本發明涉及一種眼底照相機透鏡模組，以及由此透鏡模組構成的眼底照相設備。

背景技術：

眼底相機是一種傳統的醫療設備，用于觀察、記錄人眼視網膜圖像，為醫生分析和診斷提供客觀依據。眼底相機所檢測的視網膜上分布著人體內唯一能直接觀察到的毛細血管，這些微血管形態的變化可用于眼底疾病、高血壓、糖尿病等多種疾病的早期診斷，已成為現代醫療診斷的重要手段。世界上第一臺臺式眼底照相機由德國CARLZEISS公司于1925年試制成功，隨后，CANON、TOPCON、NIKON、OLYMPUS、OPTON等多家公司對眼底相機的設計進行了大量的改進，現在市面上的臺式機已經可以一鍵啟動即實現全自動測量。

然而，臺式眼底照相機包含較復雜的成像、照明、瞳孔定位、對焦指示、固視燈等多條光路，甚至還包括外眼照明、外眼觀察、外眼固視、外眼對焦等光路，因而結構比較復雜，體積大而且笨重，同時面臨較高的價格成本和運輸成本。此外，面對臥病在床的患者、醫生下鄉篩查和隨訪，特別是對邊遠地區患者的篩查和隨訪，便攜式免散瞳同眼底照相機就顯得尤為重要。早在1994年專利號為92105247.2的中國專利“新型手持式眼底鏡”就公開了一種手持式眼底鏡。此后，國內外在便攜式眼底相機的各個關鍵技術方面均作了大量的研究。

現有技術，美國專利《DIGITAL DOCUMENTING OPHTHALMOSCOPE》(專利號：US7364297B2)公開了一種廣角檢眼鏡，可以目視觀察，也可以外接手機保存圖像，視場角可以到25度。但是它沒有提供紅外預覽功能，而是采用白光長時間直接照射病人眼底，給病人造成不適，并且拍攝范圍無法滿足同時觀察到視盤和黃斑。

現有技術，中國發明專利《透鏡模塊及眼底相機》(申請號：201310756402.X)公開了眼底照相機光路結構，采用紅外和白光LED直接照射到接目物鏡，實現對待檢眼的離軸照明，眼底經接目物鏡和成像光路成像于光電傳感器，并由光電傳感器轉換為電信號，從而實現對眼底圖像的記錄。該方案中，紅外LED用于紅外預覽照明，因待檢眼對紅外光不敏感，預覽時不會引起待檢眼瞳孔的縮小，也即實現對待檢眼的免散瞳拍照。但該技術采用單片式非球面鏡作為接目物鏡，既不能有效消除接目物鏡自身的軸向色差和垂軸色差，也不能消除包含人眼和接目物鏡組合系統的軸向色差和垂軸色差，系統成像質量較差。

現有技術，中國發明專利《一種便攜式眼底照相機》(申請號：201410619382.6)也公開了一種手持式眼底照相機，其基本結構和實現方式與中國發明專利《透鏡模塊及眼底相機》(申請號：201310756402.X)相似，主要差異在于成像透鏡的結構形式不同，其接目物鏡同樣采用單片非球面透鏡。

現有技術，美國專利《EXAMINATION INSTRUMENT》(專利號：US9033507B2)公開了一種手持式眼底照相機，通過分光鏡將紅外和白光LED出射光束耦合到接目物鏡，實現對待檢眼的離軸照明，眼底經接目物鏡和成像光路成像于二維光電傳感器，并由光電傳感器轉換為電信號，從而實現對眼底圖像的記錄。同時，在接目物鏡后插入分光鏡用于固視燈的導入，通過改變固視燈的位置，可以獲取眼底不同部位的圖像。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種可以在保持較小整體尺寸、較低系統雜光和鬼像的同時，顯著提高系統的成像質量的透鏡模組及使用該透鏡模組的眼底成像設備。

