TWI549648B - 眼底鏡 - Google Patents

Description

眼底鏡

本發明是有關一種眼底鏡，特別是一種包含固視光源之眼底鏡。

眼底鏡是用來觀察眼球基底之檢視工具，例如用以觀察視網膜、視神經盤、血管分佈等是否異常。固視光源可導引受測者將眼球轉動至特定方向，以使操作者可獲得期望之觀察範圍。習知之眼底鏡大多是將固視光源以獨立之中繼透鏡導入成像系統再入射至眼球基底，因此，習知之眼底鏡所使用的透鏡數較多。此外，固視光源需要針對不同的受測者提供不同焦距，因此，針對固視光源之對焦模組亦導致系統之零組件數增加。基於上述設計需求，習知眼底鏡之體積無法有效縮小且組裝成本較高。

綜上所述，如何減少透鏡以及零件數以使包含固視光源之眼底鏡之結構更為緊湊便是目前極需努力的目標。

本發明提供一種眼底鏡，其是藉由適當之光學元件使影像感測元件以及固視燈元件位於成像透鏡組之等效焦平面，如此，固視燈元件即可共用成像系統之透鏡組以及對焦機構，以將固視光源入射至眼球之基底。

本發明一實施例之眼底鏡包含一照明元件、一成像透鏡組以及一影像擷取模組。照明元件用以提供一照明光通過一眼球之一瞳孔以入射眼球之基底。成像透鏡組用以會聚來自眼球之基底之一反射光。影像擷取模組包含一影像感測元件、一固視燈元件以及一光學元件。影像感測元件用以擷取成像透鏡組所會聚之反射光以形成一影像。固視燈元件以及影像感測元件設置於成像透鏡組之相同側。固視燈元件用以提供一固視光經由成像透鏡組入射眼球之基底。光學元件設置於成像透鏡組以及影像感測元件及固視燈元件之間，並用以使影像感測元件以及固視燈元件位於成像透鏡組之一等效焦平面。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

請參照圖1，本發明之一實施例之眼底鏡一照明元件11、一成像透鏡組以及一影像擷取模組13。照明元件11用以提供一照明光L1通過一眼球20之一瞳孔入射至眼球20之基底。於一實施例中，照明元件11之光路偏離成像透鏡組之光軸OA。舉例而言，照明元件11可為多個呈環形對稱排列之發光元件(例如發光二極體)或一環形發光元件(例如有機發光二極體)，而成像透鏡組之光軸OA通過環形之中心。較佳者，照明元件11所提供之照明光L1為一直接照明。此處所指之直接照明是指光源所產生之全部或大部分之光線未經人為加工之表面反射即入射至眼球20之基底。請參照圖5，於一實施例中，照明元件11包含多個第一發光二極體11a以及多個第二發光二極體11b，其中多個第一發光二極體11a以及多個第二發光二極體11b分別呈環形對稱排列，且第一發光二極體11a以及第二發光二極體11b所產生之照明光L1之中心波長相異。舉例而言，第一發光二極體11a用以提供可見光，例如白光，而第二發光二極體11b則用以提供紅外光，以提供不同的觀測用途。

成像透鏡組包含一第一透鏡群組121以及一第二透鏡群組122。照明光L1可經由第一透鏡群組121入射至眼球20之基底。於一實施例中，照明元件11之設置位置以及眼球瞳孔之位置相對於第一透鏡群組121符合物像關係。簡言之，藉由調整照明元件11至光軸OA以及第一透鏡群組121之距離，即可控制像高小於瞳孔之半徑，如此可大幅提高照明效率。依據上述架構，照明元件11以及第一透鏡群組121之間無需其它中繼透鏡(relay lens)，亦即不形成任何中間像，即可有效利用照明元件11所發出之照明光L1。

接續上述說明，成像透鏡組用以會聚來自眼球20之基底之一反射光L2，並成像於影像擷取模組13。影像擷取模組13包含一影像感測元件131、一固視燈元件132以及一光學元件133。影像感測元件131用以擷取成像透鏡組所會聚之反射光L2以形成一影像。舉例而言，影像感測元件131可為電荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)、互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)感測器或底片。固視燈元件132以及影像感測元件131設置於成像透鏡組之相同側。固視燈元件132用以提供一固視光L3經由成像透鏡組入射並成像於眼球20之基底。光學元件133則設置於成像透鏡組以及影像感測元件131以及固視燈元件132之間。光學元件133用以使影像感測元件131以及固視燈元件132位於成像透鏡組之一等效焦平面。舉例而言，光學元件133可為一稜鏡組(如圖1所示)或一分光器。可以理解的是，分光器可能因二次反射而形成雙重影像，導致影像品質較差，因此，採用稜鏡組作為光學元件133可獲得較佳之影像品質。

