CN104757935A - 消除眼底相机杂光的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种消除眼底相机杂光的方法，在接目物镜与成像物镜之间加入偏振分光棱镜(PBS)代替半反半透镜，并在接目物镜与眼睛之间加入1/4波片。由光源发出的光线经过偏振分光棱镜后，垂直分量的线偏振光反射后依次经过接目物镜、1/4波片然后进入眼睛，由眼底反射回来的光再经过1/4波片和接目物镜后经偏振分光棱镜透射到成像物镜。本发明采用新方法进行抑制，并利用LightTools软件进行模拟，经验证，在加入PBS和四分之一波片后消除了99.5％以上接目物镜产生的杂光，杂光抑制效果明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于消除眼底相机中杂光的方法，属于医学眼底成像技术领域。
背景技术
杂光是指进入成像系统并对成像像质产生影响的所有非正常光线。对于眼底相机的设计而言，杂光主要来自眼睛角膜的背光反射。由于角膜具有很高的反射率，角膜的背光反射会给成像系统引入大量的杂光，如果不能够采取很好的抑制措施，由视网膜反射回来的成像光线将会湮没在杂光中，严重影响成像质量。如图1，由于角膜具有一定的曲率，入射到角膜中心的光线经角膜反射后将会进入成像系统，而入射到角膜边缘的光线经角膜反射后，将会远离成像系统出射。因此，为了消除角膜背光反射产生的杂光，由光源发出的光入射到角膜时必须成一个环形光斑，以避开中心反射。除了要采取措施消除角膜背光反射以外，对于眼底相机的成像系统，还要考虑到接目物镜的背光反射产生鬼像的影响，否则会对像面对比度产生严重影响，甚至湮没成像信息。
眼底相机的杂光主要来自于两部分，第一部分是角膜背光反射产生的杂散光，第二部分是由接目物镜背光反射最终在像面产生的鬼像。通过在角膜位置处设计环形照明光斑，可以消除角膜的背光反射。由于照明系统和成像系统共用一组接目物镜，接目物镜的杂散光也是严重影响系统成像质量的杂光之一。目前存在的眼底相机中，大多数采用在照明系统的合适位置设置黑点板的方法来消除接目物镜的背光反射，系统计算复杂。
发明内容
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消除眼底相机杂光的方法。
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，本发明提供的消除眼底相机杂光的方法，在接目物镜与成像物镜之间加入偏振分光棱镜(PBS)代替半反半透镜，并在接目物镜与眼睛之间加入1/4波片。由光源发出的光线经过偏振分光棱镜后，垂直分量的线偏振光反射后依次经过接目物镜、1/4波片然后进入眼睛，由眼底反射回来的光再经过1/4波片和接目物镜后经偏振分光棱镜透射到成像物镜。
本发明提供另一种消除眼底相机杂光的方法，包括环形光源、匀光镜、成像物镜、接目物镜和CCD，在接目物镜与成像物镜之间加入偏振分光棱镜(PBS)，在接目物镜与眼睛之间加入1/4波片，由CCD光源发出的光线经过偏振分光棱镜后，垂直分量的线偏振光反射后依次经过接目物镜、1/4波片然后进入眼睛，由眼底反射回来的光再经过1/4波片和接目物镜后经偏振分光棱镜透射到成像物镜，由于经过偏振分光棱镜反射的线偏振光相位只有改变π才能透射，只能透过由眼底反射回来的光线，从而消除了接目物镜的杂散光。
本发明采用新方法进行抑制，并利用LightTools软件进行模拟，经验证，在加入PBS和四分之一波片后消除了99.5％以上接目物镜产生的杂光，杂光杂光抑制效果明显。
附图说明
图1为从角膜不同位置入射光线的反射情况示意图；
图2为眼底相机的光线传播示意图；
图3为LightTools中眼底相机的三维结构图。
具体实施方式
本发明提供一种消除眼底相机杂光的方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
