CN108175375A - 一种便携式眼底成像系统及其成像方法 - Google Patents

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Abstract

为了解决现有眼底拍照相机结构复杂、体积大、成本高的问题，本发明提供了一种结构简单、体积小、成本低的便携式眼底成像系统，同时还提供了相应的成像方法。本发明成像原理简单，只需要在现有具有拍照功能的移动终端(例如手机、平板电脑)上增加外置成像系统和外置光源系统，即可快速获取眼底图像，结构简单、体积小便于携带，医生可以随身携带到异地开展相应的眼底病变的筛查；使用方法非常简单，通过手机进行相应的拍摄操作就能快速获取眼底影像，对操作人员没有特殊的专业要求；采用偏振元件实现光路的“开关”功能，可以很好的滤除网膜物镜和眼角膜边缘反射产生的杂散光，从而实现清晰成像的目的。

Description

一种便携式眼底成像系统及其成像方法
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种便携式眼底成像系统及其成像方法。
背景技术
眼睛为“心灵的窗口”，它是人们获取信息最为重要的器官。眼底分布着大量血管，这些血管的形态变化可用于高血压、脑血管硬化、糖尿病、冠状动脉硬化、青光眼、老年化黄斑病变等多种疾病的早期筛查与诊断，已成为现代医疗诊断的重要手段。
眼底拍照相机是一种用以观测、记录视网膜图像的重要医疗设备。现有已公开的眼底拍照相机，体积较大、结构复杂，不便于搬运到基层为广大基层群众开展眼底病变的普查与筛查。例如公开号为CN102613957A的中国专利公开的眼底拍照相机，主要由照相光学系统、照明光学系统和CPU主板等组成，其中照相光学系统光路比较复杂，照明部分设计专用照明光学系统与照明光源，照明光源采用发光二极管阵列组成，控制部分也比较复杂，系统体积比较大，难以实现小型化、低成本。例如公开号为CN102688016A的中国专利公开了一种新型便携式眼底相机，该系统成像原理与现有各大医院所使用的台式眼底拍照系统原理基本相同，系统较复杂，成像光路光学元件较多，研制成本较高。例如公开号为CN202078293U的中国专利公开了一种便携式眼底相机，系统非常复杂，成像元件较多，系统装调难度较大，外形尺寸难以实现小型化。
发明内容
为了解决现有眼底拍照相机结构复杂、体积大、成本高的问题，本发明提供了一种结构简单、体积小、成本低的便携式眼底成像系统，同时还提供了相应的成像方法。
本发明的技术方案：
一种便携式眼底成像系统，其特殊之处在于：包括照明单元、眼底成像单元、连接组件和具有拍照功能的移动终端；
所述照明单元包括移动终端自带光源系统和外置光源系统；
所述移动终端自带光源系统用于提供拍摄眼底图像时的照明，包括设置在同一光路上的闪光灯和闪光灯聚光镜；
所述外置光源系统通过所述连接组件与所述移动终端连接；
所述外置光源系统包括红外光源组件、二向色分光元件和第三偏振元件；红外光源组件用于提供观察与瞄准对焦时的照明，包括沿同一光路依次设置的红外光源、红外光源聚光镜和第二偏振元件；二向色分光元件设置在第二偏振元件的出射光路上，第三偏振元件设置在二向色分光元件和所述闪光灯聚光镜之间；二向色分光元件能够使红外光源完全透过、使所述移动终端自带光源系统的出射光全部反射；
所述眼底成像单元包括移动终端自带成像系统和外置成像系统；所述移动终端自带成像系统包括设置在同一光路上的内置成像镜头和成像感光元件及成像电路；
所述外置成像系统通过所述连接组件与所述移动终端连接；外置成像系统包括沿同一光路依次设置的网膜物镜、半透半反分光元件和第一偏振元件；半透半反分光元件同时也位于红外光源组件的出射光路上；所述二向色分光元件位于半透半反分光元件和红外光源组件之间的光路上；第一偏振元件的振动方向同时与所述第三偏振元件和第二偏振元件的振动方向相互垂直；所述内置成像镜头位于所述第一偏振元件的出射光路上。
进一步地，所述半透半反分光元件采用分光板或者分光棱镜。
进一步地，所述移动终端具有静态拍摄、摄像和动态拍摄功能。
进一步地，所述移动终端为手机。
本发明同时提供了一种基于上述便携式眼底成像系统的成像方法，包括以下步骤：
1)观察与瞄准对焦
1.1)打开移动终端，启动移动终端拍摄功能；
1.2)打开外置光源系统中的红外光源组件，将所述眼底成像单元的外置成像系统正对患者眼睛放置，红外光源组件发出的照明光束依次经红外光源聚光镜、第二偏振元件、二向色分光元件、半透半反分光元件、网膜物镜后，到达眼睛；
1.3)利用移动终端自带成像系统监视患者眼底图像，并利用移动终端进行自动调焦，当眼底图像的成像清晰时，调焦完毕；
2)拍摄成像
2.1)启用移动终端的拍照功能，开启移动终端自带的闪光灯，外置光源系统的红外光源组件熄灭；
2.2)所述闪光灯发出的照明光束依次通过闪光灯聚光镜、第三偏振元件、二向色分光元件、半透半反分光元件和网膜物镜后，到达眼睛；
2.3)按下移动终端的拍照/摄像按钮，将眼底图像成像于所述内置成像感光元件及成像电路上并存储。
本发明的优点：
1、使用方便、便于携带、成本低、成像清晰
