内窥镜系统设计
内窥镜物镜zemax实验报告
内窥镜物镜zemax实验报告1. 引言内窥镜是一种用于检查人体内部器官的医疗工具。
其核心部分是物镜系统，通过物镜系统的设计和优化，可以实现对细微结构的观察和诊断。
本实验使用Zemax 软件对内窥镜物镜进行设计和模拟，以探究最佳物镜设计。
2. 实验目的通过Zemax软件的应用，熟悉内窥镜物镜设计的基本原理和方法，优化物镜系统的参数，提高成像效果。
3. 实验步骤与结果3.1 系统参数设定在Zemax软件中，我们首先设定内窥镜物镜的系统参数。
我们设定了以下参数：- 系统口径：3 mm- 入射光波长：550 nm- 视场角：20 度- 物点位置：50 mm3.2 系统设计根据设定的参数，我们通过Zemax软件进行物镜系统的设计。
我们尝试了多种设计方案，并对比了不同方案的成像效果。
通过调整物镜的曲率和距离等参数，我们最终设计得到了一个较好的成像效果。
以下是该方案的详细参数：- 物镜表面数量：2- 物镜表面曲率：50 mm，100 mm- 物镜表面厚度：5 mm，5 mm- 物镜间距：20 mm3.3 成像模拟在物镜系统设计完成后，我们使用Zemax软件对成像效果进行模拟。
通过模拟，我们可以观察到成像的清晰度、畸变情况和像差等信息，并进行修正和优化。
以下是我们的成像模拟结果：- 成像清晰度：通过调整物镜曲率和距离等参数，我们获得了良好的成像清晰度，能够清晰地观察到物体细节。
- 畸变情况：通过应用畸变校正技术，我们成功地减小了畸变现象，在图像中可以观察到较少的畸变。
- 像差修正：通过对物镜系统的光学参数进行调整，我们成功地降低了像差的影响，提高了成像质量。
3.4 优化与改进在进行上述实验过程中，我们也发现了一些问题和不足之处。
通过对实验结果的分析，我们总结出一些优化和改进的方向：- 减小系统的光损失：在实际应用中，光损失是一个重要的问题。
通过优化系统的光学元件材料和涂层等参数，可以有效减小光损失，提高光传输效率。
便携式高清工业内窥镜系统的设计
证。
１ 系统 组 成
本系统 的构成 如下 图 １
５ 系 统 测 试 及 结 论
设 计制作 了 Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ图像传感 器信号设置及 Ｌ Ｖ Ｄ Ｓ信号解码 电路． 使用 Ａ Ｒ Ｍ ９的开发平台 ， 编写了驱动程序 以 及应 用软件 ． 实现 了 Ｒ Ｇ Ｇ Ｂ
信号转 换为 Ｙ分量的算法 ， 图像的放大缩小等功能。对图像信号采集 及传输 系统的性能进行测试 ， ， 并与模 块进行了传输实验 ． 通信传输 距
科技・ 探索・ 争呜
Ｓ ｃ 科 ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ 技 Ｔ ｅ ｃ ｈ 视 ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 界 Ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
项目 钠
便携式高清工业 内窥镜 系统的设计
徐 进 （ 衢 州学 院 电气 与信 息 工程 学 院 ， 浙江 衢州 ３ ２ ４ ０ ０ ０ ）
【 摘 要】 本文介绍了一种便携式高清工业内窥镜 系统。采用 １ ／ ６ 英寸 Ｃ ＭＯ Ｓ图像传感器， 图像分辨率达到 １ ２ ８ ０ ｘ ８ ０ ０ 。 图像传输达至 ３ ｌ ３ ｍ以
