CN216854661U - 一种接触式宽视场的眼底成像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种接触式宽视场的眼底成像装置。本实用新型包括外壳，所述外壳的前端为具有通孔的去顶圆锥状，所述外壳的后端设置有相机座，所述相机座连接图像传感器，光学组件设置在所述外壳的内部空间内并位于所述通孔和所述相机座之间，所述光学组件包括设置在所述通孔处的前透镜、设置在所述相机座前的后透镜以及设置在所述前透镜和后透镜之间的中间透镜，所述外壳里面位于所述前透镜的后端设置有导光件，所述导光件通过分布式光纤组件连接光源。本实用新型用于眼底成像拍摄的过程中，拍摄图像不易产生阴影；并且避免产生漏光等现象。

Description

一种接触式宽视场的眼底成像装置

技术领域

本实用新型涉及一种眼底成像装置，具体涉及一种接触式宽视场的眼底成像装置。

背景技术

视力是影响婴儿及学龄前儿童身心发育的一个重要因素，及时进行眼底筛查可以尽早发现早产儿的视网膜病变，可及时发现、诊断、预防、视网膜病变导致的视力丧失。

在眼底筛查中需要使用眼底成像装置，眼底成像装置的技术参数决定了眼底筛查的质量，眼底成像装置可以清晰的拍出视网膜以及周边病灶的清晰图像。随着技术的发展，非接触式的眼底成像装置因为其视场狭小，已经被宽视场的接触式的眼底成像装置所替代。

现有的接触式眼底成像装置通孔直径为7mm左右，相对于新生儿的瞳孔直径仍较宽（正常为7-8mm，散瞳后为10-11mm），在进行眼底拍摄时，需要前后左右移动拍摄镜头以达到较大的拍摄角度范围，当现有的接触式眼底成像装置左右移动进行眼底拍摄时，会因为虹膜的阻挡，拍摄的图片会产生阴影。并且现有的接触式眼底成像装置光源经过前镜头后没有设置相应的遮挡，导致成像装置漏光，影响了成像的效果（图像产生光斑、光晕等）或者过曝现象。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述存在的问题提供一种接触式宽视场的眼底成像装置，有效通孔直径减少至5-6mm，有效通孔直径小于散瞳前的瞳孔直径，拍摄眼底照片时不需要前后左右移动拍摄镜头即可以达到130°以上范围的拍摄角度，拍摄图像不易产生阴影；并且避免产生漏光等现象。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种接触式宽视场的眼底成像装置，所述装置包括外壳，所述外壳的前端为具有通孔的去顶圆锥状，所述外壳的后端设置有相机座，所述相机座连接图像传感器，光学组件设置在所述外壳的内部空间内并位于所述通孔和所述相机座之间，所述光学组件包括设置在所述通孔处的前透镜、设置在所述相机座前的后透镜以及设置在所述前透镜和后透镜之间的中间透镜，所述外壳里面位于所述前透镜处设置有导光件，所述导光件通过分布式光纤组件连接光源，所述前透镜的位于外壳的外侧面具有用于与角膜接触的凹面。

进一步地，所述导光件为去顶圆锥状，令其前端的环形面为A面，后端面与所述分布式光纤组件连接的环形面为C面，中间的外侧为B面，内侧为D面，则其B面和D面上均设置有反光消光镀膜层；

所述反光消光镀膜层包括用于与所述导光件的B面/D面连接的粘接层，所述粘接层外侧设置有漫反射层，所述漫反射层的外侧设置有金属反射层，所述金属反射层的外侧设置有消光层；

所述漫反射层为具有倒三角锥形的反射材料层，所述金属反射层采用厚度≤20nm的镀铝膜。

进一步地，所述导光件的A面前端设置有一个凸起，所述凸起位于前透镜的后面或者位于前透镜的外周，所述凸起的内侧设置有全反射膜。

进一步地，所述光学组件中的所有透镜上均镀有单层或多层氟化镁的增透膜；所述中间透镜中包括至少一个胶合镜，所述胶合镜是将两个透镜胶合在一起得到。

进一步地，所述外壳包括前壳和后壳，所述前壳和后壳之间通过卡合胶接，所述外壳里面设置有光学组件安装架，所述中间透镜和后透镜安装在所述光学组件安装架上，所述前透镜安装在前壳前端的通孔处，所述分布式光纤组件位于所述外壳和所述光学组件安装架之间的空间内。

