TWI418331B - 眼底光學影像裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種光學檢測裝置，特別關於一種眼睛之光學影像檢測裝置。
常見之眼睛檢測裝置包含氣動式眼壓計、驗光機及眼底光學影像裝置等等，其中，眼底光學影像裝置是用來觀察眼底之光學檢測裝置。
眼底光學影像裝置主要用來檢查視網膜之黃斑部及視神經有無病變。直接以眼底光學影像裝置進行眼底檢查不需對眼睛施加散瞳劑，是一項簡單、快速、準確，便宜的檢查。透過眼底光學影像裝置可以診斷一些眼底的病變如青光眼、視神經炎或黃斑部病變。
另外，由於觀察眼底就能直接看到血管，其中一項重要的眼底鏡檢查例如糖尿病視網膜病變的檢查，因此，眼底光學影像裝置亦可係作為糖尿病視網膜病變併發症的篩檢工具。
如圖1所示，習知的眼底光學影像裝置1主要包含一照明單元11、一光路單元12、一影像擷取單元13、以及一觀察單元14。其中照明單元11係具有一光學透鏡組以將一光源之光線導入至眼睛2之眼底21。而經眼底反射之光線則藉由光路單元12而將眼底21之影像成像，並進一步由影像擷取單元13擷取該影像。此外，使用者可由觀察單元來具體觀測眼底影像、並調整其清晰度。
呈上所述，習知眼底光學影像裝置1為了能夠因應不同眼底的成像焦距，光路單元12係必須具有位置可調整之透鏡來因應，引此，光路單元12中必須預留一定空間的行程來讓位置可調之透鏡能夠移動。因此，整體眼底光學影像裝置1之體積無法變小，甚至也增加組裝上的麻煩。
因此，如何提供一種體積較為精簡之眼底光學影像裝置，已成為重要課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種體積較為精簡之眼底光學影像裝置。
為達上述目的，依據本發明之一種眼底光學影像裝置包含一光源、一第一光學元件組以及一第二光學元件組。光源之光線係經由第一光學元件組入射至一眼底，第二光學元件組包含至少一可調控曲率透鏡，其中光源之光線係經眼底反射並穿過可調控曲率透鏡以呈現眼底之一影像。
在本發明之一實施例中，可調控曲率透鏡係為一電濕式曲率透鏡或一介電泳式曲率透鏡。
在本發明之一實施例中，第一光學元件組包含至少一透鏡、一第一光圈以及一分光鏡，光源之光線係依序穿過透鏡、第一光圈及分光鏡而到達眼底。舉例來說，第一光圈係具有一環形開口，第一光圈係為一電濕式微陣列光圈或一介電泳式微陣列光圈。
在本發明之一實施例中，第二光學元件組更包含一第二光圈以及一透鏡。舉例來說，第二光圈係具有一中央開口，第二光圈係為一電濕式微陣列光圈或一介電泳式微陣列光圈。
第二光圈位於可調控曲率透鏡及眼底之間，透鏡與可調控曲率透鏡配合，可調控曲率透鏡係位於第二光圈與透鏡之間；或者是，第二光圈位於可調控曲率透鏡及眼底之間，透鏡與可調控曲率透鏡配合，並且可調控曲率透鏡位於第二光圈與透鏡之間。
在本發明之一實施例中，眼底光學影像裝置更包含一觀察模組，其係透過可調控曲率透鏡觀察眼底之影像。另外，眼底光學影像裝置更包含一影像擷取模組，其係透過可調控曲率透鏡擷取眼底之影像。
承上所述，因依據本發明之一種眼底光學影像裝置的可調控曲率透鏡可因應不同眼睛之瞳孔而改變透鏡自身的曲率，進而可改變光路徑，故其可取代習知需額外預留行程之透鏡，藉以縮小眼底光學影像裝置的體積。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種眼底光學影像裝置，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
如圖2所示，一眼底光學影像裝置3，檢查一眼底21，共包含一光源30、一第一光學元件組31以及一第二光學
元件組32。光源30之光線係經由第一光學元件組31入射至眼睛2之眼底21，第二光學元件組32包含至少一可調控曲率透鏡321，其中光源30之光線係經眼底21反射並穿過可調控曲率透鏡321以呈現眼底21之一影像。
在本實施例中，第一光學元件組31包含至少一透鏡311、一第一光圈312、一分光鏡313以及一透鏡314。第二光學元件組32更包含一第二光圈322以及一透鏡323，第二光圈322位於可調控曲率透鏡321及眼底21之間，透鏡323與可調控曲率透鏡321配合，可調控曲率透鏡321係位於第二光圈322與透鏡323之間。
