摘要：為了輔助靜脈穿刺及相關(guān)的醫(yī)療操作，設(shè)計(jì)了一款基于投影式頭戴顯示器（HMPD）的靜脈顯像系統(tǒng)，其光學(xué)系統(tǒng)由近紅外成像系統(tǒng)和穿透型HMPD構(gòu)成。利用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件在ZEMAX優(yōu)化設(shè)計(jì)近紅外成像系統(tǒng)，使其具有F/2.6的大數(shù)值孔徑，有利于弱反射紅外光的收集成像。穿透型HMPD采用與近紅外成像系統(tǒng)相同的光學(xué)結(jié)構(gòu)，有利于簡化系統(tǒng)的加工裝調(diào)。設(shè)計(jì)結(jié)果表明，近紅外成像系統(tǒng)成像質(zhì)量優(yōu)異，分辨率達(dá)到QXGA(2048x1536)。穿透型HMPD具有18mm的大出瞳直徑及25mmm的大出瞳距離，場曲小于0.03D，畸變小于0.32%，達(dá)到QXGA分辨率顯示模式。與現(xiàn)行的靜脈顯像系統(tǒng)相比，本顯像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、佩戴舒適，且具有超高分辨率，是一款適用于輔助醫(yī)療的目視系統(tǒng)。

1.引言

靜脈穿刺是一種常見的醫(yī)療手段，廣泛地應(yīng)用于臨床治療。醫(yī)護(hù)人員通常采用的目視和觸摸法，雖然方便快捷，卻存在一定的局限性，例如患者血管較細(xì)、膚色較深或脂肪層較厚，導(dǎo)致穿刺成功率明顯下降。根據(jù)靜脈血中脫氧血紅蛋白明顯吸收近紅外光這一特性，靜脈顯像儀是近些年發(fā)展起來的皮下靜脈顯示設(shè)備。目前報(bào)道的靜脈顯像儀多數(shù)為臺式或手持式，臺式顯像儀體積普遍較大，便攜性差曰手持式顯像儀，雖較為便攜，但增加了使用者穿刺的操作難度。2013年底，Evena Medical造公司推出了一款名為Eyes-On-Glasses的靜脈顯像眼鏡。該眼鏡目前尚未面向市場，且有關(guān)其光學(xué)系統(tǒng)的信息均未有報(bào)道。

現(xiàn)代頭戴式顯示器(Head-Mounted Display,HMD)要求其光學(xué)系統(tǒng)不僅具有優(yōu)良的光學(xué)性能，并且要求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小、重量輕。目前大多數(shù)頭戴式顯示器采用傳統(tǒng)的共軸目鏡結(jié)構(gòu)，然而該結(jié)構(gòu)已無法解決系統(tǒng)對高成像質(zhì)量的要求與小型輕量化之間的矛盾。為克服上述缺點(diǎn)，云藻則早葬澤燥灶首次提出了投影式頭盔系統(tǒng)（Head-Mounted Projective Display,HMPD）的概念。利用投影物鏡的對稱性和返射屏將入射光線沿原路返回的作用，HMPD相比于以目鏡為基礎(chǔ)的勻醞閱可獲得更小的體積和質(zhì)量、更大的視場以及更小的光學(xué)畸變。

本文設(shè)計(jì)了一款新型的頭戴式靜脈顯像系統(tǒng)，其光學(xué)系統(tǒng)由近紅外成像系統(tǒng)和穿透型投影式頭戴顯示器組成。佩戴者可直接于皮膚表面觀察到清晰的靜脈圖像，且不影響觀看外界事物。相比于現(xiàn)有的靜脈顯像系統(tǒng)，本系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、佩戴舒適、高分辨率以及易于加工裝調(diào)的特點(diǎn)。

......

 點(diǎn)此下載全文內(nèi)容：投影式頭戴靜脈顯像光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (959 K)