上； 该操 作 平 台使 用 市 场 上 主 流 的 ＡＲ Ｍ Ｃ Ｏ Ｒ Ｔ Ｅ Ｘ— Ａ８嵌入 式硬 件 平 台 ， 结 合 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｓ Ｃ Ｅ嵌入 式 操 作 系统 配 合 ７寸 液 晶 屏 。经 过 测试 该 工 业 内窥镜 系统图像 显示流畅、 清晰 ， 符合 工业 内窥镜 的使 用要 求。
２ Ｃ ＭＯＳ图像传 感模块
１ ／ ６ 英寸 Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ图像 传感器 ． 其采集 的图像 分辨率达 到 １ ２ ８ ０ （ Ｈ） ｘ Ｓ ０ ０ （ ｖ ） ． 实现高清图像采集 ， 且 内窥 镜的顶端小于 ６ ａ ｒ ｍ， 整个 内窥镜 显得更加小 ．而且 配合市场上主流 的 Ａ Ｒ Ｍ Ｃ Ｏ Ｒ Ｔ Ｅ Ｘ — Ａ ８ 嵌 入式硬件 平台 ． 能使 图像处理速度 更快 。 其 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｓ Ｃ Ｅ嵌入式操作 系统 配合 ７ 寸液 晶屏 ． 用于显示用户操 作界面和 影像传感器 的影像 ． 背光亮 度可 调节使 图像显示更清晰。整个装置可接人高清 Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ图像格式 数据 ． 同时可接 入标准 Ｃ Ｖ Ｂ Ｓ 视 频信号 （ Ｎ ｃ或 Ｐ Ａ Ｌ ） 。 达到 高清图像 信号 与标清 图像信号在 同一操作平台上的兼容 ． 具有 ｓ Ｄ卡接 口． 可采集 图 像或视频到 ｓ Ｄ卡 ； 内置 Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ， 用 于存储 用户的设定值 ； 具有 用于
内窥镜及制造方法
内窥镜及制造方法一、概述内窥镜是一种医疗器械，用于检查人体内部的器官和组织。
它由光源、光纤、镜头、机械手臂等部件组成。
内窥镜制造方法主要包括设计、加工、装配、检测等环节。
二、设计1.确定产品需求：根据医疗领域的需求，确定内窥镜的用途和性能指标，如视野角度、分辨率等。
2.制定产品方案：根据需求确定产品结构和功能模块，并进行初步设计，包括机械结构设计和光学系统设计。
3.验证方案可行性：进行仿真分析和实验验证，确保方案可行并满足性能指标。
4.完善设计：根据验证结果修改方案，完善设计，并进行详细的工程图纸绘制。
三、加工1.机械加工：根据工程图纸制作各个零部件，如机械手臂、支架等。
采用数控加工设备保证精度和质量。
2.光学加工：制作镜头和光纤束。
采用高精度抛光技术保证光学性能。
3.表面处理：对加工后的零部件进行表面处理，如喷涂、电镀等，以提高耐腐蚀性和美观度。
四、装配1.组装机械部分：将加工好的各个零部件进行组装，包括机械手臂、支架等。
2.组装光学系统：将制作好的镜头和光纤束安装在内窥镜中，并进行调试和校准。
3.电气连接：将光源和机械手臂等与电路板连接并安装在内窥镜中。
五、检测1.外观检测：对内窥镜进行外观检查，确保无瑕疵和损伤。
2.功能测试：对内窥镜进行各项功能测试，如机械手臂灵活度、光源亮度等。
3.性能测试：对内窥镜的性能指标进行测试，如视野角度、分辨率等。
确保产品满足要求。
六、总结以上是内窥镜制造方法的主要步骤。
在实际生产过程中，还需要根据具体情况进行调整和改进。
同时，在制造过程中需要注重质量控制和技术创新，以提高产品品质和市场竞争力。
变焦内窥镜光学系统设计
