專利名稱：應用于視網膜成像系統的對準光路裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及應用于視網膜成像系統的對準光路裝置，屬于醫用光學儀器、生物識別領域。
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。與常規的成像儀器相比，視網膜成像光學系統在設計的時候需要將人眼光學系統作為這個光路的一部分進行優化設計，因此，視網膜成像系統在進行視網膜拍攝之前，首先要保證視網膜成像光學系統和人眼光學系統實現光瞳銜接。實現光瞳銜接有兩個要求，一是成像光學系統的入瞳和人眼的瞳孔共軸，一是使成像系統的工作距離(即成像光學系統的入瞳和人眼瞳孔的間距)為設計值。專利US7025459是一款便攜式視網膜拍攝相機。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，光電二極管的示數為0，此時人眼的瞳孔和光學系統的入瞳同軸，但工作距離與設計值會有一定的偏差，該偏差的存在會使所拍攝視網膜圖片的邊緣清晰度下降，且系統使用時為保證光電二極管能夠正常工作，一般要求暗室環境。專利US7219996是一款臺式醫用視網膜拍攝相機，該相機在網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系統的入瞳和人眼的瞳孔共軸，但由于光學系統都由一定的景深，虹膜成像清晰時仍無法嚴格保證工作距離為設計值，也會使所拍攝視網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。現有技術所描述的視網膜拍攝相機中沒有使用對準光路裝置。操作時是通過觀測調焦定位光路中的目標靶是否清晰來判斷光瞳銜接是否完成。該方法操作復雜、誤差大，且不利于實現自動化。
發明內容
為了解決現有視網膜成像系統中無法保證工作距離為設計值，使視網膜圖片的邊緣清晰度下降的問題，本發明提供應用于視網膜成像系統的對準光路裝置。本發明提供的應用于視網膜成像系統的對準光路裝置，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、網膜物鏡變焦組、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；虹膜發出的光依次通過網膜物鏡固定組、切換鏡組、網膜物鏡變焦組、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。本發明的有益效果本發明所述應用于視網膜成像系統的對準光路裝置為共軸光學系統，其前端具有焦距可變的網膜物鏡，該網膜物鏡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，只有當工作距離為設計值的時候，兩部分虹膜視場才完成拼接。此對準方法具有很高的調整精度，且操作方面，調節目標明確，為視網膜成像系統的全自動運行提供了判斷目標。
圖I為本發明應用于視網膜成像系統的對準光路裝置的結構圖；圖2為本發明對準光路裝置的雙光楔結構圖；圖3為本發明對準光路裝置的工作原理圖；圖4為本發明對準光路裝置的設計光路圖。
具體實施例方式如圖I所示，應用于視網膜成像儀的對準光路裝置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。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和第一反光板5共軸放置。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。虹膜發出的光依次通過網膜物鏡固定組1-1、切換鏡組2、網膜物鏡變焦組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，只有當工作距離為設計值的時候，兩部分虹膜視場才完整拼接；工作距離調整完成以后，調整上下左右相機的位置，當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；此時完成人眼光學系統和成像儀光學系統的光瞳銜接。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經對準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。虹膜經對準光路后在虹膜二次成像像面10上成像。如圖3 (a)所示，當工作距離等于設計距離的時候，上成像光束12和下成像光束13經對準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，當工作距離比設計距離短的時候，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對應的半幅圖片上移，光闌8-2對應的半幅圖片下移；如圖3 (c)所示，當工作距離比設計距離長的時候，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對應的半幅圖片下移，光闌8-2對應的半幅圖片上移。因此只有當滿足圖3 (a)所示狀態時，工作距離調整完成。工作距離調整完成以后，虹膜在探測器上清晰成像，上下左右調整相機位置，使虹膜成像在探測器視場的中央，此時完成了成像光學系統和人眼光學系統的光瞳銜接。如圖4所示，本發明所述對準光路裝置的設計光路圖，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經過各個鏡組最后成像在虹膜的二次成像像面10上。對準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參數。對準光路裝置的切換鏡組三部分鏡組設計參數如下
權利要求
1.應用于視網膜成像系統的對準光路裝置，其特征在于，該裝置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)、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)和第一反光板(5)共軸放置；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);虹膜發出的光依次通 過網膜物鏡固定組(1-1)、切換鏡組(2)、網膜物鏡變焦組(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
應用于視網膜成像系統的對準光路裝置，屬于醫用光學儀器、生物識別領域，為解決現有技術中無法保證工作距離為設計值，使視網膜圖片的邊緣清晰度下降的問題，本發明裝置，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；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，此對準方法具有很高的調整精度，可廣泛應用于視網膜成像系統。
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 優先權日2012年5月10日
發明者劉 英, 孫強, 李淳, 李 燦 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所