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眼底荧光造影(fundus fluorescein angiography,FFA)是一项对眼底疾病及其它身体疾病的诊断和鉴别有重要作用的眼科技术,在观察眼底血管的微细结构和血液循环状态方面具有特殊的地位。眼底荧光相机是应用于眼底荧光造影的视光学检查仪器,多年来,人们对眼底荧光相机的研制与改进一直都没有间断过。
通常眼底荧光照相时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,因而在成像质量上始终难有突破。
本文从眼底荧光相机的实际应用环境出发,引入普适的Gullstrand-Le Grand眼模型模拟人眼,综合校正人眼与系统的像差,设计了一系列高分辨率的眼底荧光相机。
1.基于眼模型的便携式眼底荧光相机光学设计。选用Nikon公司的B-2A滤光组合作为滤光系统进行光谱滤光；引入Gullstrand-Le Grand眼模型,综合考虑了人眼光学结构和外部系统的像差进行综合设计,实现了全视场200万像素的高清晰成像；采用环形光阑和共轴式照明相结合的方式照明。结果显示,本相机具有较大的调节能力,对-10D～+8D人眼普遍适用,其视场角为30°,像面成像分辨率为120 lp/mm,畸变小于5.3％。此设计轻便简单,且所用的所有透镜均为球面镜,方便加工。
2.基于眼模型的非球面眼底荧光相机光学设计。运用非球面光学理论,引入非球面光学元件,对已设计的便携式眼底荧光相机进行改进,将摄影系统由9片镜结构简化为7片镜结构。结果表明,本相机具有较大的调节能力,对-12D～+12D的人眼普遍适用,其视场角为30°,像面成像分辨率为120 lp/mm,畸变值小于3.9％。非球面光学元件的使用,有效的简化了系统,减小了系统体积和重量,提高了成像质量。
3.基于眼模型的大视场台式眼底荧光相机光学设计。本设计沿用Nikon公司的B-2A滤光组合作为滤光系统,结合摄影系统和照明系统的要求,设计了可容许大视场入射的接目物镜。将Gullstrand-Le Grand眼模型引入到设计光路中,完成了摄影系统的优化设计和采用环形光阑的共轴式照明系统设计。此系统视场角达到50°,调焦范围为-10D～+9D,像面分辨率120lp/mm,畸变小于6.6％,优于通常的眼底荧光相机。