請參照圖2，於一實施例中，固視燈元件132包含一第一發光二極體132a以及至少四個第二發光二極體132b，其中多個第二發光二極體132b環繞第一發光二極體132a且呈環形對稱排列。較佳者，固視燈元件132包含一第一發光二極體132a以及六個第二發光二極體132b，其中六個第二發光二極體132b環繞第一發光二極體132a且呈環形對稱排列，如圖3所示。圖4為受測者對應圖3所示之固視燈元件導引後操作者之可觀察範圍。如圖4所示，若受測者注視中央，操作者之可觀察範圍僅為範圍R1。若經由固視光L3導引受測者眼球轉動至特定方向，則操作者之可觀察範圍即拓展至範圍R2。可以理解的是，眼球轉動至不同方向所獲得之影像可合成為一較大之影像。

依據上述結構，固視燈元件132所提供之固視光L3無需額外設置中繼透鏡即可經由成像透鏡組入射至眼球20之基底。此外，因固視燈元件132以及影像感測元件131位於成像透鏡組之等效焦平面，換言之，影像感測元件131位於成像透鏡組之焦平面時，固視燈元件132必定位於成像透鏡組之等效焦平面。可理解的是，影像感測元件131以及固視燈元件132之設置位置互換亦可達到相同的光學效果。

於一實施例中，本發明之眼底鏡包含一焦距調整模組14，其可利用機械方式或電子方式驅動影像擷取模組13沿成像透鏡組之光軸OA線性移動，如圖1之箭頭A所示，以調整適當之焦距。焦距調整模組14是線性移動影像擷取模組13，換言之，成像透鏡組的背焦可以隨意調整，因此，成像透鏡組無需其它調整焦距的機構，尤其是非線性補償之凸輪環(cam ring)設計，是故成像透鏡組之設計可加以簡化，並允許較大之機構公差而降低製造困難度及製造成本。但不限於此，於另一實施例中，焦距調整模組亦可驅動成像透鏡組中至少一透鏡122a、122b、122c沿成像透鏡組之光軸OA線性或非線性移動來調整焦距。可以理解的是，由於固視燈元件132以及影像感測元件131與光學元件133之間的相對位置相同，或為等效焦平面，當眼底成像於影像感測元件131時，固視燈元件132同樣會成像於眼底。因此，針對受測者視力調整影像感測元件131之焦距時，同時也是在對固視燈元件132調整焦距，故不需針對固視燈元件132額外設計調焦機制。此外，焦距調整模組14亦可具備自動對焦之機制。舉例而言，固視燈元件132所提供之固視光L3可作為自動對焦操作時之光源，而影像感測元件131則可作為自動對焦操作時之感測器，以提供自動對焦時所需之回授訊號來控制焦距調整模組14進行對焦。或者，於一實施例中，圖2或圖3所示之第一發光二極體132a能夠以一感光元件取代，如此，設置於第一發光二極體132a位置之感光元件即可提供自動對焦時所需之回授訊號來控制焦距調整模組14進行對焦。

請再參照圖1，於一實施例中，本發明之眼底鏡更包含一顯示模組15，其用以顯示影像擷取模組13所擷取之影像。本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以理解，本發明之眼底鏡可包含具有運算功能之處理單元，例如整合於影像擷取模組13中或彼此分離設置。處理單元可用以處理影像擷取模組13所擷取的影像並將影像顯示於顯示模組15。舉例而言，處理單元可對影像擷取模組13所擷取的影像進行影像處理，例如去除雜訊、調整對比或亮度等，以獲得較佳之影像品質。處理單元之功能為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟知，故省略其詳細說明。

於一實施例中，本發明之眼底鏡更包含一儲存單元16，其與影像擷取模組13連接。儲存單元16可儲存影像擷取模組13所擷取之影像，以降低操作者(例如醫師)手繪記錄受測者(例如患者)的人為錯誤。於一實施例中，儲存單元16可為快閃記憶體、硬碟或以上之組合。舉例而言，儲存單元16可為一記憶卡。

於一實施例中，本發明之眼底鏡更包含一連接埠17，其用以與一外部電子裝置(未圖示)物理性連接。本發明之眼底鏡可經由連接埠17將影像擷取模組13所擷取之影像傳送至外部電子裝置。舉例而言，連接埠17可為一通用序列匯排流(Universal Serial Bus，USB)。

由於省略了針對固視光所設計之中繼透鏡以及對焦模組，因此本發明之眼底鏡可達到非常緊湊的結構設計。因此，於一實施例中，本發明之眼底鏡更包含一外殼，其外型易於以手持握，例如為一槍型。將上述功能元件(例如照明元件11、成像透鏡組以及影像擷取模組13或其它所需之元件)整合於外殼中，即可使本發明眼底鏡成為一手持式裝置。

綜合上述，本發明之眼底鏡藉由適當之光學元件(例如稜鏡組或分光器)使影像感測元件以及固視燈元件位於成像透鏡組之等效焦平面。換言之，固視燈元件共用成像系統之透鏡組以及對焦機構即可將固視光源入射至眼球之基底，因此，針對固視光所設計之中繼透鏡以及對焦模組可加以省略，進而縮小眼底鏡之體積以及降低成本及組裝複雜度。