进一步地，所述前透镜与所述前壳之间为一体式透明结构，所述前透镜的直径为5-7mm，前透镜有效通孔直径为5-6mm。

进一步地，所述分布式光纤组件包括光纤接头、主光纤以及分光纤，所述光纤接头与主光纤连接，所述主光纤通过分布式转接头与分光纤连接，所述主光纤与分光纤的数量比为1:10。

进一步地，所述光源采用LED灯头或者采用自然光，所述光源采用LED灯头时，所述LED灯头安装在环形架上，所述环形架置于所述外壳和所述光学组件安装架之间，所述环形架上均匀布置一组LED灯头，且每个所述灯头与所述光纤接头对准；所述光源采用自然光时，在所述外壳上对准所述光纤接头的位置设置有采光口，所述采光口处设置有环形滑动开关。

进一步地，还包括设置在所述外壳后端的数据处理模块，所述数据处理模块包括壳体，所述壳体里面安装有与所述传感器连接的单片机，所述单片机连接视频采集卡，所述视频采集卡的一侧设置有导热层，所述导热层后面设置有散热风扇，所述壳体上设置有进风口和出风口。

有益效果：

相比现有技术，本实用新型将前透镜的有效通孔直径减少至5-6mm，有效通孔直径小于散瞳前的瞳孔直径，拍摄眼底照片时不易产生阴影；本实用新型通过导光件将光线输入眼底，拍摄图片清晰度好，同时通过光源的合理设计可防止图像的过曝。本实用新型的其他效果，一并写入具体实施方式中。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的导光件的结构示意图；

图3是图2的X部放大图；

图4是本实用新型的导光件前端设置凸起的结构示意图，图4中（a）所示凸起位于前透镜的后面，（b）所示凸起位于前透镜的外周；

图5是图4的Y部放大图；

图6是本实用新型中的一种实施例所述结构示意图；

图7是本实用新型的一种灯头布置实例示意图；

图8是本实用新型的另一种灯头布置实例示意图；

图9是本实用新型的又一种灯头布置实例的示意图；

图10是本实用新型的又一种实施例所述结构示意图；

图11是本实用新型的另一种实施例所述结构示意图；

图12是本实用新型的拍摄视角示意图；

图13是本实用新型的另一种实施例所述结构示意图；

图14是本实用新型的分布式光纤组件示意图。

图中：1、外壳；1-1、前壳；1-2、后壳；2、通孔；3、相机座；4、图像传感器；5、前透镜；6、后透镜；7、中间透镜；7-1、透镜二；7-2、透镜三；7-3、透镜四；7-4、透镜五；7-5、透镜六；7-6、透镜七；7-7、透镜八；7-8、透镜九；7-9、透镜十；8、导光件；8-1、粘接层；8-2、漫反射层；8-3、金属反射层；8-4、消光层；9、凸起；10、光学组件安装架；11、光纤接头；12、分光纤；13、LED灯头；13-1、冷光灯头；13-2、暖光灯头；14、紫外灯头；15、采光口；16、环形滑动开关；17、壳体；18单片机；19、视频采集卡；20、导热层；21、散热风扇；22、进风口；23、出风口；24、后导光件；25-主光纤；26-分布式转接头。

具体实施方式：

实施例1：

如图1所示，本实施例的接触式宽视场的眼底成像装置，包括外壳1，所述外壳的前端为具有通孔2的去顶圆锥状，所述外壳的后端设置有相机座3，所述相机座连接图像传感器4，光学组件设置在所述外壳的内部空间内并位于所述通孔和所述相机座之间，所述光学组件包括设置在所述通孔处的前透镜5、设置在所述相机座前的后透镜6以及设置在所述前透镜和后透镜之间的中间透镜7，所述外壳里面位于所述前透镜的后端设置有导光件8，所述导光件通过分布式光纤组件连接光源。光源所发出的光经分布式光纤组件后导入导光件，经过导光件内部漫反射从导光件的前端射出均匀光线进入眼球内部；该光线的入射角为30-45°。

实施例2：

如图2所示，本实施例中所述导光件8为去顶圆锥状，令其前端与所述前透镜接触的环形面为A面，后端面与所述分布式光纤组件连接的环形面为C面，中间的外侧为B面，内侧为D面，则其B面和D面上均设置有反光消光镀膜层。

如图3所示，本实施例中所述反光消光镀膜层包括用于与所述导光件的B面/D面连接的粘接层8-1，所述粘接层外侧设置有漫反射层8-2，所述漫反射层的外侧设置有金属反射层8-3，所述金属反射层的外侧设置有消光层8-4。

所述漫反射层为具有倒三角锥形的反射材料层，所述金属反射层采用厚度≤20nm的镀铝膜。

本实施例中所述消光层按重量份包括：环氧树脂30份、二氧化钛20份、异氰酸酯基用酚5份（增韧剂）、双酚二缩水甘油醚5份、碳粉10份、石墨烯5份、炭黑5份、乙酰丙酮5份、分散剂5份、固化剂5份、丙二醇甲醚醋酸酯5份、异弗尔酮2.5份；按所述重量份将二氧化钛、碳粉、石墨烯放入研磨机研磨；研磨完成后加入分散剂用量的一半，并同时使用超声波搅拌棒进行均匀混合；混合过程中接着加入炭黑、乙酰丙酮、分散剂用量的另一半、固化剂、丙二醇甲醚醋酸酯、异弗尔酮，得到成品；所述固化剂为双氰胺，所述分散剂为木质素磺酸基水性环氧树脂分散剂。

本实施例中所述导光件上的反光消光镀膜层采用如下镀膜方法制得：

步骤一：将漫反射层内侧喷涂粘结剂，将漫反射层粘贴于导光件的A面、B面、C面以及D面；

步骤二：将轻微打磨的铝丝置于10%的氢氧化钠溶液中30min，取出打磨掉氧化层后将去除氧化层的铝丝置于蒸发源中；

步骤三:将步骤一的导光件放置于蒸发镀膜设备中，设置循环水的温度为10摄氏度，真空腔设置为8×10^-4Pa，蒸发镀膜电流控制在6A/s；

步骤四：监控铝膜厚度，铝膜厚度达到10-20nm后，完成蒸发镀膜；

步骤五：将消光材料涂抹在铝膜上，喷涂厚度为0.1-0.3mm，并照射紫外光进行固化；

步骤六：最后取下A面、C面的镀膜，即完成导光件的B面和D面镀膜。

本实施例中所述粘结层：以质量百分比记，包括：聚甲基丙烯酸异丁酯70份，B72树脂5份，乙酸乙酯10份，正丁醇5份、增塑剂5份、分散剂5份。

实施例3：

如图4-5所示，本实施例中所述导光件的A面前端设置有一个凸起9，所述凸起位于前透镜的后面或者位于前透镜的外周，所述凸起的内侧设置有全反射膜。图5中E点和G点表示凸起与导光件的A面接触的边缘位置点，F点位于导光件的A面的中垂线上，凸起的内侧则表示图示G点到F点所示弧形部位。经过设置该所述导光件的A面前端设置有一个凸起。

导光件的折射率为1.4918@587.6nm，材料为PMMA，导光件内角为56.6°±0.05。

实施例4：

如图1，图6，图10，图11所示，本实施例中所述前透镜的位于外壳的外侧面具有用于与角膜接触的凹面，凹面使得前透镜与眼角膜形状相匹配，便于全接触拍摄，所述前透镜的直径为5-7mm，前透镜有效通孔直径为5-6mm。

实施例5：

本实施例中所述中间透镜中包括至少一个胶合镜，所述胶合镜是将两个透镜胶合在一起得到，使用胶合镜可取得短焦长、大放大率和较好成像质，本实施例使用的消色差双胶合透镜是一种把低分散的玻璃正透镜和高分散的火石玻璃负透镜粘接而成的消色差透镜，在蓝色(486nm)，绿色(546nm)和红色(656nm)三个波长，对分散的不同值和透镜形状进行了优化，实现了最小色差，可在整个可见光区域使用，其球差在设计时也进行了优化，和单个透镜相比，消色差双胶合透镜的球差要小得多，使用于无限共轭状态时，其球差最小，消色差双胶合透镜都镀了可见光(400-700nm)用宽带防反射多层膜。

