(完整版)光学设计 对称式目镜
电气工程学院课程设计评审意见表
摘要
随着科学技术的发展，光学仪器已普遍应用在社会的各个领域。光学仪器的核心部分是光学系统，光学系统成像质量的好坏决定着光学仪器整体质量的好坏，一个高质量的的成像光学系统是要靠好的光学设计去完成。因此说，光学设计是实现各种光学仪器的基础。
光学系统设计指的是根据仪器所提出的使用要求，来决定满足各种使用要求的数据，即设计出光学系统的性能参数、外形尺寸和光组的结构等。如今，光学系统的设计可分为两个阶段：一、外形尺寸计算；二、像差设计。进行光学设计也有两种不同的方法：其一，是把已有的物镜的结构形式作为初始结构，进行像差校正；其二，是根据所选定的结构形式，按初级像差理论求解初始结构，在进行像差校正。
其中像差校正方法有两种：一是人工单因素校正，即有设计者根据系统像差情况，改变系统的一个结构参数（r、d、n）,再进行光路计算，重复这样的过程，直至达到满意的成像质量。另一种是用电子计算机，按优化理论和统计理论对光学系统各个参数同时给出不同的该变量，进行像差校正，重复多次运算（每次运算称为一次迭代），可达到满意的像质，称为像差自动平衡，也有人对初始结构做像差自动平衡，再做人工单因素自动校正。
本次课设在初始结构设计过程中主要采取第一种方法，将已有的物镜的结构形式作为初始结构，主要任务集中在用电子计算机，按优
口腔内窥镜系统的设计与实现
第36卷第11期 光电工程V ol.36, No.11 2009年11月Opto-Electronic Engineering Nov, 2009 文章编号：1003-501X(2009)11-0075-04 口腔内窥镜系统的设计与实现 吴頔，张红霞，贾大功，井文才，张以谟 ( 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 光电信息技术科学教育部重点实验室(天津大学)，天津 300072 ) 摘要：本文设计一种口腔内窥镜，以满足牙科医学应用。整个系统主要由成像系统、照明系统、图像显示及处理系统三个部分组成。系统具有显微放大的功能，并且亮度及色温可调。文中利用光学软件设计、优化了光学成像系统，给出了系统像差曲线，并构造了光学照明系统。论文结尾使用口腔内窥镜对两种牙齿模型进行了测试实验，系统成像分辨力高于100 lp/mm，图像清晰，可以观察到牙齿表面的细节。实验结果表明，系统能够满足牙科医学使用要求。 关键词：口腔内窥镜；光学系统；照明系统；牙齿模型 中图分类号：TH74；R781 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-501X.2009.11.016 Design and Realization of Oral Cavity Endoscope System WU Di，ZHANG Hong-xia，JIA Da-gong，JING Wen-cai，ZHANG Yi-mo ( College of Precision Instrument and Opto-Electronics Engineering, Key Laboratory of Opto-Electronic Science and Technology, Ministry of Education (Tianjin University), Tianjin 300072, China ) Abstract: An oral cavity endoscope was designed to meet the practical needs of dentistry. The whole system was composed of imaging system, illuminating system, image display and processing system. The system has the function of micro-amplification, and the brightness and color temperature is adjustable. In this paper, optics software was used to design and optimize the optics imaging system, and gave out the aberration curve. The illumination system was constructed. In the ending of the papers, the oral cavity endoscope was