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眼底是唯一可直接进行无创观察的人体内部生理组织,对眼底进行检查可以准确判定多种眼部疾病和全身性疾病。目前医生对患者进行眼底检查主要使用眼底相机,但现有眼底相机拍摄的眼底图像是二维的,无法真实地展示眼底的三维空间关系,这使得眼底病灶的几何形态和空间坐标均无法被医生准确而详尽地观察,从而可能导致误诊。眼底的三维重建可以辅助医生对眼底病变进行定性和定量分析,解决二维图像缺失三维信息的问题。高精度的眼底三维重建需要高像质的视网膜图像对,而现有单目眼底相机均无法采集到高像质的视网膜图像对,因此研制立体成像眼底相机对眼底三维重建具有非常重要的意义。本文分别根据平行式显微镜成像原理和格里诺式体视显微镜成像原理,设计出两种新型立体成像眼底相机光学系统,仿真表明可以实现对眼底视网膜图像的双角度同步采集,具体内容如下:(1)设计了一种台式立体成像眼底相机光学系统。本光学系统可以从不同角度同时拍摄同一眼底视网膜区域的图像,使采用立体视觉方法进行视网膜三维重建成为可能。本光学系统由照明系统和成像系统两大部分组成,在照明系统中,采用医用暗光源对眼底进行照明,并将光源设计成环形,以提高光能利用率和避免角膜杂散光的产生;在成像系统中,使用两种光学眼模型来模拟被测人眼,运用平行式体视显微镜成像原理设计分光结构。仿真结果表明,本光学系统的各视场MTF值在951p/mm处均大于0.2,色差矫正符合设计要求,场曲值最大为100μm,畸变值最大为-3%,且成像系统调焦能力较强,能对-10D～+5D的人眼清晰成像,光学系统总长为480mm。(2)为了实现立体成像眼底相机的小型化,根据格里诺式体视显微镜成像原理,本文设计出一种便携式立体成像眼底相机光学系统,并在本光学系统中引入前置物镜来提高成像分辨率。为了简化本光学系统设计复杂度和提高成像性能,采用分段设计和逆向设计相结合的思路设计本光学系统初始结构,并采用全局优化与锤形优化相结合的策略对本光学系统进行优化。仿真结果表明,本光学系统的各视场MTF值在110lp/mm处均大于0.2,场曲值最大为18μm,系统畸变值最大为-2.2%,且成像系统具有较大色差矫正和调焦能力,能对-10D～+5D的眼底清晰成像,光学系统总长为270mm。