專利名稱：一種新型免散瞳便攜式眼底照相機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明設計ー種用于可見光和近紅外范圍內的對人眼病變檢測的眼底相機。
背景技術：
眼底照相機主要包括成像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)兩部分。接目物鏡為成像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)共用，如何對眼底進行均勻照明，以及如何消除由眼角膜和接目物鏡反射產生的雜光是眼底相機設計的難點所在。目前廣泛應用的眼底照相機都采用加入環(huán)形光闌和中空反射鏡的方法在眼瞳處獲得環(huán)形光斑，通過控制環(huán)形光斑的內徑和外徑來消除由眼角膜產生的反射光對成像的影響。通過在照明光路中加入黒點板的方法消除由接目物鏡各個面的反射在照明光路中產生 的鬼像。傳統(tǒng)的這種消除由眼角膜和接目物鏡反射所產生的雜光的方法比較復雜，設計起來比較麻煩，需要進行復雜的計算和裝調。本發(fā)明采用新的方法重新進行照明光路設計和消雜光設計，方法簡單，便于設計和裝調。通過采用環(huán)形光源，利用勻光鏡和接目物鏡將光源直接成像在眼瞳處，既保證了眼底照明的均勻性，同時又能夠達到消除由眼角膜反射而產生的雜光問題。通過引入PBS分光棱鏡和在眼睛與接目物鏡之間加入四分之一波片，一方面PBS分光棱鏡將光源發(fā)出的光反射到接目物鏡，實現(xiàn)了成像光路和照明光路的共軸照明，另ー方面通過PBS和四分之一波片的配合使用，利用偏振的方法，使接目物鏡產生的反射光不能透過PBS分光棱鏡，從而達到了消除接目物鏡反射光的目的。

發(fā)明內容
本發(fā)明提出一種用于檢測人眼病變的眼底照相機。該眼底相機包括照明系統(tǒng)和成像系統(tǒng)兩部分。成像系統(tǒng)包括接目物鏡和成像物鏡兩部分。其中接目物鏡由第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片、第四鏡片組成，成像物鏡由第五鏡片、第六鏡片、第七鏡片、第八鏡片、第九鏡片組成，由眼底反射回來的光線先經接目物鏡成ー個中間像，再由成像物鏡將中間像最后成在二分之一英寸200萬像素的CXD靶面上，并最后通過LCD實時顯示出來。照明系統(tǒng)包括環(huán)形光源、前組的勻光鏡和后組的接目物鏡組成，其中，前組由第十鏡片、第十一鏡片、第十二鏡片組成，接目物鏡與成像系統(tǒng)共用。光源發(fā)出的光，經過前組的均光系統(tǒng)后由PBS分光棱鏡將光源的光反射到接目物鏡，再由接目物鏡將環(huán)形光源直接成像在眼瞳處，與成像系統(tǒng)實現(xiàn)共軸照明。成像光路中引入PBS作為半反半透鏡，并在接目物鏡后加入四分之一波片。光源發(fā)出的光，經過PBS反射后經接目物鏡透射，再經過四分之一波片后進入眼睛，由眼底反射回來的光再經過一次四分之一波片，變成振動方向垂直于最初經過四分之一波片的偏振光，然后經接目物鏡和PBS分光棱鏡再透射。通過這種處理，只能將由眼睛反射回來的光透射到成像物鏡上，從而也就消除了接目物鏡產生的反射光。
本發(fā)明所述相機采用二分之一英寸200萬像素的(XD，在1201p/mm處，其MTF值均大于O. 2，全視場角為60°，負畸變值小于5%，并能夠對-8D到+IOD的人眼普遍適用。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I示出了本發(fā)明實施例I的成像系統(tǒng)的光學系統(tǒng)圖。圖2示出了本發(fā)明實施例I的成像系統(tǒng)的光學系統(tǒng)像差圖。圖3示出了本發(fā)明實施例的照明系統(tǒng)的光學系統(tǒng)圖。
