本文關(guān)鍵詞：手持式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第３２卷第９期２０１２年９月；光學(xué)學(xué)報(bào)；Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．９；，Ｓｅｔｅｍｂｅｒ２０１２ｐ；手持式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；２１１１１；李燦１，宋淑梅李淳劉英孫強(qiáng)；中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，吉林長(zhǎng)春；中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京１０００４９；摘要提出一種新型眼底成像系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、緊湊；分利用了網(wǎng)膜物鏡系統(tǒng)的空間；：／中圖分類號(hào)ＴＨ７７３文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)

第３２卷　第９期２０１２年９月

光　學(xué)　學(xué)　報(bào)

Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．９

，Ｓｅｔｅｍｂｅｒ２０１２ｐ

手持式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

２１１１１

李　燦１，　宋淑梅　李　淳　劉　英　孫　強(qiáng)

（

１

中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，吉林長(zhǎng)春１３００３３

２

中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京１０００４９

）

摘要　提出一種新型眼底成像系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、緊湊。系統(tǒng)的成像和調(diào)焦投影光路共用調(diào)焦鏡，調(diào)焦投影光路避免了投影目標(biāo)和調(diào)焦鏡之間的機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)。并且充完全嵌入到照明光路。調(diào)焦投影光路不再專設(shè)照明組件，

分利用了網(wǎng)膜物鏡系統(tǒng)的空間。利用Ｌ瞄準(zhǔn)和拍照過(guò)程共用一個(gè)電荷耦合器件相機(jī)。采ＥＤ光源窄帶寬的優(yōu)勢(shì)，、設(shè)計(jì)了一款視場(chǎng)３工作距離３眼光焦度補(bǔ)償范圍－１用新的光學(xué)結(jié)構(gòu)，０°０ｍｍ的眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，０ｍ－１～／物方各視場(chǎng)分辨率為４畸變小于５％。＋５ｍ－１，５ｌｉｎｅｍｍ，關(guān)鍵詞　光學(xué)設(shè)計(jì)；眼底相機(jī)；調(diào)焦鏡；網(wǎng)膜物鏡；調(diào)焦投影系統(tǒng)光路

：／中圖分類號(hào)　ＴＨ７７３　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼�。痢　　。洌铮椋保埃常罚福福粒希樱玻埃保玻常玻埃梗玻玻埃埃�

ＯｔｉｃａｌＳｓｔｅｍ　ＤｅｓｉｎｏｆＰｏｒｔａｂｌｅＦｕｎｄｕｓＣａｍｅｒａ　　　　�。穑�

１２１１１１

ＬｉＣａｎｏｎＳｈｕｍｅｉｉＣｈｕｎｉｕＹｉｎｕｎＱｉａｎ　　Ｓ　�。獭　。獭　。纾纭。樱纭�

１　

ｈａｎｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏＯｔｉｃｓ，Ｆｉｎｅ�。停澹悖瑁幔睿椋悖螅幔睿洌校瑁螅椋悖�，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｏＳｃｉｅｎｃｅｓ　　　　�。纾妫穑妗　　。�，

Ｃｈａｎｃｈｕｎ，Ｊｉｌｉｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａｇ

２　

ＧｒａｄｕａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｏＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｉｎ１０００４９，Ｃｈｉｎａ　�。妫妫辏纭　　　　�

Ａｂｓｔｒａｃｔｏｒｔａｂｌｅｆｕｎｄｕｓｃａｍｅｒａｉｓｄｅｓｉｎｅｄｔｏｍａｋｅｔｈｅｏｔｉｃａｌｓｓｔｅｍ�。恚铮颍澹螅椋恚欤澹幔睿洌悖铮恚幔悖簦悖铮恚幔颍椋睿鳎椋簦琛。痢　　　　　　　　　　　　　。穑纾穑穑穑穑纭。簦瑁澹悖欤幔螅螅椋悖幔欤螅螅簦澹恚裕瑁澹瑁铮簦铮颍幔瑁椋睿螅螅簦澹恚幔睿洌簦瑁澹妫铮悖酰螅簦幔颍澹簦颍铮澹悖簦椋铮睿铮簦椋悖幔欤螅螅簦澹恚幔颍澹酰螅椋睿幔悖铮恚恚铮睢　　　　　　　　　　　　。穑纾穑纾纾穑辏穑纭　�，ｓｒｏｅｃｔｉｏｎｌｅｎｓｏｔｈａｔｔｈｅｆｏｃｕｓｔａｒｅｔｏｔｉｃａｌｓｓｔｅｍｃａｎｂｅａｒｒａｎｅｄｃｏｍｌｅｔｅｌｉｎｔｈｅｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｆｏｃｕｓｉｎ　　　　　　　　　　　　�。穑辏纾穑纾穑纭　。螅螅簦澹恚桑睿簦瑁澹妫铮悖酰螅簦幔颍澹簦颍铮澹悖簦椋铮睿螅螅簦澹恚幔螅澹悖椋幔欤椋欤欤酰恚椋睿幔簦椋铮睿螅螅簦澹恚椋螅睿铮簦颍澹酰椋颍澹洌幔睿欤铮睿澹颍幔睿洌幔妫铮悖酰螅欤椋睿搿　　　　　　　　　　　　　　　。纾穑辏穑瘢纭�

ｍｅｃｈａｎｉｓｍｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｒｏｅｃｔｉｖｅｔａｒｅｔａｎｄｔｈｅｆｏｃｕｓｉｎｌｅｎｓｉｓａｖｏｉｄｅｄ．Ｆｏｃｕｓｉｎｌｅｎｓｆｕｌｌｕｔｉｌｌｉｚｅｓｔｈｅｓａｃｅｏｆ　　　　　　　　　　　　�。穑辏纾纾纾稹　　�

，ｏｔｈｅｒｅｔｉｎａｏｂｅｃｔｌｅｎｓｓｓｔｅｍ．Ｔａｋｉｎａｄｖａｎｔａｅｏｆｎａｒｒｏｗｂａｎｄｗｉｄｔｈｏｆｌｉｈｔｓｏｕｒｃｅｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｓｔｅｍａｎｄ　　　　　　　　　　　�。辏纾纾纾。螅螅簦澹恚螅瑁幔颍澹簦瑁澹悖铮恚恚铮睿悖瑁幔颍澹悖铮酰欤澹洌洌澹觯椋悖澹粒睿澹鳎簦澹铮妫妫酰睿洌酰螅悖幔恚澹颍幔椋螅洌澹螅椋睿澹洌鳎椋簦瑁簦瑁澹瑁铮簦铮颍幔瑁椋睢　　　　　　　　　　　　　　。纾穑穑纾穑纾穑纭�

－１

，ｆｉｅｌｄｏｆｖｉｅｗｏｆ３０°ｔｈｅｆｒｅｅｗｏｒｋｉｎｄｉｓｔａｎｃｅｏｆ３０ｍｍ．Ｔｈｅａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎｒａｎｅｓｂｅｔｗｅｅｎ－１０ｍ�。幔睿洹　　　　　　　　　　　　。纾纭�

－１

／ｍ．Ｔｈｅｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｔｔｈｅｏｂｅｃｔｌａｎｅｏｆ４５ｌｉｎｅｍｍａｃｒｏｓｓｔｈｅｅｎｔｉｒｅｆｉｅｌｄｏｆｖｉｅｗ，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ＋５　　　　　　　　　　　　　　　　�。辏穑洌椋螅簦铮颍簦椋铮睿椋螅欤澹螅螅簦瑁幔睿担ィ　　　�

；；；；ａｔｈｒｏｅｃｔｉｏｎＫｅｗｏｒｄｓｔｉｃａｌｄｅｓｉｎｆｕｎｄｕｓｃａｍｅｒａｆｏｃｕｓｉｎｌｅｎｓｏｈｔｈａｌｍｉｃｌｅｎｓｏｔｉｃａｌｏｆｆｏｃｕｓｔａｒｅｔｓｓｔｅｍ�。铩　　　　　　　　。穑穑辏穑纾纾穑穑纾　。希茫桑樱悖铮洌澹螅玻埃矗担罚�；２２０．２７４０；２２０．２９４５　　１

１　引　　言

眼底相機(jī)是一種傳統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)備，用以觀測(cè)、記錄人眼視網(wǎng)膜圖像。視網(wǎng)膜上分布著人體內(nèi)唯一能直接觀測(cè)到的毛細(xì)血管，這些微血管形態(tài)的變化可用于高

血壓、糖尿病等多種疾病的早期診斷，已成為現(xiàn)代醫(yī)療診斷的重要手段。世界上第一臺(tái)眼底相機(jī)是由德國(guó)ＣＡＲＬＺＥＩＳＳ公司于１９２５年試制成功的。隨后　

、ＯＣＡＮＯＮ、ＴＯＰＣＯＮ、ＮＩＫＯＮ、ＯＬＹＭＰＵＳＰＴＯＮ、

；收到修改稿日期：２０１２０３０９２０１２０４０６　　收稿日期：－－－－

）基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（和吉林省與中國(guó)科學(xué)院合作長(zhǎng)吉圖開(kāi)發(fā)開(kāi)放先導(dǎo)區(qū)科技創(chuàng)新合作專項(xiàng)資金項(xiàng)６０９７７００１）目（資助課題。２０１１ＣＪＴ０００４

，：作者簡(jiǎn)介：李　燦（男，博士研究生，主要從事光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的研究。Ｅ－ｍ１９８５—）ａｉｌｌｃ１９８５１１２５＠１６３．ｃｏｍ，：導(dǎo)師簡(jiǎn)介：孫　強(qiáng)（男，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的研究。Ｅ－ｍ１９７１－）ａｉｌｓｕｎｉｏｍ．ａｎ．ｃｎ＠ｃｑｐ

０９２２００３１－

光　　　學(xué)　　　學(xué)　　　報(bào)

美國(guó)和德國(guó)的公司對(duì)眼ＶＩＳＵＡＬＰＡＴＨ等這些日本、　

１］

。我國(guó)起步較底相機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量的改進(jìn)［

發(fā)展較慢，其中一個(gè)重要原因就是受制于其復(fù)雜晚，

的光學(xué)結(jié)構(gòu)。考慮到活體視網(wǎng)膜拍攝，照明和成像過(guò)程必須同時(shí)進(jìn)行以保證人眼安全，并且為提高受檢者的舒適度，免散瞳眼底相機(jī)通常是醫(yī)療場(chǎng)所的首選。免散瞳眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵為選擇合適的成像光源，合理布置照明和成像光路的空間利用黑點(diǎn)位置來(lái)消除影響成像質(zhì)量的角膜反射光，，板消除照明光束和網(wǎng)膜物鏡作用所形成的鬼像，采用內(nèi)調(diào)焦方式對(duì)眼光焦度不正進(jìn)行補(bǔ)償，除此之外

２～４］

。還需要考慮人眼定位和瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［

照明，成像系統(tǒng)將視網(wǎng)膜成像在探測(cè)器上，調(diào)焦投影

５～７］

。考慮到照光路輔助準(zhǔn)確快捷地確定調(diào)焦位置［

采用共軸式環(huán)形照明。明的均勻性和對(duì)雜光的控制，

照明光路中光闌與眼底共軛，既可提高眼底照明均勻性，也可作為成像系統(tǒng)的視場(chǎng)光闌控制視網(wǎng)膜視場(chǎng)的大小。成像光路由網(wǎng)膜物鏡、成像物鏡和調(diào)焦鏡組成，中空反射鏡為孔徑光闌。調(diào)焦投影光路中投影目標(biāo)在近紅外波段下與眼底共軛，輔助瞄準(zhǔn)和調(diào)焦過(guò)程。

