CN101254092B - 眼科摄影装置 - Google Patents

Abstract

一种眼科摄影装置，其包括：光源，其具有被构造成发出不同波长的光的两种或多种类型的发光二极管(LED)发光元件；照明光学系统，其被构造成用光源发出的光照明被检者的眼睛的眼底；成像光学系统，其被构造成通过由照明光学系统照明的被检者的眼睛的眼底反射的光形成眼底像；以及控制单元，其被构造成控制光源，使得在观察所形成的眼底像时以及在所形成的眼底像作为静止像被拍摄时所发出的照明被检者的眼睛的眼底的光具有不同的波长。

Description

眼科摄影装置

技术领域

本发明涉及一种用于拍摄被检者的眼睛的眼底的眼科摄影装置。

背景技术

眼底照相机粗略地分为无散瞳型眼底照相机和散瞳型眼底照相机。无散瞳型眼底照相机在用近红外光观察被检者的眼睛之后，用可见光拍摄被检者的眼睛的眼底像。散瞳型眼底照相机在用可见光观察被检者的眼睛(用散瞳剂放大其瞳孔)之后，用可见光拍摄被检者的眼睛的眼底像。

在无散瞳型眼底照相机中，为了防止被检者的眼睛的瞳孔因为观察光而变窄，在卤素光源的前面插入可见光截止滤光片。因此，从卤素光源发出的光中的仅红外成分透过可见光截止滤光片并照射到被检者的眼睛的眼底上。当拍摄被检者的眼睛的眼底时，通过使氙光源发光而用可见光拍摄眼底。

日本专利第3,004,276号公报讨论了一种使用用于观察和摄影二者的光源的无散瞳型眼底照相机，该光源可发出两种类型的光，即可见光和红外光，以便简化所采用的光源单元。

日本专利第3,004,276号公报中讨论的眼底照相机通过将如可见光截止滤光片和红外光截止滤光片等波长选择滤光片插入到照明光学系统的光路中或从照明光学系统的光路移走，而在作为可见光的摄影光与作为红外光的照明光之间切换。于是，眼底照相机选择透过插入到光路中的截止滤光片的光的波长。然而，使用两种类型的滤光片、即可见光截止滤光片和红外光截止滤光片的眼底照相机的缺点在于光学系统复杂且尺寸变大。

近年来，随着从发光二极管(LED)发出的光的强度增大，已经提出使用LED发光元件作为照明光源的眼底照相机。然而，从LED发光元件发出的光的发光波长带和强度受到限制。于是，难以构造如日本专利第3,004,276号公报中所讨论的眼底照相机，该眼底照相机使用用于观察和摄影二者的光源，并且使用波长选择滤光片在可见光与红外光之间切换。于是，需要独立的照明光源光学系统和观察光源光学系统。从而，难以减小系统的尺寸。

发明内容

本发明涉及一种眼科摄影装置，其能够使用单一光源用作观察光源和摄影光源二者，并且能够用简单的结构高效地且均匀地照明被检者的眼睛的眼底。

根据本发明的一方面，一种眼科摄影装置，其能够对眼底进行彩色摄影和荧光摄影，该眼科摄影装置包括：光源，其具有被构造成发出不同波长的光的两种类型的发光二极管发光元件，其中，两种类型的发光二极管发光元件被同心地配置，每种类型的发光二极管发光元件绕光轴以相等的角度间隔布置，且两种类型的发光二极管发光元件分别用于彩色摄影和荧光摄影；照明光学系统，其被构造成用光源发出的光照明被检者的眼睛的眼底；成像光学系统，其被构造成通过由照明光学系统照明的被检者的眼睛的眼底反射的光形成眼底像，该眼科摄影装置还包括：可被插入到照明光学系统的光路中和从光路移走的两个光阑和两个挡板，通过在彩色摄影期间将两个挡板插入到照明光学系统的光路中并且在荧光摄影期间将两个挡板从照明光学系统的光路移走，来使彩色摄影期间的两个光阑的开口尺寸比荧光摄影期间的两个光阑的开口尺寸小；以及控制单元，其被构造成根据彩色摄影和荧光摄影来选择和接通两种类型的发光二极管发光元件中的一种，并且控制两个挡板的插入和移走。

通过以下参照附图对典型实施例的详细说明，本发明的其它特征和方面将显而易见。

附图说明

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图图解本发明的典型实施例、特征和方面，并且与说明书一起用来解释本发明的原理。

图1图解根据本发明的第一典型实施例的无散瞳型眼底照相机的构造。

图2是图解根据本发明的第一典型实施例的典型黑点板的主视图。

图3图解根据本发明的第一典型实施例的LED发光元件的典型配置。

图4图解根据本发明的第一典型实施例的LED发光元件的另一典型配置。

图5图解根据本发明的第一典型实施例的LED发光元件的另一典型配置。

图6图解根据本发明的第二典型实施例的眼底照相机的构造。

图7图解根据本发明的第二典型实施例的彩色摄影用的典型环状开口。

图8图解根据本发明的第二典型实施例的荧光摄影用的另一典型环状开口。

图9图解根据本发明的第二典型实施例的LED发光元件的典型配置。

图10图解根据本发明的第二典型实施例的LED发光元件的另一典型配置。

图11图解根据本发明的第二典型实施例的LED发光元件的另一典型配置。

图12图解根据本发明的第二典型实施例的LED发光元件的另一典型配置。

图13也图解根据本发明的第二典型实施例的LED发光元件的典型配置。

图14图解根据本发明的第二典型实施例的LED发光元件的最后的典型配置。

具体实施方式

现在将参照附图详细说明本发明的各种典型实施例、特征和方面。

第一典型实施例

图1图解根据本发明的第一典型实施例的无散瞳型眼底照相机的构造。在被检者的眼睛E的前面顺次布置物镜1、穿孔镜2、摄影孔径光阑3、可沿光轴移动的聚焦透镜4、成像透镜5、可移动(上翻)镜6、以及成像单元7，并且这些构件构成摄影光学系统。

沿穿孔镜2的光入射方向顺次布置角膜光阑8、中继镜9、黑点板10、另一中继镜11、以及被构造成反射照明光的镜12。角膜光阑8具有用于将观察照明光与摄影照明光分开的环状开口，从而防止有害反射光入射到摄影孔径光阑3上，该有害反射光通过反射照明光而获得并且来自被检者的眼睛E的角膜。如图2所示，黑点板10是具有被称为黑点、并且被布置在与摄影光阑3共轭的位置的小遮蔽物10a的玻璃板。

沿镜12的入射方向布置晶状体光阑13和瞳孔光阑14，以将照明光束与摄影光束分开，从而防止由被检者的眼睛E的晶状体反射的光入射到摄影光阑3上，该瞳孔光阑14具有布置在与被检者的眼睛E的瞳孔位置大致光学共轭的位置的环状开口。在瞳孔光阑14的后面布置用于产生观察照明光和摄影照明光的LED照明光源单元15。这样，构成照明光学系统。

沿上翻镜6的光反射方向顺次布置反射镜16、场镜17、中继镜18、以及对近红外光敏感的图像传感器19，并且这些构件构成观察光学系统。

通过电源电路20将LED照明光源单元15连接到控制单元21。将操作面板22连接到控制单元21。在操作面板22上设置有观察光量调节旋钮23、摄影光量调节旋钮24、摄影开关25、以及指示状态的指示器(未示出)。

控制单元21根据从观察光量调节旋钮23、摄影光量调节旋钮24、以及摄影开关25输出的信号向电源电路20输出控制信号，从而控制LED照明光源单元15的发光。

图3图解设置于LED照明光源单元15中的LED发光元件的典型配置。如图3所示，LED照明光源单元15包括：多个白色光LED 15a，其用作摄影光源，并且发出具有整个可见光范围的波长的光；以及多个近红外光LED 15b，其用作观察光源，并且发出波长的强度峰值接近850nm的近红外光。多个白色光LED 15a和多个近红外光LED 15b沿瞳孔光阑14的环状开口等间隔地布置，使得每个白色光LED 15a与相关的一个近红外光LED 15b交替相邻。在一组白色光LED 15a与一组近红外光LED 15b之间进行切换，从而选择观察光源和摄影光源中的一个。于是，可以高效地照明被检者的眼睛E的眼底。另外，可以在眼底表面上获得均匀的照明分布。从而可以观察并拍摄到被适当照明的高图像质量的眼底像。

