CN108113644A - 眼底成像光学系统 - Google Patents

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汪亚军
甘小文
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
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Abstract

本发明涉及一种眼底成像光学系统，从人体视网膜向外的方向共光轴依次设有第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和感光芯片，图像经过所述第一透镜组和第二透镜组后，在所述第二透镜组和第三透镜组之间第一次成像，然后经过所述第三透镜组、第四透镜组和感光芯片后在像面位置处第二次成像。本发明眼底成像光学系统视角大、分辨率高且方便操作。

Description

眼底成像光学系统
技术领域
本发明涉及医学技术领域，尤其涉及一种眼底成像光学系统。
背景技术
目前，眼底检查主要还是由医生肉眼直接观察患者眼底，借助直接检眼镜或间接检眼镜，虽然这样检查比较直观，但是技术要求高，比较难掌握，同时没有留下图片资料以备复查或管理。
此外，直接检眼镜的检查角度不超过30°，同时还需要患者的配合才能检查，所以一般只能用于能够配合的患者。
间接检眼镜的检查角度也是不超过30°，相对于直接检眼镜，间接检眼镜复杂一点，需要患者散瞳和用开睑器撑开眼睛情况下做检查，操作复杂。
发明内容
本发明提出一种大视角、高分辨率且方便操作的眼底成像光学系统。
为实现上述目的，本发明是这样实现的，本发明提出一种眼底成像光学系统，其特征在于，从人体视网膜向外的方向共光轴依次设有第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和感光芯片，图像经过所述第一透镜组和第二透镜组后，在所述第二透镜组和第三透镜组之间第一次成像，然后经过所述第三透镜组、第四透镜组和感光芯片后在像面位置处第二次成像。
其中，在所述第一次成像的位置设有视场光阑。
其中，所述第四透镜组内设有用于调焦的光阑。
其中，所述用于调焦的光阑设置在所述第四透镜组中的最后一枚与倒数第二枚镜片间。
其中，所述眼底成像光学系统的光学镜头的拍摄角度为130°±7％。
其中，所述眼底成像光学系统的光学镜头的拍摄像素为1000万像素。
其中，入射光瞳设定在人体眼睛的瞳孔位置；所述第一透镜组的凹面与眼表面曲率一致；所述感光芯片设置在相机内。
其中，所述眼底成像光学系统还包括：主机和显示器，所述主机包括辅助光源控制器、相机控制器、下位机控制电路、上位机特种计算机处理器和UPS电源。
其中，所述眼底成像光学系统还包括：用于控制相机拍摄的手柄，所述手柄与所述相机控制器电性连接。
其中，所述眼底成像光学系统还包括：用于控制相机拍摄的脚踏板，所述脚踏板与所述相机控制器电性连接。
本发明的有益效果是：本发明眼底成像光学系统从人体视网膜向外的方向共光轴依次设有第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和感光芯片，图像经过所述第一透镜组和第二透镜组后，在所述第二透镜组和第三透镜组之间第一次成像，然后经过所述第三透镜组、第四透镜组和感光芯片后在像面位置处第二次成像。该光学系统是广角，可以保存患者检查图片信息，且该光学系统可以前后对14mm-27mm的眼球进行对焦成像，拍摄角度达到130°，分辨率1000TV LINE，拍照可达1000万像素和4K视频录像的高清要求，采用1/3像面，适合主流高清摄像机，因此本发明视角大、分辨率高且方便操作。
附图说明
图1为本发明眼底成像光学系统的成像原理的光路示意图。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
