CN201840466U - 用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统，包括有套筒，在套筒中、从物方向镜方共光轴依次设有第一透镜群框、第二透镜群框和第三透镜群框以及感光芯片，在第一透镜群框、第二透镜群框和第三透镜群框分别安装有第一透镜群、第二透镜群、第三透镜群；在第二透镜群框与第三透镜群框之间设有光阑；所述第三透镜群框包括有定位框和控制框，所述定位框与套筒连接，所述控制框与定位框螺纹连接，在套筒上设有调焦马达，调焦马达通过传动组件连接到控制框并控制其移动，所述第三透镜群安装在控制框中。本实用新型提供了一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统。

Description

用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统

【技术领域】

本发明涉及一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统。

【背景技术】

早产儿视网膜病变是发达国家儿童眼睛失明的主要原因。随着我国经济的发展、社会的进步，这种在发达国家常见的疾病在我国已经呈现出明显上升的趋势，为此我国卫生部2004年颁发了《早产儿治疗用氧和视网膜病变防治指南》，强调在医院生产的早产儿、低体重儿，特别是有吸氧史，都必须进行眼底检查，以早期发现早产儿视网膜病变，早期治疗，减少早产儿致盲和致残率。

资料分析，我国因为这种疾病，每年致少有2～3万儿童失明，而发生视力损害的病例不计其数。导致出现这样的结果，除了该疾病本身的特殊性外，最主要的原因是我国目前无该疾病的最有效的检查和诊断设备，造成了大部分患者漏诊、误诊，失去了治疗的机会，这是我国在早产儿视网病变防治工作中最薄弱环节。早产儿、婴幼儿由于自身的特殊性，普通成人的眼底照相设备是不能适用。目前，我国早产儿、新生儿眼底检查主要是医生用眼睛通过传统的直接检眼镜或间接检眼镜检查患者的眼底。

直接检眼镜：直接检眼镜具有接近同轴光源、光斑均匀、清晰度好，很多情况下用于后极部眼底检查，但对周边部眼底，尽管在充分散瞳和被检查者的配合下，也很难完全窥视清楚。

双目间接检眼镜：是目前最常用的早产儿眼底检查设备。但是其操作复杂、检查难度大，周边部眼底检查必须要借助巩膜压陷器压迫眼球才能进行，对被检查者存在一定的风险，图像清晰度不高。

上述的检查比较复杂，检查范围不好掌握，加上早产儿、新生儿不可能配合，检查比较困难，而且结果很容易受检查者主观因素影响，描述和记录也只能以检查者的主观描述来进行，没有客观的图像检查结果供阅读、会诊和存档，很容易导致漏诊和误诊。

目前早产儿视网膜病变检查最科学和有效的方法是应用广角高清眼底数码成像系统，该系统不但能进行早产儿、婴幼儿眼底全方位拍照、录像，及时发现病变的部位、性质、程度，为临床医生提供诊断、治疗的客观依据，而且拍摄的图像可进行阅读、会诊、示教、资料存档，建立病例检索等。这种检查是非入侵性、非创伤性的。这样的解决方案符合了现代医学对检查结果要准确、客观、安全、科学要求。这是传统的直接检眼镜和间接间检眼镜无法做到的。

国外十多年前已经成功研发和应用了儿童眼底成像系统，在早产儿视网膜病变的诊断和治疗中起到非常关键的作用。目前国外主要是应用Ret cam系统。Ret cam系统由美国Massie实验室开发，它采用电脑图像采集软件，配合多种镜头，可实时采集眼底(包括视神经、视网膜)和眼前段(包括角膜、前房角、虹膜和晶状体)的动态和静态图像，为早产儿眼底病变的分析和诊断提供了更加方便和准确的方式。

本实用新型广角镜头自动对焦高清晰眼底成像系统，是项目的科技人员(包括光学、光源、电子工程师、眼科医生等)克服了种种技术难关，根据光学、数码成像、眼科学等的原理进行研发的。广角镜头自动对焦高清晰眼底成像系统可以对前后径为14mm～27mm的眼球自动、连续对焦成像，拍摄视网膜角度达到了100度以上，分辨率大于800TV Line、达到了5M静态照片和1080P视频的清晰度要求，前置式环形照明基本做到与被摄画面重合、均匀、无暗角。