变焦内窥镜光学系统设计引言：随着医学技术的发展和需求的增加，内窥镜成为一种重要的医疗设备。
然而，由于人体的解剖结构复杂，传统的固定焦距内窥镜存在着一些局限性。
为了解决这个问题，变焦内窥镜应运而生。
本文将介绍变焦内窥镜光学系统的设计。
一、需求分析：1.可视范围：变焦内窥镜应具备广阔的可视范围，以便医生能够更好地观察内部病变情况。
2.分辨率：为了准确诊断病情，变焦内窥镜的图像应具有高分辨率，能够清晰地显示细小的病变。
3.像差控制：为了消除像差的影响，变焦内窥镜光学系统应具备高质量的光学元件和优化的设计。
4.变焦方式：变焦内窥镜可以通过机械或电子方式进行焦距的变化。
机械方式可以通过调节镜头位置实现，而电子方式则可以通过调节电子元件的参数来实现。
根据实际需求，选择合适的变焦方式。
二、设计原理：1.光学元件选择：变焦内窥镜光学系统主要由物镜、浅巷和目镜组成。
针对需求分析中的高分辨率要求，可以选择分辨率高的光学元件，并通过涂层技术降低反射损耗。
2.光路设计：根据需求分析中的可视范围要求，可以设计合适的光路，通过镜头间的距离调整焦距，从而实现变焦功能。
3.像差控制：对于变焦内窥镜光学系统，由于需要调整焦距，会产生一定的像差。
通过优化光学设计，使用合适的补偿光学元件或者折中的方法，可以有效地控制像差。
三、设计步骤：1.确定变焦方式：根据实际需求，选择适合的变焦方式，是机械还是电子变焦。
2.确定光学元件：根据需求分析，在设计范围内选择分辨率高的光学元件，并使用涂层技术优化光学性能。
3.设计光路：根据需求分析，设计变焦内窥镜的光路，使得能够通过调整焦距实现变焦功能。
4.优化设计：优化光学设计，通过使用补偿光学元件或者折中的方法，控制像差的产生。
5.性能测试：对设计的变焦内窥镜光学系统进行性能测试，包括可视范围、分辨率和像差等指标的测试。
四、结论：通过合理的光学元件选择、光路设计和优化设计，可以实现高性能的变焦内窥镜光学系统。
基于ARM7的无线内窥系统设计
基 于 ＡＲ Ｍ７的无 线 内窥 系 统设 计
■ 华 中科 技 大 学 张 小 田 萧 奋 洛 刘 文 予
关键词 Ａຫໍສະໝຸດ Ｍ７ Ｊ ＥＧ—Ｌ Ｐ Ｓ 蓝牙ＣＭＯＳ摄 像 头
Ｃ Ｄ ＰＬ
引 言
目前 微 米 、 米 技 术 的研 究 非 常 活 跃 ， 得 微 小 技 术 、 纳 使 微 型机 械 电子 系 统 （ ＭＥＭＳ 技 术 得 到 迅 速 发 展 ， 而 大 大 ） 从 促 进 了医 用 器 材 的微 型 化 、 观 化 ， 现 了 医 用 光 电 微 传 微 出 感 器 （ 无 线 内窥 镜 ） 如 。无 线 内窥 镜 以 微 机 电 系统 为 基 础 ，
１ 系统 组 成 与 工 作 原 理
１ １ 内窥 系统 组成 结构 ．
如 图 １所 示 ， 线 内窥 镜 系 统 主 要 由 主 机 和 从 机 （ 无 无 线 内窥 镜 ） 成 。从 机 由摄 像 头 采 集 原 始 图 像 ， 过 压 缩 组 经 处 理 ， 过 无 线 方 式 通 把 压 缩 后 的 图像 数 据 传 输 给 主 机 ； 机 通 主 过 ＵＳ Ｂ连 接 蓝 牙 适 配
缓存 。
１３ 系统 工 作 原 理 ．
内窥系统可 以实 现图像 的连 续采 集 以及 温度 、 湿度 、
照 明 亮 度 等 的 控 制 。其 中 图像 采 集 是 系 统 的 核 心 ， 工 作 其
像压缩标 准 Ｊ Ｅ Ｐ Ｇ—Ｌ Ｓ在 Ａ Ｍ７平 台 上 的实现 ， Ｒ 以及实
现 过 程 中所 采 用 的调 试 方 法 、 化 方 法 。 优
和 系 统 控 制 。Ｃ Ｉ Ｐ Ｄ和 Ａ Ｍ７之 间 的 图像 数 据 交 换 通 过 Ｒ ８位 数 据 总线 实 现 ， ＲＭ７和 Ｃ Ｉ Ａ Ｐ Ｄ之 间 的握 手 控 制 则 通 过 ＩＯ 口线 实 现 。 由 于 图像 数 据 量 较 大 ， ６０ ８ ／ 按 ４ ×４ ０分 辨 率 、 位 图像 的 格 式 计 算 达 几 十 万 字 节 ， 本 系 统 外 部 ８ 故 扩 展 了 ２片 工作 在 乒 乓 方 式 的 ５ ２Ｋ 的 Ｓ Ａ 作 数 据 ｌ Ｂ Ｒ Ｍ
内窥镜研究与设计
1 绪论1.1 内窥镜的国内外发展现状1.1.1 国内研究现状及主要研究内容从1980年代起，国内陆续开始自主研究，生产硬式内窥镜、光纤内窥镜，并且引进电子内窥镜技术，生产电子内窥镜系列产品。
己投放市场的产品有硬式内窥镜、光纤内窥镜、电子视频内窥镜三类产品。
(l)硬式内窥镜硬式内窥镜由成像物镜、转像透镜、导光束、目镜、外管组成。
硬式内窥镜成像原理是光学物镜成像，然后利用转像系统来传输图像。
因此，光学镜片的加工技术水平决定了硬式内窥镜的技术水平。
目前，在成像技术上，国内与国外是基本相同的。
但是，在产品外部材料和外观上，与国外同类产品相比有差距，但使用效果相同。
(2)光纤内窥镜制造光纤内窥镜关键的部件是光纤传像束，它决定产品清晰度、分辨率和使用寿命。
在光纤传像束直径相同的条件下，国外光纤传像束生产线生产的光纤传像束单丝为2万余根，国产生产线生产的光纤传像束单丝为1万根以内。
其内窥镜制造原理一样，但是光纤材料有差别。
如果采用进口光纤传像束组装内窥镜，国内与国外同类产品的差距会减小。
例如:EKG一3002型光纤工业内窥镜是一种利用纤维光学、精密机械及电子技术结合而成的新型光学仪器。
它利用光导纤维的传光、传像原理及其柔软弯曲性能，可以对设备中肉眼不易直接观察的隐蔽部位方便地进行直接快速的检查。
既不需设备解体，也不需另外照明，只要将窥头插入孔内，内部情况便可一目了然。
可直视，也可侧视。
还可手控窥头对被检查面进行连续上下左右扫描达100°。
可目视，也可照相，还可录像或电视显示，为分析故障原因提供依据。
是航天、军事、国防、无损检测、机械制造、发电、石化、汽车、兵器、交通、冶金、压力容器等领域中得心应手的直观高效的检测仪器。
EKG一3002型工业内窥镜主要技术参数:l)探头外径:Ф6.5～Ф15mm2)探测长度:1.8～4.5m3)工作距离:10～80mm4)视场角:≥100°(3)电子内窥镜国内制造商均采用进口CCD原件，组装电子工业内窥镜产品，整机主体技参数与外国产品的相接近。
目视医用硬性内窥镜光学系统初始结构设计
目视医用硬性内窥镜光学系统主要 由物镜、转
像 系统 和 目镜组 成 。 内窥镜 是一 特殊光 学系 统 ，其
内窥 镜 的 结构 参 数
１１ 视放大 倍率 ．
结构特点是大视场 、小孔径 、光学长度 长和景深
大 ，既不 同于 望远 系统也不 同于显 微 系统 ，既是物
ｐｉｃ ｌｏ ｅｄ ｓｏ ｅ ｎ ｅ ｕｒ ｔ ｒｃ ｒ ｆｎ ｏｃｐ ｊｃｖ ，ｏｕａ ｄｒｌ ｓ ｍ ｅ ｉ ｕｓｄ ｎ ｉ ｒ ｉ ｅ ｆｎ ｏｃ ｐ ｄ ｒ ｎｌｓ ｕｔ ｅ ｅ ｄ ｓｏ ｅ ｂｅｔ ｅ ｃｌ ａ ａ ｓ ｔ ａ ｓ ｓｅ ｓ ｎｐ ａ ｔ ｃ ｅ ｙｔ ｕ ｏ ｈ ｏ ｉ ｒ ｎ ｅ ｙｙ ｅ ｒ ｄ ｃ ｉｔ ｈ
物镜 转 像系统 目镜
图 １ 内窥镜成像原理
Ｆ ｇ １ Ｔｈ ｎ ｏ ｃ ｐ ｉ ． ｅ ｅ ｄ ｓ ｏ ｅ ｉ ｇ ｎ ｒ ｃｐ ｅ ｍａ ｉ ｇ ｐ ｉ ｉ ｌ ｎ