為解決上述技術問題，本發明提供的一種透鏡模組，所述透鏡模組的有效焦距為正值，所述透鏡模組包括相互貼合的第一鏡片、第二鏡片及第三鏡片；其中所述第一鏡片為正焦距透鏡，所述第一鏡片靠近待檢眼的側面為凹面，所述第一鏡片遠離待檢眼的側面為凸面；所述第二鏡片與所述第三鏡片為膠合結構；所述第二鏡片靠近待檢眼的側面為凸面，所述第三鏡片遠離待檢眼的側面為凹面。

優選地，所述第一鏡片靠近待檢眼的側面的曲率半徑為20毫米～40毫米；所述第一鏡片遠離待檢眼的側面的曲率半徑為17毫米；所述第二鏡片靠近待檢眼的側面的曲率半徑為40毫米；所述第二鏡片與所述第三鏡片的結合面的曲率半徑為40毫米；所述第三鏡片遠離待檢眼的側面的曲率半徑為50毫米～200毫米。

一種透鏡模組，所述透鏡模組的有效焦距為正值，所述透鏡模組包括相互貼合的第一鏡片、第二鏡片及第三鏡片；其中所述第一鏡片與所述第二鏡片為膠合結構；

所述第一鏡片靠近待檢眼的側面為凹面，所述第二鏡片遠離待檢眼的側面為凸面；所述第三鏡片為負焦距透鏡，所述第三鏡片朝向待檢眼的側面為凸面，所述第三鏡片遠離待檢眼的側面為凹面。

優選地，所述第一鏡片靠近待檢眼的側面的曲率半徑為20毫米～40毫米；所述第一鏡片與所述第二鏡片的結合面的曲率半徑為86毫米；所述第二鏡片遠離待檢眼的側面的曲率半徑為22毫米；所述第三鏡片靠近待檢眼的側面的曲率半徑為28毫米；所述第三鏡片遠離待檢眼的側面的曲率半徑為50毫米～200毫米。

一種眼底成像設備，包括：第一透鏡模組、第二透鏡模組及第三透鏡模組，所述第一透鏡模組、所述第二透鏡模組及所述第三透鏡模組依次設置在待檢眼睛的前方；成像孔光闌，所述成像孔光闌設置在所述第二透鏡模組與所述第三透鏡模組之間；圖像攝取模塊，所述圖像攝取模塊設置在所述第三透鏡模組的光線射出側；所述第一透鏡模組、所述第二透鏡模組、所述成像孔光闌、所述第三透鏡模組及所述圖像攝取模塊同軸設置，所述第一透鏡模組、所述第二透鏡模組及所述第三透鏡模組的中心的連線形成光軸；照明組件，所述照明組件橫向偏離設置在所述光軸的一側；其中所述第一透鏡模組為透鏡模組。

優選地，所述第二透鏡模組的整體有效焦距為正值或負值；所述第三透鏡模組的整體有效焦距為正值。

優選地，所述照明組件包括兩組照明組件，兩組所述照明組件沿所述光軸對稱設置；其中所述照明組件包括沿豎直方向相互貼合的紅外光光源和白光光源；或所述照明組件包括沿水平方向相互貼合的紅外光光源和白光光源。

優選地，所述照明組件包括紅外光光源和白光光源以及設置在所述紅外光光源和所述白光光源光路上的光線合束裝置。

優選地，在所述第二透鏡模組的光線射入側設有分光鏡及透鏡，所述透鏡位于所述分光鏡和固視光標之間。

優選地，在所述第三透鏡模組的光線射出側設有分光鏡。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：

1)第一透鏡模組可以有效補償待檢眼的軸向和垂軸色差，從而在該透鏡模組的成像面具有更好的成像效果；同時，組靠近待檢眼一側的鏡片為凹面，適當設定此表面的曲率半徑，該表面即使有臟污也不會對成像結果引入明顯的雜光。

