二元变焦内窥镜光学系统设计

合集下载

内窥镜摄像系统技术要求

内窥镜摄像系统技术要求

1. 产品型号/规格及其划分说明型号:ALPHA DigiCam Versatile II HD2. 性能指标 2.1工作条件a )环境温度:5℃~40℃;b )相对湿度:30%〜85% (不冷凝);c )大气压力范围:700〜1060hPa ;d )电源要求:100〜240VAC ±10%, 50〜60Hz.2.2 基本要求2.2.1 摄像系统应全视场清晰,视场边缘无模糊现象。

2.2.2 摄像系统应有较好的黑白对比和色彩还原能力,红、绿、蓝颜色无明显失真感觉。

2.2.3 摄像系统的CCD 器件应居中,无明显的眼见偏心。

2.2.4 摄像系统的开关,调节器应操作灵活可靠,无接触不良和误动作。

2.2.5 摄像系统各部分的连接应可靠,电接插件无接触不良、松动甚至脱落等现象。

2.2.6 摄像头与内窥镜的连接,应操作方便,定位正确可靠,锁紧后稳固。

2.2.7 摄像系统外表面应平整、光洁,不得有腐蚀斑、污染、划痕以及锋棱、毛刺等缺 陷。

2.3光学变焦:变焦镜头S.2000.71的焦距范围为16〜34mm ;定焦镜头系统,S.2000.81 II 镜头焦距为 25mm,(允差:± 10%), S.2000.77 II 镜头焦距为 18mm,(允差:± 10%)。

