專利名稱：使用光纖生成的光的眼內(nèi)部照明的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及眼外科中使用的照明器，尤其涉及產(chǎn)生適合于照明眼內(nèi)部的眼內(nèi)部照明器。
背景技術(shù)：
解剖學上，眼被分為兩個不同的部分，S卩，前段和后段。前段包括晶狀體并且從角膜的最外層(角膜內(nèi)皮)延伸到晶狀體囊的后部。后段包括在晶狀體囊后面的眼的部分。 后段從前玻璃體面延伸到視網(wǎng)膜，玻璃體的后玻璃體面與視網(wǎng)膜直接接觸。后段遠遠大于前段。后段包括玻璃體，其是一種透明、無色、凝膠狀的物質(zhì)。它組成眼體積的大約三分之二，在出生前賦予它形式和形狀。它由的膠原和透明質(zhì)酸鈉以及99%的水組成。玻璃體的前邊界是接觸晶狀體后囊的前玻璃體面，而后玻璃體面形成它的后邊界，并且與視網(wǎng)膜接觸。玻璃體不類似于房水的自由流動，而是具有正常的解剖附著部位。這些部位之一是玻璃體基底部，其是3-4mm寬的帶并且覆蓋鋸齒緣。視神經(jīng)乳頭、黃斑和血管弓也是附著部位。玻璃體的主要功能是將視網(wǎng)膜保持就位，保持眼球的完整性和形狀，吸收由于運動產(chǎn)生的沖擊，和在后面支撐晶狀體。與房水相比，玻璃體不連續(xù)地被替換。玻璃體隨著年齡在被稱為凝縮的過程中變得更有流動性。凝縮導致玻璃體的收縮，這會對它的正常附著部位施加壓力或牽引力。如果足夠的牽引力被施加，玻璃體可能從它的視網(wǎng)膜附著部拉扯自身并且產(chǎn)生視網(wǎng)膜撕裂或裂孔。通常在眼后段中執(zhí)行被稱為玻璃體-視網(wǎng)膜程序的各種外科程序。玻璃體-視網(wǎng)膜程序適合于治療后段的許多嚴重狀況。玻璃體-視網(wǎng)膜程序治療諸如年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)、糖尿病性視網(wǎng)膜病和糖尿病性玻璃體出血、黃斑裂孔、視網(wǎng)膜脫落、視網(wǎng)膜前膜、 CMV視網(wǎng)膜炎的狀況和許多其他眼科狀況。外科醫(yī)生用顯微鏡和被設計成提供后段的清晰圖像的專用透鏡執(zhí)行玻璃體-視網(wǎng)膜程序。在鞏膜上睫狀環(huán)處制造長度僅為一毫米左右的若干微小切口。外科醫(yī)生通過切口插入微型手術(shù)器械，例如插入光纖光源以照明眼內(nèi)部，插入輸注管線以在手術(shù)期間保持眼的形狀，和插入器械以切割和去除玻璃體。在這類手術(shù)程序期間，眼內(nèi)部的適當照明是重要的。典型地，細光纖被插入眼內(nèi)以提供照明。諸如金屬鹵化物燈、鹵素燈、氙燈或汞蒸汽燈的光源常常用于產(chǎn)生由光纖運載到眼內(nèi)的光。光穿過若干光學元件(典型地，透鏡、反射鏡和衰減器)并且被發(fā)射到將光運載到眼內(nèi)的光纖。這樣的光的品質(zhì)取決于包括所選擇的光學元件的類型的若干因素。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個方面，一種眼內(nèi)部照明器包括至少一個泵浦光源和光學耦合到所述泵浦光源的閃爍體光纖。所述閃爍體光纖接收所述泵浦光源的輸出并且產(chǎn)生在不同于所述泵浦光源的輸出的波長范圍內(nèi)的光。光學耦合元件將所述光耦合到光纖，所述光纖將所述光引導到眼內(nèi)。在本發(fā)明的另一個方面，一種眼內(nèi)部照明器包括至少一個泵浦光源和光學耦合到所述至少一個泵浦光源的多個閃爍體光纖。所述多個閃爍體光纖中的每一個可操作以接收所述至少一個泵浦光源的輸出并且產(chǎn)生多個光學輸出。所述閃爍體光纖的所述光學輸出中的每一個各自位于不同于所述至少一個泵浦光源的波長范圍的波長范圍內(nèi)。所述眼內(nèi)部照明器還包括光學組合元件，所述光學組合元件可操作以組合所述多個光學輸出，以便產(chǎn)生組合的光學輸出；光學耦合元件，所述光學耦合元件可操作以接收所述組合的光學輸出； 以及光學耦合到所述光學耦合元件的光纖。所述光纖可操作以將所述組合的光學輸出引導到眼內(nèi)。在本發(fā)明的又一個方面，一種方法包括從至少一個泵浦光源生成第一輸出和將所述第一輸出光學耦合到至少一個光纖以產(chǎn)生具有不同于所述第一輸出的光譜輸出的至少一個光學輸出。所述方法還包括用光學耦合元件將所述至少一個光學輸出光學耦合到眼內(nèi)部照明器，以及用所述眼內(nèi)部照明器的光纖引導所述光學輸出以照明眼內(nèi)部區(qū)域。