專利名稱：把一光源裝在一把光耦合入光導纖維或光導纖維束中的裝置中的設備的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及把光耦合入單根光導纖維或光導纖維束中的光學裝置。
現(xiàn)有技術(shù)把弧光燈之類的高強度光源的光耦合入一單根光導纖維或光導纖維束中的現(xiàn)有光源裝置有多種。耦合入單根光導纖維或光導纖維束的光比方說可用于醫(yī)療照明，例如手術(shù)照明、前燈、內(nèi)窺鏡或管道鏡。特別對于醫(yī)療場合來說，必須把盡可能多的光線耦合入光導纖維束或單根光導纖維，以便在使用手術(shù)照明、前燈等時獲得充足的照明。因此，要求光源與光耦合器的光學部件精確對齊，以確保充足數(shù)量的光線耦合入光導纖維或光導纖維束。這在把光耦合入入射孔比光導纖維束小得多的單根光導纖維時顯得特別重要。為確保精確對齊，光源緊固在一組件上，該組件內(nèi)還包括該耦合裝置的所有或大部分光學部件。例如，該光源可裝配到一組件上，該組件還包括一個或多個主鏡和副鏡，這些鏡子布置成可把光源發(fā)出的光反射入單根光導纖維或光導纖維束。整體式組件用來防止光源與光學部件之間發(fā)生位移，該位移可導致耦合入單根光導纖維或光導纖維束中的光線量不足。這類位移產(chǎn)生的原因包括醫(yī)務人員碰撞或振動光耦合器、緊固光源和光學部件的各裝配部件受熱不均等等。
盡管使用整體式組件有利于確保光源與光學部件充分對齊，但光源的更換既不方便，成本又高。光源失靈時必須更換。光源一般在使用預定的小時數(shù)后也得更換。由于是整體式，因此必須同時更換光源和光學部件。此時，一般情況是用戶把該整體式組件拆下后返回給銷售商由銷售商裝配并對齊一新光源。而用戶由于無法確保光源的精確對齊而無法更換光源。光源對得不準會損壞光耦合器的內(nèi)部，特別是在光線集中照射到一與單根光導纖維或光導纖維束的入射孔稍稍偏離的位置上從而造成過熱之時。這一過熱可燒壞光導纖維或整個光耦合裝置。
更換整個整體式組件的成本很高。而且，在光源燒壞時，用戶得等一、二天更換新組件后才能用上該光學裝置。
本發(fā)明的目的在于提供一種改進的光耦合裝置，它只須更換光源而不必更換光學部件，同時更換后仍然可以確保光源與光學部件的對齊。
本發(fā)明概述在本發(fā)明提出的一種可用于一光耦合裝置的可卸下光源中，該光耦合裝置把該光源的光經(jīng)一光學裝置耦合入單根光導纖維或光導纖維束之類光導纖維元件中。這類光源例如可以是弧光燈并且可以裝在一可卸下組件上，該組件可滑動地插入其中裝有光學裝置的一殼體中，或從上卸下。該可卸下組件包括定位件，從而在該組件定位在該殼體中時確保光源與光學部件的精確對齊。
在一實施例中，用該可卸下組件的一底座的外表面上的六個安裝墊實現(xiàn)精確對齊。其中三個安裝墊位于第一平面中。兩個安裝墊位于與第一平面垂直的第二平面中。另一安裝墊位于與第一和第二平面都垂直的第三平面中。光源在該底座上安裝成與這些安裝墊的相對位置精確固定。
使用時，該可卸下組件插入該殼體中的一槽口中。該槽口形成在該殼體的供光學部件裝配其上的一底座部中。該槽口包括各內(nèi)側(cè)壁，這些內(nèi)側(cè)壁與光學部件的相對位置精確固定。該組件一旦插入該槽口中，該組件的各安裝墊緊抵該槽口的頂壁和各側(cè)壁。該槽口形成在一底座上，該底座上裝有光學部件。插入時，這些安裝墊確保光源與槽口精確對齊，從而確保光源與光學部件精確對齊?？墒褂檬┝ρb置使這些安裝墊緊抵該槽口的各內(nèi)側(cè)壁。在一實施例中，三個彈簧施力裝置布置成提供各與三個平面垂直的力。
因此，如上所述布置的六個安裝墊與這些施力裝置相結(jié)合而使光源無法在上下、左右、前后所有六個方向上移動，從而實現(xiàn)光源的精確定位。
若要更換光源，用戶只須卸下裝有光源的組件，然后用其上裝有一與六個安裝墊精確對齊的光源的一新組件更換之。用戶只須把該新組件滑入該殼體的槽口中即可恢復該光耦合器的工作。按照可卸下組件的總成本，用戶可扔掉舊組件。在其他情況下，用戶可把該組件返回給銷售商，由銷售商把一新光源裝到該組件的底座上并使該新光源與該底座上的安裝墊精確對齊。這樣可把舊底座仍用于新光源。同時，由于光源與安裝墊精確對齊并且在插入殼體后安裝墊又與該光耦合器的光學部件對齊，因此可確保精確對齊。