镜焦距 ， ’ 目镜焦距 。 由（） １ 式可知，内窥镜的视放大倍率是物距， 的函数 ，与， 成反 比。 本文以腹腔镜为例说 明内窥镜光学系统的参数
ｐｐ ｒ ｎ ｅｉｈ ｔｅ ｉｏ ｇ ｉ ｒ ｌ，ｉ ａｃｌ ｅ ｇ ｒｔ ｎｄ ｎｉｎ ｆ ｌ ｓｏ ｅ ｂ ｕ ｉ ｂｅｔ ｅ ａｅ Ｉ ｔ ｆｈ ｓ ｎｍａｎｆ ｆ ｍｕａ ｔ ｌ ａ ｓ ｕａｉ ｉ ｓ ａ ｅ ｏｃｐ ｏ ｔｔｏｊｃｖ ， ． ｔ ｌ ｏ ｖｉ ｈ ｇ ｙｏ ｕｔ ｆ ｃ ｉ ｏ ｍｅ ｏ ｏ ｃ ｉ ａ ｓ ｉ
内窥镜物镜 、转像 系统 以及 目镜 的一般结构考虑 ，结合视放大率公 式，计算 了一种腹 腔镜 的物镜、 目镜 以及转像 系
统 的 外 形尺 寸 ，并 给 出 了该 腹 腔 镜 的 设 计 结果 。
内窥镜的设计研究和设计
1 绪论1.1 内窥镜的国内外发展现状1.1.1 国内研究现状及主要研究内容从1980年代起，国内陆续开始自主研究，生产硬式内窥镜、光纤内窥镜，并且引进电子内窥镜技术，生产电子内窥镜系列产品。
己投放市场的产品有硬式内窥镜、光纤内窥镜、电子视频内窥镜三类产品。
(l)硬式内窥镜硬式内窥镜由成像物镜、转像透镜、导光束、目镜、外管组成。
硬式内窥镜成像原理是光学物镜成像，然后利用转像系统来传输图像。
因此，光学镜片的加工技术水平决定了硬式内窥镜的技术水平。
目前，在成像技术上，国内与国外是基本相同的。
但是，在产品外部材料和外观上，与国外同类产品相比有差距，但使用效果相同。
(2)光纤内窥镜制造光纤内窥镜关键的部件是光纤传像束，它决定产品清晰度、分辨率和使用寿命。
在光纤传像束直径相同的条件下，国外光纤传像束生产线生产的光纤传像束单丝为2万余根，国产生产线生产的光纤传像束单丝为1万根以内。
其内窥镜制造原理一样，但是光纤材料有差别。
如果采用进口光纤传像束组装内窥镜，国内与国外同类产品的差距会减小。
例如:EKG一3002型光纤工业内窥镜是一种利用纤维光学、精密机械及电子技术结合而成的新型光学仪器。
它利用光导纤维的传光、传像原理及其柔软弯曲性能，可以对设备中肉眼不易直接观察的隐蔽部位方便地进行直接快速的检查。
既不需设备解体，也不需另外照明，只要将窥头插入孔内，内部情况便可一目了然。
可直视，也可侧视。
还可手控窥头对被检查面进行连续上下左右扫描达100°。
可目视，也可照相，还可录像或电视显示，为分析故障原因提供依据。
是航天、军事、国防、无损检测、机械制造、发电、石化、汽车、兵器、交通、冶金、压力容器等领域中得心应手的直观高效的检测仪器。
EKG一3002型工业内窥镜主要技术参数:l)探头外径:Ф6.5～Ф15mm2)探测长度:1.8～4.5m3)工作距离:10～80mm4)视场角:≥100°(3)电子内窥镜国内制造商均采用进口CCD原件，组装电子工业内窥镜产品，整机主体技参数与外国产品的相接近。
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门禁语言识别及视频监控系统硬件方案设计
姓名：欧志彬学号：4121161016
在医学领域，内窥镜是用于人体内部器官检查的主要设备之一。
为实现人体内部器官的检测，内窥镜需要满足如下要求：
第一、能够获取内部器官的形态信息；
第二、能够将获取的信息传到体外，以实现医生的感知；
第三、能够将获取的信息转换为图像信号，并通过一定的设备显示出来；
第四、能够保存数据，实现群体信息的获取和识别，从而通过一定的方案报告病变情况。
