CN210383874U - 一种自动对准定位眼底相机 - Google Patents

Abstract

本公开实施例公开了一种自动对准定位眼底相机，涉及医用眼科光学仪器领域；眼底相机包括：光学系统、双摄自动对准定位单元及控制单元；其中，光学系统包括调焦定位光路和照明成像光路；双摄自动对准定位单元包括第一摄像头和第二摄像头；调焦定位光路在光路传输方向依次由近红外光源、双光楔、第三聚光镜、半透镜、第二聚光镜、环形反光镜、接目物镜、变焦镜、转接镜、第一图像传感器构成；照明成像光路在光路传输方向依次由白光光源、第一聚光镜、孔径光阑、第二聚光镜、环形反光镜、接目物镜、变焦镜、转接镜、第一图像传感器构成；不仅实现人眼瞳孔自动对准和工作距定位，还能在实现自动调焦、自动拍摄眼底图像的同时极大的简化了光学结构。

Description

一种自动对准定位眼底相机

技术领域

本实用新型涉及医用眼科光学仪器领域，具体涉及一种自动对准定位眼底相机。

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。

目前市场上出现的眼底相机一般不具备自动定位对准功能，不能实现自动拍摄眼底图像；而少数能自动拍摄眼底图像的眼底相机在自动定位对准的实现上过于复杂，需要增加独立的控制单元并配置专门的软件及外接电脑等，造成体积和成本上的大幅增加；而且目前的眼底相机大多需要配备专业的操作人员来才能完成眼底图像的拍摄，使得眼底相机难以大量普及应用，很大程度上限制和影响了眼底相机的使用。因此，开发具有自动定位对准功能、结构简单而且实现完全自动化眼底图像拍摄的眼底相机是当前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种自动对准定位眼底相机，其能够克服现有技术的缺陷，通过光学系统共用光学组件，减少体积；使用双摄自动对准定位单元和控制单元实现人眼瞳孔自动对准和工作距定位，同时实现自动调焦和眼底图像拍摄。本实用新型的目的通过以下技术方案得以实现：

眼底相机包括光学系统、双摄自动对准定位单元及控制单元；其中，光学系统包括调焦定位光路和照明成像光路；

双摄自动对准定位单元包括第一摄像头和第二摄像头；第一摄像头在光路传输方向依次由第一透镜组和第二图像传感器构成；第二摄像头在光路传输方向依次由第二透镜组和第三图像传感器构成；

调焦定位光路在光路传输方向依次由近红外光源、双光楔、第三聚光镜、半透镜、第二聚光镜、环形反光镜、接目物镜、变焦镜、转接镜、第一图像传感器构成；

照明成像光路在光路传输方向依次由白光光源、第一聚光镜、孔径光阑、第二聚光镜、环形反光镜、接目物镜、变焦镜、转接镜、第一图像传感器构成；

控制单元用于控制第一摄像头和第二摄像头实时采集瞳孔图像，根据瞳孔图像自动确定瞳孔中心并完成工作距定位；用于控制所述调焦定位光路使其完成自动调焦及控制所述照明成像光路使其自动拍摄眼底图像；还用于对拍摄到的眼底图像进行处理。

优选地，第一透镜组和第二透镜组平行放置。

优选地，第一图像传感器、半透镜、环形反光镜及人眼眼底视网膜位于共轭平面。

优选地，变焦镜采用非球面设计。

优选地，控制单元包括嵌入式处理器、控制电路和显示装置；嵌入式处理器与第一图像传感器、第二图像传感器和第三图像传感器连接。

具体地，嵌入式处理器和控制电路具体用于控制第一摄像头和第二摄像头实时采集瞳孔图像，根据瞳孔图像自动确定瞳孔中心并完成工作距定位；还用于控制所述调焦定位光路使其完成自动调焦及控制所述照明成像光路使其自动拍摄眼底图像；显示装置用于显示眼底图像。

优选地，白光光源为白光LED灯和/或白光LED环形灯板。

优选地，近红外光源为红外LED灯。

本实用新型所达到的有益效果：本实用新型采用双摄自动对准定位单元和控制单元实现人眼瞳孔自动对准和工作距定位；在实现自动调焦、自动拍摄眼底图像的同时极大的简化了光学结构，结构简单，用户体验良好。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本申请实施例所示的一种自动对准定位眼底相机的结构示意图；

图2是本申请实施例所示的一种自动对准定位眼底相机调焦定位光路的结构示意图；

图3是本申请实施例所示的一种自动对准定位眼底相机照明成像光路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供了一种自动对准定位眼底相机；如图1所示，眼底相机包括光学系统、双摄自动对准定位单元及控制单元9；其中，所述光学系统包括调焦定位光路和照明成像光路；所述调焦定位光路和所述照明成像光路共用至少一个光学组件；

所述双摄自动对准定位单元包括第一摄像头和第二摄像头；所述第一摄像头在光路传输方向依次由第一透镜组15和第二图像传感器16构成；所述第二摄像头在光路传输方向依次由第二透镜组17和第三图像传感器18构成；

所述调焦定位光路在光路传输方向依次由近红外光源、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14、变焦镜12、转接镜11、第一图像传感器10构成；

所述照明成像光路在光路传输方向依次由白光光源、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14、变焦镜12、转接镜11、所述第一图像传感器10构成；

所述控制单元用于控制所述第一摄像头和所述第二摄像头实时采集瞳孔图像，根据所述瞳孔图像自动确定瞳孔中心并完成工作距定位；用于控制所述调焦定位光路及所述照明成像光路正常工作；还用于对拍摄到的眼底图像进行处理；

可选地，白光光源为白光LED灯和/或白光LED环形灯板。

可选地，近红外光源为红外LED灯。

所述控制单元用于控制所述摄像头实时采集瞳孔图像，根据所述瞳孔图像自动确定瞳孔中心并完成工作距定位；用于控制所述调焦定位光路及所述照明成像光路正常工作；还用于对拍摄到的眼底图像进行处理。

用于控制所述调焦定位光路及所述照明成像光路正常工作，具体包括：控制调焦定位光路自动调焦；控制所述照明成像电路自动完成眼底图像的拍摄。

具体地，共用的光学组件包括：一组变焦物镜、图像传感器、环形反光镜和聚光镜；其中，所述变焦物镜包括接目物镜和变焦镜。

具体地，光学系统包括：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、双光楔7、红外LED灯8、第一图像传感器10、转接镜11、变焦镜12、环形反光镜13、接目物镜14。

进一步地，如图2所示，为实施例公开的一种自动对准定位眼底相机中调焦定位光路的结构示意图；其中，调焦定位光路包括接目物镜14、环形反光镜13、第二聚光镜5、半透镜4、第三聚光镜6、双光楔7、红外LED灯8、变焦镜12、转接镜11、第一图像传感器10；当调焦定位光路工作时，红外LED灯8发出红外光，经双光楔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14入射人眼眼底视网膜，眼底反射的光经接目物镜14、环形反光镜13、变焦镜12、转接镜11到第一图像传感器10上成像；由于采用双光楔设计，在精确对焦时，第一图像传感器10上可以观察到预设图像；优选地，预设图像为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；

本实施例公开的眼底相机采用自动对焦的方法，由控制单元9判断两条矩形亮斑之间的距离来驱动电机调节变焦镜12向前或向后移动，实现快速精确对焦。

需要说明的是，第一图像传感器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，调焦定位光路采用变焦结构，可以适应不同屈光度人眼，调焦定位光路采用近红外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3所示，为实施例公开的一种自动对准定位眼底相机照明成像光路的结构示意图；其中，照明成像光路包括：接目物镜14、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、第一图像传感器10；当照明成像光路工作时，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14，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14、环形反光镜13、变焦镜12、转接镜11到第一图像传感器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12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。

进一步地，如图1所示的眼底相机，双摄自动对准定位单元包括两组摄像头：第一摄像头和第二摄像头；其中一组摄像头由透镜组和图像传感器组成；具体地，第一摄像头包括第一透镜组15和第二图像传感器16；第二摄像头包括第二透镜组17和第三图像传感器18；其中，两组两组摄像头中的透镜和图像传感器参数完全相同；需要说明的是，第一透镜组15和第二透镜组17需平行放置，使得光轴和成像面均平行；

双摄自动对准定位单元与控制单元9连接；具体地，第一摄像头和第二摄像头分别通过第二图像传感器16和第三图像传感器18与控制单元9连接，由控制单元9来控制第二图像传感器16及第三图像传感器18同时工作，并对采集的瞳孔图像进行处理计算，自动确定瞳孔中心，并得到瞳孔中心点空间坐标，再由控制单元9控制步进电机移动整个光学镜头，使光学系统的光轴与瞳孔共轴，工作距为预设值，完成人眼瞳孔定位和工作距定位；

控制单元9包括嵌入式处理器、控制电路和显示装置等，用于对调焦定位光路、照明成像光路及双摄自动对准定位单元的控制，同时对双摄自动对准定位单元中图像传感器实时获取的瞳孔图像和照明成像光路中图像传感器获取的眼底图像进行显示与计算处理；该单元采用高性能嵌入式处理器，可实现双摄像头图像的实时采集和处理；所述嵌入式处理器同时接入三路图像传感器，先完成对双摄自动对准定位单元中的图像传感器图像的控制，再切换至对照明成像光路中的图像传感器图像的控制；控制单元9还用于对步进电机进行控制。

更具体地，控制单元9对调焦定位光路的控制包括对自动调焦电机的控制和红外LED灯8的控制；控制单元9对照明成像光路的控制包括对白光LED环形灯板1和半透镜4的切换控制和对眼底图像拍摄控制及图像处理；控制单元9对双摄自动对准定位单元的控制包括对第一摄像头和第二摄像头的控制，具体是对第二图像传感器16和第三图像传感器18的控制，并对第二图像传感器16和第三图像传感器18实时获取的瞳孔图像进行处理；同时控制单元9根据瞳孔图像处理结果控制步进电机三轴位方向移动；其中，控制单元9对眼底图像处理包括对眼底图像的预览、编码、处理及存储。

进一步地，嵌入式处理器具体为高性能的嵌入式SOC处理器，其内部集成两个图像处理单元，可实现高分辨率图像的实时处理；而且外设接口丰富，可同时接入3个图像传感器，支持两个图像传感器实时采集和处理，该处理器集成度高，功耗低，便于产品的小型化和智能化。

需要说明的是，本实施例中所述的图像传感器，优选为CMOS图像传感器。

基于本实施例中公开的自动对准定位眼底相机，采用双摄自动对准定位单元和控制单元实现人眼瞳孔自动对准和工作距定位；在实现自动调焦、自动拍摄眼底图像的同时极大的简化了光学结构，同时保证成片质量和成片率，同时可接入人工智能系统对眼底图像进行智能分析；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，降低了电子和结构的复杂度，用户体验良好。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种自动对准定位眼底相机，其特征在于，所述眼底相机包括光学系统、双摄自动对准定位单元及控制单元；其中，所述光学系统包括调焦定位光路和照明成像光路；

所述双摄自动对准定位单元包括第一摄像头和第二摄像头；所述第一摄像头在光路传输方向依次由第一透镜组和第二图像传感器构成；所述第二摄像头在光路传输方向依次由第二透镜组和第三图像传感器构成；

所述调焦定位光路在光路传输方向依次由近红外光源、双光楔、第三聚光镜、半透镜、第二聚光镜、环形反光镜、接目物镜、变焦镜、转接镜、第一图像传感器构成；

所述照明成像光路在光路传输方向依次由白光光源、第一聚光镜、孔径光阑、第二聚光镜、环形反光镜、接目物镜、变焦镜、转接镜、所述第一图像传感器构成；

所述控制单元用于控制所述第一摄像头和所述第二摄像头实时采集瞳孔图像，根据所述瞳孔图像自动确定瞳孔中心并完成工作距定位；用于控制所述调焦定位光路使其完成自动调焦及控制所述照明成像光路使其自动拍摄眼底图像；还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，所述第一透镜组和所述第二透镜组平行放置。

3.根据权利要求1所述的眼底相机，其特征在于，所述第一图像传感器、所述半透镜、所述环形反光镜及人眼眼底视网膜位于共轭平面。

4.根据权利要求1所述的眼底相机，其特征在于，所述变焦镜采用非球面设计。

5.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、控制电路和显示装置；所述嵌入式处理器与所述第一图像传感器、所述第二图像传感器和所述第三图像传感器连接。

6.根据权利要求5所述的眼底相机，其特征在于，所述嵌入式处理器和所述控制电路具体用于控制所述第一摄像头和所述第二摄像头实时采集瞳孔图像，根据所述瞳孔图像自动确定瞳孔中心并完成工作距定位；还用于控制所述调焦定位光路使其完成自动调焦及控制所述照明成像光路使其自动拍摄眼底图像；所述显示装置用于显示所述眼底图像。

7.根据权利要求1所述的眼底相机，其特征在于，所述白光光源为白光LED灯和/或白光LED环形灯板。

8.根据权利要求1所述的眼底相机，其特征在于，所述近红外光源为红外LED灯。

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