專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大視場(chǎng)折反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大視場(chǎng)折反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，屬于醫(yī)用光學(xué)儀器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眼底相機(jī)是ー種傳統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)備，用以觀測(cè)、記錄人眼視網(wǎng)膜圖像。眼底相機(jī)雖是以視網(wǎng)膜成像為目的，但是其照明光路更為復(fù)雜，照明光路引入的雜光和鬼像是影響其成像質(zhì)量的主要因素，也是設(shè)計(jì)難點(diǎn)所在。雜光主要源于眼球光學(xué)系統(tǒng)和透射式網(wǎng)膜物鏡對(duì)照明光的反射，其他部分的雜散光在設(shè)計(jì)中不予考慮。通常，眼球光學(xué)結(jié)構(gòu)的中間反射光用瞳孔分離的方法來(lái)消除，即采用環(huán)形照明。透射式網(wǎng)膜物鏡的中間反射光傳統(tǒng)的解決辦法是在照明光路中使用擋板即黒點(diǎn) 板。然而，黒點(diǎn)板不僅會(huì)使得眼底圖像的中央?yún)^(qū)域有陰影，而且由于其位置對(duì)雜光的控制非常敏感，給相機(jī)的裝調(diào)帶來(lái)難度。為徹底解決透射式網(wǎng)膜物鏡帶來(lái)雜光和鬼像的問(wèn)題，目前出現(xiàn)了若干反射式網(wǎng)膜物鏡的設(shè)計(jì)，特別是離軸兩反的系統(tǒng)?；陔x軸兩反網(wǎng)膜物鏡的折反混合式眼底相機(jī)還未見(jiàn)到報(bào)道，這種折反結(jié)構(gòu)可以避免上述中間反射光的影響，并且具有結(jié)構(gòu)緊湊、內(nèi)調(diào)焦屈光度補(bǔ)償和大視場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)。蔡司公司US2010/0014052和W02009/143976A1兩篇專(zhuān)利均提及了一種離軸反射式網(wǎng)膜物鏡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中后者設(shè)計(jì)了基于這種離軸兩反網(wǎng)膜物鏡的全反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，照明光路和成像光路均為反射式系統(tǒng)。該系統(tǒng)的技術(shù)缺陷在于(I)眼底成像視場(chǎng)小，只有30°以?xún)?nèi)的視場(chǎng)可以滿(mǎn)足視網(wǎng)膜成像要求；(2)整個(gè)系統(tǒng)選擇全反射式，光路的折疊復(fù)雜化了光學(xué)結(jié)構(gòu)，并且系統(tǒng)缺少補(bǔ)償屈光度的調(diào)焦鏡組；(3)系統(tǒng)網(wǎng)膜物鏡的自由曲面面型、離軸和傾斜不具備對(duì)稱(chēng)性，過(guò)于復(fù)雜，不利于系統(tǒng)的加工制造和結(jié)構(gòu)裝調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，包括全折射式系統(tǒng)的雜散光，全反式的系統(tǒng)成像視場(chǎng)小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、無(wú)屈光度補(bǔ)償以及離軸網(wǎng)膜物鏡制造和裝調(diào)難度大等問(wèn)題，現(xiàn)提供一種大視場(chǎng)折反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種大視場(chǎng)折反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，包括成像光路和照明光路兩部分，成像光路和照明光路共用反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡、反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡和中空反射鏡，該系統(tǒng)還包括折射式照明中繼鏡組、照明光闌、折射式照明聚光鏡組組、光源、折射式調(diào)焦鏡組、折射式聚焦成像鏡組和相機(jī)；所述的反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡和反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡的自由曲面面型關(guān)于子午面對(duì)稱(chēng)，所述的反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡和反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡的離軸和傾斜只限于子午面內(nèi)；所述的照明光路中光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)折射式照明聚光鏡組、照明光闌、折射式照明中繼鏡組在中空反射鏡處形成一個(gè)中間像，再經(jīng)過(guò)反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡、反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡、通光孔徑，最終照明眼底；所述的成像光路中眼底的反射光通過(guò)通光孔徑，反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡、反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡、中空反射鏡中心、折射式調(diào)焦鏡組、折射式聚焦成像鏡組成像到相機(jī)上，最終得到眼底的圖像。本發(fā)明的有益效果之一，本發(fā)明中將對(duì)稱(chēng)式的離軸兩反網(wǎng)膜物鏡與折射式照明鏡組(包括折射式照明聚光鏡組、照明光闌、折射式照明中繼鏡組)和折射式成像鏡組(包括折射式調(diào)焦鏡組、折射式聚焦成像鏡組)相結(jié)合，以簡(jiǎn)單的方式解決了網(wǎng)膜物鏡雜散光和大視場(chǎng)的問(wèn)題。而且折射式的照明鏡組和折射式的成像鏡組具有結(jié)構(gòu)緊湊和內(nèi)調(diào)焦補(bǔ)償屈光度的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明有益效果之ニ，本發(fā)明中網(wǎng)膜物鏡主鏡和網(wǎng)膜物鏡次鏡的自由曲面面型均關(guān)于子午面對(duì)稱(chēng)(即自由曲面面型Extended Polynominal擴(kuò)展多項(xiàng)式中僅保留X的偶次項(xiàng))，降低了網(wǎng)膜物鏡系統(tǒng)的加工制造難度。本發(fā)明中網(wǎng)膜物鏡主鏡和網(wǎng)膜物鏡次鏡的離軸和傾斜均只限制于子午面上，弧矢方向既無(wú)離軸也無(wú)傾斜，自由度少，降低了離軸網(wǎng)膜物 鏡系統(tǒng)的裝調(diào)難度。折射式成像鏡組引入自由曲面面型校正反射式網(wǎng)膜物鏡的剩余離軸像差，保證眼底成像系統(tǒng)在45°視場(chǎng)區(qū)域都滿(mǎn)足成像要求。