used to test two teeth model. The system resolution is higher than 100 lp/mm and the image is clear. The details of tooth surface can be observed. The experiment results show that the system could meet the requirements of dental medical application. Key words: oral cavity endoscope; optical system; illumination system; teeth model 0 引言 近年来，口腔内窥镜在口腔临床医学中得到迅速普及与广泛应用[1-3]。它通过将观测探头伸入口腔，在自备光源的照明下，由成像镜头摄取牙齿的细节，成像在COMS或CCD图像传感器上，经过光电转换和图像信号处理后送到显示器上，显示清晰放大的图像供医生观察。目前国内口腔内窥镜多为代理国外公司的产品，自行设计研发的口腔内窥镜产品很少[4]。市场上常见的口腔内窥镜，其成像系统一般是投影成像系统或望远成像系统。相应的照明系统使用贴片封装式的LED，其优点是成本低，结构简单。但是这种口腔内窥镜无法观察牙齿细节，并且不易在色温，亮度，发热等方面进行调节，同时需要复杂时序电路控制。 本文利用显微成像系统原理设计一种口腔内窥镜，目的在于观察人眼不易直接看到的牙齿细节，及时发现病变。文中采用图像传感器配合显微成像镜头和光纤照明系统实现清晰的成像效果，并在牙齿模型上 收稿日期：2009-03-03；收到修改稿日期：2009-06-11 基金项目：国家自然科学基金项目(60577013)；教育部新教师博士点基金项目(200800561022)；天津市自然科学基金项目(2009F2-0019)作者简介：吴頔(1985-)，男(汉族)，辽宁盘锦人。硕士研究生，主要从事口腔观测方面研究。E-mail: wd101101@https://www.360docs.net/doc/d710412870.html,。
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～Ф15mm 2)探测长度:1.8～4.5m 3)工作距离:10～80mm 4)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。在航天航空行业等己基本能够满足NDT正常使用。国外产品最小直径为6mm，国内
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]。信息传输系统主要是光纤。
内窥镜光学指标
内窥镜光学设计， 内窥镜是医生用于医疗的一种光学设备，关于它的基本原理在许多论文都有所阐述，开始全部用小镜片设计，后来随着光学设计技术发展，设计思路的改进，也有比较大的变化，新的系统于90年代棒镜设计，并且新的设计思路强调设计低成本，高亮度，良好的装配性，这些年随着设计经验的积累，对设计有很多改善 体现在 1）视向棱镜实行一体化设计，降低装配难度 2）转像棒镜采用单边胶合设计，一方面降低成本，另一方面降低高温脱胶概率，提高产品可靠性， 3）设计时采用大的视场光栏设计，提高亮度，比如10mm腹腔镜国内多数企业的光栏是3.6—4mm，采用新的设计技术使光栏最大孔径达到4.9mm， 和国外的STOZS等的产品基本一致， 4）设计光谱，材料根据各方面情况进行优选，使设计的光学系统色彩还原性好，5）设计视场角从60度--120度全覆盖， 125度以上采用非球面设计， 6）同一规格产品使用同一种棒设计，降低成本,例如4mm鼻窦镜不同视场的镜子只使用同一种棒 以上几个方面是光学设计方面的新的成果，在结构方面，我们提供优质成熟的结构设计，新的结构设计充分考虑与进口产品的互用性， 装配密闭性，在装配方面我们用装配经验达十几年的师傅提供装配指导 在CCD接口镜头方面我们也可以根据需要进行设计，有现成的为腹腔镜配接镜头f20mm的，可以为您设计你需要的镜头，还可以根据您的需要为 你设计变焦CCD卡口镜头 具体的数据有： 1)鼻窦镜（外径4mm） 1。F=1.6mm, 2.总长：206mm, 3.视场:70度 4：DIST：13% 5：渐晕：95% 6：棒镜为单边胶合 7:F#=7.2（该镜头是四片式物镜，装配工艺非常好） 2)鼻窦镜（外径4mm） 1。F=1.3mm, 2.总长：207mm, 3.视场:110度
光学内窥镜 硬管内窥镜 直窥镜
