CN110236484B - 大视场眼底高分辨力成像*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了大视场眼底高分辨力成像***，包括网膜物镜组、调焦镜、反射镜、成像透镜组和成像面，人眼的出射光依次透过网膜物镜组、调焦镜、反射镜和成像透镜组，成像透镜组将反射镜的出射光成像在所述成像面上，反射镜的形状为环状中空。本发明***结构较为简单，实现了高质量成像，所述反射镜与人眼瞳孔共轭，只允许成像光线通过，避免了网膜物镜组的反射光进入成像光路中，有效抑制杂光。
Description
技术领域
本发明涉及眼底医学成像技术领域，更具体地说涉及大视场眼底高分辨力成像***。
背景技术
眼底相机是一种通过照明***将眼底照亮，再通过成像***将眼底成像到CCD或CMOS相机的感光芯片上，进而获取眼底图像的医疗仪器。眼底相机用于检查眼底如察视网膜、视神经盘、血管分布等是否异常，对于眼科疾病以及血管相关性疾病的诊断和预防具有重要意义。大型眼底相机设备价格昂贵，且便携性差，需要的专业医护人员进行操作，为了普及眼底检查，需要一种体积小、低成本、易操作的手持式眼底相机。
专利CN108309228A实现了一种全视场角30°，***总长不超过250mm的便携式眼底相机。该眼底相机成像***由接目物镜与成像物镜组成，其光路较为简单，但只有30°的眼底探测视场，获取眼底信息较少，医生难以准确判断病情。
专利CN104224109A实现了一种结合OCT***的眼底相机，可用于获取不同屈光的人眼眼底的良好OCT断层扫描图像，但其***相当复杂，便携性差，不适用于眼底检查的普及。
现有技术中的眼底相机光学***探测全视场角较小，能获取的眼底信息较少，且结构复杂，便携性差，不适用于眼底检查的普及，同时部分***加入偏振分光棱镜，能量利用率低。
发明内容
本发明提供一种结构简单，适用于眼底检查的大视场眼底高分辨力成像***。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
大视场眼底高分辨力成像***，包括网膜物镜组、调焦镜、反射镜、成像透镜组和成像面，人眼的出射光依次透过网膜物镜组、调焦镜、反射镜和成像透镜组，成像透镜组将反射镜的出射光成像在所述成像面上，反射镜的形状为环状中空。
作为上述技术方案的进一步改进，所述网膜物镜组包括第一透镜、第二透镜和第三透镜。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一透镜与第二透镜组成第一双胶合透镜，第三透镜为非球面单透镜。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一透镜的曲率半径为-124.337mm；
所述第二透镜的前表面曲率半径为-24.123mm，后表面曲率半径为-71.562mm；
所述第三透镜的前表面曲率半径为40.025mm，后表面曲率半径为-95.331mm。
作为上述技术方案的进一步改进，所述成像透镜组包括第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第四透镜和第五透镜组成双分离透镜，所述第七透镜和第八透镜组成第二双胶合透镜，所述第六透镜为单透镜。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第四透镜的前表面曲率半径为91.324mm，后表面曲率半径为52.348mm；
所述第五透镜的前表面曲率半径为-245.924mm，后表面曲率半径为48.468mm；
所述第六透镜的前表面曲率半径为85.364mm，后表面曲率半径为-114.672mm；
所述第七透镜的曲率半径为29.068mm；
所述第八透镜的前表面曲率半径为-15.637mm，后表面曲率半径为31.268mm。
作为上述技术方案的进一步改进，所述反射镜的内半径为5mm，所述反射镜的外半径为12mm。
作为上述技术方案的进一步改进，所述调焦镜为弯月形厚透镜。
作为上述技术方案的进一步改进，所述成像面为CCD相机或CMOS相机的感光芯片。