本系统拍摄的画面可为临床医生、医疗管理部门、患儿家属等提供了客观的眼底图像，为临床的诊断和治疗提供了科学依据。本系统使用方便，配合专用的软件，可以进行远程会诊、医疗教学、疾病追踪，建立早产儿眼底病变图像数据库，进行智能诊断和自动检索等，将全面提高我国早产儿视网膜病变的防治水平。

【发明内容】

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用相关技术方案：

一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统，特征在于包括有套筒，在套筒中、从物方向镜方共光轴依次设有第一透镜群框、第二透镜群框和第三透镜群框以及感光芯片，在第一透镜群框、第二透镜群框和第三透镜群框分别安装有第一透镜群、第二透镜群、第三透镜群；在第二透镜群框与第三透镜群框之间设有光阑；所述第三透镜群框包括有定位框和控制框，所述定位框与套筒连接，所述控制框与定位框螺纹连接，在套筒上设有调焦马达，调焦马达通过传动组件连接到控制框并控制其移动，所述第三透镜群安装在控制框中。

如上所述的一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统，特征在于在套筒的前端设有环形导光板，在套筒内壁设有内置式光纤，内置式光纤的一端光连接到环形导光板端部，内置式光纤的另一端光连接到发光装置上。

如上所述的一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统，特征在于所述第一透镜群的第一枚镜片的焦距为正。

如上所述的一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统，特征在于所述第一透镜群、第二透镜群和感光芯片的相对位置不变，所述第三透镜群相对与第一透镜群、第二透镜群的距离可以调节以实现调焦，所述光阑与第三透镜群一起移动。

如上所述的一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统，特征在于所述第一透镜群的整体焦距为正，第二透镜群的整体焦距为负，所述第三透镜群的整体焦距为正。

如上所述的一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统，特征在于所述感光芯片的外形尺寸为6358μm×6285μm，芯片尺寸为5702μm×4277μm，像素大小为2.2μm×2.2μm。

本发明与现有技术相比具有本发明有如下的优点：

1、本系统实现了高分辨率，可以清晰拍摄到眼底的毛细血管、视网膜、视神经乳头等微细组织结构，分辨率大于800TV Line，满足5M以上感光芯片的分辨率要求，也完全满足全高清(1080P)的视频拍摄要求。在进行早产儿、婴幼儿眼底检查时，这些条件完全达到技术要求。

2、本实用新型的拍摄视网膜角度达到了100度以上，检查时可调整角度，对眼底各个方位完全拍照，特别是对周边部眼底的拍照，这是传统的检眼镜无法做到的。

3、本实用新型采用前置式环形照明，照明效果接近同轴照明，基本覆盖成像范围，光线经过角膜后产生一定的折射，透过房水、晶状体和玻璃体，均匀地投照在视网膜上，没有暗角。

4、本实用新型采用镜头前置环形照明，检查时要散瞳，使瞳孔直径在7mm以上，这样光线才能完全投照到检查部位，达到最佳的拍照效果。

5、本实用新型镜头包括环形前置光阑，呈连续弧形结构，与角膜曲率相同，检查时镜头与角膜接触，眼底的图像透过眼球内的屈光间质(玻璃体、晶状体、房水、角膜)到达镜头，再投射在感光芯片上。这种技术减少了因眼内的屈光间质和角膜的折射而产生的成像误差。

6、本光学系统利用第三透镜群来进行自动对焦，可以对前后径为14mm-27mm的眼球对焦成像，这个尺寸覆盖了从早产儿到成人的眼球大小，使本光学系统具有最广泛的适应性，连续对焦的清晰度远高于传统检眼镜，自动对焦也避免了传统检眼镜需要手动切换镜头的不便。

7、本光学系统的像面成像大小达到了1/2.5″，适合采用高质量的高感光度的芯片，保证成像质量。

8、本实用新型的镜头体积适当，镜头总长180-200mm，外径适合，总重500g左右，采用人体工程学外形设计，操作起来方便、灵巧。

9、本实用新型的广角镜头自动对焦高清晰眼底成像系统的相机采用多部件连接方式，结构简洁大方，方便组装和检测。

10、本实用新型的广角镜头自动对焦高清晰眼底成像系统的眼底相机采用螺纹旋转移动三群透镜群的方式，可以进行微距离对焦，十分精确。

【附图说明】

图1是本发明的剖示图；

图2是本发明的局部立体图。

【具体实施方式】

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统，包括有套筒1，在套筒1中、从物方向镜方共光轴依次设有第一透镜群框2、第二透镜群框3和第三透镜群框4以及感光芯片6。在第一透镜群框2、第二透镜群框3和第三透镜群框4分别安装有第一透镜群21、第二透镜群31、第三透镜群41。在第二透镜群框3与第三透镜群框4之间设有光阑8。

