區(qū)域22準直透鏡23反射表面24涂布表面25折射表面30、 50、 80、手術光學系統(tǒng)32、 52殼體152、 154、156、 202、204、 20636、 60虛構底面38、 68、 70虛線40、 62第一區(qū)域42、 64第二區(qū)域66第三區(qū)域100、 150、 200手術燈102中央光學系統(tǒng)104子光學系統(tǒng)106馬達108第三皮帶輪110齒輪112皮帶114第一殼體116第一皮帶輪118光源120第二殼體122盤體128導螺桿130第二皮帶輪132驅(qū)動桿134彈簧△X偏移量Ay可調(diào)整范圍Dl、 D3、 D4距離D2光域直徑具體實施方式
本發(fā)明的實施例針對包含有 一發(fā)光二極管以及一 聚光透鏡的 一 光源進行詳細的說明，該聚光透鏡可為一凸透鏡或一準直透鏡(Collimator )。請參閱圖2,圖2為本發(fā)明第一實施例至第六實施例一光源IO的示意圖。 光源10包含有一發(fā)光二極管12以及一凸透鏡14。凸透鏡14相鄰于發(fā)光二 極管12,用來收聚發(fā)光二極管12所射出的光線，凸透鏡14可為如圖2所示 的雙凸透鏡、如圖3所示的平凸透鏡，或是如圖4所示的凹凸透鏡等。發(fā)光 二極管12設置在凸透鏡14的焦點位置上或焦點附近的位置。在第一實施例中，凸透鏡14的位置為固定的，也就是說，凸透鏡14與 一目標區(qū)域17之間的距離Dl為一固定距離，但是發(fā)光二極管12的位置可 沿著平行于凸透鏡14的一光軸16的軸線進行調(diào)整，意即發(fā)光二極管12可 朝接近或是遠離凸透鏡14的方向移動。當發(fā)光二極管12往接近凸透鏡14 的方向移動時，光域直徑D2會隨之增加，而當發(fā)光二極管12往遠離凸透鏡 14的方向移動時，光域直徑D2則是會減小。在此實施例中，發(fā)光二極管12 的光軸18可與光軸16共線或相對偏移一段距離。在第二實施例中，發(fā)光二極管12的位置可沿著垂直于凸透鏡14的光軸 16的軸線進行調(diào)整，然凸透鏡14的位置為固定的，也就是說，凸透鏡14 與目標區(qū)域17之間的距離Dl為一固定距離。當發(fā)光二極管12的光軸18 往接近凸透鏡14的光軸16的方向移動時，光域的中心會往接近凸透鏡14 的光軸16的方向移動且光域直徑D2會隨之減小，當發(fā)光二極管12的光軸 18往遠離凸透鏡14的光軸16的方向移動時，光域的中心則是會往遠離凸透 鏡14的光軸16的方向移動且光域直徑D2會隨之增加。而當發(fā)光二極管12向左偏移時，光域會向右偏移，反之，當發(fā)光二極管12向右偏移時，光域會向左偏移。此外，當發(fā)光二極管12的光軸18位于凸透鏡14的光軸16的 左側(cè)時，光域的中心會位于凸透鏡14的光軸16的右側(cè)，反之，當發(fā)光二極 管12的光軸18位于凸透鏡14的光軸16的右側(cè)時，光域的中心則是會位于 凸透鏡14的光軸16的左側(cè)。在第三實施例中，凸透鏡14的位置為固定的，也就是說，凸透鏡14與 目標區(qū)域17之間的距離Dl為一固定距離，但是發(fā)光二極管12的位置可沿 著平行于凸透鏡14的光軸16的軸線以及垂直于凸透鏡14的光軸16的軸線 進行調(diào)整。發(fā)光二極管12與凸透鏡14之間距離的改變同時會造成光域直徑 D2的改變。而發(fā)光二極管12向右或向左的偏移則是會造成光域往相反的方 向進行偏移并改變光域直徑D2的大小。