Высококачественный телецентрический проекционный объектив для визуализации вен

Туан Л., Зыонг Т., Ту Л., Туан Д., Кирилловский В.К.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Ле Зуй Туан, Та Ван Зыонг, Ле Ань Ту, Дао Нгуен Туан, Кирилловский В.К. Высококачественный телецентрический проекционный объектив для визуализации вен // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 6. С. 43–52. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-06-43-52

Tuan L.D., Duong T.V., Tu L.A., Thuan D.N., Kirillovskii V.K. High-quality telecentric projection lens for vein visualization [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2022. V. 89. № 6. P. 43–52. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-06-43-52

Ссылка на англоязычную версию:

L. D. Tuan, T. V. Duong, L. A. Tu, D. N. Thuan, and V. K. Kirillovskii, "High-quality telecentric projection lens for vein visualization," Journal of Optical Technology. 89(6), 339-345 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000339

Аннотация:

Предмет исследования. В данной работе исследуется конструкция высококачественных телецентрических проекционных объективов, которые могут интегрировать в минипроектор для проецирования изображений вен на поверхность кожи человека. Метод. Для проектирования объектива был использован численный метод, основанный на программном обеспечении ZEMAX. При расчёте были сделаны необходимые коррекции с целью полученя объектива с компонентами одинакового диаметра, чтобы сущесвенно упрощать механические конструкции, легко и экономично его изготовить в массовом производстве. Основные результаты. Новый телецентрический проекционный объектив состоит из семи сферических линз и его фокусное расстояние составляет 20 мм. Диафрагменное число равно 2,51. Полученное значение частотно-контрастной характеристики является чрезвычайно высоким, и составляет около 0,8 при 47 лин/мм и ещё более 0,5 при 100 лин/мм. Относительная дисторсия объектива составляет менее 0,5% для всего поля зрения. Благодаря уникальной технологической особенности изготовленный проекционный объектив демонстрирует измеренную ЧКХ, почти такую же, как и проектируемая. Практическая значимость. Использование этого проекционного объектива в нашем искателе вен позволяет нам проецировать чёткие и точные изображения вен на поверхность кожи. В результате наше устройство может помочь медицинскому персоналу выполнить точную и безопасную венепунктуру. Из-за низкой стоимости, компактности и высокого качества формирования изображения этот проекционной объектив подходит для коммерческих целей и различных применений для получения изображений.

Ключевые слова:

оптические системы, конструкция системы линз, оптическая схема

Благодарность:

Эта работа финансировалась Министерством науки и технологий Вьетнама в рамках проекта DTDL.CN-40/19.

Коды OCIS: 080.1753, 080.3620, 220.3620

Список источников:

1. Liu C., Ruan S., Lai Y., Yao C. Finger-vein as a biometric-based authentication // IEEE Consum. Electron. Mag. 2019. V. 8. № 6. P. 29–34.
2. Mela C.A., Lemmer D.P., Bao F.S., Papay F., Hicks T., Liu Y. Real-time dual-modal vein imaging system // Int. J. Comput. Assist. Radiol. Surg. 2019. V. 14. № 2. P. 203–213.
3. Francisco M. D., Chen W.-F., Pan C.-T., Lin M.-C., Wen Z.-H., Liao C.-F., Shiue Y.-L. Competitive Real-Time Near Infrared (NIR) vein finder imaging device to improve peripheral subcutaneous vein selection in venipuncture for clinical laboratory testing // Micromachines. 2021. V. 12. № 4. P. 373.
4. Lee E.C., Lee H.C., Park K.R. Finger vein recognition using minutia-based alignment and local binary pattern-based feature extraction // Int. J. Imag. Syst. Tech. 2009. V. 19. № 3. P. 179–186.
5. Miura N., Nagasaka A., Miyatake T. Feature extraction of finger-vein patterns based on repeated line tracking and its application to personal identification // Mach. Vis. Appl. 2004. V. 15. № 4. P. 194–203.
6. Lee E.C., Jung H., Kim D. New finger biometric method using near infrared imaging // Sensors. 2011. V. 11. № 3. P. 2319–2333.
7. Zharov V.P., Ferguson S., Eidt J.F., Howard P.C., Fink L.M., Waner M. Infrared imaging of subcutaneous veins // Laser Surg. Med. 2004. V. 34. № 1. P. 56–61.
8. Bouzida N., Bendada A.H., Maldague X.P. Near-infrared image formation and processing for the extraction of hand veins // J. Mod. Opt. 2010. V. 57. № 18. P. 1731–1737.
9. Wang F., Behrooz A., Morris M. High-contrast subcutaneous vein detection and localization using multispectral imaging // J. Biomed. Opt. 2013. V. 18. № 5. P. 050504.
10. Yi Z., Zhaoqi W., Yongji L., Yuanqing H. Optical design of head-mounted projective display for vein imaging // 2014 IEEE Workshop on Electronics, Computer and Applications. 2014. P. 791–795.
11. Pan C.-T., Francisco M.D., Yen C.-K., Wang S.-Y., Shiue Y.-L. Vein pattern locating technology for cannulation: A review of the low-cost vein finder prototypes utilizing near infrared (NIR) light to improve peripheral subcutaneous vein selection for phlebotomy // Sensors. 2019. V. 19. № 16. P. 3573.
12. DLP™ System Optics. Application Report // Texas Instruments. 2010.
13. Kidger M.J., Wynne C.G. The design of double Gauss systems using digital computers // Appl. Opt. 1967. V. 6. № 3. P. 553–563.
14. Tao M., Yibing S. Distortion detect of large field projection lithography lens // Acta Phys. Sin. 2005. V. 34. № 1. P. 46–49.