CN112587306A - 一种眼科激光治疗系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于医疗设备和器械领域,公开了一种眼科激光治疗系统,包括激光发射单元、振镜扫描单元、光束整形单元、成像单元、控制单元、数据分析单元、显示单元、人眼对接单元、手术台架,该系统通过振镜扫描单元扫描眼组织实时位置信息,并通过成像单元采集全眼动态图像信息,数据分析单元处理后能够得到眼组织的实时图像信息和实时位置信息,且通过控制单元可以实时调节飞秒脉冲激光束的能量大小、位置和方向,因此,在完成一种眼科疾病的治疗时,能够马上形成眼组织的实时图像信息和实时位置信息,实时调节飞秒脉冲激光束的能量大小、位置和方向,从而可以在完成第一种眼科疾病的治疗后马上完成第二种眼科疾病的治疗,或者是同时完成两种眼科疾病的治疗。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备和器械领域,尤其涉及眼科激光治疗系统。
背景技术
在临床眼科中,高度近视是常见的疾病类型,高度近视患者往往会伴随一些并发症如青光眼、视网膜脱落等,其中白内障就是较为高发的一种并发症。一般而言,患者往往视力急剧下降,影响日常生活,同时也危害自身的健康安全。对于同时患有多种眼科疾病的患者而言,采用超声乳化手术和LASIK(准分子激光原地角膜消除术)是目前临床最普遍的选择。但是在超声乳化手术过程中往往由于超声能量过多且时间较长,患者的角膜内皮细胞会受到较为严重的伤害,而人工晶体的置入也会导致内皮细胞的大量消减;LASIK制瓣方法安全性、精确度、瓣均一性、掀瓣等均需要严格控制,因此容易并发大量的相关症状。
所以选择一种科学合理的治疗方式对于同时患有多种眼科疾病的治疗是极其重要的,应运而生的飞秒激光技术是一种以超短脉冲形式运转的激光辅助眼科手术,可有助于一系列手术操作并减轻眼部反应。但是一般眼科手术需要将两种手术分开先进行其中一种手术,完成之后再进行第二种或者第三种手术,患者等待和治疗的时间长,治疗费用高并且心理压力大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种眼科激光治疗系统,其旨在解决现有的眼科手术系统不能连续完成两种或多种手术的技术问题。
为达到上述目的,本发明提供的方案是:
一种眼科激光治疗系统,包括激光发射单元、振镜扫描单元、光束整形单元、成像单元、控制单元、数据分析单元、显示单元、人眼对接单元、手术台架,所述手术台架设置有XYZ三向控制器,所述XYZ三向控制器用于调节所述光束整形单元与所述人眼对接单元之间的三维距离;
所述激光发射单元发射的飞秒脉冲激光束经光纤传输线路进入所述的振镜扫描单元后进入所述光束整形单元,经所述光束整形单元整形后的初始飞秒脉冲激光束转换为相位调制的飞秒脉冲激光束进入所述人眼对接单元,所述人眼对接单元将所述相位调制的飞秒脉冲激光束聚焦至眼睛;
所述振镜扫描单元扫描眼组织实时位置信息,并传输给所述数据分析单元;
所述成像单元采集全眼动态图像信息,并传输给所述数据分析单元;
所述数据分析单元处理所述成像单元采集的全眼动态图像信息和所述振镜扫描单元扫描的眼组织实时位置信息,所述显示单元用于显示所述数据分析单元处理后的实时图像信息和实时位置信息,所述控制单元根据所述的实时图像信息和实时位置信息调节所述激光发射单元发射的飞秒脉冲激光束的能量大小、位置和方向,所述人眼对接单元将已调节的飞秒脉冲激光束聚焦对接到所需切割的眼组织平面上。