FD光学内窥镜硬管内窥镜直窥镜 产品介绍： FD型硬管光学内窥镜是由高性能的光学透镜组系统，外敷刚性外管，通过物镜、目镜成像的光学检测仪器。独特的光学系统具有图像真实清晰、色彩纯正明亮，被观察物体无球变等优点。 针对不同检测工件提供0°、70°、90°不同观察视角，可选100mm、175mm、300mm 不同长度，是机械制造、铸造行业、航空航天、管道等行业必备检查工具。 使用范围： FD型硬管光学内窥镜现已广泛应用于汽车零部件铸造、液压类铸造、泵体阀体类铸造、机械零部件铸造、管路管件类铸造、兵器制造等单位，用于检查铸造体内部的深孔、盲孔、交错孔、、夹砂、毛刺、表面光洁度等铸造缺陷。 产品特点： 清晰、明亮的影像 影像即可目视观察，也可通过外接CCD摄像机屏幕显示，图像真实清晰、色彩纯正明亮，被观察物体无球变等优点 可互换的插入管 针对不同的观察环境，快速更换0°、70°、90°不同的观察视角 优秀的光学系统 大视场、长景深、小直径成像物镜结构设计，保证影像的清晰 明亮的光源 提供充足的照明光源，扩大了观察范围 刚性的外管设计，经久耐用 特殊的刚性外管设计，防磨损、防污垢更加适用于特殊的环境
技术参数： 插入外管直径：2.7mm/3mm/4mm/6mm 工作长度：100mm/175mm/300mm 外管材质：刚性外管 观察视角：0°/70°/90° 视场角：60° 焦距：5mm--∞ 光源类型：手持式高亮度LED光源 成像系统：光学透镜成像系统 观察方式：光学目镜观察 插入管材质：超强度刚性不锈钢外管，耐磨、防酸、防碱、防腐蚀，在水中也可使用照明方式：一体式便携光源、光纤导光 使用环境：-20℃-- 80°℃ 供电方式：AA锂电池
口腔内窥镜的改良设计
口腔内窥镜的改良设计 发表时间：2013-03-22T11:23:01.920Z 来源：《医药前沿》2013年第3期供稿作者：周嵩琳柳海许亮柴琳[导读] 但是在实际工作中也需要记录口腔治疗的整个过程的动态图像，比如用来教学或用于手术过程的记录和展示。 周嵩琳柳海许亮柴琳 (皖南医学院医学三系 241000) 【摘要】目地：研制出图象更加清晰稳定，可以用于口腔治疗的新型口腔内窥镜光学系统。方法：本课题组已在上一项目中研制出一种新型口腔电子内窥镜ODVL—101型，并制作出样品在临床上试用，取得良好的临床应用效果，本次项目本课题组在新型口腔电子内窥镜ODVL—101型基础上进行进一步改进，研制ODVL—102型新型口腔电子内窥镜，主要有两个方面的改进，一是缩小内窥镜的体积，使口腔医生进行治疗操作时，在患者口腔内有更大的操作空间。二是给新型口腔电子内窥镜加装无线影象传输系统，使图象数据无线传输，不仅可以减少新型口腔电子内窥镜的连接数据线，使新型口腔电子内窥镜使用时更为方便，灵活，还可以使图象数据方便地上传到口腔诊室的无线局域网。结论：研制新型口腔电子内窥镜可以创新一种新的口腔医疗方式，不仅能提高口腔医疗水平，减轻医生的工作负担，还能提高口腔教学水平。具有很好临床应用价值和社会经济价值，一定能推动口腔医疗事业的发展。【关键词】内窥镜 【中图分类号】R443+.8 【文献标识码】B 【文章编号】2095-1752（2013）03-0290-02 口腔内窥镜是口腔门诊常用的口腔设备，可以拍摄患者口腔内的影像，多用于医患之间的交流和医生制作带有图像的病例。现有的口腔内窥镜多设计成笔式，在镜体的一端设计为摄像头，镜体的另一端设计为手柄。图像的传输有三种形式，一种是通过数据线联接外接显示器，一种是通过无线传输联接接收器和显示器，还有一种是直接在镜体的手柄上安装一块显示屏，医生通过观看手柄上的显示屏进行操控。第一、二种形式中显示屏较大，一般放置在牙椅和工作台上，可以方便地进行医患交流。第三种设计有利于医生的操控和图像捕捉。 目前的口腔内窥镜都具有静态图像和动态影像的捕捉功能，但在临床使用时大多只用来捕捉静态图像，其主要原因是口腔内窥镜设计成笔式由医生手持，无法在长时间内保持与目标的相对位置不变，医生手部轻微晃动就可导致图像模糊或目标丢失。另外口腔内窥镜由医生手执也影响医生的操作，因此临床上口腔内窥镜多只用来捕捉静态图像。但是在实际工作中也需要记录口腔治疗的整个过程的动态图像，比如用来教学或用于手术过程的记录和展示。为了实现对动态治疗过程的记录，在国外有人设计一种口腔内窥镜通过支架固定在患者的头部，可以保持摄像头与口腔内目标的相对位置不变，可以在治疗过程中摄取动态影像，但这种方式患者需要在治疗时头部戴一个固定支架，不容易接受，同时支架也影响了医生的操作。 我们也对传统口腔内窥镜的笔式设计进行改良，以解决口腔内窥镜无法记录长时间的动态影像的问题。