CN108814545A - 一种与智能手机结合使用的免散瞳眼底相机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种与智能手机结合使用的免散瞳眼底相机，包括光路系统、智能手机、控制模块、及使光路系统与智能手机配合的手机适配器；光路系统包括照明光源、照明物镜组、成像物镜组、光转换器及目镜组；照明光源由近红外/可见光LED围绕中心对称旋转相间排列；智能手机，用于对人眼反射的、并经照明物镜组、成像物镜组、光转换器及目镜后的图像进行拍摄；控制模块，当调节成像物镜组进行眼底相机对焦时，控制照明光源上近红外LED灯发光，当进行人眼拍摄时，控制照明光源上可见光LED灯发光。本发明对焦时采用近红外LED灯照明，不会刺激人眼，人眼瞳孔不会收缩，在拍摄时采用可见光LED灯并利用光转换器进行增强，实现智能手机免散瞳拍摄人眼眼底图像。

Description

一种与智能手机结合使用的免散瞳眼底相机

技术领域

本发明涉及一种便携式眼底照相机，具体涉及一种结合智能手机使用的免散瞳眼底相机，属于眼科医疗设备技术领域。

背景技术

眼底相机得到的眼底图像直观、便于理解、放大倍率高，可清晰显示眼底组织结构的细节，广泛应用于眼底病变，如糖尿病视网膜病变、青光眼、老年型黄斑变性等疾病的筛查与诊断。

智能手机具备获取图像、信息处理、无线接入互联网、可安装第三方软件、扩展性强的特点，已经逐渐深入并广泛应用到人们的日常生活中。将眼底相机与智能手机相结合，可实现眼底相机的移动化、便携化、数字化。智能手机在获取眼底图像后，可对眼底图像进行图像增强。

美国welchallyn公司的iExaminer眼底相机，可结合iphone6，6s，6plus获取眼底图像，该产品可自动对焦，操作简便，配备专用的APP处理和管理眼底图像，但所使用的手机适配器仅能适配某一款手机。意大利D-eye公司的d-eyecare 眼底相机，可结合iphone获取眼底图像，该产品结构简单，体积小，但使用是需要贴近人眼，对病患不友好。中国泰立瑞公司是一家医疗数字化服务提供商，该公司最大的优势在于其数字图像智能处理算法，该公司推出了一款眼底镜，具备自动对焦、智能诊断功能，但拍摄的眼底图像中央有亮斑。

上述可与智能手机结合使用的眼底相机，均不具备免散瞳拍摄眼底图像的功能，使用时都需要散瞳。散瞳对病患来说，是一个痛苦的过程。由于人眼眼底自身不会发光，必须要引入外界照明。引入外界照明时，由于角膜的反射率远高于眼底的反射率，角膜反光会产生非常强烈的杂散光。为避免角膜上的杂散光对成像造成干扰，通常做法是在角膜上形成一环形光斑，使照明光避开瞳孔中心，从瞳孔周围入射到人眼中。若采用持续型可见光照明，人眼瞳孔在可见光的刺激下会自动收缩至2mm或更小，这时，角膜上的环形照明光斑不能进入人眼。因此，要做到免散瞳，只能采用对人眼无刺激的光线照明。再从人眼安全的角度和人眼眼底反射率综合考虑，采用近红外照明眼底是实现免散瞳拍摄眼底图像的唯一方式。而一般手机的图像探测器的波长响应率与人眼一致，对近红外不感光或响应率接近于零。如何让手机探测器探测到近红外，是解决以智能手机免散瞳拍摄眼底图像的关键。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种结合智能手机使用的免散瞳眼底相机，该眼底相机能够免散瞳拍摄人眼眼底图像。

实现本发明的技术方案如下：

一种与智能手机结合使用的免散瞳眼底相机，包括光路系统、智能手机、控制模块、及使光路系统与智能手机配合的手机适配器；其中，所述光路系统包括照明光源、照明物镜组、成像物镜组、光转换器及目镜组；

