CN217878290U

CN217878290U - 一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡

Info

Publication number: CN217878290U
Application number: CN202222812759.2U
Authority: CN
Inventors: 马百乐; 李明明; 张新白; 方帅
Original assignee: Jiangsu Institute Of Econometrics (jiangsu Energy Measurement Data Center)
Current assignee: Jiangsu Institute Of Econometrics (jiangsu Energy Measurement Data Center)
Priority date: 2022-10-25
Filing date: 2022-10-25
Publication date: 2022-11-22
Anticipated expiration: 2032-10-25

Abstract

本实用新型公开了一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡，所述标准测试卡整体为正方形板，所述正方形板是以石英玻璃为基板的掩模板，采用电子束光刻机在基板上刻画微米级和纳米级的精细图案制作而成，且测标图案的分辨率范围为1～100Lp/mm，最小加工尺寸为5μm，加工精度为±1μm。本实用新型在符合相关行业标准、检测规范的基础上，详细地给出了针对电子内窥镜光学成像能力校准检测的标准测试卡的具体设计，充分满足电子内窥镜系统对于畸变、视场角、景深、分辨率、色彩还原能力及综合光效等光学参数的测试需求，在这种方法下得出的技术指标数据更具有科学性和可比性。

Description

一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡

技术领域

本实用新型涉及一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡，属于电子内窥镜系统光学成像能力计量检测技术领域。

背景技术

电子内窥镜的工作原理是以光电耦合原件CCD采集人体器官图像，将图像转换为电信号，经电缆传输线传递给图像处理器，图像处理器再还原为光信号，这些光信号在显示器上还原为人体器官图像，医护人员可选择记录并打印出这些图像。

电子内窥镜系统在医院广泛使用，按照人体器官的种类可分为上消化道内窥镜、电子支气管镜、大肠内窥镜、结肠镜、胰腺镜、电子食道镜等，应用广泛，但目前电子内窥镜系统仍缺乏有效的校准装置和方法。电子内窥镜系统的校准主要分为以下三个方面：1、光学成像能力的校准，2、显示成像能力的校准，3、内窥镜机械功能的检测等。

电子内窥镜系统的光学成像能力决定了整个内窥镜系统性能，光学性能不良会造成较大隐患，如：视场角、分辨力、景深范围、畸变等光学性能不符合标准要求，可能造成延误诊疗或误诊等危害；畸变太大，影响临床使用，可能导致诊查或手术中方位混淆、感觉丢失、判断失误等风险；颜色分辨能力和色彩还原能力不良，可能导致腔内颜色接近、变化细微的组织不能区分，病灶不能识别或判断错误，造成误诊或手术错误的风险。因此对电子内窥镜的视场角、畸变、分辨力、景深、色彩还原性及综合光效进行检测是评价其光学成像能力的主要计量特性指标。为此，需设计一套科学、全面、准确的标准测试卡，用于协助电子内窥镜光学成像能力的校准检测。

实用新型内容

发明目的：针对现有技术所存在的问题，本实用新型提供一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡，用于对电子内窥镜系统的畸变、视场角、景深、分辨率、色彩还原能力及综合光效等参数展开测试，由此得到更具有科学性和可比性的技术指标数据。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型提供一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡，所述标准测试卡整体为正方形板，所述正方形板是以石英玻璃为基板的掩模板，在其表面采用电子束光刻机刻画微米级的精细图案，且测标图案的分辨率范围为（1～100）Lp/mm，最小加工尺寸为5μm，加工精度为±1μm。

进一步的，所述标准测试卡包括视场角测试卡、畸变测试卡、分辨力测试卡、景深测试卡、色彩还原性测试卡以及综合光效测试卡。

进一步的，所述视场角测试卡上刻有一组同心圆，其圆心与测试卡的中心重合，所述同心圆的直径分别为φ和0.5φ，且同心圆上刻有十字分割线。

进一步的，所述畸变测试卡上刻有半径为R的基圆，其圆心与测试卡的中心重合，且在距离圆心半径为r的圆周上，均匀布置有4个黑色不透明实心圆，所述基圆的中心也设置黑色不透明实心圆，且黑色不透明实心圆的直径不大于4mm。