2)包含用于照亮待檢眼眼底的白光光源，該光源經過起偏裝置和前述第一透鏡模組以線偏振光束照亮待檢眼眼底。被照亮的待檢眼眼底由前述透鏡模組在其后形成實像，二維圖像攝取模塊將此實像進行光電轉換，并通過顯示設備展示給使用者。為了較好的消除雜散光，一個與前述起偏裝置垂直放置的線偏振片被放置在成像光路中。

3)包含用于照亮待檢眼眼底的紅外光源，該光源經過起偏裝置和前述第一透鏡模組以線偏振光束照亮待檢眼眼底。被照亮的待檢眼眼底由前述透鏡模組在其后形成實像，二維圖像攝取模塊將此實像進行光電轉換，并通過顯示設備展示給使用者。為了較好的消除雜散光，一個與前述起偏裝置垂直放置的線偏振片被放置在成像光路中。由于人眼對紅外光不敏感，當紅外光照亮待檢眼眼底時不會引起待檢眼瞳孔的縮小，瞄準瞳孔的工作即在紅外光照明的條件下進行。當瞄準工作完成后，啟動白光閃光，可實現對待檢眼眼底的免散瞳成像。

4)包含用于調整眼底拍攝位置的多個固視燈光源，該光源經過前述第二和第三組透鏡或另行設計的透鏡后入射到前述第一透鏡模組，再經待檢眼最終入射到待檢眼眼底，待檢眼眼底與該光源處于共軛位置。不同的固視燈光源可以引導待檢眼轉向不同的方向，從而實現對待檢眼眼底拍攝區域的選擇。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征目的和優點將會變得更明顯。

圖1為本發明眼底成像設備實施例一光路配置圖；

圖2a為本發明眼底成像設備實施例一第一透鏡模組表面反射情況圖一；

圖2b為本發明眼底成像設備實施例一第一透鏡模組表面反射情況圖二；

圖2c為本發明眼底成像設備實施例一第一透鏡模組表面反射情況圖三；

圖2d為本發明眼底成像設備實施例一第一透鏡模組表面反射情況圖四；

圖2e為本發明眼底成像設備實施例一第一透鏡模組表面反射情況圖五；

圖3為本發明眼底成像設備實施例二光路配置圖；

圖4a為本發明眼底成像設備實施例二第一透鏡模組表面反射情況圖一；

圖4b為本發明眼底成像設備實施例二第一透鏡模組表面反射情況圖二；

圖4c為本發明眼底成像設備實施例二第一透鏡模組表面反射情況圖三；

圖4d為本發明眼底成像設備實施例二第一透鏡模組表面反射情況圖四；

圖4e為本發明眼底成像設備實施例二第一透鏡模組表面反射情況圖五；

圖5a為本發明眼底成像設備照明組件實施例一布局示意圖；

圖5b為本發明眼底成像設備照明組件實施例二布局示意圖；

圖5c為本發明眼底成像設備照明組件實施例三布局示意圖；

圖6a為本發明眼底成像設備分光鏡實施例一布局示意圖；

圖6b為本發明眼底成像設備分光鏡實施例二布局示意圖。

圖中：

1-待檢眼 11-眼底 12-瞳孔

2-光軸 3-第一透鏡模組 4-平面

5-照明組件 6-第二透鏡模組 7-成像孔光闌

8-第三透鏡模組 9-圖像攝取模塊 31-第一鏡片

32-第二鏡片 33-第三鏡片 351-紅外光光源

352-白光光源 41-分光鏡 42-透鏡

43-固視光標 10-光線合束裝置 361-第一光源位

362-第二光源位

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。

實施例一：

現有一種用于眼底成像的透鏡模組，其布局參見圖1所示。該透鏡系統從眼底一側到最終像面依次包含第一透鏡模組3、第二透鏡模組6、成像孔徑光闌7和第三透鏡模組8。第一透鏡模組3的整體有效焦距為正，由兩組三片鏡片構成。第一片鏡片31為正焦距透鏡，其朝向待檢眼1一側為凹面，另一面為凸面。第二鏡片32和第三鏡片33為雙膠合結構，離待檢眼1最近的表面為凸面，最遠的一個面為凹面。第二透鏡模組可能包含一片或多片透鏡。第三透鏡模組的整體有效焦距為正，可能包含一片或多片透鏡。

當上述透鏡模組用于對眼底11成像時，為了照亮待檢眼眼底11，在與光軸2具有橫向偏移處放置一個照明組件5，該照明組件5與待檢眼1的瞳孔12近似滿足夠高斯公式，即成物像共軛關系。被照亮的眼底1經前述第一透鏡模組3在平面4處形成實像。該實像經第二透鏡模組6、成像孔光闌7、第三透鏡模組8成像在二維圖像攝取模塊9上.二維圖像攝取模塊9將此實像進行光電轉換，并通過顯示設備展示給使用者。為了較好的消除第一透鏡模組3和待檢眼1角膜的反射雜光，在照明組件5的出射面放置一個線偏振片用于起偏，并在成像光路與此偏振片正交放置另一個線偏振片。

當前述照明組件5入射到第一透鏡模組3時，各面的反射情況如圖2所示。

圖2a給出了雙膠合結構(第二鏡片32和第三鏡片33)離待檢眼1最遠的一個表面的反射光情況，從圖中可以看出，適當設計該表面的表面半徑，可使此面的反射光會聚于第二透鏡模組6外側，也即完全不會竄入第二透鏡模組6、第三透鏡模組8和二維圖像攝取元件9，從而避免此面引起雜光，以劣化成像質量。

圖2b給出了雙膠合結構(第二鏡片32和第三鏡片33)中間一個表面(凹向待檢眼1一側)的反射光情況，從圖中可以看出，適當設計該表面的表面半徑，可使此面的反射光處于發散狀態，也即只有極少光纖竄入第二透鏡模組6、第三透鏡模組8和二維圖像攝取元件9。結合前述兩個正交放置的起偏和檢偏裝置，可以有效避免此面引起雜光，而對成像質量影響甚微。

圖2c給出了雙膠合結構(第二鏡片32和第三鏡片33)離待檢眼1最近一個表面(凸向待檢眼1一側)的反射光情況，從圖中可以看出，此面的反射光會聚于雙膠合結構(第二鏡片32和第三鏡片33)最后一個表面后側，然后迅速發散，也即只有極少光纖竄入第二透鏡模組6、第三透鏡模組8和二維圖像攝取元件9。同樣結合前述兩個正交放置的起偏和檢偏裝置，可以有效避免此面引起雜光，而對成像質量影響甚微。

圖2d給出了第一透鏡模組3中第一鏡片31離待檢眼1最遠一個表面(凹向待檢眼1一側)的反射光情況，從圖中可以看出，適當設計該表面的表面半徑，可使此面的反射光處于發散狀態，也即只有極少光纖竄入第二透鏡模組6、第三透鏡模組8和二維圖像攝取元件9。結合前述兩個正交放置的起偏和檢偏裝置，可以有效避免此面引起雜光，而對成像質量影響甚微。

圖2e給出了第一透鏡模組3中第一鏡片31離待檢眼1最近一個表面(凹向待檢眼1一側)的反射光情況，從圖中可以看出，適當設計該表面的表面半徑，可使此面的反射光會聚于第二透鏡模組6外側，也即完全不會竄入第二透鏡模組6、第三透鏡模組8和二維圖像攝取元件9，從而避免此面引起雜光，以劣化成像質量。

綜上述，由于第一頭透鏡模組采用了正負透鏡組合的方式，適當設計各個表面的曲率半徑，上述透鏡模組在保持較小整體尺寸、較低系統雜光和鬼像的同時，可以有效降低第一透鏡模組3和待檢眼1的色差，從而提高系統的成像質量。其中第一鏡片31靠近待檢眼的側面的曲率半徑為20毫米～40毫米；第一鏡片31遠離待檢眼的側面的曲率半徑為17毫米；第二鏡片32靠近待檢眼的側面的曲率半徑為40毫米；第二鏡片32與第三鏡片33的結合面的曲率半徑為40毫米；第三鏡片33遠離待檢眼的側面的曲率半徑為50毫米～200毫米。