设计思路是将内窥境的摄像头部份安装在开口器上，医生在进行治疗时使用开口器支撑患者的口腔，在目标相对的开口器臂上固定摄像头，并调节摄像头的方向，使之能显示清晰的图像。在整个治疗过程中，摄像头无需医生手执，同时由于开口器的支撑患者口腔大小固定，摄像头与目标之向的距离，方位都是固定的，可以清晰记承整个治疗的动态影像，开口器体积较小，不会影响医生的操作。在临床使用过程中取得了良好的效果。 参考文献 [1]朱彤辉柳海周嵩琳金艳艳解鑫程学智陈丹；支架式口腔内窥镜的设计与实现[J]. 医疗卫生设备，2011，27(7)：15-17 [2]张薇;田维坚;张宏建;;二元变焦内窥镜光学；系统设计[J];光子学报;2010年01期 [4]殷操,张颂农,欧尧,颜继雄;口腔黏膜病内窥镜管理系统的开发与应用[J];临床口腔医学杂志;2003年11期 [5]YANG Shao-hua，LI Bin-kang，FENG Bing，et al. Design and Implementation of a High Speed High Resolution CMOS Imaging Acquisition System [J]. Opto-Electronic Engineering，2006，33(11)：133-136 [6]LI Jing-yan，LIU De-sen，LIU Gang，et al. Application and Development of Medical Endoscope Optical System [J]. Medical Equipment，2005，18(7)：9-12. [2] 基金项目：皖南医学院2011年科研项目WK201119
1080P高清内窥镜系统指导手册
用户指导手册 全高清内窥镜系统 适用系列 目录 i.菜单功能................................................................. 错误!未定义书签。 ①．色彩校正.......................................................... 错误!未定义书签。 ②．场景切换.......................................................... 错误!未定义书签。 ③．自定义场景........................................................ 错误!未定义书签。 ④．画面偏移.......................................................... 错误!未定义书签。 ⑤．时间日期显示...................................................... 错误!未定义书签。 ⑥．摄像头按键定义.................................................... 错误!未定义书签。 ⑦．菜单显示或隐藏.................................................... 错误!未定义书签。 ⑧．版本升级.......................................................... 错误!未定义书签。 ii.接口定义................................................................. 错误!未定义书签。 ⑨．前面板按键定义.................................................... 错误!未定义书签。 ⑩．摄像头接口定义.................................................... 错误!未定义书签。 ?．主板接口定义...................................................... 错误!未定义书签。 iii..................................................................................... 连接示意图错误!未定义书签。 前言 (A) 所有的产品版权均属于中安视达（以下简称ZSTEK）所有，未经ZSTEK同意，不得将对应的资料泄露给第三方。 (B) 此文档仅供技术参考，如有更新，恕不另外通知。 (C) 了解获取更多ZSTEK产品资讯，请访问公司官方网站或邮件. i.菜单功能
利用光纤传像束的内窥镜物镜设计_闫兴涛
