橢圓光斑實現裝置、光斑調節裝置及手術燈的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光學領域，特別是涉及一種橢圓光斑實現裝置、光斑調節裝置及手術燈。
【背景技術】
[0002]手術燈是手術室中必不可少的照明元件。通常情況下，因手術切口為長條型，需要形成橢圓光斑。目前，無論是通過機械調節還是軟件調節的方法形成橢圓光斑，其原理都是將兩個或多個圓形光斑進行拼湊而成。
[0003]然而，多個圓形光斑拼湊而成的橢圓光斑存在中心區域亮度比周圍區域亮度要高的問題，從而使得形成的橢圓光斑均勻性較差。

【發明內容】

[0004]基于此，有必要提供一種光斑均勻性好的橢圓光斑實現裝置。
[0005]此外，還提供一種光斑調節裝置及手術燈。
[0006]一種橢圓光斑實現裝置，包括照明光源、用于驅動所述照明光源發光的驅動模塊及用于實現聚光的全內反射透鏡，所述全內反射透鏡包括曲面聚光碗及設在所述曲面聚光碗內的第一準直入射面及第二準直透射面；所述曲面聚光碗、第一準直入射面及第二準直透射面的口徑均為橢圓形，且各橢圓形的長軸方向一致、中心軸重合、各橢圓形的長軸與短軸的比值相同；
[0007]所述曲面聚光碗包括靠近所述照明光源的第一端面、與第一端面相對的第二端面及用于將第一端面與第二端面連接起來的側壁，所述第二端面向所述第一準直入射面的口徑處收攏；
[0008]所述第一準直入射面、第二準直透射面、第一端面、第二端面及側壁均為光學坐標系內Χ、γ兩個方向二次曲面系數和曲率半徑不相同的曲面。
[0009]在其中一個實施例中，所述第二端面包括兩種以上的不同曲面，所述側壁與所述第二端面的曲面分布結構相同。
[0010]在其中一個實施例中，所述第一準直入射面與所述第一端面通過一橢圓臺連接。
[0011]在其中一個實施例中，所述第一準直入射面、第二準直透射面為變形非球面。
[0012]在其中一個實施例中，所述第二端面、側壁及橢圓臺的側面為變形非球面。
[0013]在其中一個實施例中，還包括位于所述照明光源與所述全內反射透鏡之間的勻光元件。
[0014]一種光斑調節裝置，包括光斑調節信號輸入模塊、亮度控制模塊及多個上述橢圓光斑實現裝置，所述光斑調節信號輸入模塊與所述亮度控制模塊連接，用于接收外部輸入的光斑調節信號，所述亮度控制模塊用于將所述光斑調節信號轉換為對應的亮度開關信號；所述亮度控制模塊與所述橢圓光斑實現裝置中的驅動模塊連接，所述驅動模塊用于根據所述亮度開關信號驅動對應的照明光源發光。
[0015]在其中一個實施例中，所述光斑調節信號為實現光斑大小調節或光斑形狀改變。
[0016]在其中一個實施例中，還包括通過圓形透鏡進行聚光的圓形光斑實現裝置。
[0017]一種手術燈，包括上述光斑調節裝置。
[0018]上述橢圓光斑實現裝置、光斑調節裝置及手術燈，將所述全內反射透鏡所包括的曲面聚光碗及設在所述曲面聚光碗內的第一準直入射面及第二準直透射面的口徑設置為橢圓形，且各橢圓形的長軸方向一致、中心軸重合、各橢圓形的長軸與短軸的比值相同；所述第一準直入射面、第二準直透射面、第一端面、第二端面及側壁均為光學坐標系內X、Y兩個方向二次曲面系數和曲率半徑不相同的曲面，這樣使得照明光源發出的光線通過所述全內反射透鏡時能直接形成橢圓光斑，而不需要多個圓形光斑進行拼湊，光斑均勻性好。
【附圖說明】
[0019]圖1為一實施例的全內反射透鏡的立體圖；
[0020]圖2為圖1所示全內反射透鏡的剖面圖；
[0021]圖3為圖1所示全內反射透鏡的左視圖；
[0022]圖4為圖1所示全內反射透鏡的右視圖；
[0023]圖5為單色光的小角度光線經過全內反射透鏡的示意圖；
[0024]圖6為單色光的大角度光線經過全內反射透鏡的示意圖；
