便携式眼腈成象俘获装置制造方法及图纸

一种眼睛成象系统，它具有一便携式图象俘获装置，该装置具有一邻接于一角膜接触透镜（２４）而设置在其后面的环形光导（５０），用于控制将光在较宽的视场范围内引导至眼睛的视网膜上。这种系统可朝眼睛的中心提供更多的光。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
使眼睛成象的照相机必须满足几个技术目的。对于一些所需的临床诊断，最好是获得眼睛的彩色图象。同样，在某些情况下，需要近红外线图象。对于某些应用场合，眼睛成象照相机应该具有提供非常高的空间分辨率的选项，以便进行某些眼科疾病的诊断。例如，在检查神经纤维层时，就需要较高的分辨率。而且，眼睛的宽视场(FOV)图象对于诊断某些病变是必需的，一个主要的例子就是眼瘤，它们在许多情况下都是位于视网膜的周边。当仅检查光盘时，30度宽的视场就足够了。对于分析位于视网膜周边上的肿瘤或是其它疾病，最好有120度甚至更大的视场。成象所需的光强也是一个需要考虑的事项，因为许多胶片曝光所需的光强水平可能会使病人感到很不舒服。照明光从视网膜以外的其它表面的散射和反射会大大降低图象的衬比度。用诸如带电耦合器件(CCD)之类的电子阵列传感器代替胶片进行成象也非常需要。电子阵列照相机往往比胶片更为敏感，可减少所需要的光量。而且，电子传感器和显示器允许即时对图象进行检查，可以即时得到不同的图象处理时机，可以实现电子图象向较远位置的即时传送。虽然有或多或少可提供上述某些特点的视网膜照相机，但目前市场上还没有符合宽视场数字CCD成象要求的照相机。特别与宽视场成象相关的问题是照明不均匀、照明光从视网膜以外的其它位置反向散射入照相机、光学系统的制造成本和难度以及获得足够的视场。光在从眼睛进入空气时的折射对宽视场照相机造成相当大的问题。来自视网膜周边的光以倾斜的角度射到角膜-空气界面上。这些光线可能被足够地弯折而使它们不射出界面。这就导致一个称作全内反射(TIR)的现象。为避免全内反射，必须提供一抵靠角膜的接触透镜，作为光学系统的一部分。可以对接触透镜选择合适的折射率，从而避免全内反射。虽然用接触透镜的特点解决了某些问题，但仍存在宽视场照明的令人头痛的问题，对于该问题的一个可实行的解决方案就是本申请的特点。在美国专利3,954,329中，O.Pomerantzeff提出通过巩膜来进行照明。但是，光的色彩受到通过巩膜的传输的影响，到达视网膜的光量降低。在美国专利3,630,602中，J.Herbert提出使用“冷”光(被滤去红外线波长的光)和在围绕接触透镜的区域中进行照明。然而，该系统遇到了存在相当大反向散射的问题。在美国专利3,944,341中，Pomerantzeff提出使用两个围绕接触透镜的光纤环。但是，正如我们将要详细讨论的，这一原理具有显著的性能和制造方面的限制，无法通过可销售性试验。最恰当的是，输入光沿一定路线行进到视网膜，使从一部分眼睛透镜的背反射不沿相同于视网膜反射的路线行进。众所周知，背反射会降低图象的衬比度。在美国专利No.3,944,341中，揭示了多环式光纤照明器。在该’341专利中，光由围绕接触透镜周边的一光纤环导入。该光纤通过被封装而保持在适当位置，然后整个结构被研磨和抛光到与接触透镜相同的半径。这样，接触透镜的周边和光纤的设置半径就设定了光纤照明的中心光线的方向，光的发散由该光纤设计所设定。人们会遇到这样的问题，从该环导入的光没有被虹膜封住，并且在较宽的视场下不均匀地对视网膜进行照明。该设计中的导入光的位置和角度上的约束以及由光纤设计所设定的而没有针对照明系统进行优化的发散度导致了相当大的性能上的限制。注意，光纤往往具有高斯型的远场剖面，因而在视网膜处的照明轮廓不均匀。再者，这些是照明的方向和发散度缺少自由度的原因，实际上对于宽视场照相机的目的来说并不合适。因此，可以认识到，简单的单环可能不适合于对视网膜的宽视场照明，在美国专利No.3,944,341中，提出使用两个光纤环。一个环照明视网膜的内角，而另一个环照明外角。然而，即使使用该设计，人们也必须让透镜直径来决定照明的中心光线角，因而被照明的区域和高斯型不均匀照明的限制仍成为一个问题。