用于角膜散光实时定位装置的灯体技术领域
本发明涉及角膜散光实时定位装置，更具体地涉及用于角膜散光实时定位装置的
灯体。
背景技术
本发明是针对现有的角膜散光实时定位装置（专利号：CN103156572）的改进，提升
了装置的精确性及用户体验。该专利的部分内容以引用的方式并入本文中。
随着白内障患者对术后视功能要求的不断提高，通过植入散光型人工晶状体
（Toric IOL）矫正白内障患者角膜散光成为了热点。为了达到矫正术前角膜散光的效果，需
要术中对Toric IOL散光轴标记线和角膜屈光力最强的子午线重合，因此角膜散光轴向的
定位和标记显得十分重要。CN103156572发明的角膜散光实时定位装置可以在手术体位基
础上，在手术过程中实时地检测患者角膜散光轴向，极大地方便了手术操作。
现有的角膜散光实时定位装置包括手术显微镜、摄像装置、图像处理装置及显示
装置，摄像装置的输出与图像处理装置连接，图像处理装置的输出与显示装置连接，手术显
微镜镜头上同轴设有圆环状灯体，该灯体可拆卸的安装在手术显微镜镜头。该灯体的安装
方式是：在灯体的环形灯座上沿圆周方向设有2个以上径向螺孔，螺孔中设有紧定螺钉，通
过旋转螺钉来调整灯体的位置，要求灯体与手术显微镜镜头同轴并且水平方向不倾斜。角
膜散光实时定位装置的工作原理是：灯体的光线在人眼中反射，摄像装置对从手术显微镜
中观察到的反射影像进行拍摄，并将影像输送至图像处理装置中，图像处理装置中设有对
影像进行椭圆拟合的单元，椭圆拟合单元获取反射像上的点集数据、拟合出椭圆并标示轴
向，图像处理装置将根据椭圆轴向及术源性散光标出晶体植入位置和手术切口位置输送至
显示装置显示，医生采取手动的方式将显示的结果标记在患者角膜上，然后进行手术操作；
或者通过直接观察显示装置上的位置标示进行操作。
该现有的角膜散光实时定位装置的不足之处在于标示性差，没有在患者角膜上直
接显示散光轴向位置、水平线位置、手术切口位置、晶体放置位置等。为了确定Toric IOL晶
体植入位置和手术切口位置，医生需要通过观察显示装置中位置标示在病人角膜上进行手
动标记，然后进行手术操作，或者一边观察显示装置一边进行手术操作，，增加了操作难度，
降低了手术定位的准确性，导致患者手术时间长，增加患者痛苦。
发明内容
本发明针对上述缺点和不足，提出了用于角膜散光实时定位装置的辅助光源。根
据本发明，在灯体上安装辅助光源，用于将水平线位置、手术切口位置、散光型人工晶状体
放置位置、角膜散光轴位置等投射在角膜上显示。该辅助光源可以装载在一种可旋转装置
上，当图像处理装置将计算出的位置输送至显示装置显示后，医生通过观察显示装置，旋转
辅助光源装置使所投射的标记与显示装置所显示的位置重合。辅助光源也可以是一组电路
控制的光源，将图像处理装置计算出的位置通过电路控制的光源投射到角膜上。总之，该辅
助光源可以在患者角膜上投射水平线位置、手术切口位置、散光型人工晶状体放置位置、角
膜散光轴位置等，医生可以直接通过手术显微镜观察患者角膜并进行手术操作，省去了医
生在患者角膜上手动标记的步骤，或者避免了医生通过观看显示装置的屏幕来进行手术操
作的不方便性和不精确性。
本发明提出了一种用于角膜散光实时定位装置的灯体，该角膜散光实时定位装置
用于散光型人工晶状体的植入手术。灯体包括灯座、主光源和辅助光源。主光源和辅助光源
设置在灯座上。主光源的发射光是圆环形的。主光源的发射光经过角膜反射后的影像被处
理装置接收以对所接收的影像进行椭圆拟合以确定角膜散光轴位置。辅助光源构造成在角
膜上投射标记以标示一个或多个位置。
在本发明的一个实施例中，所述一个或多个位置包括水平线位置、手术切口位置、
散光型人工晶状体放置位置、所述角膜散光轴位置中的一个或多个。
在本发明的一个实施例中，所述灯座包括支撑部件，所述辅助光源设置在所述支
撑部件上，所述支撑部件构造成能够旋转，使得所述辅助光源所投射的标记依次标示所述
一个或多个位置。
在本发明的一个实施例中，所述辅助光源包括多个发光单元，所述多个发光单元
的发射光共同形成所述辅助光源所投射的标记。
在本发明的一个实施例中，所述辅助光源包括多个子光源，所述灯座包括多个支
撑部件，所述多个子光源中的每一个设置在所述多个支撑部件中的一个对应的支撑部件
上，所述多个支撑部件构造成能够彼此独立地旋转，使得所述多个子光源所投射的标记分
别标示所述一个或多个位置中的多个位置。
在本发明的一个实施例中，所述多个子光源中的至少一个包括多个发光单元，所
述多个发光单元的发射光共同形成所述多个子光源中的所述至少一个所投射的标记。
在本发明的一个实施例中，所述灯体还包括控制装置，所述辅助光源包括多个发
光单元，所述控制装置构造成选择性地激活所述辅助光源的多个发光单元中的一个或多个
以形成发光图案，所述发光图案的发射光形成所述辅助光源所投射的标记，以标示所述一
个或多个位置中的一个位置。
在本发明的一个实施例中，所述灯体还包括控制装置，所述辅助光源包括多个发
光单元，所述控制装置构造成选择性地激活所述辅助光源的多个发光单元中的一个或多个
以同时形成多个发光图案，所述多个发光图案的发射光形成所述辅助光源所投射的标记，
以同时标示所述一个或多个位置中的多个位置。
在本发明的一个实施例中，所述灯体包括多个发光单元，所述主光源由所述多个
发光单元中的一个或多个构成，并且所述辅助光源由所述多个发光单元中的一个或多个构
成。
在本发明的一个实施例中，所述多个发光单元所投射的标记的形状和/或大小和/
或颜色是不同的。
在本发明的一个实施例中，所述辅助光源所投射的标记是点形、线形、十字形、圆
环形、多边形或箭头中的一种或多种。
在本发明的一个实施例中，所述辅助光源的辐照度不超过1000W/m2。
在本发明的一个实施例中，所述辅助光源的发射光直接照射到角膜上。
在本发明的一个实施例中，所述辅助光源的发射光经过光学系统后照射到角膜
上。
在本发明的一个实施例中，所述辅助光源到所述主光源的中心的距离不超过
125mm，优选地不超过100mm，更优选地不超过75mm。
附图说明
图1是现有技术的角膜散光实时定位装置的示意图；
图2是现有技术的角膜散光实时定位装置的灯体的示意图；
图3是根据本发明的灯体安装在角膜散光实时定位装置中的示意图；
图4是根据本发明的一个实施例的灯体的示意图，在该实施例中，辅助光源具有不同的
形状，并且均位于主光源的内侧；
图5是根据本发明的一个实施例的灯体的示意图，在该实施例中，辅助光源具有不同的
形状，并且位于主光源的两侧；
图6是根据本发明的一个实施例的灯体的示意图，在该实施例中，辅助光源具有相同的
形状，并且均位于主光源的外侧；
图7是根据本发明的一个实施例的灯体的示意图，该灯体具有控制装置，通过形状达到
标示功能；并且
图8A至图8E示出了根据本发明的一个实施例的灯体。
具体实施方式
现有的角膜散光实时定位装置包括灯体，并通过对该灯体在角膜上的反射影像进
行椭圆拟合，标出椭圆的长轴向方向，从而标示出角膜散光轴向。如图1所示，现有的角膜散
光实时定位装置包括手术显微镜1、摄像装置2、图像处理装置3、显示装置4以及灯体5。摄像
装置2对通过手术显微镜1观察到的影像进行摄像，该摄像装置2的输出与图像处理装置3连
接，以便将所摄影像输出到图像处理装置3中。灯体5设置在手术显微镜1的镜头上。如图2所
示，灯体5包括灯座501、光源502和电源电路503。环形灯座501和手术显微镜1的镜头的轴线
重合。灯体5采用可拆卸地方式安装在手术显微镜1的镜头上。
摄像装置2对从手术显微镜1中观察到的影像进行摄像，并将影像输送至图像处理
装置3中，图像处理装置3中设有对圆环形LED光源502在角膜上反射影像进行椭圆拟合的单
元，图像处理装置3对输入的影像进行处理后标出所拟合的椭圆的长轴方向并输送至显示
装置4进行显示。椭圆拟合单元可以通过内部程序实现，具体可以采用C++语言编写，在
Microsoft Visual Studio 2008环境下实现。软件通过摄像装置2获取手术视频原图后，首
先通过一定的阈值将图像二值化，再利用Opencv自带寻找轮廓函数，通过条件控制筛选出
环形LED光源的反射像，并将反射像上的点集存入一个数组，将获取到的边缘点数据，用最
小二乘法便可拟合出椭圆，在椭圆的长轴向方向画出一条线，即为角膜散光轴向，并标示手
术切口位置和人工晶状体植入位置，并将结果显示在显示装置4如液晶显示屏上。
本发明提出了一种用于角膜散光实时定位装置的灯体，该角膜散光实时定位装置
用于散光型人工晶状体的植入手术。该角膜散光实时定位装置可以包括手术显微镜1、摄像
装置2、图像处理装置3、显示装置4以及灯体6。摄像装置2对通过手术显微镜1观察到的影像
进行摄像，该摄像装置2的输出与图像处理装置3连接，以便将所摄影像输出到图像处理装
置3中。图3示出了根据本发明的灯体安装在角膜散光实时定位装置中的示意图。
本发明的灯体包括灯座、主光源和辅助光源。主光源和辅助光源设置在灯座上。主
光源的发射光是圆环形的。主光源的发射光经过角膜反射后的影像被处理装置接收以对所
接收的影像进行椭圆拟合以确定角膜散光轴位置。辅助光源构造成在角膜上投射标记以标
示一个或多个位置。
在本发明的一个实施例中，上述一个或多个位置可以包括水平线位置、手术切口
位置、散光型人工晶状体放置位置、角膜散光轴位置中的一个或多个。
图4是根据本发明的一个实施例的灯体的示意图。如图4所示，灯体6包括灯座601、
主光源602、辅助光源603和电源电路604。图4示出的灯座601具有环形的形状，但是本领域
技术人员能够理解灯座601也可以具有其他形状。主光源602是环形的并且设置在灯座601
上。
在本发明的一个实施例中，灯座601可以包括支撑部件。辅助光源603可以设置在
该支撑部件上。支撑部件构造成能够旋转，使得辅助光源603所投射的标记依次标示上述一
个或多个位置。在本发明的一个实施例中，辅助光源603可以包括多个发光单元，例如多个
LED。当辅助光源603包括多个发光单元时，这些发光单元（例如LED）的发射光共同形成辅助
光源603所投射的标记。
辅助光源603可以包括多个子光源。图4示出了辅助光源603包括子光源603A和
603B。在其他未示出的实施例中，辅助光源603可以包括多于两个子光源。图4所示的子光源
603A和603B具有不同的形状，但是辅助光源603的多个子光源也可以具有相同的形状。图4
所示的子光源603A和603B均位于主光源602的内侧。图5是根据本发明的一个实施例的灯体
6的示意图，在该实施例中，辅助光源603的子光源603A和603B具有不同的形状，并且位于主
光源602的两侧。图6是根据本发明的一个实施例的灯体6的示意图，在该实施例中，辅助光
源603的子光源603A和603B具有相同的形状，并且均位于主光源602的外侧。
根据本发明的一个实施例，当辅助光源603包括多个子光源时，灯座601可以包括
多个支撑部件，并且灯座601的每个子光源设置在多个支撑部件中的一个对应的支撑部件
上。图4至图6示出了灯座601包括支撑部件605A和605B。如图4至图6所示，子光源603A设置
在支撑部件605A上，并且子光源603B设置在支撑部件605B上。灯座601的多个支撑部件构造
成能够彼此独立地旋转，使得辅助光源603的多个子光源所投射的标记分别标示上述一个
或多个位置中的多个位置。如图4至图6所示，支撑部件605A和605B构造成能够彼此独立地
旋转（如图4至图6中的箭头所示），使得子光源603A和603B所投射的标记分别标示上述一个
或多个位置中的两个位置。
在本发明的一个实施例中，辅助光源603的多个子光源中的至少一个子光源（例如
子光源603A或603B）可以包括多个发光单元（例如多个LED），这些发光单元的发射光共同形
成该子光源所投射的标记。
在本发明的一个实施例中，如图7所示，灯体6还可以包括控制装置606。控制装置
606可以构造成选择性地激活辅助光源603的多个发光单元608（例如多个LED）中的一个或
多个以形成发光图案，该发光图案的发射光形成辅助光源603所投射的标记，以标示上述一
个或多个位置中的一个位置。例如，控制装置606可以构造成选择性地激活辅助光源603的
多个发光单元608中的一个或多个以形成图7所示的发光图案607A、607B、607C和607D中的
一个。
在本发明的另一个实施例中，在某个时刻，可以通过控制装置606来激活辅助光源
603的多个发光单元608中的一个或多个，以形成期望的发光图案，例如点形、线形、十字形、
圆环形、多边形或箭头等等，用于标识上述一个或多个位置中的一个位置。然后，在接下来
