近红外眼底相机的设计

论文摘要

眼底相机（Fundus Camera）具有结构简单、图像直观性强和可靠性高等特点,成为目前临床医学对患者眼底检测的主要仪器之一。随着现代科学的不断发展,眼视光学对眼底成像技术提出了更高的要求,眼底相机也被赋予了新的应用和使命。本文在对传统眼底相机的工作原理深入理解的基础上,结合人眼的结构和光学特性,选择了近红外光源对眼底进行照明和成像。然后,运用理想光学物像关系建立了眼底相机成像光路的近轴模型,并计算出采用内调焦方式对-10D～+10D屈光度人眼成像时调焦镜的移动量,从调焦曲线可以看出近似为线性调焦。最后,使用ZEMAX软件模拟了基于LIOU眼模型的眼底相机成像光路,系统景深为120μm,分辨率约为7μm,基本满足成像要求。分析并解决了照明光路对成像质量产生影响的因素,通过计算得出眼底相机照明光路的近轴模型,然后使用ZEMAX软件对照明光路进行了仿真。最后,在光路设计完成的基础上,对近红外眼底相机各光学零件完成了套样板和公差分析的处理,并根据国家标准绘制出光学零件图,以便进行生产加工。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 眼底检测技术简介
• 1.2.1 检眼镜
• 1.2.2 眼底相机
• 1.2.3 激光扫描检眼镜
• 1.2.4 光学相干层析成像
• 1.3 眼底相机的新发展
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 2 眼底相机的基本原理
• 2.1 眼睛的结构和光学特性
• 2.1.1 人眼的结构
• 2.1.2 人眼的光学特性
• 2.2 对眼底成像产生影响的因素
• 2.2.1 角膜的反射光
• 2.2.2 瞳孔的限制和光源的安全使用
• 2.2.3 杂光和鬼像
• 2.3 眼底相机的工作原理
• 2.4 本章小结
• 3 眼底相机成像光路的设计
• 3.1 光源和探测器CCD的选择与匹配
• 3.1.1 光源的选择
• 3.1.2 光源的安全使用
• 3.1.3 CCD的选择与匹配
• 3.2 成像光路的结构参数
• 3.2.1 视场、放大率和工作距
• 3.2.2 景深和分辨率
• 3.2.3 调焦方式
• 3.3 成像光路的设计
• 3.3.1 模型眼的建立
• 3.3.2 成像系统的模拟
• 3.3.3 像质评价
• 3.4 本章小结
• 4 眼底相机照明光路的设计
• 4.1 照明光路的关键
• 4.1.1 角膜反射光的屏蔽
• 4.1.2 杂光和鬼像的控制
• 4.1.3 照明均匀度和中空反射镜
• 4.2 照明光路的设计
• 4.2.1 照明近轴光路的设计
• 4.2.2 照明系统的仿真
• 4.2.3 黑点板的位置和大小
• 4.3 照明光路的评价
• 4.4 本章小结
• 5 眼底相机的公差分析
• 5.1 套样板
• 5.2 公差分析
• 5.3 光学零件图
• 5.4 本章小结
• 6 结束语
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 不足和展望
• 致谢
• 参考文献