從而實現(xiàn)上述本發(fā)明的總目的。從結(jié)合附圖的下述說明中可清楚看出本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點。
附圖的簡要說明圖1為一醫(yī)療照明系統(tǒng)的方框圖，該照明系統(tǒng)包括一把一光耦合裝置的光耦合入一醫(yī)療照明裝置中的單根光導纖維。
圖2為圖1光耦合器的簡化圖，特別示出一可卸下光源組件和一不可卸下光學組件。
圖3為圖2光耦合器的殼體的一部分以及圖2可卸下光源組件的局部立體圖。
圖4為圖3插塊的另一實施例的側(cè)視剖面圖，該插塊上有三個互相垂直的施力機構(gòu)。
圖5-7分別為圖2-3的光源組件的底座的一例示性實施例的俯視圖、側(cè)視圖和后視圖。
對本發(fā)明例示性實施例的詳述下面結(jié)合


本發(fā)明例示性實施例。
圖1示出一醫(yī)療照明系統(tǒng)，包括一把一光耦合器14的光耦合到一醫(yī)療裝置16的單根光導纖維12。該醫(yī)療裝置可以是手術(shù)前燈、照明、內(nèi)窺鏡、管道鏡等。光耦合器14中有把一光源(圖1中未示出)發(fā)出的光反射入該單根光導纖維以便傳到該醫(yī)療照明裝置的光學部件(也未示出)。該光源可以是氙弧光燈等。這些光學部件比方說可包括呈電學、復曲面或反射面的鏡子。合適的光耦合器的例子可見美國專利No.5,430,630和美國專利No.4,757,431。
下面結(jié)合其他附圖詳述該光耦合器的內(nèi)部部件。圖2簡示出光耦合器14。該光耦合器包括一殼體18，一光學裝置20緊固在該殼體中，最好是與該殼體裝配成一體。光耦合器14還包括一可卸下光源組件22，該光源組件包括一裝在一底座26上的燈24。殼體18包括一插塊28，其上有一可供光源組件22插入的槽口。在圖2中，虛線表示該光源組件插入在該插塊的該槽口中。在可卸下光源組件插入該插塊中時用下文交代的機構(gòu)確保該光源與該光學裝置的對齊。光源在光學裝置中的精確對齊是為了確保有足量的光線耦合入單根光導纖維中。使用可卸下光源組件并確保該組件插入時精確對齊即可方便地更換光源。
下面結(jié)合其他

確保精確對齊的該機構(gòu)。圖3為可卸下組件22以及該光耦合器的插塊28和一部分底壁30的立體圖?？尚断陆M件22的底座26呈長方體，包括互相垂直的側(cè)壁32、34和36。插塊相應包括互相垂直的面向里的壁38、40和42。插入時，可卸下組件的各側(cè)壁平行地抵靠在插塊的相應內(nèi)側(cè)壁之上。
插塊28的頂部有一開口44可供光源24插入，從而把該光源置于該光耦合器中而為該光學裝置提供光線。
為確保光源的精確對齊，使用總共六個安裝墊46。三個安裝墊形成在頂壁32上，兩個在側(cè)壁36上，一個在側(cè)壁34上。側(cè)壁32的三個安裝墊形成第一平面。側(cè)壁36的兩個安裝墊位于與第一平面垂直的第二平面中。側(cè)壁34的單個安裝墊位于與第一平面和第二平面都垂直的第三平面中。因此，這六個安裝墊有效地界定三個互相垂直或正交的平面。
可卸下組件插入插塊28中時，側(cè)壁32的三個安裝墊緊抵插塊的內(nèi)壁38。同樣，可卸下組件的側(cè)壁36的兩個安裝墊緊抵插塊的內(nèi)壁42。最后，側(cè)壁34的單個安裝墊緊抵插塊的內(nèi)壁40。由于這六個安裝墊緊抵插塊的三個互相垂直的內(nèi)壁，因此該可卸下組件的底座相對插塊獲得精確定位。此外，光源裝配成與可卸下組件的底座26的六個安裝墊的相對位置精確固定。因此，插入時，光源也相對插塊獲得精確定位。
盡管圖3中未示出，但該光學裝置20的各部件也裝配成與插塊的內(nèi)壁的相對位置精確固定。這樣，當光源相對這些光學部件獲得精確定位后，就可實現(xiàn)光源與該光學裝置的精確對齊。當然，僅當該光學裝置與插塊的相對位置以及光源與安裝墊的相對位置固定不變時，光源才與光學裝置精確對齊。這可通過高精度地加工和裝配各部件予以實現(xiàn)。此外，須小心確保光耦合器內(nèi)部的發(fā)熱不造成任何部件的位移或翹曲。
