手持式眼底照相机的光学结构

摘要

本发明公开了一种手持式眼底照相机的光学结构，本光学结构包括成像光路和照明光路，所述成像光路前端设有网膜物镜、后端设有成像透镜组，所述成像透镜组后侧设有探测器，所述成像光路和照明光路通过分光棱镜合光，所述分光棱镜紧靠所述成像透镜组构成紧凑结构，所述成像光路和照明光路合光后光轴重合。本结构克服传统手持式眼底照相机的缺陷，通过对成像光路、照明光路以及照明LED的优化，避免拍摄照片的亮暗差异，提高眼底的成像质量。

说明书

技术领域

本发明涉及光学仪器技术领域，尤其涉及一种手持式眼底照相机的光学结构。

背景技术

眼底照相的基本原理是照明光束将眼底一定范围照亮，再通过成像系统对被照亮的眼底区域成像。在经典的台式眼底相机中，一般采用环形照明来对眼底进行照明，即照明光束从瞳孔内侧边缘进入人眼进行眼底照明，眼底漫反射的成像光束只经过成像瞳孔中心部分，这种成像和照明光束的隔离方法能有效的消除来自眼睛内部结构的反射杂光；采用中空反射镜来对成像光路和照明光路进行合光，中空反射镜的镜面反射照明光，中部通孔通过成像光。

手持式眼底相机的原理与台式眼底相机类似，但作为一种手持式设备，最基本的要求是结构紧凑、体积小、重量轻。所以目前手持式眼底相机可看作是台式眼底相机的合理简化和优化，去掉了影响结构紧凑的大部分辅助光路，例如台式眼底相机中常见的对准和对焦光路，台式眼底相机成像光路通常为内调焦工作方式，而手持式眼底相机则简化为节省体积的像面调焦方式；台式眼底相机通常在照明光路中添加黑点板去掉网膜物镜反射光，而手持式眼底相机则用成像和照明中添加偏光片的方式来替代黑点板。手持式眼底相机通常成像结构由网膜物镜和一组成像透镜构成，照明结构更简化为靠近成像镜组一侧的离轴LED光源组，这种结构的好处是结构简单，但也带来照明问题，由于成像入瞳和照明出瞳分占人眼瞳的的一侧，照明区域和成像区域不完全重合，实际拍摄照片时会出现一侧亮一侧暗，严重时会出现边缘视场的眼底区域不能成像。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种手持式眼底照相机的光学结构，本结构克服传统手持式眼底照相机的缺陷，通过对成像光路、照明光路以及照明LED的优化，避免拍摄照片的亮暗差异，提高眼底的成像质量。

为解决上述技术问题，本发明手持式眼底照相机的光学结构包括成像光路和照明光路，所述成像光路前端设有网膜物镜、后端设有成像透镜组，所述成像透镜组后侧设有探测器，所述成像光路和照明光路通过分光棱镜合光，所述分光棱镜紧靠所述成像透镜组构成紧凑结构，所述成像光路和照明光路合光后光轴重合。

进一步，所述成像光路包括依次布置的网膜物镜、分光棱镜、通孔光阑和成像透镜组，所述分光棱镜、通孔光阑和成像透镜组构成紧凑结构。

进一步，所述照明光路包括依次布置的环形光源、照明中继组、反射镜、环形光阑、分光棱镜和网膜物镜，所述环形光源的照明光束经所述照明中继组后由所述反射镜转向后经所述环形光阑照射所述分光棱镜，照明光束经所述分光棱镜与所述成像光路合光并通过所述网膜物镜后经瞳孔照射眼底。

进一步，本结构还包括透光轴互相垂直的第一起偏器和第二起偏器，所述第一起偏器设于所述成像光路并且位于所述分光棱镜与成像透镜组之间，所述第二起偏器设于所述照明光路并且靠近所述分光棱镜布置。

进一步，所述通孔光阑紧贴所述分光棱镜的透射后表面，所述环形光阑紧贴所述分光棱镜的反射后表面，所述通孔光阑的成像光束和环形光阑的照明光束经过所述网膜物镜成像在瞳孔内且同轴，使得环形光阑的照明光束与通孔光阑成像光束在空间上分离，并且瞳孔范围内成像光束和照明光束隔离。

进一步，所述分光棱镜为直角偏振分光棱镜，并且在所述成像光路和照明光路中增加相应的偏振器。

进一步，所述网膜物镜是球面或非球面的单片透镜或胶合透镜，用于将眼底视网膜成像在中间像面上。

进一步，所述成像透镜组包括间隔布置的3～6片透镜，用于将眼底视网膜中间像成像在探测器上。

进一步，所述照明中继组包括至少一组透镜组，每组透镜组包括间隔布置的1～2片透镜。

进一步，所述环形光源包括底盘和若干LED灯珠，所述若干LED灯珠设于所述底盘表面并且沿底盘圆周方向间隔均匀布置，所述若干LED灯珠包括可见光LED灯珠和红外LED灯珠至少各两个并且间隔交替排列，所述底盘圆周中心与环形光源的光轴重合。

由于本发明手持式眼底照相机的光学结构采用了上述技术方案，即本光学结构包括成像光路和照明光路，所述成像光路前端设有网膜物镜、后端设有成像透镜组，所述成像透镜组后侧设有探测器，所述成像光路和照明光路通过分光棱镜合光，所述分光棱镜紧靠所述成像透镜组构成紧凑结构，所述成像光路和照明光路合光后光轴重合。本结构克服传统手持式眼底照相机的缺陷，通过对成像光路、照明光路以及照明LED的优化，避免拍摄照片的亮暗差异，提高眼底的成像质量。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明手持式眼底照相机的光学结构示意图；