进一步的，所述畸变测试卡分为三种，其对应的半径r分别为R的50%、70%和80%。

进一步的，所述分辨力测试卡包括角分辨力测试卡以及普通分辨力测试卡，其中普通分辨力测试卡的中心刻有相应的分辨力板线对图案；

所述角分辨力测试卡上刻有半径为R的基圆，其圆心与测试卡的中心重合，且在距离圆心半径为0.7R的圆周上，均匀布置有4个相应的分辨力板线对图案，所述基圆的中心也设置同样的分辨力板线对图案。相对于普通分辨力测试卡，角分辨力测试卡增加了角度的判断，所以增加了四个方向上的线对图案。

进一步的，所述普通分辨力测试卡包括1号分辨力测试卡、2号分辨力测试卡、3号分辨力测试卡以及4号分辨力测试卡，其分别采用A1、A2、A3、A4号分辨力板线对图案；所述角分辨力测试卡包括A2角分辨力测试卡及A3角分辨力测试卡，其分别采用A2、A3号分辨力板线对图案。这里分辨力测试卡采用的是中华人民共和国机械行业标准JB/T 9328-1999《分辨力板》中A1~A4号的分辨力板线对图案。

进一步的，所述景深测试卡上刻有半径为R的基圆，其圆心与测试卡的中心重合，且基圆的中心设有不大于4mm的黑色不透明实心圆。

进一步的，所述色彩还原性测试卡上刻有半径为R的基圆，其圆心与测试卡的中心重合，且在距离圆心半径为0.2R的圆周上均匀布置有黄、绿、蓝三个不透明实心圆。

进一步的，所述综合光效测试卡上刻有半径为R的白色基圆，其圆心与测试卡的中心重合。

有益效果：本实用新型在符合相关行业标准、检测规范的基础上，详细地给出了针对电子内窥镜光学成像能力校准检测的标准测试卡的具体设计，充分满足电子内窥镜系统对于畸变、视场角、景深、分辨率、色彩还原能力及综合光效等光学参数的测试需求，在这种方法下得出的技术指标数据更具有科学性和可比性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中视场角测试卡的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中视场角测试的原理图；

图3-5分别为本实用新型实施例中三种畸变测试卡的结构示意图；

图6-11分别为本实用新型实施例中6种分辨力测试卡的结构示意图；

图12为本实用新型实施例中景深测试卡的结构示意图；

图13为本实用新型实施例中色彩还原性测试卡的结构示意图；

图14为本实用新型实施例中综合光效测试卡的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的优选实施方式进行描述，更加清楚、完整地阐述本实用新型的技术方案。

本实施例提供了一套用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡，所述测试卡的整体外形是正方形板，所述正方形板是以石英玻璃为基板的掩模板，采用电子束光刻机在基板上刻画微米级的精细图案制作而成，测标图案的分辨率范围为（1～100）Lp/mm，最小加工尺寸为5μm，加工精度为±1μm。

标准测试卡根据校准项目的不同分为：视场角测试卡、畸变测试卡、分辨力测试卡、景深测试卡、色彩还原性测试卡以及综合光效测试卡。

如图1所示，视场角测试卡上设置有一组同心圆（圆心与测试卡中心重合），同心圆的直径分别为25mm和50mm，并刻有十字分割线，由此形成分划环结构。其中外圆的线宽为1mm，内圆以及十字分割线的线宽为0.5mm。

在进行视场角校准试验时，通过内窥镜观察视场角测试卡上的分划环，调节电子内窥镜或视场角测试卡，使视场角测试卡的分划环与视场同心并垂直视轴。

如图2所示，大圆半径

为25mm，小圆半径

为12.5mm，视场的中心轴与同心圆的圆心同轴，通过被测电子内窥镜作轴向移动，初始状态为电子内窥镜视场与大圆重合，移动距离L后使得电子内窥镜视场与小圆重合，即可得到电子镜视场大小：

。

如图3-5所示，畸变测试卡所在的正方形板上刻有直径50mm、线宽1mm的基圆（圆心与测试卡中心重合），三种畸变测试卡分别在距离圆心12.5mm、17.5mm、20mm为半径的圆周上，均匀布置有4个黑色不透明实心圆。进一步的，所述畸变测试卡的基圆中心也设置黑色不透明实心圆，所述黑色不透明实心圆的直径不大于4mm。

电子内窥镜的畸变校准是在视场内，从被测电子内窥镜的显示系统获取图像参数，通过观察到的周围实心圆半径

（i表示四个不同方向）和中心圆半径r的对比体现电子内窥镜发生的畸变，畸变率的计算公式为：

。

三种畸变测试卡对应的畸变率取算术平均值，即为被测电子内窥镜的畸变率计量特性指标值。

如图6-11所示，分辨力测试卡具有6种测试卡，分别为A2角分辨力测试卡、A3角分辨力测试卡、1号分辨力测试卡、2号分辨力测试卡、3号分辨力测试卡以及4号分辨力测试卡。

