专利名称：眼睛成像系统的制作方法
背景技术：
本发明的眼睛成像系统被设计成涉及获取人眼后室中结构的图像，这些结构包括视网膜以及玻璃体同一区域内的任意结构。在过去拍摄眼睛时已使用了采用35mm胶卷的眼底(fundus)照相机。然而，这种照相机有各种缺陷，在技术上不容易操作，其使用受到限制。本成像机提供了极宽视角的眼底，它能进行彩色眼底成像、荧光素血管造影和立体成像。本成像机可分辨玻璃体的大约百分之80，并能以一致的数字质量获取图像。清晰的数字分辨率对编制病人诊断状况的文件或对于尤其在延伸的周期中采取的一系列治疗前后病人病状是很重要的。本成像机提供的数字图像可立即在监视器屏幕上观察和研究，可以数字方式存储这些图像用于以后的检查和比较，和/或通过打印机打印成硬拷贝文件，或经由调制解调器通过电话线发送。
发明内容
本发明旨在一种眼睛成像系统，该系统的外壳里包括电源、给眼睛提供光的光源和观看图像的观看监视器。提供了手提的便携式图像获取单元，它具有用于向眼睛发光的光纤，包括角膜接触透镜的成像和聚焦光学镜片以及电荷耦合图像装置。光纤光学元件包括通过角膜照亮眼睛的包绕角膜接触透镜的同轴光通路。位于外壳和图像获取单元之间的连接电缆包括用于在外壳和获取单元之间提供和接收信息的控制线，用于供电的电缆，以及用于从光源向获取单元中的光纤提供光的光馈送光缆。
另一个目的在于同轴光通路向角膜接触透镜的轴聚焦。在一个实施例中，同轴光通路包括两个同轴光通道。
本发明的再一个目的在于通过使来自光纤的纤维向外散开形成同轴光通路，纤维的末端形成连续360°的光源。
又一个目的在于电荷耦合图像装置是彩色图像装置，成像和聚焦光学镜片包括防色差透镜装置。
还有一个目的在于防色差透镜装置包括两组三合透镜，此三合透镜提供不同的颜色并对一个焦点混合这些颜色。
本发明的再有一个目的在于光学镜片包括可移去的角膜接触透镜、会聚透镜和原色透镜，还包括用于连到便携式图像获取装置的Goldman型透镜。
再一个目的在于在光学镜片中设有在眼睛内部提供15°和150°视角的可变透镜。
本发明又一个目的在于外壳中的光源包括钨灯。
从以下为了揭示的目的对本发明较佳实施例的描述并结合附图将使本发明的其它和进一步的目的、特征和优点变得明显起来。
附图概述
图1是本发明的正视图。
图2是图1设备的俯视图。
图3是沿图2中线3-3所取的剖面图。
图4是图1中设备的控制电路的示意图。
图5是本发明的手提便携式图像获取单元的放大剖面图。
图6是图6的光传送部件的视图，示出散开的光纤纤维形成来自光纤套管的同轴光通路。
图7是图6的光传送部件的俯视图。
图8是角膜接触透镜周围散开的光纤末端的放大剖面图。
图9是沿图8中线9-9所取的剖面10是示出在角膜接触透镜周围提供双同轴光通路的另一个实施例的放大剖面图。
图11是沿图10中线11-11所取的图。
图12是本发明便携式获取单元中各个透镜的光路布局。
图13是一放大剖面图，示出除去获取单元以及透镜系统的物镜镜头并在其上换上Goldman型透镜。
图14是位于本发明的外壳和手提单元之间的连接电缆的剖面图。
本发明较佳实施例现在参考附图，标号10表示本发明的眼睛成像系统，它一般包括手提便携式图像获取单元12、合适的外壳是控制台14和连接电缆16。
外壳14一般包括电源18、光源20、滑动滤光器22、键盘24、观看监视器26、输出记录器28(诸如打印机)、静止视频记录器32(诸如数字激光软盘)、和/或VHS记录器30、控制面板19、电荷耦合装置控制器21以及脚踏控制器23。
现在参考图4，控制面板19除了包括光源20和滑动滤光器22以外，还包括电源开关25、光强控制器27、焦点控制器29以及获取控制器31。脚踏控制器23包括光强控制器27a、焦点控制器29a和获取控制器31a，从而使操作人员在用手拿着获取单元12时能控制设备10的操作。键盘24是用于保证电荷耦合装置的实际颜色表现的白色平衡强度控制器。控制器21接收来自获取单元12的数字图像并把它们转换成用于传输到记录器30、打印机28、VHS30和监视器26的模拟输出。
