视网膜数字成像系统及视网膜数字成像仪
阅读：1017发布：2020-10-15
专利汇可以提供视网膜数字成像系统及视网膜数字成像仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及医用光学仪器技术领域，尤其是涉及一种 视网膜 数字成像系统及视网膜数字成像仪。该视网膜数字成像系统包括照明模 块 、主光学组件和图像 传感器 模块；照明模块包括多个能够发出 波长 不同的光线的发光 二极管 ，每个 发光二极管 发出光线经主光学组件进入 眼底 ，形成照明光路；眼底将光线反射经过主光学组件在图像传感器模块上成像，形成成像光路。多个发光二极管能够发出不同波长的光线即具有不同的 光谱 波段，眼底的反射和吸收依赖于光谱，不同的波长穿透不同深度的视网膜，上述发光二极管形成的多个不同的光谱波段可以组成较宽的光谱，因此可以对视网膜的不同层进行成像，从而提供有价值的医学和诊断数据。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利，下面是视网膜数字成像系统及视网膜数字成像仪专利的具体信息内容。
1.一种视网膜数字成像系统，其特征在于，包括：照明模块、主光学组件和图像传感器模块；
所述照明模块包括多个能够发出波长不同的光线的发光二极管，每个发光二极管发出光线经所述主光学组件进入眼底，形成照明光路；
所述眼底将所述光线反射经过所述主光学组件在所述图像传感器模块上成像，形成成像光路。
2.根据权利要求1所述的视网膜数字成像系统，其特征在于，所述主光学组件包括环形反光镜和物镜；
所述环形反光镜用于将照明模块发出的光线朝所述物镜方向反射最终到达所述视网膜；
所述照明光路经过所述物镜到所述视网膜；所述成像光路经过所述物镜到达所述图像传感器模块。
3.根据权利要求2所述的视网膜数字成像系统，其特征在于，所述物镜包括若干个透镜，每个所述透镜的表面镀有防反射涂层。
4.根据权利要求3所述的视网膜数字成像系统，其特征在于，所述主光学组件还包括设置于所述成像光路路径中的折叠光路反光镜，用于将所述成像光路折叠，并使所述视网膜反射的光线到达所述图像传感器模块。
5.根据权利要求4所述的视网膜数字成像系统，其特征在于，所述主光学组件还包括横向补偿器和轴向补偿器，用于所述成像光路；所述横向补偿器设置于所述图像传感器模块与所述折叠光路反光镜之间，所述轴向补偿器设置于所述环形反光镜与所述物镜之间。
6.根据权利要求5所述的视网膜数字成像系统，其特征在于，在所述折叠光路反光镜与所述横向补偿器之间还设置有屈光度补偿器。
7.根据权利要求1所述的视网膜数字成像系统，其特征在于，还包括视标模块和分光反光镜，所述视标模块通过所述分光反光镜将光线传递到眼睛以引导眼睛的观察方向。
8.根据权利要求1所述的视网膜数字成像系统，其特征在于，还包括光学滤波器模块，所述光学滤波器模块为所述照明光路和所述成像光路提供单独的滤光器。
9.根据权利要求1所述的视网膜数字成像系统，其特征在于，所述图像传感器模块还设置有外部触发器。
10.一种视网膜数字成像仪，其特征在于，包括中央中央控制模块和如权利要求1－9中任一项所述的视网膜数字成像系统，所述中央控制模块控制连接所述照明模块和所述图像传感器模块。
视网膜数字成像系统及视网膜数字成像仪
技术领域
[0001] 本实用新型涉及医用光学仪器技术领域，尤其是涉及一种视网膜数字成像系统及视网膜数字成像仪。
背景技术
[0002] 视网膜成像技术逐渐被广泛应用在医疗和生物识别技术等领域。医学上，对视网膜病变进行及时探测、跟踪，可以对多种疾病起到有效的诊断、预警作用。在生物识别领域，视网膜具有远多于指纹、掌纹等的生物特征，可以大大提高识别精度；而且视网膜深入眼底，不容易被外界获取，具有非常高的保密性。
[0003] 视网膜成像技术已有很长的研究历史，但仍无法满足社会的需求。例如在医学领域，随着互联网的发展，远程医疗系统已经逐步成为医疗诊断不可或缺的部分，但目前常规眼底照明利用卤素或白光进行视网膜照明，照相机操作员使用光强度旋钮控制视网膜照明。明亮的白光通过瞳孔闪烁眼睛的后部，成像传感器产生视网膜的彩色图像。这种视网膜成像设备不能实现对视网膜的不同层进行成像，对于医疗诊断造成一定的障碍。