本发明的有益效果是：本发明***结构较为简单，实现了高质量成像，所述反射镜与人眼瞳孔共轭，只允许成像光线通过，避免了网膜物镜组的反射光进入成像光路中，有效抑制杂光。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是实施例成像***的结构示意图；
图2是实施例成像***的MTF曲线图；
图3是实施例成像***的点列图；
图4是实施例成像***的光线光扇图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
实施例1，参照图1，大视场眼底高分辨力成像***，包括自前向后依次设置的网膜物镜组100、调焦镜200、反射镜300、成像透镜组400和成像面500，人眼的出射光依次透过网膜物镜组100、调焦镜200、反射镜300和成像透镜组400，成像透镜组400将反射镜300的出射光成像在所述成像面500上，反射镜300的形状为环状中空。
本实施例中设置人眼模型600，所述人眼模型600设置在所述网膜物镜组100的前方，所述人眼模型600为Gullstrand-Le Grand标准人眼模型，可以模拟人眼像差。
所述网膜物镜组100用于承接被照明***照亮的人眼眼底发出的光线，所述调焦镜200用于补偿人眼屈光不正常的近视或远视的情况，所述反射镜300与主光轴夹角为45°，所述成像透镜组400用于将眼底图像成像在成像面500。
所述照明***为常规的照明***，主要用于照亮人眼眼底。
照明***将人眼眼底照亮，眼底作为二次光源发出出射光，出射光经过玻璃体、晶状体、瞳孔、前房、角膜等折射率、厚度完全不同人眼结构后，接近于平行光出射。其中，瞳孔作为眼底成像光学***的孔径光阑，限制成像光束经过瞳孔的直径Φ＝2mm，与照明***在人眼瞳孔处形成的环形光斑互不干扰。
所述人眼模型600的出射光的最大视场角与主光轴夹角接近于±30°，经过一段24mm左右的工作距离后到达网膜物镜组100，网膜物镜组100的透镜直径大于40mm，出射光经过网膜物镜组100后进行一次成像，这一次成像不进行像质优化。
所述网膜物镜组100的出射光透过调焦镜200，所述调焦镜200用于补偿人眼屈光不正常的近视或远视的情况。调焦镜200与网膜物镜组100共同设变量，控制不同视场的光线在反射镜300的高度，其所述调焦镜200的后工作距离大于30mm，满足置放反射镜300的要求。
光线通过调焦镜200的调焦后射向反射镜300，光线穿过所述反射镜300的中空部分，作为成像光线射入成像透镜组400，所述成像光线经过成像透镜组400后，所述成像透镜组400将携带眼底信息的成像光线成像在成像面500上。所述成像光线经过反射镜300后经过一段15mm左右的后工作距离到成像透镜组400，成像透镜组400最大透镜直径在11mm左右，最大空气间隔为7mm左右，后工作距离为23mm左右。
所述反射镜300的形状为环状中空，与所述人眼模型600共轭，所述反射部分避免了网膜物镜组100的反射光进入成像光路中，有效抑制杂光。
本发明***结构较为简单，实现了高质量成像，所述反射镜300与人眼瞳孔共轭，只允许成像光线通过，避免了网膜物镜组100的反射光进入成像光路中，有效抑制杂光。
作为优选的实施方式，所述网膜物镜组100包括第一透镜101、第二透镜102和第三透镜103。
作为优选的实施方式，所述第一透镜101与第二透镜102组成第一双胶合透镜，第三透镜103为非球面单透镜。
网膜物镜组100由第一双胶合透镜与非球面单透镜组成，所述第一双胶合透镜可用于消除色差，非球面单透镜主要用于消除部分人眼像差。
作为优选的实施方式，所述第一透镜101的曲率半径为-124.337mm；
所述第二透镜102的前表面曲率半径为-24.123mm，后表面曲率半径为-71.562mm；
所述第三透镜103的前表面曲率半径为40.025mm，后表面曲率半径为-95.331mm。
作为优选的实施方式，所述成像透镜组400包括第四透镜401、第五透镜402、第六透镜403、第七透镜404和第八透镜405。
作为优选的实施方式，所述第四透镜401和第五透镜402组成双分离透镜，所述第七透镜404和第八透镜405组成第二双胶合透镜，所述第六透镜403为单透镜。