中间透镜的数量及相互之间的距离，由光学设计得到，本实施例中的中间透镜数量及位置如图1，图6，图10，图11所示：

前透镜5与透镜二7-1的光学中心相距2±0.02mm（前透镜材料为H-ZF3）；

透镜二7-1与透镜三7-2的光学中心相距1.52±0.02mm（透镜二材料为H-ZF5）；

透镜三7-2与透镜四7-3的光学中心相距4.49±0.02mm（透镜三材料为H-LaF4）；

透镜五7-4与透镜六7-5的光学中心相距0.41±0.02mm（透镜四材料为H-K1）；

透镜六与透镜七7-6的光学中心相距4.32±0.02mm（透镜五材料为HZF5）；

透镜七与透镜八7-7的光学中心相距12.73±0.02mm（透镜六材料为H-K9L）；

透镜八与透镜九7-8的光学中心相距8.75±0.02mm（透镜七材料为H-QK1）；

透镜十7-9与后透镜的光学中心相距0.29±0.02mm（透镜八材料为HZF4）；

后透镜与图像处理模块中的COMS相距4±0.02mm（透镜九材料为HK3）（透镜十、后透镜材料为H-ZF5）；

光学透镜总长：65.084±0.03mm。

所述透镜光均匀性为4;所述透镜光吸收系数为4；所述透镜应力折射为3；所述透镜条纹度2c；所述透镜气泡度为1c；所述透镜偏心小于φ0.01。

由于光学设计的精确性，本实施例的透镜位置关系唯一，与单反相机的成像不同，本实施例的成像调焦过程通过移动图像传感器CMOS完成。

其中所述透镜一、透镜二、透镜三为凸凹透镜、透镜四为双凸透镜、透镜五为凸凹透镜、透镜六为凹凸透镜、透镜七为为凸凹透镜、透镜八为双凸透镜、透镜九为双凸透镜、透镜十为平凹透镜、透镜十一为凸凹透镜；

所述胶合镜之间用树脂胶胶合，胶合层不得有油渍、灰尘、气泡。

本实施例中，所述透镜四与透镜五组合成消除色差的前胶合透镜。

所述透镜九与透镜十组合成消除色差的后胶合透镜，所述各个透镜侧面都设置消光材料。

实施例6：

本实施例中所述光学组件中的所有透镜上均镀有单层或多层氟化镁的增透膜。当眼底光线进入镜片组玻璃时，有5% 会被反射掉，如果不设置增透膜，整个光学透镜组件会让入射光线损失达30%至40%，故本实用新型采用镀有单层或多层氟化镁的增透膜，单层增透膜可使反射减少至 1.5%，多层增透膜则可让反射降低至 0.25%，整个光学镜片组光线透穿率可达 95%，防止杂散光干扰影像，提高影像清晰度。

实施例7：

如图1，图6，图10，图11所示，本实施例中所述外壳包括前壳1-1和后壳1-2，所述前壳和后壳之间通过卡合胶接，所述外壳里面设置有光学组件安装架10，所述中间透镜和后透镜安装在所述光学组件安装架上，所述前透镜安装在前壳前端的通孔处，所述分布式光纤组件位于所述外壳和所述光学组件安装架之间的空间内。本实施例中的光学组件安装架采用前后两部分通过螺纹连接或者通过卡接的方式组成。

实施例8：

如图6所示，本实施例中所述前透镜与所述前壳之间为一体式结构。所述前透镜采用粘合剂或激光焊接的方式固定于前壳的入光口处，前壳前端的通孔口处与前透镜凹面曲率相匹配形成一体结构。由于本实用新型的眼底成像装置在使用时，前透镜与角膜接触，现有技术中，前透镜与外壳采用胶合连接，这样的方案易使接缝处藏污纳垢，角膜易发生感染，使用酒精消毒还会导致接缝胶老化速度加快，也有的采用的是激光焊接，仍然存在上述问题，本实施例的技术方案是：将外壳与前透镜设置为一透镜整体。这样设置的好处是既不需要激光焊接，同时在使用的过程中也不需要使用一次性隔离套，使用一次性隔离套还会影响光学系统中光的折射。

