基于机械调焦式的眼底相机成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种眼底相机，尤其涉及一种基于机械调焦式的眼底相机成像系统， 属于医学眼底成像领域。
【背景技术】
[0002] 人眼视网膜，又叫眼底，是一层结构高度复杂的薄膜，是人眼的重要组成部分。视 网膜在眼睛里的地位相当于成像系统的接收器。眼视网膜上分布着大量的血管，对人眼视 网膜上的血管脉络进行观测，可以为医生进行许多眼部疾病，甚至是全身许多疾病的诊断 提供重要依据。例如，糖尿病性视网膜病变是糖尿病患者致盲的主要原因，已经成为患者致 盲的四大病变之一。糖尿病正在成为一种全球性流行病，全世界有3. 47亿人患有糖尿病， 据预测，在今后10年内，由糖尿病造成的死亡总数将增加50%以上，到2030年糖尿病将成 为全球第七大死亡原因。发现糖尿病后，除了在医生指导下严格控制血糖、血压和血脂外， 还需要定期检查眼底，根据病情及时进行治疗，防止新生血管发生，保存一定视力。对于湿 性老年性黄斑变性不治则导致100%致盲，早期发现是关键，而且早期治疗效果显著。在患 者出现明显视力障碍之前，提前进行视网膜检查，是及时发现病变、及时治疗的唯一有效途 径。此外，像冠心病、高血压等疾病，也可以通过进行早期的视网膜筛查，及早发现、进行及 时治疗。眼底照相机便是用于对眼底病变进行检查的眼科设备，是医生进行视网膜检查的 重要手段。
[0003] 眼底相机是一种用于观察人眼视网膜病变的重要眼科设备，在临床上有着重要的 应用。眼底相机的光学系统包括照明系统和成像系统，工作谱段覆盖近红外和可见光，近红 外与可见光照明系统实现对眼底均匀、充分的照明，成像系统实现将视网膜最终成像在位 于最佳像面的传感器上。具体的工作过程为由光源发出的光依次经过匀光镜透射、半反半 透镜的反射以及接目物镜透射后入射到人眼。进入眼睛的光由眼底反射后出射，经过接目 物镜收集后先成一次中间像，再由成像物镜将中间像成像到接收器上，并最后经过显示器 件显示出来。为了同时满足医生观察和拍摄的需要，光源一般选用可见光和近红外波长两 种。近红外波段的光源用于医生进行观察和瞄准，可见波段的光源用于拍照。眼底照相机 是一种重要的眼科设备。对眼底相机的研宄主要包括对成像系统的设计和对照明系统的设 计。如图1所示，成像系统由靠近眼睛的接目物镜，靠近接收器件的成像物镜，以及接收器 件和显示器件组成；照明系统由光源，靠近光源的匀光镜和靠近眼睛的接目物镜组成。由于 照明系统和成像系统需要共用部分光路，照明系统和成像系统通过半反半透镜连接起来。
[0004] 国内对于眼底相机的研宄起步较晚，目前国内使用的眼底相机多数依靠从国外进 口，然后再进行数字化改造。国内对于眼底相机的研宄还比较有限，相关的研宄论文比较 少。国内开发的大多数眼底相机存在以下问题：设备需要专业的医生或者护士进行操作，设 备成本费和医疗费用较高，需要用药物对人眼进行散瞳，而散瞳对人体具有一定的副作用。 这些都严重限制了眼底相机的使用。
【发明内容】
[0005] 鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于机械调焦式的眼 底相机成像系统。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：相较于现有技术，本发明提供的 基于机械调焦式的眼底相机成像系统包括成像系统和照明系所述成像系统由靠近眼睛的 接目物镜，靠近接收器件的成像物镜，以及接收器件和显示器件组成；照明系统由光源，靠 近光源的匀光镜和靠近眼睛的接目物镜组成，照明系统和成像系统通过半反半透镜连接起 来，所述成像系统为CCD。
[0007] 本发明公开了另一种基于机械调焦式的眼底相机成像系统，包括成像系统和照明 系统，所述成像系统由靠近眼睛的接目物镜，靠近接收器件的成像物镜，以及接收器件和显 示器件组成；照明系统由光源，靠近光源的匀光镜和靠近眼睛的接目物镜组成，照明系统和 成像系统通过半反半透镜连接起来；采用200万像素，1/2英寸CCD作为接收器件的成像系 统，全视场角60°，眼底相机成像系统总长不超过220_，将瞳孔位置作为成像系统的孔径 光阑，工作距离为30-40mm;