本实施例公开的消除眼底相机杂光的方法，采用新的方法消除接目物镜的背光反射，图2给出对基于机械调焦方式的成像系统和照明系统的光线传播示意图。如图所示，在接目物镜与成像物镜之间加入偏振分光棱镜(PBS)代替半反半透镜，并在接目物镜与眼睛之间加入1/4波片。由光源发出的光线经过偏振分光棱镜后，垂直分量的线偏振光反射后依次经过接目物镜、1/4波片然后进入眼睛。由眼底反射回来的光再经过1/4波片和接目物镜后经偏振分光棱镜透射到成像物镜。由于经过偏振分光棱镜反射的线偏振光相位只有改变π(根据《高等光学教程》，季加镕，2007)才能透射，因此应用此方法只能透过由眼底反射回来的光线，从而消除了接目物镜的杂散光。
利用LightTools对系统消杂光能力进行仿真，其结构设置如图3所示。设定光源发散角30°，功率100W，角膜反射率4％，其余表面的反射率1％，对PBS，设定PBS的P光透过率97％，S光反射率100％，对半反半透镜，设定半反半透镜反射率50％，透过率48.5％，分别对加入PBS和加入半反半透镜的系统追迹10000000条光线，表1列出了详细分析结果。在没有任何消杂光措施的情况下，CCD像面接收到的功率为1.6618W，其中视网膜反射的功率为1.1289W，其余各面产生的杂光为0.5329W，加入PBS后由视网膜反射的功率为1.1289W，杂光为0.03472W，杂光仅占不足总量的3％。对于由接目物镜产生的鬼像影响，通过加入PBS和四分之一波片，消除了99.5％以上的杂光；对由角膜产生的杂光，在使用环形光源的情况下，加入PBS能够抑制92％以上的剩余杂光，由此可见，系统中的杂光得到了很好的抑制。
从表1可以看出，加入PBS后角膜反射光得到了很大程度上的抑制，但视网膜反射的能量并没变化。角膜反射光被抑制是因为线偏振光入射到PBS时，入射角只有在一定范围内才能通过，当入射角度超出这个范围时，光线将被拦掉。由角膜反射回来的光，由于是对环形光斑的反射，中心光线少，边缘光线多，入射到PBS时入射角比较大，因此大部分不能通过。对于视网膜反射未受到抑制的现象，经在LightTools中对多种眼模型进行大量重复验证实验后可知，入射到眼睛的线偏振光，在眼睛内进行多次的散射和反射后，出射光偏振态接近自然光。因此系统中无论是否有PBS，入射到眼睛的光都将以自然光的状态出射，最终到达像面的能量也就不会因加入PBS改变。
表1加入PBS和不加入PBS时各表面的反射情况
此外，基于机械调焦和基于液体透镜调焦方式的成像系统具有相同类型的照明系统，故在此不再对基于液体透镜调焦方式的照明系统赘述。
本发明采用新方法进行抑制，并利用LightTools软件进行模拟，经验证，在加入PBS和四分之一波片后消除了99.5％以上接目物镜产生的杂光，杂光杂光抑制效果明显。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种消除眼底相机杂光的方法，其特征在于：在接目物镜与成像物镜之间加入偏振分光棱镜(PBS)代替半反半透镜，并在接目物镜与眼睛之间加入1/4波片。由光源发出的光线经过偏振分光棱镜后，垂直分量的线偏振光反射后依次经过接目物镜、1/4波片然后进入眼睛，由眼底反射回来的光再经过1/4波片和接目物镜后经偏振分光棱镜透射到成像物镜。
2.一种消除眼底相机杂光的方法，包括环形光源、匀光镜、成像物镜、接目物镜和CCD，其特征在于：在接目物镜与成像物镜之间加入偏振分光棱镜(PBS)，在接目物镜与眼睛之间加入1/4波片，由CCD光源发出的光线经过偏振分光棱镜后，垂直分量的线偏振光反射后依次经过接目物镜、1/4波片然后进入眼睛，由眼底反射回来的光再经过1/4波片和接目物镜后经偏振分光棱镜透射到成像物镜，由于经过偏振分光棱镜反射的线偏振光相位只有改变π才能透射，只能透过由眼底反射回来的光线，从而消除了接目物镜的杂散光。
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