只要能夠證明弱光焦度的調(diào)焦鏡對(duì)照明光路的影響小到可以忽略，調(diào)焦鏡即可由成像鏡組移至網(wǎng)圖１為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和新型結(jié)構(gòu)的對(duì)比。新型膜物鏡，

結(jié)構(gòu)中，調(diào)焦投影光路可以完全嵌入到照明光路中，避免了投影目標(biāo)和調(diào)焦鏡之間的機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)。調(diào)焦鏡位于孔徑光闌之前，系統(tǒng)調(diào)焦可充分利用網(wǎng)膜成像物鏡系統(tǒng)可以變短，結(jié)構(gòu)更加物鏡系統(tǒng)的空間，

緊湊。新型結(jié)構(gòu)中調(diào)焦鏡的中間反射光會(huì)帶來(lái)雜散光，采用窄帶雙波段成像可以大大提高調(diào)焦鏡的增結(jié)合黑點(diǎn)板的使用共同消除網(wǎng)膜物鏡和調(diào)透效果，

焦鏡的雜散光和鬼像

。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文提出一種新的眼底成像光體積更加緊湊，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。近紅外瞄準(zhǔn)學(xué)結(jié)構(gòu)，

和可見(jiàn)光拍照共用一個(gè)電荷耦合器件（相機(jī)，ＣＣＤ）系統(tǒng)調(diào)焦投影光路可以完全嵌入到照明光路中，系統(tǒng)調(diào)焦可充分利用網(wǎng)膜物鏡系統(tǒng)的空間。

２　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)原理

眼底相機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括成像系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和調(diào)焦投影系統(tǒng)三部分，照明系統(tǒng)完成對(duì)視網(wǎng)膜的

））圖１（傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和（新型結(jié)構(gòu)眼底成像光學(xué)系統(tǒng)原理ａｂ

））Ｆｉ．１Ｐｒｉｎｃｉｌｅｏｆｆｕｎｄｕｓｏｃｕｌｉｉｍａｉｎｏｔｉｃａｌｓｓｔｅｍｏｆ（ａｃｌａｓｓｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄ（ｂｔｈｅｒｏｏｓｅｄｏｎｅ　　　　　　　　　　ｇｐｇｇｐｙｐｐ　

０９２２００３２－

李　燦等：　手持式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

３　光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程

３．１　技術(shù)指標(biāo)

在相同的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求下，分別采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩款眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，并從成像光路、照明光路和調(diào)焦投影光路三方面對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析。

最小拍攝瞳孔直徑為４ｍｍ；設(shè)計(jì)波長(zhǎng)為

（；全視場(chǎng)為眼底３８５０±２５）ｎｍ和（５２５±２５）ｎｍ；０°

，工作距離為２接收器為７８ｍｍ；５２ｐｉｘｅｌ×５８２ｐｉｘｅｌ／屈光不正眼補(bǔ)１３ｉｎｃｈ（１ｉｎｃｈ＝０．０２５４ｍ）ＣＣＤ；

觀察用８償為－１０ｍ－１～＋５ｍ－１；５０ｎｍ的發(fā)光二，極管（拍照用５分辨率在物方大ＬＥＤ）２５ｎｍ的ＬＥＤ；

／于４即可分辨眼底１５ｌｉｎｅｍｍ，１μｍ的結(jié)構(gòu)單元。３．２　網(wǎng)膜物鏡設(shè)計(jì)

網(wǎng)膜物鏡作為成像和照明光路的公共部分，設(shè)計(jì)要綜合考慮兩光路的要求，是搭建系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。在成像光路中，中空反射鏡的中孔作為孔徑光闌，網(wǎng)膜物鏡保證人眼瞳孔與中空反射鏡較為完善地共軛，降低人眼像差的影響；在照明光路中，保證中空反射鏡處的環(huán)形光斑成像到人眼瞳孔處，均勻地照明視網(wǎng)膜目標(biāo)區(qū)域。中空反射鏡將照明光路和成像光路分開(kāi)，可減少網(wǎng)膜物鏡和調(diào)焦鏡的中間反射光等其它雜散光進(jìn)入成像光路降低成像質(zhì)（）如圖２所示

。量，ｂ

））圖２（傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和（新型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)膜物鏡結(jié)構(gòu)ａｂ

））Ｆｉ．２Ｏｈｔｈａｌｍｉｃｌｅｎｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ（ａｃｌａｓｓｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄ（ｂｔｈｅｒｏｏｓｅｄｏｎｅ　　　　　　�。纾穑穑�

［８］

網(wǎng)膜物鏡要求垂軸放大倍　　按理想系統(tǒng)計(jì)算，

率β為－０．工作距離ｌ為３３，′０ｍｍ，

２

／，′ｌα＝β＝ｌ

在保證調(diào)焦鏡光焦度不變的情況下，優(yōu)化得到新型網(wǎng)膜物鏡，其中彎月形的調(diào)焦鏡對(duì)球差和彗差的校正起（）到良好的作用，如圖２所示。ｂ３．３　成像光路設(shè)計(jì)

保持網(wǎng)膜物鏡結(jié)構(gòu)不變，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)搭建但在優(yōu)化過(guò)成像光路。傳統(tǒng)和新型結(jié)構(gòu)雖有差別，

程中像差校正和光焦度分配基本相同。設(shè)計(jì)結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)人眼像差ＧｕｌｌｓｔｒａｎｄＬｅＧｒａｎｄ離焦眼模型，－　

９～１１］

。為保證系統(tǒng)對(duì)孔徑與系統(tǒng)像差的綜合校正［

成像鏡組依然使用兩個(gè)正透鏡平衡光闌的對(duì)稱性，

校正垂軸像差。后組選用雙膠合透鏡校正軸向色差，保證雙波段系統(tǒng)的后工作距離相同。盡管雙波段放大率稍有不同，但瞄準(zhǔn)和拍照過(guò)程可以通過(guò)同一個(gè)ＣＣＤ來(lái)接收視網(wǎng)膜像。

（）１

，（）２－＝

ｌ′ｌｆ１

式中α為軸向放大率，ｌ為物距，ｌ′為β為垂軸放大率，））像距。由（式和（式計(jì)算焦距ｆ１２２５．８５ｍｍ。該１＝窄波段的系統(tǒng)色差較小，球差較大，采用兩個(gè)單片透）鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)得到傳統(tǒng)的網(wǎng)膜物鏡結(jié)構(gòu)，如圖２（所ａ示。將調(diào)焦鏡加入上述傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，與網(wǎng)膜物鏡的距離調(diào)焦鏡焦距ｆｄ＝６０ｍｍ，１０ｆ２＝１，

（）３Φ＝Φ１＋Φ２－ｄΦ１Φ２，式中ΦΦΦ１為調(diào)焦鏡為光焦度，２為網(wǎng)膜物鏡光焦度，

）為總的光焦度。由（式計(jì)算總焦距ｆ＝３３３．６８ｍｍ。

））圖３（傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和（新型結(jié)構(gòu)的成像光路ａｂ

））Ｆｉ．３Ｉｍａｉｎｏｔｉｃａｌａｔｈｏｆ（ａｃｌａｓｓｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄ（ｂｔｈｅｒｏｏｓｅｄｏｎｅ　　　　　�。纾纾纾穑穑穑稹�

０９２２００３３－

光　　　學(xué)　　　學(xué)　　　報(bào)