在本發(fā)明的再一個方面，一種眼內(nèi)部照明器包括至少一個泵浦光源和光學耦合到所述至少一個泵浦光源的至少一個熒光光纖。所述至少一個熒光光纖接收所述至少一個泵浦光源的輸出。所述至少一個熒光光纖的區(qū)域摻雜有紅、綠或藍(RGB)有機染料。所述至少一個熒光光纖可操作以從所述至少一個泵浦光源的輸出產(chǎn)生RGB光學輸出。所述眼內(nèi)部照明器還包括光學組合元件，所述光學組合元件可操作以組合所述多個光學輸出并且產(chǎn)生光；光學耦合元件，所述光學耦合元件可操作以接收所述光；以及光學耦合到所述光學耦合元件的光纖。所述光纖可操作以將所述光引導到眼內(nèi)。本發(fā)明的另一個方面提供一種眼內(nèi)部照明器，所述眼內(nèi)部照明器包括至少一個泵浦光源和光學耦合到所述至少一個泵浦光源的閃爍體光纖。所述閃爍體光纖包括在所述閃爍體光纖的遠端處的適于定位在眼內(nèi)的閃爍體器件。所述閃爍體光纖將所述至少一個泵浦光源的光學輸出運載到所述閃爍體器件，并且所述閃爍體器件可操作以接收所述光學輸出并且產(chǎn)生在不同于所述至少一個泵浦光源的所述光學輸出的波長范圍內(nèi)的光。


為了更全面地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，現(xiàn)在參考結(jié)合附圖進行的以下描述，在附圖中相似的參考數(shù)字表示相似的特征，并且其中圖1例示了根據(jù)本發(fā)明實施例的眼內(nèi)部照明器可以置于其中的眼的解剖結(jié)構(gòu)；圖2例示了根據(jù)本發(fā)明實施例的照明眼內(nèi)部的眼內(nèi)部照明器；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的使用閃爍體光纖的LED泵浦眼內(nèi)部照明器的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的使用摻雜有紅、綠和藍染料的熒光光纖的RGB眼內(nèi)部照明器的框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的使用具有摻雜有紅、綠和藍染料的不同區(qū)域的熒光光纖的RGB眼內(nèi)部照明器的框圖；以及圖6提供了與使用根據(jù)本發(fā)明實施例的眼內(nèi)部照明器照明眼內(nèi)部玻璃體區(qū)域的方法相關(guān)聯(lián)的邏輯流程圖。
具體實施例方式圖中例示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，相似的數(shù)字用于表示各圖的相似和相應部分。本發(fā)明的實施例提供了一種眼內(nèi)部照明器，所述眼內(nèi)部照明器包括一個或多個泵浦光源，和例如閃爍體光纖或熒光光纖的光纖。光纖耦合到泵浦光源以接收泵浦光源的輸出并且產(chǎn)生光學輸出，例如白光(在具有位于纖芯或覆層中的白磷光體的閃爍體光纖的某些實施例中)或紅-綠-藍(RGB)輸出(在使用染色熒光光纖的某些實施例的情況下)。 耦合到光纖的光學耦合元件接收光學輸出并且將光學輸出提供給內(nèi)部照明器光纖，所述內(nèi)部照明器光纖將光引入眼的內(nèi)部區(qū)域。圖1例示了由本發(fā)明提供的用于眼植入物的改進設計可以置于其中的眼解剖結(jié)構(gòu)。眼100包括角膜102，虹膜104，瞳孔106，晶狀體108，晶狀體囊110，小帶，睫狀體120， 鞏膜112，玻璃體凝膠114，視網(wǎng)膜116，黃斑，和視神經(jīng)120。角膜102是在眼表面上的用作窗口以讓光進入眼睛的、透明的、圓頂狀結(jié)構(gòu)。虹膜104是被稱為虹膜的眼的有色部分，是圍繞瞳孔的、松弛和收縮以控制進入眼的光量的肌肉。瞳孔106是虹膜的圓形中央開口。晶狀體108是有助于將光聚焦在視網(wǎng)膜上的眼內(nèi)結(jié)構(gòu)。晶狀體囊110是包封晶狀體的彈性袋， 有助于在眼聚焦于處于不同距離處的物體時控制晶狀體形狀。小帶是將晶狀體囊附著到眼內(nèi)以將晶狀體保持就位的細長韌帶。睫狀體是附著到晶狀體的肌肉區(qū)域，所述肌肉區(qū)域收縮和松弛以控制用于聚焦的晶狀體的尺寸。鞏膜112是保持眼形狀的眼的強韌最外層。玻璃體凝膠114是大的、充滿凝膠的部分，所述部分朝著眼球的后部定位，并且?guī)椭３盅鄣那?。