專利名稱：應(yīng)用于視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)的對準(zhǔn)光路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用于視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)的對準(zhǔn)光路裝置，屬于醫(yī)用光學(xué)儀器、生物識別領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
視網(wǎng)膜成像技術(shù)逐漸被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療和生物身份識別等領(lǐng)域。醫(yī)學(xué)上，對視網(wǎng)膜病變進行及時探測、跟蹤，可以對多種疾病起到有效的診斷、預(yù)警作用。在生物識別領(lǐng)域，視網(wǎng)膜具有遠多于指紋、掌紋等的生物特征，可以大大提高識別精度；而且視網(wǎng)膜深入眼底，不容易被外界獲取，具有非常高的保密性。視網(wǎng)膜成像儀包含成像光路、照明光路和定位光路三個必要的組成部分，其中成像光路和定位光路需要設(shè)計成變焦結(jié)構(gòu)，并協(xié)同運行，用以實現(xiàn)不同屈光度人眼視網(wǎng)膜的清晰成像。與常規(guī)的成像儀器相比，視網(wǎng)膜成像光學(xué)系統(tǒng)在設(shè)計的時候需要將人眼光學(xué)系統(tǒng)作為這個光路的一部分進行優(yōu)化設(shè)計，因此，視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)在進行視網(wǎng)膜拍攝之前，首先要保證視網(wǎng)膜成像光學(xué)系統(tǒng)和人眼光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)光瞳銜接。實現(xiàn)光瞳銜接有兩個要求，一是成像光學(xué)系統(tǒng)的入瞳和人眼的瞳孔共軸，一是使成像系統(tǒng)的工作距離(即成像光學(xué)系統(tǒng)的入瞳和人眼瞳孔的間距)為設(shè)計值。專利US7025459是一款便攜式視網(wǎng)膜拍攝相機。該相機的前端添加了四個光電二極管，用于探測虹膜所散射的照明光束。當(dāng)照明光束完全入射人眼的時候，沒有光線被虹膜散射，光電二極管的示數(shù)為0，此時人眼的瞳孔和光學(xué)系統(tǒng)的入瞳同軸，但工作距離與設(shè)計值會有一定的偏差，該偏差的存在會使所拍攝視網(wǎng)膜圖片的邊緣清晰度下降，且系統(tǒng)使用時為保證光電二極管能夠正常工作，一般要求暗室環(huán)境。專利US7219996是一款臺式醫(yī)用視網(wǎng)膜拍攝相機，該相機在網(wǎng)膜物鏡后利用分光板分出一路光，用單獨的CXD探測虹膜的像，調(diào)整相機使虹膜的像清晰且位于視場中央。此方法可以保證成像光學(xué)系統(tǒng)的入瞳和人眼的瞳孔共軸，但由于光學(xué)系統(tǒng)都由一定的景深，虹膜成像清晰時仍無法嚴(yán)格保證工作距離為設(shè)計值，也會使所拍攝視網(wǎng)膜圖片的邊緣清晰度下降。而且該方案多用一個CCD相機，大大增加了成本、體積。現(xiàn)有技術(shù)所描述的視網(wǎng)膜拍攝相機中沒有使用對準(zhǔn)光路裝置。操作時是通過觀測調(diào)焦定位光路中的目標(biāo)靶是否清晰來判斷光瞳銜接是否完成。該方法操作復(fù)雜、誤差大，且不利于實現(xiàn)自動化。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)中無法保證工作距離為設(shè)計值，使視網(wǎng)膜圖片的邊緣清晰度下降的問題，本發(fā)明提供應(yīng)用于視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)的對準(zhǔn)光路裝置。