所述照明光源由近红外/可见光LED围绕中心对称旋转相间排列，照明光源发出的光经照明物镜组从瞳孔边缘进入人眼；

所述智能手机，用于对人眼反射的、并经照明物镜组、成像物镜组、光转换器及目镜后的图像进行拍摄；

所述控制模块，当调节成像物镜组进行眼底相机对焦时，控制照明光源上近红外LED灯发光，当进行人眼拍摄时，控制照明光源上可见光LED灯发光。

进一步地，本发明所述照明光源上的近红外LED灯为持续型近红外LED 灯，照明光源上的可见光LED灯为脉冲型可见光LED灯。

进一步地，本发明所述控制系统还用于调节近红外/可见光LED的亮度，控制可见光LED闪光与智能手机拍摄同步。

进一步地，本发明还包括位于智能手机上的图像处理模块，用于对拍摄的眼底图像进行处理和存储。

进一步地，本发明所述手机适配器包含竖直位置调节件、水平位置调节件及同轴连接件，可在相互垂直的两个方向调整光路系统与手机的位置。

进一步地，本发明所述目镜组为一组双胶合消色差物镜。

有益效果

与现有技术相比，本发明的优点是：

第一，本发明可实现免散瞳拍摄人眼眼底图像。

本发明提供的免散瞳眼底相机包含由近红外/可见光LED灯构成的照明光源，包含可将近红外/可见光转换为增强的可见光的光转换器，在对焦时采用近红外LED灯进行照明，不会刺激人眼，人眼瞳孔不会收缩，再拍摄时采用可见光LED灯并利用光转换器进行增强，实现以智能手机免散瞳拍摄人眼眼底图像。

第二，本发明提供了一个可在相互垂直的两个方向调整眼底相机与手机的位置的适配器，因此该光路系统可适用大多数的/主流的智能手机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明的照明光路；

图2示出了本发明的成像光路；

图3示出了本发明的近红外/可见光照明模组；

图4示出了本发明的手机适配器。

附图标号说明：

图1中，1是被检测的人眼；1-1是人眼眼底，1-2是人眼角膜；2是照明物镜组；3是照明光源；

图2中，3-1是近红外LED；3-2是白光LED；

图3中，1是被检测的人眼；2是照明物镜组；3是照明光源；4是成像物镜组，包含3组透镜4-1、4-2、4-3，其中4-3为对焦透镜组；5是光转换器；6是目镜组；7是智能手机；8是通用型手机适配器；

图4中，8-1是竖直位置调节件；8-2是水平位置调节件；8-3是同轴连接件。

具体实施方式

为了对发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图3所示，本发明一种与智能手机结合使用的免散瞳眼底相机，包括光路系统、智能手机、控制模块、及使光路系统与智能手机配合的手机适配器；其中，所述光路系统包括照明光源3、照明物镜组2、成像物镜组4、光转换器5 及目镜组6；

所述照明光源3由近红外/可见光LED围绕中心对称旋转相间排列，照明光源3发出的光经照明物镜组2从瞳孔边缘进入人眼；

所述智能手机，用于对人眼反射的、并经照明物镜组、成像物镜组、光转换器及目镜后的图像进行拍摄，其中光转换器用于将近红外/可见光转换为增强的可见光；

所述控制模块，当调节成像物镜组4进行眼底相机对焦时，控制照明光源3 上近红外LED灯发光，当进行人眼拍摄时，控制照明光源3上可见光LED灯发光。

如图1所示，免散瞳眼底相机照明系统的照明光路图，所述照明系统包括：照明光源3和照明物镜组2，其中照明光源包含大发散角、高亮度照明的近红外 /可见光LED灯，近红外/可见光LED灯围绕中心对称轴旋转相间排列。如图2 所示，近红外/可见光LED灯排布图，照明光源由持续型近红外LED 3-1和脉冲型可见光LED 3-2构成。照明光源采用上述的设计师因为：拍摄眼底图像之前要进行调焦定位，需要较长的时间，为保证人眼瞳孔不收缩，需采用对人眼无刺激的近红外照明。但采用近红外照明的眼底图像的对比度并不好，所以在拍摄眼底图像时，为追求更好的图像对比度，需采用可见光照明。同理，为了使人眼瞳孔不收缩，可见光要采用脉冲型光源。

如图3所示，免散瞳眼底相机的成像光路图，照明光源3中的可见光照亮人眼眼底后，经人眼瞳孔出射，再经过照明物镜组2成一次像。由于照明物镜表面也会反射照明光，因此照明物镜的结构要设计得尽量简单，同时还要满足照明光源与角膜的共轭关系，所以本实例照明物镜组设计成由两片非球面透镜组成，将照明光源成像于人眼角膜上，在人眼角膜上形成环形像，使照明光从瞳孔避开瞳孔中心，只从瞳孔周围入射人眼。

如图3所示，由于照明物镜会产生较大的像差，第一次成像效果并不好。成像物镜组4用以补偿人眼与照明物镜组2产生的像差，将第一次成像再次成像于光转换器5的前端面上。设计时，成像透镜组4设计为由固定透镜组4-1、固定透镜组4-2、及可动透镜组4-3构成，保留一组可动镜片组4-3，用以对焦。

如图3所示，光转换器5将入射到前端面的近红外/可见光转换成增强的可见光并在后端面显示。手机镜头在没有启用对焦功能时，一般都是对无限远图像成像的，即使启用了对焦功能，也只能对一定距离之外，直到无限远范围之内的物体成像，所以为了通用性，加入目镜组6，对光转换器5后端面上的图像再一次成像于无穷远，再被手机镜头拍摄。本实施例中目镜组为一组双胶合消色差物镜。