視網(wǎng)膜116是在眼后部中的光敏感神經(jīng)層，其接收光并且將光轉(zhuǎn)換為信號以發(fā)送到大腦。黃斑是包含用于看到微細節(jié)的感受器的眼后部中的區(qū)域。視神經(jīng)118將來自眼的信號連接和傳輸?shù)酱竽X。睫狀體122位于虹膜104正后方。被稱為小帶124的微纖維“導絲”附著到睫狀體 122。晶狀體108由小帶纖維124懸掛在眼內(nèi)。用于睫狀體122的營養(yǎng)來自同樣還供給虹膜104的血管。睫狀體122的一個功能是通過改變晶狀體108的形狀來控制順應調(diào)節(jié)。當睫狀體122收縮時，小帶IM松弛。這允許晶狀體108加厚，增加眼睛近距離聚焦的能力。 當看遠處物體時，睫狀體122松弛，導致小帶IM收縮。晶狀體108則變得更薄，為遠距視力調(diào)節(jié)眼焦點。圖2是位于眼內(nèi)的眼內(nèi)部照明器160的橫截面視圖，所述眼內(nèi)部照明器可以是根據(jù)本發(fā)明各實施例的內(nèi)部照明器。圖2描繪了使用中的帶探針162的機頭164。探針162 通過睫狀環(huán)區(qū)域中的切口被插入眼100內(nèi)。探針162照明眼100的內(nèi)部或玻璃體區(qū)域114。 在該配置中，探針162可以用于在玻璃體-視網(wǎng)膜手術(shù)期間照明內(nèi)部或玻璃體區(qū)域114。眼內(nèi)部照明器以前基于鹵鎢燈或高壓弧光燈(金屬鹵化物，Xe)?；」鉄舻膬?yōu)點是發(fā)光面積小(<lmm)、色溫接近日光并且比鹵素燈壽命更長GOO小時相比于50小時)。弧光燈的缺點是成本高、功率下降、系統(tǒng)復雜并且在系統(tǒng)的壽命期間需要若干次更換燈?；贚ED的照明器可以提供低得多的成本和復雜性，以及50，000至100，000小時的特征壽命，這將允許在器械的整個壽命期間以很小的輸出降低操作眼科光纖照明器并且不需要更換LED。典型的白光LED可以包括激勵發(fā)出白光的白磷光體帽的紫外(UV)/紫光 /藍光LED。由于產(chǎn)生顯著量白光所需的磷光體帽的尺寸，常規(guī)的白光LED是空間擴展的照明源，與眼外科中使用的光纖相比具有高數(shù)值孔徑(NA)。因此常規(guī)的白光LED通常不適于很好地耦合到這類光纖中?；诎坠釲ED的可用的帶尾纖的光纖照明器使用對接在LED磷光體上的光纖。光的僅一小部分可以被耦合到小數(shù)值孔徑和小直徑光纖中。因此可用的帶尾纖的白光LED源輸送低水平的光。不同于常規(guī)的照明器，本發(fā)明的各實施例從直接位于光纖內(nèi)部的泵浦源的輸出生成光學信號，例如(但不限于)白光、RGB光學信號、黃光和藍光光學信號以及綠藍光和紅光光學信號等。例如可以在光纖照明器的端部使用作為泵浦源的532nm綠光激光器以及黃染料將532nm光學信號轉(zhuǎn)換為黃光照明。不同于常規(guī)白光LED的用產(chǎn)生光的UV/紫光/藍光 LED照明大的磷光體面積，并且然后設法將這樣的高NA、擴展光源的光收集到光纖中，本發(fā)明的各實施例用UV/紫光/藍光來照明發(fā)光光纖(纖芯或覆層)。UV/紫光/藍光LED或類似的單色LED可以典型地被制造成具有比白光LED遠小的NA和更大的亮度，并且它們可以形成為條帶或其他適宜的形狀，使得它們可以更容易地耦合到眼外科中使用的光纖。盡管發(fā)光將沿所有方向發(fā)生，但是再發(fā)射的白光的主要部分將落在光纖NA內(nèi)并且將被俘獲在光纖內(nèi)。這可以集中最終得到的光，使得與將常規(guī)白光LED耦合到光纖時相比照明器光纖的端部輸送遠高的單位面積照明水平。為了增加UV/紫光/藍光吸收的概率，系統(tǒng)可以被置于反射腔、累積球或光管內(nèi)部。這些方法中的任一個都可以顯著地增加UV射線通過的數(shù)量并且增加泵浦效率。本文使用的術(shù)語“閃爍體光纖”和“閃爍體器件”指代由能夠?qū)⒈闷州椛滢D(zhuǎn)換為電磁譜的另一個范圍(包括但不限于將高能粒子射線、χ射線和UV轉(zhuǎn)換為低能光子)的材料形成的任何結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的各實施例可以利用用于產(chǎn)生照明的任何合適類型的閃爍體。轉(zhuǎn)換效率是本發(fā)明具體實施例的顯著優(yōu)點，并且用于轉(zhuǎn)換的發(fā)光過程可以取決于所使用材料而基于慢發(fā)射(磷光)或快發(fā)射(熒光)。