圖I為本發(fā)明一種大視場(chǎng)折反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)原理示意圖；圖2為具體實(shí)施方式
ニ中的網(wǎng)膜物鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖；圖3為為具體實(shí)施方式
ニ中的照明光路光學(xué)結(jié)構(gòu)圖；圖4為為具體實(shí)施方式
ニ中的成像光路光學(xué)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖I說(shuō)明本實(shí)施方式，圖I為本發(fā)明一種大視場(chǎng)折反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)原理示意圖，圖中包括人眼的光學(xué)模型1，通光孔徑2，反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡3，反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡4，中空反射鏡5 (中空部分同時(shí)為成像系統(tǒng)的孔徑光闌)，折射式照明中繼鏡組6，照明光闌7，折射式照明聚光鏡組8，光源9，折射式調(diào)焦鏡組10，折射式聚焦成像組11，相機(jī)12。本發(fā)明采用共軸照明，照明光路A和成像光路B共用網(wǎng)膜物鏡的通光孔徑2，反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡3和反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡4。反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡3和反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡4為離軸兩反的自由曲面網(wǎng)膜物鏡。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種大視場(chǎng)折反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，包括成像光路和照明光路兩部分，成像光路和照明光路共用反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡3、反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡4和中空反射鏡5，該系統(tǒng)還包括折射式照明中繼鏡組6，照明光闌7、折射式照明聚光鏡組8和光源9、折射式調(diào)焦鏡組10、折射式聚焦成像鏡組11和相機(jī)12 ;折射式照明中繼鏡組6為單-雙、雙-單或者更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的正透鏡組，折射式照明聚光鏡組8為單-雙、雙-單或者更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的正透鏡組，折射式調(diào)焦鏡組10為雙凹、彎月型等單負(fù)透鏡結(jié)構(gòu)，折射式聚焦成像鏡組11由單-雙、雙-單或單-單-雙或者更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的正透鏡組組成，并且每組正透鏡組中至少有ー個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)正透鏡的表面具有自由曲面的面型。反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡3和反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡4的自由曲面面型關(guān)于子午面對(duì)稱(chēng)，所述的反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡3和反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡4的離軸和傾斜只限于子午面內(nèi)。
照明光路中光源9使用LED陣列光源，光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)折射式照明聚光鏡組8、照明光闌7、折射式照明中繼鏡組6在中空反射鏡5處形成一個(gè)中間像，再經(jīng)過(guò)反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡4、反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡3、通光孔徑2，最終在人眼瞳孔1-1處得到環(huán)形光斑，進(jìn)而照明眼底1-2。眼底1-2的反射光通過(guò)瞳孔1-1，所述的成像光路中眼底1-2的反射光通過(guò)網(wǎng)膜物鏡通光孔徑2，反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡3、反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡4、中空反射鏡5中心、折射式調(diào)焦鏡組10、折射式聚焦成像鏡組11成像到相機(jī)12上，相機(jī)12為CXD或CMOS相機(jī)，最終得到眼底的圖像。本發(fā)明的工作波段為400 7 50nm，全視場(chǎng)可達(dá)到45°，前工作距離48mm (網(wǎng)膜物鏡通光孔徑2到人眼的距離)，調(diào)焦范圍-IOD +10D，各視場(chǎng)的眼底分辨率均在331p/mm以上。
具體實(shí)施方式