第一光圈312係具有一環形開口，第二光圈322係具有一中央開口。使得入射至眼底21的光線和從眼底21反射的光線不重疊。
光源30之光線係依序穿過透鏡311、第一光圈312、分光鏡313、及眼睛2的瞳孔22而到達眼睛2的眼底21。光線經眼底21反射後從瞳孔22穿出，並依序穿過分光鏡313、透鏡324、第二光圈322、可調控曲率透鏡321與透鏡323以呈現眼底21之影像。
眼底光學影像裝置3更包含一影像擷取模組33，其係透過可調控曲率透鏡321擷取眼底21之影像。
另外，眼底光學影像裝置3更可包含一觀察模組(圖未顯示)，其係透過可調控曲率透鏡觀察眼底之影像。觀察模組可設置於影像擷取模組33的位置。
如圖3所示，可調控曲率透鏡321係能調整其焦距使得穿過的光線路徑改變，使第二光學元件組32能夠適應不同人的眼睛曲率(因近視度數所造成)。另外，可調控曲率透鏡321不需要調整其位置就能夠達成光學路徑的改變，因此，整個眼底光學影像裝置3是比較精簡的。
如圖4A及圖4B所示，在本發明之一實施例中，可調控曲率透鏡321係為一電濕式曲率透鏡。
電濕式曲率透鏡是以液體做為變焦鏡，其具有高性能、低成本、體積小以及低耗電等優點。這項技術的主要是利用具有導電性的水溶液以及非導電的油，以這兩種液體做為鏡頭構造，藉由電流的通過使水溶液與油的接觸面積產生變化。因此，接觸面積的膨脹會讓曲率變大，使得焦點移動如同對焦動作一般。
電濕式曲率透鏡包含二個導電層，一絕緣層係間隔開這二個導電層，導電層是透明導電材料，例如銦錫氧化物(ITO)等。絕緣層與這二個導電層所形成的容置空間係封入液體。導電層施以電壓，讓流體的曲折度因為傳導性與絕緣性的不同而產生變化，使得透鏡的焦點距離改變。
舉例來說，如圖4A所示，當不加電壓時，透鏡內的流體沒有具體變化；如圖4B所示，外加電壓後，透鏡內的流體呈扁平狀。簡而言之，即是藉由電壓的施加與否來改變可調控曲率透鏡321的曲率。
另一方面，可調控曲率透鏡亦可為一介電泳式曲率透鏡。介電泳是利用外加電場所誘發的電耦極，和外加電場交互作用的方式來驅動粒子，因此粒子本身不須帶電，介電泳力使用交流電壓驅動。
另外，如圖5所示，與前述實施例不同的是，為了讓眼底光學影像裝置3a的體積更加精簡，第一光學元件組31更包含一反射鏡315。光源30之光線係依序穿過透鏡311、第一光圈312、反射鏡315、透鏡314、分光鏡313、及眼睛2的瞳孔22而到達眼睛2的眼底21。光線經眼底21反射後從瞳孔22穿出，並依序穿過分光鏡313、透鏡324、第二光圈322、可調控曲率透鏡321與透鏡323以呈現眼底21之影像。
再者，如圖6A及圖6B所示，與前述實施例不同的是，前述可調控曲率透鏡321與前述透鏡323整合為一個可調控曲率透鏡321a。可調控曲率透鏡321a為雙凸透鏡，藉以產生較大的折射角度。
另外，在以上的實施例中，第一光圈或第二光圈亦可以是電濕式微陣列光圈或一介電泳式微陣列光圈。
如圖7A至圖7C所示，微陣列光圈4係包含複數個切換單元41，這些切換單元係可如圖7A為二維陣列排列，或是如圖7B為環形排列，或是如圖7C為弧形排列。微陣列光圈4可以做為前述實施例的第一光圈或第二光圈。
微陣列光圈4的各切換單元41是分別受到控制，例如受到電壓訊號的控制。各切換單元41可以藉由電致變色材料。電致變色(Electrochromic)是指施加一個電壓差而導致物質由原本的透明無色狀態電成有色狀態的過程。電致變色材料通常在沒有被施加電壓時是沒有顏色，
當被施加電壓後其會呈現出顏色。舉例來說，當電致變色材料被施上正電壓時，電致變色材料從原本的無色變成深藍色；如果將電壓的方向反轉，又會從深藍色變成無色。因此，利用在各切換單元41施加電壓的不同來改變各切換單元41的透光度，使得微陣列光圈4得以有可改變的透光區域。
另外，微陣列光圈4亦可以藉由液晶材料來實現，藉由電壓來控制液晶的旋光程度，使得各切換單元41能呈現出各自受到控制的透光度，因此微陣列光圈4得以有可改變的透光區域。
另外，微陣列光圈4的各切換單元41亦可以藉由一電濕材料或一介電泳材料來實現。電濕材料是以液體做為變焦鏡，其具有高性能、低成本、體積小、低耗電等優點。這項技術的主要是利用具有導電性的水溶液以及非導電的油，以這兩種液體做為鏡頭構造，藉由電流的通過使水溶液與油的接觸面積產生變化。因此，接觸面積的膨脹會讓曲率變大，使得焦點移動如同對焦動作一般。切換單元41係以焦點的改變來控制穿過的光線能否繼續行進至下一元件。