在下面關(guān)于特定類型的閃爍體光纖或器件(例如熒光光纖)進行的描述的情況下，應當理解任何合適類型的閃爍體光纖或器件可以用于代替它。本發(fā)明的實施例使用具有發(fā)光纖芯或覆層的閃爍體光纖和泵浦光源，例如UV或藍光光源，以及可選的反射系統(tǒng)，從而允許泵浦輻射的多次反射。這類閃爍體光纖例如可以用于通過發(fā)光將來自泵浦光源的UV/紫光/藍光照明轉(zhuǎn)換為寬帶光或白光。再發(fā)射的白光的一部分傳播通過閃爍體光纖并且可以耦合到常規(guī)光纖或直接輸送到照明器件。這類閃爍體光纖也可以被置于UV反射累積球或光管中以用于泵浦。也可以利用例如用于光生成的類似技術(shù)的激光器的各種泵浦方案，明顯的區(qū)別在于不要求閃爍體光纖的輸出必須是相干的。本發(fā)明的實施例可以利用一個或多個泵浦光源，例如LED。如本領域技術(shù)人員周知的，存在具有不同的額定功率和光學輸出的許多類型的LED可以被選擇作為泵浦源302。 備選地，可以使用其他泵浦光源，例如激光器。盡管在本文中特定實施例被描述成具有用作泵浦源的LED，但本領域技術(shù)人員將顯見其他合適的泵浦光源可以用于代替LED。在一個例子中，如將參考圖3所述，單泵浦LED的輸出被導入具有摻雜覆層或纖芯 (例如摻雜有白磷光體)的閃爍體光纖上。由于由發(fā)光摻雜劑生成的特定波長的光將沿著光纖在兩個方向生成，因此光纖的近端/泵浦端可以覆蓋有反射鏡，該反射鏡沿同一輸出方向反射所有光，但是傳送泵浦波長。泵浦LED和閃爍體光纖在該例子中都被置于光管的內(nèi)部，所述光管允許泵浦光的多次通過以被閃爍體光纖吸收。光管的遠端覆蓋有反射鏡以防止泵浦UV損失。閃爍體光纖的輸出隨后可以通過球透鏡或其他光學器件被輕易耦合到標準眼內(nèi)部照明器中。圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的單泵浦LED眼內(nèi)部照明器300的橫截面圖。眼內(nèi)部照明器300包括泵浦源LED 302，反射鏡308和316，光管306，光纖204，光學耦合器310和眼內(nèi)部照明器光纖312。如圖3中所示，單泵浦LED 302的輸出318被引導到閃爍體光纖304。閃爍體光纖304可以覆層或纖芯摻雜有例如白磷光體材料覆層314。當使用白磷光體材料覆層時，將沿著光纖304在所有方向上生成白光。因而，閃爍體光纖304的近端或泵浦端可以覆蓋有鏡面或反射表面316，所述表面可操作以沿一共有輸出方向反射所有光， 同時仍然傳送從泵浦源302發(fā)射的泵浦LED 318的輸出。泵浦LED 302和閃爍體光纖304可以被置于光管306的內(nèi)部，所述光管允許泵浦光318的多次通過，所述泵浦光318由閃爍體光纖304吸收。閃爍體光纖304通過球透鏡 310或其他合適的光學系統(tǒng)光學耦合到眼內(nèi)部照明器光纖312。閃爍體光纖304的纖芯直徑和數(shù)值孔徑可以被選擇，使得它等于或小于光纖312的纖芯直徑和數(shù)值孔徑，這便于將閃爍體光纖304光學耦合到光纖312并改善兩個光纖304和312之間的光學耦合的效率。 最終得到的光學信號322通過連接器310和光纖312被引導到探針162，在所述探針處它照明眼100的內(nèi)部。通常，視網(wǎng)膜由過濾進入眼的光的眼天然晶狀體保護以免于紫外光。但是來自光學內(nèi)部照明器的光進入眼睛而不進行這一晶狀體過濾(即，無晶狀體地)，因此期望內(nèi)部照明器300包括濾光器以減小在對眼組織有害的波長中發(fā)射的光量。提供可見光波長的適當范圍的光同時濾除有害的短和長波長可以大大減小通過無晶狀體危害損害視網(wǎng)膜的風險， 所述無晶狀體危害包括藍光光化學視網(wǎng)膜損害和紅外加熱損害以及類似的光毒性危害。典型地，在大約430至700納米的范圍內(nèi)的光對于減小這些危害的風險是優(yōu)選的。為此，反射鏡308和316可以被包括以允許合適波長的光射入眼內(nèi)。反射鏡316例如可以是二向色反射器，其反射可見波長的光并且僅僅透射紅外和紫外光以保持可見波長光譜中的光強度， 同時減小紅外和紫外光譜中的相對強度。反射鏡308可以類似地反射長波長紅外光和短波長紫外光，同時透射可見光，使得由內(nèi)部照明器300發(fā)射到眼內(nèi)的光幾乎完全在可見波長范圍內(nèi)。其他濾光器和/或二向色分束器也可以用于產(chǎn)生在該合適波長范圍內(nèi)的光。由眼外科醫(yī)生操作的內(nèi)部照明器機頭3 包括光學耦合器310，光纖312，外殼 326，和探針328。光學耦合器310被設計成將光纖312連接到包含閃爍體光纖304的主控制臺(未示出)。光學耦合器310使光纖312與將被傳輸?shù)窖蹆?nèi)的閃爍體光纖304的輸出適當?shù)貙省９饫w312典型地是可以為錐形或不為錐形的小直徑光纖。外殼326由外科醫(yī)生握持并且允許在眼內(nèi)操作探針328。探針3 被插入眼內(nèi)并且運載終止于探針328的端部的光纖312。探針328因此將來自光纖312的照明提供到眼內(nèi)。本發(fā)明的實施例還可以利用已摻雜有紅、綠和藍(RGB)有機染料的一個或多個閃爍體光纖。典型地用這些染料摻雜光纖比用具有更寬發(fā)射光譜的許多材料(例如白磷光體)更容易。因此，使用這類RGB染料的閃爍體光纖可以更容易生產(chǎn)。例如，置于累積球中并且用UV LED照明的這類RGB光纖的三個線圈將創(chuàng)建強RGB輸出，一種在有機LED(OLED) 中使用以有效地產(chǎn)生各種顏色的照明的現(xiàn)象。然后，各獨立的RGB輸出可以被組合到單個光纖上。這可以以多種方式進行，例如但不限于RGB X棱鏡、色散棱鏡或衍射光柵。圖4描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的使用摻雜有紅、綠和藍染料的熒光光纖的與眼內(nèi)部照明器一起使用的RGB光源400。眼內(nèi)部照明器的光源400包括泵浦源402，RGB熒光光纖404、406和408，反射鏡410和412，在熒光光纖上的磷光體纖芯或覆層414，光管416，光學耦合元件418，和具有光纖422的眼科420。泵浦源402生成UV或藍光430，后者被傳送到熒光光纖404、406和408。各獨立的光纖404、406和408分別創(chuàng)建RG和B光學輸出。來自光纖404、406和408的RGB光學輸出在組合器似4組合，使得光學輸出被提供給組合光纖 426。將這類RGB光纖的線圈置于累積球中并且用UV LED照明光纖將創(chuàng)建強RGB輸出。 隨后，該RGB輸出在單光纖中被組合。這可以以各種方式進行，例如球透鏡、RGB X棱鏡、色散棱鏡或衍射光柵。備選地，如將參考圖5所述，可以使沿著單光纖的三個(或以上)連續(xù)區(qū)域摻雜有3種(或以上)染料。如果摻雜劑是朝著照明出口移動的有序的紅、綠和藍，則由其他有色染料進行的RGB發(fā)射的自吸收可以被限制。組合光纖4 通過使用諸如球透鏡 418的光學耦合將組合光纖426的輸出4 光學耦合到眼內(nèi)部照明器光纖422而將RGB或白光輸出傳送到眼內(nèi)部照明器光纖312。盡管描述了使用摻雜染料的光纖來產(chǎn)生顏色，但是摻雜染料的光纖也可以由填充染料溶液的毛細光纖代替。更一般地，可以以任何合適的方式產(chǎn)生顏色，例如通過產(chǎn)生F中心或其他晶體缺陷，可變尺寸量子點或納米孔，使用任何適合于產(chǎn)生這類特征的技術(shù)，包括但不限于伽馬輻射、選擇性化學蝕刻或納米沉積。本領域技術(shù)人員將理解這些備選方法可以在本文所述的本發(fā)明的各實施例中被替換。圖5描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的使用在不同區(qū)域532、534和536中摻雜有紅、綠和藍染料的單一熒光光纖的與眼內(nèi)部照明器一起使用的另一種RGB光源500。眼內(nèi)部照明器的光源500包括泵浦光源502，RGB熒光光纖504，反射鏡510和512，在熒光光纖上的磷光體纖芯或覆層514，光管516，和光學耦合元件518。泵浦光源502生成UV或藍光530，后者被傳送到熒光光纖504。光纖504產(chǎn)生RGB光學輸出，通過使用諸如球透鏡518的光學耦合將該光纖的輸出5 光學耦合到眼內(nèi)部照明器光纖312而將所述RGB光學輸出傳送到眼內(nèi)部照明器光纖312。在圖5中，使用一個光纖504，所述光纖具有分別摻雜有三種或以上染料的三個或以上連續(xù)區(qū)域532、534和536。如果摻雜劑是朝著照明出口 506移動的有序的紅、綠和藍， 則由其他有色染料進行的RGB發(fā)射的自吸收可以被限制。摻雜染料的光纖也可以由填充染料溶液的毛細光纖代替?？梢栽趫D2描繪的配置中使用的另一個實施例可以將所有UV傳輸?shù)焦饫w的遠端而不將它轉(zhuǎn)換為可見光。