基于眼模型的眼底相機的研究.pdf

1、眼底血管是人體全身唯一可以借助儀器直接觀察到的活體血管，觀察它不僅有利于眼科疾病的診斷，而且對全身性血液、代謝等許多疾病有重要的醫(yī)學參考價值。因此，多年來，人們發(fā)明使用過多種眼底檢測設備，其中眼底相機是目前應用最廣泛的儀器之一。
　　 然而迄今的眼底相機設計中，只單方面地對外部攝影系統(tǒng)進行像差校正，沒有考慮被測人眼引入的像差，特別是色差，對成像質量的影響。本文引入普適的Gullstrand-Le Grand 眼模型以模擬成像光路

2、中的被測人眼，矯正了人眼自身的色差問題，實現(xiàn)了高分辨率眼底相機的設計。
　　 本文結合不同光學器件的特性、不同眼底相機的結構要求和光學、電學設計的理論基礎，研究設計了一系列眼底相機，具體工作內(nèi)容如下：
　　 1.基于眼模型的手持式免散瞳眼底相機的光學設計。本設計引入了Gullstrand-Le Grand 眼模型，校正了人眼光學結構對成像的影響，特別是解決了人眼引入的色差對系統(tǒng)成像分辨率的影響，達到了全視場200萬像素的

3、高清晰眼底成像。為避免角膜中心曲率大的區(qū)域反射引入雜散光，還專門設計了環(huán)形光闌和共軸照明相結合的照明系統(tǒng)。該系統(tǒng)所用的光學元件均為普通的球面玻璃，可以有效降低實際的制作成本。設計結果為：視場角 30°，成像分辨率高于1201p/mm，場曲值小于0.86mm，畸變僅為7.2％，色差值小于3.5μm，并且具有較大調(diào)焦能力，對-10D至7D屈光度人眼普遍適用。
　　 2.基于眼模型的折/衍混合眼底相機的光學設計。在保證像差質量的前提下

4、，在已設計的手持式眼底相機中，引入二元衍射光學元件，利用其獨特的負色散性質，將原有系統(tǒng)簡化至5片式透鏡，并給出了具體地簡化設計過程。此系統(tǒng)視場角為28°，成像分辨率高于1201p/mm，場曲值小于0.75mm，畸變僅為7.0％，色差小于3.5μm。結果證明，衍射光學元件的引入，有效地簡化了系統(tǒng)，減小了重量和體積。
　　 3.基于眼模型的臺式眼底相機的光學設計。本設計實現(xiàn)了更大視場的眼底檢測。結合攝影系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的要求，重新設計

5、了可容許大視場入射的接目物鏡。將Gullstrand-Le Grand 眼模型加入到設計光路中，從Petzval 透鏡組出發(fā)，經(jīng)過將系統(tǒng)復雜化的優(yōu)化過程，完成了攝影系統(tǒng)的設計。照明系統(tǒng)加入新設計的接目物鏡重新優(yōu)化，得到符合條件的環(huán)形光闌。此系統(tǒng)視場角為40°，成像分辨率高于1201p/mm，場曲值最大為0.32mm，畸變?yōu)?.0％，色差僅有較大視場（0.85視場以上）處超出了艾里斑，對成像質量影響不大。
　　 4.CCD電路設計