[0005] 本实用新型的目的之一在于提供一种视网膜数字成像系统，解决了现有技术中视网膜成像设备不能实现对视网膜的不同层进行成像，对于医疗诊断造成一定的障碍的技术问题。
[0006] 本实用新型的目的之二在于提供一种视网膜数字成像仪，解决了现有技术中视网膜成像设备不能实现对视网膜的不同层进行成像，对于医疗诊断造成一定的障碍的技术问题。
[0007] 针对上述目的之一，本实用新型提供以下技术方案：
[0008] 本实用新型提供的一种视网膜数字成像系统，包括：照明模块、主光学组件和图像传感器模块；
[0010] 所述眼底将所述光线反射经过所述主光学组件在所述图像传感器模块上成像，形成成像光路。
[0011] 作为一种进一步的技术方案，所述主光学组件包括环形反光镜和物镜；
[0012] 所述环形反光镜用于将照明模块发出的光线朝所述物镜方向反射最终到达所述视网膜；
[0013] 所述照明光路经过所述物镜到所述视网膜；所述成像光路经过所述物镜到达所述图像传感器模块。
[0015] 作为一种进一步的技术方案，所述主光学组件还包括设置于所述成像光路路径中的折叠光路反光镜，用于将所述成像光路折叠，并使所述视网膜反射的光线到达所述图像传感器模块。
[0016] 作为一种进一步的技术方案，所述主光学组件还包括横向补偿器和轴向补偿器，用于所述成像光路；所述横向补偿器设置于所述图像传感器模块与所述折叠光路反光镜之间，所述轴向补偿器设置于所述环形反光镜与所述物镜之间。
[0017] 作为一种进一步的技术方案，在所述折叠光路反光镜与所述横向补偿器之间还设置有屈光度补偿器。
[0018] 作为一种进一步的技术方案，还包括视标模块和分光反光镜，所述视标模块通过所述分光反光镜将光线传递到眼睛以引导眼睛的观察方向。
[0019] 作为一种进一步的技术方案，还包括光学滤波器模块，所述光学滤波器模块为所述照明光路和所述成像光路提供单独的滤光器。
[0020] 作为一种进一步的技术方案，所述图像传感器模块还设置有外部触发器。
[0021] 针对上述目的之二，本实用新型提供以下技术方案：
[0023] 与现有技术相比，本实用新型提供的视网膜数字成像系统及视网膜数字成像仪能够达到以下技术效果：
[0024] 本实用新型提供的一种视网膜数字成像系统，包括：照明模块、主光学组件和图像传感器模块；照明模块包括多个能够发出波长不同的光线的发光二极管，每个发光二极管发出光线经主光学组件进入眼底，形成照明光路；眼底将光线反射经过主光学组件在图像传感器模块上成像，形成成像光路。由于照明模块的多个发光二极管能够发出不同波长的光线即具有不同的光谱波段，眼底的反射和吸收依赖于光谱，不同的波长穿透不同深度的视网膜，上述发光二极管形成的多个不同的光谱波段可以组成较宽的光谱，因此可以对视网膜的不同层进行成像，从而提供有价值的医学和诊断数据。
[0025] 本实用新型提供的一种视网膜数字成像仪，包括中央控制模块和如上述技术方案提供的任一种视网膜数字成像系统，中央控制模块控制连接视网膜数字成像系统。该视网膜数字成像仪能够取得上述视网膜数字成像系统所能取得的所有有益效果，对眼科的治疗与诊断提供了更为便捷、可靠的手段与方法。
[0026] 本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0027] 为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028] 图1为本实用新型实施例一提供的视网膜数字成像系统的工作原理图；
[0029] 图2为本实用新型实施例一提供的视网膜数字成像仪的结构示意图。
[0030] 图标：1－照明模块；2－图像传感器模块；3－主光学组件；31－环形反光镜；32－物镜；33－折叠光路反光镜；34－横向补偿器；35－轴向补偿器；4－屈光度补偿器；5－视标模块；51－分光反光镜；6－光学滤波器模块；7－对准机构；8－前部对准模块；9－显示器及用户界面；10－中央控制模块；11－场镜；12－照明光路光圈。
具体实施方式
[0031] 下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0032] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0034] 以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0035] 实施例一
[0036] 参照图1，本实用新型实施例提供一种视网膜数字成像系统，包括照明模块1、主光学组件3和图像传感器模块2；
[0037] 其中，照明模块1包括多个能够发出波长不同的光线的发光二极管，每个发光二极管发出光线经主光学组件3进入视网膜，形成照明光路；视网膜将光线反射经过主光学组件3在图像传感器模块2上成像，形成成像光路。
[0038] 具体地，照明模块1包括一个或多个照明单元；每个照明单元具有多个发光二极管，多个发光二极管发出的光具有相互不同的波长。
[0039] 本实用新型实施例提供的视网膜数字成像系统，将从蓝色到近红外(480nm到980nm)的整个光谱分成不同的相对较窄的光谱波段，通过多个发光二极管分别发射一种波长的照明，由于视网膜的反射和吸收依赖于光谱，不同的波长穿透不同深度的视网膜，因此可以对视网膜的不同层进行成像，从而得到有价值的医学和诊断数据。
[0040] 需要说明的是，每个发光二极管光谱照射的视网膜图像被分别采集、分别收集。
[0041] 照明光路将来自照明模块1输出的光线通过瞳孔均匀散射在视网膜。照明孔径光阑控制远场范围，减小系统数值孔径以匹配照明视场的需要，且工作距离(此处的工作距离指的是物镜32表面与瞳孔之间的距离)处将产生正确内外径环于瞳孔上。照明的专用光路终止于环形反光镜31，通过该点，照明与成像光路的光束共轴合并，整个照明光路具有大约0.5的放大因子。
[0042] 照明模块1通过自身的光学耦合单元将触发发出的光传送至主光学组件3照明光路输入端，并经照明光路光圈12，照明光路目镜及场镜11成像到患者的眼睛视网膜，然后在预定立体角(视场)内照射整个视网膜。
[0043] 本实施例中的图像传感器模块2可以是CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)、CCD(Charge－coup Device，电荷耦合元件)或其他格式或技术，具有以相对较高的速度进行连拍图像记录的能力。
[0044] 另外，本实用新型至少一种实施例中的图像传感器模块2还设置有外部触发器，可以使图像拍摄与照明同步闪光采相。
[0045] 具体地，本实用新型至少一种实施例中的主光学组件3包括环形反光镜31和物镜32；环形反光镜31用于将照明模块1发出的光线反射到视网膜；照明光路穿过物镜32到视网膜；成像光路均穿物镜32到达图像传感器模块2进行信息采集。
[0046] 由照明模块1发出的光照形成环形的光线，照射在环形反光镜31上，环形反光镜31将该光线反射经过物镜32进入视网膜。
[0047] 进一步地，环形反光镜31相对于由照明模块1发出的入射光线的夹角为45°，并且，环形反光镜31相对于反射到视网膜的反射光线的夹角也为45°。
[0048] 需要说明的是，环形反光镜31可以为一体的环形结构，也可以为多个弧段构成的环形结构。
[0049] 环形反光镜31中部形成通道，方便成像光路通过。即，视网膜反射的光线经过物镜32，再穿过环形反光镜31中部的通道到达图像传感器模块2。
[0050] 进一步的，照明模块1还包括光能量监测和能量超值切断功能，每个发光二极管的输出光功率和能量都经过校准并实时监测，以实现实时监视每个发光二极管每次发光的能量并在正常或非正常运行时能量一旦达到安全能量预警极限时立即切断光源，以对患者起到绝对的安全保护作用。
[0051] 本实用新型至少一种实施例中，物镜32包括多个透镜，每个透镜的表面涂覆有防反射涂层。
[0052] 物镜32的若干个透镜可以为一个，也可以为多个。当透镜为多个时，既包括凸透镜，也包括凹透镜，通过不同的透镜组合形成本实施例中的物镜32。这种物镜32组合优化了图像性能以及分辨率，并最大限度地减少了色差。
[0053] 更进一步地，这种物镜32实现了增大本实用新型实施例所提供的视网膜数字成像系统在视网膜形成的视场，具体地，将现有的40°视场增大到60－80°，也就增大了观测范围，能够更为全面地得到视网膜的信息，提供更多更全面地医学参考数据。
[0054] 作为一种优选的实施例，物镜32的所有镜片表面均采用特殊的防反射涂层技术，以减少不必要的反射。
[0055] 需要说明的是，本实用新型至少一种实施例中所提供的视网膜数字成像系统中所有的透镜表面都采用上述特殊的防反射涂层技术。
[0056] 本实用新型至少一种实施例中的主光学组件3还包括设置于成像光路路径中的折叠光路反光镜33，用于将视网膜反射的光线反射到图像传感器模块2。
[0057] 本实施例中，图像传感器模块2和视网膜不在同一直线上，为了将视网膜反射的光线顺利传入图像传感器模块2，在成像光路的路径上设置有折叠光路反光镜33，从视网膜反射的光线经物镜32、折叠光路反光镜33到达图像传感器模块2。在此过程中，光线发生折叠，减少了成像仪器的尺寸。
[0058] 需要说明的是，这样的结构设计，在环形反光镜31与照明模块1之间的照明光路和折叠光路反光镜33与图像传感器模块2之间的成像光路相互平行，整个结构更加紧凑，操作也更加方便。
[0059] 本实用新型至少一种实施例中，主光学组件3还包括横向补偿器34和轴向补偿器35，用于上述成像光路。其中，横向补偿器34设置于图像传感器模块2与折叠光路反光镜33之间，轴向补偿器35设置于环形反光镜31与物镜32之间。
[0060] 横向补偿器34用于调整垂直于成像光路光轴的平面上的公差和对准。而轴向补偿器35，则对调整轴向偏移非常重要。
[0061] 进一步地，折叠光路反光镜33与横向补偿器34之间还设置有屈光度补偿器4。
[0062] 此处的屈光度补偿器4为动态或可调节，能够实现对焦控制，具体通过准远心镜头组来实现的，使成像光路在整个+15至－15屈光度范围内，图像尺寸变化仅在±10％以内。
[0063] 本实用新型至少一种实施例中的视网膜成像系统还包括视标模块5，用于引导眼睛的观察方向。
[0064] 视标模块5与图像传感器模块2处于相同的成像平面上，通过分光反光镜51将光线传递到眼睛，以引导眼睛的观察方向。
[0065] 但是，视标模块5与图像传感器模块2通过光束组合器将光路分开单独安装布置。注视目标的位置引导眼睛朝不同的方向看，因此允许对视网膜的不同部分进行成像。视标模块5现实位置的功能可以用不同的方法实现，例如发光二极管阵列；基于液晶显示器，或动态微镜矩阵。液晶显示器和动态微镜矩阵二者都具有高分辨率和完全可编程的图像发生器。
[0066] 本实用新型至少一种实施例中的视网膜成像系统还包括光学滤波器模块6，光学滤波器模块6为照明光路和成像光路提供单独的滤光器。
[0067] 用于自动荧光成像和其他功能的滤光器模块将为照明光束和观察光束分别提供单独的滤光器。两路滤光器，被承载在同一滤光盘的相对应的位置上。
[0069] 综上，本实用新型提供的一种视网膜数字成像系统，包括：照明模块1、主光学组件3和图像传感器模块2；照明模块1包括多个能够发出波长不同的光线的发光二极管，每个发光二极管发出光线经主光学组件3进入视网膜，形成照明光路；视网膜将光线反射经过主光学组件3在图像传感器模块2上成像，形成成像光路。由于照明模块1的多个发光二极管能够发出不同波长的光线即具有不同的光谱波段，视网膜的反射和吸收依赖于光谱，不同的波长穿透不同深度的视网膜，上述发光二极管形成的多个不同的光谱波段可以组成较宽的光谱，因此可以对视网膜的不同层进行成像，从而提供有价值的医学和诊断数据。
[0070] 实施例二
[0071] 参照图2，本实用新型实施例提供一种视网膜数字成像仪，包中央控制模块10和如上述实施例一提供的任一种视网膜数字成像系统，中央控制模块10控制连接照明模块1和图像传感器模块2。
[0072] 其中，关于视网膜数字成像系统的具体结构已在上文中做了详细介绍，此处不再赘述。
[0073] 整个视网膜数字成像仪结构还包括对准机构7、前部对准模块8以及显示器及用户界面9。
[0074] 中央控制模块10协调并控制整个装置的操作与运行(包括照明模块1、图像传感器模块2，对准机构7、前部对准模块8及视标模块5)；中央控制模块10同时管理传向显示与界面模块的所有图像；并接受并协调执行由操作者通过显示与界面模块输入的所有指令。
[0076] 中央控制模块10包括主控器和内部存储器，其中，主控器控制多个发光二极管的启动与关闭，同时主控器控制图像传感器模块2的工作，并将图像传感器模块2采集的信息存储到内部存储器。
[0077] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
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