实施例9：

如图1，图6，图10，图11所示，本实施例中所述所述分布式光纤组件包括光纤接头11、主光纤25以及分光纤12，所述主光纤25通过分布式转接头26将分光纤12连接，所述主光纤与分光纤的数量比为：1:10。图13是本实施例所述的分布式光纤组件示意图，分布式光纤组件包括主光纤以及分光纤，所述主光纤通过分布式转接头将分光纤连接，所述主光纤与分光纤的数量比为1:10；优选的，总共设置4组主光纤，主光纤的数量为10根，分光纤的数量为100根。分布式转接头内部设置水晶接头，连接分光纤的一侧设置前固定卡口，另一侧设置连接主光纤的后固定卡口。在一些优选实施方式中，主光纤与分光纤还可以与固定卡口采用熔融连接，然后采用卡接的方式将前固定卡口与后固定卡口连接。

如图1，所述光源采用LED灯头13，所述LED灯头安装在环形架上，所述环形架置于所述外壳和所述光学组件安装架之间，所述环形架上均匀布置一组LED灯头，且每个所述灯头与所述光纤接头对准。如图7所示，本实施例中的组LED灯头呈90°布置，当然也可以采用其他均匀布置的方式，图8中，LED灯头包括冷光灯头13-1与暖光灯头13-2，冷暖光灯头呈45°交叉布置，进一步如图9所示，LED灯头与紫外灯头14呈45°交叉布置，解决灯头的消毒问题。

实施例10：

如图10-11所示，所述光源采用自然光，在所述外壳上对准所述光纤接头的位置设置有采光口15。当然，本实施例中的光源，也可以采用自然光与灯头的结合，便于根据实际环境选择使用。

实施例11：

本实施例中所述自然光采光口处设置有环形滑动开关16。采用环形滑动开关，可以在环境光较强时，不适用LED光源；直接引入自然光进行图像拍摄，在CMOS旁设置光强传感器，单片机可以根据图像传感器CMOS光强，开启LED+自然光模式。

实施例12：

如图13所示，为了进一步使得光线均匀照射到眼底，在光源处设置有后导光件24。采用双导光件的好处是，由于镜头内部采用4组光纤-LED光源，每组之间的光强会呈现强-弱-强的趋势，采用双导光件可以先对多组LED光源的光进行第二导光件的预先混合，在经过镜头第一导光件，实现均匀环形光源的效果，相对于现有技术直接采用环形光源，可减少LED光源的设置组数。

实施例13：

本实施例中所述的眼底成像装置，还包括设置在所述外壳后端的数据处理模块，所述数据处理模块包括壳体，所述壳体里面安装有与所述传感器连接的单片机，所述单片机连接视频采集卡，所述美乐威4K视频采集卡的一侧设置有导热层，所述导热层后面设置有散热风扇，所述壳体上设置有进风口和出风口。本实施例中的视频传输功能的实现是采用ZINWELL捷赫WHDI无线高清4K及1080P作为视频影音传输器。采用上述方案，本实用新型的眼底成像装置的工作过程是：

打开镜头开关，各个模块通电开始工作，眼底图像经过镜头的光学组件在图像传感器CMOS上成像，图像传感器CMOS将光信号转变为电信号并将电信号传输给视频采集卡，接着视频采集卡将视频压缩并通过传输模块中的WHDI视频传输流传输到主板上的接收模块，接着通过主板上的美乐威4K采集卡对压缩视频文件进行解压缩，接着将解压缩的文件通过HDMI接口传输到显示器上；同时，当手柄按下拍摄按钮，静态图片通过WIFI或蜂窝数据传输到主板进行储存，同时进行云端同步，远程客户端可以随时访问云存储。由于传输模块在进行通信时，需要大量发热，手柄后端还设置一散热模块，该散热模块包括一散热风扇，所述散热风扇通过硅脂与石墨烯与视频采集卡接触，视频采集卡表面设置绝缘层以防止短路。当散热模块中的温控检测到温度高于设置值时，启动风扇进行散热，风扇的转速根据手柄内部温度自适应设置。