如图6所示，A2角分辨力测试卡所在的正方形板上刻有直径50mm、线宽1mm的基圆（圆心与测试卡中心重合），在距离圆心17.5mm为半径的圆周上，均匀布置有4个A2号分辨力板线对图案。进一步的，基圆的中心也设置同样的A2号分辨力板线对图案。A2号的分辨力板线对图案为边长9.1mm的正方形线对图案。

在进行角分辨力校准检测时，视场的中心轴与A2角分辨力测试卡的中心同轴，通过A2角分辨力测试卡相对于电子内窥镜作轴向移动，从被测电子内窥镜的显示系统获取最清晰图像，读取A2角分辨力测试卡上轴心以及四周线对图案的极限线对数，作为评价此状态下被测电子内窥镜不同角度的分辨力。

如图7所示，A3角分辨力测试卡所在的正方形板上刻有直径50mm、线宽1mm的基圆（圆心与测试卡中心重合），在距离圆心17.5mm为半径的圆周上，均匀布置有4个A3号分辨力板线对图案。进一步的，基圆的中心也设置同样的A3号分辨力板线对图案。A3号的分辨力板线对图案为边长4.5mm的正方形线对图案。

在进行角分辨力校准检测时，视场的中心轴与A3角分辨力测试卡的中心同轴，通过A3角分辨力测试卡相对于电子内窥镜作轴向移动，从被测电子内窥镜的显示系统获取最清晰图像，读取A3角分辨力测试卡上轴心以及四周线对图案的极限线对数，作为评价此状态下被测电子内窥镜不同角度的分辨力。

如图8所示，1号分辨力测试卡所在的正方形板中心刻有边长为18.2mm的A1号分辨力板线对图案。

在进行分辨力校准检测时，视场的中心轴与1号分辨力测试卡的中心同轴，通过1号分辨力测试卡相对于电子内窥镜作轴向移动，从被测电子内窥镜的显示系统获取最清晰图像，读取1号分辨力测试卡上轴心线对图案的极限线对数，作为评价此状态下被测电子内窥镜的分辨力。

如图9所示，2号分辨力测试卡所在的正方形板中心刻有边长为9.1mm的A2号分辨力板线对图案。

在进行分辨力校准检测时，视场的中心轴与2号分辨力测试卡的中心同轴，通过2号分辨力测试卡相对于电子内窥镜作轴向移动，从被测电子内窥镜的显示系统获取最清晰图像，读取2号分辨力测试卡上轴心线对图案的极限线对数，作为评价此状态下被测电子内窥镜的分辨力。

如图10所示，3号分辨力测试卡所在的正方形板中心刻有边长为4.5mm的A3号分辨力板线对图案。

在进行分辨力校准检测时，视场的中心轴与3号分辨力测试卡的中心同轴，通过3号分辨力测试卡相对于电子内窥镜作轴向移动，从被测电子内窥镜的显示系统获取最清晰图像，读取3号分辨力测试卡上轴心线对图案的极限线对数，作为评价此状态下被测电子内窥镜的分辨力。

如图11所示，4号分辨力测试卡所在的正方形板中心刻有边长为2.3mm的A4号分辨力板线对图案。

在进行分辨力校准检测时，视场的中心轴与4号分辨力测试卡的中心同轴，通过4号分辨力测试卡相对于电子内窥镜作轴向移动，从被测电子内窥镜的显示系统获取最清晰图像，读取4号分辨力测试卡上轴心线对图案的极限线对数，作为评价此状态下被测电子内窥镜的分辨力。

本实施例中，分辨力测试卡采用的是中华人民共和国机械行业标准JB/T 9328-1999 《分辨力板》中A1~A4号的分辨力板线对图案（图案的尺寸也符合标准），由此得到在使用行业标准JB/T 9328-1999 《分辨力板》XX号分辨力板线对图案的测标图案下，对应被测内窥镜可分辨的极限线对数是多少。

如图12所示，景深测试卡所在的正方形板上刻有直径50mm、线宽1mm的基圆（圆心与测试卡中心重合），所述基圆的中心设有直径为2mm的黑色不透明实心圆。

景深校准检测时，视场的中心轴与景深测试卡的中心同轴，通过景深测试卡相对于电子内窥镜作轴向移动，从被测电子内窥镜显示系统获取中心实心圆参数正确（即中心实心圆不发生变形的情况下）的最近和最远移动距离即为被测电子内窥镜的景深。

如图13所示，色彩还原性测试卡的正方形板上刻有直径50mm、线宽1mm的基圆（圆心与测试卡中心重合），且在距离圆心5mm为半径的圆周上均匀布置黄、绿、蓝三个不透明实心圆。

进行色彩还原性测试时，视场的中心轴与测试卡的中心同轴，通过色彩还原测试卡相对于电子内窥镜作轴向移动，从被测电子内窥镜显示系统获取最清晰图像，进而通过分光辐射照度计，读取图像的色度、色差、均匀性等参数最为评价被测电子内窥镜的色彩还原性计量特性。

如图14所示，综合光效测试卡的正方形板上刻有直径50mm、线宽1mm的基圆（圆心与测试卡中心重合），基圆设置为白色（R,G,B）=(255,255,255)。

进行综合光效测试时，视场的中心轴与测试卡的中心同轴，通过综合光效测试卡相对于电子内窥镜作轴向移动，从被测电子内窥镜显示系统获取最清晰图像，进而通过分光辐射照度计，读取图像的灰度变化最为评价被测电子内窥镜的综合光效计量特性。

上述具体实施方式仅仅对本实用新型的优选实施方式进行描述，而并非对本实用新型的保护范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本实用新型所提供的文字描述、附图对本实用新型的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本实用新型的保护范畴。

Claims

1.一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡，其特征在于，所述标准测试卡整体为正方形板，所述正方形板是以石英玻璃为基板的掩模板，其表面采用电子束光刻机刻有相应的测标图案，且测标图案的分辨率范围为1～100Lp/mm，最小加工尺寸为5μm，加工精度为±1μm。

2.根据权利要求1所述的一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡，其特征在于，所述标准测试卡包括视场角测试卡、畸变测试卡、分辨力测试卡、景深测试卡、色彩还原性测试卡以及综合光效测试卡。

3.根据权利要求2所述的一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡，其特征在于，所述视场角测试卡上刻有一组同心圆，其圆心与测试卡的中心重合，所述同心圆的直径分别为φ和0.5φ，且同心圆上刻有十字分割线。

4.根据权利要求2所述的一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡，其特征在于，所述畸变测试卡上刻有半径为R的基圆，其圆心与测试卡的中心重合，且在距离圆心半径为r的圆周上，均匀布置有4个黑色不透明实心圆，所述基圆的中心也设置黑色不透明实心圆，且黑色不透明实心圆的直径不大于4mm。

5.根据权利要求4所述的一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡，其特征在于，所述畸变测试卡分为三种，其对应的半径r分别为R的50%、70%和80%。

6.根据权利要求2所述的一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡，其特征在于，所述分辨力测试卡包括角分辨力测试卡以及普通分辨力测试卡，其中普通分辨力测试卡的中心刻有相应的分辨力板线对图案；

所述角分辨力测试卡上刻有半径为R的基圆，其圆心与测试卡的中心重合，且在距离圆心半径为0.7R的圆周上，均匀布置有4个相应的分辨力板线对图案，所述基圆的中心也设置同样的分辨力板线对图案。

7.根据权利要求6所述的一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡，其特征在于，所述普通分辨力测试卡包括1号分辨力测试卡、2号分辨力测试卡、3号分辨力测试卡以及4号分辨力测试卡，其分别采用A1、A2、A3、A4号分辨力板线对图案；所述角分辨力测试卡包括A2角分辨力测试卡及A3角分辨力测试卡，其分别采用A2、A3号分辨力板线对图案。

8.根据权利要求2所述的一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡，其特征在于，所述景深测试卡上刻有半径为R的基圆，其圆心与测试卡的中心重合，且基圆的中心设有不大于4mm的黑色不透明实心圆。

9.根据权利要求2所述的一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡，其特征在于，所述色彩还原性测试卡上刻有半径为R的基圆，其圆心与测试卡的中心重合，且在距离圆心半径为0.2R的圆周上，均匀布置有黄、绿、蓝三个不透明实心圆。

10.根据权利要求2所述的一种用于电子内窥镜系统光学成像能力检测的标准测试卡，其特征在于，所述综合光效测试卡上刻有半径为R的白色基圆，其圆心与测试卡的中心重合。