專利名稱：便攜式視網膜成像儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及醫用光學儀器、生物識別領域，具體涉及一種應用于醫療探測或身份識別的便攜式視網膜成像光學系統。
背景技術：
視網膜成像技術逐漸被廣泛應用在醫療和生物身份識別等領域。醫學上，對視網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、預警作用。在生物識別領域，視網膜具有遠多于指紋、掌紋等的生物特征，可以大大提高識別精度；而且視網膜深入眼底，不容易被外界獲取，具有非常高的保密性。視網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計成變焦結構，并協同運行，用以實現不同屈光度人眼視網膜的清晰成像。專利US7052134實現了一款臺式醫用眼底相機，用于對視網膜進行拍攝。該眼底相機前端采用了網膜物鏡結構，網膜物鏡的采用使相機具有50°的探測視場，但該網膜物鏡也使后續光路變得復雜，相機的成像光路和定位光路中各有一組變焦鏡，兩變焦鏡組通過偏心輪結構實現協同運行。此結構復雜，不易實現產品的便攜。專利US6296358實現了一款便攜式眼底相機，該眼底相機的前端未采用網膜物鏡，結構中成像光路和定位光路共用一組變焦鏡組，使得變焦結構簡單。但由于結構中沒有采用網膜物鏡，使得最終產品只有30°的探測視場。

發明內容
本發明為解決現有眼底相機前端采用網膜物鏡結構導致相機成像光路和定位光路結構復雜或者未采用網膜物鏡結構導致相機的探測視場角小的問題，提供一種便攜式視網膜成像儀。便攜式視網膜成像儀，該成像儀前端具有可調節的網膜物鏡，網膜物鏡包括網膜物鏡固定組和網膜物鏡變焦組；網膜物鏡為照明成像光路和定位光路共用，定位光路包括工作距離定位光路和調焦定位光路；工作距離定位光路包括網膜物鏡固定組、網膜物鏡變焦組、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；所述網膜物鏡固定組和網膜物鏡變焦組之間設置切換鏡組，虹膜發出的光信號依次網膜物鏡固定組、網膜物鏡變焦組、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；調焦定位光路包括網膜物鏡固定組、網膜物鏡變焦組、中空反射鏡、第一中繼鏡、第一反光板、第二中繼鏡、近紅外光探測器、第三中繼鏡、照明光闌、分劃板和第一聚光鏡；所述分劃板、近紅外光探測器和被檢眼的視網膜互為共軛平面，近紅外光源發出的光經過第一聚光鏡聚光后照亮分劃板，分劃板的信號光依次經過照明光闌、第三中繼鏡、中空反射鏡、網膜物鏡變焦組和網膜物鏡固定組后入射被檢眼在視網膜上成像，該成像又依次經過網膜物鏡固定組、網膜物鏡變焦組、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；照明成像光路包括網膜物鏡固定組、網膜物鏡變焦組、中空反射鏡、第一中繼鏡、第三中繼鏡、照明光闌、第二聚光鏡、環形閃光管和可見光探測器；環形閃光管發出閃光脈沖，光信號依次經過第二聚光鏡、和第二反光板、照明光闌、第三中繼鏡、中空反射鏡、網膜物鏡變焦組和網膜物鏡固定組后，在虹膜處成環形像，光能量從瞳孔的邊緣入射人眼，照亮眼底，從被檢眼的信號光依次通過網膜物鏡固定組、網膜物鏡變焦組、中空反射鏡、第一中繼鏡后被可見光探測器接收，完成圖像拍攝。本發明的工作原理本發明所述的網膜物鏡為變焦結構，它由網膜物鏡固定組和網膜物鏡變焦組組成。網膜物鏡固定組和網膜物鏡變焦組的間距較大，可在定位工作距離的時候插入切換鏡組。系統為共軸光學系統，即網膜物鏡為成像光路和調焦定位光路所共用，網膜物鏡變焦組的移動可同時對成像光路和調焦定位光路進行調節，不需要采用復雜 的機械結構來實現兩光路的協同變焦，大大簡化了系統的整體結構。