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投影式头戴静脉显像光学系统的设计

翟奕 刘永基 何远清

翟奕, 刘永基, 何远清. 投影式头戴静脉显像光学系统的设计[J]. 中国光学, 2015, 8(1): 114-120. doi: 10.3788/CO.20150801.0114
引用本文: 翟奕, 刘永基, 何远清. 投影式头戴静脉显像光学系统的设计[J]. 中国光学, 2015, 8(1): 114-120. doi: 10.3788/CO.20150801.0114
ZHAI Yi, LIU Yong-ji, HE Yuan-qing. Optical system design of the head-mounted projective display for vein imaging[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1): 114-120. doi: 10.3788/CO.20150801.0114
Citation: ZHAI Yi, LIU Yong-ji, HE Yuan-qing. Optical system design of the head-mounted projective display for vein imaging[J]. Chinese Optics, 2015, 8(1): 114-120. doi: 10.3788/CO.20150801.0114

投影式头戴静脉显像光学系统的设计

doi: 10.3788/CO.20150801.0114
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(No.81170873, No.11104149)
详细信息
    通讯作者:

    翟 奕(1989-),女,天津人,硕士研究生,2008年于青岛大学获得学士学位,主要从事光学设计、眼视光学方面的研究。E-mail:zhaiyi@mail.nankai.edu.cn

    刘永基(1977-),女,河北秦皇岛人,博士,讲师,2002年于华中科技大学获得硕士学位,2005年于南开大学获得博士学位,主要从事光学设计和视觉光学方面的研究。E-mail:yjliu@nankai.edu.cn

    何远清(1988-),男,山西太原人,硕士研究生,2014年于南开大学获得硕士学位,主要从事光学设计和视觉光学方面的研究。E-mail:yuanqing590@126.com

  • 中图分类号: TN873.8;O439

Optical system design of the head-mounted projective display for vein imaging

  • 摘要: 为了辅助静脉穿刺及相关的医疗操作, 设计了一款基于投影式头戴显示器(HMPD)的静脉显像系统, 其光学系统由近红外成像系统和穿透型HMPD构成。利用光学设计软件ZEMAX优化设计近红外成像系统, 使其具有F/2.6的大数值孔径, 有利于弱反射红外光的收集成像。穿透型HMPD采用与近红外成像系统相同的光学结构, 有利于简化系统的加工装调。设计结果表明, 近红外成像系统成像质量优异, 分辨率达到QXGA(2 048×1 536)。穿透型HMPD具有18 mm的大出瞳直径及25 mm的大出瞳距离, 场曲小于0.03 D, 畸变小于0.32%, 达到QXGA分辨率显示模式。与现行的静脉显像系统相比, 本显像系统结构简单紧凑、佩戴舒适, 且具有超高分辨率, 是一款适用于辅助医疗的目视系统。
  • 图  1  头戴式静脉显像系统示意图

    Figure  1.  Layout of head-mounted vein imaging system

    图  2  近红外成像系统示意图

    Figure  2.  Layout of near-infrared imaging system

    图  3  穿透型HMPD示意图

    Figure  3.  Layout of see-through HMPD

    图  4  近红外成像系统的特性曲线

    Figure  4.  Characteristic curves of near-infrared imaging system

    图  5  穿透型HMPD的特性曲线

    Figure  5.  Characteristic curves of see-through HMPD

    表  1  近红外成像系统设计参数

    Table  1.   Specific parameters of near-infrared imaging system

    参数设计指标
    工作波长760 nm
    畸变<3%
    分辨率QXGA,2 048×1 536
    CCD靶面有效区域8.8 mm×6.6 mm
    物面宽度64 mm×48 mm
    物距320 mm
    物像放大率0.137
    下载: 导出CSV

    表  2  穿透型HMPD设计参数

    Table  2.   Specific parameters of see-through HMPD

    参数设计指标
    工作波长660 nm
    微显示器LCD,对角0.7″
    显示模式QXGA,2 048×1 536
    相对畸变<3%
    出瞳直径18 mm
    出瞳距离>25 mm
    外界光能利用率80%
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-21
  • 录用日期:  2014-12-23
  • 刊出日期:  2015-01-25

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