手机式直接眼底镜

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手机式直接眼底镜(检眼镜)
1 眼底镜介绍
检眼镜是用于检查眼屈光介质和视网膜的仪器,一般传统的直接检眼镜的角视野 范围约为 10°~12°,对被观察对象的放大倍数约为 15 倍左右,能在高倍放大的情况 下观察较小范围的眼底像。
检眼镜的国家专业标准:a、由镜头、手柄和电源三部分组成;b、有 0.2~4mm 范 围内不同直径的光阑,其数目不少于两个;c、距反射镜面 150mm 处其照度应不低于 80Lux。
3.2 MTK 手机开发板
深圳瑞声科技公司可提供 MTK 手机开发板,整套开发板的价格在 6500 人民币左 右,开发板可配置以下的任一种芯片:MT6253,MT6235,MT6223D,MT6223D+DSP, MT6225,开发板及平台包括的功能和清单如下:
产品功能: MP3 功能,MP4 功能,WAP 功能,手写输入,MMS 彩信、双卡双待,支持 CAMERA,T-FLASH 卡, 跑马灯。蓝牙,收音机,JAVA,QQ,MSN,来电防火墙,Wi-Fi,股票通,游戏,电子像册、金山词 霸、电子书阅读,语音王,甩歌甩屏。 硬件特性: 1、CPU 2、TFLASH 卡接口 3、TFT LCD 4、4 线触摸屏接口 5、双声道音频输出 6、一个 Camera 开发系统软件清单: 1、手机程序量产源代码 2、烧写程序下载工具 flashtool 3、ads1.2 ,ads1.2update,activeperl:编译工具和辅助工具 4、Trace 工具:catcher
感光面积
4.9mm×3.7mm
4.9mm×3.7mm
像素
768×494
470K(总)
470K(总)
500×582
2.3 无线传输
功能目标:由摄像头采集的眼底照片通过无线传输的方式上传至服务器。当前无 线通信技术的种类有很多,使用较广泛的红外数据传输(IrDA)、蓝牙(Bluetooth)和无线 局域网 802.11(Wi-Fi)。同时还有一些新的近距离无线技术标准,他们分别是:Zigbee、 无线 1394、短距离通信(NFC)、超宽频(Ultra Wide Band)、WiMedia、GPS、DECT 和专
天津刘春红 92 年申请专利:新型手持式眼底镜,其基本特征是由物镜,目镜,光 导纤维,照相机,调焦系统,分光系统,电源开关组成。
2 手机式直接眼底镜
手机式直接眼底镜是集传统光路,照明系统,成像拍摄系统和无线传输功能为一
体的新型眼底诊查手持终端设备,该设备将涉及机械、光学、电子、软件工程及无线 通信等学科领域。
通过对开发板的使用,可直观地了解 MTK 芯片的功能,从而指导将芯片模块运 用至手机式直接眼底镜中。
3.3 开发板使用方案
开发板中提供的摄像头是 30 万像素,芯片的最大支持是 200 万像素,开发板中 提供的接口是板对板的连接器,针对单独购买的高分辨率摄像头需自己做一块用于转 接的电路板。芯片本身具有 24M 空间,可外置 TF 卡,支持 4G,摄像头拍摄的照片默 认存至 TF 卡中。MT6235 芯片带有 Wi-Fi 底层驱动,可通过无线路由与服务器设备进 行组网。由于 Wi-Fi 无线传输模块是一种被访问的数据传输机制,一般情况下(应用 软件除外)无法形成主动发送—应答接收的模式,只能通过 Wi-Fi 终端实现寻找服务 器、形成类似网上邻居的模式,再在服务器释放读写权限的条件下主动存入图片。从 TF 卡复制或至剪切的至服务器的控制过程是通过 C 语言编程实现,也是独立开发的核 心部分之一,开发板的使用方案可直接被运用至 MTK 芯片组。
4.1 Zigbee 技术
Zigbee 是一种无线连接技术的商业化命名,该无线连接技术主要解决低成本、低 功耗、低复杂度、低传输速率、近距离的设备联网应用。 其中低传输速率将会影响手 机式眼底检眼镜使用的主要因素。
Zigbee 标准基于 802.15.4 协议栈而建立,具备了强大的设备联网功能,它支持三 种主要的自组织无线网络类型,即星型结构、网状结构(Mesh)和簇状结构(Cluster tree), 特别是网状结构,具有很强的网络健壮性和系统可靠性。
有限公司
限公司
限公司
技有限公司
传感器大小
1/3 英寸
1/3 英寸
1/3 英寸
1/3 英寸
最低照度
0.05 Lux
0.015 Lux
0.015 Lux
0 Lux
信噪比
大于 48dB
50~58 dB
52~60 dB
大于 48dB
源自文库
规格 PCB
38mm×38mm 42mm×42mm 32mm×32mm 38 mm×55 mm
2.1 成像光路
图 1 是传统的梅氏检眼镜光路理论图,其中聚光镜一般为平凹镜,为减少像散, 平的一面朝向灯泡。灯泡的灯丝应位于聚光镜的焦面上,以使光线在通过聚光镜后形 成平行光,光阑直径一般为 1mm;棱镜的作用是使光线汇聚和转向,照亮眼底。手持 式眼底检眼镜便是在原检眼镜的窥孔位置放置透镜,使眼底的图像在 CCD 上聚焦成像。
图 1 手机式直接检眼镜光路原理图
2.2 成像拍摄
功能目标:运用模块化的单板摄像头采集照片,该模块应带有数据传输接口,拥
有一定大小的存储空间用于暂存图片信息。选择摄像头得先从感光传感器入手,了解
并区别当前被普遍采用的两种图像感光传感器——CCD 和 CMOS,如表 1。 表 1 感光传感器比较
图像传感器
CCD
CMOS
数字数据传送方式
以行为单位的电流信号
以点为单位的电荷信号
灵敏度