本发明成像原理简单，只需要在现有具有拍照功能的移动终端(例如手机、平板电脑)上增加外置成像系统和外置光源系统，即可快速获取眼底图像，结构简单、体积小便于携带，医生可以随身携带到异地开展相应的眼底病变的筛查；
基于现有具有拍照功能的移动终端开发，仅需配置相应的外置成像系统和外置光源系统，与已有的移动终端装配即可，研制生产成本非常低；
使用方法非常简单，通过手机进行相应的拍摄操作就能快速获取眼底影像，对操作人员没有特殊的专业要求；
采用偏振元件实现光路的“开关”功能，可以很好的滤除网膜物镜和眼角膜边缘反射产生的杂散光，从而实现清晰成像的目的。
2、具有远程诊断功能
使用者可利用移动终端将拍摄的眼底影像数据上传至远程会诊平台，即可实现远程诊断，降低了诊断费用，提高了诊断效率。
3、可为建立眼科疾病数据库提供资源
基于使用者上传至远程会诊平台的眼底影像数据，可方便各医疗机构建立眼科疾病数据库，为眼科疾病研究及治疗效果评价提供宝贵的数据资源。
附图说明
图1是本发明成像系统的三维图；
图2是远程会诊平台示意图；
图3是本发明成像系统的原理示意图；
附图标记说明：1-眼底成像单元，2-连接组件，3-手机，4-照明单元，5-眼睛；
11-外置成像系统，111-网膜物镜，112-半透半反分光元件，113-第一偏振元件；
12-手机自带成像系统，121-内置成像镜头，122-内置成像感光元件及成像电路；
41-外置光源系统，411-红外光源组件，4111-红外光源，4112-红外光源聚光镜，4113-第二偏振元件，412-二向色分光元件，413-第三偏振元件；
42-手机自带光源系统，421-闪光灯聚光镜，422-闪光灯；
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
本发明便携式眼底成像系统是基于目前广泛使用的手机、平板电脑等具有拍照功能的便携式移动终端平台开发的，本实施例仅以手机为例进行说明。
参见图1，本实施例眼底成像系统由照明单元4、眼底成像单元1、连接组件2、手机3。
参见图3，照明单元4包括外置光源系统41和手机自带光源系统42；照明单元4的外置光源系统41通过连接组件与手机3连接，并与手机自带光源系统42配合使用；手机自带光源系统42用于提供拍摄眼底图像时的照明；
外置光源系统41包括红外光源组件411、二向色分光元件412和第三偏振元件413；红外光源组件411用于提供观察与瞄准对焦的照明，包括沿同一光路依次设置的红外光源4111、红外光源聚光镜4112和第二偏振元件4113；二向色分光元件412设置在第二偏振元件4113的出射光路上，第三偏振元件413设置在二向色分光元件412和手机自带光源系统42之间；二向色分光元件412具有使红外光源完全透过，使手机自带光源系统42的出射光全部反射的功能。
眼底成像单元1包括外置成像系统11和手机自带成像系统12；外置成像系统11通过连接组件2与手机3连接，并与手机自带成像系统12匹配；外置成像系统11包括沿同一光路依次设置的网膜物镜111、半透半反分光元件112和第一偏振元件113；半透半反分光元件112同时也位于红外光源组件411的出射光路上；所述二向色分光元件412位于半透半反分光元件112和红外光源组件411之间的光路上；第一偏振元件113的振动方向与外置光源系统41中第二偏振元件4113的振动方向相互垂直，同时也与第三偏振元件413的振动方向相互垂直；手机自带成像系统12位于第一偏振元件113的出射光路上；半透半反分光元件112可采用分光板或者分光棱镜。
本实施例工作原理和过程：
首先打开手机，启动手机的拍摄功能；打开外置光源系统41中的红外光源组件411，将本实施例成像系统正对患者眼睛，红外光源4111发出的照明光束依次经过红外光源聚光镜4112、第二偏振元件4113、二向色分光元件412、半透半反分光元件112、网膜物镜111后到达眼睛5，实现对眼底的照明；
当眼底图像的成像清晰时，启用手机3的拍照功能，此时自动切换到手机自带光源系统42提供照明(红外光源带有控制板，在启动手机闪光灯时，控制板会收到信号，控制红外光源熄灭，该技术手段为现有常规技术手段)，手机闪光灯422开启，外置光源系统41的红外光源组件411自动熄灭，手机闪光灯422发出的照明光束依次通过闪光灯聚光镜421、第三偏振元件413、二向色分光元件412、半透半反分光元件112、网膜物镜111后到达眼睛5，实现对眼底的照明，此时按下手机3的拍照/摄像按钮，将眼底图像清晰成像于内置成像感光元件及成像电路122上并存储在手机中。当需要远程会诊时，用户可通过手机上安装的QQ软件、微信软件等将病人信息和存储的眼底图像上传至远程会诊平台寻求专业医院、医生的帮助，提高了诊断效率的同时也降低了病人的会诊费用，如图2所示。
本实施例基于手机的眼底成像单元具有三种工作模式：
1)静态拍摄模式：实现对眼底影像的快速拍摄与存储；
2)摄像模式：实现对眼底影像的动态实时记录与存储；
3)动态拍摄模式：在一定范围移动该系统或让眼球在一定范围转动，实现对眼底影像的大范围拍摄与记录。
以上三种模式都是手机已有的拍摄模式，通过手机自身硬件和软件实现。