优选地,所述成像单元包括宽带光源、谱域光学相干断层扫描成像单元、扫频光源、扫频源光学相干断层扫描成像单元 和高速相机,所述宽带光源经过所述谱域光学相干断层扫描成像单元形成第一相干光束,所述扫频光源经过扫频源光学相干断层扫描成像单元形成第二相干光束,所述第一相干光束和所述第二相干光束传输至所述高速相机,所述高速相机用于采集全眼动态图像信息,并传输给所述数据分析单元。
优选地,所述宽带光源的中心波长为850nm,所述扫频光源的中心波长为1310nm,所述成像单元的光谱带宽为60nm,所述成像单元的最大功率为3.0 MW,所述成像单元的轴向分辨率为5 μm,所述成像单元的横向分辨率为10 μm,所述成像单元的成像深度为8mm,所述成像单元的灵敏度6dB/3mm,所述成像单元的扫描频率为200 KHz。
优选地,所述人眼对接单元包括第一对接接口、第二对接接口、第三对接接口和XYZ三维精度调节器,所述XYZ三维精度调节器用于分别调节所述第一对接接口与人眼之间的三维距离、所述第二对接接口与人眼之间的三维距离和所述第三对接接口与人眼之间的三维距离。
优选地,所述第一对接接口用于施加激光脉冲至眼前段,所述第二对接接口用于施加所述激光脉冲至眼中段,所述第三对接接口用于施加激光脉冲至眼底。
优选地,所述第一对接接口施加激光脉冲至眼前段的步骤、所述第二对接接口施加所述激光脉冲至眼中段的步骤和所述第三对接接口施加激光脉冲至眼底的步骤至少两个同时执行。
优选地,所述第一对接接口施加激光脉冲至眼前段的步骤、所述第二对接接口施加所述激光脉冲至眼中段的步骤和所述第三对接接口施加激光脉冲至眼底的步骤各自单独执行或者任意两个步骤按照先后顺序执行或者三个步骤按照先后顺序执行。
优选地,所述激光发射单元包括飞秒激光振荡器、布拉格光栅和激光能量检测单元,所述飞秒激光振荡器、所述布拉格光栅和所述激光能量检测单元沿光路依次设置。
优选地,所述光束整形单元包括激光光强调节单元、第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜、自锁滑轨以及聚焦透镜,所述第一凸透镜、所述第二凸透镜和所述第三凸透镜均与所述自锁滑轨滑动连接,所述激光光强调节单元、第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜和聚焦透镜沿光路依次设置。
本发明提供的眼科激光治疗系统通过振镜扫描单元扫描眼组织实时位置信息,以及通过成像单元采集全眼动态图像信息,数据分析单元处理后能够得到眼组织的实时图像信息和实时位置信息,并且通过控制单元可以实时调节激光发射单元发射的飞秒脉冲激光束的能量大小、位置和方向,因此,本发明实施例的眼科激光治疗系统能够在手术过程中治疗多种眼科疾病,也就是说本发明实施例的眼科激光治疗系统在完成一种眼科疾病的治疗时,能够马上形成眼组织的实时图像信息和实时位置信息,并可以通过控制单元实时调节飞秒脉冲激光束的能量大小、位置和方向,从而可以在完成第一种眼科疾病的治疗后马上完成第二种眼科疾病的治疗,或者是同时完成两种或多种眼科疾病的治疗,医生可以根据实时手术情况实时调整手术方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的眼科激光治疗系统的结构示意图。
附图标号说明:
1、激光发射单元;11、飞秒激光振荡器;12、布拉格光栅;13、激光能量检测单元;2、振镜扫描单元;3、光束整形单元;31、强调节单元;32、第一凸透镜;33、第二凸透镜;34、第三凸透镜;35、自锁滑轨;36、聚焦透镜;4、成像单元;41、宽带光源;42、谱域光学相干断层扫描成像单元;43、扫频光源;44、扫频源光学相干断层扫描成像单元;45、高速相机;5、控制单元;6、数据分析单元;7、显示单元;8、人眼对接单元;81、第一对接接口;82、第二对接接口;83、第三对接接口;84、XYZ三维精度调节器;9、手术台架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
还需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时,它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
另外,在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
请参阅图1,本发明实施例提供的眼科激光治疗系统,其包括激光发射单元1、振镜扫描单元2、光束整形单元3、成像单元4、控制单元5、数据分析单元6、显示单元7、人眼对接单元8、手术台架9。
激光发射单元1发射的飞秒脉冲激光束经光纤传输线路进入的振镜扫描单元2后进入光束整形单元3,经光束整形单元3整形后的初始飞秒脉冲激光束转换为相位调制的飞秒脉冲激光束进入人眼对接单元8,人眼对接单元8将相位调制的飞秒脉冲激光束聚焦至眼睛。
振镜扫描单元2扫描眼组织实时位置信息,并传输给数据分析单元6。
成像单元4采集全眼动态图像信息,并传输给数据分析单元6。
数据分析单元6处理所述成像单元4采集的全眼动态图像信息和振镜扫描单元2扫描的眼组织实时位置信息,显示单元7用于显示所述数据分析单元6处理后的实时图像信息和实时位置信息,控制单元5根据所述的实时图像信息和实时位置信息调节激光发射单元1发射的飞秒脉冲激光束的能量大小、位置和方向,人眼对接单元8将已调节的飞秒脉冲激光束聚焦对接到所需切割的眼组织平面上。
手术台架9设置有XYZ三向控制器,XYZ三向控制器用于调节光束整形单元3与人眼对接单元8之间的三维距离,由于采用XYZ三向控制器移动手术台架9的移动,能够实现光束整形单元3与人眼对接单元8的位置调节,减小并最终消除眼的移位或偏差。
需要说明的是,眼组织为全眼,包括角膜、角膜缘、瞳孔、巩膜、虹膜、晶状体、睫状肌、玻璃体或视网膜中的任意一个或多个。
本发明实施例的眼科激光治疗系统通过振镜扫描单元2扫描眼组织实时位置信息,以及通过成像单元4采集全眼动态图像信息,数据分析单元6处理后能够得到眼组织的实时图像信息和实时位置信息,并且通过控制单元5可以实时调节激光发射单元1发射的飞秒脉冲激光束的能量大小,因此,本发明实施例的眼科激光治疗系统能够在手术过程中治疗多种眼科疾病,也就是说本发明实施例的眼科激光治疗系统在完成一种眼科疾病的治疗时,能够马上形成眼组织的实时图像信息和实时位置信息,并可以通过控制单元5实时调节飞秒脉冲激光束的能量大小、位置和方向,从而可以在完成第一种眼科疾病的治疗后马上完成第二种眼科疾病的治疗,或者是同时完成两种或多种眼科疾病的治疗,医生可以根据实时手术情况实时调整手术方案。
优选地,成像单元4包括宽带光源41、谱域光学相干断层扫描成像单元42、扫频光源43、扫频源光学相干断层扫描成像单元44和高速相机45,宽带光源41经过谱域光学相干断层扫描成像单元42形成第一相干光束,扫频光源43经过扫频源光学相干断层扫描成像单元44形成第二相干光束,第一相干光束和第二相干光束传输至高速相机45,高速相机45用于采集全眼动态图像信息,并传输给数据分析单元6。