成本


分辨率


噪声


功耗


套件体积


成像速度


在光照条件很差的环境中,一般采用以下方案拍摄清晰的图像:a、普通低照度 CCD 黑白摄像机+红外灯;b、彩色转黑白摄像机+红外灯;c、红外低照度彩色摄像机; d、低速快门摄像机;e、超低照度摄像机。现在的摄像机从 0.001Lux 到 1Lux 的都有, 众说纷纭,当 Lux 值在 0.001 的时候,基本已经达到星光级照度。
3.1 MTK 芯片
目前 MTK 芯片分有三大类:电源芯片(MT6305,MT6318)、射频芯片(MT6129, MT6139)和 CPU 芯片(MT6235,MT6253 等)。
MT6253 是第一款 GSM/GPRS 手机单芯片解决方案(SOC),集成了数字基频(DBB)、 模拟基频(ABB)、电源管理(PMU)、射频收发器(RF Transceiver)等手机芯片基础元器件, 亦支援 Fancy UI 架构和 VRE 中间件,有 MP3 功能,能支持 130 万像素手机相机、高 速 USB、触摸屏(Touch Panel)、双卡双待(dual-SIM)以及丰富的多媒体应用功能,是迄 今为止整合度最高、应用功能最丰富的手机单芯片。
视网膜对光的反射率比较低,应选用低照度的摄像头,具体的参数要求由从人眼
反射的实际光强决定。通过查阅资料列出了以下几种照度较低的单板摄像头,如表 2 所示。
表 2 各种低照度摄像头比较
型号
SONY CCD PK-80H CMOS PK-10H COMS LG CCD 红外
公司
深圳鸿鑫泰科技 敏通企业股份有 敏通企业股份有 深圳尔盛电子科
用无线系统等,他们都有其各自的特点分别适合不同的运用场合。目前被常用的几种
无线网络标准的比较见表 3。基于表中参数,并考虑到设备中获得的将是高分辨率的
图像,图像比较大,传送时应具备较高的数据传输速率,传输速率达 11000kbps 的 Wi-Fi
满足了图像传输的条件,而且在使用过程中可以灵活地加入或离开局域网,所以手机
5、手机工程测试工具: META (Mobile Engineering Testing Architecture) is designed to provide the functionality of RF testing, NVRAM access testing, speech related testing of advanced feature melody and voice memo.
直接检眼镜包括照明系统和观察系统两部分,照明系统包括灯泡、聚光透镜和反 射镜;观察系统包括窥孔和聚焦(补偿)系统。
早期检验镜在照明系统中插入绿色滤光片,也称无赤光滤光片,它可滤除长波光 线,因此可以增加视网膜血管和背景的对比度,从而更有利于检查者确定是视网膜损 害还是脉络膜损害。
现代检眼镜观察系统中的聚焦(补偿)系统是用于补偿或中和检查者和被检查者 两者结合的屈光不正,以获得对被检查者眼底的清晰观察,一般通过一些具有不同屈 光力透镜的补偿镜片转盘实现。
6、UI 制作工具: MCT 开发系统硬件清单: 1、开发用手机板 2、烧拷线一条 3、USB 线一条 4、旅行充电器一个 5、锂电池两个 6、硬件原理图 开发系统文档清单: 1、mtk 软件培训(MTK_Training) 2、mtk 软件系统和调试 (SW System and Debug ) 3、mtk 软件 MMI 设计(MMI Design Doc0 4、mtk 软件设备驱动(Device Driver) 5、Mtk 手机校准(Factory) 6、Mtk 手机工具使用说明(Tool Document)