如图4所示，通用型手机适配器结构图，包含竖直位置调节件、水平位置调节件及同轴连接件，可在可在相互垂直的两个方向调整眼底相机与手机的位置，以适配大多数的/主流智能手机。

本发明还包括安装在智能手机上的图像处理模块，该模块中包含有图像处理算法与图像数据管理算法，用以处理并管理智能手机直接拍得的眼底图像。

本实施例与智能手机结合使用的免散瞳眼底相机的工作成为：

在相机进行对焦与观察时，控制模块关闭脉冲型白光LED 3-2，只以持续型近红外LED 3-1进行照明。近红外光经过照明物镜2后在人眼角膜1-2上形成一清晰的环形像，使得近红外光从瞳孔边缘进入人眼，照亮眼底。在相机进行拍摄时，关闭近红外LED 3-1，只以脉冲型白光LED 3-2进行照明，照明光入射路径与近红外光相同。闪光的同时，智能手机拍下人眼眼底图像，让照明光在人眼角膜1-2上形成一环形光斑，只从瞳孔边缘进入人眼，避免了照明光在角膜上反射后进入成像光路，进而对人眼眼底的反射光造成干扰；位于智能手机上的图像处理模块对采集的人眼图像进行处理并管理。

实施例：

本实施例中光转换器5是一款近红外像增强器，如表1是它的光谱响应率数据，表2是它的其它性能参数：

表1近红外像增强器光谱响应率

输入波长	响应率(mA/W)
		350nm	17
400nm	28
		450nm	65
500nm	59
		550nm	50
600nm	42
		650nm	38
700nm	31
		750nm	27
800nm	22
		850nm	12
900nm	1

表2近红外像增强器性能参数

增益系数	105@1700V
		显示屏输出波长	540nm
显示延迟时间	1ms
		像管直径	18mm
像管芯径	6μm
		像管空间分辨率	40-50lp/mm
工作温度	-40℃～+45℃
		保存温度	-40℃～+60℃

本实施例结合智能手机使用的免散瞳眼底相机具体使用步骤如下：

1、将智能手机与光路系统连接；

2、对人眼进行调焦定位；

3、对人眼眼底进行拍摄。

智能手机与眼底相机连接过程：首先，把竖直位置调节件8-1、水平位置调节件8-2锁定在一起，再把智能手机插入竖直位置调节件8-1凹槽中，把同轴连接件8-3插入水平位置调节件8-1凹槽中，然后在水平与竖直两个方向上调节智能手机摄像头和同轴连接件的相对位置，使得智能手机摄像头光轴与同轴连接件的机械轴同轴，此时手机摄像头能看到的视野最大。

对人眼调焦定位过程：采用持续型近红外LED 3-1照明人眼，调节成像物镜对焦组4-3，当手机显示屏上能出现眼底图像时，调焦定位操作完成。

对人眼眼底拍摄过程：在前两步操作完成之后，关闭近红外LED 3-1，按下同步拍摄按钮，脉冲型白光LED 3-2发出闪光，同时手机摄像头探测器进行曝光，完成拍摄。

应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是限制。总之，本发明的保护范围应包括那些本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (6)

1.一种与智能手机结合使用的免散瞳眼底相机，其特征在于，包括光路系统、智能手机、控制模块、及使光路系统与智能手机配合的手机适配器；其中，所述光路系统主要包括照明光源、照明物镜组、成像物镜组、光转换器及目镜组；

所述照明光源由近红外/可见光LED围绕中心对称旋转相间排列，照明光源发出的光经照明物镜组从瞳孔边缘进入人眼；

所述智能手机，用于对人眼反射的、并经照明物镜组、成像物镜组、光转换器及目镜后的图像进行拍摄；

所述控制模块，当调节成像物镜组进行眼底相机对焦时，控制照明光源上近红外LED灯发光，当进行人眼拍摄时，控制照明光源上可见光LED灯发光。

2.根据权利要求1所述与智能手机结合使用的免散瞳眼底相机，其特征在于，所述照明光源上的近红外LED灯为持续型近红外LED灯，照明光源上的可见光LED灯为脉冲型可见光LED灯。

3.根据权利要求1所述与智能手机结合使用的免散瞳眼底相机，其特征在于，所述控制系统还用于调节近红外/可见光LED的亮度，控制可见光LED闪光与智能手机拍摄同步。

4.根据权利要求1所述与智能手机结合使用的免散瞳眼底相机，其特征在于，还包括位于智能手机上的图像处理模块，用于对拍摄的眼底图像进行处理和存储。

5.根据权利要求1所述与智能手机结合使用的免散瞳眼底相机，其特征在于，所述手机适配器包含竖直位置调节件、水平位置调节件及同轴连接件，可在相互垂直的两个方向调整光路系统与手机的位置。

6.根据权利要求1所述与智能手机结合使用的免散瞳眼底相机，其特征在于，所述目镜组为一组双胶合消色差物镜。