第42卷第2期红外与激光工程2013年2月Vol.42No.2Infrared and Laser Engineering Feb.2013利用光纤传像束的内窥镜物镜设计 闫兴涛1,2，杨建峰1，薛彬1，周珂1,2，赵意意1,2，卜凡1,2 (1.中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术实验室，陕西西安710119； 2.中国科学院大学，北京100049) 摘要：光纤传像束用于内窥镜时，对内窥镜物镜的结构型式和成像质量提出了新的要求。在分析了其基本设计原则后，根据实际需求，选用反远距型物镜作为初始结构，利用Zemax软件优化设计了一个工作波段0.38~0.78μm，焦距0.921mm，全视场100°、相对孔径1/4的内窥镜物镜。镜头总长 10.32mm，满足像方远心要求，在38lp/mm频率处MTF值在0.85以上，像质优良；同时，在Tracepro 软件中建立了所设计物镜与光纤传像束结合后系统的模型，模拟的系统耦合效率约为96%且出射端照度均匀。结果表明：该物镜具有视场大、短焦距、结构合理、耦合效率高、像面照度均匀等特点，满足内窥镜要求。 关键词：应用光学；物镜设计；光纤传像束；像方远心 中图分类号：O439文献标志码：A文章编号：1007-2276(2013)02-0423-05 Design of the objective lens for endoscope with imaging fiber bundle Yan Xingtao1,2,Yang Jianfeng1,Xue Bin1,Zhou Ke1,2,Zhao Yiyi1,2,Bu Fan1,2 (1.Spectral Imaging Technique Laboratory,Xi′an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences, Xi′an710119,China;2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing100049,China) Abstract:For the endoscope with imaging fiber bundle,either the configuration or the imaging quality of its objective lens should satisfy some new requirements.Firstly,the fundamental of the objective lens design was analyzed,and the retrofocus objective lens was chosen as an initial structure for this design. Then an objective lens for the fiber-optic endoscope was designed with the software Zemax.The operation wavelength,focal length,FOV(field of view)and relative aperture of the designed lens are 0.38-0.78μm,0.921mm,100°and1/4respectively.Its total length is10.32mm.It′s telecentric in image space.The MTF value of the lens is greater than0.85at the spatial frequency of38lp/mm. Furthermore,a model of the designed lens combined with the imaging fiber bundle was established in the software Tracepro.The coupling efficiency of the simulated system is about96%and the illumination of output end is uniform.All the results show that the designed lens has the peculiarity of wide FOV,short focal length,logical configuration,high coupling efficiency and uniformity illumination at image plane.It 收稿日期：2012-06-10；修订日期：2012-07-19 基金项目：国家自然科学基金(60808028)；国家863计划(2009AA122203) 作者简介：闫兴涛(1986-)，男，博士生，主要从事光学系统设计方面的研究。