[0008] 根据下列方法计算出眼底相机成像系统的主要参数：
[0009] 正常人眼的焦距是16. 573mm，成像系统的视场角是±30°，根据光学系统的成像 计算公式可以求出能够观察到的眼底线视场为：
[0010] y' jug= f' tan(30。)= 16. 573X tan(30。) = 9. 568mm (I)
[0011] 像面处选用的C⑶为1/2英寸，尺寸为6. 4mmX 4. 8mm，其对角线高度，即像面高度 为：
【主权项】
1. 一种基于机械调焦式的眼底相机成像系统，包括成像系统和照明系统，其特征在于： 所述成像系统由靠近眼睛的接目物镜，靠近接收器件的成像物镜，W及接收器件和显示器 件组成；照明系统由光源，靠近光源的匀光镜和靠近眼睛的接目物镜组成，照明系统和成像 系统通过半反半透镜连接起来，所述成像系统为CCD接收器。
2. -种基于机械调焦式的眼底相机成像系统，包括成像系统和照明系统，其特征在于： 所述成像系统由靠近眼睛的接目物镜，靠近接收器件的成像物镜，W及接收器件和显示器 件组成；照明系统由光源，靠近光源的匀光镜和靠近眼睛的接目物镜组成，照明系统和成像 系统通过半反半透镜连接起来；采用200万像素，1/2英寸CCD作为接收器件的成像系统， 全视场角60°，眼底相机成像系统总长不超过220mm，将瞳孔位置作为成像系统的孔径光 阔，工作距离为30-40mm。
3. 根据权利要求2所述的基于机械调焦式的眼底相机成像系统，其特征在于；根据下 列方法计算出眼底相机成像系统的主要参数： 正常人眼的焦距是16. 573mm，成像系统的视场角是±30°，根据光学系统的成像计算 公式可W求出能够观察到的眼底线视场为：
像面处选用的CCD为1/2英寸，尺寸为6. 4mmX4. 8mm，其对角线高度，即像面高度为；
所W对于成像系统，系统总放大率0为：
系统总焦距f'等于：
对于接目物镜，由正常人眼平行出射的光线经过接目物镜会聚后首先成一次中间像， 然后再传递给成像物镜，由于考虑到后组成像物镜和照明系统的镜片口径大小，中间像不 能过大，否则光束W发散状态入射到成像物镜，在对系统设计过程中会导致成像物镜和照 明系统的镜片口径比接目物镜的还大，选成像系统的工作距离为40mm，接目物镜的口径D1 可根据公式求得： Di= 2X40tan(30° ) = 46. 2mm妨 若取接目物镜的焦距fi'为35mm，求出由接目物镜所成中间像的高度y/为：
对于成像物镜，成像物镜的放大倍率0 2为：
根据理想系统成像计算公式，成像物镜的物距12和像距1' 2满足： r2=eaXi2= -0.19812 巧） 由于系统总长不超过220mm，根据公式可得： -La+L'2= 220-F' 1= 185mm (9) 结合公式（8)和巧），可W分别求出物距和像距为：L2= -154. 424mm r2= 30. 576mm (10) 再根据高斯公式：
(11) 求得成像物镜的焦距f2'=25. 523mm。
【专利摘要】本发明提供了一种基于机械调焦式的眼底相机成像系统，包括成像系统和照明系统，所述成像系统由靠近眼睛的接目物镜，靠近接收器件的成像物镜，以及接收器件和显示器件组成；照明系统由光源，靠近光源的匀光镜和靠近眼睛的接目物镜组成，照明系统和成像系统通过半反半透镜连接起来，所述成像系统为CCD。本发明设计了一种基于机械调焦方式的成像系统，通过优化结构，详细的初始参数计算和最终的像质分析，达到了使用要求，并且设计简单，使用效果好。
【IPC分类】A61B3-12, A61B3-15, A61B3-14
【公开号】CN104783756
【申请号】CN201510216452
【发明人】励彩玲
【申请人】奉化科创科技服务有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月27日