振幅型透射光栅三维内窥镜制造技术

一种振幅型透射光栅三维内窥镜，该内窥镜由发光二极管、电源、振幅型透射光栅、照明微透镜组、成像微透镜组、微型面阵ＣＣＤ、数据采集卡和计算机构成，在一前端壳体之内，自后向前端由依次所述的发光二极管、振幅型透射光栅、照明微透镜组构成照明光路，在所述的内窥镜前端壳体之内自前端向后由所述的成像微透镜组和微型面阵ＣＣＤ构成成像光路，所述的发光二极管通过导线与所述的电源相连，所述的微型面阵ＣＣＤ的输出端通过ＣＣＤ驱动线接所述的数据采集卡，该数据采集卡接所述的计算机。本发明专利技术装置可以获取包含待测目标三维表面的信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维内窥镜，特别是一种振幅型透射光栅三维内窥镜。
技术介绍
内窥镜是一种精密的光机电结合的仪器，广泛应用于工业检测，工业微加工， 医学诊断，微创手术等领域。从最初的硬管内窥镜到现在的光纤内窥镜以及电子内 窥镜，内窥镜的技术发展日臻成熟。现在常见的内窥镜系统，包括纤维内窥镜和电子内窥镜，结构上分为照明系统、 成像系统和图像采集系统。照明系统多采用非结构光光源照明，光源本身不包含任 何的编码信息，只能得到测量组织的平面二维信息，而丢失了包含物体相对深度和 横向尺寸的三维面形分布信息，这种三维面形分布信息的丢失给医生诊断带来了不 便。克服这种缺点的方法是采用光学的三维测量技术，它能有效同内窥成像技术相 结合，从而得到测量目标的三维面形分布，提供测量目标的深度信息。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种振幅型透射光栅三维内窥镜，以获取包含待测目标三 维表面的信息。本专利技术的技术解决方案如下一种振幅型透射光栅三维内窥镜，特点在于该内窥镜由发光二极管、电源、振 幅型透射光栅、照明微透镜组、成像微透镜组、微型面阵CCD、数据采集卡和计算 机构成，在一前端壳体之内，自后向前端由依次所述的发光二极管、振幅型透射光 栅、照明微透镜组构成照明光路，在所述的内窥镜前端壳体之内自前端向后由所述的成像微透镜组和微型面阵CCD构成成像光路，所述的发光二极管通过导线与所述 的电源相连，所述的微型面阵CCD的输出端通过CCD驱动线接所述的数据采集卡， 该数据采集卡接所述的计算机。所述的前端壳体的后端接设一外壳软管将所述的导线和所述的CCD驱动线的 一部分包裹在其内。所述的微型面阵CCD设有一旋转调节杆，该旋转调节杆的另一端伸出在所述的 外壳软管外，通过旋转调节杆，可以沿成像微透镜组的光轴方向调节微型面阵CCD 的位置，以得到清晰的像。所述的振幅型透射光栅的周期范围为lOOWn 500陶，开口比为l: 1 1: 3。所述的照明微透镜组是由第一胶合微透镜和第二胶合微透镜组成，它的6个透 镜表面均为球面，直径介于4到6毫米之间，所用玻璃的折射率介于1.6到1.7之间， 透镜表面靠近所述的振幅型透射光栅，组成胶合透镜的单个透镜的中心厚度介于2 到4毫米之间，所述的第一胶合微透镜和第二胶合微透镜的间距为6 9毫米之间。所述的成像微透镜组是由第三胶合微透镜和第四胶合微透镜组成，它的6个透 镜表面均为球面，直径介于4到6毫米之间，所用玻璃的折射率介于1.5到1.7之间， 所述的第四胶合微透镜的外透镜表面靠近所述的微型面阵CCD，组成胶合透镜的单 个透镜的中心厚度介于2到3毫米之间，第三胶合微透镜和第四胶合微透镜之间的 距离介于1到3厘米之间。所述的照明光路的光轴和成像光路的光轴有一微小夹角。本专利技术利用均匀性较好的高亮度的发光二极管(LED)作为光源，用振幅型透 射光栅对LED发出的光进行调制，得到所需要的光栅条纹。经过振幅型光栅调制的 光经过由两个胶合透镜组成的照明微透镜组后，照射在被测物体表面。被测物体表 面的光栅条纹经过两个胶合透镜组成的成像微透镜组后，成像在微型面阵CCD上， 该微型面阵CCD接收的待测目标的三维面形分布信息经所述的数据采集卡输入所 述的计算机进行存储，数据处理和显示。本专利技术装置可以获取包含待测目标三维表 面的信息。附图说明图1是本专利技术振幅型透射光栅三维内窥镜具体实施例的结构框图。 图2是本专利技术的照明微透镜组的结构图。 图3是本专利技术的成像微透镜组的结构图。 具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护 范围。先请参阅图1，图1是本专利技术振幅型透射光栅三维内窥镜具体实施例的结构框 图。由图可见，本专利技术振幅型透射光栅三维内窥镜，其由发光二极管5、电源10、 振幅型透射光栅4、照明微透镜组2、 3、成像微透镜组8、 9、微型面阵CCDll、数 据采集卡16和计算机17构成，在一前端壳体12之内，自后向前端由依次所述的发 光二极管5、振幅型透射光栅4、照明微透镜组2、 3构成照明光路，在所述的内窥 镜前端壳体12之内自前端向后由所述的成像微透镜组8、 9和微型面阵CCD11构成 成像光路，所述的发光二极管5通过导线7与所述的电源10相连，所述的微型面阵 CCD11的输出端通过CCD驱动线15接所述的数据采集卡16，该数据采集卡16接 所述的计算机.17。在本实施例中，所述的前端壳体12的后端接设一外壳软管14将所述的导线7和所述的CCD驱动线15的一部分包裹在内。所述的微型面阵CCDll 设有一旋转调节杆13，该旋转调节杆13的另一端伸出在所述的外壳软管14外，以 便对所述的微型面阵CCD11进行适当的调节，使所述的微型面阵CCD11获得被测 目标清晰的像。所述的照明微透镜组2、 3，如图2所示，是由第一胶合微透镜2和第二胶合微 透镜3组成，，它的6个透镜表面均为球面，直径介于4到6毫米之间，所用玻璃的 折射率介于1.6到1.7之间，透镜表面31靠近所述的振幅型透射光栅4，组成胶合 透镜的单个透镜的中心厚度介于2到4毫米之间，所述的第一胶合微透镜2和第二 胶合微透镜3的间距为6 9毫米之间。所述的成像微透镜组8、 9如图3所示，是由第三胶合微透镜8和第四胶合微透 镜9组成，它的6个透镜表面均为球面，直径介于4到6毫米之间，所用玻璃的折 射率介于1.5到1.7之间，所述的第四胶合微透镜9透镜表面93靠近所述的微型面 阵CCDll，组成胶合透镜的单个透镜的中心厚度介于2到3毫米之间，第三胶合微 透镜8和第四胶合微透镜9之间的距离介于1到3厘米之间。下面给出了一组满足振幅型透射光栅的光学内窥镜的照明及成像功能的透镜参数。所采用的振幅型光栅4的周期为150pm，开口比为l: 5 (通光和非通光宽度比 值)，光栅大小不超过6mm。图2中，表面31和表面32之间的玻璃的折射率为1.7，表面32和表面33之间 的玻璃的折射率为1.61，表面21和表面22之间的玻璃的折射率为1.7，表面22和 表面23之间的玻璃的折射率为1.61。组成胶合透镜的单个透镜的中心厚度介于2到 4毫米之间。表面31到表面23的曲率半径依次为-62.06mm、 -6.59mm、 11.13mm、 177.96mm、 -10.57mm、 13.14mm。图3中，表面81和表面82之间的玻璃的折射率为1.52，表面82和表面83之 间的玻璃的折射率为1.65,表面91和表面92之间的玻璃的折射率为1.52，表面92 和表面93之间的玻璃的折射率为1.65。组成胶合透镜的单个透镜的中心厚度介于2 到4毫米之间。表面81到表面93的曲率半径依次为20.34mm、-13.09mm、-42.58mm、 4.09mm、 -6.95mm、 193.29mm。采用以上所述的照明微透镜组和成像微透镜组制成一台振幅型透射光栅三维内 窥镜。实验结果表明，可以对人体的皮肤表面进行三维测量，三维测量效果良好。权利要求1、一种振幅型透射光栅三维内窥镜，特征在于其由发光二极管(5)、电源(10)、振幅型透射光栅(4)、照明微透镜组(2、3)、成像微透镜组(8、9)、微型面阵CCD(11)、数据采集卡(16)和计算机(17)构成，在一前端壳体(12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振幅型透射光栅三维内窥镜，特征在于其由发光二极管（５）、电源（１０）、振幅型透射光栅（４）、照明微透镜组（２、３）、成像微透镜组（８、９）、微型面阵ＣＣＤ（１１）、数据采集卡（１６）和计算机（１７）构成，在一前端壳体（１２）之内，自后向前端由依次所述的发光二极管（５）、振幅型透射光栅（４）、照明微透镜组（２、３）构成照明光路，在所述的内窥镜前端壳体（１２）之内自前端向后由所述的成像微透镜组（８、９）和微型面阵ＣＣＤ（１１）构成成像光路，所述的发光二极管（５）通过导线（７）与所述的电源（１０）相连，所述的微型面阵ＣＣＤ（１１）的输出端通过ＣＣＤ驱动线（１５）接所述的数据采集卡（１６），该数据采集卡（１６）接所述的计算机（１７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周常河，谢金，张军，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]