以上所述之實施例僅是為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

11‧‧‧照明元件
11a、132a‧‧‧第一發光二極體
11b、132b‧‧‧第二發光二極體
121‧‧‧第一透鏡群組
122‧‧‧第二透鏡群組
122a‧‧‧透鏡
122b‧‧‧透鏡
122c‧‧‧透鏡
13‧‧‧影像擷取模組
131‧‧‧影像感測元件
132‧‧‧固視燈元件
133‧‧‧光學元件
14‧‧‧焦距調整模組
15‧‧‧顯示模組
16‧‧‧儲存單元
17‧‧‧連接埠
20‧‧‧眼球
L1‧‧‧照明光
L2‧‧‧反射光
L3‧‧‧固視光
OA‧‧‧光軸
R1‧‧‧範圍
R2‧‧‧範圍

圖1為一示意圖，顯示本發明一實施例之眼底鏡。 圖2為一示意圖，顯示本發明一實施例之眼底鏡之固視燈元件。 圖3為一示意圖，顯示本發明另一實施例之眼底鏡之固視燈元件。 圖4為一示意圖，顯示對應圖3所示之固視燈元件之可觀察範圍。 圖5為一示意圖，顯示本發明一實施例之眼底鏡之照明元件。

11‧‧‧照明元件

121‧‧‧第一透鏡群組

122‧‧‧第二透鏡群組

122a‧‧‧透鏡

122b‧‧‧透鏡

122c‧‧‧透鏡

13‧‧‧影像擷取模組

131‧‧‧影像感測元件

132‧‧‧固視燈元件

133‧‧‧光學元件

14‧‧‧焦距調整模組

15‧‧‧顯示模組

16‧‧‧儲存單元

17‧‧‧連接埠

20‧‧‧眼球

L1‧‧‧照明光

L2‧‧‧反射光

L3‧‧‧固視光

OA‧‧‧光軸

Claims (16)

1. 一種眼底鏡，包含： 一照明元件，其用以提供一照明光通過一眼球之一瞳孔以入射該眼球之該基底； 一成像透鏡組，其用以會聚來自該眼球之該基底之一反射光；以及 一影像擷取模組，其包含： 一影像感測元件，其用以擷取該成像透鏡組所會聚之該反射光以形成一影像； 一固視燈元件，其與該影像感測元件設置於該成像透鏡組之相同側，用以提供一固視光經由該成像透鏡組入射該眼球之該基底；以及 一光學元件，其設置於該成像透鏡組以及該影像感測元件以及該固視燈元件之間，其用以使該影像感測元件以及該固視燈元件位於該成像透鏡組之一等效焦平面。
2. 如請求項1所述之眼底鏡，其中該光學元件包含一稜鏡組。
3. 如請求項1所述之眼底鏡，其中該光學元件包含一分光器。
4. 如請求項1所述之眼底鏡，更包含： 一焦距調整模組，其用以驅動該影像擷取模組沿該成像透鏡組之一光軸線性移動。
5. 如請求項1所述之眼底鏡，更包含： 一焦距調整模組，其用以驅動該成像透鏡組中至少一透鏡沿該成像透鏡組之一光軸移動。
6. 如請求項1所述之眼底鏡，其中該固視燈元件包含一第一發光二極體或一感光元件以及至少四個第二發光二極體，其中該多個第二發光二極體環繞該第一發光二極體或該感光元件，且呈環形對稱排列。
7. 如請求項1所述之眼底鏡，其中該固視燈元件包含一第一發光二極體或一感光元件以及六個第二發光二極體，其中該六個第二發光二極體環繞該第一發光二極體或該感光元件，且呈環形對稱排列。
8. 如請求項1所述之眼底鏡，其中該成像透鏡組包含一第一透鏡群組以及一第二透鏡群組，其中，該照明光經由該第一透鏡群組入射該眼球之該基底。
9. 如請求項8所述之眼底鏡，其中該照明元件之設置位置以及該瞳孔之位置相對於該第一透鏡群組符合物像關係。
10. 如請求項1所述之眼底鏡，其中該照明元件之一光路偏離該成像透鏡組之一光軸。
11. 如請求項1所述之眼底鏡，其中該照明元件包含多個呈環形對稱排列之發光元件或一環形發光元件。
12. 如請求項1所述之眼底鏡，其中該照明元件包含多個第一發光二極體以及多個第二發光二極體，其中該多個第一發光二極體以及該多個第二發光二極體分別呈環形對稱排列，且該第一發光二極體以及該第二發光二極體所產生之該照明光之中心波長相異。
13. 如請求項1所述之眼底鏡，更包含： 一顯示模組，其用以顯示該影像擷取模組所擷取之該影像。
14. 如請求項1所述之眼底鏡，更包含： 一連接埠，其用以與一外部電子裝置物理性連接，以輸出該影像擷取模組所擷取之該影像至該外部電子裝置。
15. 如請求項1所述之眼底鏡，更包含： 一儲存單元，其用以儲存該影像擷取模組所擷取之該影像。
16. 如請求項1所述之眼底鏡，更包含： 一外殼，其外型易於以手持握，其中該照明元件、該成像透鏡組以及該影像擷取模組整合於該外殼中，以使該眼底鏡成為一手持式裝置。