基于眼模型的便携式眼底荧光相机设计

　　0　引言

　　眼底荧光造影( Fundus FluoresceinAngiography,FFA)是一项对眼底疾病的诊断及鉴别诊断具有重要作用的眼科诊断技术,由Novotny和Alvis于1961年首创,随后在眼科临床上迅速得到普及[1-2].它采用荧光素钠作为造影剂注入被检查者的静脉内,造影剂随血液循环至眼底血管中,受蓝光的激发而产生黄绿色荧光;利用配有特殊滤光片组合的眼底荧光相机,观察并及时拍摄眼底血液循环的动态过程.目前眼底荧光造影检查应用广泛,国际上已经有多家厂商生产出了形式多样的眼底荧光相机,但这些相机都为台式.

　　眼底荧光相机作为一个视光学仪器,人眼是这个系统的一个组成部分,在使用过程中,不可避免的要受到人眼自身像差所带来的影响.通常眼底荧光照相需要在瞳孔直径4~5 mm来照明和拍摄眼底图像[3],在这个条件下人眼附带的像差较大.而以往的设计都只是针对相机自身的摄影系统进行像差校正,忽略了人眼像差的因素,没有考虑眼底荧光相机的实际应用环境.

　　本文在眼底荧光相机的设计中,从相机的实际应用环境出发,引入了普适的Gullstrand-Le Grand眼模型[4-6]作为对人眼的模拟,综合校正了人眼及系统的像差.所设计的眼底荧光相机具有携带方便、清晰度高及调节范围较大等特点.

　　1　设计原理

　　1.1　眼底相机的结构

　　一般的眼底荧光相机由滤光系统、照明系统、摄影系统和观察瞄准系统四部分组成.

　　滤光系统[2]:眼底荧光相机中需要两块特殊组合的滤光片.一块放置于照明光路中,称为激发滤光片,它只允许荧光素的吸收光谱波长通过,而其他波长的光不能通过;另一块放置于摄影光路中,称为屏障滤光片,它必须能让荧光素的发射光谱波长通过,而屏除由眼底反射出的非荧光素发射波长的光.一个好的滤光系统要求两块滤光片在所需的光谱范围内的透过率高,且二者的光谱透过率的重叠区小于1%,这样才可以避免假荧光的出现,从而获得清晰的造影图像.

　　照明系统:采用了环形光阑和共轴式照明相结合的照明系统.由于眼底本身不发光,对其观察和成像就需要外部光源来照明.由于人眼角膜中心部分对光的反射很强,容易引起很大的杂散光,所以在照明设计中使用环形光阑,使其成像于眼瞳上,形成环形亮斑,这样光线从角膜曲率半径较小的环形区域进入,避免了大量杂散光的产生.另一方面,共轴式照明中照明系统与摄影系统共用一组接目物镜,这种方式对减少杂散光也有很大的好处,可以保证光照的均匀性.

　　摄影系统:摄影系统将眼底成像在CCD的接收靶面上[7-9].它包括接目物镜和成像物镜两部分.由于不同的人眼的屈光度各不相同,只用一组物镜很难适应各种不同的人眼,而且为了满足共轴式照明系统的要求,也需要摄影系统分为两个部分.其中,接目物镜为照明系统和摄影系统所共用,成像物镜还起着调焦的作用.