在第四實施例中，發(fā)光二極管12的位置為固定的，也就是說，發(fā)光二 極管12與目標區(qū)域17之間的距離D3為一固定距離，但是凸透鏡14的位置 可沿著平行于凸透鏡14的光軸16的軸線進行調(diào)整，意即凸透鏡14可朝接 近或是遠離發(fā)光二極管12的方向移動。當凸透鏡14往接近發(fā)光二極管12 的方向移動時，光域直徑D2會隨之增加，而當凸透鏡14往遠離發(fā)光二極管 12的方向移動時，光域直徑D2則是會減小。在此實施例中，發(fā)光二極管12 的光軸18可與光軸16共線或相對偏移一段距離。在第五實施例中，凸透鏡14的位置可沿著垂直于凸透鏡14的光軸16 的軸線進行調(diào)整，然發(fā)光二極管12的位置為固定的，也就是說，發(fā)光二極 管12與目標區(qū)域17之間的距離D3為一固定距離。當凸透鏡14的光軸16 往接近發(fā)光二極管12的光軸18的方向移動時，光域的中心會往接近凸透鏡 14的光軸16的方向移動且光域直徑D2會隨之減小，當凸透鏡14的光軸16 往遠離發(fā)光二極管12的光軸18的方向移動時，光域的中心則是會往遠離凸 透鏡14的光軸16的方向移動且光域直徑D2會隨之增加。而當凸透鏡14 向左偏移時，光域會向左偏移，反之，當凸透鏡14向右偏移時，光域會向 右偏移。此外，當發(fā)光二極管12的光軸18位于凸透鏡14的光軸16的左側(cè) 時，光域的中心會位于凸透鏡14的光軸16的右側(cè)，反之，當發(fā)光二極管12 的光軸18位于凸透鏡14的光軸16的右側(cè)時，光域的中心則是會位于凸透 4竟14的光軸16的左側(cè)。在第六實施例中，凸透鏡14的位置可沿著平行于凸透鏡14的光軸16的軸線以及垂直于凸透鏡14的光軸16的軸線進行調(diào)整，然發(fā)光二極管12的位置為固定的，也就是說，發(fā)光二極管12與目標區(qū)域17之間的距離D3 為一固定距離。發(fā)光二極管12與凸透鏡14之間距離的改變同時會造成光域 直徑D2的改變。而凸透鏡14向右或向左的偏移則是會造成光域往相同的方 向進行偏移并改變光域直徑D2的大小。接著，請參閱圖5，圖5為本發(fā)明第七實施例至第十二實施例一光源20 的示意圖。光源20包含有一發(fā)光二極管12以及一準直透鏡22。準直透鏡 22相鄰于發(fā)光二極管12，用來收聚發(fā)光二極管12所射出的光線，準直透鏡 22具有用來反射發(fā)光二極管12所射出的光線的涂布表面24、用來反射光線 的反射表面23，以及用來折射光線的折射表面25。發(fā)光二極管12設置于準 直透鏡22的一焦點位置或焦點附近的位置。上述的反射表面23對于發(fā)光二 極管12所射出的光線而言為全反射表面。在第七實施例中，準直透鏡22的位置為固定的，也就是說，準直透鏡 22與一目標區(qū)域17之間的距離D4為一固定距離，但是發(fā)光二極管12的位 置可沿著平行于準直透鏡22的一光軸26的軸線進行調(diào)整，意即發(fā)光二極管 12可朝接近或是遠離準直透鏡22的方向移動。當發(fā)光二極管12往接近準直 透鏡22的方向移動時，光域直徑D2會隨之增加，而當發(fā)光二極管12往遠 離準直透鏡22的方向移動時，光域直徑D2則是會減小。在此實施例中，發(fā) 光二極管12的光軸18可與光軸26共線或相對偏移一段距離。在第八實施例中，發(fā)光二極管12的位置可沿著垂直于準直透鏡22的光 軸26的軸線進行調(diào)整，然準直透鏡22的位置為固定的，也就是說，準直透 鏡22與目標區(qū)域17之間的距離D4為一固定距離。當發(fā)光二極管12的光軸 18往接近準直透鏡22的光軸26的方向移動時，光域的中心會往接近準直透 鏡22的光軸26的方向移動且光域直徑D2會隨之減小，當發(fā)光二極管12 的光軸18往遠離準直透鏡22的光軸26的方向移動時，光域的中心則是會 往遠離準直透鏡22的光軸26的方向移動且光域直徑D2會隨之增加。