一次性口腔内窥镜光学系统设计

为了避免口腔内窥镜由于消毒不彻底造成的交叉感染问题,实现一次性口腔内窥镜的运用普及,设计了一款低成本、高成像质量的一次性口腔内窥镜,该口腔内窥镜焦距3.3 mm,F数为5.6,全视场62°,可见光波段成像,同时具有90°视向角方便口腔内部观察.通过在ZEMAX中优化设计,最终得到由1片玻璃透镜和5片塑料透镜构成的一次性口腔内窥镜,该内窥镜所有镜片均为球面镜,系统总长39.7 mm,光学传递函数在178 lp/mm大于0.2,接近衍射极限成像优良,总体设计满足实际运用需求.     

双波段内窥镜变焦适配器光学设计

目前内窥镜适配器多为定焦结构,只能对一些特定类型与波段的内窥镜系统进行成像,适用广泛性低,不便于内窥镜的清洗与更换.为了解决上述问题,以更宽的光谱范围、可变的光学焦距来提高适配器的适用广泛性,实现内窥镜适配器一对多的运用.使用ZEMAX优化设计得到了一款四组10片式双波段变焦适配器,变焦范围20～50 mm,入瞳直径5 mm,全视场6.8°,波段选用0.45～0.68μm波段以及常用的荧光波段0.81～0.85μm.系统优化后,调制传递函数在133 lp/mm达到0.2,总长为80 mm,并通过MATLAB拟合出变焦凸轮曲线,总体设计满足实际运用需求.     

基于迈克耳孙干涉仪的表面焊接缺陷检测

焊接表面缺陷是评价焊接质量的重要指标,针对现有检测方法测量精度较低的问题,设计了一种基于光学相干测距原理的焊接表面缺陷检测系统.首先,基于迈克耳孙干涉仪的原理,利用宽带激光扫描焊接表面的一点,以采集参考臂和测量臂的干涉光强.然后,通过采集的光强确定被扫描点对应的干涉光谱.最后,计算该光谱对应的光程差,从而确定被扫描点相对参考镜的轴向高度.实验结果表明,该系统的轴向测量精度能达到10 μm,横向分辨率能达到13 μm,可以精确识别表面气孔、漏焊、错边等焊接缺陷,准确测量焊缝的几何形状并判断焊缝的成形情况.