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基于梯度折射率透镜的关节镜光学系统设计

作　者: 吴琼
导　师: 向阳
学　校: 长春理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 关节镜梯度折射率透镜内窥系统光学设计
分类号: TH74
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 7次
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内容摘要

关节镜是一种用于观察关节内部结构、诊治关节疾患的内窥镜。本文利用梯度折射率透镜质量轻、体积小、像质好的优点,运用Zemax软件设计了一款结构简单的关节镜光学系统,可用于1/6”CCD关节内窥镜成像。系统具有60°视场角,F数为6,各视场的调制传递函数(MTF)在100lp/mm时达到0.2以上,分辨率在0.01mm以上,且各组态点列图小于或接近艾里斑半径。光学结构总长204mm,最大镜头口径小于4.6mm,根据关节镜的使用特点,本系统满足使用要求。文中首先对关节镜进行总体介绍,接下来对梯度折射率光学进行研究分析。重点阐述了用一片梯度折射率透镜代替传统关节镜中的三片式反远距物镜的关节镜光学系统设计过程,并进行像质评价,最后对梯度折射率透镜的局限性进行一定的考虑。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-16
  1.1 引言  8
  1.2 关节镜简介  8-11
    1.2.1 关节镜的种类  9
    1.2.2 关节镜的结构  9-11
    1.2.3 关节镜的特点  11
  1.3 关节镜的历史  11-12
  1.4 关节镜应用的评价及展望  12-15
  1.5 本论文的主要研究内容  15-16
第二章梯度折射率光学理论基础  16-29
  2.1 梯度折射率光学概述  16-25
    2.1.1 梯度折射率光学发展过程  16-18
    2.1.2 梯度折射率光学基本理论  18-19
    2.1.3 梯度折射率的分类  19-25
  2.2 梯度折射率透镜的像差  25-27
  2.3 梯度折射率透镜系统的设计要点  27-29
第三章光学系统设计过程  29-42
  3.1 传统关节镜光学系统设计  29-31
    3.1.1 视觉放大倍率的计算  30
    3.1.2 物镜系统结构参数的确定  30-31
    3.1.3 中继转像系统的参数确定  31
    3.1.4 设计结果  31
  3.2 基于梯度折射率透镜的关节镜光学系统设计  31-42
    3.2.1 光学系统整体参数确定  32
    3.2.2 光源的选取  32-33
    3.2.3 梯度折射率透镜的设计  33-36
    3.2.4 转像透镜设计  36-38
    3.2.5 图像采集CCD的选取  38-40
    3.2.6 基于梯度折射率透镜的关节镜总体光学系统设计  40-42
第四章光学系统像质评价  42-49
  4.1 像质评价的涵义  42-44
    4.1.1 光线追迹曲线  42
    4.1.2 点列图  42-43
    4.1.3 调制传递函数MTF  43-44
    4.1.4 分辨力、光程差和圆内能量  44
  4.2 基于梯度折射率透镜的关节镜光学系统像质评价  44-49
第五章梯度折射率透镜局限性考虑  49-51
结论  51-52
致谢  52-53
在读硕士期间发表的学术论文  53-54
参考文献  54-55

基于梯度折射率透镜的关节镜光学系统设计

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