另一方面，切換單元41亦可由介電泳材料來實現。介電泳是利用外加電場所誘發的電耦極，和外加電場交互作用的方式來驅動粒子，因此粒子本身不須帶電，介電泳力使用交流電壓驅動。
舉例來說，在以微陣列光圈實現的第一光圈中，微陣
列光圈的切換單元受到電壓訊號的控制而呈現出如圖8B所示的環形穿透區域以及中央不透明區域。
另外，在以微陣列光圈實現的第二光圈中，切換單元受到電壓訊號的控制而呈現出如圖8A所示的中央穿透區域。
綜上所述，因依據本發明之一種眼底光學影像裝置的可調控曲率透鏡可因應不同眼睛之瞳孔而改變透鏡自身的曲率，進而可改變光路徑，故其可取代習知需額外預留行程之透鏡，藉以縮小眼底光學影像裝置的體積。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1．．．眼底光學影像裝置
11．．．照明單元
12．．．光路單元
13．．．影像擷取單元
14．．．觀察單元
2．．．眼睛
21．．．眼底
22．．．瞳孔
3、3a．．．眼底光學影像裝置
30．．．光源
31．．．第一光學元件組
311．．．透鏡
312．．．第一光圈
313．．．分光鏡
314．．．透鏡
315．．．反射鏡
32．．．第二光學元件組
321．．．可調控曲率透鏡
322．．．第二光圈
323．．．透鏡
324．．．透鏡
33．．．影像擷取模組
4．．．微陣列光圈
41．．．切換單元
圖1為習知眼底光學影像裝置的示意圖；圖2為依據本發明較佳實施例之一種眼底光學影像裝置的示意圖；圖3為圖2之可調控曲率透鏡的示意圖；圖4A及圖4B為圖2之可調控曲率透鏡之作動的示意圖；圖5為依據本發明另一較佳實施例之一種眼底光學影像裝置的示意圖；圖6A及圖6B為依據本發明又一較佳實施例之一種眼底光學影像裝置之可調控曲率透鏡的示意圖；
圖7A至圖7C為微陣列光圈的示意圖；
圖8A為第二光圈的示意圖；以及
圖8B為第一光圈的示意圖。
2．．．眼睛
21．．．眼底
22．．．瞳孔
3．．．眼底光學影像裝置
30．．．光源
31．．．第一光學元件組
311．．．透鏡
312．．．第一光圈
313．．．分光鏡
314．．．透鏡
32．．．第二光學元件組
321．．．可調控曲率透鏡
322．．．第二光圈
323．．．透鏡
324．．．透鏡
33．．．影像擷取模組
Claims (8)
- 一種眼底光學影像裝置，包含：一光源；一第一光學元件組，包含至少一透鏡、一第一光圈及一分光鏡，該第一光圈具有一環形開口，該光源之光線係依序穿過該透鏡、該第一光圈及該分光鏡入射至一眼底；以及一第二光學元件組，包含一第二光圈、至少一可調控曲率透鏡及一透鏡，該第二光圈位於該可調控曲率透鏡與該眼底之間，且該第二光圈具有一中央開口，該透鏡與該可調控曲率透鏡配合，該光源之光線係經該眼底反射並穿過該第二光圈、該可調控曲率透鏡及該第二光學元件組的該透鏡以呈現該眼底之一影像，其中，該第一光圈或該第二光圈係微陣列光圈，該微陣列光圈包含複數個切換單元，該些切換單元受到電壓訊號的控制以改變各切換單元的透光度，使得該微陣列光圈可改變透光的區域。
- 如申請專利範圍第1項所述之眼底光學影像裝置，其中該可調控曲率透鏡係為一電濕式曲率透鏡或一介電泳式曲率透鏡。
- 如申請專利範圍第1項所述之眼底光學影像裝置，其中該第一光圈係為一電濕式微陣列光圈或一介電泳式微陣列光圈。
- 如申請專利範圍第1項所述之眼底光學影像裝置，其中該可調控曲率透鏡係位於該第二光圈與該第二光學元件組的該透鏡之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之眼底光學影像裝置，其中該第二光學元件組的該透鏡位於該第二光圈與該可調控曲率透鏡之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之眼底光學影像裝置，其中該第二光圈係為一電濕式微陣列光圈或一介電泳式微陣列光圈。
- 如申請專利範圍第1項所述之眼底光學影像裝置，更包含：一觀察模組，係透過該可調控曲率透鏡觀察該眼底之該影像。
- 如申請專利範圍第1項所述之眼底光學影像裝置，更包含：一影像擷取模組，係透過該可調控曲率透鏡擷取該眼底之該影像。
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