ニ結(jié)合圖2、圖3和圖4說(shuō)明本實(shí)施方式圖2為本實(shí)施方式所用的網(wǎng)膜物鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖，圖2中的網(wǎng)膜物鏡是圖3照明光路和圖4成像光路的公共部分，瞳孔1-1 (物方)，通光孔徑2，反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡3和反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡4，中空反射鏡5 (像方)在同一光軸(折疊光軸)上順序放置。其放大倍率為I. 5，瞳孔(物方)トI為6臟，像方5為9臟，前工作距離為48mm。下面給出本實(shí)施例中反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡、反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡和中空反射鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)表I
權(quán)利要求
1.一種大視場(chǎng)折反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，包括成像光路和照明光路兩部分，成像光路和照明光路共用反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡(3)、反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡(4)和中空反射鏡(5)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括折射式照明中繼鏡組(6)、照明光闌(7)、折射式照明聚光鏡組(8)、光源(9)、折射式調(diào)焦鏡組(10)、折射式聚焦成像鏡組(11)和相機(jī)(12);所述的反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡(3)和反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡(4)的自由曲面面型關(guān)于子午面對(duì)稱(chēng)，所述的反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡(3)和反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡(4)的離軸和傾斜只限于子午面內(nèi)； 所述的照明光路中光源(9)發(fā)出的光經(jīng)過(guò)折射式照明聚光鏡組(8)、照明光闌(7)、折射式照明中繼鏡組(6)在中空反射鏡(5)處形成一個(gè)中間像，再經(jīng)過(guò)反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡(4)、反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡(3)、通光孔徑(2)，最終照明眼底(1-2);所述的成像光路中眼底(1-2)的反射光通過(guò)通光孔徑(2)，反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡(3)、反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡(4)、中空反射鏡(5)中心、折射式調(diào)焦鏡組(10)、折射式聚焦成像鏡組(11)成像到相機(jī)(12)上，最終得到眼底的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種大視場(chǎng)折反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述的折射式照明中繼鏡組(6)由単-雙結(jié)構(gòu)的正透鏡組成或者由雙-單結(jié)構(gòu)的正透鏡組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種大視場(chǎng)折反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述的折射式照明聚光鏡組(8)由単-雙結(jié)構(gòu)的正透鏡組成或者由雙-單結(jié)構(gòu)的正透鏡組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種大視場(chǎng)折反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述的折射式調(diào)焦鏡組(10)由雙凹單負(fù)透鏡組成或者由彎月型單負(fù)透鏡組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種大視場(chǎng)折反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述的折射式聚焦成像鏡組(11)由單-雙、雙-單或單-單-雙的正透鏡組組成，并且每組正透鏡組中至少有ー個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)正透鏡的表面具有自由曲面的面型。
全文摘要
一種大視場(chǎng)折反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，屬于醫(yī)用光學(xué)儀器領(lǐng)域。為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，包括全折射式系統(tǒng)的雜散光，全反式系統(tǒng)的成像視場(chǎng)小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、無(wú)屈光度補(bǔ)償以及離軸網(wǎng)膜物鏡制造難度大等問(wèn)題，提供一種大視場(chǎng)折反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)。包括成像光路和照明光路兩部分，成像光路和照明光路共用反射式網(wǎng)膜物鏡主鏡、反射式網(wǎng)膜物鏡次鏡和中空反射鏡，該系統(tǒng)還包括折射式照明中繼鏡組、照明光闌、折射式照明聚光鏡組組、光源、折射式調(diào)焦鏡組、折射式聚焦成像鏡組和相機(jī)；所述折射式成像鏡組采用自由曲面面型校正反射式網(wǎng)膜物鏡的剩余離軸像差，保證了眼底成像系統(tǒng)在45°視場(chǎng)區(qū)域都滿(mǎn)足成像要求，改善了折反式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的性能。
文檔編號(hào)A61B3/15GK102641115SQ20121013498
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者劉 英, 孫強(qiáng), 李淳, 李 燦 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所