图2为本光学结构中环形光源结构示意图；

图3为本光学结构中成像光路示意图；

图4为本光学结构中照明光路示意图；

图5为本光学结构中瞳孔上成像和照明光束的分布示意图。

具体实施方式

实施例如图1所示，本发明手持式眼底照相机的光学结构包括成像光路1和照明光路2，所述成像光路1前端设有网膜物镜11、后端设有成像透镜组12，所述成像透镜组12后侧设有探测器13，所述成像光路1和照明光路2通过分光棱镜3合光，所述分光棱镜3紧靠所述成像透镜组12构成紧凑结构，所述成像光路1和照明光路2合光后光轴重合。

优选的，所述成像光路1包括依次布置的网膜物镜11、分光棱镜3、通孔光阑14和成像透镜组12，所述分光棱镜3、通孔光阑14和成像透镜组12构成紧凑结构。

优选的，所述照明光路2包括依次布置的环形光源21、照明中继组22、反射镜23、环形光阑24、分光棱镜3和网膜物镜11，所述环形光源21的照明光束经所述照明中继组22后由所述反射镜23转向后经所述环形光阑24照射所述分光棱镜3，照明光束经所述分光棱镜3与所述成像光路1合光并通过所述网膜物镜11后经瞳孔91照射眼底92。

优选的，本结构还包括透光轴互相垂直的第一起偏器4和第二起偏器5，所述第一起偏器4设于所述成像光路1并且位于所述分光棱镜3与成像透镜组12之间，所述第二起偏器5设于所述照明光路2并且靠近所述分光棱镜3布置。

优选的，所述通孔光阑14紧贴所述分光棱镜3的透射后表面，所述环形光阑24紧贴所述分光棱镜3的反射后表面，所述通孔光阑14的成像光束和环形光阑24的照明光束经过所述网膜物镜11成像在瞳孔91内且同轴，使得环形光阑24的照明光束与通孔光阑14成像光束在空间上分离，并且瞳孔91范围内成像光束和照明光束隔离。

优选的，所述分光棱镜3为直角偏振分光棱镜，并且在所述成像光路1和照明光路2中增加相应的偏振器。偏振分光棱镜对可见光和红外波段反射S光、透射P光，与此同时成像光路1的第一起偏器4透光轴应沿着P光振动方向，照明光路2的第二起偏器5透光轴应沿着S光振动方向。

优选的，所述网膜物镜11是球面或非球面的单片透镜或胶合透镜，用于将眼底视网膜成像在中间像面上。

优选的，所述成像透镜组12包括间隔布置的3～6片透镜，用于将眼底视网膜中间像成像在探测器13上。

优选的，所述照明中继组22包括至少一组透镜组，每组透镜组包括间隔布置的1～2片透镜。

优选的，如图2所示，所述环形光源21包括底盘25和若干LED灯珠26，所述若干LED灯珠26设于所述底盘25表面并且沿底盘25圆周方向间隔均匀布置，所述若干LED灯珠26包括可见光LED灯珠261和红外LED灯珠262至少各两个并且间隔交替排列，所述底盘25圆周中心27与环形光源21的光轴重合。

参阅图3，在成像光路1中，眼底92视网膜被照明管路2照亮后，其漫反射光依次经过网膜物镜11、分光棱镜3、成像透镜组12，眼底成像在探测器13上。

参阅图4，在照明光路2中，环形光源21发出的光经过照明中继组22以及反射镜23成一次像在环形光阑24上，再经过分光棱镜3分光面反射后透过网膜物镜11，成二次像在瞳孔91内，经过眼睛的前部结构到达眼底92视网膜，在视网膜上形成均匀的照明区域。

参阅图5，人眼瞳孔91内部的环形光源21的LED灯珠像28应成像在瞳孔91内部，并与入瞳成像29在空间上分开。

本光学结构采用一块靠近成像透镜组的分光棱镜，对成像、照明两条光路合光轴，照明LED采用围绕光轴的环形光源照明。

成像光路主要由网膜物镜、成像透镜组、通孔光阑和分光棱镜构成，分光棱镜与成像透镜组紧密接触，该分光棱镜在成像光路中相当于一块厚平板。照明光路主要由网膜物镜、分光棱镜、照明中继组、环形光阑和环形光源构成，与成像光路共用网膜物镜和分光棱镜，照明中继组保证环形光源成像在环形光阑上。环形光源由LED灯珠环形排列组成，红外LED和可见光LED交替排列。成像通孔光阑紧贴分光棱镜透射后表面，照明环形光阑紧贴分光棱镜反射后表面，从而保证成像通孔光阑和照明环形光阑经过网膜物镜成像在瞳孔内且同轴，并使得照明环形光阑像与成像通孔光阑像空间上分离，使得瞳孔范围内成像光束和照明光束隔离。

为了消除网膜物镜杂散光，需要在成像光路和照明光路中合适的位置添加透光轴互相垂直的起偏器，分光棱镜应为直角偏振分光棱镜，例如分光棱镜反射S光、透射P光，则照明光路中需要添加透过S光的偏振器，成像光路中添加透射P光的偏振器，如此可以在不使用黑点板的情况下，利用偏振光照明和成像，有效消除网膜物镜的中心反射光。

本光学结构通过分光棱镜构成紧凑结构，克服传统手持式眼底照相机的缺陷，且成像质量与台式眼底相机相当，方便眼底照相的操作，提高眼底照相操作效率，节省设备成本。