而當 發(fā)光二極管12向左偏移時，光域會向右偏移，反之，當發(fā)光二極管12向右 偏移時，光域會向左偏移。此外，當發(fā)光二極管12的光軸18位于準直透鏡 22的光軸26的左側(cè)時，光域的中心會位于準直透鏡22的光軸26的右側(cè)， 反之，當發(fā)光二極管12的光軸18位于準直透鏡22的光軸26的右側(cè)時，光 域的中心則是會位于準直透鏡22的光軸26的左側(cè)。在第九實施例中，準直透鏡22的位置為固定的，也就是說，準直透鏡22與目標區(qū)域17之間的距離D4為一固定距離，但是發(fā)光二極管12的位置 可沿著平行于準直透鏡22的光軸26的軸線以及垂直于準直透鏡22的光軸 26的軸線進行調(diào)整。發(fā)光二極管12與準直透鏡22之間距離的改變同時會造 成光域直徑D2的改變。而發(fā)光二極管12向右或向左的偏移則是會造成光域 往相反的方向進行偏移并改變光域直徑D2的大小。在第十實施例中，發(fā)光二極管12的位置為固定的，也就是說，發(fā)光二 極管12與目標區(qū)域17之間的距離D3為一固定距離，但是準直透鏡22的位 置可沿著平行于準直透鏡22的光軸26的軸線進行調(diào)整，意即準直透鏡22 可朝接近或是遠離發(fā)光二極管12的方向移動。當準直透鏡22往接近發(fā)光二 極管12的方向移動時，光域直徑D2會隨之增加，而當準直透鏡22往遠離 發(fā)光二極管12的方向移動時，光域直徑D2則是會減小。在此實施例中，發(fā) 光二極管12的光軸18可與光軸26共線或相對偏移一段距離。在第十一實施例中，準直透鏡22的位置可沿著垂直于準直透鏡22的光 軸26的軸線進行調(diào)整，然發(fā)光二極管12的位置為固定的，也就是說，發(fā)光 二極管12與目標區(qū)域17之間的距離D3為一固定距離。當準直透鏡22的光 軸26往接近發(fā)光二極管12的光軸18的方向移動時，光域的中心會往接近 準直透鏡22的光軸26的方向移動且光域直徑D2會隨之減小，當準直透鏡 22的光軸26往遠離發(fā)光二極管12的光軸18的方向移動時，光域的中心則 是會往遠離準直透鏡22的光軸26的方向移動且光域直徑D2會隨之增加。 而當準直透鏡22向左偏移時，光域會向左偏移，反之，當準直透鏡22向右 偏移時，光域會向右偏移。此外，當發(fā)光二極管12的光軸18位于準直透鏡 22的光軸26的左側(cè)時，光域的中心會位于準直透鏡22的光軸26的右側(cè)， 反之，當發(fā)光二極管12的光軸18位于準直透鏡22的光軸26的右側(cè)時，光 域的中心則是會位于準直透鏡22的光軸26的左側(cè)。在第十 二實施例中，準直透鏡22的位置可沿著平行于準直透鏡22的光 軸26的軸線以及垂直于準直透鏡22的光軸26的軸線進行調(diào)整，然發(fā)光二 極管12的位置為固定的，也就是說，發(fā)光二極管12與目標區(qū)域17之間的 距離D3為一固定距離。發(fā)光二極管12與準直透鏡22之間距離的改變同時 會造成光域直徑D2的改變。而準直透鏡22向右或向左的偏移則是會造成光 域往相同的方向進行偏移并改變光域直徑D2的大小。請參閱圖6A以及圖6B，圖6A為本發(fā)明第十三實施例一手術光學系統(tǒng) 30的示意圖，圖6B為圖6A手術光學系統(tǒng)30的仰一見圖。手術光學系統(tǒng)30 包含一殼體32以及沿著殼體32的一虛構底面36安裝的多個光源34、 35。 虛構底面36為由光源34、 35的底面所共同形成的一虛構平面。上述實施例 中所提及的光源IO或光源20的配置原則皆可應用在每一個光源34、 35中。 殼體32的虛構底面36可為如圖6A以及圖6B所示的一平面，或是如圖7A 以及圖7B所示的實質(zhì)上為一平面的底面。請參閱圖7A以及圖7B,圖7A 為本發(fā)明第十四實施例手術光學系統(tǒng)30的示意圖。圖7B為圖7A手術光學 系統(tǒng)30的仰視圖。在圖7A以及圖7B中，位于一虛線38內(nèi)的一第一區(qū)域 40 (即光源35所安裝的區(qū)域)為一平面，而位于虛線38外的一第二區(qū)域42 (即光源34所安裝的區(qū)域)為一微傾斜底面。在圖6A以及圖6B中，光源35內(nèi)的發(fā)光二極管的光軸與聚光透鏡的光 軸共線，而每一光源34內(nèi)的發(fā)光二極管的光軸與聚光透鏡的光軸相對偏移 一段距離，如此即可使光源34、 35投射光線在實質(zhì)上相同的位置上。舉例 來說，就光源35左側(cè)的光源34而言，發(fā)光二極管的光軸相對于聚光透鏡的 光軸稍微向左偏移，就光源35右側(cè)的光源34而言，發(fā)光二極管的光軸相對 于聚光透^:的光軸稍^1向右偏移，而就光源35而言，發(fā)光二極管的光軸與 聚光透鏡的光軸共線，如此一來，光源34、 35即可投射光線在一實質(zhì)上相 同的區(qū)域上，用于在一目標區(qū)域內(nèi)提供實質(zhì)上呈高斯分布的光強度。此外， 上述光域的大小可通過調(diào)整光源34、 35內(nèi)發(fā)光二極管或聚光透鏡的位置來 改變。上述光學系統(tǒng)30除了可投射光強度呈高斯分布的光線外，也可通過調(diào) 整每一光源34內(nèi)發(fā)光二極管的光軸與聚光透鏡的光軸的相對位置以在一目 標區(qū)域內(nèi)提供呈非高斯分布的光強度。在圖7A以及圖7B中，當每一個光源34、 35內(nèi)的發(fā)光二極管的光軸與 相對應聚光透鏡的光軸共線時，如果將第二區(qū)域42相對于第一區(qū)域40的傾 斜角度調(diào)整至最適當?shù)慕嵌葧r，光學系統(tǒng)30仍可投射出光強度實質(zhì)上呈高 斯分布的光線，而所才殳射出的光域的大小也可通過調(diào)整光源34、 35內(nèi)發(fā)光 二極管或聚光透鏡的相對位置來改變。請參閱圖8 ，圖8為本發(fā)明第十五實施例 一手術光學系統(tǒng)50的 一仰視圖。 手術光學系統(tǒng)50包含一殼體52以及沿著殼體52的一虛構底面60安裝的多個光源54、 56、 58。上述實施例中所提及的光源IO或光源20的配置原則皆 可應用在每一個光源54、 56、 58中。殼體52的虛構底面60可為如圖8所 示的一平面，或是如圖9所示的實質(zhì)上為一平面的底面。圖9為本發(fā)明第十 六實施例手術光學系統(tǒng)50的一仰視圖，在圖9中，位于一虛線68內(nèi)的一第 一區(qū)域62(即光源58所安裝的區(qū)域)為一平面，位于虛線68、 70之間的一 第二區(qū)域64 (即光源56所安裝的區(qū)域)為相對微傾斜于第 一 區(qū)域62的 一平 面，而位于虛線70外的一第三區(qū)域66 (即光源54所安裝的區(qū)域)為較第二 區(qū)域64更為傾斜于第一區(qū)域62的一平面。在此一配置下，當每一個光源54、 56內(nèi)的發(fā)光二極管的光軸與相對應聚光透鏡的光軸共線時，在一 目標區(qū)域內(nèi) 的光強度分布可實質(zhì)上為高斯分布。然而若是第二區(qū)域64與第三區(qū)域66分 別相對于第一區(qū)域62的傾斜角度沒有調(diào)整至最適當?shù)慕嵌?