實施例2：

現有一種用于眼底成像的透鏡模組，其布局參見圖3所示。該透鏡系統從眼底一側到最終像面依次包含第一透鏡模組3、第二透鏡模組6、成像孔徑光闌7和第三透鏡模組8。第一透鏡模組3的整體有效焦距為正，由兩組三片鏡片構成。第一鏡片31和第二鏡片32為雙膠合結構，離待檢眼1最近的表面為凹面，最遠的一個面為凸面。第三鏡片33為單片式正焦距透鏡，其朝向待檢眼1一側為凸面，另一面為凹面。第二透鏡模組6可能包含一片或多片透鏡。第三透鏡模組8的整體有效焦距為正，可能包含一片或多片透鏡。

當上述透鏡模組用于對眼底11成像時，為了照亮待檢眼眼底11，在與光軸2具有橫向偏移處放置一個照明組件5，該照明組件5與待檢眼1的瞳孔12近似滿足夠高斯公式，即成物像共軛關系。被照亮的眼底1經前述第一透鏡模組3在4處形成實像。該實像經第二透鏡模組6、系統孔徑光闌7、第三透鏡模組8成像在二維圖像攝取模塊9上.二維圖像攝取模塊9將此實像進行光電轉換，并通過顯示設備展示給使用者。為了較好的消除第一透鏡模組3和待檢眼1角膜的反射雜光，在照明組件5的出射面放置一個線偏振片用于起偏，并在成像光路與此偏振片正交放置另一個線偏振片。

當前述照明組件5入射到第一透鏡模組3時，各面的反射情況如圖4所示。

圖4a給出了單片式正焦距第三鏡片33離待檢眼1最遠的一個表面的反射光情況，從圖中可以看出，適當設計該表面的表面半徑，可使此面的反射光會聚于第二透鏡模組外側，也即完全不會竄入第二透鏡模組6、第三透鏡模組8和二維圖像攝取元件9，從而避免此面引起雜光，以劣化成像質量。

圖4b給出了單片式正焦距雙膠合結構(第二鏡片32和第三鏡片33)離待檢眼1最遠的一個表面(凹向待檢眼1一側)的反射光情況，從圖中可以看出，此面的反射光會聚于此單片式正焦距第三鏡片33最后一個表面后側，然后迅速發散，也即只有極少光纖竄入第二透鏡模組6、第三透鏡模組8和二維圖像攝取元件9。同樣結合前述兩個正交放置的起偏和檢偏裝置，可以有效避免此面引起雜光，而對成像質量影響甚微。

圖4c給出了膠合雙膠合結構(第二鏡片32和第三鏡片33)離待檢眼1最近一個表面(凸向待檢眼1一側)的反射光情況，從圖中可以看出，適當設計該表面的表面半徑，可使此面的反射光會聚于第二透鏡模組外側，也即完全不會竄入第二透鏡模組6、第三透鏡模組8和二維圖像攝取元件9，從而避免此面引起雜光，以劣化成像質量。

圖4d給出了第一透鏡模組3中雙膠合結構(第二鏡片32和第三鏡片33)中間表面(凸向待檢眼1一側)的反射光情況，從圖中可以看出，此面的反射光會聚于此雙膠合結構(第二鏡片32和第三鏡片33)最后一個表面后側，然后迅速發散，也即只有極少光纖竄入第二透鏡模組6、第三透鏡模組8和二維圖像攝取元件9。同樣結合前述兩個正交放置的起偏和檢偏裝置，可以有效避免此面引起雜光，而對成像質量影響甚微。

