專利名稱：一種大視場折反式眼底相機光學系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種大視場折反式眼底相機光學系統，屬于醫用光學儀器領域。
背景技術：
眼底相機是ー種傳統的醫療設備，用以觀測、記錄人眼視網膜圖像。眼底相機雖是以視網膜成像為目的，但是其照明光路更為復雜，照明光路引入的雜光和鬼像是影響其成像質量的主要因素，也是設計難點所在。雜光主要源于眼球光學系統和透射式網膜物鏡對照明光的反射，其他部分的雜散光在設計中不予考慮。通常，眼球光學結構的中間反射光用瞳孔分離的方法來消除，即采用環形照明。透射式網膜物鏡的中間反射光傳統的解決辦法是在照明光路中使用擋板即黒點 板。然而，黒點板不僅會使得眼底圖像的中央區域有陰影，而且由于其位置對雜光的控制非常敏感，給相機的裝調帶來難度。為徹底解決透射式網膜物鏡帶來雜光和鬼像的問題，目前出現了若干反射式網膜物鏡的設計，特別是離軸兩反的系統。基于離軸兩反網膜物鏡的折反混合式眼底相機還未見到報道，這種折反結構可以避免上述中間反射光的影響，并且具有結構緊湊、內調焦屈光度補償和大視場的優點。蔡司公司US2010/0014052和W02009/143976A1兩篇專利均提及了一種離軸反射式網膜物鏡系統的設計，其中后者設計了基于這種離軸兩反網膜物鏡的全反式眼底相機光學系統，照明光路和成像光路均為反射式系統。該系統的技術缺陷在于(I)眼底成像視場小，只有30°以內的視場可以滿足視網膜成像要求；(2)整個系統選擇全反射式，光路的折疊復雜化了光學結構，并且系統缺少補償屈光度的調焦鏡組；(3)系統網膜物鏡的自由曲面面型、離軸和傾斜不具備對稱性，過于復雜，不利于系統的加工制造和結構裝調。
發明內容
為解決現有技術存在的技術問題，包括全折射式系統的雜散光，全反式的系統成像視場小、結構復雜、無屈光度補償以及離軸網膜物鏡制造和裝調難度大等問題，現提供一種大視場折反式眼底相機光學系統。本發明是這樣實現的，一種大視場折反式眼底相機光學系統，包括成像光路和照明光路兩部分，成像光路和照明光路共用反射式網膜物鏡主鏡、反射式網膜物鏡次鏡和中空反射鏡，該系統還包括折射式照明中繼鏡組、照明光闌、折射式照明聚光鏡組組、光源、折射式調焦鏡組、折射式聚焦成像鏡組和相機；所述的反射式網膜物鏡主鏡和反射式網膜物鏡次鏡的自由曲面面型關于子午面對稱，所述的反射式網膜物鏡主鏡和反射式網膜物鏡次鏡的離軸和傾斜只限于子午面內；所述的照明光路中光源發出的光經過折射式照明聚光鏡組、照明光闌、折射式照明中繼鏡組在中空反射鏡處形成一個中間像，再經過反射式網膜物鏡次鏡、反射式網膜物鏡主鏡、通光孔徑，最終照明眼底；所述的成像光路中眼底的反射光通過通光孔徑，反射式網膜物鏡主鏡、反射式網膜物鏡次鏡、中空反射鏡中心、折射式調焦鏡組、折射式聚焦成像鏡組成像到相機上，最終得到眼底的圖像。本發明的有益效果之一，本發明中將對稱式的離軸兩反網膜物鏡與折射式照明鏡組(包括折射式照明聚光鏡組、照明光闌、折射式照明中繼鏡組)和折射式成像鏡組(包括折射式調焦鏡組、折射式聚焦成像鏡組)相結合，以簡單的方式解決了網膜物鏡雜散光和大視場的問題。而且折射式的照明鏡組和折射式的成像鏡組具有結構緊湊和內調焦補償屈光度的優點。本發明有益效果之ニ，本發明中網膜物鏡主鏡和網膜物鏡次鏡的自由曲面面型均關于子午面對稱(即自由曲面面型Extended Polynominal擴展多項式中僅保留X的偶次項)，降低了網膜物鏡系統的加工制造難度。本發明中網膜物鏡主鏡和網膜物鏡次鏡的離軸和傾斜均只限制于子午面上，弧矢方向既無離軸也無傾斜，自由度少，降低了離軸網膜物 鏡系統的裝調難度。折射式成像鏡組引入自由曲面面型校正反射式網膜物鏡的剩余離軸像差，保證眼底成像系統在45°視場區域都滿足成像要求。