图12是本实用新型的拍摄视角示意图。相对于现有技术的最大120°的视角，本实施例可实现的最大视角为130°。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (9)

1.一种接触式宽视场的眼底成像装置，其特征在于，所述装置包括外壳，所述外壳的前端为具有通孔的去顶圆锥状，所述外壳的后端设置有相机座，所述相机座连接图像传感器，光学组件设置在所述外壳的内部空间内并位于所述通孔和所述相机座之间，所述光学组件包括设置在所述通孔处的前透镜、设置在所述相机座前的后透镜以及设置在所述前透镜和后透镜之间的中间透镜，所述外壳里面位于所述前透镜处设置有导光件，所述导光件通过分布式光纤组件连接光源, 所述前透镜的位于外壳的外侧面具有用于与角膜接触的凹面。

2.根据权利要求1所述接触式宽视场的眼底成像装置，其特征在于，所述导光件为去顶圆锥状，令其前端的环形面为A面，后端面与所述分布式光纤组件连接的环形面为C面，中间的外侧为B面，内侧为D面，则其B面和D面上均设置有反光消光镀膜层；

所述反光消光镀膜层包括用于与所述导光件的B面/D面连接的粘接层，所述粘接层外侧设置有漫反射层，所述漫反射层的外侧设置有金属反射层，所述金属反射层的外侧设置有消光层；

所述漫反射层为具有倒三角锥形的反射材料层，所述金属反射层采用厚度≤20nm的镀铝膜。

3.根据权利要求2所述接触式宽视场的眼底成像装置，其特征在于，所述导光件的A面前端设置有一个凸起，所述凸起位于前透镜的后面或者位于前透镜的外周，所述凸起的内侧设置有全反射膜。

4.根据权利要求1所述接触式宽视场的眼底成像装置，其特征在于，所述光学组件中的所有透镜上均镀有单层或多层氟化镁的增透膜；所述中间透镜中包括至少一个胶合镜，所述胶合镜是将两个透镜胶合在一起得到。

5.根据权利要求1或2或3所述接触式宽视场的眼底成像装置，其特征在于，所述外壳包括前壳和后壳，所述前壳和后壳之间通过卡合胶接，所述外壳里面设置有光学组件安装架，所述中间透镜和后透镜安装在所述光学组件安装架上，所述前透镜安装在前壳前端的通孔处，所述分布式光纤组件位于所述外壳和所述光学组件安装架之间的空间内。

6.根据权利要求5所述接触式宽视场的眼底成像装置，其特征在于，所述前透镜与所述前壳之间为一体式透明结构，所述前透镜的直径为5-7mm，前透镜有效通孔直径为5-6mm。

7.根据权利要求6所述接触式宽视场的眼底成像装置，其特征在于，所述分布式光纤组件包括光纤接头、主光纤以及分光纤，所述光纤接头与主光纤连接，所述主光纤通过分布式转接头与分光纤连接，所述主光纤与分光纤的数量比为1:10。

8.根据权利要求7所述接触式宽视场的眼底成像装置，其特征在于，所述光源采用LED灯头或者采用自然光，所述光源采用LED灯头时，所述LED灯头安装在环形架上，所述环形架置于所述外壳和所述光学组件安装架之间，所述环形架上均匀布置一组LED灯头，且每个所述灯头与所述光纤接头对准；所述光源采用自然光时，在所述外壳上对准所述光纤接头的位置设置有采光口，所述采光口处设置有环形滑动开关。

9.根据权利要求1或2或3所述接触式宽视场的眼底成像装置，其特征在于，还包括设置在所述外壳后端的数据处理模块，所述数据处理模块包括壳体，所述壳体里面安装有与所述传感器连接的单片机，所述单片机连接视频采集卡，所述视频采集卡的一侧设置有导热层，所述导热层后面设置有散热风扇，所述壳体上设置有进风口和出风口。

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