本發(fā)明提供的應(yīng)用于視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)的對準(zhǔn)光路裝置，包括網(wǎng)膜物鏡固定組、網(wǎng)膜物鏡變焦組、切換鏡組、中空反射鏡、第一中繼鏡、第一反光板、第二中繼鏡和近紅外光探測器；所述網(wǎng)膜物鏡固定組、網(wǎng)膜物鏡變焦組、切換鏡組、中空反射鏡、第一中繼鏡和第一反光板共軸放置；所述網(wǎng)膜物鏡固定組和網(wǎng)膜物鏡變焦組之間設(shè)置切換鏡組；虹膜發(fā)出的光依次通過網(wǎng)膜物鏡固定組、切換鏡組、網(wǎng)膜物鏡變焦組、中空反射鏡、第一中繼鏡和第一反光板，光通過第一反光板被折反90°后入射到第二中繼鏡，光通過第二中繼鏡后被近紅外光探測器接收；所述切換鏡組包括切換鏡前組、雙光楔和切換鏡后組，且三者共軸放置，所述雙光楔為并列放置的傾斜方向相反的兩個光楔的組合。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明所述應(yīng)用于視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)的對準(zhǔn)光路裝置為共軸光學(xué)系統(tǒng)，其前端具有焦距可變的網(wǎng)膜物鏡，該網(wǎng)膜物鏡由網(wǎng)膜物鏡固定組和網(wǎng)膜物鏡變焦組組成，網(wǎng)膜物鏡固定組和網(wǎng)膜物鏡變焦組的間距較大，可插入切換鏡組。切換鏡組由切換鏡前組、雙光楔組和切換鏡后組組成，切換鏡組切入光路以后，使原本與視網(wǎng)膜互為共軛面的探測器變成與虹膜平面共軛；同時，由于雙光楔的傾斜面作用，虹膜視場被分割成兩部 分，分別向兩個方向偏移，只有當(dāng)工作距離為設(shè)計值的時候，兩部分虹膜視場才完成拼接。此對準(zhǔn)方法具有很高的調(diào)整精度，且操作方面，調(diào)節(jié)目標(biāo)明確，為視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)的全自動運行提供了判斷目標(biāo)。


圖I為本發(fā)明應(yīng)用于視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)的對準(zhǔn)光路裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明對準(zhǔn)光路裝置的雙光楔結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明對準(zhǔn)光路裝置的工作原理圖；圖4為本發(fā)明對準(zhǔn)光路裝置的設(shè)計光路圖。
具體實施例方式如圖I所示，應(yīng)用于視網(wǎng)膜成像儀的對準(zhǔn)光路裝置包括網(wǎng)膜物鏡固定組1-1、網(wǎng)膜物鏡變焦組1-2、切換鏡組2、中空反射鏡3、第一中繼鏡4、第一反光板5、第二中繼鏡6和近紅外光探測器7。網(wǎng)膜物鏡固定組1-1、網(wǎng)膜物鏡變焦組1-2、切換鏡組2、中空反射鏡3、第一中繼鏡4和第一反光板5共軸放置。網(wǎng)膜物鏡固定組1-1和網(wǎng)膜物鏡變焦組1-2之間設(shè)置切換鏡組2。虹膜發(fā)出的光依次通過網(wǎng)膜物鏡固定組1-1、切換鏡組2、網(wǎng)膜物鏡變焦組1-2、中空反射鏡3、第一中繼鏡4和第一反光板5,光通過第一反光板5被折反90°后入射到第二中繼鏡6，光通過第二中繼鏡6后被近紅外光探測器7接收；切換鏡組2包括切換鏡前組2-1、雙光楔2-2和切換鏡后組2-3，且三者共軸放置。如圖2所示，雙光楔是并列放置的傾斜方向相反的兩個光楔的組合。由于雙光楔的傾斜面作用，虹膜視場被分割成兩部分，分別向兩個方向偏移，只有當(dāng)工作距離為設(shè)計值的時候，兩部分虹膜視場才完整拼接；工作距離調(diào)整完成以后，調(diào)整上下左右相機的位置，當(dāng)拼接完整的虹膜剛好位于視場中央的時候，成像儀和人眼共軸；此時完成人眼光學(xué)系統(tǒng)和成像儀光學(xué)系統(tǒng)的光瞳銜接。在整個成像過程中，中空反射鏡3的通光孔為整個光路的光闌，以此光闌為物面反向追跡光線，該光闌被其前面的網(wǎng)膜物鏡變焦組1-2、切換鏡后組2-3和雙光楔2-2投射到雙光楔2-2和切換鏡前組2-1之間，形成虛光闌。由于受到雙光楔傾斜面的影響，光路向上下兩方向發(fā)生偏折，形成位于光軸上方的上虛光闌8-1和位于光軸下方的下虛光闌8-2 ；同時據(jù)前所述，雙光楔的后平面為虹膜的一次成像像面，雙光楔將該一次成像像面分割成兩部分，分別對應(yīng)上虛光闌8-1和下虛光闌8-2。如圖3所示，虹膜一次成像像面9出來的成像光束經(jīng)上虛光闌8-1和下虛光闌8-2，成像光束被分割成兩部分，分別為上成像光束12和下成像光束13，上成像光束12和下成像光束13經(jīng)對準(zhǔn)光路后分別會聚在探測器平面11上的上會聚點14和下會聚點15。