基于機(jī)械調(diào)焦式的眼底相機(jī)成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種眼底相機(jī)，尤其涉及一種基于機(jī)械調(diào)焦式的眼底相機(jī)成像系統(tǒng)， 屬于醫(yī)學(xué)眼底成像領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 人眼視網(wǎng)膜，又叫眼底，是一層結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜的薄膜，是人眼的重要組成部分。視 網(wǎng)膜在眼睛里的地位相當(dāng)于成像系統(tǒng)的接收器。眼視網(wǎng)膜上分布著大量的血管，對(duì)人眼視 網(wǎng)膜上的血管脈絡(luò)進(jìn)行觀測(cè)，可以為醫(yī)生進(jìn)行許多眼部疾病，甚至是全身許多疾病的診斷 提供重要依據(jù)。例如，糖尿病性視網(wǎng)膜病變是糖尿病患者致盲的主要原因，已經(jīng)成為患者致 盲的四大病變之一。糖尿病正在成為一種全球性流行病，全世界有3. 47億人患有糖尿病， 據(jù)預(yù)測(cè)，在今后10年內(nèi)，由糖尿病造成的死亡總數(shù)將增加50%以上，到2030年糖尿病將成 為全球第七大死亡原因。發(fā)現(xiàn)糖尿病后，除了在醫(yī)生指導(dǎo)下嚴(yán)格控制血糖、血壓和血脂外， 還需要定期檢查眼底，根據(jù)病情及時(shí)進(jìn)行治療，防止新生血管發(fā)生，保存一定視力。對(duì)于濕 性老年性黃斑變性不治則導(dǎo)致100%致盲，早期發(fā)現(xiàn)是關(guān)鍵，而且早期治療效果顯著。在患 者出現(xiàn)明顯視力障礙之前，提前進(jìn)行視網(wǎng)膜檢查，是及時(shí)發(fā)現(xiàn)病變、及時(shí)治療的唯一有效途 徑。此外，像冠心病、高血壓等疾病，也可以通過(guò)進(jìn)行早期的視網(wǎng)膜篩查，及早發(fā)現(xiàn)、進(jìn)行及 時(shí)治療。眼底照相機(jī)便是用于對(duì)眼底病變進(jìn)行檢查的眼科設(shè)備，是醫(yī)生進(jìn)行視網(wǎng)膜檢查的 重要手段。
[0003] 眼底相機(jī)是一種用于觀察人眼視網(wǎng)膜病變的重要眼科設(shè)備，在臨床上有著重要的 應(yīng)用。眼底相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)和成像系統(tǒng)，工作譜段覆蓋近紅外和可見(jiàn)光，近紅 外與可見(jiàn)光照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)眼底均勻、充分的照明，成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)將視網(wǎng)膜最終成像在位 于最佳像面的傳感器上。具體的工作過(guò)程為由光源發(fā)出的光依次經(jīng)過(guò)勻光鏡透射、半反半 透鏡的反射以及接目物鏡透射后入射到人眼。進(jìn)入眼睛的光由眼底反射后出射，經(jīng)過(guò)接目 物鏡收集后先成一次中間像，再由成像物鏡將中間像成像到接收器上，并最后經(jīng)過(guò)顯示器 件顯示出來(lái)。為了同時(shí)滿足醫(yī)生觀察和拍攝的需要，光源一般選用可見(jiàn)光和近紅外波長(zhǎng)兩 種。近紅外波段的光源用于醫(yī)生進(jìn)行觀察和瞄準(zhǔn)，可見(jiàn)波段的光源用于拍照。眼底照相機(jī) 是一種重要的眼科設(shè)備。對(duì)眼底相機(jī)的研宄主要包括對(duì)成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和對(duì)照明系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)。如圖1所示，成像系統(tǒng)由靠近眼睛的接目物鏡，靠近接收器件的成像物鏡，以及接收器 件和顯示器件組成；照明系統(tǒng)由光源，靠近光源的勻光鏡和靠近眼睛的接目物鏡組成。由于 照明系統(tǒng)和成像系統(tǒng)需要共用部分光路，照明系統(tǒng)和成像系統(tǒng)通過(guò)半反半透鏡連接起來(lái)。