圖4e給出了第一透鏡模組3中雙膠合結構(第二鏡片32和第三鏡片33)離待檢眼1最近一個表面(凹向待檢眼1一側)的反射光情況，從圖中可以看出，適當設計該表面的表面半徑，可使此面的反射光會聚于第二透鏡模組外側，也即完全不會竄入第二透鏡模組6、第三透鏡模組8和二維圖像攝取元件9，從而避免此面引起雜光，以劣化成像質量。

綜上述，由于第一頭透鏡模組采用了正負透鏡組合的方式，適當設計各個表面的曲率半徑，上述透鏡模組在保持較小整體尺寸、較低系統雜光和鬼像的同時，可以有效降低第一透鏡模組3和待檢眼1的色差，從而提高系統的成像質量。其中第一鏡片31靠近待檢眼的側面的曲率半徑為20毫米～40毫米；第一鏡片31與第二鏡片32的結合面的曲率半徑為86毫米；第二鏡片32遠離待檢眼的側面的曲率半徑為22毫米；第三鏡片33靠近待檢眼的側面的曲率半徑為28毫米；第三鏡片33遠離待檢眼的側面的曲率半徑為50毫米～200毫米。

本發明也涉及一種免散瞳成眼底照相設備，也即要求提供用于眼底圖像預覽的紅光眼底照明和用于眼底拍照的白光眼底照明。在預覽模式下，待檢眼對紅外光不敏感，瞳孔不會縮小。當眼底相機在紅外光預覽模式下瞄準工作完成后，啟動白光照明，從而獲得待檢眼的彩色圖像。具體的實現方案參見圖5和圖6。

圖5給出了沿前述眼底照相設備光軸2投射看到的光源分布圖。圖5a示出了紅外光光源351和白光光源352在半徑方向緊鄰放置，分別為待檢眼眼底提供紅外預覽光源和白光拍照光源。該方案中，也可以在紅外光光源351和白光光源352相對光軸對稱的位置放置另一對紅外光光源351和白光光源352。圖5b示出了紅外光光源351和白光光源352在垂直于半徑方向緊鄰放置的情況。該方案中，也可以在紅外光光源351和白光光源352相對光軸對稱的位置放置另一對紅外光光源351和白光光源352。當然也可以采用更多光源分布于以光軸為中心的環上。

圖5c給出另一種預覽光源和拍照光源的布局方式。紅外光光源和白光光源二者中的一種布置在圖中第一光源位361的位置，而另一種光源布置在第二光源位362的位置，二者通過一個光線合束裝置10耦合在一起。進行眼底成像時，首先開啟其中的紅外光光源351，該光源經前述透鏡模組的第一透鏡模組3聚焦在待檢眼1的瞳孔12附近，進而照亮眼底。當瞄準工作完成后，啟動白光光源352，借助前述眼底相機透鏡模組，實現對待檢眼1眼底11的彩照拍攝。

為了實現對待檢眼眼底不同部位的拍攝，兩種固視光標方案顯示在圖7和圖8中。

如圖6a所示，在前述眼底相機透鏡模組的第二透鏡模組6前增加一個分光鏡41用于導入使待檢眼隨固視光位置轉動的固視光標43。一個透鏡42放置在分光鏡41和固視光標43之間，以使固視光標43與待檢眼1眼底11處于共軛位置，此時待檢者看到最清晰的固視光標43。實際方案中包含多個固視光標43，點亮不同的固視光標以引導待檢眼的不同區域被前述由透鏡模組組成眼底照相設備所拍攝。

固視標的另一種實現方式參見圖6b，在前述眼底相機透鏡模組的第三透鏡模組8后增加一個分光鏡41用于導入使待檢眼隨固視光位置轉動的固視光標43。固視光標43與二維圖像攝取元件9相對于分光鏡43對稱的位置，此時固視光標43與待檢眼1眼底11處于共軛位置，此時待檢者看到最清晰的固視光標43。實際方案中包含多個固視光標43，點亮不同的固視光標43以引導待檢眼1的不同區域被前述由透鏡模組組成眼底照相設備所拍攝。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變化或修改，這并不影響本發明的實質內容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。