医用电子内窥镜光学镜头图像畸变数字校正方法

本文提出了一种新的大视场光学镜头畸变的计算机数值校正方法。首先设计了用于医用电子内窥镜的 12 0°大视场短焦距物镜 ,计算出 2 2个视场角的畸变值 ,通过这些畸变值拟合出视场角随畸变变化曲线。通过这条曲线可以计算出镜头在 CCD上所成图形的每一点的畸变值 ,进而计算出图像上每一点的理想位置 ,通过畸变图像上的点与理想图像的对应关系进行了计算机软件模拟校正 ,并设计了硬件校正电路。     

米级车载高分辨率光电成像系统光学设计

研究了一套能实现机动式布站的米级车载可见光和红外高分辨率光学成像系统新方案.主系统口径1.2 m,采用无焦卡塞格林形式,遮拦比1∶10;机上中、长波红外成像通道采用共口径光谱分光、二次成像的形式,冷阑匹配效率100％,F数为4;机下成像光学系统焦距47 m,F数为39,光学设计满足高分辨率与白天成像的要求,且成像质量达...     

大景深胶囊内窥镜光学系统设计

小肠肠道发病原因隐匿并且小肠存在大量褶皱,大景深光学系统有利于在诊断过程中获得更多的病理信息,而目前市面上的胶囊内窥镜光学系统景深较小。所提胶囊内窥镜光学系统在保证一定分辨率的同时,还可在7～100 mm大景深范围内有效成像。该系统视场角为100°,F数为5,在全视场范围内调制传递函数均大于0.35（在125 lp/mm频率处）,在与之搭配的OV9734成像芯片上能够满足成像要求。并对该光学系统进行了公差分析,结果表明其在可加工范围内能满足常规生产与装调。     

一款超小型广角医用内窥镜镜头的设计

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3.38 m,镜头外径为2 mm。该设计在1/2奈奎斯特频率处,各视场均大于0.45。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。     

共聚焦内窥镜光学成像系统

共聚焦内窥镜光学成像系统是将共聚焦扫描成像技术与内窥镜系统相结合,对体内器官组织在细胞层次上进行无损伤、动态、实时地远程检测和分析。系统介绍了共聚焦内窥镜成像系统的结构、原理、发展及影响系统性能的关键技术的研究现状,并对其优点及在实践中的应用前景进行阐述。     

医用光学变焦消色差内窥物镜设计

医用内窥物镜由于空间狭窄,设计难点在于如何进行局部光学变焦并分辨出局部放大人体组织的成像视图,因此物镜要满足低色差、高可靠性、微型化等需求。从分析内窥镜光学变焦存在的技术路线出发,应用阿尔瓦雷斯透镜在内窥物镜中实现光学变焦,这种结构变焦简单、结构稳定、快速且成像可靠。进一步以高斯括号法和像差理论为出发点,发展了基于阿尔瓦雷斯透镜内窥镜物镜消色差变焦光学设计理论。然后依据该理论,推导得到消色差物镜系统光学设计初始值。最后应用光学色差理论求解验证了理论的正确性,为进一步应用阿尔瓦雷斯透镜设计内窥镜提供了光学设计理论基础。     

医用电子内窥镜彩色成像系统

医用电子内窥镜彩色成像系统实际上是一套微型摄像系统。在分析各种基于CCD的彩色成像系统的基础上，提出了采用特殊结构的微型CCD，实现用单片单色CCD完成彩色成像的场顺序制成像系统，有效地满足了在体积受限的情况下实现医用电子内窥镜高清晰度成像的要求。     

医用图像的高分辨率化

虽然微波CT是直接测定阻尼常数和相位常数的分布,但这些常数是一味地根据比介电常数和导电率来确定。因而,微波CT被称为测定组织复变介电常数分布的装置。另外,组织复变分电常数显示温度依赖关系,因此,根据温度变化前后所摄的微波CT图像的差值运算,也可进行温度变化量的图像测定。有人主张利用电磁波的生物体成像是适合于检测生物体组织的组成变化,作者认为“微波CT基本上是对生物体内温度变化量进行图像测定的技术和装置。”所开发扫频雷达方式的微波CT在测定模型的基础实验中确认了约1cm的空间分辨率和0.7℃的微小温差计测能力。但因为测试装置是验证原理用的样机模型,所以其测定时间长达100min,这在实际使用中是不允许的。其主要原因是因为其系统结构只有一对收发信号的天线,所以在一点一点地     

内窥镜成像系统

现如今,医学仪器设计已经是多学科交叉的结晶,其发展与科技进步息息相关,随着多范围,多层次的高科技的开发和科学家的钻研,内窥镜在医用过程中,施行的内外科诊疗技术具有诸多优点,因此受到越来越多的医生和病人的欢迎。内窥镜可分为光学内窥镜、光纤内窥镜、电子内窥镜、CCD视频内窥镜、CMOS视频内窥镜、电动360°内窥镜。     

自适应光学高分辨率共聚焦显微成像技术

生物样品折射率的空间变化导致了光学畸变的产生,这种畸变对于共聚焦显微镜观察厚的生物样品和活体体内组织成像是一种严重的限制。自适应光学(AO)技术是通过快速反应的变形镜使镜面发生形变来补偿像差,在共聚焦显微镜中应用自适应光学技术可以校正光学畸变,观察深层组织活动,进行活体成像和实时检测。详细分析了共聚焦显微镜中像差的来源及光学畸变的特点,讨论了目前在共聚焦显微镜中自适应光学校正的方案及研究现状,讨论了共聚焦显微镜中自适应光学的波前传感器、畸变测量和波前校正器,并探讨了目前超高分辨率显微成像技术的发展方向。     

