Загальна характеристика та особливості розрахунку

Ендоскопи з лінзовою оптикою.

Ендоскопи з лінзовою оптикою відносяться до жорстких ендоскопів, геометрична та оптична вісь яких залишається незмінною в процесі ендоскопічного дослідження.

Візуальна система ендоскопа виконана у вигляді труби з оптичними деталями і призначена для передачі зображення-оптична трубка ендоскопа.

Окрім поля зору оптична трубка кутом по напрямку спостереження: кут між віссю робочої частини ендоскопа та віссю тілесного кута поля зору.

а) оптична трубка прямого спостереження рівна 180⁰;

б) оптична трубка бічного спостереження рівна 90⁰;

в) оптична трубка проградного спостереження (90⁰-180⁰);

г) оптична трубка ретроградного спостереження (0⁰-90⁰);

Рис.3.4. Типи оптичних трубок ендоскопа.

Особливості габаритного розрахунку:

1) видиме збільшення на робочій відстані;

2) кутове поле в просторі предметів (або лінійне на робочій відстані);

3) найбільший світловий діаметр оптичної деталі;

4) довжина оптичної системи;

5) розмір та віддалення вихідної зіниці;

6) коефіцієнт вінєтування похилих пучків, променів. (0,5).

При розробці оптичної схеми ендоскопа для збільшення коефіцієнта пропускання необхідно зменшувати кількість обертаючих систем.

У відповідності з основними параметрами, які типові для ендоскопів з лінзовою оптикою, їх зовнішні розміри залежать від анатомічних розмірів та форми порожнин:

Довжина 100-345мм, діаметр 50-32мм.

Оптичну схему візуального каналу будемо розглядати як телескопічну систему у якої:

(3.15)

Якщо задана величина предмета у, показник заломлення середовища, яке знаходиться в просторі предметів ендоскопу і відстань до об’єкту s, то

(3.16)

На рисунку 3.5. показана розрахункова оптична схема ендоскопа в тонких компонентах з трьома обертаючими системами, яка призначена для оптичної трубки прямого спостереження.

Габаритні розрахунки доцільно розпочинати з визначення фокусної відстані об’єктива.

(3.17)

2у’-величина зображення побудоанного обэктивом.

(3.18)

Фокусні відстані компонентів обертаючої системи вибирається з умови забезпечення необхідного діаметру вихідної зіниці:

(3.19)

D_оберт- діаметр компонентів обертаючих систем.

З рисунку 3.5 отримаємо:

(3.20)

(3.21)

d_оберт- відстань між компонентами обертаючою системи.

Позначимо

Та визначимо довжину ОС ендоскопа в тонких компонентах.

(3.22)

n-кількість обертаючих систем.

К_оберт=0,6-1,5

При оптимальному використанні світлового діаметру ендоскопа використовують співвідношення:

D_оберт=2y^’

І коефіцієнт вінєтування, який = 0,5, отримаємо К_оберт=1.

Можна визначати з (3.22) кількість обертаючих систем:

(3.23)

Ф₂=Ф₁+Ф₃+а_рФ₁²-а^’_р’Ф₃² (3.24)

а_р, а_р’^’- відстані від головних площин об’єктива та окуляра відповідно до вхідної та вихідної зіниці.

Якщо розглядати разом об’єктив 1, колектив 2 та перший компонент ендоскопа 3 як телескопічну систему вихідну зіницею якої є апертурна діафрагма розміщена між компонентами 3 та 4 обертаючої системи можна визначити оптичну силу прямого колективу за формулою (3.24), яка з урахуванням (3.21) набуде вигляду:

(3.25)

Останні компоненти розраховують аналогічно.

Якщо в ОС ендоскопа світлові діаметри колективів та компонентів обертаючої системи рівні, то

(3.26)

З (3.26) видно, що одночасно збільшувати значення видимого збільшення Г_е, лінійного поля 2у та діаметр вихідної зіниці не можна, так як збільшення однієї з них приводить до зниження іншої або двох одразу.

Дата добавления: 2014-01-07