裂隙灯显微镜的成像原理分析
仪器网 · 2012-07-15 09:00 · 33237 次点击
眼科光器械.又称视光仪器.一般都是由接收(或观察)系统和照明系统两大部分组成。裂睐灯显徽镜的观察系统就是双目立体显徽镜.照明系统就是裂晾灯。从仪器学的角度行.裂隙灯显徽镜也属于显徽镜类光学仪器,只不过这种显徽镜的照明系统设计特别讲究.并且具有较多的功能.适应于眼部的枪查.可以说裂晾灯显徽镜是一种专用显微镜。裂隙灯显微镜的成像原理是:将具有高亮度的裂隙型强光(裂隙光带).持一定角度照人眼的被检部位,从而获得活体透明组织的光学切片;通过双目立体显徽镜进行观寮,就可看清被检组织的细节。裂隙灯显微镜检查之所以能看清楚被检组织的细节.是光学切片所包含的超显徽质点(就是那些小于显徽镜分辨极限的傲小质点》产生了散射效应。实际上,裂隙灯显徽镜的光学原理相当于普通暗视场生物显徽镜的成像原理。
一、说察系统裂隙灯显微镜的观察系统是I台横向放I的双目立体U.徽镜。它由物镜、目镜和梭镜组成。如图4-1所示。
一定的放大率范阴和足够的工作距离设计是该显徽镜的荃本要求。显徽镜的物镜和被洲眼之间的距离称为工作距离,这个距离使枪查者能有一定的预定空间作检侧或治疗操作,如翻眼睑或去除异物等;同时.还可以连接一些附属检测仪器.如眼压计、角膜厚度计等。显微镜的放大倍率范围一般为6-40x。低放大率用于病灶定位,高放大率用于病灶细节的检侧。改变放大率可采用以下4种方法:
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1.使用不同的物镜。这是一种最经典的方法.目前仍然是最常用的获得不同放大倍率的方法.将不同的物镜安装在一个进镜转盘上,在检测中根据需要转动转盘来改变放大倍率。由于裂隙灯显微镜的物镜空间的局限性.一般只能设里2组物镜。
2.使用不同的目镜。该方法一般用于较低廉的裂隙灯显徽镜.各种不同放大倍率的目镜配世好后放在裂睐灯显傲镜工作台的抽展中,在需要改变放大倍率的时候将目镜取下.然后换上另一对目镜。此方法使用起来不是很方便.一般配置2对目镜。如果拥有上述的不同的物镜系列.又配合不同的目镜系列.裂隙灯显徽镜的放大范阁就扩大了,至少可以搭配出4种放大倍率.如表4-1,所示。
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3.伽利略(Galilean)系统。将几种不同放大倍率的伽利略望远镜装在一个变倍鼓轮中.然后放置在显徽镜光学系统中的物镜和目镜之间,通过转动变倍鼓轮来改变放大倍率。该方法能提供更多不同的放大倍率.称之为Galilean系统。伽利略望远镜由一正镜(物镜)和一负镜(目镜)组成.如图4-2所示。是平行光线人射.平行光线出射。
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4.Zoom系统。Zoom系统就是连续变倍系统。有些裂隙灯显微镜的放大倍率能连续变化.这就需要Zoom系统。但Zoom系统往往不能做到连续变化范围内各种放大倍率的像差都很好.然而.在临床应用过程中,并没有特别需要放大倍率的连续变化.所以大部分的眼科医师和眼视光医师都选择光学质足高、非连续放大倍率变化的裂隙灯显徽镜。