圖4示出了本發(fā)明實施例的照明系統(tǒng)在眼瞳處成的環(huán)形光斑圖。圖5示出了本發(fā)明實施例的照明系統(tǒng)的球差和畸變圖。圖6示出了本發(fā)明實施例2的成像系統(tǒng)的光學系統(tǒng)圖。圖7示出了本發(fā)明實施例2的成像系統(tǒng)的光學系統(tǒng)像差圖。圖8示出了本發(fā)明實施例3的成像系統(tǒng)的光學系統(tǒng)圖。圖9示出了本發(fā)明實施例3的成像系統(tǒng)的光學系統(tǒng)像差圖。
具體實施例方式圖I示出了本發(fā)明的實施例I的成像系統(tǒng)。如圖I所示，從人眼到C⑶接收面依次為(從左到右)1/4波片、光闌、第一鏡片101、第二鏡片102、第三鏡片103、第四鏡片104、PBS、第五鏡片105、第六鏡片106、第七鏡片107、第八鏡片108、第九鏡片109，CCD接收器。第一鏡片101，是具有負光焦度的負彎月形鏡片，是兩面均是球面的玻璃透鏡元件；第ニ鏡片102，是具有正光焦度的雙凸鏡片，是兩面均是球面的玻璃透鏡元件；第三鏡片103，是具有負光焦度的平凹鏡片，是兩面均是球面的玻璃透鏡元件；第四鏡片104，是具有正光焦度的雙凸鏡片，是兩面均是球面的玻璃透鏡元件；第五鏡片105，是具有負光焦度的負彎月形鏡片，是兩面均是球面的玻璃透鏡元件；第六鏡片106，是具有正光焦度的雙凸鏡片，是兩面均是球面的玻璃透鏡元件；第七鏡片107，是具有正光焦度的正彎月形鏡片，是兩面均是球面的玻璃透鏡元件；第八鏡片108，是具有正光焦度的雙凸鏡片，是兩面均是球面的玻璃透鏡元件；第九鏡片109，是由具有正光焦度的雙凸透鏡和具有負光焦度的雙凹鏡片組成的膠合鏡片，是兩面均是球面的玻璃透鏡元件。鏡片101到104組成的成像系統(tǒng)的接目物鏡，作為成像系統(tǒng)的前組，具有正光焦度；鏡片105到109組成系統(tǒng)的成像物鏡，作為成像系統(tǒng)的后組，具有正光焦度，其中鏡片108和109組成正-負形式的雙膠合透鏡，用于系統(tǒng)的色差校正。成像物鏡后面是CXD接收器。接目物鏡將眼底圖像在成像物鏡之前先成一中間像，再由成像物鏡將中間像成像在C⑶接收器上，最后通過IXD進行實時顯示。通過以上配置，可以實現(xiàn)對于全視場60°范圍內的眼底圖像清晰成像。圖I為實施例I的成像光路圖，圖2為實施例I的球差和畸變圖。實施例I的具體光學參數參見表I。
表I
權利要求
1.ー種眼底照相機的結構，包括照明系統(tǒng)和成像系統(tǒng)，以及PBS、四分之一波片和CXD接收器件；成像系統(tǒng)包括具有正光焦度的接目物鏡和具有正光焦度的成像物鏡；照明光路包括具有正光焦度的勻光鏡和具有正光焦度的接目物鏡；照明系統(tǒng)和成像系統(tǒng)共用ー組接目物鏡，通過使用PBS，照明光路和成像光路組成共軸照明光路。
2.如權利要求I所述的眼底照相機，其成像光路包括接目物鏡和成像物鏡；接目物鏡由第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片、第四鏡片組成，第一鏡片是具有負光焦；度的負彎月形鏡片；第二鏡片，是具有正光焦度的雙凸鏡片；第三鏡片是具有負光焦度的平凹鏡片；第四鏡片是具有正光焦度的雙凸鏡片；成像物鏡由第五鏡片、第六鏡片、第七鏡片、第八鏡片、第九鏡片組成；第五鏡片是具有負光焦度的負彎月形鏡片；第六鏡片是具有正光焦度的雙凸鏡片；第七鏡片是具有正光焦度的正彎月形鏡片；第八鏡片是具有正光焦度的雙凸鏡片；第九鏡片是由具有正光焦度的雙凸透鏡和具有負光焦度的雙凹鏡片組成的膠合鏡片。
3.如權利要求I所述的眼底相機成像系統(tǒng)，其特征在于所述透鏡滿足下面的條件公式 其中P @為成像系統(tǒng)接目物鏡的焦距P 為成像系統(tǒng)成像物鏡的焦距，P ^為成像系統(tǒng)的總焦距；并且透鏡材料滿足要求=N3 > I. 9。