[0025]圖7為橢圓光斑的長軸方向和短軸方向的角度與能量分布圖；
[0026]圖8為一實施例的光斑調節裝置的結構示意圖；
[0027]圖9為圖8所示實施例中的光束照射到工作面的示意圖；
[0028]圖10為多個圖8所示實施例中光斑調節裝置的組合示意圖；
[0029]圖11為一實施例的光斑調節方法流程圖。
【具體實施方式】
[0030]一種橢圓光斑實現裝置，包括照明光源、用于驅動所述照明光源發光的驅動模塊及用于實現聚光的全內反射透鏡，所述全內反射透鏡包括曲面聚光碗及設在所述曲面聚光碗內的第一準直入射面及第二準直透射面；所述曲面聚光碗、第一準直入射面及第二準直透射面的口徑均為橢圓形，且各橢圓形的長軸方向一致、中心軸重合、各橢圓形的長軸與短軸的比值相同；所述曲面聚光碗包括靠近所述照明光源的第一端面、與第一端面相對的第二端面及用于將第一端面與第二端面連接起來的側壁，所述第二端面向所述第一準直入射面的口徑處收攏；所述第一準直入射面、第二準直透射面、第一端面、第二端面及側壁均為光學坐標系內X、Y兩個方向二次曲面系數和曲率半徑不相同的曲面。
[0031]請參照圖1?4。其中，圖1為一實施例的全內反射透鏡的立體圖，圖2為圖1所示全內反射透鏡的剖面圖，圖3為圖1所示全內反射透鏡的左視圖，圖4為圖1所示全內反射透鏡的右視圖。
[0032]該全內反射透鏡包括曲面聚光碗110、第一準直入射面120及第二準直透射面130。其中，第一準直入射面120和第二準直透射面130設在曲面聚光碗110內，曲面聚光碗110、第一準直入射面120及第二準直透射面130的口徑均為橢圓形，且各橢圓形的長軸方向一致、中心軸重合、各橢圓形的長軸與短軸的比值相同；第一準直入射面120和第二準直透射面130為光學坐標系內X、Y兩個方向二次曲面系數、曲率半徑和高階系數不相同的曲面。X、Y兩個方向(即橢圓的長軸、短軸兩個方向)的曲率半徑、二次曲面系數、高階系數不相同，導致X、Y兩個方向的光線準直的角度不相等。
[0033]可以理解，在其他實施例中，X、Y兩個方向的高階系數可以相同，即均為零的情況，X、Y兩個方向的二次曲面系數、曲率半徑不同。
[0034]曲面聚光碗110包括靠近照明光源(圖1?4未示出)的第一端面112、與第一端面112相對的第二端面114及用于將第一端面112與第二端面114連接起來的側壁116，第二端面114向第一準直入射面120的口徑處收攏。第一端面112、第二端面114及側壁116均為光學坐標內Χ、Υ兩個方向二次曲面系數和曲面半徑不相同的曲面。射到側壁116的光線都能實現全反射。
[0035]在本實施例中，第二端面114的整體為同一種曲面，側壁116的整體也為同一種曲面。可以理解，在其他實施例中，第二端面114可以包括兩種以上的不同曲面，側壁116對應地也包括兩種以上的不同曲面。其中，不同曲面可以是曲面類型不同，也可以是曲面類型相同但曲面參數不同。
[0036]第一準直入射面120位于曲面聚光碗110內且靠近第一端面112，第一準直入射面120與第一端面112通過一橢圓臺140連接。橢圓臺140的母線傾斜度為I?5度。
[0037]第二準直透射面130位于曲面聚光碗110內，第二準直透射面130的外徑與第二端面114連接。
[0038]在本實施例中，第一準直入射面120和第二準直透射面130為變形非球面。可以理解，在其他實施例中，第一準直入射面120、第二準直透射面130還可以為其他曲面。
[0039]具體地，請結合圖5和圖6，圖中示出了照明光源150。
[0040]圖5為單色光的小角度光線經過全內反射透鏡的示意圖。光線經第一準直入射面120會發生折射，從而使光線被一定量準直，因為經過第一準直入射面120準直后的光線還是發射的而非平行的，所以第二準直透射面130的口徑比第一準直入射面120的口徑大，