[发明专利]一种手术显微镜照明系统

说明书

一种手术显微镜照明系统，光源单元包括积分球主体和LED灯珠，积分球主体设有积分球开口，LED灯珠固定于积分球主体的表面；调节板设置在积分球开口位置，投影物镜的焦平面与调节板的位置重合，LED灯珠产生的光源通过调节板调制，调制过的光源依次经投影物镜、反射镜和主物镜后形成光斑在物面上；物面上的光斑经连续变倍单元后成像在成像单元的感光元器件上。本发明在满足高亮度、均匀照明的前提下，实现任意位置、任意尺寸、任意形状及任意颜色的区域照明且能量不衰减的光学系统。本发明将有效照明范围控制到最小区域，最大程度上避免了高强度照明对于非手术区域的伤害，同时节约能量，减少成像系统的杂散光，使得成像对比度更高。

技术领域

本发明涉及显微镜技术领域，具体涉及一种手术显微镜照明系统。

背景技术

手术显微镜是外科手术的核心医疗设备，其关键特征和优势是大物距、高变倍比、高亮度均匀照明、双目立体视觉及液压平衡系统等，大物距使外科医生能够将手术器械带入或带出视场而不会撞到显微镜或遮挡视线；高变倍比使医生方便看清物体细节；亮度均匀光源对于提升视野明亮度、鉴别物体颜色作用巨大；双目立体视觉给医生提供了三维感知；液压平衡系统通过多个自由度将双目探头调整到几乎任何位置。此外，手术显微镜通过分光镜将主光路分开，为助手提供了第二个双目镜系统，使助手医生和主刀医生能一起配合操作。诸多优势使得手术显微镜在眼科、耳鼻喉科、神经外科、牙科等各种外科手术发挥着越来越大的作用。

照明系统作为手术显微镜的核心部件之一，在看清物体、分辨细节、人眼防护方面具有不可替代的作用。大部分手术显微镜为了满足高亮度、均匀照明及特殊颜色光照明特性，照明范围往往大于成像区域，由于手术显微镜的照明强度非常高，强照明容易对人体组织造成伤害，为了降低非必要照明对人体组织的损伤，最佳的照明方式是照明位置、照明区域与医生的手术区域匹配。目前市场上蔡司、徕卡的显微镜也很难做到这一点，其高端显微镜的照明区域亦连续可变，但是这种变化是以成像视场中心为对称点展开的，依旧存在非必要的照明区域。此外，手术显微镜的特殊颜色光照明通过添加滤光片实现，能量损失较大，而且由于结构限制，可添加的颜色种类亦有限。综上，亟需一种新的用于手术显微镜的照明技术方案。

发明内容

为此，本发明提供一种手术显微镜照明系统，可以在能量不衰减的前提下实现手术成像区域的任意位置、任意大小、任意形状和任意颜色的高亮度均匀照明。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种手术显微镜照明系统，包括光源单元、调节板、投影物镜、反射镜、主物镜、物面、连续变倍单元和成像单元；所述光源单元包括积分球主体和LED灯珠，所述积分球主体设有积分球开口，所述LED灯珠固定于所述积分球主体的表面；所述调节板设置在所述积分球开口位置，所述投影物镜的焦平面与所述调节板的位置重合，所述LED灯珠产生的光源通过所述调节板调制，调制过的光源依次经所述投影物镜、反射镜和主物镜后形成光斑在所述物面上；所述物面上的光斑经所述连续变倍单元后成像在成像单元的感光元器件上。

作为手术显微镜照明系统的优选方案，所述积分球主体用于在所述积分球开口处提供均匀照明的光斑，积分球主体的照度E₁为：

式中，ρ为积分求内壁涂层反射率，为LED灯珠的光通量，R为积分球内径。

作为手术显微镜照明系统的优选方案，所述物面上的照度E₂为：

式中，k为投影物镜、反射镜及主物镜的透过率乘积，f₁为投影物镜焦距，f₂为主物镜焦距，u为投影物镜孔径角。

作为手术显微镜照明系统的优选方案，所述物面上的照度E₂大于60000LX。