4.如權利要求I所述的成像系統(tǒng)，其性能參數如下成像系統(tǒng)將眼底圖像成在二分之一英寸200萬像素的CXD靶面上，通過IXD可以實時顯示，在1201p/mm處，其MTF值均大于O.2，全視場角為60°，負畸變值小于5%，能夠對可見和近紅外光成像，通過調節(jié)CXD的位置，能夠對-8D到+IOD的人眼普遍適用。
5.如權利要求I所述的照明系統(tǒng)，包括前組勻光鏡、后組的接目物鏡和環(huán)形光源；接目物鏡與成像系統(tǒng)共用，由第一鏡片、第二鏡片、第三鏡片和第四鏡片組成，第一鏡片是具有負光焦度的負彎月形鏡片；第二鏡片是具有正光焦度的雙凸鏡片；第三鏡片是具有負光焦度的平凹鏡片；第四鏡片是具有正光焦度的雙凸鏡片；勻光鏡由第十鏡片、第i^一鏡片和第十二鏡片組成，第十鏡片是具有負光焦度的負彎月形鏡片；第十一鏡片是具有正光焦度的正彎月形鏡片；第十二鏡片是具有正光焦度的正彎月形鏡片；照明系統(tǒng)特征在于透鏡組滿足以下條件公式 其中g為接目物鏡的焦距，Γ 為照明系統(tǒng)勻光鏡的焦距，Γ砠^為照明系統(tǒng)的總焦距。
6.如權利要求I所述的照明系統(tǒng)，通過均光系統(tǒng)和接目物鏡將環(huán)形光源直接成像在眼瞳處，能夠對眼底進行充分照明；相比于傳統(tǒng)結構，本發(fā)明首次提出直接采用環(huán)形光源；環(huán)形光源由多個紅外LED和白光閃光LED排列而成；紅外LED和白光閃光LED均能夠單獨排列成環(huán)形光源；將環(huán)形光源直接成像于眼瞳處，省去了中間的環(huán)形光闌和中空反射鏡，設計簡單，所用鏡片數目少，照明效果好。
7.如權利要求I所述的眼底相機系統(tǒng)，首次引入了PBS偏振分光鏡和四分之一波片；PBS偏振分光鏡取代傳統(tǒng)的中空反射鏡或半反半透鏡，放在接目物鏡和成像物鏡之間，并靠近接目物鏡ー側；一方面將勻光鏡透射過來的光反射到接目物鏡，并經過接目物鏡成像到眼瞳處，從而實現(xiàn)照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)的共軸照明；另一方面，將四分之一波片放在眼鏡和接目物鏡直間，靠近接目物鏡ー側，通過與PBS配合使用，將由光源發(fā)出，經PBS反射回來的線偏振光經眼底反射變成與之振動方向垂直的線偏振光，再經過PBS透射，成像到CXD靶面上，從而有效地控制由接目物鏡反射產生的雜光。
8.如權利要求I所述的眼底相機系統(tǒng)，包括拍攝光路和觀察瞄準光路；拍攝光路和觀察瞄準光路采用共光路形式，唯一的區(qū)別在于光源的選?。粸榱吮苊饪梢姽鈱θ搜鄣拇碳?，觀察瞄準光路采用紅外光源；為了獲得彩色圖像，拍攝光路采用白光閃光光源；醫(yī)生先通過觀察瞄準光路得到眼底圖像，然后將光源切換成白光閃光光源并進行拍照。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于檢測人眼病變的眼底相機光學系統(tǒng)，包括照明和成像系統(tǒng)。成像系統(tǒng)包括接目物鏡和成像物鏡。其中接目物鏡(從左到右)由第一、二、三、四鏡片組成，成像物鏡由第五、六、七、八、九鏡片組成，成像系統(tǒng)將眼底成在CCD上，并通過LCD實時顯示。照明系統(tǒng)包括環(huán)形光源、勻光鏡和接目物鏡。其中勻光鏡由第十、十一和第十二鏡片組成，接目物鏡與成像系統(tǒng)共用。在系統(tǒng)中加入PBS和四分之一波片，消除由接目物鏡產生的鬼像。本發(fā)明所述相機采用200萬像素的CCD，在120lp/mm處MTF值大于0.2，全視場角60°，畸變值小于5％，通過調節(jié)CCD的位置，能夠對-8D到+10D的人眼普遍適用。
文檔編號A61B3/15GK102688016SQ20121005769
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權日2012年3月7日
發(fā)明者劉越, 楊加強, 王慶豐, 王涌天, 程德文 申請人:北京理工大學