眼底カメラの設計 - cybernet...ora 16-sep-04 22.73 mm 黒点板の結像性能 黒点板...
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（株）ニデック（株）ニデック 技術開発部技術開発部星野秀隆星野秀隆
眼底カメラの設計眼底カメラの設計
1.1.眼底ｶﾒﾗの撮影法眼底ｶﾒﾗの撮影法
2.2.全体の構想全体の構想
3.3.眼底ｶﾒﾗの設計（対物レンズ）眼底ｶﾒﾗの設計（対物レンズ）
4.4.眼底ｶﾒﾗの設計眼底ｶﾒﾗの設計
5.5.検証検証
6.6.まとめまとめ
目次目次
1.1.眼底の撮影法眼底の撮影法
照明光束照明光束
撮影光束撮影光束
角膜角膜 水晶体水晶体
断面図断面図
ポイントポイント
・角膜，水晶体で撮影・角膜，水晶体で撮影光束と照明光束とが光束と照明光束とが重ならないこと。重ならないこと。
フレアのない画像フレアのない画像 周辺にフレアのある画像周辺にフレアのある画像
←←瞳孔上での断面瞳孔上での断面
H.M.H.M.
光源光源
絞り絞り対物ﾚﾝｽﾞ対物ﾚﾝｽﾞ
照明ﾚﾝｽﾞ照明ﾚﾝｽﾞ
ﾘﾝｸﾞｽﾘｯﾄﾘﾝｸﾞｽﾘｯﾄ ←←ﾘﾝｸﾞｽﾘｯﾄの形状ﾘﾝｸﾞｽﾘｯﾄの形状（注：円環状の絞り）（注：円環状の絞り）
↑↑瞳孔共役の絞り瞳孔共役の絞り
2.2.全体の構想全体の構想CCDCCD
黒点板黒点板光源光源
コンデンサーレンズコンデンサーレンズリレーレンズリレーレンズリングスリットリングスリット
フォーカスチャートフォーカスチャート
フォーカスレンズフォーカスレンズ
絞り絞り リレーレンズリレーレンズ
対物レンズ対物レンズ
照明ﾚﾝｽﾞ照明ﾚﾝｽﾞ
ポイント
1.対物レンズの設計が大事→フレア，撮像性能に影響
2.照明レンズの設計→フレアに影響
3.撮像系の設計→撮像性能に影響
ﾘﾝｸﾞｽﾘｯﾄﾘﾝｸﾞｽﾘｯﾄ
黒点板黒点板
光源光源
絞り絞り対物ﾚﾝｽﾞ対物ﾚﾝｽﾞ
撮像素子撮像素子
ポイントポイント
・・H.M.H.M.がが平板の場合裏面平板の場合裏面
反射が問題になる。反射が問題になる。
→→プリズムにした場合、ププリズムにした場合、プリズムの表面での反射がリズムの表面での反射が問題になる。問題になる。
→→中央に遮光部（黒点）を中央に遮光部（黒点）をもつものを用いて反射をもつものを用いて反射を防ぐ。防ぐ。
ﾘﾝｸﾞｽﾘｯﾄﾘﾝｸﾞｽﾘｯﾄ
断面断面
絞り絞り対物ﾚﾝｽﾞ対物ﾚﾝｽﾞ
撮像素子撮像素子
黒点板黒点板
光源光源
利点利点
CUBICCUBICに比べ、プリズムに比べ、プリズム
上方での反射除去に余裕上方での反射除去に余裕があり、プリズムへの要求があり、プリズムへの要求精度が下がる。精度が下がる。
フレアのない画像フレアのない画像 中央にノイズ光のある画像中央にノイズ光のある画像
CCDCCDフォーカスレンズフォーカスレンズ
絞り絞り リレーレンズリレーレンズ
対物レンズ対物レンズ
ff対物対物 ffフォーカスフォーカス
正視眼正視眼
ffリレーリレー
近視眼近視眼 遠視眼遠視眼
黒点板黒点板光源光源
コンデンサーレンズコンデンサーレンズリレーレンズリレーレンズリングスリットリングスリット
フォーカスチャートフォーカスチャート
照明ﾚﾝｽﾞ照明ﾚﾝｽﾞ
フォーカスチャートフォーカスチャート
赤外不透過赤外不透過
可視透過のコート可視透過のコート
3.3.眼底ｶﾒﾗの設計（対物ﾚﾝ眼底ｶﾒﾗの設計（対物ﾚﾝ
ｽﾞ）ｽﾞ）絞り絞り対物ﾚﾝｽﾞ対物ﾚﾝｽﾞ
撮像素子へ撮像素子へ
黒点板黒点板 考慮する性能考慮する性能
・撮像性能・撮像性能
・瞳結像性能・瞳結像性能
・黒点板の結像性能・黒点板の結像性能
ZOOM1 Scale: 1.90Position: 1
ORA 16-Sep-04
13.16 MM
●像結像性能
WD
第一空中像
ZOOM2 Scale: 1.20Position: 2
ORA 16-Sep-04
20.83 MM
●瞳結像性能
WD
絞り
ZOOM3 Scale: 1.10Position: 3
ORA 16-Sep-04
22.73 MM
●黒点板の結像性能
絞り黒点板
照明レンズ
4.4.眼底カメラの設計眼底カメラの設計 11）照明系）照明系
黒点板黒点板光源光源
コンデンサーレンズコンデンサーレンズリレーレンズリレーレンズリングスリットリングスリット
フォーカスチャートフォーカスチャート
照明ﾚﾝｽﾞ照明ﾚﾝｽﾞ
f2f2
f1f1f1f1
f2f2
正視眼正視眼考慮する性能考慮する性能
・撮像性能・撮像性能
・瞳結像性能・瞳結像性能
黒点板黒点板光源光源
コンデンサーレンズコンデンサーレンズリレーレンズリレーレンズリングスリットリングスリット
フォーカスチャートフォーカスチャート
照明ﾚﾝｽﾞ照明ﾚﾝｽﾞ
f1f1
f2f2f2f2f1f1
正視眼正視眼
考慮する性能考慮する性能
・撮像性能・撮像性能
・瞳結像性能・瞳結像性能
CCDCCDフォーカスレンズフォーカスレンズ
絞り絞り リレーレンズリレーレンズ
対物レンズ対物レンズ
ff対物対物 ffフォーカスフォーカス
正視眼正視眼
ffリレーリレー
近視眼近視眼 遠視眼遠視眼
4.4.眼底カメラの設計眼底カメラの設計 22）撮影系）撮影系
考慮する性能考慮する性能
・撮像性能・撮像性能
CCDCCDフォーカスレンズフォーカスレンズ
絞り絞り 理想レンズ理想レンズ
対物レンズ対物レンズ
ff対物対物 ffフォーカスフォーカス ffリレーリレー
近視眼近視眼 遠視眼遠視眼
考慮する性能考慮する性能
・撮像性能（正視，近視，正視の場合ごと）・撮像性能（正視，近視，正視の場合ごと）
5.5.検証検証 11）黒点影について）黒点影について
黒点板黒点板
黒点板あり黒点板あり
照明系の投影ﾚﾝｽﾞ照明系の投影ﾚﾝｽﾞ
黒点板付近で黒点板付近での光束の様子の光束の様子
黒点板なし黒点板なし
リングスリットリングスリット
光源光源正視眼正視眼
リングスリットリングスリット照明系の投影ﾚﾝｽﾞ照明系の投影ﾚﾝｽﾞ
黒点板黒点板
030905.illumination.color.len
SURFACE 14
ORA 05-Sep-03
.625 MM
X= 0.000
Y=0.0
00
光源光源
0.80
0.90
1.00
1.10
0 1 2 3 4
画角（半角）[°]
比率
シミュレーション値
測定値
5.5.検証検証 22）周辺フレアについて）周辺フレアについて
・CODEⅤには散乱面の設定がないため、工夫が必要
・照明解析を使って検証できないだろうか？
・照明解析を2回行うことで検証した。
瞳孔付近での光束瞳孔付近での光束
光源光源
コンデンサーレンズコンデンサーレンズリレーレンズリレーレンズリングスリットリングスリット
フォーカスチャートフォーカスチャート
照明解析にて照明解析にて
・角膜前面・角膜前面
・瞳孔・瞳孔
・水晶体後面・水晶体後面
の各断面で光束を調べる。の各断面で光束を調べる。
瞳孔付近での光束瞳孔付近での光束
絞り絞り
光源光源
照明解析にて照明解析にて
・角膜前面・角膜前面
・瞳孔・瞳孔
・水晶体後面・水晶体後面
の各断面で光束を調べる。の各断面で光束を調べる。
照明光束照明光束
撮影光束撮影光束
角膜角膜 水晶体水晶体
断面図断面図←←22つの結果を重ね合わせて、つの結果を重ね合わせて、
交わる箇所がなければ良い。交わる箇所がなければ良い。
5.5.まとめまとめ
・仕様にあう形で全系の構成を考える。
・CODEⅤを使用してレンズに肉付けをおこなう。
・設計した系をCODEⅤを使用して検証する。
ENDEND
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