專利名稱：高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)的制作方法
高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光學系統(tǒng)，是一款新型的醫(yī)療檢查用于拍攝眼底的光學系統(tǒng)，該 光學系統(tǒng)由多片透鏡、棱鏡、反射鏡、感光芯片及光源組成。
背景技術：
目前，眼底檢查多是由醫(yī)生用肉眼透過傳統(tǒng)檢眼鏡直接觀察檢查患者的眼睛，既 沒有客觀的對比效果，也難以進行資料存檔管理。傳統(tǒng)檢眼鏡采用非同軸照明，照明光路與觀察光路有一個偏角，導致照明均勻度 差，可觀察角度小，一般觀察角度為30度左右，同時，非同軸照明也導致傳統(tǒng)檢眼鏡必須在 瞳孔較大的狀態(tài)下使用，往往要求病人要作擴瞳才能檢查。傳統(tǒng)檢眼鏡對于不同的眼球大小及屈光度使用了 10 20pcs透鏡來分段調節(jié)焦 距，其對焦的清晰效果不如連續(xù)對焦；傳統(tǒng)檢眼鏡對于大人、小孩病人不同的眼球前后徑及 不同的屈光度必須通過手動轉動轉盤來切換不同的放大鏡來調節(jié)焦距，比較不方便。本發(fā)明的光學系統(tǒng)可以對前后徑為14mm 27mm的眼球自動、連續(xù)對焦成像，拍攝 視網膜角度達到了 100度以上，分辨率大于800TV Line、達到了 5M靜態(tài)照片和1080P視頻 的清晰度要求，同軸照明做到與被攝畫面重合、均勻、無暗角。本系統(tǒng)成像的數(shù)碼照片不僅 客觀明確，且拍攝照片也可以作為醫(yī)療檔案，方便管理使用。本系統(tǒng)使用方便，可以使用在 普通多媒體PC上，且容易操作。像面成像大小達到了 1/2. 5〃，適合采用廉價的高感光度的 感光芯片。
發(fā)明內容本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的不足，提供了一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、方便 移動、同軸照明的光學系統(tǒng)。為了解決上述存在的技術問題，本發(fā)明采用相關技術方案高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征在于從物方向鏡方共光軸依次 設有第一透鏡群、第二透鏡群和第三透鏡群以及感光芯片；在第二透鏡群與第三透鏡群之 間設有光闌；在第一透鏡群靠近物方的第一枚透鏡與第二枚透鏡之間設有與光軸成45° 角的可使一部分光線透過、一部分光線反射的半透明的反射鏡；在成像光軸旁邊設有一個 照明光路，所述照明光路通過一個45°的反射鏡面把光線反射進入所述的反射鏡中。如上所述的高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征在于所述的反射鏡 為平面反射鏡。如上所述的高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征在于所述的反射鏡 為由兩個等腰直角三角形棱鏡膠合而成，在等腰直角三角形棱鏡45°角的面上鍍有的半透 明的反射膜。如上所述的高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征在于所述第一透鏡 群靠近物方的第一枚透鏡的焦距為正。
如上所述的高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征在于所述第三透鏡 群的整體焦距為正。如上所述的高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征在于所述的第一透 鏡群、第二透鏡群、感光芯片之間的相對位置不變；所述第三透鏡群相對與第一透鏡群、第 二透鏡群的距離可以調節(jié)以實現(xiàn)調焦，所述光闌與第三透鏡群一起移動。如上所述的高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征在于所述照明光路 由一多枚鏡片、一個環(huán)形光闌和一個光源組成。如上所述的高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征在于所述環(huán)形光闌 的內徑與外徑比例為-95%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有本發(fā)明有如下的優(yōu)點1、本光學系統(tǒng)實現(xiàn)了高分辨率，可以清晰檢查眼底的細微血管及神經等，分辨率 大于800TV Line，滿足5M以上感光芯片的分辨率要求，也完全滿足全高清(1080P)的視頻 拍攝要求。2、本發(fā)明的拍攝視網膜角度達到了 100度以上，遠遠超過了傳統(tǒng)的檢眼鏡。3、本發(fā)明采用同軸照明，照明范圍覆蓋成像范圍，成像亮度均勻無暗角。4、本發(fā)明采用同軸照明，在瞳孔直徑2mm的時候就可以使用，同時也使到本鏡頭 在相對角膜傾斜檢查眼底的時候照明光源不容易被瞳孔遮擋。5、本發(fā)明使用環(huán)形光闌及對鏡片及棱鏡鍍增強多層膜來消除同軸照明引起的中 心反射光斑。6、本光學系統(tǒng)利用第三透鏡群來進行自動聚焦，可以對前后徑為14mm 27mm的 眼球對焦成像，這個尺寸覆蓋了從早產兒到成人的眼球大小，使本光學系統(tǒng)具有最廣泛的 適應性，連續(xù)對焦的清晰度遠高于傳統(tǒng)檢眼鏡，自動對焦也避免了傳統(tǒng)檢眼鏡需要手動切 換鏡頭的不便。7、本發(fā)明的變焦鏡頭體積適當，單人即可手持使用，且移動方便。8、本光學系統(tǒng)的像面成像大小達到了 1/2. 5〃，適合采用廉價的高感光度的感光 芯片，降低了成本。
圖1是本發(fā)明的示意具體實施方式下面結合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，可以用于相對高像素的CMOS感光片或 ccd芯片等感光器件。其包括依次設有從物方向鏡方共光軸依次設有第一透鏡群2、第二透鏡 群3和第三透鏡群4以及感光芯片6。在第二透鏡群3與第三透鏡群4之間設有光闌8。具體來說，所述第一透鏡群2靠近物方的第一枚透鏡21的焦距為正。所述第三透 鏡群4的整體焦距為正。所述的第一透鏡群2、第二透鏡群3、感光芯片6之間的相對位置 不變。所述第三透鏡群4相對與第一透鏡群2、第二透鏡群3的距離可以調節(jié)以實現(xiàn)調焦，
4所述光闌8與第三透鏡群4 一起移動。在第一透鏡群2靠近物方的第一枚透鏡21與第二枚透鏡22之間設有與光軸成 45°角的可使一部分光線透過、一部分光線反射的半透明的反射鏡5。在本實施例中，所述 的反射鏡5為平面反射鏡，平面反射鏡為半透明的平面反射鏡。當然所述的反射鏡5也可 為由兩個等腰直角三角形棱鏡膠合而成，在等腰直角三角形棱鏡45°角的面上鍍有的半透 明的反射膜51。為了加強照明作用，在成像光軸旁邊設有一個照明光路10，所述照明光路10通過 一個45°的反射鏡面14把光線反射進入所述的反射鏡5中。具體來說，所述照明光路10 由一多枚鏡片11、一個環(huán)形光闌12和一個光源13組成。在本實施例中，所述環(huán)形光闌12 的內徑與外徑比例為-95%。本案例的高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的光學系統(tǒng)，主要通過以下方 法實現(xiàn)1、第一透鏡群1把視網膜成像在一個空間面上，該空間面位于第一透鏡群1和第 二透鏡群2之間，這是第一次成像，像面比視網膜大、為放大成像。2、第二透鏡群2和第三透鏡群3把第一透鏡群所成的空間像面再作第二次成像、 成像到感光芯片上，這第二次成像是縮小成像。3，第三透鏡群3在承擔上述第二次成像的同時，獨立承擔對焦的功能，移動第三 透鏡群3能夠使到第二次成像的像面發(fā)生移動，從而實現(xiàn)對不同直徑、不同屈光度眼球的 對焦功能。4、在第一透鏡群的第一枚透鏡21和第二枚透鏡22之間設有一個反射鏡5，該反射 鏡5可為平面鏡或者棱鏡，在本實施例中為棱鏡。該棱鏡是由兩枚等腰直角三角形棱鏡膠 合而成，45度的膠合面上鍍50%的反射膜51，使旁軸的照明光線的光軸與成像光軸垂直， 旁軸的照明光線入射到棱鏡的45度反射面上，經過反射之后就變成照明光軸與成像光軸 重合，達到同軸照明。此外，為了消除同軸照明光源13在第一枚透鏡片21及棱鏡5上產生可反射進入 感光芯片的中心圓形光斑，在照明旁軸上使用了環(huán)形光闌12。環(huán)形光闌12相當于在普通圓 形光闌的中心增加一個直徑為原光闌外徑的5% 90%的圓形遮光片，使到照明光線是通 過一個環(huán)形開口，這樣可以有效消除同軸照明光源在第一枚透鏡片21及棱鏡5上產生可反 射進入感光芯片的中心圓形光斑。在本案例中，設計時采用寬光譜，且設計的理論解像力適當高于理論需要值，保證 了圖像銳利度和色彩還原性。下面舉一本光學系統(tǒng)的實際設計案例
序號類型半徑間隔(厚度)光學材料直徑
1標準-10.648. 070H-K9LΦ 5. 34
2標準-9. 612. 131AirΦ 12. 31
3標準無窮大23. 29H-K8AΦ 20. 1
4標準無窮大9. 24AirΦ 20. 1
5標準-25. 550. 901H-ZF8Φ 20. 35
6標準245. 440AirΦ 23. 255. 59H-LAF3Φ 240. 105AirΦ 240. 90H-ZLAF78Φ 260AirΦ 267. 7H-ZF6Φ 260. 10AirΦ 270AirΦ 280. 5AirΦ 2810. 38H-ZLAFlΦ 297. 7AirΦ 26. 410. 27H-ZF6Φ 19. 48. 98AirΦ 1610. 3H-LAK6AΦ 194AirΦ 226. 75H-QF3LΦ 23. 320. 05AirΦ 23. 20H-KlOΦ 16. 434. 6AirΦ 16. 40. 76AirΦ 5. 41. 69H-ZPKlΦ 5. 780. 196AirΦ 5. 771. 004H-ZF3Φ 5. 710. 112AirΦ 5. 712. 035H-ZK2Φ 5. 750. 405AirΦ 5. 363. 23H-QF3Φ 5. 241. 868AirΦ 4. 452. 919H-ZBAF50Φ 5. 050AirΦ 5. 281. 868AirΦ 4. 452. 919H-ZBAF50Φ 5. 054. 83AirΦ 5. 054. 83AirΦ 101. 05H-K9LΦ6
15mm。
953676 A
說 明 書4/4頁
CN 10
[0047 [0048 [0049 [0050 [0051 [0052 [0053 [0054 [0055 [0056 [0057 [0058 [0059 [0060 [0061 [0062 [0063 [0064 [0065 [0066 [0067 [0068 [0069 [0070 [0071 [0072 [0073 [0074 [0075 [0076 [0077 [0078 [0079 [0080 [0081 [0082
245. 44
0. 17
窮大
2
無
36
30
36
30
19
-39
無窮大 無窮大
37
25
550. 61
40. 48
63
21
139. 2
89
31
235. 79
-65. 17
無窮大 無窮大 無窮大
11. 49
29
25
34
16
71. 004
515
無窮大
4
31
29
47
13
73
41
29
4
47
13
73
41
無窮大
7
8 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
無窮大
62mm 5mm
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
STO
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
標準
39
40
群組與芯片間隔
群組和像面間隔
權利要求
高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征在于從物方向鏡方共光軸依次設有第一透鏡群(2)、第二透鏡群(3)和第三透鏡群(4)以及感光芯片(6)；在第二透鏡群(3)與第三透鏡群(4)之間設有光闌(8)；在第一透鏡群(2)靠近物方的第一枚透鏡(21)與第二枚透鏡(22)之間設有與光軸成45°角的可使一部分光線透過、一部分光線反射的半透明的反射鏡(5)；在成像光軸旁邊設有一個照明光路(10)，所述照明光路(10)通過一個45°的反射鏡面(14)把光線反射進入所述的反射鏡(5)中。
2.根據(jù)權利要求1所述的高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征在于所述 的反射鏡(5)為平面反射鏡。
3.根據(jù)權利要求1所述的高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征在于所述 的反射鏡(5)為由兩個等腰直角三角形棱鏡膠合而成，在等腰直角三角形棱鏡45°角的面 上鍍有的半透明的反射膜(51)。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征在 于所述第一透鏡群(2)靠近物方的第一枚透鏡(21)的焦距為正。
5.根據(jù)權利要求1或2或3所述的高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征在 于所述第三透鏡群(4)的整體焦距為正。
6.根據(jù)權利要求1或2或3所述的高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征 在于所述的第一透鏡群(2)、第二透鏡群(3)、感光芯片(6)之間的相對位置不變；所述第三 透鏡群(4)相對與第一透鏡群(2)、第二透鏡群(3)的距離可以調節(jié)以實現(xiàn)調焦，所述光闌 (8)與第三透鏡群(4) 一起移動。
7.根據(jù)權利要求1或2或3所述的高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征在 于所述照明光路(10)由一多枚鏡片(11)、一個環(huán)形光闌(12)和一個光源(13)組成。
8.根據(jù)權利要求7所述的高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，特征在于所述 環(huán)形光闌(12)的內徑與外徑比例為-95%。
全文摘要
本發(fā)明公開了高分辨率、同軸照明的視網膜成像光學系統(tǒng)，包括有從物方向鏡方共光軸依次設有第一透鏡群、第二透鏡群和第三透鏡群以及感光芯片。在第二透鏡群與第三透鏡群之間設有光闌。在第一透鏡群靠近物方的第一枚透鏡與第二枚透鏡之間設有與光軸成45°角的可使一部分光線透過、一部分光線反射的半透明的反射鏡。在成像光軸旁邊設有一個照明光路，所述照明光路通過一個45°的反射鏡面把光線反射進入所述的反射鏡中。本發(fā)明提供了一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、方便移動、同軸照明的光學系統(tǒng)。
文檔編號A61B3/15GK101953676SQ20101026694
公開日2011年1月26日 申請日期2010年8月22日 優(yōu)先權日2010年8月22日
發(fā)明者肖明志, 鄒文鑌 申請人:中山聯(lián)合光電科技有限公司