醫(yī)學(xué)內(nèi)窺鏡高性能LED冷光源研究.pdf

1、醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡已經(jīng)成為當(dāng)前應(yīng)用非常廣泛的一種醫(yī)療儀器，醫(yī)生通過(guò)電子內(nèi)窺鏡不僅能觀察人體內(nèi)臟器官的組織形態(tài)、診斷病變情況，而且還可以將圖像進(jìn)行輸出和存儲(chǔ)。因人體內(nèi)部為暗環(huán)境，電子內(nèi)窺鏡成像時(shí)需體外照明光源進(jìn)行輔助照明，照明光通過(guò)光纖束導(dǎo)入體內(nèi)。圖像質(zhì)量與照明光的顯色性、色溫及光照度密切相關(guān)。目前內(nèi)窺鏡的光源主要是氣體放電光源，如氙燈等。雖然其輸出光通量大、顯色性好，但存在發(fā)熱量大、壽命短、能耗高等問(wèn)題。LED光源具有能耗低，壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，

2、隨著技術(shù)的進(jìn)步，LED光源的輸出光通量和顯色性也逐步提高。
　　 本文旨在研究采用LED作為發(fā)光元件的醫(yī)用高性能白光光源，滿足電子內(nèi)窺鏡對(duì)顯色性、色溫及光照度的要求。研究?jī)?nèi)容包括LED芯片的選型、光學(xué)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建及測(cè)試等。根據(jù)性能需求，提出兩種獲得LED白光的方法:RGB三基色混合生成白光;高色溫冷白光加紅光混合生成低色溫暖白光。針對(duì)這兩種方案的不同特點(diǎn)，分別進(jìn)行了理論計(jì)算、效果仿真和實(shí)際測(cè)試。主要工

3、作包括以下方面:(1)采用OSRAM OSTAR SMT LE A/T/B/UW S2W全套LED芯片解決方案，具有高功率大光通量特點(diǎn)，并針對(duì)其通用的光學(xué)特性設(shè)計(jì)應(yīng)用塑料非球面的準(zhǔn)直鏡組，提高準(zhǔn)直效率。(2)應(yīng)用二向色鏡作為多路光混合為單路光的光學(xué)元件，并基于兩片二向色鏡組成的X-cube合光鏡，設(shè)計(jì)了通用性強(qiáng)的混光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以在一套系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)兩種實(shí)驗(yàn)方案。(3)從顯色指數(shù)的定義出發(fā)，根據(jù)LED光源的發(fā)光光譜，計(jì)算了兩種方案中各自能夠