口腔微腔成像系统的设计与实现

论文摘要

口腔内窥镜是现代口腔医疗诊断中广泛应用的医疗仪器,本文针对牙科医生临床诊断的实际需要设计观察口腔内微小细节的口腔微腔成像系统,进行口腔内窥镜仪器的研制,主要包括口腔内窥镜仪器的总体设计方案的制定、口腔微腔成像光学系统设计、仪器照明系统设计、产品的机械设计以及样机产品的实验测试等部分,并验证口腔内窥镜样机产品能否满足口腔诊断中观察微小细节的实际需要。本文要进行的主要工作:1.介绍医疗设备的概念及其发展,阐述口腔医疗设备特别是口腔内窥镜的发展及作用,对常见口腔内窥镜产品的性能和特点进行比较,分析口腔微腔成像系统的研究目的和意义。2.根据口腔内窥镜的实际使用要求进行口腔内窥镜仪器的整体方案设计。3.选择系统使用的图像传感器,根据图像传感器的性能参数及口腔内窥镜的具体使用环境,完成光学系统的初始外部结构参数设计,确定镜头类型,选择初始结构,并利用Zemax软件进行光学系统优化设计,进行像质评价,完成口腔内窥镜成像系统设计。4.分析照明系统的分类及特点,提出口腔内窥镜系统的照明要求,分析LED及光纤照明系统的特点,完成光纤照明系统中光源和光纤的选择设计,设计照明光纤排布型式,计算成像光学系统光能损失并提出口腔内窥镜照明系统的照度要求,通过照度实验测试系统的光照强度,完成照明系统设计。5.根据口腔内窥镜仪器化要求进行样机产品的机械结构设计,包括整体外形的设计和系统各零部件的装配设计。分析口腔内窥镜机械设计要求,基于solidworks2006进行结构和外形设计,实现光学系统、照明系统及CMOS摄像系统的匹配,并利用solidworks2006转换为工程图格式,作为机械加工的依据,实现口腔内窥镜的样机产品制作。6.完成口腔内窥镜样机产品的光学成像部分、照明部分及整个系统的实用性方面的实验测试。验证光学系统的成像视场、分辨率,照明系统的照明视场、光照强度及均匀性,整个系统的实用性、可操作性能否达到设计要求,同时发现系统存在的缺点,在以后的工作中进行改进。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 医学仪器概述
• 1.2 医疗内窥镜仪器的发展
• 1.3 口腔疾病及口腔医学仪器
• 1.3.1 口腔疾病的认识
• 1.3.2 口腔医疗设备的发展
• 1.3.3 口腔内窥镜的作用及发展
• 1.4 本论文的研究内容及其意义
• 1.5 本章小结
• 第二章 口腔内窥镜总体设计
• 2.1 口腔内窥镜仪器的设计原则与步骤
• 2.2 口腔内窥镜系统的总体设计
• 2.2.1 成像系统的设计
• 2.2.2 照明系统的设计
• 2.2.3 图像显示及整体机械结构设计
• 2.3 口腔内窥镜实验研究方案
• 2.4 本章小结
• 第三章 口腔内窥镜成像系统设计
• 3.1 口腔内窥镜成像系统构成
• 3.2 图像传感器的选择
• 3.3 口腔内窥镜光学系统设计
• 3.3.1 光学镜头外形参数设计
• 3.3.2 光学系统初始结构设计
• 3.3.3 转向系统设计
• 3.4 光学系统的软件优化及像差分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 口腔内窥镜照明系统设计
• 4.1 口腔内窥镜的照明要求
• 4.1.1 照明系统的分类
• 4.1.2 口腔内窥镜系统的照明要求
• 4.2 照明系统的器件选择
• 4.2.1 光纤照明系统的组成和特点
• 4.2.2 光纤照明系统中光源的选择设计
• 4.2.3 光纤照明系统中光纤的选择
• 4.3 照明光纤排布型式设计
• 4.4 成像光学系统光能计算
• 4.5 照明系统强度测试
• 4.6 本章小结
• 第五章 口腔内窥镜机械结构设计
• 5.1 口腔内窥镜机械设计要求
• 5.2 口腔内窥镜手柄探头的机械设计
• 5.2.1 探头布局设计
• 5.2.2 双胶合透镜的固定
• 5.2.3 直角棱镜的固定
• 5.2.4 探头设计结果
• 5.3 口腔内窥镜手柄手持部分的机械设计
• 5.3.1 CMOS系统的固定与调整机构
• 5.3.2 手柄手持部分设计结果
• 5.4 口腔内窥镜整体机械设计效果
• 5.5 机械设计结果分析
• 5.6 口腔内窥镜样机实物
• 5.7 本章小结
• 第六章 口腔内窥镜系统实验测试
• 6.1 成像系统实验测试
• 6.1.1 成像视场测试
• 6.1.2 鉴别率测试
• 6.2 照明系统实验测试
• 6.2.1 光纤照明视场范围及强度测试
• 6.2.2 物面照度均匀性测量
• 6.3 口腔内窥镜系统观察正常牙齿模型实验测试
• 6.4 口腔内窥镜系统观察烟民病变牙齿模型实验
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 后续工作的展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