一种基于自由曲面的对屈光度不敏感的眼底相机制造技术

本发明专利技术提出了一种基于自由曲面的对屈光度不敏感的眼底相机，不需要引入额外的光学元件，能够降低系统装调难度，对具有较大屈光不正的人眼仍能够清晰成像。本发明专利技术眼底相机中，非球面前置镜既具备对眼底进行一次成像的能力，也具备对人眼瞳孔成像的能力，保障了有效的成像视场，缓解了所述中继镜组校正像差的压力，压缩了系统体积。压缩了系统体积。压缩了系统体积。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自由曲面的对屈光度不敏感的眼底相机


[0001]本专利技术涉及成像光学
，具体涉及一种基于自由曲面的对屈光度不敏感的眼底相机。

技术介绍

[0002]眼底相机是一种常用于眼科疾病诊断与治疗的重要仪器。根据眼底图像，医生可以对多种疾病进行诊断，包括糖尿病、高血压、青光眼。清晰的眼底图像对疾病的正确诊断至关重要。然而，人眼屈光度不正会使眼底成像存在一定离焦，导致像面模糊，影响医生对病情的判断。此外，屈光度不正的程度存在着很大的个体差异。随着电子产品的推广，近视眼问题广泛存在于青少年群体中；而绝大多数老年人患有远视眼。眼科疾病患者屈光度不正的巨大差异为眼底的清晰成像带来了很大困难。传统的眼底相机常采用调焦机构来解决屈光度不正引起的离焦问题，但这将引入额外的调焦镜组和调焦电机，大大增加了系统的复杂性与生产成本。而且在实际拍摄过程中，由于病人需要散瞳，眼底相机的照明光给病人带来了很大的不适感，导致病人眼睛难以盯住一点不动，频繁眼动也增大了清晰对焦的难度。此外，扩散板成像也被用于眼底成像以缓解屈光度不正带来的影响。但是扩散板成像对探测器的读出噪声、最大阱容及动态范围等有很高的要求。
[0003]专利(CN 2017104311408)中，公开了一种由接目物镜、准直镜以及波前编码元件组成的镜头，主要用于与手机外接的眼底相机的清晰成像，其中波前编码元件用来校正由于人眼屈光不正导致的成像不清晰。该系统引入了额外的波前编码元件，即相位掩模板，但是相位掩模板的使用导致该系统只能对设计波长的光进行良好编码，当入射系统的波长偏离设计波长时，相位掩模板的衍射效率会严重下降，另外，目前眼底相机多采用白光对眼底照明，相位掩模板在实际使用中会限制系统的成像能力；并且该专利未对不同屈光度的人眼进行仿真，该系统在哪个屈光度范围内可以获得清晰图像尚不明确。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出了一种基于自由曲面的对屈光度不敏感的眼底相机，不需要引入额外的光学元件，能够降低系统装调难度，对具有较大屈光不正的人眼仍能够清晰成像。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]本专利技术的一种基于自由曲面的对屈光度不敏感的眼底相机，包括前置镜、第一双胶合透镜、第一正透镜、第二双胶合透镜、第三双胶合透镜以及探测器；所述第一双胶合透镜包括自由曲面透镜和第一负透镜；所述前置镜为非球面正透镜，用于收集人眼发出的平行光，将平行光成像于一次像面上；同时所述前置镜将瞳孔成像于至所述第一双胶合透镜中的自由曲面透镜上，使所述自由曲面透镜位于系统的光瞳处；所述第一双胶合透镜、所述第一正透镜、所述第二双胶合透镜和所述第三双胶合透镜将一次像面上的眼底一次像成像至探测器。。
[0007]其中，通过改变所述自由曲面透镜表面面型中三次项系数实现对光瞳的调制，使系统具备离焦不变性。
[0008]其中，通过改变所述自由曲面透镜偶此项面型系数校正系统像差。
[0009]其中，使用低阶项进行像差校正。
[0010]其中，所述第一双胶合透镜、所述第一正透镜、所述第二双胶合透镜和所述第三双胶合透镜组成中继镜组，所述中继镜组用于校正系统的像差。
[0011]有益效果：
[0012]1、本专利技术眼底相机中，非球面前置镜既具备对眼底进行一次成像的能力，也具备对人眼瞳孔成像的能力，保障了有效的成像视场，缓解了所述中继镜组校正像差的压力，压缩了系统体积。
