[发明专利]消像差非球面三透镜手术LED头灯

说明书

本发明属于光学器件技术领域，具体为消像差非球面三透镜手术LED头灯。本发明设计的消像差非球面三透镜手术LED头灯，包括LED光源A、消像差成像光学透镜组B；成像光学透镜组B包括第一透镜B1、第二透镜B2与第三透镜B3。其中，透镜B1为球面透镜，材质为BK7；透镜B2为非球面透镜，材质为PMMA；透镜B3为球面透镜，材质为PMMA。LED灯片发出的光线自前向后依次经过球面透镜B1、非球面透镜B2、球面透镜B3。该头灯的光学透镜系统不仅保证了光斑的基础均匀性，而且通过高效的像差矫正方法使得光斑的像边缘清晰，降低了光晕对视场的干扰。

技术领域

本发明属于光学器件技术领域，具体涉及消像差非球面三透镜手术LED头灯。

背景技术

在精密外科手术中，虽然有无影灯提供的无阴影照明环境，但这种大范围的照明方式在局部手术区域往往亮度不足，需要额外的照明措施。而另一方面，外科医生的双手并不方便去操作手持式的照明工具，若依靠护士的协助也存在同步交流等默契问题。因此，头戴式的照明装置应运而生，节省人力的同时保障了医生们的工作效率。

手术头灯出现以后经过了大量的实践完善，如今在电学控制上通过加入传感器等模块化组件，提升了头灯的智能化与多功能化；在机械组装上也通过结构改良等方法优化了头灯的轻便性与舒适性。但对于这么一个照明器件，目前却鲜有针对光学部分进行完善设计的工作，使得头灯的照射光斑存在照度不均以及边缘模糊的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消像差非球面三透镜手术LED头灯，以解决现有技术中存在的头灯出射光斑像质不均，光场边缘模糊的问题。

本发明设计的消像差非球面三透镜手术LED头灯，其结构包括：高功率LED光源A以及消像差光学透镜组B；参见图1所示，其中：

所述的高功率LED光源A的功率不小于3W，色温为3500-5500K，在外科医生精神高度紧张且集中用眼的情况下不易引起视疲劳；可确保照明的基础亮度与视觉舒适性；

所述的消像差光学透镜组B，包括依次排布的第一透镜B1、第二透镜B2与第三透镜B3；LED光源A发出的光线自前向后依次经过第一透镜B1、第二透镜B2、第三透镜B3后对物体照明。参见图1所示。

进一步的，所述的LED光源至第三透镜的光学系统总长小于22mm。其中，LED光源至第一透镜的空气间隔为1-3mm，第一透镜到第二透镜的空气间隔为7-12mm，第二透镜至第三透镜的空气间隔小于2mm。

进一步的，所述的第一透镜B1，为球面平凸透镜，材质为BK7。

进一步的，所述的第二透镜B2，为非球面平凸透镜，材质为PMMA。

进一步的，所述的第三透镜B3，为球面平凸透镜，材质为PMMA。

与现有手术LED头灯相比，本发明的技术效果使积极和明显的。本发明针对精密外科手术的场合，提供了一种消像差非球面三透镜手术LED头灯的光学设计。所述设计采用ZEMAX软件对LED光源后的光学照明透镜组进行优化，得出了新型有效的非球面三透镜结构。其有益性充分体现在：

（1）本发明采用的高功率LED灯片提供高亮度的同时兼顾了色温选取，保证了精密工作人员的用眼舒适性；

（2）本发明设计的三透镜结构精巧，合理优化的非球面结构有效的消除了像差干扰，实现了光源在目标面上的高像质光斑投射；

（3）本发明选用的B2,B3透镜材质为PMMA，有利于降低成本并减轻头灯重量。

综上所述，本发明结构精妙，优先矫正了光学透镜组自身带来像差问题，使LED头灯出射的光斑边缘清晰，不存在明显的光晕干扰。

附图说明

图1为本发明消像差非球面三透镜光学系统示意图。