谱域光学相干断层扫描成像单元42和扫频源光学相干断层扫描成像单元44成像各有特点,扫频源光学相干断层扫描成像单元44具有扫描速度快、扫描深度大的特点,能够实现对人眼结构进行全眼实时动态成像,但是分辨率不高。谱域光学相干断层扫描成像单元42具有高分辨率、高精度的特点,能够获得高分辨率、高精度、高清晰度的全眼三维图像信息,但是成像深度不够。因此,可以构建双模式扫描成像系统,从而实现获取高分辨率、从眼角膜至眼底视网膜的清晰图像信息,实时地将飞秒激光脉冲精确定位并根据采集的图像信息制定新的手术方案的目的。扫频源光学相干断层扫描成像单元44和谱域光学相干断层扫描成像单元42并非单独进行工作,两者之间构建一对相互协调工作的结构,即两者相互配合工作而实现高分辨率、高精度三维成像。光学相干断层成像系统快速的采集高分辨率、从眼角膜至眼底视网膜的清晰图像信息,实时地将飞秒激光脉冲精确定位并根据采集的图像信息制定新的手术方案,从而确保术前高精度检测,术中全眼的实时三维成像和实时动态调整飞秒脉冲激光光束聚焦眼组织的位置。
可以理解,在实际手术期间成像单元4采用了谱域光学相干断层扫描成像系统和扫频源光学相干断层扫描成像系统同时采集全眼动态图像信息,由此提供对手术激光束聚焦和定位的精确指导,来调整和验证所选手术模式的位置和方向,使用所确定的角膜形状改变信息将激光脉冲引导到眼组织的手术激光系统,有效用于眼内的精确手术操作。
优选地,宽带光源41的中心波长为850nm,扫频光源43的中心波长为1310nm,成像单元的光谱带宽为60nm,成像单元的最大功率为3.0 mW,成像单元的轴向分辨率为5 μm,成像单元的横向分辨率为10 μm,成像单元的成像深度为8mm,成像单元的灵敏度为6dB/3mm,成像单元的扫描频率为200 KHz。
激光发射单元1包括飞秒激光振荡器11、布拉格光栅12和激光能量检测单元13,飞秒激光振荡器11、布拉格光栅12和激光能量检测单元13沿光路依次设置,激光能量检测单元13为光敏检测设备或者热敏检测设备,其用于检测飞秒激光振荡器11发射出的飞秒脉冲激光束的能量大小。布拉格光栅12可以固定波长,或者滤除掉特定波长成分。
可选地,激光发射单元1以眼前段激光波长λ-a发射眼前段激光脉冲,激光发射单元1以眼中段λ-c发射眼中段激光脉冲,激光发射单元1以眼底λ-g发射眼底激光脉冲。
可以理解地,当需要进行多种眼科疾病治疗手术时,按照事先预设的手术方案或者实时调整的手术方案,飞秒激光振荡器11施加眼前段激光脉冲、眼中段激光脉冲、眼底激光脉冲的任意两种或者三种激光脉冲根据手术方案的顺序进行,不局限于固定于统一的先后顺序,而且,也可以同时施加任意两种或者三种激光脉冲,比如,一手术方案,飞秒激光振荡器11需要先施加眼前段激光脉冲至角膜、角膜缘、瞳孔、巩膜、虹膜、角膜缘交界、角膜缘虹膜边界等部位,再施加眼中段激光脉冲至靶区域,那么,飞秒激光振荡器11先施加眼前段激光脉冲后施加眼中段激光脉冲。
可选地,振镜扫描单元2为三维一体系统,将飞秒脉冲激光束实时引导在聚焦位置上进行手术,其包括XYZ 轴三向振镜和XYZ 轴三向反射镜,在振镜扫描单元2的作用下,可以对飞秒脉冲激光束在XYZ轴方向的位置进行调节,由于振镜扫描系统的振镜偏转速度极快,缩短了三维扫描时间,节约了手术时间。
优选地,光束整形单元3包括激光光强调节单元31、第一凸透镜32、第二凸透镜33、第三凸透镜34、自锁滑轨35以及聚焦透镜36,第一凸透镜32、第二凸透镜33和第三凸透镜34均与自锁滑轨35滑动连接,可以调整第一凸透镜32、第二凸透镜33和第三凸透镜34的位置关系,激光光强调节单元31、第一凸透镜32、第二凸透镜33、第三凸透镜34和聚焦透镜36沿光路依次设置。
