专利名称：一种大视场折反式眼底相机光学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大视场折反式眼底相机光学系统，属于医用光学仪器领域。
背景技术：
眼底相机是ー种传统的医疗设备，用以观测、记录人眼视网膜图像。眼底相机虽是以视网膜成像为目的，但是其照明光路更为复杂，照明光路引入的杂光和鬼像是影响其成像质量的主要因素，也是设计难点所在。杂光主要源于眼球光学系统和透射式网膜物镜对照明光的反射，其他部分的杂散光在设计中不予考虑。通常，眼球光学结构的中间反射光用瞳孔分离的方法来消除，即采用环形照明。透射式网膜物镜的中间反射光传统的解决办法是在照明光路中使用挡板即黒点 板。然而，黒点板不仅会使得眼底图像的中央区域有阴影，而且由于其位置对杂光的控制非常敏感，给相机的装调带来难度。为彻底解决透射式网膜物镜带来杂光和鬼像的问题，目前出现了若干反射式网膜物镜的设计，特别是离轴两反的系统。基于离轴两反网膜物镜的折反混合式眼底相机还未见到报道，这种折反结构可以避免上述中间反射光的影响，并且具有结构紧凑、内调焦屈光度补偿和大视场的优点。蔡司公司US2010/0014052和W02009/143976A1两篇专利均提及了一种离轴反射式网膜物镜系统的设计，其中后者设计了基于这种离轴两反网膜物镜的全反式眼底相机光学系统，照明光路和成像光路均为反射式系统。该系统的技术缺陷在于(I)眼底成像视场小，只有30°以内的视场可以满足视网膜成像要求；(2)整个系统选择全反射式，光路的折叠复杂化了光学结构，并且系统缺少补偿屈光度的调焦镜组；(3)系统网膜物镜的自由曲面面型、离轴和倾斜不具备对称性，过于复杂，不利于系统的加工制造和结构装调。
发明内容
为解决现有技术存在的技术问题，包括全折射式系统的杂散光，全反式的系统成像视场小、结构复杂、无屈光度补偿以及离轴网膜物镜制造和装调难度大等问题，现提供一种大视场折反式眼底相机光学系统。本发明是这样实现的，一种大视场折反式眼底相机光学系统，包括成像光路和照明光路两部分，成像光路和照明光路共用反射式网膜物镜主镜、反射式网膜物镜次镜和中空反射镜，该系统还包括折射式照明中继镜组、照明光阑、折射式照明聚光镜组组、光源、折射式调焦镜组、折射式聚焦成像镜组和相机；所述的反射式网膜物镜主镜和反射式网膜物镜次镜的自由曲面面型关于子午面对称，所述的反射式网膜物镜主镜和反射式网膜物镜次镜的离轴和倾斜只限于子午面内；所述的照明光路中光源发出的光经过折射式照明聚光镜组、照明光阑、折射式照明中继镜组在中空反射镜处形成一个中间像，再经过反射式网膜物镜次镜、反射式网膜物镜主镜、通光孔径，最終照明眼底；所述的成像光路中眼底的反射光通过通光孔径，反射式网膜物镜主镜、反射式网膜物镜次镜、中空反射镜中心、折射式调焦镜组、折射式聚焦成像镜组成像到相机上，最終得到眼底的图像。本发明的有益效果之一，本发明中将对称式的离轴两反网膜物镜与折射式照明镜组(包括折射式照明聚光镜组、照明光阑、折射式照明中继镜组)和折射式成像镜组(包括折射式调焦镜组、折射式聚焦成像镜组)相结合，以简单的方式解决了网膜物镜杂散光和大视场的问题。而且折射式的照明镜组和折射式的成像镜组具有结构紧凑和内调焦补偿屈光度的优点。本发明有益效果之ニ，本发明中网膜物镜主镜和网膜物镜次镜的自由曲面面型均关于子午面对称(即自由曲面面型Extended Polynominal扩展多项式中仅保留X的偶次项)，降低了网膜物镜系统的加工制造难度。本发明中网膜物镜主镜和网膜物镜次镜的离轴和倾斜均只限制于子午面上，弧矢方向既无离轴也无傾斜，自由度少，降低了离轴网膜物 镜系统的装调难度。折射式成像镜组引入自由曲面面型校正反射式网膜物镜的剩余离轴像差，保证眼底成像系统在45°视场区域都满足成像要求。
图I为本发明一种大视场折反式眼底相机光学系统的光学原理示意图；图2为具体实施方式
ニ中的网膜物镜的光学结构图；图3为为具体实施方式
ニ中的照明光路光学结构图；图4为为具体实施方式
ニ中的成像光路光学结构图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图I说明本实施方式，图I为本发明一种大视场折反式眼底相机光学系统的光学原理示意图，图中包括人眼的光学模型1，通光孔径2，反射式网膜物镜主镜3，反射式网膜物镜次镜4，中空反射镜5 (中空部分同时为成像系统的孔径光阑)，折射式照明中继镜组6，照明光阑7，折射式照明聚光镜组8，光源9，折射式调焦镜组10，折射式聚焦成像组11，相机12。本发明采用共轴照明，照明光路A和成像光路B共用网膜物镜的通光孔径2，反射式网膜物镜主镜3和反射式网膜物镜次镜4。反射式网膜物镜主镜3和反射式网膜物镜次镜4为离轴两反的自由曲面网膜物镜。本发明是这样实现的，一种大视场折反式眼底相机光学系统，包括成像光路和照明光路两部分，成像光路和照明光路共用反射式网膜物镜主镜3、反射式网膜物镜次镜4和中空反射镜5，该系统还包括折射式照明中继镜组6，照明光阑7、折射式照明聚光镜组8和光源9、折射式调焦镜组10、折射式聚焦成像镜组11和相机12 ;折射式照明中继镜组6为单-双、双-单或者更复杂结构的正透镜组，折射式照明聚光镜组8为单-双、双-单或者更复杂结构的正透镜组，折射式调焦镜组10为双凹、弯月型等单负透镜结构，折射式聚焦成像镜组11由单-双、双-单或单-单-双或者更复杂结构的正透镜组组成，并且每组正透镜组中至少有ー个、两个或三个正透镜的表面具有自由曲面的面型。反射式网膜物镜主镜3和反射式网膜物镜次镜4的自由曲面面型关于子午面对称，所述的反射式网膜物镜主镜3和反射式网膜物镜次镜4的离轴和倾斜只限于子午面内。