使用數(shù)量不多也不少的六個安裝墊即可使可卸下組件的底座相對插塊獲得精確定位。若側(cè)壁上的安裝墊少于此數(shù)，底座在插塊中就會傾斜或滑動。如安裝墊過多，底座的位置就“約束過度”。例如，如在頂壁上有四個安裝墊，這四個安裝墊就未必在同一平面內(nèi)，從而這些安裝墊無法同時抵靠插塊的相應內(nèi)壁。因此，安裝墊的3∶2∶1安排可獲得“精確約束”。當然，這六個安裝墊的相對位置可變動。例如，三個共平面的安裝墊不必在頂壁上，而可在側(cè)壁之一上。
從而，這六個安裝墊在緊抵插塊的相應各內(nèi)壁時可使光源相對插塊并從而相對光學裝置精確定位。為了確保安裝墊緊抵相應內(nèi)壁，可使用圖4所示三個互相垂直的施力機構(gòu)。確切說，各包括一彈簧裝置的施力機構(gòu)50、52和54的位置設置成可垂直地把力作用到可卸下組件的底座的該三個側(cè)壁上。施力機構(gòu)50布置成把側(cè)壁36的安裝墊緊壓到插塊的內(nèi)壁42上。施力機構(gòu)52布置成把側(cè)壁34的單個安裝墊緊壓到插塊的內(nèi)壁40上。而施力機構(gòu)54裝在一可滑動的板56(其他附圖中未示出)上而把頂壁32的三個安裝墊緊壓到插塊的相應內(nèi)壁38上。因此，這些施力機構(gòu)與板56一起在把這六個安裝墊緊壓到插塊的相應內(nèi)壁上的同時使可卸下組件緊固在插塊中，從而保持光源與插塊并從而與光學裝置的精確對齊。
如上所述，確保了光源與光學裝置的精確對齊。但這需要光源與可卸下組件的底座的精確對齊以及光學裝置與插塊精確對齊。因此須高精度地加工裝有插塊和各光學部件的該光耦合器以確保各光學部件相對插塊的位置精確固定。為使光源與可卸下底座的安裝墊對齊，可比方說首先把該底座插入一光耦合器中，該光耦合器可在銷售商處。然后把弧光燈之類的光源放到該底座上后調(diào)節(jié)成與光學裝置對齊?？墒褂梅N種傳感器檢測是否正確對齊。然后用高質(zhì)量環(huán)氧樹脂等把光源牢牢粘合在底座上。然后從該光耦合器上取出其上裝有光源的底座作為可用于同一光耦合器(例如先前售給一用戶的光耦合器)的新光源出售。也可使用其他技術(shù)對齊該燈與安裝墊。
使用時，如用戶的光耦合器中的燈或其他光源燒壞，用戶只須卸下原來的組件而插入一(如上所述預先對齊的)新組件就能更換燒壞的燈。用戶無需進行對齊就能確保新燈的對齊。
用戶可把其上有燒壞的燈的組件返回給銷售商，由銷售商把一新光源裝到底座上并對齊。這樣，銷售商可只安裝并對齊一新燈而循環(huán)或反復使用組件的底座。應該看到，銷售商也可用一大小和形狀不同的光源更換舊光源。但是，只要大小的變化不大，可(使用上述步驟)安裝一新燈或其他光源后與該底座對齊，從而該新光源使用于這些光耦合器中。用戶甚至無需知道已使用一完全不同的新光源。
如上所述，與卸下和更換現(xiàn)有光源和光學裝置的總成本比較，卸下和更換本發(fā)明的可卸下組件的總成本較低。事實上，由于本發(fā)明可卸下組件的成本足夠低，因此私人開業(yè)醫(yī)生等用戶可一次購買數(shù)個更換組件。然后，如燈燒壞，醫(yī)生只須用另一燈(與其可卸下組件)換上即可立刻恢復使用該醫(yī)療照明裝置而減少修理時間。
可卸下組件成本減少的原因之一是該組件的底座無需作高精度加工。該組件的底座可按照精度較低的現(xiàn)有工藝模制或壓鑄。由于光源與底座的安裝墊對齊，因此底座無需作高精度加工。換句話說，底座形狀的任何偏差都因光源與底座的安裝墊的對齊而得到補償。
圖5、6和7示出可用于一可卸下光源組件中的另一例示性底座100。底座100包括向上伸出件102和104保護裝在其間的一弧光燈(未示出)。這些向上伸出件還可防止用戶不小心碰到高溫弧光燈。底座也可使用其他種種形狀。
上面說明了一用于一光耦合器中的可卸下光源組件。盡管結(jié)合所示實施例作了說明，但本發(fā)明的原理也可應用于其他裝置和場合。
權(quán)利要求
1，在一種把一光源發(fā)出的光經(jīng)一光學裝置耦合入一輸出光導纖維元件的裝置中，該光源和該光學裝置裝在一殼體中，為正常工作，該光源必須放置成與該光學裝置對齊，其改進之處包括把該光源裝在一可卸下組件上，該可卸下組件可滑動插入該殼體中或從上卸下，所述組件包括在該光源和組件插入該殼體中時保持該光源與該光學裝置精確對齊的元件。
