有效光度率
在 YY 0068.1-2008《医用内窥镜 硬性内窥镜》 标准中,有效光度率(Effective Luminous Rate)用于表示 光学镜的光能传递效率,即从物面(被观察对象)到成像面(人眼或显示设备)传递的光能比率。
1、如何通俗理解有效光度率?
有效光度率可以简单理解为 “光的利用率”,即从被观察物体反射的光,经过内窥镜的光学系统,最终到达眼睛或摄像机传感器时的能量损失情况。
举个例子:
• 你用一个普通的透明玻璃片看东西,大部分光线可以穿过,视觉清晰。
• 但如果玻璃有涂层或表面不干净,就会有光损失,看起来会变暗。
• 内窥镜也是类似的,光从物体进入镜头,经过光学系统(透镜、光纤等),最终传到观察端。有效光度率就表示光经过整个系统后能量保留的比例。
2、公式解析
在标准中,有效光度率主要分为两种情况:
1. 目视观察(光学观察镜)
公式:$$DM = \frac{L_{物}}{E_{眼底}}$$
其中:
• L:物体表面的平均亮度(cd/m²)
• E:人眼(出瞳位置)处的平均照度(lx)
解释:
这个公式表示,物体的亮度与进入人眼的光通量(照度)之间的比值。数值越高,说明光学系统透光效率越高,成像越亮。
光学观察镜的有效光度率公式见式(13)。
\[ D_M = \frac{0.003 \times L \cdot \tan^2 W’_p}{\Phi’} \]
式中:
L——余弦辐射体的物面亮度,单位为坎每平方米(cd/m2)。
Ø’——光学观察镜出瞳的光通量,单位为流(lm)。

2. 非目视观察(摄像设备)
• 这里使用的是 最低可辨别的物面亮度 $Lmin$来表示,即摄像机能刚刚分辨的最低亮度是多少。这个数值反映了内窥镜对暗场细节的还原能力。
标准中对于非目视观察类光学镜的测试方法是,调节光强同时观察屏像面上的黑色标记线,直至临界不可辨;取下内窥镜,换用亮度计测量并记录亮度,这就是最低可辨别的物面亮度。
3、如何理解有效光度率这个公式?
• 如果 DM 值较低,说明光学系统损失少,图像传感器像面受光亮度高,适合暗环境观察。
• 如果 DM 值较高,意味着光在透镜和光纤传输过程中损失较大,传感器像面变暗,可能需要更强的照明。
举例:
• 假设一个内窥镜在光线充足的环境下,物体亮度为 500 cd/m²,而眼底处测得的照度是 50 lx。
• 计算有效光度率:$$DM = \frac{500}{50} = 10$$
这表示光的利用率较高,说明该内窥镜的透光性能较好。
如果换一个劣质的内窥镜,可能 眼底测得的照度只有 10 lx:
$$DM = \frac{500}{10} = 50$$
说明光损失较大,成像更暗,可能需要增加光源亮度。
4、总结
• 有效光度率反映了内窥镜系统的光能传递效率,影响图像亮度和可视性。
• 数值越小,说明光损失越小,系统透光效率越高,成像越亮。
• 公式中的 L 和 E 表示物体亮度和眼底照度的关系,适用于不同类型的观察方式(目视 vs. 机器摄像)。
你可以理解为,如果一款内窥镜的有效光度率过低,那么医生或观察者就必须使用更强的光源,否则影像会过暗、难以看清细节。
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相关阅读:
1、标准解读 | YY0068.1-2008医用内窥镜硬性内窥镜第一部分:光学性能及测试方法
2、 标准解读 | YY0068.1-2008医用内窥镜硬性内窥镜第一部分:医用硬性内窥镜单位相对畸变测定
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