照明光路中光源9使用LED阵列光源，光源发出的光经过折射式照明聚光镜组8、照明光阑7、折射式照明中继镜组6在中空反射镜5处形成一个中间像，再经过反射式网膜物镜次镜4、反射式网膜物镜主镜3、通光孔径2，最終在人眼瞳孔1-1处得到环形光斑，进而照明眼底1-2。眼底1-2的反射光通过瞳孔1-1，所述的成像光路中眼底1-2的反射光通过网膜物镜通光孔径2，反射式网膜物镜主镜3、反射式网膜物镜次镜4、中空反射镜5中心、折射式调焦镜组10、折射式聚焦成像镜组11成像到相机12上，相机12为CXD或CMOS相机，最終得到眼底的图像。本发明的工作波段为400 7 50nm，全视场可达到45°，前工作距离48mm (网膜物镜通光孔径2到人眼的距离)，调焦范围-IOD +10D，各视场的眼底分辨率均在331p/mm以上。
具体实施方式
ニ结合图2、图3和图4说明本实施方式图2为本实施方式所用的网膜物镜的光学结构图，图2中的网膜物镜是图3照明光路和图4成像光路的公共部分，瞳孔1-1 (物方)，通光孔径2，反射式网膜物镜主镜3和反射式网膜物镜次镜4，中空反射镜5 (像方)在同一光轴(折叠光轴)上顺序放置。其放大倍率为I. 5，瞳孔(物方)トI为6臟，像方5为9臟，前工作距离为48mm。下面给出本实施例中反射式网膜物镜主镜、反射式网膜物镜次镜和中空反射镜的结构參数表I
权利要求
1.一种大视场折反式眼底相机光学系统，包括成像光路和照明光路两部分，成像光路和照明光路共用反射式网膜物镜主镜(3)、反射式网膜物镜次镜(4)和中空反射镜(5)，其特征在于，该系统还包括折射式照明中继镜组(6)、照明光阑(7)、折射式照明聚光镜组(8)、光源(9)、折射式调焦镜组(10)、折射式聚焦成像镜组(11)和相机(12);所述的反射式网膜物镜主镜(3)和反射式网膜物镜次镜(4)的自由曲面面型关于子午面对称，所述的反射式网膜物镜主镜(3)和反射式网膜物镜次镜(4)的离轴和倾斜只限于子午面内； 所述的照明光路中光源(9)发出的光经过折射式照明聚光镜组(8)、照明光阑(7)、折射式照明中继镜组(6)在中空反射镜(5)处形成一个中间像，再经过反射式网膜物镜次镜(4)、反射式网膜物镜主镜(3)、通光孔径(2)，最終照明眼底(1-2);所述的成像光路中眼底(1-2)的反射光通过通光孔径(2)，反射式网膜物镜主镜(3)、反射式网膜物镜次镜(4)、中空反射镜(5)中心、折射式调焦镜组(10)、折射式聚焦成像镜组(11)成像到相机(12)上，最終得到眼底的图像。
2.根据权利要求I所述的ー种大视场折反式眼底相机光学系统，其特征在于，所述的折射式照明中继镜组(6)由単-双结构的正透镜组成或者由双-单结构的正透镜组成。
3.根据权利要求I所述的ー种大视场折反式眼底相机光学系统，其特征在于，所述的折射式照明聚光镜组(8)由単-双结构的正透镜组成或者由双-单结构的正透镜组成。
4.根据权利要求I所述的ー种大视场折反式眼底相机光学系统，其特征在于，所述的折射式调焦镜组(10)由双凹单负透镜组成或者由弯月型单负透镜组成。
5.根据权利要求I所述的ー种大视场折反式眼底相机光学系统，其特征在于，所述的折射式聚焦成像镜组(11)由单-双、双-单或单-单-双的正透镜组组成，并且每组正透镜组中至少有ー个、两个或三个正透镜的表面具有自由曲面的面型。
全文摘要
一种大视场折反式眼底相机光学系统，属于医用光学仪器领域。为解决现有技术存在的技术问题，包括全折射式系统的杂散光，全反式系统的成像视场小、结构复杂、无屈光度补偿以及离轴网膜物镜制造难度大等问题，提供一种大视场折反式眼底相机光学系统。包括成像光路和照明光路两部分，成像光路和照明光路共用反射式网膜物镜主镜、反射式网膜物镜次镜和中空反射镜，该系统还包括折射式照明中继镜组、照明光阑、折射式照明聚光镜组组、光源、折射式调焦镜组、折射式聚焦成像镜组和相机；所述折射式成像镜组采用自由曲面面型校正反射式网膜物镜的剩余离轴像差，保证了眼底成像系统在45°视场区域都满足成像要求，改善了折反式眼底相机光学系统的性能。
文档编号A61B3/15GK102641115SQ20121013498
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月3日 优先权日2012年5月3日
发明者刘 英, 孙强, 李淳, 李 灿 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所