Claims (5)

1.一种便携式眼底成像系统，其特征在于：包括照明单元(4)、眼底成像单元(1)、连接组件(2)和具有拍照功能的移动终端；
所述照明单元(4)包括移动终端自带光源系统和外置光源系统(41)；
所述移动终端自带光源系统用于提供拍摄眼底图像时的照明，包括设置在同一光路上的闪光灯(422)和闪光灯聚光镜(421)；
所述外置光源系统(41)通过所述连接组件(2)与所述移动终端连接；
所述外置光源系统(41)包括红外光源组件(411)、二向色分光元件(412)和第三偏振元件(413)；红外光源组件(411)用于提供观察与瞄准对焦时的照明，包括沿同一光路依次设置的红外光源(4111)、红外光源聚光镜(4112)和第二偏振元件(4113)；二向色分光元件(412)设置在第二偏振元件(4113)的出射光路上，第三偏振元件(413)设置在二向色分光元件(412)和所述闪光灯聚光镜(421)之间；二向色分光元件(412)能够使红外光源(4111)完全透过、使所述移动终端自带光源系统的出射光全部反射；
所述眼底成像单元(1)包括移动终端自带成像系统和外置成像系统(11)；所述移动终端自带成像系统包括设置在同一光路上的内置成像镜头(121)和成像感光元件及成像电路(122)；
所述外置成像系统(11)通过所述连接组件(2)与所述移动终端连接；外置成像系统(11)包括沿同一光路依次设置的网膜物镜(111)、半透半反分光元件(112)和第一偏振元件(113)；半透半反分光元件(112)同时也位于红外光源组件(411)的出射光路上；所述二向色分光元件(412)位于半透半反分光元件(112)和红外光源组件(411)之间的光路上；第一偏振元件(113)的振动方向同时与所述第三偏振元件(413)和第二偏振元件(4113)的振动方向相互垂直；所述内置成像镜头(121)位于所述第一偏振元件(113)的出射光路上。
2.根据权利要求1所述的便携式眼底成像系统，其特征在于：所述半透半反分光元件(112)采用分光板或者分光棱镜。
3.根据权利要求1或2所述的便携式眼底成像系统，其特征在于：所述移动终端具有静态拍摄、摄像和动态拍摄功能。
4.根据权利要求3所述的便携式眼底成像系统，其特征在于：所述移动终端为手机。
5.权利要求1-4任一所述的便携式眼底成像系统的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)观察与瞄准对焦
1.1)打开移动终端，启动移动终端拍摄功能；
1.2)打开外置光源系统(41)中的红外光源组件(411)，将所述眼底成像单元(1)的外置成像系统(11)正对患者眼睛(5)放置，红外光源组件(411)发出的照明光束依次经红外光源聚光镜(4112)、第二偏振元件(4113)、二向色分光元件(412)、半透半反分光元件(112)、网膜物镜(111)后，到达眼睛(5)；
1.3)利用移动终端自带成像系统监视患者眼底图像，并利用移动终端进行自动调焦，当眼底图像的成像清晰时，调焦完毕；
2)拍摄成像
2.1)启用移动终端的拍照功能，开启移动终端自带的闪光灯(422)，外置光源系统(41)的红外光源组件(411)熄灭；
2.2)所述闪光灯(422)发出的照明光束依次通过闪光灯聚光镜(421)、第三偏振元件(413)、二向色分光元件(412)、半透半反分光元件(112)和网膜物镜(111)后，到达眼睛(5)；
2.3)按下移动终端的拍照/摄像按钮，将眼底图像成像于所述内置成像感光元件及成像电路(122)上并存储。
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