2.4信噪比摄像机控制单元的信噪比应>62dB 。

2.5基本功能2.5.1 镜头调节:设备配备有变焦镜头和定焦镜头。

变焦镜头可通过旋转镜头上的变焦环和聚焦环来分别调节焦距和焦点;定焦镜头可通过镜头上的聚焦环来调节焦点。

2.5.2 内窥镜检查模式:设备共有7种内窥镜检查模式:腹腔镜检查方案1、腹腔镜检查方案2、关节镜检查、泌尿系统检查、子宫镜检查、耳鼻喉镜检查和柔性内窥镜检查。

2.5.3 白平衡:医疗器械产品技术要求编号:内窥镜摄像系统设备具有白平衡测试功能,启动白平衡功能后,将摄像头指向白板进行测试,设备可提示当前的白平衡状态。

内窥镜系统设计

内窥镜系统设计

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]。

内窥镜设计方案

内窥镜设计方案

内窥镜设计方案内窥镜设计方案一、设计背景和目的内窥镜是一种应用于医学诊疗领域的仪器,可以通过人体的腔道进行检查、诊断和治疗。

传统的内窥镜设计存在一些问题,如操作不够灵活、画面不够清晰等。

因此,需要设计一种新的内窥镜,以解决这些问题,并提升诊疗效果。

二、设计内容和原理1. 设计内容:(1) 内窥镜镜头:采用高清晰度的摄像头,可以实时传输高质量的图像。

(2) 内窥镜材料:选择高强度、耐腐蚀的材料,确保内窥镜的可靠性和耐用性。

(3) 内窥镜长度:根据不同的检查部位,设计不同长度的内窥镜,以适应不同的情况。

(4) 内窥镜操作手柄:设计符合人体工学的手柄,使操作更加轻松、精确。

(5) 内窥镜夹持器:设计一个可调节的夹持器,方便医生对内窥镜进行固定。

2. 原理:内窥镜通过腔道进入人体,通过摄像头获取图像,然后通过光纤传输图像到显示器上,供医生观察和诊断。

医生可以通过手柄来控制内窥镜的移动和旋转,以达到最佳的检查效果。

三、设计特点和优势1. 高清晰度的图像:通过采用高质量的摄像头,可以实现高清晰度的图像传输,提供更准确的诊断结果。

2. 操作灵活方便:设计符合人体工学的手柄,使操作更加轻松、精确,减少医生的手部疲劳。

3. 可靠耐用的材料:选择高强度、耐腐蚀的材料,确保内窥镜的可靠性和耐用性,减少维修和更换的次数。

4. 多样化的长度选择:根据不同的检查部位,设计不同长度的内窥镜,以适应不同的情况,提高操作的灵活性和效率。

四、设计应用和前景该内窥镜设计方案可以应用于各种医学诊疗情况中,特别适用于消化道、呼吸道、泌尿道等部位的检查、诊断和治疗。

内窥镜的高清晰度图像和操作灵活性将大大提高医生的诊疗效果,并减少了操作的难度和时间。

这一设计方案有着广阔的应用前景,对于提升医学诊疗水平具有重要的意义。

总之,通过设计这种新型的内窥镜,可以有效解决传统内窥镜存在的一些问题,并提升医学诊疗的效果。

该设计方案具备高清晰度图像、操作灵活方便、可靠耐用等特点,在医学诊疗领域有着广泛的应用前景。

内窥镜及制造方法

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。

光学变焦系统设计

光学变焦系统设计

34
TANGENTIAL
0.00488
1.00 RELATIVE FIELD HEIGHT ( 28.00 O )
SAGITTAL
0.00488
-0.00488
-0.00488
0.00 RELATIVE
0.00488
FIELD HEIGHT ( 0.000 O )
0.00488
-0.00488
-0.00488
1960年以后,随着机械加工工艺的改进、凸轮加工精度的 提高、光学材料性能的提高、光学冷加工以及镀膜技术的 发展,机械补偿变焦距镜头得到了很大的发展。 1971年,首次将双组联动变焦方式用于电视变焦镜头,它 可看作是机械补偿和光学补偿的结合,具有变焦运动移动 量小、接近线性、凸轮曲线平缓等优点。
23
变焦系统实例
EFL POS 1
0.5912
POS 2
1.2738
POS 3
2.7442
POS4
5.9086(in)
W
28°
13.9°
6.5°

变焦比
10
24
25
26
27
28
29
30
变焦系统实例
31
变焦系统实例
32
变焦系统实例
33
变焦系统实例
0.29e-2
0.453e-2
35
36
37
38
39
谢谢
40
4
变焦光学系统概述
变焦系统:
是指焦距在一定范围内连续改变而像面位置 保持 不变的光学系统
变焦的目的:
连续改变系统的放大率,像面景物的大小连续可 变
变焦的应用:

变焦内窥镜光学系统设计

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。

高清内窥镜适配器光学系统设计


适配器 ,使用 ZEMAX软件优 化设计其光 学系统 。参数要 求为 :入 瞳直径为4mm,全视 场角为 15。,焦距 为 53mm。该 内窥
镜 适配 器结构为 8组 10片式 ,使 用 1英寸 CCD传感 器,像 元尺寸为 5.5pm。 系统优化后 ,调 制传递函数 (MTF)在 901p/
mm达到 0.15,畸变小于0.2%,系统总长为 73.7mm。说 明该设 计结果满足 系统要 求。 实现 了系统焦距较 长 ,总长较短的光
现代 微创外科对 内窥镜适配器要求 为高清成 用 1/2英寸CCD,分辨率已达到44万像素(752x582) 。
像 。外 科 手术 的基 本原 则 是 以最小 的干扰 和破坏 对 本 文 内窥 镜 适 配器 利 用 1英 寸 CCD成像 系统 ,达 到
病 人进 行必 要 的外科 手 术 。而外 科 手术 在操 作空 间 了 53mm 的 长 焦 距 要 求 ,实 现 了 300万 像 素 (2048x
ห้องสมุดไป่ตู้
王 卉 ,向 阳 , 张 良 ,付 艳 丽 ,王 若 帆
(1.长春理工大学 光 电工程学 院,长春 130022;2.西安卫 星测控 中心活动测控 回收部 ,西安 710000)
摘 要 :内窥镜适 配器是 内窥镜 目镜 与CCD成像 系统之 间的转接 系统 ,主要应 用在现代 医用微创手术 中。针对 高清内窥镜
2.Xi’all Satellite Center Active Measurement and Control Recovery Department,Xi’an 710000)
Abstract: The endoscope adapter is a tran siting system between the endoscope eyepiece an d the CCD imaging system . Aiming at the high—def inition endoscope adapter, the optical system is optimized by using ZEM AX software.The pa— rameters and requirements a re that the pupil diam eter is 4mm ; th e full field angle is 15 degrees; the calculating focal length is up to 53mm .After the optimization design,t he modulation transfer function (MTF) reaches O.15 at 901p/ m m and the total length of the system is 73.7mm .There are 8 groups of 10 plates and a 1 inch CCD sensor is used in the structure.The cha racteristics of the structure a re analyzed and evaluated; and various aberration curves and M TF curves are given. The design results show that the requirements ar e m et. A better transiting between the endoscope eyepiece an d the CCD Ca n be achieved. Key words:high~definition; adapter;long focal length; optical system design.