[0004] 國(guó)內(nèi)對(duì)于眼底相機(jī)的研宄起步較晚，目前國(guó)內(nèi)使用的眼底相機(jī)多數(shù)依靠從國(guó)外進(jìn) 口，然后再進(jìn)行數(shù)字化改造。國(guó)內(nèi)對(duì)于眼底相機(jī)的研宄還比較有限，相關(guān)的研宄論文比較 少。國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的大多數(shù)眼底相機(jī)存在以下問(wèn)題：設(shè)備需要專業(yè)的醫(yī)生或者護(hù)士進(jìn)行操作，設(shè) 備成本費(fèi)和醫(yī)療費(fèi)用較高，需要用藥物對(duì)人眼進(jìn)行散瞳，而散瞳對(duì)人體具有一定的副作用。 這些都嚴(yán)重限制了眼底相機(jī)的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種基于機(jī)械調(diào)焦式的眼 底相機(jī)成像系統(tǒng)。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的 基于機(jī)械調(diào)焦式的眼底相機(jī)成像系統(tǒng)包括成像系統(tǒng)和照明系所述成像系統(tǒng)由靠近眼睛的 接目物鏡，靠近接收器件的成像物鏡，以及接收器件和顯示器件組成；照明系統(tǒng)由光源，靠 近光源的勻光鏡和靠近眼睛的接目物鏡組成，照明系統(tǒng)和成像系統(tǒng)通過(guò)半反半透鏡連接起 來(lái)，所述成像系統(tǒng)為CCD。
[0007] 本發(fā)明公開(kāi)了另一種基于機(jī)械調(diào)焦式的眼底相機(jī)成像系統(tǒng)，包括成像系統(tǒng)和照明 系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)由靠近眼睛的接目物鏡，靠近接收器件的成像物鏡，以及接收器件和顯 示器件組成；照明系統(tǒng)由光源，靠近光源的勻光鏡和靠近眼睛的接目物鏡組成，照明系統(tǒng)和 成像系統(tǒng)通過(guò)半反半透鏡連接起來(lái)；采用200萬(wàn)像素，1/2英寸CCD作為接收器件的成像系 統(tǒng)，全視場(chǎng)角60°，眼底相機(jī)成像系統(tǒng)總長(zhǎng)不超過(guò)220_，將瞳孔位置作為成像系統(tǒng)的孔徑 光闌，工作距離為30-40mm;
[0008] 根據(jù)下列方法計(jì)算出眼底相機(jī)成像系統(tǒng)的主要參數(shù)：
[0009] 正常人眼的焦距是16. 573mm，成像系統(tǒng)的視場(chǎng)角是±30°，根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的成像 計(jì)算公式可以求出能夠觀察到的眼底線視場(chǎng)為：
[0010] y' jug= f' tan(30。)= 16. 573X tan(30。) = 9. 568mm (I)
[0011] 像面處選用的C⑶為1/2英寸，尺寸為6. 4mmX 4. 8mm，其對(duì)角線高度，即像面高度 為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于機(jī)械調(diào)焦式的眼底相機(jī)成像系統(tǒng)，包括成像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，其特征在于： 所述成像系統(tǒng)由靠近眼睛的接目物鏡，靠近接收器件的成像物鏡，W及接收器件和顯示器 件組成；照明系統(tǒng)由光源，靠近光源的勻光鏡和靠近眼睛的接目物鏡組成，照明系統(tǒng)和成像 系統(tǒng)通過(guò)半反半透鏡連接起來(lái)，所述成像系統(tǒng)為CCD接收器。