，則每一個光源 34內(nèi)的發(fā)光二極管的光軸就必須與相對應聚光透鏡的光軸相對偏移一段距 離，用于產(chǎn)生光強度呈高斯分布的光域。在圖8中，光源58內(nèi)的發(fā)光二極管的光軸與聚光透鏡的光軸共線，每 一個光源56內(nèi)的發(fā)光二極管的光軸與相對應聚光透鏡的光軸相對偏移一段 距離，而每一個光源54內(nèi)發(fā)光二極管的光軸較光源56內(nèi)的發(fā)光二極管的光 軸更為偏離于其所對應的聚光透鏡的光軸，如此即可使光源54、 56、 58投 射光線在實質(zhì)上相同的位置上。因此，在一目標區(qū)域內(nèi)的光強度分布可實質(zhì) 上為高斯分布，并且光源54、 56、 58內(nèi)的發(fā)光二極管以及相對應聚光透鏡 之間的相對距離可一起調(diào)整以改變目標區(qū)域的大小。請參閱圖10，圖10為本發(fā)明第十七實施例一手術光學系統(tǒng)80的一仰視 圖，手術光學系統(tǒng)80與手術光學系統(tǒng)50不同之處在于光源58是替換為三 個環(huán)繞手術光學系統(tǒng)80的中心排列的光源82。在此實施例中，由于三個光 源82相當?shù)亟咏中g光學系統(tǒng)80的中心，因此即使光源82內(nèi)的發(fā)光二極 管的光軸與相對應聚光透鏡的光軸共線，此時，只要將光源54、 56內(nèi)的發(fā) 光二極管的光軸與其所對應的聚光透鏡的光軸相對偏移一適當距離，在一 目 標區(qū)域內(nèi)的光強度分布仍可實質(zhì)上為高斯分布。然而，如果如此仍無法取得 呈現(xiàn)高斯分布的光強度的話，則可將光源82內(nèi)的發(fā)光二極管的光軸與其所 對應的聚光透鏡的光軸相對偏移一段距離，用于取得呈現(xiàn)高斯分布的光強 度。在如圖6A至圖10所示的實施例中，光源的數(shù)量可不受上述圖示的限制。舉例來說，在圖9第二區(qū)域64內(nèi)，可安裝多于或少于八個光源(如五個)， 且安裝光源的區(qū)域可多于三個，而上述圖示中光源與安裝區(qū)域的數(shù)量僅用于 說明但不限制本發(fā)明。此外，發(fā)光二極管與其所對應的聚光透鏡的距離較佳 地由聚光透鏡與一目標物(如病人)的距離來決定，而每一個光源內(nèi)發(fā)光二 極管的光軸與其所對應的聚光透鏡的光軸的偏移距離較佳地由光源與手術 光學系統(tǒng)的中心的距離來決定。在圖2中所示的偏移量Ax的大小較佳地落 在0.5mm的范圍之內(nèi)，在圖2中所示的可調(diào)整范圍Ay為lmm，而光源(如 光源10)與一目標區(qū)域的距離則大約為l公尺。請參閱圖11,圖11為本發(fā)明第十八實施例一手術燈100的示意圖。手 術燈100包含有一中央光學系統(tǒng)102、多個子光學系統(tǒng)104、 一馬達106、多 個第三皮帶輪108、安裝在馬達106上的一齒輪110,以及一皮帶112。中央 光學系統(tǒng)102包含有一第一殼體114、安裝在第一殼體114上的一第一皮帶 輪116，以及容置在第一殼體114內(nèi)的多個光源118。接著，請參閱圖12，圖12為圖11子光學系統(tǒng)104的示意圖。每一個子 光學系統(tǒng)104包含有一第二殼體120、 一盤體122、多個聚光透鏡124，以及 多個發(fā)光二極管126。第二殼體120固定在第一殼體114上。盤體122以可 移動的方式容置在第二殼體120內(nèi)。多個聚光透鏡124固定在盤體122上， 以與盤體122共同移動。多個發(fā)光二極管126各自對應地設置在多個聚光透 鏡124上方并固定在第二殼體120上。