一种内窥镜光能传递效率的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种内窥镜光能传递效率的测量方法，包括以下步骤：S1：使用第一光电探测器测量照明单元发出的第一光信号，得到输入信号；S2：将被测内窥镜安装在样品台，使用将第二光电探测器测量经被测内窥镜出射的第二光信号，得到第一输出信号；S3：对第一输出信号进行延时处理得到第二输出信号，对输入信号和第二输出信号进行相关函数运算，得到有效输出信号；S4：将成像测量装置放置在被测内窥镜的出瞳端测量得到出瞳视场角；S5：利用输入信号、有效输出信号和出瞳视场角计算得到被测内窥镜的光能传递效率。本发明专利技术基于两种信号的相关函数运算，可获取有效输出信号，降低噪声，得到准确的光能传递效率测试结果。确的光能传递效率测试结果。确的光能传递效率测试结果。

【技术实现步骤摘要】
一种内窥镜光能传递效率的测量方法


[0001]本专利技术涉及光电测试领域，具体涉及一种内窥镜光能传递效率的测量方法。

技术介绍

[0002]医用内窥镜，是一种可插入人体体腔和脏器内进行直接观察、诊断、治疗医用光学装置。通过内窥镜，医务人员可以直接观察病灶部位、采集病变组织、去除病变异物，具有视野广阔、操作方便、管径细、创伤小等优点。而光能传递效率是评估医用光学观察镜系统性能的重要参数之一，对于医用内窥镜而言，光能传递效率同时还影响着设备的安全性和有效性，因而对于医用内窥镜，需要进行光能传递效率测试。目前标准中关于医用内窥镜光能传递效率的测试分为两种：
[0003]第一种：光学观察镜的光能传递效率为物面平均光出射度与眼底像面平均照度之比，需要测量内窥镜出瞳处的光通量，以及余弦辐射屏的亮度值，再使用望远镜测量，并按式(1)计算，通过式(2)计算得到光能传递效率，即D
M
。
[0004][0005][0006]其中，Y'为测微望远镜的像视场最大有效尺度的长度(mm)，f
’
为测微望远镜物镜的焦距(mm)，其中，L为余弦辐射体的物面亮度，单位cd/m2，Ф为光学观察镜出瞳的光通量，单位为lm。
[0007]第二种：非目视类光学观察镜的光能传递效率为像面显示灰阶临界可辨的最低物面亮度(L
min
)，将余弦辐射屏垂直于内窥镜放置，调节光强至观察屏的黑色标记线临界不可辨时，测量屏面亮度，低物面亮度(L
min
)即为实测光能传递效率。r/>[0008]将上述的光能传递效率测试方法应用于医用内窥镜的测试过程中时，在光学观察镜的测量中，存在着以下的问题：由于医用光学内窥镜使用场景的多样性，在人体不同部位使用时内窥镜的形状及直径长度均具有多样性，常见光学镜的镜体有效工作直径为φ2mm～φ10mm，对于该类医用光学内窥镜，镜体具有直径细小的特点，同时镜体内光学镜片对于光的衰减作用，导致出瞳处的光信号弱，甚至背景噪声强于有效信号，因此目镜端信噪比小，极难准确测量。
[0009]综上所述，考虑到实际测试中有效光信号测量值数量级极小，以及测试过程中涉及到的微弱光信号的测量准确性，而现有标准中关于光学内窥镜光能传递测试方法无法满足现有要求，因此为了提高医用内窥镜的测量结果准确性，提出了一种内窥镜光能传递效率的测量方法。