2，按權(quán)利要求1所述的改進，其特征在于，保持精確對齊的這些元件包括位于第一平面中的三個安裝墊，位于與第一平面垂直的第二平面中的兩個安裝墊以及位于與第一和第二平面都垂直的第三平面中的一安裝墊；所述安裝墊與所述光源的相對位置固定不變。
3，按權(quán)利要求2所述的改進，其特征在于，所述安裝組件包括一長方體底座；所述安裝墊安裝在所述底座的互相垂直的側(cè)壁上。
4，按權(quán)利要求2所述的改進，其特征在于，進一步包括施力給所述安裝墊而使它們緊抵所述殼體中的一槽口的各內(nèi)側(cè)壁的裝置。
5，一種把一光源裝在一殼體中的安裝組件，該殼體中裝有一把該光源發(fā)出的光耦合入一輸出光導纖維元件中的光學裝置，所述安裝組件包括一底座；把該光源緊固成與所述底座的相對位置固定不變的裝置；裝在所述底座的第一側(cè)壁上的三個安裝墊；裝在所述底座的第二側(cè)壁上的兩個安裝墊，所述第二側(cè)壁與所述第一側(cè)壁垂直；以及裝在所述底座的第三側(cè)壁上的單個安裝墊，所述第三側(cè)壁與所述第一和第二側(cè)壁都垂直。
6，按權(quán)利要求5所述的安裝組件，其特征在于，這些安裝墊與所述底座制成一體。
7，一種把光耦合入一光導纖維元件中的光耦合裝置，所述裝置包括一殼體；一裝在所述殼體中的光學裝置；把該光導纖維元件的入射孔固定在所述殼體中的裝置；一光源；以及把所述光源可卸下地裝在所述殼體中而與所述光學裝置對齊、從而把該光源射向該光學裝置的光耦合入該光導纖維元件的入射孔中的裝置；其中，把所述光源可卸下地裝在所述殼體中的該裝置包括一固定該光源的底座；裝在所述底座的第一側(cè)壁上的三個安裝墊；裝在所述底座的第二側(cè)壁上的一對安裝墊；以及裝在所述底座的第三側(cè)壁上的單個安裝墊，所述第一、第二和第三側(cè)壁互相垂直。
8，按權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述殼體包括一供所述底座插入的槽口，所述槽口有三個互相垂直的內(nèi)壁；所述裝置進一步包括施力給所述安裝墊而使它們緊抵所述殼體中的所述槽口的所述各內(nèi)壁的裝置。
9，按權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述光源為一弧光燈。
10，按權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，進一步包括一光導纖維元件，該光導纖維元件把耦合入該光導纖維入射孔的光傳到一醫(yī)療照明裝置。
全文摘要
一種用于光耦合裝置的可卸下光源。該光源(24)裝在一可卸下組件(22)上,該組件可滑動地插入一殼體(18)中或從中抽出,該殼體中裝有該光耦合裝置。該可卸下組件(22)包括保持該光源(24)與裝在該殼體(18)中的光學部件精確對齊的定位件。在一實施例中,用該可卸下組件(22)的一底座(26)的外表面上的六個安裝墊(46)實現(xiàn)精確對齊。其中三個安裝墊(46)位于第一平面(32)中。兩個安裝墊(46)位于與第一平面(32)垂直的第二平面(36)中。另一個安裝墊(46)位于與第一和第二平面(32、36)都垂直的第三平面(34)中。該光源(24)在該底座(26)上安裝成與這些安裝墊(46)的相對位置固定不變。該可卸下組件(22)插入在該光耦合裝置的殼體(18)的一槽口中。插入時,這些安裝墊(46)抵靠該殼體(18)的一插塊(28)的互相垂直的內(nèi)壁。從而這些安裝墊(46)確保光源(24)相對插塊(28)獲得精確定位。殼體(18)中的光學部件安裝成與插塊(28)的相對位置精確固定不變。因此,插入時,光源(24)保持與插塊(28)并從而與這些光學部件精確對齊。
文檔編號F21V8/00GK1191021SQ96195473
公開日1998年8月19日 申請日期1996年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月14日
發(fā)明者托馬斯·W·羅勒 申請人:考金特光學技術(shù)公司