一款超小型广角医用内窥镜镜头的设计.pdf

《一款超小型广角医用内窥镜镜头的设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、激与兴电子学进展5l，0922Ol(2014)Laser＆OptoelectronicsProgress~2014{中国激光》杂志社一款超小型广角医用内窥镜镜头的设计朱佳巍丁桂林江苏大学机械工程学院，江苏镇江212013摘要为了满足现代医疗内窥镜对小型化、便携性以及广角的需求，结合现代塑胶非球面和注塑成型技术，使用Zemax光学设计软件设计了一款超小型医疗用广角内窥镜镜头。该镜头使用了两片塑胶非球面，其光学结构为负正结构形式且分别位于孔径光阑的两侧。设计结果显示：该镜头的F数为6．0，全视场角为150。，系统总长为3

2、．38m，镜头外径为2mm。该设计在1／2奈奎斯特频率处，各视场均大于O．45。通过对该镜头的测试，其图像清晰，能够较好地观察到人体内部组织的细节，满足医疗使用的要求。关键词光学设计；内窥镜镜头；广角；Zemax；塑胶非球面中图分类号TB851．1：TN942．2文献标识码Adoi：10．3788几OP51．092201DesignofanUltra--SmallWide-AngleMedicalEndoscopeLensZhuJiaweiDingGuilinSchoolofMechanicalEngineering

3、，JiangsuUniversity，Zhenjiang，Jiangsu212013，ChinaAbstractInordertomeettheminiaturization，portabilityandwide—angleneedsformodernmedicalendoscopes，anultra—smallmedicalendoscopelenswithawideangleisdesignedcombiningwithmodernplasticasphericalandinjectionmoldingtechn

4、ologyandusingZemaxopticaldesignsoftware．Thelensusestwoplasticasphericlens，whoseopticalstructureisintheformofanegative—positiveconstructionandarelocatedbythesidesofthestop．ThedesignresultshowsthatFnumberis6．0，thefieldofviewis150。，thetotallengthofthelensis3．38man

5、dthelensdiameteris2mm．Themodulationtransferfunction(MTF)ofallfieldsathalfofNyquistfrequencyaremorethan0．45．Throughthetestofthelens．theimageisclearandthedetailofhumaninternalorganizationcanbewellobserved，whichmeetstherequirementofmedicalapplication．Keywordsoptic

6、aldesign；endoscopelens；wideangle；Zemax；plasticasphericoCIScodes220．3620；080．3620；110．2960；120．4570；170．O1101引言从1806年德国人PhilippBozzinni发明了硬式内窥镜开始，医用内窥镜经历了从硬性医用内窥镜到光纤内窥镜再到电子内窥镜的转变过程，其作用主要是用来确定病变组织，提早诊断等。电子内窥镜的特点是应用CMOS器件，将镜头接收的光信号转换为电信号，再在显示器上重现高清晰度的图像。现在内窥镜镜头较为普

7、遍的缺点为：1)如2013年奥林巴斯的一款医用内窥镜镜头(专利85822217B2)，该内窥镜光学系统包含五片玻璃透镜和一片复消色差透镜，其结构复杂，相对塑胶材料成本过高；2)又如2013年奥林巴斯的另一款内窥镜镜头(专利US2013／0163092AI)，其包含4片高折射率玻璃且视场角相对较小，全视场角在90。左右，不利于观测。本文旨在减小镜头的尺寸和制造成本并增大视场角范围，使用Zemax光学设计软件设计了一款超小型广角医用内窥镜镜头，并最终予于以生产。收稿日期：2014-03—07；收到修改稿日期：2014-0

8、4-10；网络出版日期：2014—08-20作者简介：朱佳巍(1989一)，男，硕士研究生，主要从事光学系统设计方面的研究。E—mail：jovizhu@foxmail．corn导师简介：丁桂林(1967一)，男，博士，教授，主要从事光学设计和激光传输与控制方面的研究。E—mail：643130017@qq．com092201—1lf’激光与电