網膜物鏡變焦組在設計的時候采用了非球面，同時滿足了兩光路像差校正的需要，即既能保證調焦定位光路的分劃板在視網膜上的投影清晰，又能保證視網膜在探測器上成像清晰；同時，通過對照明光路的分析可知，非球面的采用簡化了網膜物鏡結構，很好的控制了系統的雜散光。本發明的有益效果本發明設計實現了一款大探測視場的便攜式視網膜成像儀，該成像儀前端具有焦距可調節的網膜物鏡結構，網膜物鏡中包含一變焦鏡組；該網膜物鏡為成像光路和定位光路所共用，可以同時滿足成像光路和定位光路的設計要求。這樣，在保證產品具有較大的探測視場的同時，只需移動一組鏡片即可實現對各種不同屈光度人眼的探測。


圖I為本發明所述的便攜式視網膜成像儀的光路結構圖；圖2為本發明所述的便攜式視網膜成像儀中工作距離定位光路的結構圖；圖3為本發明所述的便攜式視網膜成像儀中調焦定位光路的結構圖；圖4為本發明所述的便攜式視網膜成像儀中照明成像光路的結構圖；圖5為具體實施方式
二的視網膜成像儀的成像光路圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、合圖I至圖4說明本實施方式，便攜式視網膜成像儀，工作距離定位光路包括網膜物鏡、切換鏡組2、中空反射鏡3、中繼鏡4、反光板5、中繼鏡6、近紅外光探測器7。網膜物鏡包含兩部分鏡組網膜物鏡固定組1-1和網膜物鏡變焦組1-2。網膜物鏡固定組1-1和網膜物鏡變焦組1-2之間有較大的間距，用于插入切換鏡組2。虹膜發出的光信號依次經過網膜物鏡、切換鏡組2、中空反射鏡3、中繼鏡4、反光板5和中繼鏡6后，被近紅外光探測器7接收。只有當虹膜和相機的間距為設計值時，虹膜成像才最清晰，因此操作人員可通過判斷虹膜成像是否清晰來判斷調節是否完成。調焦定位光路包括網膜物鏡、中空反射鏡3、中繼鏡4、反光板5、中繼鏡6、近紅外光探測器7、中繼鏡8、照明光闌9、分劃板10、聚光鏡12、近紅外光源13。分劃板5、近紅外光探測器7和被檢眼的視網膜三者互為共軛平面。近紅外光源13發出的光經過聚光鏡的聚光后照亮分劃板10，分劃板10的信號光依次經過照明光闌9、中繼鏡8、中空反射鏡3、網膜物鏡I后入射被檢眼，在視網膜上成像，該投影像又依次經過網膜物鏡I、中空反射鏡3、中繼鏡4、反光板5、中繼鏡6后被近紅外光探測器7接收。當從探測器7上觀察到分劃板在眼底的清晰投影時，調焦定位操作完成。照明光路包括網膜物鏡I、中空反射鏡3、中繼鏡8、照明光闌9、聚光鏡14、環形閃光管15。視網膜成像光路包括網膜物鏡I、中空反射鏡3、中繼鏡4和可見光探測器16。當系統進行視網膜拍攝時，環形閃光管15首先發出閃光脈沖，光依次通過聚光鏡14、照明光闌9、中繼鏡8、中空反射鏡3和網膜物鏡I后，在虹膜處成一清晰的環形像，使得光能量從瞳孔的邊緣入射人眼，繼而照亮眼底。從被檢眼初涉的信號光又依次通過網膜物鏡I、中空反射鏡3中繼鏡4后被可見光探測器16接收。閃光的同時探測器16曝光，完成圖片的拍攝。環形閃光管15的采用可以有效的消除角膜反射的雜光，但從圖I中可以看出，網膜物鏡中的各個表面均會反射或多或少的雜光進入系統，因此網膜物鏡在設計的時候應本著結構簡單的原則。本實施方式中的工作距離定位光路用于定位被檢眼和相機之間的距離，完成工作距離定位后，視網膜成像光學系統和人眼光學系統實現光瞳銜接；調焦定位光路用于視網膜拍攝前的對焦，提供調焦信號以供操作人員判斷調焦操作是否完成，光路為變焦光路，變焦的目的是適應不同屈光度的人眼，調焦定位操作需要較長時間，為保證人眼瞳孔不收縮，一般采用近紅外光源；照明光路用于拍攝時對視網膜進行照明，照明光源采用可見光光源；視網膜成像光路用于完成視網膜圖片的拍攝，為接收近紅外的調焦定位光信號和可見光的成像光信號，成像光路為雙波段光路。
具體實施方式
二、結合圖I和圖5說明本實施方式，本實施方式為具體實施方式
一所述的便攜式視網膜成像儀的實施例其中網膜物鏡固定組1-1包括兩片鏡片，第一鏡片
