基于二维微透镜阵列增大手术显微镜出瞳直径方法研究

于双双; 史宣; 杜吉; 孟军合

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基于二维微透镜阵列增大手术显微镜出瞳直径方法研究

于双双, 史宣, 杜吉, 孟军合

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于双双, 史宣, 杜吉, 孟军合. 基于二维微透镜阵列增大手术显微镜出瞳直径方法研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3342-3346.

引用本文:

于双双, 史宣, 杜吉, 孟军合. 基于二维微透镜阵列增大手术显微镜出瞳直径方法研究[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3342-3346.

Yu Shuangshuang, Shi Xuan, Du Ji, Meng Junhe. 2D microlens array-based surgical microscope in optical system's exit pupil expander[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(10): 3342-3346.

Citation:

Yu Shuangshuang, Shi Xuan, Du Ji, Meng Junhe. 2D microlens array-based surgical microscope in optical system's exit pupil expander[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(10): 3342-3346.

基于二维微透镜阵列增大手术显微镜出瞳直径方法研究

1.
天津津航技术物理研究所,天津 300192

基金项目:

天津市科技计划项目(12ZCDZSY11000)

详细信息

作者简介:
于双双(1985-),女,工程师,主要从事光学设计方面的研究。Email:yushuang1089@sina.com

中图分类号: TP311.1

2D microlens array-based surgical microscope in optical system's exit pupil expander

1.
Tianjin Jinhang Institute of Technial Physics,Tianjin 300192,China

摘要: 医生使用传统含目镜系统的手术显微镜进行手术,当其头部移动时,该系统仅存在很小的出瞳直径,因而这就迫使医生在手术过程中长时间保持头部在特定位置。可见,传统手术显微镜存在显著弊端:长时间持续观察会增加医生的疲劳度。对使用二维微透镜阵列(microlens array,MLA)增大目视光学系统出瞳直径进行了理论探讨,并用傅里叶光学原理进行了理论分析。并且在此基础上,设计了增大手术显微镜光学系统出瞳直径的二维微透镜阵列器件,该二维微透镜阵列器件中两个折射面相对放置,且两者相距一个微透镜单元焦距的长度。经计算机模拟计算证明,使用该二维微透镜阵列器件可以有效增大目视光学系统出瞳直径,并可获得更加均匀的出射光束。
- 增大出瞳直径 /
- 手术显微镜 /
- 微透镜阵列 /
- 微光学
Abstract: The conventional surgical microscope uses eyepiece lens systems which have very small exit pupil to occur when the observer moves his head during observation, thereby obliging the observer to keep his head at a constant position while he performs the operations described above. Therefore, the conventional surgical microscope has a defect that it gives a strong feeling of fatigue when he continues observation for a long time. Two dimensional microlens array(MLA) can be used in wearable applications as exit pupil expanders to increase the size of the optical system exit pupil. Fourier optics theory was used to derive the analytical formulas, and physical optics beam propagation was used for numerical computations. The MLA's reflective surface was spaced from the other focal curve about a focal length. A dual-MLA is proved that can produces excellent exit-pupil, and it can often generate output beamlets that have a more uniform brightness.
- exit pupil expander /
- surgical microscope /
- microlens array /
- micro-optics

[1]
[2]	Olympus Optical Co.,Ltd. Stereoscopic microscope: Japan, 8-304707 [P]. 1995-05-12.
[3]
[4]	Zhang jianzhong,Sun qiang,Yang le,et al. Design of LED-based visible scene simulator with long exit pupil relief and large field of view[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(9): 2453-2458. (in Chinese) 张建忠,孙强,杨乐,等.大出瞳距大视场LED型景象模拟器光学系统设计[J].红外与激光工程, 2012, 41(9): 2453-2458.
[5]	Yang Guoguang, Shen Yibing, Hou Xiyun. Micro-optical technology and its development[J]. Infrared and Laser Engineering, 2001, 30(4): 3-8. (in Chinese) 杨国光, 沈亦兵, 侯西云. 微光学技术及其发展[J]. 红外与激光工程, 2001, 30(4): 3-8.
[6]
[7]	Olympus Optical Co., Ltd. Large exit-pupil stereoscopic microscope: United States, 5729382 [P]. 1998-05-17.
[8]
[9]
[10]	Olympus Optical Co., Ltd. Surgical microscope: Japan, 11-167065 [P]. 1997-12-03.
[11]
[12]	Ren Zhibin. Study of the optical characteristics and the fabrication technology of refractive microlens and microlens arrays [D]. Changchun: Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics Academia of Sciences, Chinese Academy of Sciences, 2004. (in Chinese) 任智斌.折射型微透镜及微透镜阵列光学性质与制作技术的研究[D]. 长春: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 2004.
[13]	Xu Qiao, Ye Jun, Zhou Guangya, et al. Fabrication of refractive microlen array by melting photoresist[J]. Acta Optica Sinica, 1996, 16(9): 112-117. (in Chinese) 许乔, 叶钧, 周光亚, 等. 折射型微透镜列阵的光刻热熔法研究[J]. 光学学报, 1996, 16(9): 112-117.
[14]
[15]
[16]	Microvision, Inc. Optical element that includes a microlens array and related method:United States, 7580189B2[P]. 2009.
[17]	Urey H, Powell K V. Microlens array-based exit pupil expander for full color display applications[C]//SPIE, 2004, 5456: 227-236.
[18]
[19]	Urey H, Powell K D. Microlens-array-based exit-pupil expander for full-color displays[J].Applied Optics, 2005, 44(23): 4930-6.

[1]	王腾飞, 陈永和, 傅雨田. 基于微场镜阵列的红外光场中继成像系统 . 红外与激光工程, 2020, 49(7): 20190548-1-20190548-6. doi: 10.3788/IRLA20190548
[2]	王方雨, 孙强, 戴明, 刘昕辉, 王成, 金夕雅. 反射式激光共聚焦显微镜性能变尺度评价方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 317001-0317001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0317001
[3]	王佳华, 杜少军, 张烜喆, 李俊, 王彦, 刘青松. 四焦距聚焦型光场计算成像系统的设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 218003-0218003(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0218003
[4]	徐正奎, 李晓斌, 乐丽珠, 于振龙, 何俊, 王春兴. 红外双波叠层结构探测器微透镜阵列的设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 803003-0803003(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0803003
[5]	孙玉博, 熊玲玲, 张普, 王明培, 刘兴胜. 半导体激光器光束匀化系统的光学设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1205003-1205003(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1205003
[6]	崔建军, 杜华, 朱小平, 薛梓, 闫勇刚, 陈恺. 3D激光扫描共聚焦显微镜计量特性分析及测试 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 817005-0817005(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0817005
[7]	鲍雪晶, 戴仕杰, 郭澄, 吕寿丹, 沈成, 刘正君. 基于插值的共焦显微镜非线性畸变失真图像校正 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1103006-1103006(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1103006
[8]	杨建宇, 潘雷霆, 胡芬, 张心正, 许京军. 随机光学重构显微术及其应用研究进展 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1103008-1103008(8). doi: 10.3788/IRLA201746.1103008
[9]	雷宇, 佟庆, 张新宇. 使用梯度折射率液晶微透镜阵列的光场成像 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 220002-0220002(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0220002
[10]	金涛, 谢孟宇, 冀胡东, 吴丹丹, 郑继红. 扫描近场圆偏振光学显微镜 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1103003-1103003(5). doi: 10.3788/IRLA201746.1103003
[11]	何艳林, 沈栋辉, 孙川, 吴逢铁. 增大Bessel光束无衍射距离的凹透镜系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 518003-0518003(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0518003
[12]	李以贵, 颜平, 黄远, 杉山进. 基于X光移动光刻技术的PMMA微透镜阵列制备 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 620001-0620001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0620001
[13]	杨利华, 赵侃, 于双双, 徐大维, 韩星, 孟军合. 立体手术显微镜连续变焦大物镜设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 118008-0118008(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0118008
[14]	于洵, 朱磊, 姜旭, 武继安, 李建强. 基于微透镜阵列偏振探测器的噪声性能研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 189-195.
[15]	瞿勇, 张新宇, 桑红石, 谢长生, 季安, 张天序. 红外衍射微光学元件的湍流波前模拟和再现 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1522-1528.
[16]	刘晓艳, 王明甲, 郭方敏. 新原理光电探测阵列的微光响应测试研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2546-2551.
[17]	李鹏, 张常麟, 王文学, 刘连庆. 扫描离子电导显微镜的研制与实现 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1894-1898.
[18]	杜猛, 邢廷文, 袁家虎. 微反射镜阵列在光束整形中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(4): 1210-1214.
[19]	刘志辉, 石振东, 杨欢, 李国俊, 方亮, 周崇喜. 衍射微透镜阵列用于半导体激光光束匀化 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2092-2096.
[20]	史立芳, 叶玉堂, 邓启凌, 董小春, 杜春雷. 制备人工复眼结构的方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2462-2466.

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基于二维微透镜阵列增大手术显微镜出瞳直径方法研究

1. 天津津航技术物理研究所,天津 300192

作者简介:
于双双(1985-),女,工程师,主要从事光学设计方面的研究。Email:yushuang1089@sina.com

收稿日期: 2014-02-10
修回日期: 2014-03-12
刊出日期: 2014-10-25

基金项目:

天津市科技计划项目(12ZCDZSY11000)

中图分类号: TP311.1

关键词:

摘要: 医生使用传统含目镜系统的手术显微镜进行手术,当其头部移动时,该系统仅存在很小的出瞳直径,因而这就迫使医生在手术过程中长时间保持头部在特定位置。可见,传统手术显微镜存在显著弊端:长时间持续观察会增加医生的疲劳度。对使用二维微透镜阵列(microlens array,MLA)增大目视光学系统出瞳直径进行了理论探讨,并用傅里叶光学原理进行了理论分析。并且在此基础上,设计了增大手术显微镜光学系统出瞳直径的二维微透镜阵列器件,该二维微透镜阵列器件中两个折射面相对放置,且两者相距一个微透镜单元焦距的长度。经计算机模拟计算证明,使用该二维微透镜阵列器件可以有效增大目视光学系统出瞳直径,并可获得更加均匀的出射光束。