CN110141187A - 一种便携式免散瞳眼底相机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式免散瞳眼底相机，涉及医用眼科光学仪器领域。所述眼底相机包括：光学系统和控制单元；其中，光学系统包括定位光路、调焦光路、照明成像光路；定位光路、调焦光路、照明成像光路共用一组变焦物镜和一个图像传感器；定位光路、调焦光路均包含至少一个双光楔；控制单元用于控制所述定位光路、所述调焦光路及所述照明成像光路，同时用于对拍摄到的眼底图像进行处理；所述眼底相机不仅体积小方便携带，还能够实现快速定位工作距以及精准对焦，同时保证成片质量和成片率；用户使用安全方便。

Description

一种便携式免散瞳眼底相机

技术领域

本发明涉及医用眼科光学仪器领域，具体涉及一种便携式免散瞳眼底相机。

背景技术

眼底相机作为一种医疗眼科检查设备，用于观察和获取人眼眼底图像，例如观察眼底的视网膜、视盘、血管分布等是否异常。眼底的血管是人体唯一可通过体表直接观察到的毛细血管，利用眼底相机，医生可用来作眼底疾病、肾病、高血压、糖尿病等多种疾病的早期诊断。

目前市场上的台式眼底相机普遍存在光学系统结构复杂、体积大不便携、需要配置专门的软件及外接电脑，同时还需要外接电源供电，造价较高等缺点；而且对基层医疗环境的适应性差，难以大量普及应用，特殊的病人(如医院的卧床病人)使用起来非常不方便。

而随着自动化处理，尤其是人工智能技术的发展，眼底图像的自动识别正在成为可能，这意味着在更多缺少正式设备和场所的场景下也需要快速获得高质量眼底图像。国内外市场上出现的便携式和手持式眼底相机，虽然光学系统结构简单，但缺少工作距定位和精确对焦光路，操作者在使用时容易抖动，很难找准瞳孔，无法保证工作距和精确对焦，导致成像质量差和成片率低等问题；并且现有便携式眼底相机在观察过程中的红外光通常是整个投射到眼底，对人眼带来一定的损伤。因此，开发便携式的眼底成像相机，并使之拥有更接近与传统大型设备的性能是当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种便携式免散瞳眼底相机，其能够克服现有技术的缺陷，通过光学系统共用一组变焦物镜和一个图像传感器，减少体积；使用双光楔实现快速定位工作距以及精准对焦，同时保证成片质量和成片率。本发明的发明目的通过以下技术方案得以实现：

本申请实施例提供了一种便携式免散瞳眼底相机，所述眼底相机包括光学系统和控制单元；其中，所述光学系统包括定位光路、调焦光路、照明成像光路；所述定位光路、所述调焦光路、所述照明成像光路共用一组变焦物镜和一个图像传感器；所述定位光路、所述调焦光路均包含至少一个双光楔；

所述控制单元用于控制所述定位光路、所述调焦光路及所述照明成像光路，同时用于对拍摄到的眼底图像进行处理。

具体地，所述变焦物镜包括接目物镜和变焦镜。

优选地，所述调焦光路和所述照明成像光路共享部分光学组件。

具体地，所述共享部分光学组件包括环形反光镜和聚光镜。

优选地，所述定位光路还包括工作距镜片组；

当所述定位光路工作时，将所述工作距镜片组移入光路；当所述定位光路完成工作距定位，将所述工作距镜片组移出光路。

具体地，当所述定位光路完成工作距定位，具体包括：当所述定位光路调节工作距为预设值时，人眼瞳孔在所述图像传感器上的成像为第一预设图像。

更具体地，所述工作距镜片组包括：半透镜、双光楔、两个聚光镜、白光LED灯。

优选地，所述调焦光路包括一个光源和调焦镜片组；所述光源发出的光经所述调焦镜片组入射人眼眼底视网膜，眼底反射的光会在所述图像传感器上成像；

当所述调焦光路完成对焦，所述图像传感器上的成像为第二预设图像。

具体地，所述调焦光路所包括的光源为非可见光光源。

优选地，所述控制单元包括嵌入式处理器及控制电路和显示装置；所述嵌入式处理器及控制电路具体用于控制所述定位光路、所述调焦光路及所述照明成像光路，同时用于对拍摄到的眼底图像进行处理；所述显示装置用于显示所述眼底图像。

本发明所达到的有益效果：本发明公开了一种便携式免散瞳眼底相机，不仅体积小方便携带，还能够实现快速定位工作距以及精准对焦，同时保证成片质量和成片率；此外，用户使用安全方便。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例二所示的一种便携式免散瞳眼底相机的结构示意图；

图2是实施例二所示的一种便携式免散瞳眼底相机的定位光路A1的结构示意图；

图3是实施例二所示的一种便携式免散瞳眼底相机的调焦光路A2的结构示意图；

图4是实施例二所示的一种便携式免散瞳眼底相机的照明成像光路A3的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例提供了一种便携式免散瞳眼底相机，所述眼底相机包括光学系统和控制单元；其中，所述光学系统包括定位光路、调焦光路、照明成像光路；所述定位光路、所述调焦光路、所述照明成像光路共用一组变焦物镜和一个图像传感器；所述定位光路、所述调焦光路均包含至少一个双光楔；

所述控制单元用于控制所述定位光路、所述调焦光路及所述照明成像光路，同时对拍摄到的眼底图像进行处理。

具体地，所述变焦物镜包括接目物镜和变焦镜。

优选地，所述调焦光路和所述照明成像光路共享部分光学组件。

具体地，所述共享部分光学组件包括环形反光镜和聚光镜。

优选地，所述定位光路还包括工作距镜片组；

当所述定位光路工作时，将所述工作距镜片组移入光路；当所述定位光路完成工作距定位，将所述工作距镜片组移出光路。

具体地，当所述定位光路完成工作距定位，具体包括：当所述定位光路调节工作距为预设值时，人眼瞳孔在所述图像传感器上的成像为第一预设图像。

更具体地，第一预设图像为人眼瞳孔上下两半对齐图像。

更具体地，所述工作距镜片组包括：半透镜、双光楔、两个聚光镜、白光LED灯。

优选地，所述调焦光路包括一个光源和调焦镜片组；所述光源发出的光经所述调焦镜片组入射人眼眼底视网膜，眼底反射的光会在所述图像传感器上成像；

当所述调焦光路完成对焦，所述图像传感器上的成像为第二预设图像。

具体地，第二预设图像为一条完整的矩形亮斑图像。

具体地，所述调焦光路所包括的光源为非可见光光源。

优选地，所述控制单元包括嵌入式处理器及控制电路和显示装置；所述嵌入式处理器及控制电路用于控制所述定位光路、所述调焦光路及所述照明成像光路，同时对拍摄到的眼底图像进行处理；所述显示装置用于显示所述眼底图像。

具体地，所述嵌入式处理器及控制电路具体用于对所述定位光路中光学定位的控制；对所述调焦光路中变焦镜的前后移动的控制；对所述照明成像光路拍摄所述眼底图像的控制及对所述眼底图像的处理。

更具体地，控制单元用于对所述定位光路中光学定位的控制，具体包括对工作距镜片组的移入移出的控制。

实施例二

如图1所示，为本实施例公开的一种便携式免散瞳眼底相机的结构示意图；包括光学系统A和控制单元9，其中，光学系统A包括包括定位光路A1、调焦光路A2和照明成像光路A3；定位光路A1中包括工作距镜片组，调焦光路A2中包括调焦镜片组；

具体地，光学系统A包括：白光LED环形灯板1、第一聚光镜2、孔径光阑3、半透镜4、第二聚光镜5、第三聚光镜6、第一双光楔7、红外LED灯8、图像传感器10、转接镜11、变焦镜12、环形反光镜13、半透镜14、接目物镜15、白光LED灯16、第四聚光镜17、第二双光楔18、第五聚光镜19。

进一步地，光学系统A采用变焦物镜结构，其中所述变焦物镜包括接目物镜和变焦镜，变焦镜跟调焦镜片组协同工作，可同时满足照明成像光路A3和调焦光路A2的工作要求，用以实现不同屈光度人眼眼底视网膜的清晰成像；而且在拍摄眼底照片前要先保证成像系统A和人眼实现光瞳衔接，即要满足光学系统的入瞳和人眼的瞳孔共轴，又要满足光学工作距为设计值。

其中，控制单元9由高性能的嵌入式SOC处理器、单片机、触摸屏、电池等组成，实现眼底图像的拍摄、控制及存储等功能；其中，嵌入式SOC处理器内部集成图像处理单元，可实现高分辨率图像的实时处理；而且外设接口丰富，体积小功耗低，极大的减小整个产品的体积；同时可采用电池供电，提升和实现了产品的便携性；

进一步地，控制单元包括嵌入式处理器及控制电路和显示装置；嵌入式处理器及控制电路具体用于控制所述定位光路、所述调焦光路及所述照明成像光路，同时用于对拍摄到的眼底图像进行处理；所述显示装置用于显示所述眼底图像。

进一步地，如图2所示，为实施例公开的一种便携式免散瞳眼底相机的定位光路A1的结构示意图；其中，定位光路A1包括接目物镜15、半透镜14、第五聚光镜19、第二双光楔18、第四聚光镜17、白光LED灯16、变焦镜12、转接镜11、图像传感器10。其中，半透镜14、第五聚光镜19、第二双光楔18、第四聚光镜17、白光LED灯16组成工作距镜片组，所述工作距镜片组为可插入和移出结构设计，在工作距定位时，工作距镜片组需要切入光路；切入后，白光LED灯16发出的光经过第四聚光镜17、第二双光楔18、第五聚光镜19、半透镜14、接目物镜15入射到瞳孔，瞳孔反射的光经接目物镜15、半透镜14、变焦镜12、转接镜11到图像传感器10上成像；由于采用双光楔设计，当工作距为预设值时，人眼瞳孔上下两半对齐，此时定位光路A1完成工作距定位，所述工作距镜片组移出光路。

在本实施例中，定位光路A1用于定位人眼与相机之间的距离，当定位光路工作时，控制单元9将工作距镜片组移入光路；当定位光路完成工作距定位，控制单元9将工作距镜片组移出光路；且当瞳孔位于控制单元9的显示屏的屏幕中央并且瞳孔上下对齐时，光学系统和人眼实现光瞳衔接，此时工作距为预设值。

进一步地，如图3所示，为实施例公开的一种便携式免散瞳眼底相机的调焦光路A2的结构示意图；其中，调焦光路A2包括接目物镜15、环形反光镜13、第二聚光镜5、半透镜4、第三聚光镜6、第一双光楔7、红外LED灯8、变焦镜12、转接镜11、图像传感器10；其中，环形反光镜13、第二聚光镜5、半透镜4、第三聚光镜6、第一双光楔7、红外LED灯8组成调焦镜片组，所述调焦镜片组为可插入和移出结构设计，在需要进行调焦时，调焦镜片组需要切入光路；切入后，红外LED灯8发出红外光，经第一双光楔7、第三聚光镜6、半透镜4、第二聚光镜5、环形反光镜13、接目物镜15入射人眼眼底视网膜，眼底反射的光经接目物镜15、环形反光镜13、变焦镜12、转接镜11到图像传感器10上成像；由于采用双光楔设计，在精确对焦时，通过控制单元9的显示屏可以观察到眼底图像上有一条完整的矩形亮斑，当离焦时可观察到两条分开的矩形亮斑，控制单元9通过调节变焦镜12向前或向后移动实现快速精确对焦。

需要说明的是，图像传感器10、半透镜4、环形反光镜13、人眼眼底视网膜为共轭平面；

在本实施例中，调焦光路A2采用变焦结构，可以适应不同屈光度人眼，调焦光路A2采用近红外LED光源，防止调焦过程中人眼瞳孔收缩，调焦使用双光楔裂像法保证精确对焦，而且光路结构简单。

进一步地，如图4所示，为实施例公开的一种便携式免散瞳眼底相机的照明成像光路A3的结构示意图；其中，照明成像光路A3包括：接目物镜15、环形反光镜13、第二聚光镜5、孔径光阑3、第一聚光镜2、白光LED环形灯板1、变焦镜12、转接镜11、图像传感器10；白光LED环形灯板1发出的光依次经第一聚光镜2、孔径光阑3、第二聚光镜5、环形反光镜13、接目物镜15，在虹膜处成环形像，从瞳孔边缘入射人眼；人眼反射的光再经接目物镜15、环形反光镜13、变焦镜12、转接镜11到图像传感器10上成像，控制单元9完成图像处理、显示和存储，采用白光LED环形灯板1可以有效消除角膜反射杂光；

需要说明的是，变焦镜采用非球面设计，可以很好的控制杂光。

在本实施例中，照明成像光路A3使用白色LED可见光光源；在拍摄眼底图像时采用LED闪光拍摄方式，可实现瞬间抓拍眼底视网膜的清晰图像。

还需要说明的是，本实施例中公开的便携式免散瞳眼底相机不仅体积小方便携带，还能够在被检查者无需散瞳的情况下快速对准定位和准确对焦，图像质量高，适合基层眼科检查和其它视光场所的普及，同时可接入人工智能系统对眼底图像进行智能分析。

本实施例还公开了一种便携式免散瞳眼底相机的工作方法，具体工作过程包括：

步骤101：完成工作距定位；

具体地，结合图1，将工作距镜片组移入光路，此时图像传感器上显示人眼瞳孔图像；前后移动眼底相机，调整工作距，当瞳孔位于显示屏的屏幕中央的瞳孔圆且人眼瞳孔上下两半对齐时，完成工作距定位；将工作距镜片组移出光路。

步骤102：完成调焦；

具体地，将调焦镜片组移入光路，在显示屏的屏幕中央可以观察到两条矩形亮斑；手动调节或使用自动对焦使得在显示屏中间两条亮斑对齐形成一条完整的矩形亮斑，实现精准对焦。

步骤103：眼底拍照。

具体地，启动照明成像电路中的可见光光源，如白光LED环形灯板1，将眼底用较强的光瞬间照亮，按下拍照完成一幅眼底图像的拍摄。

基于本实施例中公开的便携式免散瞳眼底相机，即使在便携的应用场景中，眼底相机也能通过首先进行定位、再进行对焦、最后完成眼底成像的步骤，保证成片质量和成片率；而且由于使用了近红外光源和双光楔裂像调焦光路设计，使得避免了红外光整个照射到人眼，提升了设备的安全性；此外，只采用了一个图像传感器实现近红外光和白光下成像，降低了电子和结构的复杂度，实现了产品的便携性。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种便携式免散瞳眼底相机，其特征在于，所述眼底相机包括光学系统和控制单元；其中，所述光学系统包括定位光路、调焦光路、照明成像光路；所述定位光路、所述调焦光路、所述照明成像光路共用一组变焦物镜和一个图像传感器；所述定位光路、所述调焦光路均包含至少一个双光楔；

所述控制单元用于控制所述定位光路、所述调焦光路及所述照明成像光路，同时用于对拍摄到的眼底图像进行处理。

2.根据权利要求1所述的眼底相机，其特征在于，所述变焦物镜包括接目物镜和变焦镜。

3.根据权利要求1所述的眼底相机，其特征在于，所述调焦光路和所述照明成像光路共享部分光学组件。

4.根据权利要求3所述的眼底相机，其特征在于，所述共享部分光学组件包括环形反光镜和聚光镜。

5.根据权利要求1所述的眼底相机，其特征在于，所述定位光路还包括工作距镜片组；

当所述定位光路工作时，将所述工作距镜片组移入光路；当所述定位光路完成工作距定位，将所述工作距镜片组移出光路。

6.根据权利要求5所述的眼底相机，其特征在于，当所述定位光路完成工作距定位，具体包括：当所述定位光路调节工作距为预设值时，人眼瞳孔在所述图像传感器上的成像为第一预设图像。

7.根据权利要求5所述的眼底相机，其特征在于，所述工作距镜片组包括：半透镜、双光楔、两个聚光镜、白光LED灯。

8.根据权利要求1所述的眼底相机，其特征在于，所述调焦光路包括一个光源和调焦镜片组；所述光源发出的光经所述调焦镜片组入射人眼眼底视网膜，眼底反射的光会在所述图像传感器上成像；

当所述调焦光路完成对焦，所述图像传感器上的成像为第二预设图像。

9.根据权利要求8所述的眼底相机，其特征在于，所述调焦光路所包括的光源为非可见光光源。

10.根据权利要求1所述的眼底相机，其特征在于，所述控制单元包括嵌入式处理器及控制电路和显示装置；所述嵌入式处理器及控制电路具体用于控制所述定位光路、所述调焦光路及所述照明成像光路，同时用于对拍摄到的眼底图像进行处理；所述显示装置用于显示所述眼底图像。