CN108398777B - 一种立体显微影像记录系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体显微影像记录系统，包括物镜、转鼓变倍镜组、第一半透半反镜、目镜、第一反光镜、第二反光镜、第一快门、第二快门、半透半反镜组件、第一调焦镜、影像记录传感器、设置在第一半透半反镜与第一调焦镜之间的第三快门、光源组件和固视组件；光源组件包括第一光源、第一聚光镜和第二半透半反镜；固视组件包括第二光源、第二聚光镜、视标板、第二调焦镜和第三半透半反镜。本发明具有成像一致性好，整机成本低，既能模拟人眼视物状态，又能进行传统2D成像的特点。

Description

一种立体显微影像记录系统

技术领域

本发明涉及一种眼科光学影像设备，具体涉及一种立体显微影像记录系统。

背景技术

由于人眼通过双眼视物，双眼与物体之间的夹角使得该物体在大脑中的成像是一种立体影像。而传统的数码裂隙灯显微镜只具备平面2D图像的记录功能。因而无法对需要在3D立体视觉下才能精确诊断的人眼病灶进行精确的影像记录。故急需一种能够实现相应的3D影像记录功能的设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种立体显微影像记录系统，解决现有技术中不能对人眼病灶进行立体影像记录的问题。

具体技术方案是：本发明公开了一种立体显微影像记录系统，其特征在于，包括以下构件：物镜、转鼓变倍镜组、第一半透半反镜、目镜、第一反光镜、第二反光镜、第一快门、第二快门、半透半反镜组件、第一调焦镜、影像记录传感器、设置在第一半透半反镜与第一调焦镜之间的第三快门、光源组件和固视组件；光源组件包括第一光源、第一聚光镜和第二半透半反镜；固视组件包括第二光源、第二聚光镜、视标板、第二调焦镜和第三半透半反镜；上述构件被设置为：光线依次通过物镜、转鼓变倍镜组到达第一半透半反镜被分成多组光线：其中，第一组光线透过第一半透半反镜进入目镜；第二组光线被第一半透半反镜反射到第一反光镜再反射穿过第一快门，经半透半反镜组件反射通过第一调焦镜进入影像记录传感器；第三组光线被第一半透半反镜反射到第二反光镜再反射通过第二快门，经半透半反镜组件反射通过第一调焦镜进入影像记录传感器；第四组光线被第一半透半反镜反射通过第三快门、半透半反镜组件和第一调焦镜进入影像记录传感器；第二半透半反镜位于第一调焦镜和影像记录传感器所在的第一光轴上，第一光源发出的光线经第一聚光镜照射到第二半透半反镜并沿第一光轴和物镜和目镜所在的第二光轴照射到物镜前的待检测物上；或者第二半透半反镜位于第二光轴上，第一光源发出的光线经第一聚光镜照射到第二半透半反镜并沿第二光轴照射到物镜前的待检测物上；第三半透半反镜位于第一调焦镜和影像记录传感器所在的第一光轴上，第二光源发出的光线经第二聚光镜、视标板和第二调焦镜照射到第三半透半反镜，并沿第一光轴和物镜和目镜所在的第二光轴照射到物镜前的待检测物上；或者第三半透半反镜位于第二光轴上，第二光源发出的光线经第二聚光镜、视标板和第二调焦镜照射到第三半透半反镜，并沿第二光轴照射到物镜前的待检测物上；立体显微影像记录系统被设置为第一快门和第二快门交替高频开闭，使得影像记录传感器在同一时间仅记录从其中一个快门透出的影像。

进一步地，第一反光镜和第二反光镜均能够转动以调节光线射入的角度。

在一个具体实施方式中，半透半反镜组件由两块半透半反镜组成：其中一块与第一反光镜和第一快门配合，使得光线被反射到影像记录传感器；另一块与第二反光镜和第二快门配合，使得光线也被反射到影像记录传感器。

在另一个具体实施方式中，半透半反镜组件包括由四块相同大小的直角等腰三角形棱镜拼合而成的正方形模块；正方形模块的对角线交叉点为四块直角等腰三角形棱镜的顶角；直角等腰三角形棱镜的斜边均镀有膜，使得光线照到斜边上能够部分被透过，部分被反射。

进一步地，正方形模块的对角线交叉点位于第一调焦镜和影像记录传感器所在的第一光轴上。

进一步地，在高频开闭的过程中，第一快门的开闭与第二快门的闭开同步，即第一快门开启时第二快门闭合，第一快门闭合时第二快门开启，且第一快门在每一次开闭中的开启时间等于其闭合时间。

进一步地，第一反光镜和第二反光镜以第一调焦镜和影像记录传感器所在的第一光轴为轴呈轴对称设置。

进一步地，第二半透半反镜位于半透半反镜组件和第一调焦镜之间。

进一步地，第三半透半反镜位于第一半透半反镜和第三快门之间。

进一步地，第一半透半反镜与第二光轴呈45°夹角；第一光轴与第二光轴呈90°夹角；第二半透半反镜与第一光轴或第二光轴呈45°夹角；第三半透半反镜与第一光轴或第二光轴呈45°夹角。

本发明的有益效果是：

第一反光镜和第二反光镜相当于模拟了双眼视物，其对称设置和可以调节角度，使得影像记录传感器能够采集到立体影像。

第一快门和第二快门交替高频开闭与同步，保证了在一台影像记录传感器的工作条件下记录影像的一致性，将分别记录的第一快门和第二快门传来的影像进行叠加处理，获得清晰的立体影像。仅使用一套影像记录系统(即一个第一调焦镜和一台影像记录传感器)就能模拟双眼视物，极大的降低了整机成本。

关闭第一快门和第二快门，打开第三快门，能够获得平面影像；关闭第三快门，高频开闭第一快门和第二快门，能够获得立体影像。

光源组件有利于调节经待检测物反射的光线强弱，达到进入目镜和影像记录传感器的光线强弱的要求。

固视组件有利于在检测患者眼睛时，固定患者视线，有利于检测的精确性。

本发明所涉及的立体显微影像记录系统。主要解决了现有的数码裂隙灯显微镜不能模拟真实人眼视物状态的立体影像记录，无法实现对不同距离精确对焦，无法自动在平面影像与立体影像之间切换等问题。且本系统具有成像一致性好，有效降低整机成本，降低调试难度，模拟真实人眼视物状态的特点，为后续3D立体手术打下坚实基础。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本发明的立体显微影像记录系统的结构示意图。

其中，1为物镜，2为转鼓变倍镜组，3为第一半透半反镜，4为第二光轴，5为目镜，6为第三半透半反镜，7为第二调焦镜，8为视标板，9为第二聚光镜，10为第二光源，11为第三快门，12为半透半反镜组件，13为第一快门，14为第一反光镜，15为第一光源，16为第一聚光镜，17为第一光轴，18为第二快门，19为第二反光镜，20为第二半透半反镜，21为第一调焦镜，22为影像记录传感器。

具体实施方式

现结合附图和实施例对发明作进一步描述。

图1示出了本发明的一个优选实施例。在该实施例中，立体显微影像记录系统，包括以下构件：物镜1、转鼓变倍镜组2、第一半透半反镜3、目镜5、固视组件、第三快门11、第一反光镜14、第二反光镜19、第一快门13、第二快门18、半透半反镜组件12、光源组件、第一调焦镜21和影像记录传感器22。

固视组件包括依次排列设置的第二光源10、第二聚光镜9、视标板8、第二调焦镜7和第三半透半反镜6。固视组件用于在检测患者眼睛时，确保患者眼睛不看向别处，而是只看向固视组件中视标板8中间镂空显现的影像。比如本实施例中视标板8的镂空图像是十字形。

光源组件包括依次排列设置的第一光源15、第一聚光镜16和第二半透半反镜20。光源组件用于调节光路中的光线强弱。

如图1所示，上述构件被设置为：在第二光轴4上依次设置有物镜1、转鼓变倍镜组2、第一半透半反镜3和目镜5。第一半透半反镜3与第二光轴4之间的夹角α1为45°。第一光轴17与第二光轴4在第一半透半反镜3处垂直相交。

在第一光轴17上依次设置有第一半透半反镜3、第三半透半反镜6、第三快门11、半透半反镜组件12、第二半透半反镜20、第一调焦镜21和影像记录传感器22。第三半透半反镜6与第一光轴17之间的夹角α2为45°。第二半透半反镜20与第一光轴17之间的夹角α3为45°。半透半反镜组件12包括由四块相同大小的直角等腰三角形棱镜拼合而成的正方形模块。该正方形模块的对角线交叉点为四块直角等腰三角形棱镜的顶角，且该对角线交叉点位于第一光轴17上。直角等腰三角形棱镜的斜边均镀有膜，使得光线照到斜边上能够部分被透过，部分被反射。因此该正方形模块的两条对角线相当于形成了两块半透半反镜，其中一块半透半反镜将第一反光镜14反射来的光线反射到影像记录传感器22上，另一块半透半反镜将第二反光镜19反射来的光线反射到影像记录传感器22上。