在美国专利4,023,189中，J.Govignon提出在眼睛处设置一光瞳，以减少刺目光，但却没有另外提供解决宽视场照明问题的方案。即使两个环的解决方案看似可提供更宽视场的照明，但它会遇到其它的显著问题，包括制造费用和照明不均匀。光纤和接触透镜必须被保持在适当位置并被封装起来(注意，整个组件相当小，很难处理)。而后，包括光纤尾部在内的整个结构必须被送到光学车间进行研磨和抛光。尽管这是可行的，但在实践中却很难，是一个严重的经济上的障碍。而且，对于大多数封装复合物来说，其折射率都会使光漏入封装复合物，而不是仅被引导或聚焦入眼睛。记住假定光纤由空气或其它经仔细挑选的材料包围，光纤会因选择合适的封装材料而限制光。另外，封装复合物必须与杀菌程序相匹配，它必须是无孔的，以确保细菌不会栖身于装置中而在病人之间传递。所有这些因素在一起使得制造和使用光纤复合环变得困难和昂贵。显然，最好是能够去掉该昂贵的工艺。总之，若能克服现有技术的光纤环方案所产生的上述在性能和制造方面的限制，将具有很大的好处。取代复杂、局限和昂贵的双光纤环，使用一种机加工或研磨抛光的一片式塑料或玻璃光导环将具有很大的好处。然而，仅仅用塑料环取代光纤并不能解决主要问题。为了彻底解决这些问题，必须协同地将该光导设置在一特殊的前部接触透镜的后面，该接触透镜主要是用作一透明的物理阻挡件。若能将光以自由选定的角度和发散度以及照明图案从光导环引入，则还会具有很大的优点。若能避免封装操作和避免对最终组装的鼻状件进行光学整修，也会有很大好处。为便于理解该问题的解决方案，我们注意附图说明图1a和1b中的眼睛E，其中接触透镜L与现有技术的光纤环F一起保持在适当位置。要同时实现宽视场的成象和照明使设计者陷入困境，这可以从附图中看出。注意，角膜的直径约10毫米，眼睛的瞳孔、虹膜即使在扩张时也可能不超过4毫米。光学系统的入射光瞳(被中继时)设置在眼睛透镜处，以尽量减小象差和改进对散射光的阻碍；见图1a。接触透镜的最小直径和边缘倾斜度是由入射光瞳和到角膜的距离以及视场设定，如图1a所示。对于120度视场和1毫米直径入射光瞳的照相机而言，最小直径为6毫米，边缘倾斜度为40度。这样，光纤环F的半径必须设定为略大于例如7毫米，在该设计中，其导入角由该半径下的接触透镜L的倾斜度设定。如图1b所示，一个显著的问题是，很难用设置在接触透镜L周边处的单光导环F获得眼睛E的中心处的照明。这是光纤的大引入角和小发散角所造成的。图中还示出，一部分光被眼睛透镜周边处的组织阻挡，进而决定被照明区域的尺寸。从光纤引入的光的发散角被其数值孔径限制。当与泪液接触时，光纤的发散角通常小于40度。这一问题无法通过加入第二个更大直径的光纤环来解决，尽管多个环可照亮更大的周边区域；这是现代光学设计法则的发现，与美国专利3,944,341的权利要求相抵触，可用于对实际眼睛的测量。如图1c所示，从更大直径的光纤环F1射出的光可能被眼睛虹膜阻挡。假定环直径为8毫米，眼睛虹膜直径为5.5毫米。因此，第二大光纤环F1只能帮助照明视网膜的周边区域，而无法照明中心区域。显然，人们需要能自由地设定照明指向和发散度，使其不受透镜直径和光纤材料的控制。具体地说，很难将足够的光引导至视网膜的中心上。因此，需要另外考虑提供改进，用以将更多的光引向眼睛的中心。因此，接触式宽视场照相机的设计者面临一个严重的困本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于眼睛成象的便携式图象俘获装置，具有：一壳体；在壳体中提供光以传送到眼睛的一光源；在壳体中的用于成象和聚焦的光学元件，具有用于接收从眼睛反射通过角膜的光的一角膜接触透镜、在壳体中用于接收从眼睛通过壳体中的成象和聚焦光学元件的光的阵列图象传感器，其改进包括， 一设置在壳体中并设置在角膜接触透镜后面的环形光导，所述光导包括一实心的一片式环，该环具有一前端和一后端，所述前端设置成一个向内汇聚的角，并设置成邻接于角膜接触透镜，所述后端设置成可接收来自光源的光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：NA马西，苏维，
申请(专利权)人：研究发展基金会，
类型：发明
国别省市：US[美国]