接著，請參閱圖13,圖13為圖12 子光學系統(tǒng)104沿著剖面線12-12，的剖視圖。如圖13所示，每一個子光學 系統(tǒng)104另包含有一導螺桿128、 一第二皮帶輪130、 一驅(qū)動桿132，以及一 彈簧134。導螺桿128以同軸的方式連接于第二殼體120。第二皮帶輪130 嚙合于導螺桿128，第二皮帶輪130在旋轉(zhuǎn)時于導螺桿128上向下或向上移 動。驅(qū)動桿132抵接于盤體122以及第二皮帶輪130,用來在第二皮帶輪130 向下旋轉(zhuǎn)時推動盤體122向下移動。彈簧134連接于第二殼體120以及盤體 122,用來在第二皮帶輪130向上旋轉(zhuǎn)時拉動盤體122向上移動。接著請同時參閱圖11以及圖13，如圖11所示，馬達106安裝在第一殼 體114上。齒輪110安裝在馬達106上并嚙合于第一皮帶輪116。皮帶112 環(huán)繞設置于第一皮帶輪116、多個子光學系統(tǒng)104的第二皮帶輪130，以及 多個第三皮帶輪108之間，以于馬達106驅(qū)動齒輪110時帶動每一個盤體122 隨著其相對應的第二皮帶輪130向上或向下移動。以圖12所示的子光學系統(tǒng)104為例，當馬達106驅(qū)動齒輪110以帶動第一皮帶輪116旋轉(zhuǎn)時，第二 皮帶輪130也會被皮帶112所帶動而跟著一起旋轉(zhuǎn)，此時，由于第二皮帶輪 130嚙合于導螺桿128，因此，如圖13所示，第二皮帶輪130就會在導螺桿 128上向下或向上移動，而當?shù)诙л?30順著導螺桿128向下旋轉(zhuǎn)時， 抵接于第二皮帶輪130的驅(qū)動桿132就會開始推動盤體122向下移動，如此 即可同時帶動固定在盤體122上的多個聚光透鏡124向下移動，反之，當?shù)?二皮帶輪130順著導螺桿128向上旋轉(zhuǎn)時，彈簧134就會拉動盤體122向上 移動，以使得固定在盤體122上的多個聚光透鏡124隨之向上移動。如此一 來，本發(fā)明即可通過旋轉(zhuǎn)第二皮帶輪130的方式來調(diào)整聚光透鏡124與其相 對應發(fā)光二極管126的相對位置。此外，在第十八實施例中所提及的中央光 學系統(tǒng)102、子光學系統(tǒng)104、聚光透鏡124,以及發(fā)光二極管126的特性及 相對應的配置與上述實施例相同，故在此不再詳述。最后，請參閱圖14以及圖15,圖14為本發(fā)明第十九實施例一手術燈 150的示意圖，圖15為本發(fā)明第二十實施例一手術燈200的示意圖。手術燈14以及圖15中僅各顯示出三個作為代表。在圖14手術燈150中，六個手術 光學系統(tǒng)154、 156對稱地環(huán)繞設置于一手術光學系統(tǒng)152的外側(cè)，而在圖 15手術燈200中，六個手術光學系統(tǒng)204、 206對稱地環(huán)繞設置于一手術光 學系統(tǒng)202的外側(cè)，且由圖14與圖15可知，圖14中光強度呈現(xiàn)高斯分布 的光域小于圖15中光強度呈現(xiàn)高斯分布的光域，但圖14中光域的光強度大 于圖15中光域的光強度。導致上述差異的原因在于手術燈150中發(fā)光二極 管與其相對應聚光透鏡的相對位置與手術燈200中發(fā)光二極管與其相對應聚 光透鏡的相對位置不同。在第十九實施例與第二十實施例中，手術光學系統(tǒng) 152、 154、 156為完全相同的裝置，而手術光學系統(tǒng)202、 204、 206也為完 全相同的裝置，并且為了投射光線在一相似目標區(qū)域上，圖14手術光學系 統(tǒng)154、 156相對于手術光學系統(tǒng)152的傾斜角度與圖15手術光學系統(tǒng)204、 206相對于手術光學系統(tǒng)202的傾斜角度相同。