标准
1XRTT/CDMA
802.11b
802.15.1
802.15.4
应用重点
广阔范围 声音&数据
Web,Email, 图像
电缆替代品
监控&控制
系统资源
16MB+
1MB+
250KB+
4KB-32KB
电池寿命(天)
1至7
0.5 至 5
1至7
100 至 1000+
网络大小
1
32
7
255/65000
带宽(Kb/s)
式眼底检眼镜的图像无线传输优先选用 Wi-Fi 技术标准。此外 Zigbee 的各项参数指标
理论上也能满足设备正常工作的需求,Zigbee 技术可通过增加路由节点,扩大覆盖范
围,且节点组网非常稳定、灵活。
表 3 无线网络标准的比较
市场名
GPRS/GSM
Wi-FiTM
BluetoothTM
ZigBeeTM
4 备选方案二:功能独立式模块
区别于方案一,放弃使用已有的功能集成芯片,搭建功能独立的拍照及图像传输
模块,摄像头的选择方案参见 2.2 节,在单板摄像头模块上添加拍照、存储等控制功能; 应用 Zigbee 技术将节点(手持终端设备)与中心控制器(服务器)自动组网,把采集的照片 主动发送至中心控制器。
MT6235 支持 GSM 、GPRS、WAP、Wi-Fi、MP3、MP4、TV OUT 功能,200 万 像素的拍照功能,内置电源管理。针对手机式直接眼底镜对高分辨率摄像头控制处理 器和无线数据传输功能的要求,MT6235 芯片模块为最佳选择。此外,MT6235 支持 nand flash 存储,nand flash 的写入速度较高。
64-128+
11000+
720
20-250
传输距离(米)
1000+
1-100
1-10+
1-100+
成功尺度
覆盖面大,质量 速度,灵活性 价格便宜,方便 可靠,低功耗
3 备选方案一:整体式芯片模块
手机式直接眼底镜,即在原有的直接眼底镜上加入类似手机拍照和发送的功能, 或者在一些具有手机功能的设备中加入光路控制和照明系统,但新功能的基本核心部 分都是手机芯片模块组,该模块需提供高分辨率摄像头接口及控制处理芯片、通信子 模块接口及外接存储器接口。联发科是全球 IC 设计领导厂商,专注于无线通讯及数位 媒体等技术领域。该公司提供的晶片整合系统解决方案,包含无线通讯、高解析度电 视、光储存、DVD 及蓝光等相关产品,市场上均居领导地位。发展比较成熟的联发科 MTK 手机芯片模块组将成为本方案的首选。
Zigbee 可应用于以下一些场合:a、无线传感器网络 WSN;b、带负载管理功能的 自动抄表(ARM)系统;c、智能交通、油气生产遥测控制通信系统;d、监控照明、HVAC 和写字楼安全;e、农田耕作、环境监测、水流水文监测无线通信;f、工业制造、过程 控制遥测遥控;g、对病患、设备及设施进行医疗和健康监控;h、家庭监控、HVAC、 安防报警系统运用;i、军事应用,包括战场监视和机器人控制;j、汽车应用,配合传 感器网络报告汽车所有系统的状态。
一般检眼镜的窥孔直径为 3mm,观察系统光路轴线固定在稍偏离于照明光路轴线 的一侧,该方法可排除观察视野一侧的角膜反光,这种反光的强度和位置由以下几个 参数决定:a、照明光路与观察光路之间的夹角;b、检查者与被检查者之间的距离;c、 照明系统光阑的大小;d、窥镜直径的大小。理想的检眼镜设计确保观察视场与照明视 场大小相等。
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