生丝细度测量光学成像系统设计

为实现巢丝现场对生丝细度测量的需求,设计一种具有非接触性、动态检测、高精度、准确率高、并且能与其他自动控制设备相连的专用光电测量仪。针对生丝细度测量现有技术的不足和造成误差的成因,利用线阵CCD,结合计算机技术构建了一种基于线阵CCD光电传感器的非接触式实时动态检测生丝细度的设计方案。方案分析了现有检测方法存在的问题,对光学成像系统的光源和成像部分完成了理论设计,使扩束准直系统的折射角理论上达到0.00111°。设计方案中CCD获得暗背景接收信号,有效避免传统亮背景成像引起的像元饱和现象及生丝抖动引起的失真。新结构解决了光源照度的不稳定性和生丝透明度造成的影响,使之成为一种较为实用的方法。     

高分辨率视网膜成像技术研究进展

分析了影响人眼视网膜成像的各种因素,阐述了基于哈特曼-夏克传感器和可变形镜的自适应光学(AO)原理,研究了激光扫描检眼镜(SLO)和光学相干层析成像(OCT)结合自适应光学来提高视网膜成像分辨率的方法,并对视网膜成像住医学诊断中的应用和发展前景进行了展望.     

大视场太赫兹光学成像系统设计

太赫兹（THz）波具有较高的透过性和时空分辨率等特性,在空间观测领域具有广阔的应用前景。对比于扫描成像,凝视成像具有成像性能高、速度快、结构简单等优点,而大视场成像是凝视型光学系统所必需的。因此,设计大视场凝视型THz光学系统具有重要的工程应用价值。采用反远距结构,利用Zemax设计了一款相对孔径为1、全视场角为60°的大视场THz光学成像系统。该系统采用4片式反远距共轴结构,由2片球面透镜和2片非球面透镜组成,同时透镜材料采用聚甲基戊烯（TPX）材料,整个系统具有结构紧凑、质量轻等优点。优化结果显示,各视场内的弥散斑均方根半径均小于艾里斑半径,在空间频率为12.5 lp/mm处全视场的调制传递函数（MTF）值高于0.3,表明该系统具有良好的成像质量。此外,公差分析结果表明,该系统具有较好的稳健性,加工工艺水准易于实现,符合设计要求。本设计对于THz空间大视场高分辨探测具有重要参考价值。     

海洋浮游生物显微光学成像系统设计

为满足海洋浮游生物的观测,设计了大相对孔径、水下浮游生物观测专用变焦显微光学系统。该系统利用Zemax软件实现,物距模拟海水介质,采用平面水密隔窗,设计像面尺寸为8.8 mm×6.6 mm CCD感光板,显微成像系统倍率变化范围为1.0~4.0。变倍过程中数值孔径为0.15,物方线视场范围为8 mm×6 mm^2 mm×1.5 mm。最大视场下,奈奎斯特频率50 lp/mm处近轴视场和1视场的光学传递函数值均大于0.4;成像系统的畸变控制在3%以内。该显微成像系统结构简单,可以满足较小尺寸的浮游生物成像,为浮游生物的分析及浮游生物种群的研究提供技术支持。     

基于微分方程方法的高分辨率成像光学系统设计

采用当前方法设计的成像光学系统对目标进行成像时,存在成像质量低和系统分辨率低的问题。将微分方程应用在成像光学系统的设计中,提出基于微分方程方法的高分辨率成像光学系统设计方法。在成像光学系统设计原则的基础上对成像光学系统的主要参数进行设计,通过光学折反射定理和微分几何原理建立微分方程组,采用Ronge-Kutta方法对构建的微分方程进行数值求解,在XZ平面中得到自由曲面的轨迹,根据自由曲面的轨迹构造光学自由曲面,提高成像光学系统的分辨率,结合成像光学系统的主要参数完成高分辨率成像光学系统的设计。实验结果表明,所提方法的成像质量高、系统分辨率高。     

高分辨率实时数字X射线成像系统

1.导言1991年首次开发了实时四百万像素的数字X射线成像系统“DR—2000”。该系统由高分辨率12in X射线图像增强器和一具有2100扫描线的1in SATIOON摄像管的摄像机组成。以前,图像增强数字X射线系统已被广泛用作数字减法系统,其优点是实时的图像获取     

宽谱段高分辨率低温成像光谱仪制冷系统设计

宽谱段高分辨率低温成像光谱仪可对星际矿物成分、大气成分进行有效识别,但由于深空探测目标温度很低,为了抑制光谱仪自身噪声,提高分辨率,需要红外谱段工作在几十K的低温环境下,这对制冷系统设计提出了严峻的挑战。在调研国外用于金星、彗星探测的可见/红外成像光谱仪(VIRTIS)制冷技术的基础上,对宽谱段高分辨率低温成像光谱仪制冷系统进行了设计与仿真分析,仿真结果显示M和H探测器部件温度梯度非常小,约为410-2 K;探测器工作温度70 K;M和H部件壳体温度为1301 K;框架温度为2001 K,符合制冷系统设计要求。研究成果对在深空探测领域具有通用性的低温高光谱成像系统中制冷系统的研制具有一定的指导意义。