[0013]2、本专利技术在传统眼底相机的基础上引入自由曲面透镜，取代传统波前编码中的相位板，自由曲面透镜设置于眼底相机光瞳的共轭位置，设置自由曲面透镜立方项系数即可对系统进行相位调制，实现离焦不变性，而无需移动任何元件。本专利技术不需要引入额外的光学元件，克服传统眼底相机需要复杂调焦结构来解决屈光度不正引起像面模糊的问题，降低了系统装调难度，对具有较大屈光不正的人眼仍能够清晰成像。
[0014]3、本专利技术眼底相机的自由曲面透镜为中继镜组第一片透镜，承担相位调制作用的同时还承担着校正像差的作用，大大减小了系统体积。
附图说明
[0015]图1为本专利技术结构示意图。
[0016]其中，1
‑
眼底，2
‑
人眼，3
‑
瞳孔，4
‑
前置镜，5
‑
一次像面，6
‑
中继镜组，7
‑
第一双胶合透镜，8
‑
第一正透镜，9
‑
第二双胶合透镜，10
‑
第三双胶合透镜，11
‑
探测器；7
‑
1—自由曲面透镜，7
‑
2—第一负透镜；9
‑
1—第二正透镜，9
‑
2—第二负透镜；10
‑
1—第三负透镜，10
‑
2—第三正透镜
具体实施方式
[0017]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0018]本专利技术提供了一种基于自由曲面的对屈光度不敏感的眼底相机，结构如图1所示，包括前置镜4、第一双胶合透镜7、第一正透镜8、第二双胶合透镜9、第三双胶合透镜10以及探测器11。
[0019]其中，所述第一双胶合透镜7包括自由曲面透镜7
‑
1和第一负透镜7
‑
2，所述第二双胶合透镜9包括第二正透镜9
‑
1以及第二负透镜9
‑
2；所述第三双胶合透镜10包括第三负透镜10
‑
1以及第三正透镜10
‑
2；所述前置镜4为非球面正透镜，用于收集人眼2发出的平行光(即眼底1上的各点反射的光经由瞳孔3后出射平行光)，将平行光成像于一次像面5上；同时所述前置镜4将瞳孔成像于至所述第一双胶合透镜中的自由曲面透镜7
‑
2上，使所述自由曲面透镜7
‑
1位于系统的光瞳处。所述第一双胶合透镜7、所述第一正透镜8、所述第二双胶合透镜9和所述第三双胶合透镜10将一次像面5上的眼底一次像成像至探测器11。
[0020]具体地，通过改变所述自由曲面透镜7
‑
1表面面型中三次项系数可以实现对光瞳的调制，使系统具备离焦不变性。所述自由曲面透镜7
‑
1具备校正系统像差的作用，通过改
变自由曲面透镜偶次项面型系数降低系统像差。为了降低自由曲面的加工难度，仅使用低阶项进行像差校正。12阶非球面的一般表达式为：
[0021][0022]式中，z为曲面矢量高，c为曲面曲率，k为二次曲面系数，α
i
是多项式中第i(i＝2,3,4,5,6)项的系数，x,y表征直角坐标系下采样点位置坐标，r表征极坐标系下采样点位置坐标。
[0023]自由曲面面型一般用XY多项式表示：
[0024][0025]式中，c
j
是多项式中第j系数，m，n表示高次项系数(m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自由曲面的对屈光度不敏感的眼底相机，其特征在于，包括前置镜、第一双胶合透镜、第一正透镜、第二双胶合透镜、第三双胶合透镜以及探测器；所述第一双胶合透镜包括自由曲面透镜和第一负透镜；所述前置镜为非球面正透镜，用于收集人眼发出的平行光，将平行光成像于一次像面上；同时所述前置镜将瞳孔成像于至所述第一双胶合透镜中的自由曲面透镜上，使所述自由曲面透镜位于系统的光瞳处；所述第一双胶合透镜、所述第一正透镜、所述第二双胶合透镜和所述第三双胶合透镜将一次像面上的眼底一次像成像至探测器。。...

【专利技术属性】
技术研发人员：常军，张文超，谢冰清，陈蔚霖，黄翼，赵雪惠，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：