CN111436902A - 一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学*** - Google Patents
一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN111436902A CN111436902A CN202010339572.8A CN202010339572A CN111436902A CN 111436902 A CN111436902 A CN 111436902A CN 202010339572 A CN202010339572 A CN 202010339572A CN 111436902 A CN111436902 A CN 111436902A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- illumination
- imaging system
- fundus camera
- light
- imaging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005286 illumination Methods 0.000 title claims abstract description 90
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 45
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 64
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims description 9
- 210000002747 omentum Anatomy 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract description 3
- 210000004087 cornea Anatomy 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000002207 retinal effect Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 4
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 4
- 208000006550 Mydriasis Diseases 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 210000004220 fundus oculi Anatomy 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 description 2
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 201000001320 Atherosclerosis Diseases 0.000 description 1
- 208000024172 Cardiovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 208000002177 Cataract Diseases 0.000 description 1
- 208000010412 Glaucoma Diseases 0.000 description 1
- 206010020772 Hypertension Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 230000002911 mydriatic effect Effects 0.000 description 1
- 208000010125 myocardial infarction Diseases 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 210000001210 retinal vessel Anatomy 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/12—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for looking at the eye fundus, e.g. ophthalmoscopes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/0008—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes provided with illuminating means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/14—Arrangements specially adapted for eye photography
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Eye Examination Apparatus (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学***,包括:照明***、成像***;所述照明***包括多个照明源;多个照明源围绕成像***的主光轴均匀分布,每一个照明源的主光轴均与成像***的主光轴偏转15°,每一个照明源的出光口的中心点与成像***的主光轴之间的距离为7.5mm,所述照明源的工作距离为10mm,成像***的入光口直径为26mm。实现了较好的均匀照明效果,较好地避免了杂散光的产生,实现了较好的杂散光的抑制效果。本发明主要用于眼科医疗设备技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及眼科医疗设备技术领域,特别涉及一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学***。
背景技术
眼底相机主要由照明***、成像***和图像传感器组成,照明***将眼底视网膜照亮,成像***将视网膜上的毛细血管成像到图像传感器。眼底相机可用于检查和判断眼科疾病和全身性疾病,如青光眼、白内障、高血压、动脉粥样硬化、心肌梗死、心血管疾病等对视网膜血管的宽度、曲折和分支角度等特征产生的影响。相对于临床医学上常用的检查设备,比如检眼镜(Ophthalmoscope)、裂隙灯显微镜(Slit lamp microscope)、扫描激光检眼镜(Scanning laser ophthalmoscope)、光学相干层析成像(Optical coherencetomography)等,眼底相机的可实时无创眼底成像检查已成为最经济、最常用的医用光学检查手段之一,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。这其中,如何设计一种简单、体积小、低成本、可实现较好的杂散光的抑制效果的光学***,是眼底相机光学***设计的难点。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学***,以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题,至少提供一种有益的选择或创造条件。
