腹腔镜用液体透镜变焦光学系统设计研究

作     者：董健 王春艳 孙昊 刘欢 滕云杰 Dong Jian;Wang Chunyan;Sun Hao;Liu Huan;Teng Yunjie

作者机构：长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 

基　　金：吉林省教育厅科学技术研究项目(JJKH20220755KJ) 吉林省科技发展计划(20220201074GX) 

出 版 物：《中国激光》 (Chinese Journal of Lasers)

年 卷 期：2023年第50卷第21期

页      码：173-181页

摘      要：针对传统变焦腹腔镜调焦结构所需空间大、调焦精度难以保证等问题,提出了一种以液体透镜为核心元件参与变焦的腹腔镜光学系统,利用液体透镜代替机械变焦结构,实现了变焦功能。推导了液体透镜电压与焦距的关系方程,结合COMSOL软件设计并仿真了满足所需焦距范围的双液体透镜。用ZEMAX软件设计优化了腹腔镜液体透镜变焦光学系统,通过控制电压即可实现焦距5~15 mm范围内同一像面高清晰成像。在焦距15 mm时,全视场点列图均方根(RMS)半径为6.694μm,在焦距5 mm时,全视场点列图RMS半径为4.596μm,均小于7.4μm的像元尺寸。系统调制传递函数(MTF)在68 lp/mm处均大于0.5,4个组态(焦距分别为5、7.2、10.4、15 mm)畸变分别为7.047%、1.961%、0.732%、0.295%,满足腹腔镜对光学系统畸变的要求。

主 题 词：光学设计 变焦系统 液体透镜 腹腔镜 COMSOL ZEMAX 

学科分类：0831[工学-公安技术类] 0710[理学-生物科学类] 1002[医学-临床医学类] 070207[070207] 1001[医学-基础医学] 07[理学] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0805[工学-能源动力学] 0803[工学-仪器类] 0812[工学-测绘类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/CJL231015

馆 藏 号：203124204...