光纖的遠端于是將終止于閃爍體器件(摻雜有磷光體的光纖的部分、熒光帽或磷光體帽)。因此僅僅UV/紫光/藍光輻射將被耦合到光纖中，而在光纖照明器的極尖端處將發(fā)生高能光子到可見光光子的實際轉(zhuǎn)換。將UV光學耦合到光纖中可以更容易，原因是光源尺寸(LED條帶)比白光LED的磷光體杯(典型地l-3mm)要小得多(典型地數(shù)百微米)。由于在這類實施例中UV光可以被傳輸?shù)窖劬χ校虼艘财谕ɡ鐕@閃爍體光纖的主體的濾光器，以防止UV光到達眼組織。圖6提供了與根據(jù)本發(fā)明實施例的使用眼內(nèi)部照明器照明眼的內(nèi)部玻璃體區(qū)域的方法相關(guān)的邏輯流程圖600。操作600開始于方框602，其中從一個或多個泵浦源生成第一輸出。在某些實施例中，泵浦源可以是紫外光(UV)或藍光光源。各種泵浦方案可以用于生成光。這些泵浦方案可以類似于用于泵浦激光腔的那些方案，區(qū)別在于不要求輸出必須是相干的。在方框604，輸出由閃爍體光纖接收。在方框606，閃爍體光纖將產(chǎn)生一個或多個光學輸出。閃爍體光纖的發(fā)光纖芯或覆層將允許泵浦源導致覆層或纖芯摻雜有諸如白磷光體的材料的摻雜光纖沿著光纖在所有方向上生成白光。在方框608，閃爍體光纖的光學輸出使用光學耦合元件光學耦合到眼內(nèi)部照明器光纖。這允許在方框610，眼內(nèi)部照明器的光纖引導在閃爍體光纖內(nèi)生成的白光或其他波長以照明眼睛的內(nèi)部區(qū)域。如先前所述，泵浦源可以將輸出提供給一個或多個閃爍體光纖。這些光纖可以摻雜有紅、綠或藍有機染料。這允許光纖產(chǎn)生RGB光學輸出。泵浦源和閃爍體光纖可以被置于具有反射鏡的光管內(nèi)，在兩端具有反射器以允許由泵浦源產(chǎn)生的輻射的多次反射和泵浦。 在其他實施例中，閃爍體光纖可以被置于UV反射累積球或用于進一步泵浦的光類型中。在閃爍體光纖的遠端的反射表面鏡反射閃爍體光纖內(nèi)的光以沿一共有輸出方向產(chǎn)生光，同時將泵浦源的輸出傳送到覆層或纖芯摻雜光纖。在方框606，閃爍體光纖的輸出被引導到眼內(nèi)部照明器光纖并且可以涉及組合來自多個熒光光纖的光學輸出。在這一情況下，諸如球透鏡、X棱鏡、色散棱鏡或衍射光柵的光學組合元件可以用于將這些光學信號組合成光學耦合到眼內(nèi)部照明器的光纖的單一光學信號。一個或多個閃爍體光纖的組合輸出在其上被提供的光纖的纖芯直徑和數(shù)值孔徑等于或小于眼內(nèi)部照明器光纖的纖芯直徑和數(shù)值孔徑。總之，實施例提供了一種眼內(nèi)部照明器。從上文可以領會本發(fā)明提供了一種用于照明眼內(nèi)部的改進系統(tǒng)。眼內(nèi)部照明器包括一個或多個泵浦發(fā)光二極管(LED)，光纖，例如閃爍體光纖或熒光光纖。光纖耦合到泵浦LED以接收LED的輸出并且產(chǎn)生光學輸出，例如白光(在具有磷光體纖芯或覆層的閃爍體光纖的情況下)或RGB輸出(在熒光光纖的情況下)。耦合到光纖的光學耦合元件接收該光學輸出并且將該光學輸出提供給內(nèi)部照明器光纖，后者將光引導到眼內(nèi)部區(qū)域中?？梢允褂糜杀景l(fā)明各實施例提供的閃爍體光纖技術(shù)生成自動耦合到光纖中的極高白光功率水平。例如，用10個UV LED照明的Im閃爍體光纖可以產(chǎn)生10流明的白光。由于光纖的材料僅僅在UV中吸收并且以顯著的損失傳輸白光，因此更長光纖段(例如Ikm長的光纖)的使用是毫無阻礙的，因此潛在地獲得已經(jīng)耦合到光纖中的顯著(例如IOOOx)更多的白光。為了減小所需的泵浦LED的數(shù)量和所需的閃爍體光纖的長度，光纖可以被卷繞、 插入反射腔、累積球或光管中。泵浦LED于是可以被定位以便有效地將它們的輸出耦合到閃爍體光纖中。而且，類似于激光器泵浦的情況，在本發(fā)明的特定實施例中使用的摻雜劑的量也可以被適當?shù)卣{(diào)節(jié)以生成更多的光。為了用UV激光器縱向泵浦閃爍體光纖，例如可以連同使用較低的摻雜濃度，將UV激光器耦合到閃爍體光纖中。在本文中通過例子說明了本發(fā)明，并且本領域普通技術(shù)人員可以進行各種修改。 盡管詳細地描述了本發(fā)明，但是應當理解可以對其進行各種變化、替代和更改而不脫離如權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種眼內(nèi)部照明器，包括至少一個泵浦光源；光學耦合到所述至少一個泵浦光源的閃爍體光纖，所述閃爍體光纖可操作以接收所述至少一個泵浦光源的輸出并且產(chǎn)生在不同于所述至少一個泵浦光源的輸出的波長范圍內(nèi)的光；光學耦合到所述閃爍體光纖的光學耦合元件，所述光學耦合元件可操作以接收來自所述閃爍體光纖的光；以及光學耦合到所述光學耦合元件的光纖，所述光纖可操作以將光引導到眼內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼內(nèi)部照明器，其中光管容納所述至少一個泵浦光源和所述閃爍體光纖兩者。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼內(nèi)部照明器，還包括在所述閃爍體光纖的遠端的反射鏡， 所述反射鏡可操作以反射在所述不同波長范圍的至少一部分內(nèi)的光并且傳送所述至少一個泵浦光源的輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼內(nèi)部照明器，其中所述閃爍體光纖包括發(fā)光纖芯或覆層， 所述發(fā)光纖芯或覆層可操作以產(chǎn)生在所述不同波長范圍內(nèi)的光。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的眼內(nèi)部照明器，其中所述發(fā)光纖芯或覆層包括白磷光體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼內(nèi)部照明器，其中所述光學耦合元件包括球透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼內(nèi)部照明器，其中所述閃爍體光纖的纖芯直徑和數(shù)值孔徑等于或小于所述光纖的纖芯直徑和數(shù)值孔徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼內(nèi)部照明器，其中所述泵浦光源包括UV或藍光LED。
9.一種眼內(nèi)部照明器，包括至少一個泵浦光源；光學耦合到所述至少一個泵浦光源的多個閃爍體光纖，所述多個閃爍體光纖中的每一個可操作以接收所述至少一個泵浦光源的輸出并且產(chǎn)生多個光學輸出，所述閃爍體光纖的所述光學輸出中的每一個各自位于不同于所述至少一個泵浦光源的波長范圍的波長范圍內(nèi)；光學組合元件，所述光學組合元件可操作以組合所述多個光學輸出，以便產(chǎn)生組合的光學輸出；光學耦合元件，所述光學耦合元件可操作以接收所述組合的光學輸出；以及光學耦合到所述光學耦合元件的光纖，所述光纖可操作以將所述組合的光學輸出引導到眼內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼內(nèi)部照明器，其中光管容納所述至少一個泵浦光源和所述多個閃爍體光纖兩者。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼內(nèi)部照明器，還包括在所述多個閃爍體光纖的遠端的反射鏡，所述反射鏡可操作以反射光并且傳送所述至少一個泵浦光源的輸出。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼內(nèi)部照明器，其中所述光學組合元件包括選自以下的至少一個光學組合元件X棱鏡；色散棱鏡；以及衍射光柵。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的眼內(nèi)部照明器，其中所述多個熒光光纖包括摻雜有紅、綠和藍(RGB)有機染料的熒光光纖，所述多個熒光光纖可操作以產(chǎn)生RGB光學輸出。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼內(nèi)部照明器，其中所述光學耦合元件包括球透鏡。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼內(nèi)部照明器，其中所述閃爍體光纖的纖芯直徑和數(shù)值孔徑等于或小于所述光纖的纖芯直徑和數(shù)值孔徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼內(nèi)部照明器，其中所述泵浦光源包括UV或藍光泵浦光源。
17.一種方法，包括從至少一個泵浦光源生成第一輸出；將所述第一輸出光學耦合到至少一個光纖以產(chǎn)生具有不同于所述第一輸出的光譜輸出的至少一個光學輸出；用光學耦合元件將所述至少一個光學輸出光學耦合到眼內(nèi)部照明器光纖；以及用所述眼內(nèi)部照明器光纖引導所述光學輸出照明眼內(nèi)部區(qū)域。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述至少一個光纖包括熒光光纖。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述至少一個光纖包括摻雜有至少兩種不同有機染料的熒光光纖，所述有機染料可操作以產(chǎn)生不同波長的光學輸出，使得當被組合時所述光學輸出產(chǎn)生白光。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括將所述至少一個泵浦光源和所述至少一個光纖容納在光管內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括反射所述至少一個光纖內(nèi)的光以產(chǎn)生沿同一輸出方向的光；以及將所述至少一個泵浦光源的輸出傳送到所述至少一個光纖。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述光學耦合元件包括選自以下的至少一個光學組合元件球透鏡； X棱鏡；色散棱鏡；以及衍射光柵。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述至少一個光纖的纖芯直徑和數(shù)值孔徑等于或小于所述眼內(nèi)部照明器光纖的纖芯直徑和數(shù)值孔徑。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述泵浦光源包括UV或藍光泵浦光源。
25.一種眼內(nèi)部照明器，包括 至少一個泵浦光源；光學耦合到所述至少一個泵浦光源的至少一個熒光光纖，其中 所述至少一個熒光光纖接收所述至少一個泵浦光源的輸出；所述至少一個熒光光纖的各區(qū)域摻雜有紅、綠或藍(RGB)有機染料，所述至少一個熒光光纖可操作以從所述至少一個泵浦光源的輸出產(chǎn)生RGB光學輸出；光學組合元件，所述光學組合元件可操作以組合所述多個光學輸出并且產(chǎn)生光； 光學耦合元件，所述光學耦合元件可操作以接收光；以及光學耦合到所述光學耦合元件的光纖，所述光纖可操作以將光引導到眼內(nèi)。
26.一種眼內(nèi)部照明器，包括 至少一個泵浦光源；光學耦合到所述至少一個泵浦光源的閃爍體光纖，所述閃爍體光纖包括所述閃爍體光纖的遠端處適于定位在眼內(nèi)的閃爍體器件，其中所述閃爍體光纖將所述至少一個泵浦光源的光學輸出運載到所述閃爍體器件；并且所述閃爍體器件可操作以接收所述光學輸出并且產(chǎn)生在不同于所述至少一個泵浦光源的所述光學輸出的波長范圍內(nèi)的光。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的眼內(nèi)部照明器，其中所述泵浦光源包括UV或藍光LED。
28.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的眼內(nèi)部照明器，還包括濾光器，所述濾光器圍繞所述閃爍體光纖布置并且被配置成濾除在所述至少一個泵浦光源的光學輸出的波長范圍內(nèi)的光。
29.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的眼內(nèi)部照明器，其中所述閃爍體器件包括熒光材料。
30.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的眼內(nèi)部照明器，其中所述閃爍體器件包括磷光材料。
全文摘要
在本發(fā)明的一個方面，一種眼內(nèi)部照明器包括至少一個泵浦光源和光學耦合到所述泵浦光源的閃爍體光纖。所述閃爍體光纖接收所述泵浦光源的輸出并且產(chǎn)生在不同于所述泵浦光源的輸出的波長范圍內(nèi)的光。光學耦合元件將所述光耦合到光纖，所述光纖將光引導到眼內(nèi)。
文檔編號A61B19/00GK102341056SQ201080009714
公開日2012年2月1日 申請日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者A·N·阿爾茨約科維奇, B·達凱, M·J·亞德洛斯基, M·巴克澤克 申請人:愛爾康研究有限公司