CN108318959A - 照明系统及其环形导光体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明系统及其环形导光体，该环形导光体设于成像系统靠近眼底的一端并用于传导光束形成环形光，以在成像系统成像时对眼底进行照明，环形导光体呈圆锥台状；环形导光体的两端面上形成有入光部和出光部；环形导光体的内壁和/或外壁于入光部与出光部之间设有多个环形棱，且多个环形棱被配置为：在光束从入光部入射至环形导光体、并于环形导光体的内壁和外壁之间反射而从出光部出射的过程中，环形棱改变光束中的杂散光传播方向，使得杂散光偏离以人眼瞳孔中心为圆心、直径为2.5mm‑3.5mm的圆形区域。从而避开人眼瞳孔对应的杂光干扰区域，具有较好的消除杂光和亮斑的效果，进而提高成像系统的眼底成像质量。

Description

照明系统及其环形导光体

技术领域

本发明涉及眼底成像技术领域，特别是涉及一种照明系统及其环形导光体。

背景技术

早产儿视网膜病变这种常在早产儿中的常发疾病，容易因早期忽视未及时治疗而致盲。据统计，在我国，每年至少有3-4万儿童因这种疾病而失明。导致这种结构的因素有多种，例如，目前没有针对该疾病实施有效的检查诊断设备，从而造成患者漏诊、误诊而失去治疗的良机。由于早产儿的视网膜本身较脆弱，普通成人的眼底相机无法得到适用。

目前最有效的检查方法是利用眼底成像技术对早产儿的眼底进行取相分析，进而诊断是否出现视网膜病变。利用眼底成像技术进行眼底取相时，对光线的要求较高，通常会配合照明系统对眼底进行补光。

然而，目前用于眼底成像系统的照明系统中，一般采用光纤传导的方式来保障光源质量，这种方案制造难度大、成本高，不利于广泛的推广应用。另外，也有利用导光材料制成导光原件来对光束进行传导和柔化，但目前始终无法消除杂散光和亮斑，严重影响眼底成像系统的成像效果，例如杂散光和亮斑的存在将导致图像的清晰度和准确度偏低，诊断的准确性较低。

发明内容

基于此，有必要提供一种结构简单且能有效消除杂散光和亮斑的环形导光体以及包括该环形导光体的照明系统。

一种环形导光体，设于成像系统靠近眼底的一端并用于传导光束形成环形光，以在所述成像系统成像时对眼底进行照明，所述环形导光体呈圆锥台状；所述环形导光体的两端面上形成有入光部和出光部；所述环形导光体的内壁和/或外壁于所述入光部与所述出光部之间设有多个环形棱，且多个所述环形棱被配置为：在光束从所述入光部入射至所述环形导光体、并于所述环形导光体的内壁和外壁之间反射而从所述出光部出射的过程中，所述环形棱改变所述光束中的杂散光传播方向，使得杂散光偏离以人眼瞳孔中心为圆心、直径为2.5mm-3.5mm的圆形区域。

在其中一个实施例中，所述环形棱包括凸棱和/或凹棱。

在其中一个实施例中，所述环形棱为4个，分别为第一环形棱、第二环形棱、第三环形棱和第四环形棱；所述第一环形棱、所述第二环形棱和所述第三环形棱设于所述环形导光体的内壁，所述第四环形棱设于所述环形导光体的外壁。

在其中一个实施例中，所述第一环形棱、所述第二环形棱、所述第三环形棱和所述第四环形棱均为凹棱。

在其中一个实施例中，构成所述第一环形棱的两棱面之间夹角为90度-130度；构成所述第二环形棱的两棱面之间夹角为70度-110度；构成所述第三环形棱的两棱面之间夹角为110度-150度；构成所述第四环形棱的两棱面之间夹角为100度-140度。

在其中一个实施例中，所述出光部包括多个呈角度设置的环形面，所述环形面与所述环形导光体同轴设置。

在其中一个实施例中，所述环形面包括第一环形面、第二环形面和第三环形面，所述第二环形面的内缘和外缘分别与所述第一环形面和所述第三环形面相邻接。

在其中一个实施例中，所述第一环形面和所述第二环形面形成凸棱，所述第二环形面和所述第三环形面形成凹棱。

在其中一个实施例中，所述环形导光体的侧壁相对所述环形导光体的中心轴线的倾斜角度为55度-65度，所述入光部到所述出光部之间的距离为15mm-25mm，所述环形导光体的壁厚大于等于1mm且小于等于2mm。

相应的，本发明还提供了一种照明系统，包括上述的环形导光体。

本发明提供的照明系统及其环形导光体，该环形导光体中，利用环形导光体内壁和/或外壁上的环形棱将通过该环形导光体的光束以一定角度从出光部出射，使得可能会被人眼瞳孔反射到成像系统而干扰成像效果的杂散光偏离以人眼瞳孔中心为圆形、直径为2.5mm-3.5mm的圆形区域，从而避开人眼瞳孔对应的杂光干扰区域，具有较好的消除杂光和亮斑的效果，进而提高成像系统的眼底成像质量。

附图说明

图1为本发明一实施方式的环形导光体的整体结构示意图；

图2为图1中示出的环形导光体的剖面结构示意图；

图3为图1中示出的环形导光体的局部剖面立体示意图；

图4为图1中示出的环形导光体的局部结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明一实施方式的一种照明系统，利用该照明系统可以在成像系统进行眼底成像时对眼底进行照明，使得成像系统获取到眼底的反射光束而清晰呈现眼底图像。可见，照明系统对于眼底的照明效果的优劣，对成像系统的眼底成像质量的好坏起到了决定性作用。

结合图1和图2所示，上述的照明系统包括图1和图2所示出的环形导光体10，以通过该环形导光体10出射较为均匀的环形光。

具体的，该环形导光体10设于成像系统靠近眼底的一端并用于传导光束形成环形光，以在成像系统成像时对眼底进行照明。环形导光体10呈圆锥台状，换言之，环形导光体10的外形类似杯体，且具有实心的侧壁，即具有一定的壁厚。该环形导光体10的两端面上形成有入光部11和出光部13，从而光束从入光部11入射至环形导光体10时，由于环形导光体10跟外界如空气等介质的折射率不同，从而不同角度的光束在传经环形导光体10时会有不同的光学效应。例如，在光束与环形导光体10夹角大于光束从环形导光体10侧壁出射至外部介质的临界角时，光束将因折射而从环形导光体10侧壁出射，从而不能从出光部13出射到眼底；相应的，对于与环形导光体10夹角小于上述临界角的入射光束，将在环形导光体10的内壁10a和外壁10b之间发生全反射而最终从出光部13出射到眼底。由于光束在入光部11很难以统一的入射方向入射到环形导光体10，从而不可避免的有部分光束经环形导光体10的内壁10a和外壁10b全反射至出光部13进入到眼底前，经人眼瞳孔反射而进入到成像系统，从而会干扰成像。

在上述实施方式中，环形导光体10的内壁10a和/或外壁10b于入光部11与出光部13之间设有多个环形棱12，且多个环形棱12被配置为：在光束从入光部11入射至环形导光体10、并于环形导光体10的内壁10a和外壁10b之间反射而从出光部13出射的过程中，环形棱12改变光束中的杂散光传播方向，使得杂散光偏离以人眼瞳孔中心为圆心、直径为2.5mm-3.5mm的圆形区域，也就是说，经过该环形导光体10上的环形棱12对光束传播方向的影响后，最终从出光部13出射的光束将避开了以人眼瞳孔中心为圆心、直径为2.5mm-3.5mm的圆形区域，从而光束进入到眼底前将不会经人眼瞳孔的该圆形区域反射，从而消除了人眼通孔的该圆形区域反射至成像系统的杂散光束，提高了成像系统的眼底成像质量。

此外，环形棱12的数量以及环形棱12的类别可以通过光路模拟，合理的配置，使得最终通过环形导光体10的环形光束避开上述圆形区域入射眼底进行照明。例如，在一些实施方式中，环形棱12包括凸棱和/或凹棱，也就是说，多个环形棱12中有部分呈凸棱，有部分呈凹棱；当然，根据实际需要，多个导光棱也可能全是凹棱，或者全是凸棱，在此不作限定。

结合图2和图4所示，环形棱12为4个，分别为第一环形棱121、第二环形棱122、第三环形棱123和第四环形棱124。第一环形棱121、第二环形棱122和第三环形棱123设于环形导光体10的内壁10a，第四环形棱124设于环形导光体10的外壁10b。该实施方式中，第一环形棱121、第二环形棱122、第三环形棱123和第四环形棱124均为凹棱。利用这4个环形棱12可以改变入射在环形棱12上的光束传播方向，具体的，由于环形棱12相对相应的壁面是呈凸起状或凹陷状，从而使得光束的入射角度产生变化，当光束相对环形棱12的棱面的入射角度超出形成全反射的临界角时，光束将从环形棱12折射出环形导光体10，从而不会从环形导光体10的出光部13出射到眼底而被反射到成像系统形成干扰，实现消除杂散光的效果，提高了眼底成像质量。当然，在一些实施例中，光束经过环形棱12后，不一定都会被折射而从环形导光体10的侧壁出射，也有一些光束在环形棱12的作用下被反射至环形导光体10，并继续在环形导光体10的内壁10a和外壁10b之间全反射至出光部13，这部分因环形棱12的作用下改变了光束在环形导光体10的内壁10a和外壁10b之间的传播路径，虽然从环形导光体10的出光部13出射，但最终因传播光路的改变而偏离以人眼瞳孔中心为圆心、直径为2.5mm-3.5mm的圆形区域入射眼底，从而避免了该部分光束被反射至成像系统而干扰成像。

上述实施方式中，环形导光体10的折射率为1.35-1.65，可以采用PC或其他光学塑料或合适的玻璃材料制成。由于环形导光体10与空气的折射率不同，从而光束在不超出临界角范围内，可以在环形导光体10的内壁10a和外壁10b实现全反射而从出光部13出射至眼底，同时，环形导光体10上的环形棱12对光束光路的改变，使得光束错开上述圆形区域入射眼底的同时，也使得光束尽可能多的在环形导光体10的内壁10a和外壁10b之间全反射并最终从出光部13出射至眼底进行照明，从而确保照明亮度，改善照明效果，确保成像质量；同时，该环形导光体10中环形棱12的设置可以消除杂散光进入成像系统而对成像效果的不良影响，从而不需要在环形导光体10的表面进行光学漆黑处理，便可以解决照明系统引入杂散光的问题。

一些实施方式中，构成第一环形棱121的两棱面之间夹角为90度-130度；构成第二环形棱122的两棱面之间夹角为70度-110度；构成第三环形棱123的两棱面之间夹角为110度-150度；构成第四环形棱124的两棱面之间夹角为100度-140度。这种配置下的环形棱12，可以分别对从环形导光体10的入光部11入射的光束中的多种光进行反射或折射，使得最终经环形导管体传输至出光部13出射到眼底的光束不会入射在以人眼瞳孔中心为圆心、直径为2.5mm-3.5mm的圆形区域，从而避免人眼瞳孔的反射光束进入成像系统而影响成像效果，确保成像质量，提高对视网膜病变进行诊断的准确性。

结合图2和图3所示，出光部13包括多个呈角度设置的环形面，环形面与环形导光体10同轴设置，从而在光束传经出光部13时，多个环形面将光束均匀从出光部13散射出，由于多个环形面之间呈角度设置，即，各环形面的出光方向不同，从而在实现将光束分成若干部分均匀出射的同时，在一定程度上，各环形面也可以改变出射光束的传播方向，也就是说，环形面也能消除经人眼瞳孔反射至成像系统的杂散光，使得经环形面出射到眼底的光束避开上述的圆形区域。需要说明的是，环形面之间的夹角以及环形面的数量可以通过光路模拟的手段进行配置，在此不再一一赘述。

如图2和图3所示，在一些实施方式中，环形面包括第一环形面13a、第二环形面13b和第三环形面13c，第二环形面13b的内缘和外缘分别与第一环形面13a和第三环形面13c相邻接。该实施方式中，第一环形面13a和第二环形面13b形成凸棱，第二环形面13b和第三环形面13c形成凹棱。在光束从环形导光体10传至出光部13而入射到环形面时，这些环形面之间形成的凸棱和凹棱一方面起到分光的作用，使得出射光束均匀的入射至眼底，使得成像时，各部分的光照较均匀柔和，避免在局部形成光斑而影响成像效果；另一方面，光束经过凸棱和凹棱时，也会因折射而改变传播光路，使得光束最终以合适的角度入射眼底，避免光束入射到可能会导致光束经人眼瞳孔反射至成像系统的区域。

在一些实施方式中，环形导光体10的侧壁相对环形导光体10的中心轴线w的倾斜角度为55度-65度，入光部11到出光部13之间的距离为15mm-25mm，环形导光体10的壁厚大于等于1mm且小于等于2mm。该配置下的环形导光体10，不仅外形尺寸适合照明系统的装配需要，同时，可以获得较大的照明视场，可以在照明视场提高到120度以上，且与上述的出光部13配合可以实现在照明视场范围内均匀照明。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种环形导光体，设于成像系统靠近眼底的一端并用于传导光束形成环形光，以在所述成像系统成像时对眼底进行照明，其特征在于，所述环形导光体呈圆锥台状；所述环形导光体的两端面上形成有入光部和出光部；所述环形导光体的内壁和/或外壁于所述入光部与所述出光部之间设有多个环形棱，且多个所述环形棱被配置为：在光束从所述入光部入射至所述环形导光体、并于所述环形导光体的内壁和外壁之间反射而从所述出光部出射的过程中，所述环形棱改变所述光束中的杂散光传播方向，使得杂散光偏离以人眼瞳孔中心为圆心、直径为2.5mm-3.5mm的圆形区域。

2.根据权利要求1所述的环形导光体，其特征在于，所述环形棱包括凸棱和/或凹棱。

3.根据权利要求1所述的环形导光体，其特征在于，所述环形棱为4个，分别为第一环形棱、第二环形棱、第三环形棱和第四环形棱；所述第一环形棱、所述第二环形棱和所述第三环形棱设于所述环形导光体的内壁，所述第四环形棱设于所述环形导光体的外壁。

4.根据权利要求3所述的环形导光体，其特征在于，所述第一环形棱、所述第二环形棱、所述第三环形棱和所述第四环形棱均为凹棱。

5.根据权利要求3或4所述的环形导光体，其特征在于，构成所述第一环形棱的两棱面之间夹角为90度-130度；构成所述第二环形棱的两棱面之间夹角为70度-110度；构成所述第三环形棱的两棱面之间夹角为110度-150度；构成所述第四环形棱的两棱面之间夹角为100度-140度。

6.根据权利要求1所述的环形导光体，其特征在于，所述出光部包括多个呈角度设置的环形面，所述环形面与所述环形导光体同轴设置。

7.根据权利要求6所述的环形导光体，其特征在于，所述环形面包括第一环形面、第二环形面和第三环形面，所述第二环形面的内缘和外缘分别与所述第一环形面和所述第三环形面相邻接。

8.根据权利要求7所述的环形导光体，其特征在于，所述第一环形面和所述第二环形面形成凸棱，所述第二环形面和所述第三环形面形成凹棱。

9.根据权利要求1所述的环形导光体，其特征在于，所述环形导光体的侧壁相对所述环形导光体的中心轴线的倾斜角度为55度-65度，所述入光部到所述出光部之间的距离为15mm-25mm，所述环形导光体的壁厚大于等于1mm且小于等于2mm。

10.一种照明系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的环形导光体。