最終優(yōu)化得到兩種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)結(jié)果如圖３所示，在光學(xué)性能相似的情況下，新型結(jié)構(gòu)的成像光路總長(zhǎng)度由傳統(tǒng)的２減少了１７ｍｍ縮短至１８８ｍｍ，１３．４％。新型結(jié)構(gòu)中，２２ｍｍ調(diào)焦距離保證了成像光路－１０ｍ－１～＋５ｍ－１的視度補(bǔ)償。調(diào)焦過(guò)程中網(wǎng)膜物鏡焦距變化僅有±１．人眼瞳孔處的光５ｍｍ，相對(duì)４～６ｍｍ的闌像僅有±０．２ｍｍ的位置變化，人眼瞳孔可以忽略其影響。３．４　照明光路設(shè)計(jì)

在網(wǎng)膜物鏡的基礎(chǔ)上，照明光路還需要完成ＬＥＤ光源到中空反射鏡的成像。該部分光路相對(duì)

孔徑較大，主要像差依然為球差和彗差，設(shè)計(jì)選擇相對(duì)孔徑較大的雙高斯系統(tǒng)作為初始結(jié)構(gòu)。綜合考慮前后組均使用ＬＥＤ的窄波段和該系統(tǒng)的對(duì)稱性，

結(jié)合網(wǎng)膜物鏡共同優(yōu)化得到最終的３片單正透鏡，

系統(tǒng)設(shè)計(jì)為物方遠(yuǎn)心光路，可提高照明光路。另外，

ＬＥＤ能量利用率。光路采用ＬＥＤ環(huán)形陣列照明，

３個(gè)近紅外ＬＥＤ用于瞄準(zhǔn)過(guò)程，３個(gè)可見(jiàn)光ＬＥＤ用于拍攝過(guò)程。設(shè)計(jì)采用多重結(jié)構(gòu)同時(shí)優(yōu)化雙波段的兩種Ｌ圖４中僅表光學(xué)系統(tǒng)，ＥＤ的工作距離不同，示出了可見(jiàn)照明光路

。

））圖４（傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和（新型結(jié)構(gòu)的照明光路ａｂ

））Ｆｉ．４Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｏｔｉｃａｌａｔｈｏｆ（ａｃｌａｓｓｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄ（ｂｔｈｅｒｏｏｓｅｄｏｎ

ｅ　　　　　　�。纾穑穑穑�

只需保證瞳孔處能得　　照明光路像質(zhì)要求不高，

到邊緣清晰、無(wú)變形的環(huán)形光斑，有效抑制角膜反射光產(chǎn)生的雜散光。調(diào)焦過(guò)程中網(wǎng)膜物鏡焦距變化僅有±１．保證環(huán)形光斑像的前后移動(dòng)范圍在允５ｍｍ，許的焦深內(nèi)，就能滿足照明光路要求。調(diào)焦過(guò)程中瞳孔處環(huán)形光斑大小變化僅有±０．對(duì)眼底照１ｍｍ，明產(chǎn)生的影響可以忽略。３．５　調(diào)焦投影光路設(shè)計(jì)

調(diào)焦投影光路利用近紅外光將分劃板投影到眼底，通過(guò)判斷投影像的分辨率、對(duì)比度和放大倍率等

１２，１３］

。傳統(tǒng)調(diào)焦投影光路來(lái)準(zhǔn)確地確定調(diào)焦位置［

）前后移動(dòng)分劃板來(lái)補(bǔ)償人眼光焦度，如圖５（所ａ示。新型結(jié)構(gòu)還須綜合考慮照明光路和調(diào)焦投影光利用前組照明中繼鏡組的３個(gè)單透鏡保路的結(jié)構(gòu)，

證在整個(gè)調(diào)焦過(guò)程中分劃板和眼底始終共軛，如（）圖５所示。確定照明中繼鏡組的結(jié)構(gòu)之后，要通ｂ過(guò)前組的照明聚光鏡組３片透鏡來(lái)重新優(yōu)化照明光（）路，如圖４所示。ｂ