具体地，如图1所示，本实施例提出的一种眼底成像光学系统，主要针对新生儿和未完全发育的小孩，提供了大视角、高分辨率的光学系统。
该眼底成像光学系统从人体视网膜向外的方向共光轴依次设有第一透镜组1、第二透镜组2、第三透镜组3、第四透镜组4和感光芯片，图像经过所述第一透镜组1和第二透镜组2后，在所述第二透镜组2和第三透镜组3之间第一次成像，然后经过所述第三透镜组3、第四透镜组4和感光芯片后在像面位置处第二次成像。
其中，感光芯片设置在相机5内。在所述第一次成像的位置设有视场光阑，该光阑可以限定视场角和遮挡杂光。
此外，在所述第四透镜组4内设有光阑，第四透镜组4和光阑一起移动实现调焦。
具体地，所述用于调焦的光阑设置在所述第四透镜组中的最后一枚与倒数第二枚镜片间。
作为一种实施例，所述眼底成像光学系统的光学镜头的拍摄角度可以为130°±7％。
本发明眼底成像光学系统的主要功能是拍摄眼底视网膜，拍摄对象主要是新生儿和儿童，特点是广角和高分辨率，光学镜头实现130°的广角拍摄，并且可以到达1000万的高分辨率像素。
光学成像镜头的光路是针对小孩的眼球模型来设计的，能适应6岁以下儿童使用，当然，其他年龄的患者也可以使用本发明的眼底成像光学系统。光路部分实现如图1所示。
本发明眼底成像光学系统的成像原理如下：
如图1所示，视网膜11是光学系统的对象，图像经过第一透镜组1和第二透镜组2后，在12的位置第一次成像，然后图像经过第三透镜组3、第四透镜组4和相机5后在相机的像面位置13处第二次成像。在12位置设置视场光阑，该光阑可以限定视场角和遮挡杂光。在第四透镜组4中的最后一枚与倒数第二枚镜片间设置一个光阑口。入射光瞳设定在眼睛的瞳孔位置。第一透镜组1的凹面与眼表面曲率一致。相机5是C接口设计，像面在13位置。第四透镜组4移动调焦。
第一透镜组1和第二透镜组2把视网膜成像到12位置，这是第一次成像，像面是放大的。第三透镜组3和第四透镜组4再次成像到像面13上，像面是缩小的。
第四透镜组4承担对焦功能，移动第四透镜组4可以使得第二次成像面发生移动，从而实现对不同屈光的眼球对焦的功能。
在第一次成像的位置12设置一个视场角光阑，可以限定视场角及遮挡杂光。在第四透镜组4中的最后一枚和倒数第二枚间设定一个光学的光阑口，可以提高成像质量。
本发明光学系统是广角，可以保存患者检查图片信息。光学系统可以前后对14mm-27mm的眼球进行对焦成像，拍摄角度达到130°，分辨率1000TV LINE，拍照可达1000万像素和4K视频录像的高清要求。采用1/3像面，适合主流高清摄像机。
下面列举本光学系统的实际设计案例
以下详细阐述本发明眼底成像光学系统的硬件配置及软件操作。
本发明眼底成像光学系统可以集成主机和显示器，所述主机包括辅助光源控制器、相机控制器、下位机控制电路、上位机特种计算机处理器和UPS电源。
此外，所述眼底成像光学系统还包括：用于控制相机拍摄的手柄，所述手柄与所述相机控制器电性连接，以及用于控制相机拍摄的脚踏板，所述脚踏板与所述相机控制器电性连接。
具体如下：
眼底成像系统适用于眼底拍照、摄录成像。眼底成像系统由主机、显示器、系统软件、控制面板、手柄、手柄互联线束、底架、脚踏开关组成。
其中，技术参数包括：
a.每秒影像：50、59.94两种帧率可选；
b.有效像素：200万，最高像素1000万；
c.视场角：130°±7％
工作条件包括：
a.环境温度：5℃～40℃；
b.相对湿度：30％～90％；
c.大气压力：700hPa～1060hPa；
d.使用电源电压：AC220V±5、50Hz。
主要硬件配件包括：
显示器：系统标准平板显示器。
主机:包括辅助光源控制器、像机控制器，下位机控制电路、上位机特种计算机处理器、UPS电源等。
显示器支架：可以调整显示器在不同的角度查看；
控制面板：薄膜控制面板可以控制UPS电源、PC电源、光源、光照强度和摄像机焦点、及拍照和左/右眼切换功能；
键盘、鼠标。
手柄：包括对摄像机、镜头和聚焦电机的控制；
手柄设置有手柄托架，
