内視鏡カメラシステムの被写界深度

医療用内視鏡光学系の紹介

現在、医療用内視鏡には主に、ファイバー電子内視鏡、硬性内視鏡、カプセル内視鏡の3種類があります。 硬性内視鏡は、鮮明な画像、低価格、高い画像解像度という利点から、多くの医療検査、診断、治療において重要な役割を果たしています。

硬性内視鏡低侵襲手術は、硬性内視鏡を人体（腹腔など）に挿入し、冷光源を使用して光ファイバーを介して光を当て、光学系を介してデジタルカメラに画像を送信することです。高精細ディスプレイにリアルタイムで表示されます。 その後、医師はディスプレイ上の組織臓器の画像に基づいて患者の状態を分析、判断、手術します。

医療用硬性内視鏡の光学系は、主に硬性内視鏡、カップリング レンズ、分割プリズム、CMOS イメージ センサーの 4 つの部分で構成されています。 硬性内視鏡は、対物レンズ、リレー システム、および接眼レンズに分けることができます。

医療用硬性内視鏡の対物レンズは、焦点距離が短く、視野が広く、光学距離が長いという特徴があります。 そのため、光学系は逆望遠対物レンズ構造で設計されるのが一般的です。 負の倍率のレンズ群は前群として使用され、正の倍率のレンズ群は後群として使用されます。 平行光線が入射すると、前群で拡散されて焦点面に結像します。 この光学系の主面は対物レンズから後方に取り除かれるため、焦点距離よりも長い作動距離が得られます。 さらに、大きな画角を有する軸外ビームが負の倍率のレンズ グループを介して発散した後、正の倍率のレンズ グループに入る発散角が小さくなり、広角の目標を達成します。

人体を貫通して病変を観察するために、医療用硬性内視鏡は腹腔鏡のように一定の長さで設計する必要があり、一般的には 30 cm の長さです。 これには、結像対物レンズに加えて、硬性内視鏡にも- 1の倍率でリレー画像伝送システムとして機能するロッドミラーが必要です。 奇数グループを使用すると、システムがポジティブになる可能性があります。
内視鏡の接眼レンズの機能は、対物レンズとリレー システムによって形成された像を接眼レンズに通し、平行光の形で人間の目に入ることです。

さて、基本的には視覚内視鏡をベースにアダプティブレンズを追加し、接眼レンズの出射光をアダプターレンズを通してCMOSターゲット上に結像させることができます。 接眼レンズの射出瞳はアダプターの入射瞳です
要約すると、全体の設計に関する限り、光学系全体における内視鏡の本質は、写真の対物レンズに例えることができます。 カメラレンズの被写界深度評価を参照すると、内視鏡イメージングシステムの被写界深度は、レンズではなく内視鏡自体に焦点を当てています。