虹膜經(jīng)對準(zhǔn)光路后在虹膜二次成像像面10上成像。如圖3 (a)所示，當(dāng)工作距離等于設(shè)計距離的時候，上成像光束12和下成像光束13經(jīng)對準(zhǔn)光路后分別在探測器平面11上的上會聚點14和下會聚點15重合，由雙光楔造成的兩半幅虹膜圖片完整拼接；如圖3 (b)所示，當(dāng)工作距離比設(shè)計距離短的時候，上成像光 束12在探測器平面11上的上會聚點14在光軸以上，下成像光束13在探測器平面11上的下會聚點15在光軸以下，即光闌8-1對應(yīng)的半幅圖片上移，光闌8-2對應(yīng)的半幅圖片下移；如圖3 (c)所示，當(dāng)工作距離比設(shè)計距離長的時候，成像光束12在探測器平面11上的會聚點14在光軸以下，成像光束13在探測器上的會聚點15在光軸以上，即光闌8-1對應(yīng)的半幅圖片下移，光闌8-2對應(yīng)的半幅圖片上移。因此只有當(dāng)滿足圖3 (a)所示狀態(tài)時，工作距離調(diào)整完成。工作距離調(diào)整完成以后，虹膜在探測器上清晰成像，上下左右調(diào)整相機位置，使虹膜成像在探測器視場的中央，此時完成了成像光學(xué)系統(tǒng)和人眼光學(xué)系統(tǒng)的光瞳銜接。如圖4所示，本發(fā)明所述對準(zhǔn)光路裝置的設(shè)計光路圖，圖中虹膜的二次成像像面10位于第一中繼鏡4之后，虹膜平面16經(jīng)過各個鏡組最后成像在虹膜的二次成像像面10上。對準(zhǔn)光路裝置中的切換鏡組包含三部分鏡組切換鏡前組2-1、雙光楔2-2和切換鏡后組2-3，三部分鏡組表面具有不同的光學(xué)參數(shù)。對準(zhǔn)光路裝置的切換鏡組三部分鏡組設(shè)計參數(shù)如下
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)的對準(zhǔn)光路裝置，其特征在于，該裝置包括網(wǎng)膜物鏡固定組(1-1)、網(wǎng)膜物鏡變焦組(1-2)、切換鏡組(2)、中空反射鏡(3)、第一中繼鏡(4)、第一反光板(5)、第二中繼鏡(6)和近紅外光探測器(7);所述網(wǎng)膜物鏡固定組(1-1)、網(wǎng)膜物鏡變焦組(1-2)、切換鏡組(2)、中空反射鏡(3)、第一中繼鏡(4)和第一反光板(5)共軸放置；所述網(wǎng)膜物鏡固定組(1-1)和網(wǎng)膜物鏡變焦組(1-2)之間設(shè)置切換鏡組(2);虹膜發(fā)出的光依次通 過網(wǎng)膜物鏡固定組(1-1)、切換鏡組(2)、網(wǎng)膜物鏡變焦組(1-2)、中空反射鏡(3)、第一中繼鏡(4)和第一反光板(5),光通過第一反光板(5)被折反90°后入射到第二中繼鏡(6),光通過第二中繼鏡(6)后被近紅外光探測器(7)接收；所述切換鏡組(2)包括切換鏡前組(2-1)、雙光楔(2-2)和切換鏡后組(2-3)，且三者共軸放置，所述雙光楔(2-2)為并列放置的傾斜方向相反的兩個光楔的組合。
全文摘要
應(yīng)用于視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)的對準(zhǔn)光路裝置，屬于醫(yī)用光學(xué)儀器、生物識別領(lǐng)域，為解決現(xiàn)有技術(shù)中無法保證工作距離為設(shè)計值，使視網(wǎng)膜圖片的邊緣清晰度下降的問題，本發(fā)明裝置，包括網(wǎng)膜物鏡固定組、網(wǎng)膜物鏡變焦組、切換鏡組、中空反射鏡、第一中繼鏡、第一反光板、第二中繼鏡和近紅外光探測器；所述網(wǎng)膜物鏡固定組和網(wǎng)膜物鏡變焦組之間設(shè)置切換鏡組，虹膜發(fā)出的光信號依次網(wǎng)膜物鏡固定組、網(wǎng)膜物鏡變焦組、切換鏡組、中空反射鏡、第一中繼鏡、第一反光板和第二中繼鏡被近紅外光探測器接收；切換鏡組包括切換鏡前組、雙光楔和切換鏡后組；雙光楔為并列放置的傾斜方向相反的兩個光楔的組合，此對準(zhǔn)方法具有很高的調(diào)整精度，可廣泛應(yīng)用于視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)。
文檔編號A61B3/15GK102657515SQ20121014271
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者劉 英, 孫強, 李淳, 李 燦 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所