物鏡像方孔徑角小于傳像束的物方孔徑角
傳像束的孔徑角為:
式中n1,,n2分別為光學纖維的芯料和皮料的折射率,,為了實現(xiàn)光纖的全反射,,必須滿足n1>n2,。按照常用得玻璃材料配比,,芯料和皮料分別為F2和K9,,即n1=1.6128,,n2=1.5163,。由公式可得:U=33°,與透鏡對應的相對孔徑為1/0.95,。由此可見,,纖維傳像束所允許的孔徑角是相當大的,足以滿足物鏡像方孔徑角小于傳像束的物方孔徑角要求,。
2.2.2 目鏡的孔徑角大于物鏡的孔徑角
由于光線的衍射線用,,傳像束的出射孔徑角比入射孔徑角大,所以纖鏡的物鏡和目鏡的相對孔徑也應該不同,,必須滿足目鏡的孔徑角大于物鏡的孔徑角的要求,。考慮到纖鏡是手持式儀器,,操作過程中會有抖動,,所以出射光瞳直徑應該取大。又因為纖鏡的觀察和攝影是一個目鏡,,所以目鏡的相對孔徑應該大些,,一般取1/2左右。
2.2.3 傳像束的分辨率決定目鏡的放大倍率不能太高
纖維傳像束的端面是點狀結構,,相鄰兩點之間距離對人眼張角小于人眼分辨率時,,則人眼看不出網狀纖維排列,。反之,在觀察纖維端面象的同時會看見纖維的排列狀,,從而影響觀察的效果,。因此,必須根據相鄰纖維端點間距離對人眼的張角經過目鏡放大后仍小于人眼分辨角的原則來決定目鏡的放大倍率,,即必須滿足:
式中M目為目鏡的放大率,,L為相鄰纖維端點間距離,E為人眼的分辨角,。對于六角蜂窩狀排列的纖維有,,其中d為纖維的單絲直徑。則有:
在白天,,當瞳孔孔徑為φ2mm時,,人眼的極限分辨角為70°。但考慮到:纖鏡觀察視場內襯度較差,;操作醫(yī)生一般為中年知識分子,,視力較差;使用纖維時常常需要連續(xù)工作較長時間,,致使眼睛比較疲勞,,所以,睛睛的分辨率能力必然下降,,極限分辨角加大,,通常為2′―3′。
將D=16μm=16*10-3mm,,E=3′=0.0009弧度代入上式:
M=<500*0.0009/(1.732*16*10-3)=16.2×
因傳像束截面小,,圖像畫面受限止,為了盡量放大畫面,,減輕用眼疲勞,,對于d=16μm的傳像束,20×的目鏡放大倍率是恰當的,。
2.3 照明系統(tǒng)
為了使畫面亮度均勻,,纖鏡的整個視場必須得到均勻照明,這就要求照明能充滿整個視場,。導光束的發(fā)散角一般為60°,,當纖鏡的視場角達到100°時,已遠遠不能滿足上述要求,。解決這一問題的方法是在導光束的端面增加一個發(fā)散透鏡,。
4 結束語
隨著CCD應用技術發(fā)展,內窺鏡已從纖維內窺鏡進入電子內窺鏡階段,,電子內窺鏡光學系統(tǒng)中仍有成像物鏡,,僅以電子耦合攝象器件(CCD)代替纖鏡中的傳像束,,圖像顯示在監(jiān)視器上觀察。由于CCD上成像元素大大多于傳像束的單絲數,,成像的分辨率大大提高,。
我國在醫(yī)用纖維內窺鏡領域中,由于整體工業(yè)制造水平較低,,內窺鏡研究制造水平與國外先進水平相比存在較大的差距,,需要我們醫(yī)用光學儀器同行共同努力,提高我國的內窺鏡設計制造水平,?!?/span>
傳像束的孔徑角為:
式中n1,,n2分別為光學纖維的芯料和皮料的折射率,,為了實現(xiàn)光纖的全反射,,必須滿足n1>n2,。按照常用得玻璃材料配比,,芯料和皮料分別為F2和K9,,即n1=1.6128,,n2=1.5163,。由公式可得:U=33°,與透鏡對應的相對孔徑為1/0.95,。由此可見,,纖維傳像束所允許的孔徑角是相當大的,足以滿足物鏡像方孔徑角小于傳像束的物方孔徑角要求,。
2.2.2 目鏡的孔徑角大于物鏡的孔徑角
由于光線的衍射線用,,傳像束的出射孔徑角比入射孔徑角大,所以纖鏡的物鏡和目鏡的相對孔徑也應該不同,,必須滿足目鏡的孔徑角大于物鏡的孔徑角的要求,。考慮到纖鏡是手持式儀器,,操作過程中會有抖動,,所以出射光瞳直徑應該取大。又因為纖鏡的觀察和攝影是一個目鏡,,所以目鏡的相對孔徑應該大些,,一般取1/2左右。
2.2.3 傳像束的分辨率決定目鏡的放大倍率不能太高
纖維傳像束的端面是點狀結構,,相鄰兩點之間距離對人眼張角小于人眼分辨率時,,則人眼看不出網狀纖維排列,。反之,在觀察纖維端面象的同時會看見纖維的排列狀,,從而影響觀察的效果,。因此,必須根據相鄰纖維端點間距離對人眼的張角經過目鏡放大后仍小于人眼分辨角的原則來決定目鏡的放大倍率,,即必須滿足:
式中M目為目鏡的放大率,,L為相鄰纖維端點間距離,E為人眼的分辨角,。對于六角蜂窩狀排列的纖維有,,其中d為纖維的單絲直徑。則有:
在白天,,當瞳孔孔徑為φ2mm時,,人眼的極限分辨角為70°。但考慮到:纖鏡觀察視場內襯度較差,;操作醫(yī)生一般為中年知識分子,,視力較差;使用纖維時常常需要連續(xù)工作較長時間,,致使眼睛比較疲勞,,所以,睛睛的分辨率能力必然下降,,極限分辨角加大,,通常為2′―3′。
將D=16μm=16*10-3mm,,E=3′=0.0009弧度代入上式:
M=<500*0.0009/(1.732*16*10-3)=16.2×
因傳像束截面小,,圖像畫面受限止,為了盡量放大畫面,,減輕用眼疲勞,,對于d=16μm的傳像束,20×的目鏡放大倍率是恰當的,。
2.3 照明系統(tǒng)
為了使畫面亮度均勻,,纖鏡的整個視場必須得到均勻照明,這就要求照明能充滿整個視場,。導光束的發(fā)散角一般為60°,,當纖鏡的視場角達到100°時,已遠遠不能滿足上述要求,。解決這一問題的方法是在導光束的端面增加一個發(fā)散透鏡,。
4 結束語
隨著CCD應用技術發(fā)展,內窺鏡已從纖維內窺鏡進入電子內窺鏡階段,,電子內窺鏡光學系統(tǒng)中仍有成像物鏡,,僅以電子耦合攝象器件(CCD)代替纖鏡中的傳像束,,圖像顯示在監(jiān)視器上觀察。由于CCD上成像元素大大多于傳像束的單絲數,,成像的分辨率大大提高,。
我國在醫(yī)用纖維內窺鏡領域中,由于整體工業(yè)制造水平較低,,內窺鏡研究制造水平與國外先進水平相比存在較大的差距,,需要我們醫(yī)用光學儀器同行共同努力,提高我國的內窺鏡設計制造水平,?!?/span>