所述第三透镜群框4包括有定位框43和控制框42，所述定位框43与套筒1连接，所述控制框42与定位框43螺纹连接，在套筒1上设有对焦马达43，调焦马达44通过传动组件44连接到控制框42并控制其移动，所述第三透镜群41安装在控制框42中。这样调焦马达44可以驱动控制框42移动，从而实现调焦。

在套筒1的前端设有环形导光板5，在套筒1内壁设有内置式光纤7，内置式光纤7的一端光连接到环形导光板5端部，内置式光纤7的另一端光连接到发光装置9上。发光装置9发出的光传导到内置式光纤7上，再经过内置式光纤7传导到环形导光板5。

内置式光纤7的光线在环形导光板后端垂直穿过导光板，从导光板的前端射出，射出的光线大部分向内，少部分分散，形成一个相对均匀的照明区，在前方形成类圆形的有效的照明区。而且由于导光板内外侧则镀有反光膜，光线只能从前端射出，不能从内外侧泄漏。

所述第一透镜群21的第一枚镜片211的焦距为正。所述第一透镜群21、第二透镜群31和感光芯片6的相对位置不变，所述第三透镜群41相对与第一透镜群21、第二透镜群31的距离可以调节以实现调焦，所述光阑8与第三透镜群41一起移动。

第一透镜群与第二透镜群的区分方式如下：用等价于光源在无穷远的准直光线代替眼球的位置，在光线经过镜头出现第一次汇聚的焦点的光路所经过的镜片组为第一透镜群，如果焦点落在一枚凸透镜中间，那么该凸透镜也当作第一透镜群；如果焦点落在一枚凹透镜中间，那么该凹透镜当作第二透镜群。

所述第一透镜群21的整体焦距为正，第二透镜群31的整体焦距为负，所述第三透镜群41的整体焦距为正。所述感光芯片6的外形尺寸为6358μm×6285μm，芯片尺寸为5702μm×4277μm，像素大小为2.2μm×2.2μm。

其实，本实施例的成像系统是主要通过以下方法实现高分辨率的：

1、本系统使用了多达14枚玻璃镜片组成，不同材质镜片的折射率，阿尔贝数不同。

2、不同镜片包含不同的曲率，厚度，通光口径等参数。

3，各镜片之间合理的空气间隔。以上三种措施设计出所需要的高分辨率的镜头。

再有，本实施例的成像系统能自动对焦主要是通过以下四种途径实现的：

1、第一透镜群至第二透镜群之间间隔不变；

2、第三透镜群整体焦距为正，第一、二透镜群整体焦距为负，第三透镜群把经过第一、二透镜群个透镜群的光线汇聚到像面，为调焦群。

3、光栏设置在第三透镜群的前端。

4、第二透镜群与第三透镜群的距离可以变化，第三透镜群与芯片的距离可以变化，第三透镜群到芯片的距离固定。前一个透镜群在第二透镜群前第一次成像，经过二群调整使像面适当，通过第三透镜群在第二透镜群与芯片间移动使芯片上成像清晰。

本案例的成像系统，设计时采用宽光谱，且设计的理论解像力适当高于理论需要值，保证了图像锐利度和色彩还原性。

本成像系统的结构是如下方式完成：

1、镜片控制结构：本镜头的三个透镜群有三个单独的透镜群框，每个透镜群框根据镜片的外径及总长确定外形，内部孔径保证合适的公差使镜片正确组装并保证个镜片同心，使用高精度的间隔环和合理的镜片形状保证镜片之间的间隔。各个透镜群框之间设置高精度的定位孔，使用螺钉连接并保证群之间的定位。

2、照明机构：设有发光装置和内置式光纤、类圆锥形环形导光板和相关配件。发光装置发出的可见光，经内置式光纤质传送至环形导光板的后端，再从环形导光板的前端射出，经过一定的折射，在前方形成类圆形的有效的照明区。由于采用了非同轴光源，完全避免了光路镜片前端产生的反射光斑和杂光，确保眼底成像质量。镜头前端独特的双层结构将光纤和导光板充分保护。