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。

光学内窥镜产品技术要求

光学内窥镜产品技术要求
1.光学系统:光学系统是内窥镜的核心部分,它应具备高清晰度、高
亮度和高对比度。

光学系统通常由光源、光导器、镜筒、物镜和目镜等组成。

其中光源应具备强照射光线和可调光亮度的功能;光导器能够将光线
引导到视野范围内,并确保有效的透明度;镜筒应具备耐腐蚀性、耐高温
性和耐压性,以适应不同的手术环境;物镜应具备高倍率、高分辨率和可
调焦距的特点;目镜应具备舒适的观察感和可调节的视野角度。

2.影像传输系统:光学内窥镜需要将采集到的显微图像传输到视觉观
察器官以供医生观察。

影像传输系统应具备高清晰度、高帧率和低延迟的
特点,以确保医生可以实时观察到病变部位。

同时,影像传输系统应具备
良好的稳定性和可靠性,以防止信号丢失或图像失真。

3.洁净性和卫生性:光学内窥镜的洁净性和卫生性对于预防交叉感染
至关重要。

产品应具备易清洁的表面,以保证在操作过程中不会残留细菌
或病毒。

此外,产品应具备耐用性,以便在高温、高压或化学清洗等环境
下保持其性能不变。

4.操作便捷性:光学内窥镜的操作界面应简单明了,以便医生能够快
速掌握和操作。

同时,产品应具备人性化的设计,以减轻医生的操作负担。

例如,产品可以配备触摸屏或遥控器,以便医生能够方便地调整参数或采
集图像。

总之,光学内窥镜产品技术要求包括光学系统、影像传输系统、洁净
性和卫生性、操作便捷性和安全性等方面的要求。

只有具备这些要求,光
学内窥镜才能够在医疗实践中发挥好作用,帮助医生提供准确的诊断和治疗。

光学仪器设计之内窥镜


图 1. 电子内窥镜总体原理框图 该系统主要由以下几部分组成的:双光路立体腹腔镜系统,双 CCD 摄像系 统, 图像采集与处理系统, 具有液晶调制板的显示系统及带自动调光系统的高精 度高亮度冷光源。 其中双光路光学系统可产生立体效果, 要求两路光学系统摄取图像所形成的 观察中心点的距离应同能产生人眼视差角的距离一致[5]。为了达到这一目的,立 体视频内窥镜的光学系统可以由物镜系统、转像系统、目镜和投影物镜组成。现 代内窥镜有三种形式, 第一种是单物镜组、单转向组出瞳分离式立体成像光学系 统;第二种是双物镜、单转向系统入瞳分离式立体成像光学系统;第三种是两组 相互平行的双光路立体成像系统。 独立的双分离光学系统在控制杂散光方面具有 非常明显的优势, 这对提高系统的成像质量,提高图像的对比度起到了积极的作 用。因此本系统采用这种两组相互平行的双光路立体成像系统。 此光学系统采用单只细径腹腔镜作为基本光路,镜体外径小(12 毫米);运用 Hopkins 棒状镜转像系统,实现了长工作距(300 毫米),大视场角(700mm);运用 棱镜转向, 使结构紧凑, 且体视空间大(150 毫米)。 因此该系统有利于立体成像, 可获得较强的立体感。
二、电子内窥镜的基本原理
2.1.工作原理
电子内窥镜用先进的微电子器件代替传统内窥镜软性光导纤维的纤维导像 束和目镜,通过装在内窥镜先端部的电荷祸合器件 CCD,将传送过来的光学图 像转换成电子图像, 经电缆传递至图像处理器,经视频处理在显示器上重现图像
[2]
。 电子内窥镜可以利用 LED 显示器直接观察图像,实际上是集光学、机械、
D 1 f1' 6
则: D f1’ D f‘ 1 0.425mm


(4-1-3)
(5)分辨率: 物镜入瞳的大小将影响角分辨率与进入光学系统的光能量, 按应用光学理论, 角分辨率公式为:
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
相关文档
最新文档