所述成像透镜组400采用典型广角目镜——双胶合透镜+单透镜+双胶合透镜的组合透镜组为初始结构，其中第一个双胶合透镜主要用于平衡像差，考虑到大视场***场曲较大，本发明将用于平衡像差的第一个双胶合透镜进行正负光焦度分离，以校正场曲，得到双分离透镜，因此本发明中成像透镜组400包括双分离透镜、单透镜和第二双胶合透镜，其中单透镜和第二双胶合透镜构成接目镜。
作为优选的实施方式，所述第四透镜401的前表面曲率半径为91.324mm，后表面曲率半径为52.348mm；
所述第五透镜402的前表面曲率半径为-245.924mm，后表面曲率半径为48.468mm；
所述第六透镜403的前表面曲率半径为85.364mm，后表面曲率半径为-114.672mm；
所述第七透镜404的曲率半径为29.068mm；
所述第八透镜405的前表面曲率半径为-15.637mm，后表面曲率半径为31.268mm。
作为优选的实施方式，所述反射镜300的内半径为5mm，所述反射镜300的外半径为12mm。
所述反射镜300的中空部分允许成像光线通过，所述反射镜300的中空部分与人眼瞳孔共轭，共同起到消***杂光的作用。
作为优选的实施方式，所述成像面500为CCD相机或CMOS相机的感光芯片。
所述成像面500用于吸收透过反射镜300的成像光线，并形成清晰成像。
作为优选的实施方式，所述调焦镜200为弯月形厚透镜。
所述调焦镜200为弯月形厚透镜，用于调节人眼的屈光不正常视度，使得眼底光线在CCD相机或CMOS相机的感光芯片上清晰成像，得到眼底图像，同时，对于场曲的校正也起到一定的作用。
参考图2，图2为本***的MTF曲线图，MTF曲线在奈奎斯特频率145lp/mm处大于0.3，可分辨眼底6μm结构，视网膜毛细血管的平均管径为6～9μm，说明了本***具有高眼底分辨力。
参考图3，图3为本***的点列图，点列图表明各视场的RMS半径均小于4.278μm，与衍射极限艾里斑大小可比拟，说明本***像质高。
参考图4，图4为本***的光线光扇图，光线光扇图最大缩放比例为±20μm，说明在像面处各视场像差小，本***像差校正能力强。
本***实现55°大视场眼底成像，获取眼底信息增加，有利于医生更加准确判断患者病情。
本***实现分辨眼底6μm结构，成像质量高，MTF在70lp/mm处大于0.6，在145lp/mm处大于0.3，最大RMS半径为4.278μm。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (4)
1.大视场眼底高分辨力成像***，其特征在于，包括网膜物镜组、调焦镜、反射镜、成像透镜组和成像面，人眼的出射光依次透过网膜物镜组、调焦镜、反射镜和成像透镜组，成像透镜组将反射镜的出射光成像在所述成像面上，反射镜的形状为环状中空；
所述网膜物镜组包括第一透镜、第二透镜和第三透镜；
所述第一透镜与第二透镜组成第一双胶合透镜，第三透镜为非球面单透镜；
所述第一透镜的曲率半径为-124.337mm；
所述第二透镜的前表面曲率半径为-24.123mm，后表面曲率半径为-71.562mm；
所述第三透镜的前表面曲率半径为40.025mm，后表面曲率半径为-95.331mm；所述成像透镜组包括第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜和第八透镜；所述第四透镜和第五透镜组成双分离透镜，所述第七透镜和第八透镜组成第二双胶合透镜，所述第六透镜为单透镜；所述第四透镜的前表面曲率半径为91.324mm，后表面曲率半径为52.348mm；
所述第五透镜的前表面曲率半径为-245.924mm，后表面曲率半径为48.468mm；
所述第六透镜的前表面曲率半径为85.364mm，后表面曲率半径为-114.672mm；
所述第七透镜的曲率半径为29.068mm；
所述第八透镜的前表面曲率半径为-15.637mm，后表面曲率半径为31.268mm。
2.根据权利要求1所述的大视场眼底高分辨力成像***，其特征在于：所述反射镜的内半径为5mm，所述反射镜的外半径为12mm。
3.根据权利要求1所述的大视场眼底高分辨力成像***，其特征在于：所述调焦镜为弯月形厚透镜。
4.根据权利要求1所述的大视场眼底高分辨力成像***，其特征在于：所述成像面为CCD相机或CMOS相机的感光芯片。
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