参考图5，示出的便携式图像获取单元12连到电缆16，如图14所示，该电缆16包括石英光缆40、电源电缆54和远距控制电缆56。便携式图像获取单元12也包括成像和聚焦光学镜片(图5和12)和数字成像装置38，该数字成像装置38是电荷耦合图像装置，诸如0.5电荷耦合装置(CCD)，它用电子技术获取传输到CCD控制器21的图像。如图5和12所示，成像和聚焦光学镜片包括原色角膜接触透镜42(双面透镜)、原色透镜44、会聚透镜46、缩小透镜48(它们共同作为原色透镜系统)、虹膜50和可插入的透镜52(图5)。原色透镜系统由固定螺钉(未示出)可拆卸地连到单元12并可如以下详细所述地移去。虹膜50可以设定合适的F/光圈，以控制景深实现相关特征的最佳显现和成像。可插入透镜52有效地控制在CCD38上成像的视场，并可被改变以对人眼的后室提供从15°视角到150°视角的可变视角。焦点电动器促进光学镜片36的聚焦。
CCD38最好是用于获得后室彩色图像的彩色图像装置，它提供了后室的实际彩色表象和存在的任意病况，并使用不同波长的光观察后室的不同层结构。此外，彩色成像使单元10能提供立体成像并使它易于确定该病况是活动的还是钙化的。然而，为了由CCD38获得彩色图像，必须把一透镜系统加入成像和聚焦光学镜片36中以防止色差。即，红色、绿色和蓝色在正常情况下是分开的，如果不校正色差将产生模糊图像。于是，在成像和聚焦光学镜片(图5和12)中设置了第一组三合透镜60，它对一个公共焦点提供分离的颜色，第二组三合透镜62使焦点位于CCD38的焦平面上。于是，每一组三合透镜60和62包括三个透镜，它们分别对不同波长的红色、绿色和蓝色起作用，从而防止任意色差并保持实际的彩色表象。然而，如果需要，彩色CCD38也可用于单色成像。
为了获得眼睛后室的实际表象和任意病况，尤其是获得实际颜色，具有均匀的光温度和均匀的光分布是很重要的。现在参考图5-9，为了通过角膜照亮眼睛，在角膜接触透镜42周围设置了同轴光通路。即，提供了连续360°的光源，它的优点是给眼睛的后室提供了均匀的光分布且只需要较低的光强。石英光缆40连到光纤套管束70，其中独立的光纤72向外散开，其末端74被定位以形成包围角膜透镜42的连续360°光源，末端74在角膜接触透镜42周围提供了同轴光通路，引导光源通过角膜。
如图8和9所示，在一个实施例中，散开光纤72的外端76向角膜接触透镜42的轴会聚提供较大的视场。例如，末端76形成的同轴光通道的内径可以是7.5mm，其厚度是.016mm，它在相对于透镜42通路以10°的角度会聚并包括大约2,000根光纤。然而，可对角膜提供各种其它的入射角以补偿各种角膜形状。然而，同轴光通路对角膜反射提供了较低的入射，且光具有低强度和均匀扩展分布。
现在参考图10和11，提供了另一个实施例，其中同轴光通路包括两个同轴光通道，在图中以相同的标号并加上后缀“a”表示与图8和9相同的部分。然而，除了末端76a形成的同轴通路以外，由散开光纤72a的末端78形成第二同轴通路，进一步增加对后室的光分配。在此实施例中，第二同轴通路的末端78以与末端76a不同的角度向角膜接触透镜的轴会聚，例如仅以30°的角度会聚。多个类似同轴通路的另一个优点是使得单元10能适合异常的角膜形状，诸如小儿和老人之间的不同。
现在参考图13，示出的便携式获取单元12移去了原色透镜系统且在其上装好了Goldman型透镜80，Goldman型透镜80包括其本身的镜子，在内室中进行窄角成像诸如用于肿瘤检查。或者如果需要，可移去原色透镜系统，把手提便携式获取单元12用于眼睛的外部成像。此外，如果需要，可提供与电缆40通信的光缆端口(未示出)，该电缆40用于对眼睛外部提供透明(transclera)照明即提供间接照明。这对已患白内障和严重变形的成人的眼睛是很有用的。
过量的光可对眼睛引起损伤(光毒性)。然而，CCD38较之常规35mm照相机的优点在于它需要较少的光，因此对眼睛内部的照明较少。此外，使用图5-9的同轴光通道源提供较低的光点强度，因为光以低的强度和扩展分布。此外，光源20最好是钨灯，因为它与白炽灯或闪光灯或频闪灯相比，可提供连续柔和的光。
滑动滤光器22可以在灯20上方滑动，滤过的光在连接电缆16和光缆40上发送。可使用各种滤光器，诸如黄色T、菊黄色、红色、荧光或绿色。使用滤波器，操作人员可选择用于黑白或彩色成像、眼底的无红色观看和成像、或用于成像和angiography的荧光深蓝放射增强的照明光谱组分。
在外壳14中，来自获取单元12的输出图像信号在连接电缆16上传输并以数字方式显示在监视器26中，从而让操作人员保证获得最佳视图。在操作人员的命令下，数字信号可拷贝在计算机软盘32上作长时间数字存储，以用于今后参考和/或计算机处理，或可在彩色数字打印机28上打印出来作为硬拷贝存档文件。