这样，LED照明光源单元15用作观察光源和摄影光源二者。从而不需要用于将波长选择滤光片插入到照明光学系统的光路中或从照明光学系统的光路移走的机构。因此，可以小型化并简化照明光学系统。

根据需要，可以在LED照明光源单元15的前面布置如毛玻璃板等漫射板，以漫射由白色光LED 15a或近红外光LED 15b发出的照明光，从而减小照明不均匀性，并且在被检者的眼睛的眼底上提供均匀的照明。另外，可以在LED照明光源单元15的前面布置如紫外线(UV)截止滤光片等各种波长选择滤光片，以便选择从LED照明光源单元15发出的光的波长范围。

在电源电路20的控制下，LED照明光源单元15可以选择性地发出：白色光，其作为拍摄被检者的眼睛的眼底所需的可见光；或者近红外光，其作为观察被检者的眼睛的眼底所需的光。当旋转设置在操作面板22上的观察光量调节旋钮23时，控制单元21调节从电源电路20供给的电力。控制单元21控制将从近红外光LED 15b发出的光量。

从近红外光LED 15b发出的近红外光穿过瞳孔光阑14的开口和晶状体光阑13的开口。接着，通过镜12反射近红外光。随后，被反射的近红外光通过中继镜11、黑点板10、中继镜9、以及角膜光阑8入射到穿孔镜2的周边部上。被穿孔镜2的周边部反射的近红外光通过物镜1均匀地照射被检者的眼睛E的眼底。接着，由被检者的眼睛E的眼底反射的反射光通过穿孔镜2的开口、摄影光阑3、聚焦透镜4、以及成像透镜5入射到上翻镜6上。随后，被上翻镜6反射的反射光通过反射镜16、场镜17、以及中继镜18入射到图像传感器19上。于是，可以使用监视器(未示出)观察用近红外光照明的眼底像。

检查者在观察监视器上显示的被检者的眼睛的眼底像的同时进行对准和调焦。随后，当检查者按压操作面板22的摄影开关25时，进行摄影操作。更具体地，控制单元21停止通过电源电路20向近红外光LED 15b供给电力。同时，控制单元21使上翻镜6从光路退避。接着，控制单元21使电源电路20向白色光LED 15a供给电力。于是，白色光LED 15a发出摄影可见光。用从白色光LED 15a发出的、经过与从近红外光LED 15b发出的近红外光经过的路径相同的路径的可见光照明被检者的眼睛E的眼底。由被检者的眼睛E的眼底反射的反射光通过穿孔镜2的开口、摄影光阑3、聚焦透镜4、以及成像透镜5入射到成像单元7上。控制单元21与从白色光LED 15a发光同步地驱动成像单元7。于是，拍摄并记录用可见光照明的被检者的眼睛E的眼底像。

通常，在被检者的眼睛E的眼底上进行摄影照明1/30秒或更短的时间段，以使被检者的眼睛E的眼底的运动的影响最小。因此，所需的摄影光的强度比观察光的强度更大。从而，如图4所示，可以提供用作摄影照明光源的额外的白色光LED 15a，使得白色光LED 15a的数量比用作观察光源的近红外光LED15b的数量多，从而获得更大量的用作摄影光的可见光。

包括如图3和图4所示布置的LED发光元件的各眼科摄影装置使用两种类型的LED，即白色光LED 15a和近红外光LED15b。然而，在根据本发明的典型实施例的眼科摄影装置中可以使用三种类型或更多类型的LED。