Email:xingtao.yan@https://www.360docs.net/doc/d710412870.html, 导师简介：杨建峰(1969-)，男，博士生导师，博士，主要从事光学设计与光谱成像方面的研究。Email:yangjf@https://www.360docs.net/doc/d710412870.html,
内窥镜摄像系统技术要求内容
医疗器械产品技术要求编号： 内窥镜摄像系统 1. 产品型号/规格及其划分说明 型号：ALPHA DigiCam Versatile Ⅱ HD 2. 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.2000.81Ⅱ镜头焦距为25mm,(允差：±10%)，S.2000.77Ⅱ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。
(完整版)第四章内窥镜
第三章医用内窥镜 内窥镜是用来观察内部体腔的，通过它能直接观察到内脏器官的组织形态。内窥镜已成为医疗诊断的可靠工具。专门用于诊察的内窥镜常常冠以具体名称以指明其用途。例如，胃镜用于诊察胃，膀胱镜用于诊察膀胱。早期的内窥镜附有刚性管子，管中的光学系统可使所研究或诊断的组织成清晰像，这种内窥镜叫做硬性内窥镜。 随着纤维光学技术的发展，制成了用光导纤维束传像和导光的内窥镜，这种内窥镜称作纤维内窥镜。由于它的柔软和良好的操作性能，在医学上得到广泛的应用和迅速的发展。近年来，在纤维内窥镜上采用激光进行手术，对急性消化道出血或其它病灶进行光凝止血和治疗，这是内窥镜发展上的一个新动向。 光学内窥镜的发展已有一百余年的历史。早期的内窥镜利用透镜、棱镜、反光镜等光学元件，以金属管子为外壳，是硬直管型的内窥镜。其光源采用小电珠内光源或钨丝灯外部反射光源，照明亮度很低，影像不够清晰，观察盲点多，诊断效果较差。这种直管型内窥镜插入人体内腔各部位很困难，会给病人带来很大的痛苦。本世纪50年代初期出现纤维光学以后，医用内窥镜技术得到迅速的发展，出现了以光导纤维束代替透镜棱镜等作为导光传像的元件，以光导纤维束外接冷光源的纤维内窥镜。目前纤维内窥镜已成为医学上诊断某些疑难病必不可少的工具。 §3.1 硬性内窥镜 硬性内窥镜的种类很多，常用的有膀胱镜，鼻咽镜，腹腔镜，子宫镜，声带镜、关节镜、输尿管—肾镜等。各种内窥镜的光学原理和机械原理很相似，只是根据各种不同的使用条件，其光学系统和机械有少许差异。下面以国产膀胱镜为例，对其光学系统和结构作简略介绍，
一、光学系统 1877年，迈克思·尼兹(Max Nitzc)发明了膀胱镜。膀胱镜除能对膀胱直接观察外，还可间接对肾脏疾病、前列腺疾病进行诊断。通过膀胱镜的各种手术器械可进行病变组织活体取样、电烧灼、碎石、切割肿瘤等手术。 膀胱镜有很多种，但基本结构都包括镜鞘与窥镜两个部分。窥镜是膀胱镜的光学部分，由一系列透镜组成，其作用是把膀胱内观察到的物体通过光学系统成像在观察者的视网膜上，因此对光学元件的质量要求较高。镜鞘为膀胱镜的外壳，带有充水装置及电源结合部等。 按观察方向，膀胱镜分为直视式，斜视式和侧视式等数种，其视向角(即镜鞘方向轴线和窥镜前端部光轴的夹角)为0°～115°。 直视式膀胱镜的视向角为0°，在检查膀胱时，仅能看到膀胱镜前方的膀胱壁，不能观察膀胱的前壁及颈部。当用直视式膀胱镜观察膀胱的侧壁或底部时，由于观察点到膀胱镜物镜的距离(物距)有明显的不同而使物像变形，从而影响诊断的正确性见图6-1。 视向角为90°的侧视式膀胱镜能对膀胱的大部分进行观察从而弥补了直视式膀胱镜的不足，见图6—2。斜视式膀胱镜的视向角为115°，它对膀胱前壁的观察更为方便，
内窥镜的结构