2. -種基于機(jī)械調(diào)焦式的眼底相機(jī)成像系統(tǒng)，包括成像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，其特征在于： 所述成像系統(tǒng)由靠近眼睛的接目物鏡，靠近接收器件的成像物鏡，W及接收器件和顯示器 件組成；照明系統(tǒng)由光源，靠近光源的勻光鏡和靠近眼睛的接目物鏡組成，照明系統(tǒng)和成像 系統(tǒng)通過(guò)半反半透鏡連接起來(lái)；采用200萬(wàn)像素，1/2英寸CCD作為接收器件的成像系統(tǒng)， 全視場(chǎng)角60°，眼底相機(jī)成像系統(tǒng)總長(zhǎng)不超過(guò)220mm，將瞳孔位置作為成像系統(tǒng)的孔徑光 闊，工作距離為30-40mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)械調(diào)焦式的眼底相機(jī)成像系統(tǒng)，其特征在于；根據(jù)下 列方法計(jì)算出眼底相機(jī)成像系統(tǒng)的主要參數(shù)： 正常人眼的焦距是16. 573mm，成像系統(tǒng)的視場(chǎng)角是±30°，根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的成像計(jì)算 公式可W求出能夠觀察到的眼底線視場(chǎng)為：
像面處選用的CCD為1/2英寸，尺寸為6. 4mmX4. 8mm，其對(duì)角線高度，即像面高度為；
所W對(duì)于成像系統(tǒng)，系統(tǒng)總放大率0為：
系統(tǒng)總焦距f'等于：
對(duì)于接目物鏡，由正常人眼平行出射的光線經(jīng)過(guò)接目物鏡會(huì)聚后首先成一次中間像， 然后再傳遞給成像物鏡，由于考慮到后組成像物鏡和照明系統(tǒng)的鏡片口徑大小，中間像不 能過(guò)大，否則光束W發(fā)散狀態(tài)入射到成像物鏡，在對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致成像物鏡和照 明系統(tǒng)的鏡片口徑比接目物鏡的還大，選成像系統(tǒng)的工作距離為40mm，接目物鏡的口徑D1 可根據(jù)公式求得： Di= 2X40tan(30° ) = 46. 2mm妨 若取接目物鏡的焦距fi'為35mm，求出由接目物鏡所成中間像的高度y/為：
對(duì)于成像物鏡，成像物鏡的放大倍率0 2為：
根據(jù)理想系統(tǒng)成像計(jì)算公式，成像物鏡的物距12和像距1' 2滿足： r2=eaXi2= -0.19812 巧） 由于系統(tǒng)總長(zhǎng)不超過(guò)220mm，根據(jù)公式可得： -La+L'2= 220-F' 1= 185mm (9) 結(jié)合公式（8)和巧），可W分別求出物距和像距為：L2= -154. 424mm r2= 30. 576mm (10) 再根據(jù)高斯公式：
(11) 求得成像物鏡的焦距f2'=25. 523mm。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于機(jī)械調(diào)焦式的眼底相機(jī)成像系統(tǒng)，包括成像系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)由靠近眼睛的接目物鏡，靠近接收器件的成像物鏡，以及接收器件和顯示器件組成；照明系統(tǒng)由光源，靠近光源的勻光鏡和靠近眼睛的接目物鏡組成，照明系統(tǒng)和成像系統(tǒng)通過(guò)半反半透鏡連接起來(lái)，所述成像系統(tǒng)為CCD。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于機(jī)械調(diào)焦方式的成像系統(tǒng)，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，詳細(xì)的初始參數(shù)計(jì)算和最終的像質(zhì)分析，達(dá)到了使用要求，并且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，使用效果好。
【IPC分類】A61B3-12, A61B3-15, A61B3-14
【公開(kāi)號(hào)】CN104783756
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510216452
【發(fā)明人】勵(lì)彩玲
【申請(qǐng)人】奉化科創(chuàng)科技服務(wù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月27日