设计了一个视场角为30°的免散瞳立体成像眼底相机的光学系统。系统由成像系统和照明系统组成,在成像系统中,设计了新型眼底立体成像光学结构,并加入前置物镜来提高成像分辨率;在照明系统中,通过设置环形光阑来避免角膜反射光的产生,并加入黑点板来消除网膜物镜产生的杂散光。研究结果表明,该系统不仅可以实现眼底视网膜图像的多角度同步采集,还可以实现眼底视网膜6×10 ⁶ pixel的高清成像。系统对正常人眼的物方分辨率高于200 lp/mm,系统总长为290 mm,场曲值小于28 μm,畸变仅为-4.9%。系统具有较强的调焦能力,能对-7~+5 m ^-1屈光度人眼的眼底进行清晰成像。

设计了一种具有40°视场角的手持式免散瞳眼底照相机,可用来拍摄视网膜图像。相机光学系统由照明系统和成像系统组成,其中照明系统设有可见照明光源和红外对焦光源,采用红外光源对焦可以不用药物对眼睛进行散瞳处理。照明光源采用独特的环形LED,将环形LED光源成像于人眼的瞳孔之上,避免照射到角膜上发生反射作用。在成像系统中设置调焦镜,具备±15D的屈光度补偿功能。成像光学系统的点列图均方根值小于2.8 μm,场曲小于0.2 mm,畸变小于0.6%,在70 lp/mm处各视场处的调制传递函数均高于0.4。使用Zemax光学设计软件的成像模拟功能,在光学系统的像面上清晰地再现了原图。该相机可以应用于眼科医学行业,为疾病的预防和康复服务。

为实现糖尿病视网膜病变（糖网）的自动筛查，建立了基于免散瞳眼底图像的糖网自动筛查方法。该方法包括视盘定位及提取、糖网白色病灶（硬性渗出、棉绒斑）自动检测以及微动脉瘤与视网膜内出血的自动检测。在此基础上设计并实现了基于免散瞳眼底图像的糖网自动筛查系统。利用已实现的系统对临床采集的7 687个样本共15 374幅眼底图像进行糖网自动筛查，对样本个体的检测结果为：灵敏度96.46%，特异性96.07%，平均处理时间57.87 s。测试结果表明，所构建的基于免散瞳眼底图像的糖网自动筛查系统满足英国糖尿病协会提出的糖网自动筛查标准（最低灵敏度80%，最低特异性95%）。

为实现免散瞳眼底相机在被观测眼底图像较暗情况下的精确调焦,提出了双光楔裂像调焦方法。采用该调焦方法,将一条矩形狭缝视标投影成像到视网膜上,在双光楔的作用下,通过矩形狭缝上下两半部的光线传播方向不同,根据上下两半条矩形狭缝在视网膜上所成像分离的方向和大小决定调焦的方向和调焦量的大小,将视网膜上两半条矩形狭缝像调焦到位于一条直线上。实验结果表明:相对于直接观测眼底细节进行调焦来说,双光楔裂像调焦方法能使调焦精度提高50度(0.5 m-1)以上。这种调焦方法具有精确度高、操作简单等优点。