一、结构组成： 纤维镜的外部结构分为目镜部、操作部、插入部（插入管部、弯曲部、先端部）、导光蛇管部和导光插头杆部。 二、目镜 电子镜没有目镜部，取而代之的是配备了由一至四个开关按键，每个开关都可以通过键盘任意把处理中心的一些面板功能设置上去，如固定、测光、轮廊加强、AGC、放大、打印等。除了没有目镜，改成开关外，外部结构与纤维镜大致一样，有些部位形状不同而已。 纤维镜的目镜包括：1、视度调节环，（白点位），作用是调整焦距的；2、摄像部卡口，（黄点位），接内镜系统，3、目镜调整装置，包括像束水平、中间、倾斜三步骤，4、透镜组，放大作用。 三、操作部 软镜的操作部包括水气按钮、吸引按钮、大小旋钮、S盖、操作把手、钳子管开口阀、钳子管接口、水气管接口、调角度装置及牵引钢丝的链条。 操作部零部件1：水气按钮。它是控制水和气的开关按钮，把按钮装在镜子上，用手堵住按钮顶部的小孔是送气，气压来自冷光源的压缩气泵；而用手把按钮压下去是送水，水来自送水瓶上的蒸馏水。送水送气主要作用是清洗先端部的镜头表面。 操作部零部件2：吸引按钮。它是控制吸引的开关按钮，把吸引泵的吸引连接管连接在镜子导光部的吸引接口上，活检口用活检帽盖住，防止漏气，镜子插上吸引按钮，接通吸引泵电源，用手指按下吸引按钮就能进行吸引了，废液从镜子先端部的钳子口通过钳子管和吸引管被排到吸引泵的储存瓶里。 操作部零部件3：旋钮。胃肠镜有两个旋钮，大旋钮负责控制上下角度，小旋钮负责控制左右角度，大小旋钮都有一个锁，有英文字母F标识，当调整到一定角度时逆时针板上这个锁时，就能把角度锁在该位置上，方便医师进行该部位的诊断治疗。 操作部零部件4：操作把手。操作把手是医师平时操作镜子手抓的部位，把手上标有镜子的型号，如GIF-Q260,还有颜色的标识，表示钳子管内径的尺寸，如黄色代表此镜子钳子管是2.8mm。 操作部零部件5：S盖。指的是操作部背面的一个盖，因为盖子都是不规则的形状，所以叫S盖。盖子上都会印有品牌、型号或序列号。昨天提到把手的颜色标示通常有白色：1.2mm、蓝色：2或2.2mm、绿色：2.6mm、黄色：2.8或3.2mm、橙色：3.7或4.2mm 的钳子管道。 操作部零部件6：牵引钢丝的部件。有三种，奥林巴斯用链条，这是它的专利，其它品牌不能采用。富士能用骨轮钢丝，宾得用线轮。骨轮钢丝和线轮容易断，特别是结肠镜，所以这两种品牌维修该部件的很常见。 操作部的零部件7：钢丝固定件。该部件是焊在钢丝的末端，与牵引钢丝的部件如链条、线轮等连接着，起到拉动钢丝的作用。如镜子漏水或焊接不牢，钢丝固定件就容易脱焊导致无角度，这是一种常见故障。 操作部零部件8：螺旋管固定件，该部件焊在螺旋管末端，卡在操作部支撑架里，共四个固定件，起到镜子打角度时，插入管拉直的支撑作用。如该固定件脱焊，打角度时插入管就会像蛇形样抽起。 操作部的零部件9：钳子管开口阀，又叫K立管，形状像K字母。它是钳子管和吸引管
内窥镜的研究与设计
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。 (I)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。 ⑵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 — 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。
内窥镜光学和照相原理
内窥镜光学和照相原理 光源 腹腔照明在腹腔镜和子宫镜外科中是必要的，有各种带不同光谱发射和照明力的光源1-3。当物体加热到足够量时即产生光，光发射出的颜色(波长)依光源的温度而不同，这种颜色温度的性质是以K度数(K°)测量。K°。较高的光源含有频率(蓝色)波长更高，造成更亮更准确的影像。当光丧失热(K。较低)时，那么光谱发射由蓝变成红色，使影像呈现红染的颜色。 直至1960年中期，内窥镜照明还是由传统的白炽灯泡组成的。输出一般在75～250W之间，但在妇科内窥镜检查通常避免用150W以下的光源。白炽灯泡约转换97％电能为热能，仅2％～3％变成可见光。光源应装配两个灯泡比较理想，以便一个灯泡损坏时，迅速转换另一个。术前，两个灯泡都应检查以确保功能正常。这在内窥镜手术中特别重要，当进行剥离或止血操作中光源丧失将会使病人处于非常危险的境地。 现今妇科内窥镜检查所用的一些光源包括150～250W钨／碘汽(2,800～3,200K。)或卤／石英(3,200～3 400K°)白炽灯。虽然这些光源价格不贵，但发射出较少的蓝光，一般不够做准确的照相记录(第7章)。150～300W卤化汞(5,000K°)或300W氙气(6,000～6,600K°)弧光灯较好，因为它们的蓝色光谱含量高，对显象和照相记录的照明度较好。卤化弧光灯泡的寿命约250h，而氙气灯泡可维持达1000h，但价格较昂贵。 虽然光在光源处最热，但大部分热沿着光缆的长度而消散。为了这一理由，一般称之为“冷光”。然而在光缆的末端仍可产生明显的热量，从而对病人造成烫伤，或直接接触过久可烧毁纸铺巾或衣服布料。 影像传入内窥镜的亮度在某种程度上取决于腹腔表面的反射质量。表面有色素沉着或有血覆盖时，光线反射较少，与反光较强的结构如卵巢正好相反，光强度依内窥镜至看到影像的距离平方而减弱。