3、调焦结构：本镜头用专用调焦马达转动第三透镜群进行对焦，即调焦马达44驱动控制框42的转动，使第三透镜群随控制框前、后移动进行对焦，准确方便。

下面举一本光学系统的实际设计案例

序号 类型    半径    间隔(厚度)    光学材料    直径

1标准        -10.64  8.070         H-K9L       φ5.34

2标准        -9.6    12.131        Air         φ12.31

3标准        -25.55  0.901         H-ZF8       φ20.35

4标准    245.44    0     Air     φ23.25

5标准    245.44    5.59  H-LAF3  φ24

6标准    -20.17    0.105 Air     φ24

7标准    无穷大    0.90  H-ZLAF78φ26

8标准    30.36     0     Air     φ26

9标准    30.36     7.7   H-ZF6   φ26

10标准   -39.19    0.10  Air     φ27

11标准   无穷大    0     Air     φ28

12标准   无穷大    0.5   Air     φ28

13标准   25.37     10.38 H-ZLAF1 φ29

14标准   550.61    7.7   Air     φ26.4

15标准   -40.48    10.27 H-ZF6   φ19.4

16标准   21.63     8.98  Air     φ16

17标准   -139.2    10.3  H-LAK6A φ19

18标准   -31.89    4     Air     φ22

19标准   235.79    6.75  H-QF3L  φ23.3

20标准   -65.17    20.05 Air     φ23.2

21标准   无穷大    0     H-K10   φ16.4

22标准   无穷大    34.6  Air     φ16.4

23STO    无穷大    0.76  Air     φ5.4

24标准   11.49     1.69  H-ZPK1  φ5.78

25标准   -25.29    0.196 Air     φ5.77

26标准    -16.34    1.004    H-ZF3    φ5.71

27标准    71.004    0.112    Air      φ5.71

28标准    7.515     2.035    H-ZK2    φ5.75

29标准    无穷大    0.405    Air      φ5.36

30标准    -31.4     3.23     H-QF3    φ5.24

31标准    4.29      1.868    Air      φ4.45

32标准    13.47     2.919    H-ZBAF50 φ5.05

33标准    -41.73    0        Air      φ5.28

34标准    4.29      1.868    Air      φ4.45

35标准    13.47     2.919    H-ZBAF50 φ5.05

36标准    -41.73    4.83     Air      φ5.05

37标准    无穷大    4.83     Air      φ10

38标准    无穷大    1.05     H-K9L    φ6。

Claims (5)

1.一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统，特征在于包括有套筒(1)，在套筒(1)中、从物方向镜方共光轴依次设有第一透镜群框(2)、第二透镜群框(3)和第三透镜群框(4)以及感光芯片(6)，在第一透镜群框(2)、第二透镜群框(3)和第三透镜群框(4)分别安装有第一透镜群(21)、第二透镜群(31)、第三透镜群(41)；在第二透镜群框(3)与第三透镜群框(4)之间设有光阑(8)；所述第三透镜群框(4)包括有定位框(43)和控制框(42)，所述定位框(43)与套筒(1)连接，所述控制框(42)与定位框(43)螺纹连接，在套筒(1)上设有调焦马达(44)，调焦马达(44)通过传动组件(44)连接到控制框(42)并控制其移动，所述第三透镜群(41)安装在控制框(42)中。

2.根据权利要求1所述的一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统，特征在于在套筒(1)的前端设有环形导光板(5)，在套筒(1)内壁设有内置式光纤(7)，内置式光纤(7)的一端光连接到环形导光板(5)端部，内置式光纤(7)的另一端光连接到发光装置(9)上。

2、根据权利要求1或2所述的一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统，特征在于所述第一透镜群(21)的第一枚镜片(211)的焦距为正。

3.根据权利要求2所述的一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统，特征在于所述第一透镜群(21)、第二透镜群(31)和感光芯片(6)的相对位置不变，所述第三透镜群(41)相对与第一透镜群(21)、第二透镜群(31)的距离可以调节以实现调焦，所述光阑(8)与第三透镜群(41)一起移动。

4.根据权利要求2所述的一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统，特征在于所述第一透镜群(21)的整体焦距为正，第二透镜群(31)的整体焦距为负，所述第三透镜群(41)的整体焦距为正。

5.根据权利要求2所述的一种用于早产儿视网膜病变检查的广角镜头高清晰眼底成像系统，特征在于所述感光芯片(6)的外形尺寸为6358μm×6285μm，芯片尺寸为5702μm×4277μm，像素大小为2.2μm×2.2μm。

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