同理，上述的手術光學系統(tǒng)也可于除了手術之外的其他場合，也就是說，只 要有使用到具有可調(diào)式發(fā)光二極管或聚光透鏡的光源的裝置均屬于本發(fā)明 的涵蓋范圍。綜上所述，本發(fā)明是利用調(diào)整一手術燈中光源內(nèi)的發(fā)光二極管與其所對 應的聚光透鏡的相對位置的方式來調(diào)整手術燈的4殳射光域，相比較于現(xiàn)有技 術，本發(fā)明不僅可調(diào)整光域的大小，而且在改變光域的大小后，本發(fā)明仍可 使光域內(nèi)光強度分布呈現(xiàn)高斯分布，因此，即便擴大或縮小手術燈所投射的 光域尺寸，本發(fā)明所提供的手術燈中心依然可具有最佳化的光強度。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權利要求所做的均等變 化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種可產(chǎn)生高斯分布的光域的手術燈，其包含有中央光學系統(tǒng)，包含有第一殼體；第一皮帶輪，安裝在該第一殼體上；以及多個光源，容置在該第一殼體內(nèi)；多個子光學系統(tǒng)，每一個子光學系統(tǒng)包含有第二殼體，固定在該第一殼體上；盤體，以可移動的方式容置在該第二殼體內(nèi)；多個聚光透鏡，固定在該盤體上，以與該盤體共同移動；多個發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)各自對應地設置在該多個聚光透鏡上方并固定在該第二殼體上；導螺桿，以同軸的方式連接于該第二殼體；第二皮帶輪，嚙合于該導螺桿，該第二皮帶輪在旋轉(zhuǎn)時在該導螺桿上向下或向上移動；驅(qū)動桿，抵接于該盤體以及該第二皮帶輪，用來在該第二皮帶輪向下旋轉(zhuǎn)時推動該盤體向下移動；以及彈簧，連接于該第二殼體以及該盤體，用來在該第二皮帶輪向上旋轉(zhuǎn)時拉動該盤體向上移動；馬達，安裝在該第一殼體上；多個第三皮帶輪；齒輪，安裝在該馬達上并嚙合于該第一皮帶輪；以及皮帶，環(huán)繞設置于該第一皮帶輪、該多個子光學系統(tǒng)的第二皮帶輪以及該多個第三皮帶輪之間，用來嚙合于該第一皮帶輪與該多個子光學系統(tǒng)的第二皮帶輪并接合于該多個第三皮帶輪，以于該馬達驅(qū)動該齒輪時帶動每一個盤體隨著其相對應的第二皮帶輪向上或向下移動。
2. 如權利要求1所述的手術燈，其中該多個第三皮帶輪安裝在該第一殼 體上。
3. 如權利要求1所述的手術燈，其中每一個聚光透鏡為一準直透鏡 (Collimator )。
4. 如權利要求1所述的手術燈，其中每一個聚光透鏡為一凸透鏡。
5. 如4又利要求4所述的手術燈，其中該凸透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡， 或凹凸透4竟。
6. 如權利要求1所述的手術燈，其中每一個發(fā)光二極管實質(zhì)上設置于相 對應的一聚光透鏡的一焦點位置。
7. 如權利要求1所述的手術燈，其中該多個子光學系統(tǒng)的第二殼體傾斜 對稱于該第一殼體。
8. 如權利要求1所述的手術燈，其中每一個子光學系統(tǒng)的多個發(fā)光二極 管傾斜對稱于該第二殼體的 一 中心軸。
9. 如權利要求1所述的手術燈，其中每一個子光學系統(tǒng)的多個聚光透鏡 傾斜對稱于該第二殼體的 一 中心軸。
