口腔微腔成像系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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1、摘要口腔內(nèi)窺鏡是現(xiàn)代口腔醫(yī)療診斷中廣泛應(yīng)用的醫(yī)療儀器，本文針對牙科醫(yī)生臨床診斷的實際需要設(shè)計觀察口腔內(nèi)微小細節(jié)的口腔微腔成像系統(tǒng)，進行口腔內(nèi)窺鏡儀器的研制，主要包括口腔內(nèi)窺鏡儀器的總體設(shè)計方案的制定、口腔微腔成像光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計、儀器照明系統(tǒng)設(shè)計、產(chǎn)品的機械設(shè)計以及樣機產(chǎn)品的實驗測試等部分，并驗證口腔內(nèi)窺鏡樣機產(chǎn)品能否滿足口腔診斷中觀察微小細節(jié)的實際需要。本文要進行的主要工作：，1．介紹醫(yī)療設(shè)備的概念及其發(fā)展，闡述口腔醫(yī)療設(shè)備特別是口腔內(nèi)窺鏡的發(fā)展及作用，對常見口腔內(nèi)窺鏡產(chǎn)品的性能和特點進行比較，分析口腔微腔成像系統(tǒng)的研究目的和意義。2．根據(jù)口腔內(nèi)窺鏡的實際使用要求進行口腔內(nèi)窺鏡儀器

2、的整體方案設(shè)計。3．選擇系統(tǒng)使用的圖像傳感器，根據(jù)圖像傳感器的性能參數(shù)及口腔內(nèi)窺鏡的具體使用環(huán)境，完成光學(xué)系統(tǒng)的初始外部結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計，確定鏡頭類型，選擇初始結(jié)構(gòu)，并利用Zemax軟件進行光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，進行像質(zhì)評價，完成口腔內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)設(shè)計。4．分析照明系統(tǒng)的分類及特點，提出口腔內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的照明要求，分析LED及光纖照明系統(tǒng)的特點，完成光纖照明系統(tǒng)中光源和光纖的選擇設(shè)計，設(shè)計照明光纖排布型式，計算成像光學(xué)系統(tǒng)光能損失并提出口腔內(nèi)窺鏡照明系統(tǒng)的照度要求，通過照度實驗測試系統(tǒng)的光照強度，完成照明系統(tǒng)設(shè)計。5．根據(jù)口腔內(nèi)窺鏡儀器化要求進行樣機產(chǎn)品的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括整體外形的設(shè)計和

3、系統(tǒng)各零部件的裝配設(shè)計。分析口腔內(nèi)窺鏡機械設(shè)計要求，基于solidworks2006進行結(jié)構(gòu)和外形設(shè)計，實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及CMOS攝像系統(tǒng)的匹配，并利用solidworks2006轉(zhuǎn)換為工程圖格式，作為機械加工的依據(jù)，實現(xiàn)口腔內(nèi)窺鏡的樣機產(chǎn)品制作。6．完成口腔內(nèi)窺鏡樣機產(chǎn)品的光學(xué)成像部分、照明部分及整個系統(tǒng)的實用性方面的實驗測試。驗證光學(xué)系統(tǒng)的成像視場、分辨率，照明系統(tǒng)的照明視場、光照強度及均勻性，整個系統(tǒng)的實用性、可操作性能否達到設(shè)計要求，同時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的缺點，在以后的工作中進行改進。關(guān)鍵詞：口腔內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)光纖照明系統(tǒng)機械設(shè)計ABSTRACTOralcavityen

4、doscopeisamescalinstrumentwidelyusedinmodernoralcavitydiagnosis．Aimingatmeetingthedentists’practicalneedsforclinicdiagnosis，thisdissertationdesignsanoralcavitymicro—cavityimagingsystemtoobsen，ethetinydetailsinoralcavity．Italsodevelopsanoralcavityendoscope，includingalloveralldesignschemeofthee

5、ndoscope，adesignoforalcavitymicro—cavityimagingopticalsystemandilluminationsystem,amechanicaldesignoftheproductaswellasexperimentaltestsofsampleproducts．Italsovalidateswhetherornotasampleoralcavityendoscopecanmeettheactualneedstoobservetinydetailsinoralcavitydiagnosis．Themaincontentsofthisdis

6、sertationareasfollows：1．Itintroducesthedef'mitionanddevelopmentofmedicalinstruments；illuminatesthedevelopmentandfunctionoforalcavitymedicalinstrumems，oralcavityendoscopeinparticular；explainstheperformanceandcharacteristicsofsomefamiliartypesoforalcavityendoscopeproducts；andanalyzesthepurposea

7、ndsignificanceoftheresearchoforalcavitymicro—cavityimagingsystem．2。Itprovidesanoveralldesignschemeoforalcavityendoscopebasedonmedicalinstrumentdesigncodeandtheneedsinpracticalapplication．3．Itselectsandconftrmstheimagesensorusedinthesystem；com