最后，通过适当的手工翻译和多次图像获取，成像器10可提供用于眼睛中临床结构立体成像的存储图像。
本发明的特殊优点在于手提便携式获取单元对卧床病人和保育箱中的婴儿特别有用。此外，来自CCD38的输出立即显示在监视器26上，因此可保持良好的图像而不必反复实验。此外，可记录、打印、并排地比较和重新研究数字输出，只需要较少的存储。
本眼睛成像系统可以使用15°到150°视角并以彩色或单色模式记录视网膜的图像，便携式手提系统允许扩展到150°的超宽角度视网膜文件。本发明可以节省时间和空间的方式存储图像，允许通过调制解调器在几秒钟内把全彩色图像用电话传递到世界的任何地方。本低白光(low white light)系统不需要闪光灯来记录图像。这对于畏光病人或害怕植物毒性时是很有利的。最后，本发明对获取单元获取的任意视图提供了连续的VHS磁带记录，这些视图可以是彩色、单色或荧光黄angiography。这大大增强了对医生和病人的教学能力。
虽然在单元10中可使用任何适当的元件，但为了揭示的目的，开关监视器26可以是Panasonic销售的Model CT-13820VY。输出记录器28可以是Sony销售的Model UP5200MD。VCR30可以是Panasonic销售的Model AG-2520SQPB。软记录器32可以是Panasonic销售的Model AG810。CCD38可以是Optronics销售的Model LX-450A。
因此，本发明实施了其目的并达到上述目的和优点以及其中固有的其它目的和优点。虽然为揭示的目的给出本发明的较佳实施例，但可对个部分的详细结构和布局作大量改变，而不背离本发明的精神和所附权利要求书的范围。
权利要求
1.一种眼睛成像系统，其特征在于包括，外壳，具有电源、用于向眼睛提供光的光源以及用于观看图像的观看监视器，手提便携式图像获取单元，具有用于从光源向眼睛传输光的光纤、包括角膜接触透镜的成像和聚焦光纤镜片以及电荷耦合图像装置，所述光纤镜片包括包围角膜接触透镜通过角膜照明眼睛的同轴光通道，以及位于外壳和图像获取单元之间的连接电缆，所述电缆具有用于在外壳和获取单元之间提供和接收信息的控制线、一用于供电的电缆以及一用于从光源向获取单元中的光纤镜片提供光的光馈送光纤镜片。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于同轴光通道向角膜接触透镜的轴会聚。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于同轴光通道包括两个同轴光通道。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于通过使来自光纤镜片的光纤和来自连续360°光源的光纤末端向外散开形成同轴光通道。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于电荷耦合图像装置是彩色图像装置，成像和聚焦镜片包括防色差透镜装置。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于防色差透镜装置包括两组三合透镜，所述三合透镜接收不同的颜色并对一个焦点混合这些颜色。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于镜片包括可移去的角膜接触透镜、会聚透镜和原色透镜，还包括一块装到便携式图像获取单元的Goldman型透镜。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于包括在镜片中对眼睛内部提供15°到150°视角的可变透镜。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于外壳中的光源包括钨灯。
全文摘要
一种眼睛成像系统(10),具有用电缆(16)连到外壳(14)的手提便携式图像获取单元(12)。手提单元包括用于把光传输到眼睛的光纤镜片以及一电荷耦合图像装置。连接外壳提供了电源、光源和用于观看眼睛图像的观看监视器(26)。
文档编号A61B3/117GK1170343SQ95196931
公开日1998年1月14日 申请日期1995年11月14日 优先权日1994年11月17日
发明者B·C·西尔斯, A·L·墨菲, S·E·勒斯蒂, J·A·伯里斯 申请人:研究发展基金会