技术实现思路

[0010]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种内窥镜光能传递效率的测量方法，旨在解
决现有测试中有效光信号测量值数量级极小，影响测量准确性的问题。
[0011]本专利技术的具体技术方案如下：
[0012]一种内窥镜光能传递效率的测量方法，其特征在于，测量系统包括照明单元、用于装载并定位被测内窥镜的样品台、成像测量装置、第一光电探测器、第二光电探测器和信号处理控制单元，使用测量系统测量被测内窥镜的光学性能参数，如图1所示，具体包括以下步骤：
[0013]S1：使用第一光电探测器测量照明单元发出的第一光信号，得到输入信号；
[0014]S2：将被测内窥镜安装在样品台，调整照明单元与被测内窥镜的相对位置，使得被测内窥镜对准照明单元且被测内窥镜的入瞳端与照明单元的发光面垂直，将第二光电探测器固定在被测内窥镜的出瞳端，测量从照明单元发出的、经被测内窥镜出射的第二光信号，得到第一输出信号；
[0015]S3：对第一输出信号进行延时处理得到第二输出信号，对输入信号和第二输出信号进行相关函数运算，并对运算结果进行分析处理，得到有效输出信号；
[0016]S4：将成像测量装置放置在被测内窥镜的出瞳端测量得到被测内窥镜的出瞳视场角；
[0017]S5：利用输入信号、有效输出信号和出瞳视场角计算得到被测内窥镜的光能传递效率。
[0018]进一步的，所述步骤S1具体包括，在测量系统中，使用第一光电探测器测量照明单元发出的第一光信号，将得到的输入信号记为x1(t)，所述输入信号包括有效输入信号s1(t)和噪声输入信号n1(t)，即x1(t)＝s1(t)+n1(t)。
[0019]在上述技术方案中，所述步骤S2具体包括，使用第二光电探测器测量从照明单元发出的、经被测内窥镜出射的第二光信号，将得到的第一输出信号记为x2(t)，所述第一输出信号包括第一有效输出信号s2(t)和第一噪声输出信号n2(t)，即x2(t)＝s2(t)+n2(t)；由于被测内窥镜的多透镜组构成的系统为线性系统，因此所述有效输入信号s1(t)和第一有效输出信号s2(t)成线性关系，可记为s2(t)＝ks1(t)，k为系数，测得的第一有效输出信号的信噪比低。
[0020]在上述技术方案中，所述步骤S3具体包括，对第一输出信号x2(t)进行延时处理得到第二输出信号x2(t+τ)，所述第二输出信号x2(t+τ)包括第二有效输出信号s2(t+τ)和第二噪声输出信号n2(t+τ)，即x2(t+τ)＝s2(t+τ)+n2(t+τ)；将输入信号和第二输出信号分别作为乘法器的两个输入端，对两路信号进行相关函数运算，根据公式计算得到输入信号和第二输出信号的相关函数R(τ)。
[0021]需要说明的是，在上述技术方案中，所述输入信号和第二输出信号的相关函数R(τ)由有效输入信号s1(t)和第二有效输出信号s2(t+τ)的相关函数噪声输入信号n1(t)和第二有效输出信号s2(t+τ)的相关函数有效输入信号s1(t)和第二噪声输出信号n2(t+τ)的相关函数噪声输入信号n1(t)和第二噪声输出信号n2(t+τ)的相关函数构成，认为可以根据有效输入信号和第二有效输出信号的相关性，有效输入信号和第二噪声输出信号的相关性，噪
声输入信号与第二有效输出信号的相关性，噪声输入信号与第二噪声输出信号的相关性，对R(τ)进行分析处理，去除噪声后，得到有效输入信号s1(t)和第二有效输出信号s2(t+τ)的相关函数
[0022]在一些具体实施方式中，有效输入信号和第二噪声输出信号，噪声输入信号与第二有效输出信号，均不具有相同波形、相同频率，无相关性，因此有效输入信号和第二噪声输出信号、噪声输入信号与第二有效输出信号在进行相关函数运算时，两者的相关函数均为0，即噪声输入信号和噪声输出信号之间也是无规律性的，因此噪声输入信号n1(t)和第二噪声输出信号n2(t+τ)不相关，其相关函数可以认为，输入信号和第二输出信号的相关函数R(τ)等同于有效输入信号s1(t)和第二有效输出信号s2(t+τ)的相关函数
[0023]在上述技术方案中，所述的S3还包括对输入信号进行分类处理：
[0024]第一种：有效输入信号s1(t)为常数信号，记为C0；则第一有效输出信号也为常数信号，且由于有效输入信号s1(t)和第一有效输出信号s2(t)成线性关系，可将第一有效输出信号记为kC0；第一输出信号做延时处理后得到的第二有效输出信号s2(t+τ)与第一有效输出信号s2(t)相同，也记为kC0，根据公式对输入信号和第二输出信号做相关函数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内窥镜光能传递效率的测量方法，其特征在于，测量系统包括照明单元、用于装载并定位被测内窥镜的样品台、成像测量装置、第一光电探测器、第二光电探测器和信号处理控制单元，使用测量系统测量被测内窥镜的光学性能参数，具体包括以下步骤：S1：使用第一光电探测器测量照明单元发出的第一光信号，得到输入信号；S2：将被测内窥镜安装在样品台，调整照明单元与被测内窥镜的相对位置，使得被测内窥镜对准照明单元且被测内窥镜的入瞳端与照明单元的发光面垂直，将第二光电探测器固定在被测内窥镜的出瞳端，测量从照明单元发出的、经被测内窥镜出射的第二光信号，得到第一输出信号；S3：对第一输出信号进行延时处理得到第二输出信号，对输入信号和第二输出信号进行相关函数运算，并对运算结果进行分析处理，得到有效输出信号；S4：将成像测量装置放置在被测内窥镜的出瞳端测量得到被测内窥镜的出瞳视场角；S5：利用输入信号、有效输出信号和出瞳视场角计算得到被测内窥镜的光能传递效率。2.如权利要求1所述的一种内窥镜光能传递效率的测量方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括，在测量系统中，使用第一光电探测器测量照明单元发出的第一光信号，将得到的输入信号记为x1(t)，所述输入信号包括有效输入信号s1(t)和噪声输入信号n1(t)，即x1(t)＝s1(t)+n1(t)。3.如权利要求2所述的一种内窥镜光能传递效率的测量方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括，使用第二光电探测器测量从照明单元发出的、经被测内窥镜出射的第二光信号，将得到的第一输出信号记为x2(t)，所述第一输出信号包括第一有效输出信号s2(t)和第一噪声输出信号n2(t)，即x2(t)＝s2(t)+n2(t)；所述有效输入信号s1(t)和第一有效输出信号s2(t)成线性关系，记为s2(t)＝ks1(t)，k为系数。4.如权利要求3所述的一种内窥镜光能传递效率的测量方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括，对第一输出信号x2(t)进行延时处理得到第二输出信号x2(t+τ)，所述第二输出信号x2(t+τ)包括第二有效输出信号s2(t+τ)和第二噪声输出信号n2(t+τ)，即x2(t+τ)＝s2(t+τ)+n2(t+τ)；将输入信号和第二输出信号分别作为乘法器的两个输入端，对两路信号进行相关函数运算，根据公式计算得到输入信号和第二输出信号的相关函数R(τ)。5.如权利要求4所述的一种内窥镜光能传递效率的测量方法，其特征在于，所述输入信号和第二输出信号的相关函数R(τ)由有效输入信号s1(t)和第二有效输出信号s2(t+τ)的相关函数R
s1s2
(τ)、噪声输入信号n1(t)和第二有效输出信号s2(t+τ)的相关函数R
n1s2
(τ)、有效输入信号s...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈聪，文菊，叶微，
申请(专利权)人：杭州远方检测校准技术有限公司，
类型：发明
国别省市：