CCD口腔内窥镜结构设计及其工艺分析

　　1　引　言

　　口腔内窥镜是一种光、机、电结合的用于口腔门诊的新型产品,它通过探头前部的LED照明及透镜把被观察目标成像在CCD靶面上,由光信号变为电信号,经放大、图像处理后送入监视器上进行观察,并通过计算机、打印机对图像进行编辑、存储和打印。减少了医务人员的目视疲劳,也使患者能够观察到自己口腔内部的情况,增加了医生与患者的共同语言。同时可实现多人观察,以便事后讨论、入档及进一步研究。该内窥镜景深大,有较大的清晰图像的空间深度,可以节省移动探头及探头对焦的时间,操作方便,非常适用于口腔医疗。

　　2　主要技术指标性能

　　(1)焦距f′=2.9mm

　　(2)相对孔径D/f′=1∶10

　　(3)近摄距L=15mm

　　(4)60线对0.85ω处,MTF值>0.2

　　(5)景深范围:±2.5mm

　　(6)视场角2ω=83°

　　(7)设计谱线d,消色谱线F、C

　　实际使用时,景深范围可达±4.5mm左右,在此范围内,肉眼几乎觉察不到分辨力的变化。

　　3　结构分析

　　口腔内窥镜是一种手持产品,主要用于观察和客观地向患者显示牙齿和牙龈以及粘膜组织的病变状态,并将要采取的治疗计划提交患者,真正做到医患对话的目的。这就决定了其重量要轻,重心要稳,单手操作方便及手感好。由于是手持产品,故使用时可以自由地从不同角度进行直视、斜视等多方位观察。其结构系统框图如图1。

　　3.1　探头

　　由于该口腔内窥镜是用于口腔内部的观察,因此对伸进口腔内部的探头部分的体积要求越小越好,体积越大,探头占用的空间越大,病人会感觉不舒服,也不便于观察。而在这探头内部小小的空间内,却必须容纳CCD芯片、LED、光学系统、镜座、线路板及绝缘垫等等,是一个光机电紧密结合的部件,而所涉及的面又互为牵扯,互为影响,因此,如何在保证整机性能的前提下,将这部分体积做到最小,同时又满足装配及加工的工艺性要求,是探头设计的关键。

　　经多次优化,采用多件组合设计[1],最终使体积做到了很小,并小于国内外同类产品,受到用户的肯定。整个探头部分采用全密封设计,利于消毒,加上一次性透明袋的使用,避免了交叉感染。探头结构如图2所示。

　　3.2　握柄及开关

　　握柄及开关的结构及位置形状是人机信息交换中的第一环节,是利用触觉显示而使操作人员感知的,所以首先应使操作符合使用者的生理解剖特点(如拇指适于向前,手掌适于向下),开关位置对手来说应很明确(掌心向下,拇指在右手左边等)。

　　图3为握持形状于手掌的关系。图中各形状与手掌的关系在该产品的使用中影响各不相同。