1-1-1的左表面和右表面、第二鏡片1-1-2的左表面和右表面分別對應不同的光學參數，網膜物鏡變焦組1-2的鏡片左表面和右表面分別對應不同的光學參數。如表I為網膜物鏡的鏡片光學參數。表I
曲率半徑—
折射面非球面系數厚度/mra 材料
/mm
第一鏡片左表面__Infinity__O__8.0LAKlO
第- 鏡片右表面__-29.81__022__LO__
第二鏡片左表面46.0008-1.408.0LAK權利要求
1.便攜式視網膜成像儀，該成像儀前端具有可調節的網膜物鏡，網膜物鏡包括網膜物鏡固定組(1-1)和網膜物鏡變焦組(1-2);其特征是，所述網膜物鏡為照明成像光路和定位光路共用，定位光路包括工作距離定位光路和調焦定位光路； 工作距離定位光路包括網膜物鏡固定組(1-1)、網膜物鏡變焦組(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 ;所述網膜物鏡固定組(1-1)和網膜 物鏡變焦組(1-2)之間設置切換鏡組(2)，虹膜發出的光信號依次網膜物鏡固定組(1-1)、網膜物鏡變焦組(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)和第二中繼鏡(6)被近紅外光探測器(7)接收； 調焦定位光路包括網膜物鏡固定組(1-1)、網膜物鏡變焦組(1-2)、中空反射鏡(3)、第一中繼鏡(4)、第一反光板(5)、第二中繼鏡(6)、近紅外光探測器(7)、第三中繼鏡(8)、照明光闌(9)、分劃板(10)和第一聚光鏡(12);所述分劃板(10)、近紅外光探測器(7)和被檢眼的視網膜互為共軛平面，近紅外光源(13)發出的光經過第一聚光鏡(12)聚光后照亮分劃板(10)，分劃板(10)的信號光依次經過照明光闌(9)、第三中繼鏡(8)、中空反射鏡(3)、網膜物鏡變焦組(1-2)和網膜物鏡固定組(1-1)后入射被檢眼在視網膜上成像，該成像又依次經過網膜物鏡固定組(1-1)、網膜物鏡變焦組(1-2)、中空反射鏡(3)、第一中繼鏡(4)、第一反光板(5)和第二中繼鏡(6)被近紅外光探測器(7)接收； 照明成像光路包括網膜物鏡固定組(1-1)、網膜物鏡變焦組(1-2)、中空反射鏡(3)、第一中繼鏡(4)、第三中繼鏡(8)、照明光闌(9)、第二聚光鏡(14)、環形閃光管(15)和可見光探測器(16);環形閃光管(15)發出閃光脈沖，光信號依次經過第二聚光鏡(14)、和第二反光板(11)、照明光闌(9)、第三中繼鏡(8)、中空反射鏡(3)、網膜物鏡變焦組(1-2)和網膜物鏡固定組(1-1)后，在虹膜處成環形像，光能量從瞳孔的邊緣入射人眼，照亮眼底，從被檢眼的信號光依次通過網膜物鏡固定組(1-1)、網膜物鏡變焦組(1-2)、中空反射鏡(3)、第一中繼鏡(4)后被可見光探測器(16)接收，完成圖像拍攝。
全文摘要
便攜式視網膜成像儀，涉及醫用光學儀器、生物識別領域，解決現有眼底相機前端采用網膜物鏡結構導致相機成像光路和定位光路結構復雜或者未采用網膜物鏡結構導致相機的探測視場角小的問題，網膜物鏡為變焦結構，由網膜物鏡固定組和網膜物鏡變焦組組成。網膜物鏡固定組和網膜物鏡變焦組的間距較大，可在定位工作距離的時候插入切換鏡組。系統為共軸光學系統，網膜物鏡變焦組的移動可同時對成像光路和調焦定位光路進行調節，不需要采用復雜的機械結構來實現兩光路的協同變焦，網膜物鏡變焦組在設計的時候采用了非球面，同時滿足了兩光路像差校正的需要，即既能保證調焦定位光路的分劃板在視網膜上的投影清晰，又能保證視網膜在探測器上成像清晰。
文檔編號A61B3/12GK102657514SQ20121014278
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月10日 優先權日2012年5月10日
發明者孫強, 李淳 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所