的另一个时刻，可以通过控制装置606来激活辅助光源603的多个发光单元608中的一个或
多个，以形成另一个期望的发光图案，例如点形、线形、十字形、圆环形、多边形或箭头等等，
用于标识上述一个或多个位置中的另一个位置。此过程可以继续，以便依次标识上述一个
或多个位置中的多个位置。在该实施例中，依次形成的多个发光图案可以是相同的，也可以
是不同的。例如，如图7所示，控制装置606可以构造成选择性地激活辅助光源603的多个发
光单元608中的一个或多个以依次形成发光图案607A、607B、607C和607D，从而依次标识上
述一个或多个位置中的多个位置。在图7中，空心方框和实心黑色方框均表示发光单元，其
中，空心方框表示未激活的发光单元，并且实心黑色方框表示激活的发光单元。
在本发明的另一个实施例中，灯体6的控制装置606可以构造成选择性地激活辅助
光源603的多个发光单元中的一个或多个以同时形成多个发光图案，该多个发光图案的发
射光形成辅助光源603所投射的标记，以同时标示上述一个或多个位置中的多个位置。例
如，控制装置606可以构造成选择性地激活辅助光源603的多个发光单元中的一个或多个以
同时形成图7所示的发光图案607A、607B、607C和607D。也就是说，可以在某个时刻通过控制
装置606来激活辅助光源603的多个发光单元中的一个或多个，以形成多个期望的发光图
案，例如点形、线形、十字形、圆环形、多边形或箭头等等。在该实施例中，多个发光图案可以
是相同的，也可以是不同的。
在本发明的一个实施例中，灯体6可以包括多个发光单元，每个发光单元可以是例
如LED或者任何已知的发光体。主光源602可以由该多个发光单元中的一个或多个构成，并
且辅助光源603可以由该多个发光单元中的一个或多个构成。图8A至图8E示出了这样的实
施例。在图8A至图8E中，空心方框和实心黑色方框均表示发光单元，其中，空心方框表示未
激活的发光单元，并且实心黑色方框表示激活的发光单元。
如图8A所示，灯体6包括多个发光单元608。图8A示出了灯体6包括由发光单元608
构成的多个同心的圆环。
在使用中，首先，控制装置606可以选择性地激活多个发光单元608中的一部分，以
形成圆环状发光图案（例如，图8B和8C中的实心黑色方框所示的圆环），该圆环状发光图案
充当灯体6的主光源602。
然后，控制装置606可以关闭充当主光源602的发光单元，并且选择性地激活多个
发光单元608中的一部分，以同时或依次形成一个或多个发光图案，该一个或多个发光图案
充当灯体6的辅助光源603。图8D和图8E示出了充当辅助光源603的示例性的发光图案。图8D
和图8E所示的发光图案可以是同时形成的，也可以是依次形成的。请注意，用于充当主光源
602的发光单元和用于充当辅助光源603的发光单元可以部分相同。换句话说，一个或多个
发光单元可以在前一时刻充当主光源602的一部分，然后在下一时刻充当辅助光源603的一
部分。
在本发明的一个实施例中，多个发光单元所投射的标记的形状和/或大小和/或颜
色可以是相同的，也可以是不同的。
在本发明的一个实施例中，辅助光源603所投射的标记可以是点形、线形、十字形、
圆环形、多边形或箭头中的一种或多种。
在本发明的一个实施例中，辅助光源603的辐照度不超过1000W/m2。
在本发明的一个实施例中，辅助光源603的发射光可以直接照射到角膜上，或者可
以经过光学系统后照射到角膜上。这里所指的光学系统可以是由任何一个或多个光学元件
组成的光学系统。
在本发明的一个实施例中，辅助光源603到主光源602的中心的距离不超过125mm，
优选地不超过100mm，更优选地不超过75mm。
尽管已经参照（一个或多个）示例性实施例描述了本发明，但本领域技术人员将会
理解的是，本发明不限于本文所描述的确切结构和组成部分，而且在不偏离如所附权利要
求限定的本发明精神和范围的情况下，从前面的描述可明白各种修改、变化和变形。本发明
不受步骤的所示排序的限制，因为一些步骤可以按照不同的顺序和/或与其它步骤同时进
行。因此，本发明不限于所公开的（一个或多个）具体实施例，而是将会包括落在所附权利要
求的范围内的所有实施例。