圖I為本發明一種大視場折反式眼底相機光學系統的光學原理示意圖；圖2為具體實施方式
ニ中的網膜物鏡的光學結構圖；圖3為為具體實施方式
ニ中的照明光路光學結構圖；圖4為為具體實施方式
ニ中的成像光路光學結構圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖I說明本實施方式，圖I為本發明一種大視場折反式眼底相機光學系統的光學原理示意圖，圖中包括人眼的光學模型1，通光孔徑2，反射式網膜物鏡主鏡3，反射式網膜物鏡次鏡4，中空反射鏡5 (中空部分同時為成像系統的孔徑光闌)，折射式照明中繼鏡組6，照明光闌7，折射式照明聚光鏡組8，光源9，折射式調焦鏡組10，折射式聚焦成像組11，相機12。本發明采用共軸照明，照明光路A和成像光路B共用網膜物鏡的通光孔徑2，反射式網膜物鏡主鏡3和反射式網膜物鏡次鏡4。反射式網膜物鏡主鏡3和反射式網膜物鏡次鏡4為離軸兩反的自由曲面網膜物鏡。本發明是這樣實現的，一種大視場折反式眼底相機光學系統，包括成像光路和照明光路兩部分，成像光路和照明光路共用反射式網膜物鏡主鏡3、反射式網膜物鏡次鏡4和中空反射鏡5，該系統還包括折射式照明中繼鏡組6，照明光闌7、折射式照明聚光鏡組8和光源9、折射式調焦鏡組10、折射式聚焦成像鏡組11和相機12 ;折射式照明中繼鏡組6為單-雙、雙-單或者更復雜結構的正透鏡組，折射式照明聚光鏡組8為單-雙、雙-單或者更復雜結構的正透鏡組，折射式調焦鏡組10為雙凹、彎月型等單負透鏡結構，折射式聚焦成像鏡組11由單-雙、雙-單或單-單-雙或者更復雜結構的正透鏡組組成，并且每組正透鏡組中至少有ー個、兩個或三個正透鏡的表面具有自由曲面的面型。反射式網膜物鏡主鏡3和反射式網膜物鏡次鏡4的自由曲面面型關于子午面對稱，所述的反射式網膜物鏡主鏡3和反射式網膜物鏡次鏡4的離軸和傾斜只限于子午面內。
照明光路中光源9使用LED陣列光源，光源發出的光經過折射式照明聚光鏡組8、照明光闌7、折射式照明中繼鏡組6在中空反射鏡5處形成一個中間像，再經過反射式網膜物鏡次鏡4、反射式網膜物鏡主鏡3、通光孔徑2，最終在人眼瞳孔1-1處得到環形光斑，進而照明眼底1-2。眼底1-2的反射光通過瞳孔1-1，所述的成像光路中眼底1-2的反射光通過網膜物鏡通光孔徑2，反射式網膜物鏡主鏡3、反射式網膜物鏡次鏡4、中空反射鏡5中心、折射式調焦鏡組10、折射式聚焦成像鏡組11成像到相機12上，相機12為CXD或CMOS相機，最終得到眼底的圖像。本發明的工作波段為400 7 50nm，全視場可達到45°，前工作距離48mm (網膜物鏡通光孔徑2到人眼的距離)，調焦范圍-IOD +10D，各視場的眼底分辨率均在331p/mm以上。
具體實施方式
ニ結合圖2、圖3和圖4說明本實施方式圖2為本實施方式所用的網膜物鏡的光學結構圖，圖2中的網膜物鏡是圖3照明光路和圖4成像光路的公共部分，瞳孔1-1 (物方)，通光孔徑2，反射式網膜物鏡主鏡3和反射式網膜物鏡次鏡4，中空反射鏡5 (像方)在同一光軸(折疊光軸)上順序放置。其放大倍率為I. 5，瞳孔(物方)トI為6臟，像方5為9臟，前工作距離為48mm。下面給出本實施例中反射式網膜物鏡主鏡、反射式網膜物鏡次鏡和中空反射鏡的結構參數表I
權利要求
1.一種大視場折反式眼底相機光學系統，包括成像光路和照明光路兩部分，成像光路和照明光路共用反射式網膜物鏡主鏡(3)、反射式網膜物鏡次鏡(4)和中空反射鏡(5)，其特征在于，該系統還包括折射式照明中繼鏡組(6)、照明光闌(7)、折射式照明聚光鏡組(8)、光源(9)、折射式調焦鏡組(10)、折射式聚焦成像鏡組(11)和相機(12);所述的反射式網膜物鏡主鏡(3)和反射式網膜物鏡次鏡(4)的自由曲面面型關于子午面對稱，所述的反射式網膜物鏡主鏡(3)和反射式網膜物鏡次鏡(4)的離軸和傾斜只限于子午面內； 所述的照明光路中光源(9)發出的光經過折射式照明聚光鏡組(8)、照明光闌(7)、折射式照明中繼鏡組(6)在中空反射鏡(5)處形成一個中間像，再經過反射式網膜物鏡次鏡(4)、反射式網膜物鏡主鏡(3)、通光孔徑(2)，最終照明眼底(1-2);所述的成像光路中眼底(1-2)的反射光通過通光孔徑(2)，反射式網膜物鏡主鏡(3)、反射式網膜物鏡次鏡(4)、中空反射鏡(5)中心、折射式調焦鏡組(10)、折射式聚焦成像鏡組(11)成像到相機(12)上，最終得到眼底的圖像。
2.根據權利要求I所述的ー種大視場折反式眼底相機光學系統，其特征在于，所述的折射式照明中繼鏡組(6)由単-雙結構的正透鏡組成或者由雙-單結構的正透鏡組成。
3.根據權利要求I所述的ー種大視場折反式眼底相機光學系統，其特征在于，所述的折射式照明聚光鏡組(8)由単-雙結構的正透鏡組成或者由雙-單結構的正透鏡組成。
4.根據權利要求I所述的ー種大視場折反式眼底相機光學系統，其特征在于，所述的折射式調焦鏡組(10)由雙凹單負透鏡組成或者由彎月型單負透鏡組成。
5.根據權利要求I所述的ー種大視場折反式眼底相機光學系統，其特征在于，所述的折射式聚焦成像鏡組(11)由單-雙、雙-單或單-單-雙的正透鏡組組成，并且每組正透鏡組中至少有ー個、兩個或三個正透鏡的表面具有自由曲面的面型。
全文摘要
一種大視場折反式眼底相機光學系統，屬于醫用光學儀器領域。為解決現有技術存在的技術問題，包括全折射式系統的雜散光，全反式系統的成像視場小、結構復雜、無屈光度補償以及離軸網膜物鏡制造難度大等問題，提供一種大視場折反式眼底相機光學系統。包括成像光路和照明光路兩部分，成像光路和照明光路共用反射式網膜物鏡主鏡、反射式網膜物鏡次鏡和中空反射鏡，該系統還包括折射式照明中繼鏡組、照明光闌、折射式照明聚光鏡組組、光源、折射式調焦鏡組、折射式聚焦成像鏡組和相機；所述折射式成像鏡組采用自由曲面面型校正反射式網膜物鏡的剩余離軸像差，保證了眼底成像系統在45°視場區域都滿足成像要求，改善了折反式眼底相機光學系統的性能。
文檔編號A61B3/15GK102641115SQ20121013498
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月3日 優先權日2012年5月3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