本发明解决其技术问题的解决方案是:一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学***,包括:照明***、成像***;所述照明***包括多个照明源;多个照明源围绕成像***的主光轴均匀分布,每一个照明源的主光轴均与成像***的主光轴偏转15°,每一个照明源的出光口的中心点与成像***的主光轴之间的距离为7.5mm,所述照明源的工作距离为10mm,成像***的入光口直径为26mm。
进一步,所述照明源的发出光的波长范围位于近红外波长范围内。通过发出这样的光使得人眼不敏感,方便检测,实现了免散瞳照明。
进一步,所述照明源的发出光的波长为940nm。
进一步,所述成像***包括:共光轴设置的网膜物镜组和成像镜组,所述网膜物镜组用于第一次成像,矫正部分人眼像差,所述成像镜组用于第二次成像,矫正剩余人眼像差和***像差。通过两次矫正的方式,最大程度的消除了人眼像差。
进一步,所述网膜物镜组的视场角度为30°至45°,所述成像镜组的视场角度为65°。
进一步,所述网膜物镜组为冉斯登目镜组。
进一步,所述照明源的数量为六个。
本发明的有益效果是:实现了较好的均匀照明效果,较好地避免了杂散光的产生,实现了较好的杂散光的抑制效果。***设计结构简单、体积小巧,像差矫正效果好,成像质量高。通过实现视网膜的免散瞳拍摄,达到了无创检查的目的。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1所示为本眼底相机光学***的光路图;
图2所示为照明源的光路图;
图3所示为照明源作用在角膜上反射光的原理示意图;
图4所示为成像***结构示意图;
图5所示为成像***的MTF曲线图;
图6所示为成像***的点列图;
图7所示为成像***的场曲、畸变图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据本发明实施例,图1提供了一种采用非共轴环形阵列照明方式的眼底相机光学***,为了方便描述,将本眼底相机光学***应用到人眼模型上,为此,在成像***的800的像面上设置COMS感光芯片600,利用COMS感光芯片600作为图像传感器。
如图1所示构建***,包括:照明***700、成像***800;所述照明***包括多个照明源200(图1只画出两个);多个照明源200围绕成像***800的主光轴810均匀分布。照明源200包括匀光镜组和LED点光源,所述LED点光源的发光角度为30°,LED点光源的工作距离为6.5mm,所述工作距离即LED点光源到匀光镜组之间的距离。而,照明源200的工作距离为10mm,所述工作距离即匀光镜组的出光口的中心点到人眼模型的角膜110之间的距离。
参考图2,每一个照明源200的主光轴230均与成像***800的主光轴810偏转为β,所述β等于15°,每一个照明源200的出光口的中心点与成像***800的主光轴810之间的距离为h,所述h等于7.5mm,,成像***800的入光口直径为26mm。其中,所述成像***800包括:共光轴设置的网膜物镜组400和成像镜组500,所述网膜物镜组400用于第一次成像,矫正部分人眼像差,所述成像镜组500用于第二次成像,矫正剩余人眼像差和***像差。
照明***700包括六个照明源200,每一个照明源200均有匀光镜组和点光源构成。每个匀光镜组包括两个正光焦度的平凸透镜。六个照明源200环形分布于网膜物镜组400的前端。在本发明实施例中,使用光学设计软件ZEMAX设计照明源200的多重结构,以人眼模型的角膜110表面为全局坐标参考面,六个照明源在相对主光轴偏转15°,偏心7.5mm条件下360°平均分布,照明源200的多重结构参数如表1所示。其中,Config1为第一照明源,Config1为第二照明源,Config1为第三照明源,Config1为第四照明源,Config1为第五照明源,Config1为第六照明源。
表1照明源空间分布数据
Operand | Config1 | Config2 | Config3 | Config4 | Config5 | Config6 |
CATX | -15 | -15 | -15 | -15 | -15 | -15 |
CADY | -7.5 | -7.5 | -7.5 | -7.5 | -7.5 | -7.5 |
CATZ | 0 | 60 | 120 | 180 | 240 | 300 |
在一些优选的实施方式中,照明源200发出为近处红外波段的光,即所述LED点光源发出的光为近红外波段的光,通过发出这样的光使得人眼不敏感,方便检测,在一些实施例中,照明源200发出的光为940nm。
如图3所示,由于多个照明源200围绕成像***800的主光轴810设置,组成环形出光的照明***700。在该照明***700中,照明源200发出的光以一定的角度射入到角膜110的表面,使得角膜110的表面的反射光120(杂光)以一定的角度反射出来,通过设置每一个照明源200与成像***800的主光轴810之间的偏转角度,设置每一个照明源200的出光口的中心点与成像***800的主光轴810之间的距离。使得角膜110的表面的反射光120不会进入到成像***800,从而实现抑制杂光的作用。
本实施例采用lighttools杂光分析软件对眼底反射杂光建模分析,设置光源功率为100W,点光源的发散角为30°时,追迹1×106根光线,角膜110的表面反射率为4%,网膜物镜组400的表面反射率为2%,CMOS感光芯片600上探测到能量为0,说明角膜110的杂光全部溢出成像***800,此设计实现了较好的杂散光的抑制作用。
在此,照明源200的数量为六个时,照明效果较好。在本发明实施例中,采用lighttools杂光分析软件对眼底照明均匀性建模分析,设置光源功率为100W,光源发散角为30°时,追迹1×106根光线,根据仿真结果,眼底中心区域功率密度约为0.084W/mm2,最大功率密度为0.086W/mm2,30°照明区域内半径85%处的功率密度约为0.070W/mm2。根据均匀度U的定义Φcenter为照明中心区域的功率密度,Φ85%为照明区域半径85%处的功率密度,Φmax为照明区域内的最大功率密度,计算可得U=83.7%,说明本实施例中才有六个照明源200的方案可以实现了较好的眼底均匀照明效果。通过以上配置,本发明实施例中的照明***总长度可以实现不大于18mm。降低了整个眼底相机光学***的尺寸。
如图4所示,提供了由人眼模型(Gullstrand-Le Grand)、成像***800和CMOS感光芯片600组成的光路中,各个光学元件的参数:
表3成像***800镜面的数据
使得,网膜物镜组400的视场角度为30°至45°,所述成像镜组500的视场角度为65°。本实施例使用像元大小为5.5μm×5.5μm的BASLER相机作为CMOS感光芯片600,要求分辨视网膜6μm结构,通过公式N=1000/2α(N为极限分辨率,α为像素尺寸),可得出成像***800的极限分辨率为91lp/mm。通过公式ψ=1.22λ/D(ψ为像元尺寸d与光学***焦距f的比值,D为入瞳直径,λ为中心波长),可得出衍射极限光圈值为4.8。其中,在本实施例中,所述网膜物镜组的入光口直径为26mm。通过以上成像***800的配置,成像***800总长度不大于75mm。最终的成像***800的参数为表3所示:
表3成像***的参数
波长(nm) | 935~945 |
眼底成像范围 | ±5.24 |
视网膜分辨率(μm) | 6 |
瞳孔直径(mm) | 2 |
***总长度(mm) | ≤130 |
畸变率(%) | <5 |
MTF值 | >0.2@91lp/mm |
图5是本发明实施例的成像***800调制传递函数MTF曲线图,如图5所示,当奈奎斯特频率为911p/mm时,MTF值大于0.2,满足成像***使用BASLER相机要求。图6是本发明实施例的成像***点列图,图7是本发明实施例的成像***场曲、畸变图。如图6、图7所示,艾里斑半径为8.602μm,最大RMS半径为4.135μm,像质接近衍射极限。全视场场曲小于0.2mm,畸变率小于5%。此成像***纠正效果好,成像质量高。
通过照明***700和成像***800的非共轴设计,和六个环形排列的照明源200,在实现较好的均匀照明效果的同时,有效地抑制了杂散光对成像***的干扰;采用人眼不敏感的近红外LED光源,避免了眼底照相过程中的散瞳处理。整体照明***700总长度可以做到不大于18mm,成像***800总长度可以做到不大于75mm,整体设计结构简单、体积小巧、具有低成本,可手持便于携带等优点。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对所述实施例进行了描述,但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例,而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释,从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外,上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述,其目的是为了提供有用的描述,而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。
Claims (7)
1.一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学***,其特征在于,包括:照明***、成像***;所述照明***包括多个照明源;多个照明源围绕成像***的主光轴均匀分布,每一个照明源的主光轴均与成像***的主光轴偏转15°,每一个照明源的出光口的中心点与成像***的主光轴之间的距离为7.5mm,所述照明源的工作距离为10mm,成像***的入光口直径为26mm。
2.根据权利要求1所述的一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学***,其特征在于:所述照明源的发出光的波长范围位于近红外波长范围内。
3.根据权利要求2所述的一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学***,其特征在于:所述照明源的发出光的波长为940nm。
4.根据权利要求1所述的一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学***,其特征在于:所述成像***包括:共光轴设置的网膜物镜组和成像镜组,所述网膜物镜组用于第一次成像,矫正部分人眼像差,所述成像镜组用于第二次成像,矫正剩余人眼像差和***像差。
5.根据权利要求4所述的一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学***,其特征在于:所述网膜物镜组的视场角度为30°至45°,所述成像镜组的视场角度为65°。
6.根据权利要求4所述的一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学***,其特征在于:所述网膜物镜组为冉斯登目镜组。
7.根据权利要求1所述的一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学***,其特征在于:所述照明源的数量为六个。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010339572.8A CN111436902A (zh) | 2020-04-26 | 2020-04-26 | 一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学*** |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010339572.8A CN111436902A (zh) | 2020-04-26 | 2020-04-26 | 一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学*** |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111436902A true CN111436902A (zh) | 2020-07-24 |
Family
ID=71654714
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010339572.8A Pending CN111436902A (zh) | 2020-04-26 | 2020-04-26 | 一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学*** |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111436902A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113208559A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-06 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种大视场免散瞳宽屈光补偿的眼底成像光学*** |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103300816A (zh) * | 2013-05-30 | 2013-09-18 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种眼底相机的环形照明装置 |
CN104083145A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-08 | 温州雷蒙光电科技有限公司 | 一种眼底照相机 |
CN108814545A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-11-16 | 北京理工大学 | 一种与智能手机结合使用的免散瞳眼底相机 |
CN110582224A (zh) * | 2017-04-28 | 2019-12-17 | 株式会社尼康 | 眼科装置 |
CN110811542A (zh) * | 2018-08-14 | 2020-02-21 | 晋弘科技股份有限公司 | 眼底相机 |