半透半反镜组件12的垂直于第一光轴17的两侧向外分别依次设置有第一快门13和第一反光镜14，位于其中一侧；第二快门18和第二反光镜19，位于另一侧。

当采集2D图像时，打开第三快门11，关闭第一快门13和第二快门18。患者眼睛位于物镜1前。从患者眼睛反射出来的光线沿第二光轴4经物镜1、转鼓变倍镜组2到达第一半透半反镜3处，部分光线透过第一半透半反镜3进入目镜5，被医生直接观察到；另有部分光线被第一半透半反镜3反射沿第一光轴17透过第三半透半反镜6，穿过第三快门11，透过半透半反镜组件12、第二半透半反镜20和第一调焦镜21进入影像记录传感器22，形成2D图像。

当采集3D图像时，关闭第三快门11。第一快门13和第二快门18高频交替打开和关闭，即当第一快门13打开时，第二快门18关闭；当第一快门13关闭时，第二快门18打开。患者眼睛位于物镜1前，从患者眼睛反射出来的光线沿第二光轴4经物镜1、转鼓变倍镜组2在第一半透半反镜3处被分成多组光线：其中，第一组光线透过第一半透半反镜3进入目镜5，被医生直接观察到。当第一快门13打开，第二快门18关闭时，第二组光线被第一半透半反镜3反射到第一反光镜14再反射穿过第一快门13，经半透半反镜组件12反射透过第二半透半反镜20、第一调焦镜21进入影像记录传感器22，记录下经第一反光镜14传来的光影信号。当第一快门13关闭，第二快门18打开时，第三组光线被第一半透半反镜3反射到第二反光镜19再反射通过第二快门18，经半透半反镜组件12反射透过第二半透半反镜20、第一调焦镜21进入影像记录传感器22，记录下经第二反光镜19传来的光影信号(第四组光线是在采集2D图像时，被第一半透半反镜3反射通过第三快门11、半透半反镜组件12和第一调焦镜21进入影像记录传感器22)。影像记录传感器22将分别记录的第一反光镜14传来的光影信号和第二反光镜19传来的光影信号进行叠加处理，获得3D图像。第一反光镜14和第二反光镜19水平分设在两侧，模拟形成了真实人眼在视物时两眼视线之间的夹角，从而通过第一反光镜14和第二反光镜19分别记录的光影信号的叠加能够获得3D图像，为后续3D立体手术打下坚实基础。当患者眼睛的成像在第一半透半反镜前或者后时，调整第一反光镜14和第二反光镜19的角度，能够准确获取到清晰图像。

不管是在2D成像还是3D成像过程中，均可以添加固视组件以便获得固视效果，有利于更好的检测。在本实施例中，固视组件被患者看到的光路走向是：第二光源10发出的光线经过第二聚光镜9、视标板8、第二调焦镜7，在第三半透半反镜6处被反射到第一半透半反镜3，又后者再反射经过转鼓变倍镜组2、物镜1被患者眼睛看见，起到固视作用。

不管是在2D成像还是3D成像过程中，均可以添加光源组件以便调节光线强弱，从而有利于更好的检测。在本实施例中，光源组件发出的光线照射到患者眼睛的光路走向是：

当2D成像时，第一光源15发出的光线经过第一聚光镜16，在第二半透半反镜20处被反射透过半透半反镜组件12、第三快门11、第三半透半反镜6，到第一半透半反镜3，被第一半透半反镜3再反射经过转鼓变倍镜组2、物镜1照射到患者眼睛。

当3D成像时，第一光源15发出的光线经过第一聚光镜16，在第二半透半反镜20处被反射到半透半反镜组件12，再被半透半反镜组件12反射，要么穿过第一快门13经第一反光镜14反射到第一半透半反镜3，要么穿过第二快门18经第二反光镜19反射到第一半透半反镜3，再被第一半透半反镜3反射经过转鼓变倍镜组2、物镜1照射到患者眼睛。

调节第一光源15的亮度，可以调节照射到患者眼睛的光线强弱。

第一调焦镜21能够沿第一光轴17前后移动以调整焦距；第二调焦镜7能够沿第二光源和第二聚光镜9所在光轴前后移动以调整焦距。第一光源15和第二光源10均可以为LED灯。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化，比如去掉光源组件和/或固视组件，或者两组件的设置位置做相应变化等等。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种立体显微影像记录系统，其特征在于，包括以下构件：物镜、转鼓变倍镜组、第一半透半反镜、目镜、第一反光镜、第二反光镜、第一快门、第二快门、半透半反镜组件、第一调焦镜、影像记录传感器、设置在所述第一半透半反镜与所述第一调焦镜之间的第三快门、光源组件和固视组件；所述光源组件包括第一光源、第一聚光镜和第二半透半反镜；所述固视组件包括第二光源、第二聚光镜、视标板、第二调焦镜和第三半透半反镜；

上述构件被设置为：光线依次通过所述物镜、所述转鼓变倍镜组到达所述第一半透半反镜被分成多组光线：其中，第一组光线透过所述第一半透半反镜进入所述目镜；第二组光线被所述第一半透半反镜反射到所述第一反光镜再反射穿过所述第一快门，经所述半透半反镜组件反射通过所述第一调焦镜进入所述影像记录传感器；第三组光线被所述第一半透半反镜反射到所述第二反光镜再反射通过所述第二快门，经所述半透半反镜组件反射通过所述第一调焦镜进入所述影像记录传感器；第四组光线被所述第一半透半反镜反射通过所述第三快门、所述半透半反镜组件和所述第一调焦镜进入所述影像记录传感器；

所述第一调焦镜和所述影像记录传感器被设置于第一光轴上；所述物镜和所述目镜被设置于第二光轴上；所述第二半透半反镜位于所述第一光轴上，所述第一光源发出的光线经所述第一聚光镜照射到所述第二半透半反镜并沿所述第一光轴和所述第二光轴照射到所述物镜前的待检测物上；或者所述第二半透半反镜位于所述第二光轴上，所述第一光源发出的光线经所述第一聚光镜照射到所述第二半透半反镜并沿所述第二光轴照射到所述物镜前的待检测物上；

所述第三半透半反镜位于所述第一调焦镜和所述影像记录传感器所在的第一光轴上，所述第二光源发出的光线经所述第二聚光镜、所述视标板和所述第二调焦镜照射到所述第三半透半反镜，并沿所述第一光轴和所述物镜和所述目镜所在的第二光轴照射到所述物镜前的待检测物上；或者所述第三半透半反镜位于所述第二光轴上，所述第二光源发出的光线经所述第二聚光镜、所述视标板和所述第二调焦镜照射到所述第三半透半反镜，并沿所述第二光轴照射到所述物镜前的待检测物上；

所述立体显微影像记录系统被设置为所述第一快门和所述第二快门交替高频开闭，使得所述影像记录传感器在同一时间仅记录从其中一个快门透出的影像。

2.如权利要求1所述的立体显微影像记录系统，其特征在于，所述第一反光镜和所述第二反光镜均能够转动以调节光线射入的角度。

3.如权利要求1所述的立体显微影像记录系统，其特征在于，所述半透半反镜组件由两块半透半反镜组成：其中一块与所述第一反光镜和所述第一快门配合，使得光线被反射到所述影像记录传感器；另一块与所述第二反光镜和所述第二快门配合，使得光线也被反射到所述影像记录传感器。

4.如权利要求1所述的立体显微影像记录系统，其特征在于，所述半透半反镜组件包括由四块相同大小的直角等腰三角形棱镜拼合而成的正方形模块；所述正方形模块的对角线交叉点为四块所述直角等腰三角形棱镜的顶角；所述直角等腰三角形棱镜的直角边均镀有膜，使得光线照到所述直角边上能够部分被透过，部分被反射。

5.如权利要求4所述的立体显微影像记录系统，其特征在于，所述正方形模块的对角线交叉点位于所述第一调焦镜和所述影像记录传感器所在的第一光轴上。

6.如权利要求1所述的立体显微影像记录系统，其特征在于，在高频开闭的过程中，第一快门的开闭与第二快门的闭开同步，即第一快门开启时第二快门闭合，第一快门闭合时第二快门开启，且第一快门在每一次开闭中的开启时间等于其闭合时间。

7.如权利要求1-6任一项所述的立体显微影像记录系统，其特征在于，所述第一反光镜和所述第二反光镜以所述第一调焦镜和所述影像记录传感器所在的第一光轴为轴呈轴对称设置。

8.如权利要求1所述的立体显微影像记录系统，其特征在于，所述第二半透半反镜位于所述半透半反镜组件和所述第一调焦镜之间。

9.如权利要求1所述的立体显微影像记录系统，其特征在于，所述第三半透半反镜位于所述第一半透半反镜和所述第三快门之间。

10.如权利要求1所述的立体显微影像记录系统，其特征在于，所述第一半透半反镜与所述第二光轴呈45°夹角；所述第一光轴与所述第二光轴呈90°夹角；所述第二半透半反镜与所述第一光轴或所述第二光轴呈45°夹角；所述第三半透半反镜与所述第一光轴或所述第二光轴呈45°夹角。

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