需要说明的是,光束聚焦至眼睛不是散状聚焦的,而是变成光斑进行聚焦,所以需要将光纤中传输的光由分散传播方式变成光斑聚焦方式。设置三个凸透镜并且相互之间的距离可以调整,是为了根据眼组织实时的位置和实时形状进行调节,达到最佳的聚焦效果,实现成像单元4高分辨率成像和振镜扫描单元2高精度测量眼组织的位置和定向信息。
可选地,自锁滑轨35为微型自锁滑轨。
优选地,控制单元5根据全眼动态图像信息和实时位置信息,确定眼前段靶区并施加眼前段激光脉冲以光致破裂所确定的眼前段靶区的一部分,确定眼中段靶区并施加眼中段激光脉冲以光致破裂所确定的眼中段靶区的一部分,确定眼底靶区并施加眼底激光脉冲以光致破裂所确定的眼底靶区的一部分,调节飞秒脉冲激光束至合适的波长。
优选地,人眼对接单元8包括第一对接接口81、第二对接接口82、第三对接接口83和XYZ三维精度调节器84,XYZ三维精度调节器84用于分别调节第一对接接口81与人眼之间的三维距离、第二对接接口82与人眼之间的三维距离和第三对接接口83与人眼之间的三维距离。
进一步地,第一对接接口81用于施加激光脉冲至眼前段,第二对接接口82用于施加激光脉冲至眼中段,第三对接接口83用于施加激光脉冲至眼底,在多种眼科疾病的整合手术过程中,不同的对接口至少部分固定并且对接接口中心、聚焦中心和眼组织中心位于同一中心圆以进行手术,在不同眼科手术之间对接口可以实现切换,在同时治疗多种眼科疾病时,通过一一对应的对接口施加相应地激光脉冲至眼组织,可以大大提高激光的手术安全性。
需要说明的是,对接口与脉冲激光一一对应设置仅为优选方案,在其他实施方式中,同一对接口也可以施加不同的脉冲激光,可以第一对接口可以用于施加激光脉冲至眼前段,也可以用于施加所述激光脉冲至眼中段,再辞不做具体限定。
第一对接接口81施加激光脉冲至眼前段的步骤、第二对接接口82施加激光脉冲至眼中段的步骤和第三对接接口83施加激光脉冲至眼底的步骤至少两个同时执行,比如角膜切削、晶状体成熟度低只有Ⅰ级时,可以同时施加脉冲激光治疗两种以上眼疾病。
第一对接接口81施加激光脉冲至眼前段的步骤、第二对接接口82施加激光脉冲至眼中段的步骤和第三对接接口83施加激光脉冲至眼底的步骤各自单独执行或者任意两个步骤按照先后顺序执行或者三个步骤按照先后顺序执行,当眼疾病很复杂的时候,比如晶状体成熟度高达到Ⅳ级,需要精确测量、精准定位和清晰成像的时候,可以不同时施加脉冲激光治疗眼疾病。
优选地,显示单元7集成到手术显微镜中,能够同时显示成像单元4采集的全眼动态图像信息和激光振镜扫描单元2扫描眼组织实时位置信息,不需要两个单独的图像显示单元7,保证医生在不中断手术(实时)的情况下可视化数据;此外,还可以通过捕捉图像中的位置信息,用以指导手术期间控制手术激光的聚焦和定位,来调整和验证所选手术模式的位置和方向,精准地重建眼前节的三维结构,具有晶状体倾斜代偿功能。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种眼科激光治疗系统,其特征在于,包括激光发射单元、振镜扫描单元、光束整形单元、成像单元、控制单元、数据分析单元、显示单元、人眼对接单元、手术台架,所述手术台架设置有XYZ三向控制器,所述XYZ三向控制器用于调节所述光束整形单元与所述人眼对接单元之间的三维距离;
所述激光发射单元发射的飞秒脉冲激光束经光纤传输线路进入所述的振镜扫描单元后进入所述光束整形单元,经所述光束整形单元整形后的初始飞秒脉冲激光束转换为相位调制的飞秒脉冲激光束进入所述人眼对接单元,所述人眼对接单元将所述相位调制的飞秒脉冲激光束聚焦至眼睛;
所述振镜扫描单元扫描眼组织实时位置信息,并传输给所述数据分析单元;
所述成像单元采集全眼动态图像信息,并传输给所述数据分析单元;
所述数据分析单元处理所述成像单元采集的全眼动态图像信息和所述振镜扫描单元扫描的眼组织实时位置信息,所述显示单元用于显示所述数据分析单元处理后的实时图像信息和实时位置信息,所述控制单元根据所述的实时图像信息和实时位置信息调节所述激光发射单元发射的飞秒脉冲激光束的能量大小、位置和方向,所述人眼对接单元将已调节的飞秒脉冲激光束聚焦对接到所需切割的眼组织平面上。
2.如权利要求1所述的眼科激光治疗系统,其特征在于,所述成像单元包括宽带光源、谱域光学相干断层扫描成像单元、扫频光源、扫频源光学相干断层扫描成像单元 和高速相机,所述宽带光源经过所述谱域光学相干断层扫描成像单元形成第一相干光束,所述扫频光源经过扫频源光学相干断层扫描成像单元形成第二相干光束,所述第一相干光束和所述第二相干光束传输至所述高速相机,所述高速相机用于采集全眼动态图像信息,并传输给所述数据分析单元。
3.如权利要求2所述的眼科激光治疗系统,其特征在于,所述宽带光源的中心波长为850nm,所述扫频光源的中心波长为1310nm,所述成像单元的光谱带宽为60nm,所述成像单元的最大功率为3.0 MW,所述成像单元的轴向分辨率为5 μm,所述成像单元的横向分辨率为10 μm,所述成像单元的成像深度为8mm,所述成像单元的灵敏度为6dB/3mm,所述成像单元的扫描频率为200 KHz。
4.如权利要求1所述的眼科激光治疗系统,其特征在于,所述人眼对接单元包括第一对接接口、第二对接接口、第三对接接口和XYZ三维精度调节器,所述XYZ三维精度调节器用于分别调节所述第一对接接口与人眼之间的三维距离、所述第二对接接口与人眼之间的三维距离和所述第三对接接口与人眼之间的三维距离。
5.如权利要求4所述的眼科激光治疗系统,其特征在于,所述第一对接接口用于施加激光脉冲至眼前段,所述第二对接接口用于施加所述激光脉冲至眼中段,所述第三对接接口用于施加激光脉冲至眼底。
6.如权利要求5所述的眼科激光治疗系统,其特征在于,所述第一对接接口施加激光脉冲至眼前段的步骤、所述第二对接接口施加所述激光脉冲至眼中段的步骤和所述第三对接接口施加激光脉冲至眼底的步骤至少两个同时执行。
7.如权利要求5所述的眼科激光治疗系统,其特征在于,所述第一对接接口施加激光脉冲至眼前段的步骤、所述第二对接接口施加所述激光脉冲至眼中段的步骤和所述第三对接接口施加激光脉冲至眼底的步骤各自单独执行或者任意两个步骤按照先后顺序执行或者三个步骤按照先后顺序执行。
8.如权利要求1所述的眼科激光治疗系统,其特征在于,所述激光发射单元包括飞秒激光振荡器、布拉格光栅和激光能量检测单元,所述飞秒激光振荡器、所述布拉格光栅和所述激光能量检测单元沿光路依次设置。
9.如权利要求1所述的眼科激光治疗系统,其特征在于,所述光束整形单元包括激光光强调节单元、第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜、自锁滑轨以及聚焦透镜,所述第一凸透镜、所述第二凸透镜和所述第三凸透镜均与所述自锁滑轨滑动连接,所述激光光强调节单元、第一凸透镜、第二凸透镜、第三凸透镜和聚焦透镜沿光路依次设置。
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