针对以上需求，设计门禁的系统如下：
一、总体设计
内窥镜应该包括五个子系统，信息获取系统用于获取内部器官的图像信息；信息处理系统用于将获取的图像信息进行编码处理并转换为光线获电缆可传输的信息；信息传输系统用于将处理后的信息传输到体外；信息显示系统用于直观显示获取的内部图像情况并报告病变情况；信息存储系统用于将处理后的信息保存起来，以构建数据库。
这五个子系统组成的内窥镜系统的框图如图1所示：
图1.内窥镜总体设计框图
二、子系统设计
在内窥镜系统中，主要需要获取的信息是图像信息，可通过一般的CCD进行图像获取。
CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。
CCD 上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。
一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。
CCD的作用就像胶片一样，但它是把光信号转换成电荷信号。
CCD上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，并将光信号转变成电信号，经外部采样放大及模数转换电路转换成数字图像信号[1]。
CCD获取的信号最终以电信号输出，而通常用的光纤传输的信号的光信号，所以从CCD传来的信号还需要一个电光转换器件来处理信息，可通过发光二极管等器件来实现，并将信息输入光纤内部。
发光二极管是是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。
发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。
当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光[2]。
信息传输系统主要是光纤。
信息从光纤传出以后，一般需要传输到电子计算机内部进行处理，由于电子计算机处理的信号为电信号，所以需要有将光信号转换为电信号的光电转换器件以实现信息的处理，可通过光电池、光敏二极管、光敏三极管等器件来实现。
转换为电信号后可通过目前使用普遍的电子处理芯片进行处理。
经过处理后，信息可传输到信息存储系统进行存储，也可传输到信息显示系统上进行显示。
由于信息需要经常读取，且存储的寿命要求较长，所以信息存储系统需要采用磁存储系统来实现。
信息显示系统可采用液晶显示器来实现。
液晶显示器的工作原理：液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质，它是一种有机化合物，常态下呈液态，但是它的分子排列却和固体晶体一样非常规则，因此取名液晶，它的另一个特殊性质在于，如果给液晶施加一个电场，会改变它的分子排列，这时如果给它配合偏振光片，它就具有阻止光线通过的作用（在不施加电场时，光线可以顺利透过），如果再配合彩色滤光片，改变加给液晶电压大小，就能改变某一颜色透光量的多少，也可以形象地说改变液晶两端的电压就能改变它的透光度（但实际中这必须和偏光板配合）[3]。
参考资料
[1]
/link?url=HicML1I_HOpi2FzP20RBhJBE0EHaxg-npfsJOKDTN 9at49sIg6rKktTybhDPtDdrnQt8CTtnW4Im-umiZiAh4_
[2]/view/84213.htm.
[3]/view/1e74335a3b3567ec102d8a40.html。