一般显徽镜最后的像是倒置的.为了解决这个问题.该显徽镜使用了一对梭镜来例转像.且目镜和棱镜还能绕显微镜物镜的光学轴转动,以适应对不同睦孔距离的调整需要。显徽镜分辨率的大小同数位孔径(numericalaperture)有关.数位孔径公式为:NA二nsin(a).。为物镜和眼球之间的媒质折射率(通常在空气中为1);a为孔径角.即被观察物点射到物镜边缘的光线与主光轴的夹角。因此其分辨率的大小.即显徽镜的NA取决于7作距离和物镜的直径。典型的裂隙灯NA为0.085,对显徽镜成像质址的要求是:视场清晰.无明显色差,各项像差效据应控制在一定范围内。因此物镜和目镜部不能采用单透镜.而是采用双胶合镜头。
二、照明系统
眼科光学器械的照明方式可分为3种类型:直接照明、临界照明、柯拉照明。其中柯拉照明是最常用也是最重要的照明方式。裂m灯显徽镜的照明系统要求能产生一个亮度高、照明均匀、裂隙漪晰而且宽度可调的照明效果。为了达到这个要求.几乎所有的裂隙灯都选择了柯拉照明方式。裂隙灯显徽镜的照明系统是典型的柯拉照明,如图4-3所示。
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柯拉照明的特征是:由炭光镜和投射镜这两组透镜组成;灯丝经策光镜成像在(或接近)投射镜上.裂隙(或光阑)通过投射镜成像在眼被检部位(定焦面)。投射镜的直径通常都是较小的。这样有两个好处.首先它减少了镜片的像差;其次增加了裂隙的赚深.从而提高了眼的光学切片的质址。
裂晾的宽度通过一个连续变化的机械结构来控制.裂隙的高度可以利川裂晾前的一系列光圈的变化而达到非连续变化的效果.或者利用螺旋形光间来达到连续变化的效果。在照明光路中还放置了不同波长的逮光片.可以报据各种检查的需要.发出各种不同颜色的裂隙光。如在进行荧光检六时.就发出激发荧光素的色光。此外.还可以转动裂w使Jt呈水平裂隙带,以便在检侧眼底和房角时用。
裂晾的宽度可调.以产生不同宽度的裂隙像。通常裂隙的宽度为0-9mm,裂隙高度为1-8mm,裂隙下方有一光阑拨盘.其上有大小不同的光阂孔教个(例如68mm.453mm,402mm,0.2nim等).它们与裂隙配合可获得不同高度和宽度的裂隙像。在光阑拨盘下方有一滤片拨盘.其上除有一通孔外.尚有无赤睡片、钻石蓝雌片、减光片及减温片。通孔为一般裂隙检查所用;减沮片是强光照明检查时以保护眼睛及投射镜;减光片在需要适当减少光强时用.平时不用;无赤片(绿片)能涟去大部分红光,因而在检在时使毛细血管、出血斑点等红色部位呈黑色.使对比度加大以利观察;钻石蓝健片的透射滤光波长为0.475-0.488nm.它对观察荧光造影视网膜血管血流情况有特殊的效果。裂隙灯中所使用的灯泡为钨丝灯泡,为了安全起见,一般都是低电压的。近一个时期有些裂隙灯使用了卤素灯泡.它的亮度较高.这样的灯泡在裂隙灯图像记录或其他特殊检查如角膜厚度侧足等.是很需要的。
三、裂隙和址橄晚共热共轴系统
由于使用上的需要.裂陈灯显徽镜照明系统的转粉(以下简称裂陈臂)与观察系统的转臂(以下简称显徽臂)固定在同一转动轴上,使照明系统和观察系统共焦共轴。所谓共热.就是裂隙系统和显徽系统都对定焦面调焦.也就是将裂隙的像呈在定焦面上。城微镜对此像调焦.正好看清楚裂晾的像。所谓共轴.即无论裂隙臂或显徽臂如何转动.显微镜中观察到的裂陈不会移动(或在两臂成大角度时稍有变形和移动).如图4一4所示。
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这样设计的优点是当医生调焦准确后,若要改变裂m投射方向和观察方向.只要转动裂隙系统或显微镜系统即可.不必再另行调热。
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