一种用于眼底照相机检测的校准器具的制作方法

1.本技术涉及仪器检测的技术领域，具体而言，涉及一种用于眼底照相机检测的校准器具。


背景技术：

2.眼底照相机(fundus camera)是用来观察和记录视网膜病变的医用眼科光学仪器，主要对眼底表面成像，将眼底状况以黑白或彩色图像的形式保存下来。因其结构简单、操作方便、市场范围广等优点而在眼底疾病检查领域广泛应用。
3.眼底照相机的主要性能包括分辨率、视场角、屈光度、视放大率等，这些性能指标的准确性直接关系到诊断的有效性。随着技术的发展，传统的眼底照相机拥有更加精细化的分支，比如专门用于婴幼儿的眼底照相机、便携式眼底照相机、全自动眼底照相机等，而且眼底照相机包括分辨率和视场角在内的成像性能参数都有了大幅提升。因此，需要对眼底照相机的性能参数进行检测校准，以保证眼底照相机能够符合现行的国际标准和国家行业标准。
4.而现有的眼底照相机检测校准装置通常分为两大类：一类是检测校准幕布，在距离眼底照相机出瞳1m的位置处放置一含有分辨率线对、视场刻度标尺和固定长度标尺的检测校准幕布，分别观察幕布中心(视场中心处)、中部(半视场处)、边缘(最大视场处)位置的分辨率线对，根据最大可观测的视场刻度和在底片上的固定长度标尺的长度，求得设备中心、中部和边缘位置的分辨率，视场角和放大率。而这种检测校准方法通常对幕布自身的精度以及与幕布与眼底照相机间距的精度要求较高，在医院狭小的空间及拥挤的人群环境下不易实现。
5.另一类是采用模拟人眼结构的模型眼，而现有的模型眼结构较为复杂，不同厂家、不同型号眼底照相机的检测校准仪器型号规格并不统一，模型眼难以装配，不具有通用性；且通常一种模型仅能模拟一种人眼情况，导致眼底照相机检测校准的设备成本偏高，不利于普及。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于：提供一种结构简单、低成本的眼底照相机检测校准器具，并能够模拟多种眼部病变的眼底照相机校准器具。
7.本技术提供了一种用于眼底照相机检测的校准器具，该校准器具包括：固定座、支架和模型眼，支架的底部固定于固定座的上方，支架的顶部安装有模型眼，模型眼包括：前镜筒、后镜筒、仿生角膜、仿生晶状体以及分辨率板，其中，前镜筒内部设置有通孔，通孔内依次安装仿生角膜和仿生晶状体，其中，后镜筒为圆柱体，后镜筒的一侧设置有半球形腔体，后镜筒与前镜筒连接后，半球形腔体与通孔连通以模拟人眼结构，其中，多个分辨率板设置于半球形腔体的内壁。
8.上述任一项技术方案中，进一步地，前镜筒内部的通孔为直径由小至大分布的多
级通孔，其中，一级通孔设置于前镜筒的前端，二级通孔设置于一级通孔的后侧，模型眼还包括：角膜镜架以及晶状体镜架，
9.其中，角膜镜架的中心处设置有角膜安装孔，角膜镜架通过密封胶粘接于一级通孔的后侧，角膜安装孔用于安装仿生角膜，
10.其中，晶状体镜架的中心处设置有晶状体安装孔，晶状体安装孔的中线与角膜安装孔的中线重合，晶状体镜架安装于二级通孔的后侧，晶状体安装孔用于安装仿生晶状体。
11.上述任一项技术方案中，进一步地，后镜筒中半球形腔体的球心位于晶状体安装孔的中线上。
12.上述任一项技术方案中，进一步地，晶状体镜架的边缘设置有多个横向贯通通孔，以使仿生晶状体与仿生角膜之间能够填充液体介质。
13.上述任一项技术方案中，进一步地，半球形腔体的内壁上设置有多个同心圆环，同心圆环的圆心位置处设置有第一安装槽，多个同心圆环之间设置有第二安装槽，其中，不同同心圆环之间的第二安装槽沿同心圆环的径向分布，相同同心圆环上相邻的第二安装槽之间夹角为90
°
，其中，第一安装槽和第二安装槽用于安装分辨率板。
14.上述任一项技术方案中，进一步地，第一安装槽和第二安装槽为正方形凹槽，正方形凹槽的垂直中线与后镜筒的柱面平行，以使分辨率板与后镜筒的平面平行设置。
15.上述任一项技术方案中，进一步地，不同同心圆环之间的第二安装槽由内向外依次被记作次中心安装槽、次边缘安装槽以及边缘安装槽，其中，位于对侧的两个次中心安装槽中心点与同心圆环的圆心之间连线的夹角为40
°
，其中，位于对侧的两个次边缘安装槽中心点与同心圆环的圆心之间连线的夹角为80
°
，其中，位于对侧的两个边缘安装槽中心点与同心圆环的圆心之间连线的夹角为120
°
。
16.上述任一项技术方案中，进一步地，模型眼还包括：密封槽以及密封胶圈，其中，密封槽设置于后镜筒的安装端，密封槽位于半球形腔体的外侧，其中，密封胶圈安装于密封槽内，以使前镜筒与后镜筒密封连接。
17.上述任一项技术方案中，进一步地，前镜筒与后镜筒之间填充有液体介质。
18.上述任一项技术方案中，进一步地，校准器具还包括：外套筒和屈光镜架，其中，外套筒的一端套设于前镜筒的外壁，外套筒的另一端安装有屈光镜架，其中，屈光镜架的中心处设置有屈光镜安装孔，屈光镜安装孔用于安装屈光镜。
19.本技术的有益效果是：
20.本技术中的技术方案，旨在对眼底照相机分辨率、视场角和屈光度等关键性能参数进行评估，设计并制造用于眼底照相机计量的模拟眼，利用前镜筒、后镜筒以及前镜筒上设置的角膜镜架、晶状体镜架、仿生角膜和仿生晶状体，共同组成了模型眼的光学系统，以模拟真实人眼的生理学结构、光学参数和屈光特性。并通过在后镜筒不同位置处设置分辨率板，以实现眼底照相机的检测校准。通过验证本技术中的校验器具不仅可以检定传统的眼底照相机，还可以对专门用于婴幼儿的眼底照相机、便携式眼底照相机、全自动眼底照相机等进行计量检测，精度高、适用范围广、操作简单、性能稳定且便于携带。
21.在本技术的一个优选实现方式中，该校准器具上还设置有外套筒和屈光镜架，通过调整屈光镜架上屈光镜的屈光度数，用于模拟近、远视人群，提高了校验器具的适用性。
附图说明
22.本技术的上述和/或附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
23.图1是根据本技术的一个实施例的用于眼底照相机检测的校准器具的主示图；
24.图2是根据本技术的一个实施例的校准器具的剖视图；
25.图3是根据本技术的一个实施例的后镜筒的示意图；
26.图4是根据本技术的一个实施例的后镜筒的剖视图；
27.图5是根据本技术的一个实施例的分辨率板的示意图。
具体实施方式
28.为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
29.在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
30.如图1和图2所示，本实施例提供了一种用于眼底照相机检测的校准器具，校准器具包括：固定座、支架和模型眼，支架的底部固定于固定座的上方，支架的顶部安装有模型眼，模型眼包括：前镜筒5、后镜筒6、仿生角膜、仿生晶状体以及分辨率板，其中，前镜筒5为t字形圆柱体，前镜筒5内部设置有通孔，该通孔内依次安装有仿生角膜和仿生晶状体，前镜筒5水平部分的边缘设置有安装通孔。
31.本实施例中的模型眼具有以下光学技术参数：
32.①
屈光特性模拟真实人眼屈光组织，设有角膜、前房、晶状体、玻璃体腔、视网膜主要结构；
33.②
角膜前表面曲率、角膜厚度参考实际眼球，设计前表面曲率半径7.60mm、厚度0.50mm；
34.③
晶状体厚度参考实际眼球，设计值4.50mm；
35.④
视网膜曲率半径参考实际眼球，设计值12.50mm；
36.⑤
轴长参考实际眼球，设计值25mm；
37.⑥
屈光特性模拟实际人眼屈光组织，等效空气焦距17mm。基于上述条件采用zemax设计，预设参数gen(孔径大小)参考人眼清晰视物时瞳孔直径2
‑
5mm，设计入瞳直径4mm；预设参数fie(视场)参考实际人眼清晰感光区域5
‑8°
，设计最大视场2ω＝20
°
；预设参数wav(波长)参考行业标准yy 0634
‑
2008对照明光波长的普遍要求：波长介于520nm至560nm间，选择可见光范畴(f’，e，c’光)。
38.进一步的，前镜筒5内部的通孔为直径由小至大分布的多级通孔，通孔为阶梯状，通孔至少分为两级，其中，一级通孔设置于前镜筒5的前端，二级通孔设置于一级通孔的后侧，模型眼还包括：角膜镜架3以及晶状体镜架4，其中，角膜镜架3的中心处设置有角膜安装孔，角膜镜架3通过密封胶粘接于一级通孔的后侧，角膜安装孔用于安装仿生角膜。
39.具体的，本实施例中的仿生角膜采用h
‑
k9玻璃材料，使用光学加工工艺制成。利用
角膜镜架3及仿生角膜模拟人眼的角膜结构。
40.在本实施例中，晶状体镜架4的中心处设置有晶状体安装孔，晶状体安装孔的中线与角膜安装孔的中线重合，晶状体镜架4安装于二级通孔的后侧，晶状体安装孔用于安装仿生晶状体，其中，仿生晶状体采用h
‑
k9玻璃材料，使用光学加工工艺制成。
41.具体的，通过将晶状体安装孔的中线与角膜安装孔的中线重合，将两者的中线作为人眼的眼轴。
42.进一步的，晶状体镜架4的边缘设置有多个横向贯通通孔，以使仿生晶状体与仿生角膜之间能够填充液体介质。
43.具体的，通过将角膜镜架3设置于一级通孔的上方，将晶状体镜架4设置于二级通孔的上方，并调节前镜筒5中一级通孔与二级通孔之间的距离，即二级通孔的深度，使得仿生角膜与仿生晶状体之间能够形成一个空间，通过在晶状体镜架4边缘设置的多个横向贯通通孔，以便向该空间内注入液体介质，如水，便可以模拟人眼的前房。
44.本实施例中的晶状体镜架4与二级通孔之间通过螺钉进行连接，以便排除液体介质并进行清洁，保证校准器具能够正常作业。
45.本实施例中，后镜筒6为圆柱体，后镜筒6的一侧设置有半球形腔体，后镜筒6安装端的边沿设置有安装螺孔，以便与前镜筒5中的安装通孔进行配合，将前镜筒5安装于后镜筒6上，后镜筒6与前镜筒5连接后，半球形腔体与通孔连通以模拟人眼结构，其中，多个分辨率板设置于后镜筒6的半球形腔体的内壁。
46.优选的，后镜筒6中半球形腔体的球心位于晶状体安装孔的中线上。
47.本实施例利用后镜筒6中的半球形腔体模拟视网膜，通过在半球形腔体不同位置处设置分辨率板，再结合不同屈光度数的屈光镜，以模拟不同程度的近远视人群。
48.进一步的，模型眼还包括：密封槽9以及密封胶圈，密封槽9设置于后镜筒6的安装端，密封槽9位于半球形腔体的外侧，密封胶圈安装于密封槽9内，以使前镜筒5与后镜筒6密封连接，其中，前镜筒5与后镜筒6之间填充有液体介质。
49.具体的，通过将前镜筒5与后镜筒6密封连接，以模拟人眼的玻璃体腔，并注入液体介质，可以为水，也可以为其他液体，以便模拟飞蚊症等玻璃体腔液病症。
50.本实施例中的前镜筒5、后镜筒6以及前镜筒5上设置的角膜镜架3、晶状体镜架4、仿生角膜和仿生晶状体，共同组成了模型眼的光学系统，对人眼进行模拟。并通过在后镜筒6不同位置处设置分辨率板，以实现眼底照相机的检测校准。
51.本实施例中的模型眼，经过试验检测，其光学系统评价函数0.20、各视场mtf曲线在100lp/mm处的值均大于0.5、焦距16.99mm、轴长25.03mm，各项指标满足设计要求，具有良好的光学特性。
52.进一步的，如图3和图4所示，半球形腔体的内壁上设置有多个同心圆环7，同心圆环7的圆心位置处设置有第一安装槽8，多个同心圆环7之间设置有第二安装槽，其中，不同同心圆环7之间的第二安装槽沿同心圆环7的径向分布，相同同心圆环7上相邻的第二安装槽之间夹角为90
°
，第一安装槽8和第二安装槽用于安装分辨率板。
53.本实施例中，设定距离同心圆环圆心最近的一个同心圆环与圆心之间的夹角为30
°
，之后相邻两个同心圆环与圆心夹角的差值为10
°
，即视场标尺起始值30
°
，格值10
°
。设定最大视场角测试范围150
°
，可满足市面上绝大多数眼底照相机视场角的检测。
54.优选的，半球形腔体的内壁上设置有注水孔，以便向半球形腔体内注入液体介质。
55.进一步的，第一安装槽8和第二安装槽为正方形凹槽，正方形凹槽的垂直中线与后镜筒6的柱面平行，以使分辨率板与后镜筒6的平面平行设置。
56.具体的，半球形腔体的内壁上使用精密机械加工工艺，制成多个同心圆环7，并在多个同心圆环7上加工呈十字状分布的多个安装槽，包括位于同心圆环7圆心位置处的第一安装槽8，以及位于次中心、次边缘以及边缘的第二安装槽，由于第一安装槽8和各个第二安装槽水平设置，因此，可以将加工好的分辨率板以加工分辨率线对面向上的形式放置于正方形的安装槽中，胶粘固定，可对高精度的眼底照相机分辨率进行检测。
57.进一步的，不同同心圆环7之间的第二安装槽由内向外依次被记作次中心安装槽、次边缘安装槽以及边缘安装槽，其中，位于对侧的两个次中心安装槽中心点与同心圆环7的圆心之间连线的夹角为40
°
，位于对侧的两个次边缘安装槽中心点与同心圆环7的圆心之间连线的夹角为80
°
，位于对侧的两个边缘安装槽中心点与同心圆环7的圆心之间连线的夹角为120
°
。
58.具体的，设定分辨率板放置位置可观测角度为0
°‑
120
°
，因此选取视场角0
°
、40
°
、80
°
和120
°
的三个位置分别于第一安装槽8、次中心、次边缘以及边缘的第二安装槽一一对应。通过上述设置，模型眼的后镜筒6中共计设置十三个分辨率板，以实现中心分辨率及边缘分辨率的参数检测。
59.本实施例还示出了一种分辨率板的实现方式，如图5所示，分辨率板是一块2
×2×
1mm的长方体，在其正方形上表面加工微米量级分辨率线对，作为检测光学成像设备分辨能力大小的工具。
60.该分辨率板基于1951
‑
usaf分辨率板进行设计，共设10组线对，每组线对设计尺寸分别为50μm、25μm、16.667μm、12.5μm、10μm、8.333μm、7.143μm、6.25μm、5.556μm、5μm，对应分辨率分别为10lp/mm，20lp/mm，30lp/mm，40lp/mm，50lp/mm，60lp/mm，70lp/mm，80lp/mm，90lp/mm，100lp/mm。
61.进一步的，校准器具还包括：外套筒2和屈光镜架1，其中，外套筒2的一端套设于前镜筒5的外壁，外套筒2的另一端安装有屈光镜架1，屈光镜架1的中心处设置有屈光镜安装孔，屈光镜安装孔用于安装屈光镜。
62.具体的，近、远视眼大多由于晶状体屈光能力变化造成成像未落在视网膜表面；成像在视网膜之后，为远视眼；成像在视网膜之前，为近视眼。因此，为了使本实施例中的校准器具能够满足近、远视眼校准的需求，还设置了外套筒2和屈光镜架1，其中，屈光镜架1的中心处设置有屈光镜安装孔，用于安装屈光镜。通过调整不同屈光度数的屈光镜，如
±
10d、
±
5d和
±
2d屈光度，可模拟重度、中度和轻度的近远视人群。
63.根据单个折射球面屈光度公式，见公式1，联立光焦度定义式，见公式2：
[0064][0065][0066]
式中，l为物距、l
′
为像距、n1为物方折射率、n
′
为像方折射率、r为球面曲率半径、u为物方孔径角、u
′
为像方孔径角、h为入射高度。
[0067]
令入射光为平行光束，此时u＝0；当物距l为无穷大，像距l
′
趋向于像方焦距f
′
；
[0068]
又有计算公式：
[0069][0070]
可得单个折射球面屈光度计算公式3：
[0071][0072]
对于厚透镜成像，可以把其看做两个单折射球面构成的系统，根据组合光学系统成像屈光度计算公式4：
[0073][0074]
式中，d1为第一个折射球面屈光度、d2为第二个折射球面屈光度、n2为透镜折射率、d为透镜厚度。
[0075]
为计算方便，我们选取平凸/平凹透镜模拟近/远视眼，当后表面为平面时，r2→
∞，d2＝0，此时透镜厚度d可取任意值，为加工方便，取pmma材料，设计d＝3。参考配镜时的镜眼距，规定镜片后表面距模型眼角膜顶点12mm，设计结果见下表2。
[0076]
表2
[0077]
类型重度近视中度近视轻度近视轻度远视中度远视重度远视屈光度/d
‑
10
‑5‑
22510曲率半径49.175698.3512245.878
‑
245.878
‑
98.3512
‑
49.1756
[0078]
本实施例通过增加屈光镜，迫使入射的平行光在进入仿生角膜前已发生汇聚/发散，经过模型眼光学系统后聚焦在后镜筒6半球形腔体的前/后面，模拟近/远视眼。
[0079]
以上结合附图详细说明了本技术的技术方案，本技术提出了一种用于眼底照相机检测的校准器具，该校准器具包括：固定座、支架和模型眼，支架的底部固定于固定座的上方，支架的顶部安装有模型眼，模型眼包括：前镜筒、后镜筒、仿生角膜、仿生晶状体以及分辨率板，其中，前镜筒内部设置有通孔，通孔内依次安装仿生角膜和仿生晶状体，其中，后镜筒为圆柱体，后镜筒的一侧设置有半球形腔体，后镜筒与前镜筒连接后，半球形腔体与通孔连通以模拟人眼结构，其中，多个分辨率板设置于半球形腔体的内壁。通过本技术中的技术方案，提供一种能够适用于不同规格型号眼底照相机的结构简单、低成本的校准器具，并能够模拟多种眼部病变，提高校准器具的可靠性。
[0080]
在本技术中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0081]
附图中的各个部件的形状均是示意性的，不排除与其真实形状存在一定差异，附图仅用于对本技术的原理进行说明，并非意在对本技术进行限制。
[0082]
尽管参考附图详地公开了本技术，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本技术的应用。本技术的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本技术保护范围和精神的情况下针对实用新型所作的各种变型、改型及等效方案。