（）圖５的新型結(jié)構(gòu)，成像光路和調(diào)焦投影光路ｂ共用調(diào)焦鏡，調(diào)焦投影光路完全嵌入到照明光路中，避免了投影目標(biāo)和調(diào)焦鏡之間的機(jī)械聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)以及二者相對(duì)位置的標(biāo)定。設(shè)計(jì)采用多重結(jié)構(gòu)同時(shí)優(yōu)化雙波段的投影系統(tǒng)，可見(jiàn)光下照明光闌和眼底共軛，

在網(wǎng)膜物鏡基礎(chǔ)上必須專設(shè)中繼鏡組和光源，通過(guò)

））圖５（傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和（新型結(jié)構(gòu)和調(diào)焦投影光路ａｂ

））Ｆｉ．５Ｏｔｉｃａｌａｔｈｏｆｆｏｃｕｓｔａｒｅｔｒｏｅｃｔｉｏｎｓｓｔｅｍｏｆ（ａｃｌａｓｓｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄ（ｂｔｈｅｒｏｏｓｅｄｏｎｅ　　　　　　　　　　�。纾穑穑纾穑辏穑�

０９２２００３４－

李　燦等：　手持式眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

近紅外波段下投影目標(biāo)位于照明光闌后３ｍｍ的位置�？梢�(jiàn)光拍照時(shí)提高了眼底照明的均勻性，且調(diào)焦投影光路不再需要專設(shè)照明組件。

和體積上具有優(yōu)勢(shì)。圖６中為這種新型眼底相機(jī)的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果，光學(xué)軟件ＬｉｈｔＴｏｏｌｓ的建模結(jié)ｇ而構(gòu)不僅可以方便準(zhǔn)確地得到眼底照明分布情況，且可以清晰地表示各個(gè)位置的共軛關(guān)系

。

４　設(shè)計(jì)結(jié)果和像質(zhì)評(píng)價(jià)

通過(guò)比較分析，新型眼底成像光學(xué)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)

圖６新型眼底相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)

Ｆｉ．６Ｏｔｉｃａｌｓｓｔｅｍｏｆｔｈｅｎｅｗｆｕｎｄｕｓｃａｍｅｒ

ａ　　　　　　ｇｐｙ

４．１　成像光路

為了保證眼底成像的普適性，成像質(zhì)量的評(píng)價(jià)

１４］

。設(shè)計(jì)要求分以屈光正常眼為主，兼顧非正常眼［

所以像面要求元。眼底成像系統(tǒng)放大倍率為０．６，／（））和（分別為正常人７５ｌｉｎｅｍｍ的分辨率。圖７ａｂ眼在可見(jiàn)光波段和近紅外波段的光學(xué)傳遞函數(shù)曲線。調(diào)焦過(guò)程中系統(tǒng)的場(chǎng)曲和畸變變化很小，

／辨率達(dá)到４即眼底分辨１５ｌｉｎｅｍｍ，１μｍ的結(jié)構(gòu)單

）（）（）圖７正常人眼成像光學(xué)特性曲線。（可見(jiàn)光波段ＭＴ近紅外波段ＭＴ場(chǎng)曲和畸變曲線ａＦ曲線；ｂＦ曲線；ｃ）ＭＴ）ＭＴＦｉ．７Ｉｍａｉｎｏｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｓｏｆｎｏｒｍａｌｅｅ．（ａＦｃｕｒｖｅｓａｔｖｉｓｉｂｌｅｗａｖｅｌｅｎｔｈ；（ｂＦｃｕｒｖｅｓ　　　　　　　　　�。纾纾纾穑纭�

）ａｔｉｎｆｒａｒｅｄｗａｖｅｌｅｎｔｈ；（ｃｆｉｅｌｄｃｕｒｖａｔｕｒｅａｎｄｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓ　　　　　�。�

０９２２００３５－

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