纤维内镜的结构与成像原理 PPT课件
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360度了解内窥镜|纤维内窥镜结构纤维内窥镜一般由目镜、手轮(软性或半硬性)、钳道口、导光束接口、导像束、导光束组成,有些产品还包括送水(气)孔、闭孔器等。
纤维内窥镜由光学观察系统、照明传输系统和支架构件组成。
光学观察系统由聚焦成像的物镜组、传输物镜组像的传/转像组和目视观察用的目镜或CCD转接镜构成;照明传输系统由混编排列的多束导光纤维构成;支架构件由支承并包裹前述系统并开有手术或冲洗孔道的医用金属或有机材料构成。
纤维内窥镜头部结构示意图分类按用途分为:上消化道内窥镜、下消化道内窥镜、呼吸道内窥镜。
按光学视向角分为:前视型、斜视型、侧视型三种。
按功能分为:具有手术功能(带手术和/或冲洗孔道)和不具有手术功能(检查用)两种。
工作原理纤维内窥镜与传统纯光学镜片构成的内窥镜或电子内窥镜的最大区别在于传像组采用了传像光纤,该传像光纤由多束导光纤维按照坐标对位原则面阵排列,每一根导光纤维作为面阵上一个像素在传像光纤两端的坐标位置一一对应。
物镜将物体直接聚焦并成像于光纤面阵上,光纤面阵上的每一像素(每一根导光纤维)分别接收对应位置像的光能,并将该光能传输至传像光纤的另一端发出,光纤面阵上的所有像素在像方端输出的全部光能重组了物镜的聚焦像,即达到了光纤传像目的。
纤维内窥镜有效应用的关键性能是成像水平,除要求物镜有大视角、小畸变、高相对孔径和景深外,传像光纤质量是纤维内窥镜成像质量和水平的主要贡献,其中传像光纤的像素数是限制纤维内窥镜分辨极限的关键因素(对给定视场而言)。
高像素数传像光纤的制作,涉及单光纤芯直径制造能力和成型技术。
这类制造工艺有:热溶法等,排列工艺有:单层合片法等,目前传像光纤最小芯径不足5μm。
其他如单光纤一致性质量、面形处理等也限制了传像光纤的质量。
传像光纤介绍1光学纤维传光原理普通光学纤维是一种的圆柱形细丝,它具有双层结构:中间是高折射率的纤维芯,外部是低折射率的纤维涂层,芯和涂层间具有良好的光学界面。
纤维内镜的原理及结构随着纤维光学的发展,1957年纤维内镜制作成功。
用光导纤维(光纤)制成纤维内镜得导光、导像束,由于它的全反射传导光纤特性,并采用外部光源,使光亮度增加,图像清晰。
光纤细纤、柔软、可弯曲,有他制成的内镜细而柔软,头部可屈曲,是镜在腔内回转弯曲,减少观察盲区。
几十年来,内镜技术及内镜制作日趋成熟,并广泛应用于临床、科研,促进了消化学科发展。
一、光导纤维导光原理光线在均匀介质中沿直线传播,传播速度因介质不同而不同。
根据光在介质中的传播速度大小分为光密介质和光疏介质。
燧石玻璃和冕玻璃相比,燧石玻璃时光密介质。
当光线从一个介质传导另一个介质时,在街面上可以看到反射和折射现象,如果入射光线不折射到第二介质中,而是完全反射会员介质,称此现象为全反射。
纤维内镜就是应用具有全反射` 特性的光的纤维制成的。
目前玻璃纤维均用燧石玻璃制作核心纤维,被覆层用冕玻璃。
当光线从玻璃纤维端面射入时,因燧石玻璃的折射率高于冕玻璃,因而照射在燧玻璃内表面的光线被反射到对侧的内表面,经过反复的全发射,光纤由纤维的另一端射出。
当纤维被弯曲时,反射角发生变化,但光线仍人以全反射形式传导。
成束玻璃纤维在一起时,因为相邻介质可以发生光泄漏,所被覆的折射率低的冕玻璃能减少光传导的损失。
纤维导光束和导像束均由数万根玻璃纤维组成(约20000 — 50000 ),纤维极细,约为发丝的1/10 ,柔软可弯曲。
每根纤维传导一个光点,内镜中的光线玻璃全部排列整齐,两端的光线首尾对应,所有数万个光点从一端至另一端,如果每根纤维之间排列的越紧密,两端越整齐,传导图像的光亮度越大,分辨率越高,图像越清晰。
如果光纤玻璃断裂,此处的光线传导阻断,目镜中可见到黑点,黑点越多,光亮度下降,图像器细读亦下降。
二、纤维内镜及附属设备的构造一套完整的纤维内镜包括光源、内镜及附属的机械组成冷光源硬式胃镜的照明灯在镜前端,光亮度不足并可能烧灼粘膜组织。
纤维内镜的光源是一外置装置,是冷光源(cold light) ,此光源发出的强光,经内镜的导光束传入腔内,为观看、摄像、照像提供高亮度的照明。