專利名稱：一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成像光學系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成
像光學系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學系統(tǒng)，是一款新型的醫(yī)療檢查用于拍攝眼底的光學系統(tǒng)，該 光學系統(tǒng)由多片透鏡、棱鏡、反射鏡、感光芯片及光源組成。
背景技術(shù)：
目前，眼底檢查多是由醫(yī)生用肉眼透過傳統(tǒng)檢眼鏡直接觀察檢查患者的眼睛，既 沒有客觀的對比效果，也難以進行資料存檔管理。傳統(tǒng)檢眼鏡采用非同軸照明，照明光路與觀察光路有一個偏角，導致照明均勻度 差，可觀察角度小，一般觀察角度為30度左右，同時，非同軸照明也導致傳統(tǒng)檢眼鏡必須在 瞳孔較大的狀態(tài)下使用，往往要求病人要作擴瞳才能檢查。傳統(tǒng)檢眼鏡對于不同的眼球大小及屈光度使用了 10 20pcs透鏡來分段調(diào)節(jié)焦 距，其對焦的清晰效果不如連續(xù)對焦；傳統(tǒng)檢眼鏡對于大人、小孩病人不同的眼球前后徑及 不同的屈光度必須通過手動轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤來切換不同的放大鏡來調(diào)節(jié)焦距，比較不方便。本發(fā)明的光學系統(tǒng)可以對前后徑為14mm 27mm的眼球自動、連續(xù)對焦成像，拍攝 視網(wǎng)膜角度達到了 100度以上，分辨率大于800TV Line、達到了 5M靜態(tài)照片和1080P視頻 的清晰度要求，同軸照明做到與被攝畫面重合、均勻、無暗角。本系統(tǒng)成像的數(shù)碼照片不僅 客觀明確，且拍攝照片也可以作為醫(yī)療檔案，方便管理使用。本系統(tǒng)使用方便，可以使用在 普通多媒體PC上，且容易操作。像面成像大小達到了 1/2. 5〃，適合采用廉價的高感光度的 感光芯片。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、方便 移動、同軸照明的光學系統(tǒng)。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用相關(guān)技術(shù)方案一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成像光學系統(tǒng)，特征在于 從物方向鏡方共光軸依次設(shè)有第一透鏡群、第二透鏡群和第三透鏡群以及感光芯片；在第 二透鏡群與第三透鏡群之間設(shè)有光闌；在第一透鏡群靠近物方的第一枚透鏡與第二枚透鏡 之間設(shè)有與光軸成45°角的可使一部分光線透過、一部分光線反射的半透明的反射鏡；在 成像光軸旁邊設(shè)有一個照明光路，所述照明光路通過一個45°的反射鏡面把光線反射進入 所述的反射鏡中。如上所述的一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成像光學系 統(tǒng)，特征在于所述的反射鏡為平面反射鏡。如上所述的一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成像光學系 統(tǒng)，特征在于所述的反射鏡為由兩個等腰直角三角形棱鏡膠合而成，在等腰直角三角形棱 鏡45°角的面上鍍有的半透明的反射膜。[0011]如上所述的一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成像光學系 統(tǒng)，特征在于所述第一透鏡群靠近物方的第一枚透鏡的焦距為正。如上所述的一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成像光學系 統(tǒng)，特征在于所述第三透鏡群的整體焦距為正。如上所述的一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成像光學系 統(tǒng)，特征在于所述的第一透鏡群、第二透鏡群、感光芯片之間的相對位置不變；所述第三透 鏡群相對與第一透鏡群、第二透鏡群的距離可以調(diào)節(jié)以實現(xiàn)調(diào)焦，所述光闌與第三透鏡群 一起移動。如上所述的一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成像光學系 統(tǒng)，特征在于所述照明光路由一多枚鏡片、一個環(huán)形光闌和一個光源組成。如上所述的一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成像光學系 統(tǒng)，特征在于所述環(huán)形光闌的內(nèi)徑與外徑比例為-95%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有本發(fā)明有如下的優(yōu)點1、本光學系統(tǒng)實現(xiàn)了高分辨率，可以清晰檢查眼底的細微血管及神經(jīng)等，分辨率 大于800TV Line，滿足5M以上感光芯片的分辨率要求，也完全滿足全高清(1080P)的視頻 拍攝要求。2、本發(fā)明的拍攝視網(wǎng)膜角度達到了 100度以上，遠遠超過了傳統(tǒng)的檢眼鏡。3、本發(fā)明采用同軸照明，照明范圍覆蓋成像范圍，成像亮度均勻無暗角。4、本發(fā)明采用同軸照明，在瞳孔直徑2mm的時候就可以使用，同時也使到本鏡頭 在相對角膜傾斜檢查眼底的時候照明光源不容易被瞳孔遮擋。5、本發(fā)明使用環(huán)形光闌及對鏡片及棱鏡鍍增強多層膜來消除同軸照明引起的中 心反射光斑。6、本光學系統(tǒng)利用第三透鏡群來進行自動聚焦，可以對前后徑為14mm 27mm的 眼球?qū)钩上?，這個尺寸覆蓋了從早產(chǎn)兒到成人的眼球大小，使本光學系統(tǒng)具有最廣泛的 適應(yīng)性，連續(xù)對焦的清晰度遠高于傳統(tǒng)檢眼鏡，自動對焦也避免了傳統(tǒng)檢眼鏡需要手動切 換鏡頭的不便。7、本發(fā)明的變焦鏡頭體積適當，單人即可手持使用，且移動方便。8、本光學系統(tǒng)的像面成像大小達到了 1/2. 5〃，適合采用廉價的高感光度的感光 芯片，降低了成本。

圖1是本發(fā)明的示意圖；圖2是本發(fā)明的光學原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成像光學系統(tǒng)，可以用于 相對高像素的CMOS感光片或ccd芯片等感光器件。其包括依次設(shè)有從物方向鏡方共光軸 依次設(shè)有第一透鏡群2、第二透鏡群3和第三透鏡群4以及感光芯片6。在第二透鏡群3與第三透鏡群4之間設(shè)有光闌8。具體來說，所述第一透鏡群2靠近物方的第一枚透鏡21的焦距為正。所述第三透 鏡群4的整體焦距為正。所述的第一透鏡群2、第二透鏡群3、感光芯片6之間的相對位置 不變。所述第三透鏡群4相對與第一透鏡群2、第二透鏡群3的距離可以調(diào)節(jié)以實現(xiàn)調(diào)焦， 所述光闌8與第三透鏡群4 一起移動。在第一透鏡群2靠近物方的第一枚透鏡21與第二枚透鏡22之間設(shè)有與光軸成 45°角的可使一部分光線透過、一部分光線反射的半透明的反射鏡5。在本實施例中，所述 的反射鏡5為平面反射鏡，平面反射鏡為半透明的平面反射鏡。當然所述的反射鏡5也可 為由兩個等腰直角三角形棱鏡膠合而成，在等腰直角三角形棱鏡45°角的面上鍍有的半透 明的反射膜51。為了加強照明作用，在成像光軸旁邊設(shè)有一個照明光路10，所述照明光路10通過 一個45°的反射鏡面14把光線反射進入所述的反射鏡5中。具體來說，所述照明光路10 由一多枚鏡片11、一個環(huán)形光闌12和一個光源13組成。在本實施例中，所述環(huán)形光闌12 的內(nèi)徑與外徑比例為-95%。本案例的高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的光學系統(tǒng)，主要通過以下方 法實現(xiàn)1、第一透鏡群2把視網(wǎng)膜成像在一個空間面上，該空間面位于第一透鏡群2和第 二透鏡群3之間，這是第一次成像，像面比視網(wǎng)膜大、為放大成像。2、第二透鏡群3和第三透鏡群4把第一透鏡群所成的空間像面再作第二次成像、 成像到感光芯片上，這第二次成像是縮小成像。3，第三透鏡群4在承擔上述第二次成像的同時，獨立承擔對焦的功能，移動第三 透鏡群4能夠使到第二次成像的像面發(fā)生移動，從而實現(xiàn)對不同直徑、不同屈光度眼球的 對焦功能。4、在第一透鏡群的第一枚透鏡21和第二枚透鏡22之間設(shè)有一個反射鏡5，該反射 鏡5可為平面鏡或者棱鏡，在本實施例中為棱鏡。該棱鏡是由兩枚等腰直角三角形棱鏡膠 合而成，45度的膠合面上鍍50%的反射膜51，使旁軸的照明光線的光軸與成像光軸垂直， 旁軸的照明光線入射到棱鏡的45度反射面上，經(jīng)過反射之后就變成照明光軸與成像光軸 重合，達到同軸照明。此外，為了消除同軸照明光源13在第一枚透鏡片21及棱鏡5上產(chǎn)生可反射進入 感光芯片的中心圓形光斑，在照明旁軸上使用了環(huán)形光闌12。環(huán)形光闌12相當于在普通圓 形光闌的中心增加一個直徑為原光闌外徑的5% 90%的圓形遮光片，使到照明光線是通 過一個環(huán)形開口，這樣可以有效消除同軸照明光源在第一枚透鏡片21及棱鏡5上產(chǎn)生可反 射進入感光芯片的中心圓形光斑。在本案例中，設(shè)計時采用寬光譜，且設(shè)計的理論解像力適當高于理論需要值，保證 了圖像銳利度和色彩還原性。下面舉一本光學系統(tǒng)的實際設(shè)計案例序號 類型 半徑 間隔(厚度) 光學材料直徑1標準 -10.64 8.070H-K9L Φ 5. 342標準 -9.6 12.131AirΦ12. 31
5[0043] 3標準無窮大 23．29H—KSA中20．1[0044] 4標準無窮大 9．24Air中20．1[0045] 5標準一25．55 0．90lH—ZF8中20．35[0046] 6標準245．44 0Air中23．25[0047] 7標準245．44 5．59H—LAF3中24[0048] 8標準一20．17 0．105Air中24[0049] 9標準無窮大 0．90H—ZLAF78中26[0050] 10標準30．360Air中26[0051] l l標準30．36 7．7H—ZF6中26[0052] 12標準一39．19 0．10Air中27[0053] 13標準無窮大 0Air中28[0054] 14標準無窮大 0．5Air中28[0055] 15標準25．37 lo．38H—ZLAFl 中29[0056] 16標準550．6 17．7Air中26．4[0057] 17標準一40．48 lo．27H—ZF6中19．4[0058] 18標準21．63 8．98Air中16[0059] 19標準一139．2 lo．3H—LAK6A 中19[0060] 20標準一31．894Air中22[0061] 2l標準235．79 6．75H—QF3L 中23．3[0062] 22標準一65．1720．05Air中23．2[0063] 23標準無窮大0H—KIO中16．4[0064] 24標準無窮大34．6Air中16．4[0065] 25STO無窮大0．76Air中5．4[0066] 26標準l 1．491．69H—ZPKl中5．78[0067] 27標準一25．290．196Air中5．77[0068] 28標準一16．341．004H—ZF3中5．7l[0069] 29標準71．0040．112Air中5．7l[0070] 30標準7．5152．035H—ZK2中5．75[0071] 3l標準無窮大0．405Air中5．36[0072] 32標準一31．43．23H—QF3中5．24[0073] 33標準4．291．868Air中4．45[0074] 34標準13．472．919H—ZBAFSO中5．05[0075] 35標準一41．730Air中5．28[0076] 36標準4．291．868Air中4．45[0077] 37標準13．472．919H—ZBAFSO中5．05[0078] 38標準一41．734．83Air中5．05[0079] 39標準無窮大4．83Air中10[0080] 40標準無窮大1．05H—K9L中6[0081] 二群組與芯片間隔62rnm；[0082] 三群組和像面間隔5匪 15匪。
權(quán)利要求1.一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成像光學系統(tǒng)，特征在于從 物方向鏡方共光軸依次設(shè)有第一透鏡群( 、第二透鏡群( 和第三透鏡群(4)以及感光芯 片(6)；在第二透鏡群( 與第三透鏡群(4)之間設(shè)有光闌(8)；在第一透鏡群( 靠近物 方的第一枚透鏡與第二枚透鏡0 之間設(shè)有與光軸成45°角的可使一部分光線透 過、一部分光線反射的半透明的反射鏡(5)；在成像光軸旁邊設(shè)有一個照明光路(10)，所述 照明光路(10)通過一個45°的反射鏡面(14)把光線反射進入所述的反射鏡(5)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成像 光學系統(tǒng)，特征在于所述的反射鏡(5)為平面反射鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成像 光學系統(tǒng)，特征在于所述的反射鏡( 為由兩個等腰直角三角形棱鏡膠合而成，在等腰直 角三角形棱鏡45°角的面上鍍有的半透明的反射膜(51)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視 網(wǎng)膜成像光學系統(tǒng)，特征在于所述第一透鏡群( 靠近物方的第一枚透鏡的焦距為 正。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視 網(wǎng)膜成像光學系統(tǒng)，特征在于所述第三透鏡群的整體焦距為正。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視 網(wǎng)膜成像光學系統(tǒng)，特征在于所述的第一透鏡群O)、第二透鏡群(3)、感光芯片(6)之間的 相對位置不變；所述第三透鏡群(4)相對與第一透鏡群O)、第二透鏡群C3)的距離可以調(diào) 節(jié)以實現(xiàn)調(diào)焦，所述光闌(8)與第三透鏡群(4) 一起移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視 網(wǎng)膜成像光學系統(tǒng)，特征在于所述照明光路(10)由一多枚鏡片(11)、一個環(huán)形光闌(12)和 一個光源(1 組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成像 光學系統(tǒng)，特征在于所述環(huán)形光闌(12)的內(nèi)徑與外徑比例為-95%。
專利摘要本實用新型公開了一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、同軸照明的視網(wǎng)膜成像光學系統(tǒng)，包括有從物方向鏡方共光軸依次設(shè)有第一透鏡群、第二透鏡群和第三透鏡群以及感光芯片。在第二透鏡群與第三透鏡群之間設(shè)有光闌。在第一透鏡群靠近物方的第一枚透鏡與第二枚透鏡之間設(shè)有與光軸成45°角的可使一部分光線透過、一部分光線反射的半透明的反射鏡。在成像光軸旁邊設(shè)有一個照明光路，所述照明光路通過一個45°的反射鏡面把光線反射進入所述的反射鏡中。本實用新型提供了一種高分辨率、大畫角、可自動對焦、方便移動、同軸照明的光學系統(tǒng)。
文檔編號A61B3/12GK201840464SQ20102051023
公開日2011年5月25日 申請日期2010年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月22日
發(fā)明者肖明志, 鄒文鑌 申請人:中山聯(lián)合光電科技有限公司