基于眼模型的眼底相机的研究.docVIP

摘要 摘要 眼底血管是人体全身唯一可以借助仪器直接观察到的活体血管，观察它不仅有利于眼科疾病的诊断，而且对全身性血液、代谢等许多疾病有重要的医学参考价值。因此，多年来，人们发明使用过多种眼底检测设备，其中眼底相机是目前应用最广泛的仪器之一。 然而迄今的眼底相机设计中，只单方面地对外部摄影系统进行像差校正，没有考虑被测人眼引入的像差，特别是色差，对成像质量的影响。本文引入普适的Ｇｕｌｌｓｔｒａｎｄ．Ｌｅ Ｇｒａｎｄ眼模型以模拟成像光路中的被测人眼，矫正了人眼自身的色差问题，实现了高分辨率眼底相机的设计。 本文结合不同光学器件的特性、不同眼底相机的结构要求和光学、电学设计的理论基础，研究设计了一系列眼底相机，具体工作内容如下： １．基于眼模型的手持式免散瞳眼底相机的光学设计。本设计引入了Ｇｕｌｌｓｔｒａｎｄ．Ｌｅ Ｇｒａｎｄ眼模型，校正了人眼光学结构对成像的影响，特别是解决了人眼引入的色差对系统成像分辨率的影响，达到了全视场２００万像素的高清晰眼底成像。为避免角膜中心曲率大的区域反射引入杂散光，还专门设计了环形光阑和共轴照明相结合的照明系统。该系统所用的光学元件均为普通的球面玻璃，可以有效降低实际的制作成本。设计结果为：视场角３００，成像分辨率高于１２０１ｐ／ｍｍ，场曲值小于０．８６ｍｍ，畸变仅为７．２％，色差值小于３．５９ｉｎ，并且具有较大调焦能力，对．１０Ｄ至７Ｄ屈光度人眼普遍适用。 ２．基于眼模型的折／衍混合眼底相机的光学设计。在保证像差质量的前提下，在已设计的手持式眼底相机中，引入二元衍射光学元件，利用其独特的负色散性质，将原有系统简化至５片式透镜，并给出了具体地简化设计过程。此系统视场角为２８０，成像分辨率高于１２０１ｐ／ｍｍ，场曲值小于０．７５ｍｍ，畸变仅为７．Ｏ％，色差小于３．５９ｍ。结果证明，衍射光学元件的引入，有效地简化了系统，减小了重量和体积。 ． ３．基于眼模型的台式眼底相机的光学设计。本设计实现了更大视场的眼底检测。结合摄影系统和照明系统的要求，重新设计了可容???大视场入射的接目物镜。将Ｇｕｌｌｓｔｒａｎｄ—Ｌｅ Ｇｒａｎｄ眼模型加入到设计光路中，从Ｐｅｔｚｖａｌ透镜组出发， 摘要经过将系统复杂化的优化过程，完成了摄影系统的设计。照明系统加入新设计的接目物镜重新优化，得到符合条件的环形光阑。此系统视场角为４００，成像分辨率高于１２０１ｐ／ｍｍ，场曲值最大为０．３２ｍｍ，畸变为５．０％，色差仅有较大视场（Ｏ．８５视场以上）处超出了艾里斑，对成像质量影响不大。 ４．ＣＣＤ电路设计。为了匹配眼底相机高像素的成像要求，通过合适的芯片选择，自行设计了ＣＣＤ摄像机的驱动电路和电压转换电路，具体包括ＣＣＤ图像传感器模块、驱动模块、前端处理器模块和电源模块的电路设计。关键词：眼底相机眼模型折衡混合光学设计电路设计 Ｉｌ ’Ｓ ｂｏｄｙ ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｂｅｏｂｓｅｒｖｅｄ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｙ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ．Ｔｏ ｏｂｓｅｒｖｅ ｉｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｃｏｕｌｄ ｈｅｌｐ ｔｈｅ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ｏｆｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ ｄｉｓｅａｓｅ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｏｆｆｅｒ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｄｉｓｅａｓｅｓｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍｉｃ ｂｌｏｏｄ，ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｄｉｓｅａｓｅ ａｎｄ 澹颍濉＃裕瑁酰螅妫铮?ｍａｎｙ ｙｅａｒｓ，ｖａｒｉｏｕｓｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｆｕｎｄｕｓ ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｉｎｖｅｎｔｅｄ ａｎｄ ｕｓｅｄ．Ａｍｏｎｇ ｔｈｅｍ，ｔｈｅｆｕｎｄｕｓ ｃａｍｅｒａ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｐｏｐｕｌａｒ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ． Ｕｐ ｔｏ ｎｏｗ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｆｕｎｄｕｓ ｃａｍｅｒａ ｏｎｌｙ ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ ｔｈｅ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ ｗｈｉｃｈｂｒｏｕｇｈｔ ｂｙ ｔｈｅ ｏｕｔｓｉｄｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｂｕｔ ｔｈｅ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ｃｈｒｏｍａｔｉｃａｂｅｒｒａｔｉｏｎ，ｂｒｏｕｇｈｔ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｈｕｍａｎ ｅｙｅｓ，ｉｓ ｎｅｇｌｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅ Ｇｕｌｌｓｔｒａｎｄ—ＬｅＧｒａｎｄ ｅｙｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｈｕｍａｎ ｅｙｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｉｍａｇｉｎｇｏｐｔｉｃａｌ ｐａｔｈ，ＳＯ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ｂｒｏｕｇｈｔ ｂｙ ｅｙｅｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｓｏｌｖｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｄ