胶囊内窥镜接收系统及基于ZEMAX的镜头优化设计研究-光学工程专业论文.docx

摘要摘 要目前,因食品安全等问题出现了越来越多的消化道疾病,使人们更加重视身体健康状况。无线胶囊内窥镜(WCE)的出现,解决了医生检测病人胃肠道疾病时的不便;WCE作为一个微型化的医疗器械,可以使病人无痛苦、无创伤地完成消化道疾病的检测,具有重要的研究意义。本文以广东省中国科学院全面战略合作项目:具有精确定位和主动控制的新型胶囊内窥镜系统(2009B091300160)为平台,致力于研究胶囊内窥镜的接收系统以及基于ZEMAX的镜头优化设计。整个系统的完成需要运用嵌入式电路、无线通信、光学设计、机械设计等多方面的知识,其各部分功能由我们的小团队分工合作来实现。我的工作是设计胶囊体外接收板的硬件与固件程序,并优化设计在该胶囊上适用的光学镜头,以提高WCE采集图像的质量,增加医生对病人的诊断准确性。本文的主要研究工作包括一下几个方面:1)总结分析了目前WCE的发展现状和研究方向,明确了其研究意义,以已有胶囊内窥镜为参照,制定具有自身特点的胶囊内窥镜总体结构设计方案,并确定了相应的硬件设计方案。2)提出了基于STM32和nRF24L01的便携式体外接收模块的设计方案,完成了相应的硬件和固件程序设计,并在已初步完成的系统平台上进行测试,实现了既定的功能,并测试分析了整个系统的功耗等问题。3)分析了光学成像以及像差的基本理论,以选定的OV2640图像传感器芯片为目标,利用光学设计软件ZEMAX,采用常规的镜头优化设计方法,完成了WCE光学镜头的优化设计与仿真,仿真结果表明,该镜头能够在我们选定的图像传感器上实现良好的成像质量。关键词:胶囊内窥镜(WCE),接收系统,ZEMAX,镜头优化,MTFIABSTRACTABSTRACTAtpresent,agrowingnumberofdiseasesofthedigestivetractappearedduetofoodsafetyproblems,(WCE),WCEcanmakeapain-free,non-:newcapsuleendoscopysystemwithprecisepositioningandactivecontrol.(2009B091300160)tomakeresearchonthereceivingsystemofWCE,pletionoftheentiresystemrequirestheknowledgeofembeddedcircuits,munications,opticaldesign,mechanicaldesign,’svitroreceiverboard,andoptimizethedesignofopticallensapplicabletoourcapsule,soastoimprovethequalityofimagesWCEcollected,:1)TheWCE’scurrentdevelopmentstatusandresearchdirectionsweresummarizedandanalyzed,,)Adesignofport