US20210000342A1 (en) * | 2018-03-08 | 2021-01-07 | Camereyes Ltd. | Digital fundus camera |
CN212788463U (zh) * | 2020-04-26 | 2021-03-26 | 佛山科学技术学院 | 一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学*** |
-
2020
- 2020-04-26 CN CN202010339572.8A patent/CN111436902A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103300816A (zh) * | 2013-05-30 | 2013-09-18 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种眼底相机的环形照明装置 |
CN104083145A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-08 | 温州雷蒙光电科技有限公司 | 一种眼底照相机 |
CN110582224A (zh) * | 2017-04-28 | 2019-12-17 | 株式会社尼康 | 眼科装置 |
US20200054211A1 (en) * | 2017-04-28 | 2020-02-20 | Nikon Corporation | Ophthalmic apparatus |
US20210000342A1 (en) * | 2018-03-08 | 2021-01-07 | Camereyes Ltd. | Digital fundus camera |
CN108814545A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-11-16 | 北京理工大学 | 一种与智能手机结合使用的免散瞳眼底相机 |
CN110811542A (zh) * | 2018-08-14 | 2020-02-21 | 晋弘科技股份有限公司 | 眼底相机 |
CN212788463U (zh) * | 2020-04-26 | 2021-03-26 | 佛山科学技术学院 | 一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学*** |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113208559A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-06 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种大视场免散瞳宽屈光补偿的眼底成像光学*** |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10129450B2 (en) | System and method for ophthalmological imaging adapted to a mobile processing device | |
CA2748282C (en) | Systems and methods for measuring the shape and location of an object | |
US3770342A (en) | Device for lighting and examining a cavity | |
US7303281B2 (en) | Method and device for determining refractive components and visual function of the eye for vision correction | |
US20100110379A1 (en) | Optimizing vision correction procedures | |
US9089291B2 (en) | System and method for ocular aberrometry and topography using plenoptic imaging | |
AU2012254086A1 (en) | Measurement/display/record/playback of wavefront data for use in vision correction procedures | |
Nowakowski et al. | Investigation of the isoplanatic patch and wavefront aberration along the pupillary axis compared to the line of sight in the eye | |
TW200404512A (en) | Aberration and corneal topography measurement | |
AU2015284130B2 (en) | System and method for corneal topography with flat panel display | |
US10492680B2 (en) | System and method for corneal topography with flat panel display | |
CN210810966U (zh) | 大视场眼底高分辨力成像*** | |
CN212788463U (zh) | 一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学*** | |
CN111436902A (zh) | 一种基于非共轴阵列照明的眼底相机光学*** | |
CN110996761B (zh) | 用于执行眼睛的宽视野眼底照相成像的非散瞳、非接触***和方法 | |
US4755044A (en) | Remote ophthalmoscope and fundus photography unit | |
US7275828B2 (en) | Eye refractive power measurement apparatus | |
Sinha et al. | iTrace–A ray tracing aberrometer | |
JPWO2019163911A1 (ja) | 眼科光学系、眼科装置、及び眼科システム | |
CN111308701B (zh) | Oct眼底大视场高分辨率成像的光学*** | |
CN209966343U (zh) | 一种透镜模块以及具有该透镜模块的眼底相机 | |
CN208640676U (zh) | 一种oct眼底成像视度补偿光学*** | |
Siedlecki et al. | New shape of videokeratometric illuminator | |
CN113261917A (zh) | 一种宽视场免散瞳宽屈光补偿的共光路红外眼底成像*** | |
Iroshnikov et al. | Adaptive optics in ophthalmology |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |