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目视医用硬性内窥镜光学系统初始结构设计

来源:长春理工大学学报  作者: 向阳 姜会林 胡家升

  

  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,既是物方远心光路又是像方远心光路,孔径光阑通常置于转像系统的中间,成像原理如图 1 所示。

  1 内窥镜的结构参数

  1.1 视放大倍率

  视放大率是医用内窥镜光学系统参数之一,可用下式计算[1]:

  式中 -内窥镜视放大率; 250 -人眼明视距离; -物距; -入瞳直径; -出瞳直径;1物镜焦距,2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及结构的确定,腹腔镜具体技术要求如下:腹腔镜视场角 2 =70°;一倍视放大率物距 =50mm;光学长度 =370mm;外径 =6mm。

  1.2 物镜、目镜的焦距

  1.2.1 物镜的焦距1

  内窥镜光学系统外径 =6mm,所取的视场光阑尺寸要比外径再小一些,选其为 3.6mm,由物方视场角为2 =70°,则:

  1.2.2 目镜的焦距2

  根据使用要求,若内窥镜的 1 倍物距为 50mm时, =1×,则目镜焦距

  1.2.3 -1×转像系统

  已知腹腔镜的光学长度 =370mm,物镜采用反远距结构,其光学长度约为物镜焦距的 5 倍,因此腹腔镜物镜和目镜所能承担的光学长度约

  为满足系统光学长度及成正像的要求在物镜和目镜之间加上奇数组 1×转像系统,根据腹腔镜的结构特点采用三组转像系统既可满足要求,则转像系统的尺寸为所以每组转像系统的尺寸为 115mm。

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标签:责任编辑:admin  时间:2021-02-19  点击:

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