10. 如權利要求1所述的手術燈，其中該中央光學系統(tǒng)的多個光源傾斜對 稱于該第一殼體的一中心軸。
11. 如權利要求1所述的手術燈，其中每一個子光學系統(tǒng)的多個發(fā)光二極 管的光軸是以對稱于該第二殼體的一中心軸的方式偏離于相對應的聚光透 鏡的光軸。
12. 如權利要求1所述的手術燈，其中該中央光學系統(tǒng)的每一個光源包含 一發(fā)光二極管以及一 聚光透鏡。
13. 如權利要求12所述的手術燈，其中該中央光學系統(tǒng)的多個發(fā)光二極 管的光軸是以對稱于該第 一殼體的 一中心軸的方式偏離于相對應的聚光透 鏡的光軸。
14. 一種可產(chǎn)生高斯分布的光域的手術光學系統(tǒng)，其包含有 殼體；以及多個光源，容置在該殼體內(nèi)，每一個光源包含有 發(fā)光二極管；以及 聚光透鏡；其中該聚光透鏡相對于該發(fā)光二極管的位置為可變動的。
15. 如權利要求14所述的手術光學系統(tǒng)，其中每一個聚光透鏡為準直透鏡。
16. 如權利要求14所述的手術光學系統(tǒng)，其中每一個聚光透鏡為凸透鏡。
17. 如權利要求16所述的手術光學系統(tǒng)，其中該凸透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡，或凹凸透鏡。
18. 如權利要求14所述的手術光學系統(tǒng)，其中每一個發(fā)光二極管實質(zhì)上 設置于相對應的一聚光透鏡的一焦點位置。
19. 如權利要求14所述的手術光學系統(tǒng)，其中該多個光源的發(fā)光二極管傾斜對稱于該殼體的一中心軸。
20. 如權利要求14所述的手術光學系統(tǒng)，其中該多個光源的聚光透鏡傾 斜對稱于該殼體的 一 中心軸。
21. 如權利要求14所述的手術光學系統(tǒng)，其中該多個光源的發(fā)光二極管 的光軸是以對稱于該殼體的一中心軸的方式偏離于相對應的聚光透鏡的光 軸。
22. —種可產(chǎn)生高斯分布的光域的光源，其包含有 發(fā)光二極管；以及聚光透鏡；其中該聚光透鏡相對于該發(fā)光二極管的位置為可變動的。
23. 如權利要求22所述的光源，其中該聚光透鏡為準直透鏡。
24. 如權利要求22所述的光源，其中該聚光透鏡為凸透鏡。
25. 如權利要求24所述的光源，其中該凸透鏡為雙凸透鏡、平凸透鏡， 或凹凸透4竟。
26. 如權利要求22所述的光源，其中該發(fā)光二極管實質(zhì)上設置于該聚光 透鏡的焦點位置。
27. 如權利要求22所述的光源，其中該發(fā)光二極管的一光軸偏離于該聚 光透鏡的一光軸。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有可調(diào)式光源以產(chǎn)生高斯分布的光域的手術燈，該手術燈包含有一中央光學系統(tǒng)以及多個子光學系統(tǒng)。每一光學系統(tǒng)包含有多個光源，每一光源包含一聚光透鏡以及一發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)。當調(diào)整該聚光透鏡相對于該發(fā)光二極管的位置時，該手術燈仍可產(chǎn)生實質(zhì)上為高斯分布的一光域，因此，即使在該光域放大或縮小時，對應于該手術燈中央的光強度依然可為最佳化的強度。
文檔編號F21Y101/02GK101280906SQ20081007431
公開日2008年10月8日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權日2007年4月4日
發(fā)明者陳連成 申請人:鼎眾股份有限公司