免散瞳眼底照相机的精密调焦

    1 引 言

    眼底视网膜血管网络是人体唯一能进行直接观察的小动脉、小静脉血管网络,它可以直接反映出冠心病、高血压、脑溢血、动脉硬化等疾病。因此,眼底病变不仅仅是眼病,而且也是全身多种疾病早期诊断的重要依据。眼底检查设备如眼底OCT成像系统[1]、眼底照相机是用来观察和记录眼底状况的眼科医疗光学仪器,它们分别从纵像和横向将眼底图像记录和保存下来。

    目前国外的眼底相机生产商如TOPCON、ZEISS、NIDEK等公司已经推出了免散瞳的眼底照相机,患者在检查眼底时不用药物散瞳,给患者和医生带来了很多便利之处,国内也有一些眼底照相机生产厂商,但还没有研制成功免散瞳的眼底照相机。免散瞳眼底照相机是一个光、机、电、软件技术相结合的高科技产品,其研制过程中需要解决一系列关键技术问题,主要有:杂光和鬼像的消除和控制[2-3],眼底图像的处理和变换[4-6],红外光观察眼底情况下的精确调焦技术,等等。对于精确调焦技术,可以对捕获的图像进行处理,判断图像清晰度实现自动聚焦[7-8],但眼底照相机在对眼底进行观察时,由于光强较弱,得到的眼底图像较暗,不能很好地分辨眼底像的细节,也就不能依据眼底图像进行精确调焦,本文采用双光楔裂像调焦技术,将一条矩形狭缝视标投影成像到视网膜上,依据狭缝视标在视网膜上所成像的分布情况决定调焦的方向和调焦量的大小,具有操作简单、调焦精度高等优点。

    2 免散瞳眼底照相机工作过程

    图1为免散瞳眼底照相机光学系统,主要包括照明光路、观察光路、照相光路、调焦用视标投影光路等。工作过程主要包括:

    (1)用红外光照亮眼底,在光路中表现为先开启卤素灯,卤素灯发出的光线通过红外滤片、聚光镜1、环形光阑、照明物镜、中空反光镜、接目物镜等照亮眼底。由于进入人眼的光为红外光,眼睛感受不到明显的光刺激,不会缩瞳,病人在进行眼底检查时就不需要进行药物散瞳,给病人和操作医生带来很多便利之处。

    (2)进行眼底观察和精密调焦,在光路中实现为:被红外光照亮的视网膜经过人眼屈光系统、接目物镜、中空反光镜、孔径光阑、视度补偿镜、观察物镜成像在红外CCD上,CCD将图像信息经过控制箱传输到电脑中,最后显示在电脑屏幕上,从而实现眼底观察的目的。此时光相对比较弱,最终呈现在电脑屏幕上的眼底影像比较暗,不能很好地分辨眼底像的细节,也无法判断眼底是否精确聚焦到CCD上,因此需要专门的调焦用视标投影光路将特征标志成像到眼底,由此在屏幕上同时显示这些特征标志,然后根据屏幕上特征标志的分布情况来精确调焦。