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研究生:林子文
論文名稱:裂隙燈顯微鏡數位成像系統設計
論文名稱(外文):Design of Digital Imaging System for Slit Lamp Microscope
指導教授:陳德請陳德請引用關係
口試委員:張榮森黃光榮陳德請
口試日期:2014-07-14
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:資訊電機工程碩士在職專班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:64
中文關鍵詞:裂隙燈雙目顯微鏡檢知器
外文關鍵詞:Slit lampBinocular MicroscopeCCD
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本研究利用場鏡及接口透鏡設計符合一裂隙燈顯微鏡用數位成像 系統, 顯微鏡物鏡的影像經場鏡及接口透鏡傳遞至相機鏡頭, 再 由 相 機鏡頭成像於 CCD image sensor 上傳播至 TV Camera。研究方法利用 zemax 光學設計程式多重組態設計具 TV Camera 及顯微鏡雙功能的 裂隙燈顯微鏡數位成像系統。TV Camera 使用 300 萬畫素的 CCD image sensor ,設計狹縫長 18mm、有效焦距 11.23mm、MTF 在軸上 80lp/mm 大於 0.6,MTF 在最大視場處 80lp/mm 大於>0.3,系統光學畸變 小於 5%,以上皆滿足所有預期的初階規格,使此裂隙燈數位成像 系統達到良好的光學品質。
In this study, field lens and lens interface designed to meet a slit lamp microscope with a digital imaging systems, imaging and interface through field lens microscope objective lens is transmitted to the camera lens, and then transmitted by the camera lens image on the CCD image sensor to the TV Camera. Research Methods zemax optical design program multiple configurations with TV Camera and microscope design dual function of the slit lamp microscope digital imaging systems. TV Camera 300-megapixel CCD image sensor, designed slit length 18mm, the effective focal length of 11.23mm, MTF shaft 80lp / mm greater than 0.6, MTF in the largest field of view at 80lp / mm greater than> 0.3, the system is less than the optical distortion 5 percent, all of the above specifications to meet all expectations elementary, make this slit lamp digital imaging system to achieve good optical quality.
目 錄

第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究目的與方法 2
1.3文獻探討 3
1.4 論文架構 3
第二章 裂隙燈顯微鏡與光檢知器 4
2.1裂隙燈顯微鏡 5
2.2光檢知器 8
第三章 光學參數評價設定 11
3.1視場角 12
3.2波長的設定 14
3.3光學像值評價 16
3.3.1 MTFS與MTFT 17
3.3.2畸變量(distortion) 18
第四章 設計實例 21
4.1數位成像系統架構 22
4.2 制訂規格與系統設計流程 25
4.2.1 制訂規格 25
4.2.2 設計流程 26
4.3 設計實例 29
4.3.1 專利及初始架構 29
4.3.2 優化指令與優化過程 31
4.3.3 設計結果 32
第五章 結論與未來展望 50
參考文獻 53




圖目錄
圖2.1 顯微鏡實體圖 5
圖2.2 裂隙燈立體顯微鏡的光路圖(a)單筒望遠鏡型(b)雙筒望遠鏡型 6
圖2.3 同軸垂直照明系統圖 7
圖2.4 具光學與機構功能的裂隙燈顯微鏡光路圖 8
圖3.1有效焦距與視場角度對應關係圖 13
圖3.2 F/No.計算示意圖 13
圖3.3人眼明視覺函數 14
圖3.4紅外截止濾光片光譜響應圖 15
圖3.5 CCD image Sensor的光譜響應曲線 15
圖3.6 MTF圖 17
圖3.7 Resolution相對照度圖 18
圖3.8 (a)桶型畸變 (b)枕型畸變 19
圖3.9 TV畸變 TV Distortion(a)圖 20
圖3.9 TV畸變 TV Distortion(b)圖 20
圖4.1裂隙燈顯微鏡數位成像系統光路圖 22
圖4.2裂隙燈顯微鏡數位成像系統示意圖 23
圖4.3 光學系統設計流程圖 28
圖4.4組態1裂隙燈數位成像鏡頭2D圖 34
圖4.5組態1場曲與畸變(Field及Distortion)圖 34
圖4.6組態1光斑圖 35
圖4.7組態1光扇圖 35
圖4.8組態1縱向色差圖 36
圖4.9組態1橫向色差圖 36
圖4.10組態1之MTF圖 37
圖4.11組態1之relative illumination圖 37
圖4.12組態2裂隙燈顯微鏡鏡組2D圖 39
圖4.13組態2場曲與畸變(Field及Distortion)圖 39
圖4.14組態2光斑圖 40
圖4.15組態2光扇圖 40
圖4.16組態2縱向色差圖 41
圖4.17組態2橫向色差圖 41
圖4.18組態2之MTF圖 42
圖4.19組態2之relative illumination圖 42
圖4.20多重組態裂隙燈數位成像3D圖 49



表目錄
表3.1 Image sensor 規格 11
表3.2裂隙燈顯微鏡數位成像系統之波長及權重 16
表4.1裂隙燈數位成像系統初始規格 26
表4.2 ZEBASE專利鏡頭資料庫之規格 30
表4.3 接口透鏡結構參數 30
表4.4美國專利U.S.5519538之規格 31
表4.5組態1鏡組資料表 33
表4.6 組態1鏡組資料表(續) 33
表4.7組態2裂隙燈顯微鏡鏡組資料表 38
表4.8多重組態裂隙燈數位成像系統資料表 44
表4.9 多重組態裂隙燈數位成像系統資料表(續) 45
表4.10裂隙燈數位成像系統多重組態設定資料表 46
表4.11裂隙燈數位成像系統多重組態設定資料表(續1) 47
表4.12裂隙燈數位成像系統多重組態設定資料表(續2) 48
表5.1裂隙燈數位成像系統規格比較表 51
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