内窥镜至被检查组织之间的距离加1倍(如由3～6cm)时，则光扩散增加4倍(即由9～36)。结果观察全景时需要更多的光。 光导电缆 随着由许多同轴石英纤维组成纤维光缆的产生，在照明技术上出现了显著的进步。这些系统从光源吸收和扩散热量，传导到光缆末端的热量很少，但能传导高照明度的光或称“Lux，”。单个纤维的直径一般为10～25μm，包括高折射指数石英的内芯线熔合到低指数材料的外鞘或金属包层(图4．1)。光通过纤维由高指数／低指数界面向内反射，因此，可见的光(波长400～700nm)进入纤维近端经过多次内部折射由远端出现。在纤 维中间将它们粘合在一起的是非传导性填充材料或金属包层1，4。增加纤维数量可加强光的传导。光缆直径越大，携带的纤维越多，从而改善照明度。 纤维束有两种(图4．2)。“非密集”的纤维束是将多纤维随意排列包装在一起而制成的。这些系统一般 为1．5～2m长，由外部电源将光传入内窥镜。相反，“密集”或“定向”的纤维束在光缆两端纤维排列相同。然后经过电缆以无数光点的形式传送一个“真实的影像”。 光缆中包含多达100000个纤维，每个纤维的直径约为10μm。 从密集纤维束远端发出的影像融合聚焦在内窥镜的目镜上。制造密聚纤维束价格昂贵，但可使 内窥镜弯曲。它们常用于可弯的胃镜、结肠镜、和支气管镜。已经制造 出可弯的光纤内窥镜用于子宫镜和腹腔镜检查。但在妇科内窥镜检查中不如带玻璃透镜的内窥镜使用广泛。近来已生产出专用的小内窥镜(2～3mm)包含融合光纤维束，而不是玻璃透镜。
光学仪器在医疗器械中的应用
光学仪器在医疗器械中的应用 摘要 人们通过对光现象的认识和研究,加深了对光本质认识的同时，也极大地推动了现代光学的迅速发展和光学仪器的广泛应用,特别是在医疗器械上的应用，为很多疾病解决了难题。这次实习为我以后的工作和学习奠定初步的知识，使我能够亲身感受到由一个学生转变到一个职业人的过程。此外，更能体验生活的艰辛，激励自己好学的心，培养刻苦耐劳的精神，为以后走入社会奠定基础。 关键词：光学发展光学仪器光学应用医疗器械 Abstract People passes pair of optical phenomena understanding and research, deepen the understanding of the essence of light at the same time, but also greatly promote the rapid development of modern optics and optical instruments are widely used, especially in the application of medical devices, for many diseases to solve the problem. This practice for my future study and work to lay the preliminary knowledge, so that I can feel from a student to an occupation people process. In addition, it can experience the hardships of life, encouraging his good heart, industriousness and stamina training spirit, after entering the society lays a foundation. Key words:Optical development Optical instruments Optical application Medical apparatus and instruments 第一章绪论 1.1 前言 随着我国仪器仪表行业的迅猛发展，光学仪器也出现了的新的发展。目前我国光学仪器在物理学新效应和高新技术的推动下，有了新的探索和发展。在医疗设备方面应用越来越广泛。 目前，计量测试仪器、物理学测试仪器、地学和地质学仪器、化学分析仪器、医学仪器、无损材料检验仪器的研发都十分重视高温超导量子干涉器(SGUID)技术的应用。同时光纤、光学玻璃等检测，也逐渐应用到椭偏技术。 未来我国光学仪器将逐渐向自动化、光电化发展。目前三座标测量机、自准直仪和投影仪等光学计量仪器已经在微机化、光电化发展中取得了良好的成效。未来更多的新光电器件、新功能材料的开发，将进一步促进光学仪器的光电化发展。同时CCD器件、半导体激光器、光纤传感器等技术的发展也在推动着光学仪器的变革，使光学仪器更加微机化、光电化、自动化以及高精确化。