手柄互联线束：包括贰个独立电源线：用于患者辅助光源的光纤、摄像机电源线；手柄托架位于眼底成像系统设备右侧，手柄平放在托架上。按下镜头电源开关(位于控制面板上)，打开镜头灯。操作控制面板对镜头明亮度，焦距做相应的调节。不用时一般将手柄放在柄托上。可以将手柄电缆缠在绕线器上。
脚踏板：可以控制辅助光源强度和摄像机聚焦、拍照和摄像；其中，左踏板调节焦距，右踏板调节亮度，中间绿色按钮拍照。
打印机：像片打印配件。
眼底成像系设备后面有一个网线接口、三个USB接口、一个电源接口和电源总开关。
开机时，将电源线接到眼底成像系统设备后面的电源接头，插上电源；按下眼底成像系统设备后面电源总开关；按薄膜面板UPS电源开关三秒，启动整机电源；按薄膜面板PC电源开关三秒,启动系统电源；按薄膜面板光源开关，开启辅助光源。
然后，登陆，双击桌面的眼底成像系统软件图标，可以看到登录界面。填写账号、密码点击登录按钮。
之后，选中需要检查的患者，点击[检查]，进入影像拍摄界面。界面左侧是预览区域，实时观察摄影；右侧是信息和操作区域，从上到下依次是：当前检查患者姓名、卡号，左右按钮、拍照录像模型选择按钮、拍摄启停按钮，缩略图、拍摄数量信息、检查医生选择。
在检查前，进行相关调节，按下镜头光源开关(位于薄膜控制面板上)，开启辅助光源。操作控制面板或踩脚踏板右脚踏进行亮度调节，操作控制面板或踩脚踏板左脚踏进行聚焦调节。
对于左/右眼选择，按薄膜控制面板左右眼切换选择左右眼，R是右眼，L是左眼。
对于模式选择，点击[拍照][录像]选择模式，有两种模式供选择：拍照模式，录像模式；
然后，进行拍照录像操作，拍照模式单击[浅蓝圆按钮]拍摄一张相片、按控制面板上的[拍照]按键或踩踏板中间绿色按钮进行拍摄；录像模式点击[红圆按钮变成方红圆按钮]按钮开始录像并同时计时，结束点击[方红圆]按钮，按控制面板上的[拍照]按键或踩踏板中间绿色按钮进行录像，再次按或踩结束本次录像。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种眼底成像光学系统，其特征在于，从人体视网膜向外的方向共光轴依次设有第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和感光芯片，图像经过所述第一透镜组和第二透镜组后，在所述第二透镜组和第三透镜组之间第一次成像，然后经过所述第三透镜组、第四透镜组和感光芯片后在像面位置处第二次成像。
2.根据权利要求1所述的眼底成像光学系统，其特征在于，在所述第一次成像的位置设有视场光阑。
3.根据权利要求1所述的眼底成像光学系统，其特征在于，所述第四透镜组内设有用于调焦的光阑。
4.根据权利要求3所述的眼底成像光学系统，其特征在于，所述用于调焦的光阑设置在所述第四透镜组中的最后一枚与倒数第二枚镜片间。
5.根据权利要求1所述的眼底成像光学系统，其特征在于，所述眼底成像光学系统的光学镜头的拍摄角度为130°±7％。
6.根据权利要求1所述的眼底成像光学系统，其特征在于，所述眼底成像光学系统的光学镜头的拍摄像素为1000万像素。
7.根据权利要求1所述的眼底成像光学系统，其特征在于，入射光瞳设定在人体眼睛的瞳孔位置；所述第一透镜组的凹面与眼表面曲率一致；所述感光芯片设置在相机内。
8.根据权利要求1所述的眼底成像光学系统，其特征在于，所述眼底成像光学系统还包括：主机和显示器，所述主机包括辅助光源控制器、相机控制器、下位机控制电路、上位机特种计算机处理器和UPS电源。
9.根据权利要求8所述的眼底成像光学系统，其特征在于，所述眼底成像光学系统还包括：用于控制相机拍摄的手柄，所述手柄与所述相机控制器电性连接。
10.根据权利要求8所述的眼底成像光学系统，其特征在于，所述眼底成像光学系统还包括：用于控制相机拍摄的脚踏板，所述脚踏板与所述相机控制器电性连接。
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