图5图解根据本发明的第一典型实施例的LED发光元件的另一典型配置。更具体地，本典型实施例使用发出RGB光的RGB LED 15c、15d、和15e来代替白色光LED 15a。RGB LED包括红色光LED 15c、绿色光LED 15d、以及蓝色光LED 15e。本典型实施例还使用近红外光LED 15b。即使在该情况下，各种类型的LED 15b至15e也被等间隔地布置。另外，如图5所示，通过沿瞳孔光阑14的开口重复布置一组顺次布置的LED 15b至15e而成单元地设置LED 15b至15e。该组LED是沿瞳孔光阑14的环状开口顺次布置的例如一个近红外光LED 15b、一个红色光LED 15c、一个绿色光LED 15d、以及一个蓝色光LED 15e的组。在本例子中，设置相同数量的各种类型的LED。从而，本典型实施例可以提供均匀的照明光，这样，被检者的眼睛的眼底被均匀地照明，从而防止在被检者的眼睛的眼底表面上出现照明不均匀。

于是，根据本典型实施例，白色光LED 15a(或RGB LED15c至15e)和近红外光LED 15b沿环状等间隔地同心布置。从而，可以通过单一LED照明光源单元15在观察光照明与摄影光照明之间进行切换。于是，不需要在观察光照明与摄影光照明之间进行切换的光学构件。从而，可以小型化并简化照明光学系统。另外，观察光和摄影光都可以在眼底表面上提供均匀的照明分布。从而，可以观察并拍摄高图像质量的眼底像。

第二典型实施例

图6图解根据本发明的第二典型实施例的用于诊断被检者的眼睛的眼底上的血管的荧光眼底照相机的构造。在图6中，用与表示无散瞳型眼底照相机的相关构件相同的附图标记表示与根据第一典型实施例的无散瞳型眼底照相机的相关构件类似的构件。

根据本发明的第二典型实施例的荧光眼底照相机包括设置于操作面板22上的摄影模式选择开关31，以便从荧光摄影模式和彩色摄影模式中选择摄影模式。在摄影光阑3与聚焦透镜4之间设置具有530nm至630nm的波长范围的透过带的阻挡滤光片(barrier filter)32，从而能够将阻挡滤光片32插入到照明光学系统的光路中或从照明光学系统的光路移走。在荧光摄影模式中，通过用于插入和移走阻挡滤光片32的机构(未示出)将阻挡滤光片32插入到光路中。荧光眼底照相机还包括代替根据本发明的第一典型实施例的对近红外光敏感的图像传感器19的图像传感器33，该图像传感器33对用作被检者的眼睛的眼底的彩色观察和荧光观察的可见光敏感。

另外，在光路上布置可被插入到照明光路中和从照明光路移走的角膜光阑34a和角膜挡板(cornea baffle)34b来代替角膜光阑8。在光路上设置可被插入到照明光路中和从照明光路移走的晶状体光阑35a和晶状体挡板35b来代替晶状体光阑13。在具有环状开口的瞳孔光阑14的前面布置用作照明光源的LED照明光源单元36。LED照明光源单元36包括白色光LED和蓝绿色光LED，该蓝绿色光LED发出适于荧光激励的具有大约470nm至大约500nm的波长范围的蓝绿色光。

在荧光眼底检查中，荧光染料被注入被检者的臂中。当荧光剂流入被检者的眼睛的眼底的血管中时，用具有荧光剂的激励波长的激励光照明血管。通过阻挡滤光片32将被激励的荧光与激励光分开，使得荧光被拍摄。在使用作为典型荧光剂的荧光素的荧光眼底检查中，用具有接近500nm波长的激励光照明被检者的眼睛的眼底。通过使用具有大约530nm至大约630nm的波长透过范围的阻挡滤光片32截止激励光来拍摄荧光。

LED照明光源单元36可以选择性地发出用于彩色观察和彩色摄影的可见光，并且还可以发出荧光观察和荧光摄影所需的蓝绿激励光。LED照明光源单元36可以被用作观察光源和摄影光源二者。另外，LED照明光源单元36可以使用可见光和荧光激励照明光二者。不需要用于选择激励光的波长的激励滤光片和如用于插入和移走激励滤光片的机构等移动部件。从而，可以小型化并简化照明光学系统。

环状开口所需的形状取决于摄影模式。图7图解当角膜挡板34b和晶状体挡板35b被插入到光路中时，用于彩色摄影模式的瞳孔光阑的表面中的典型环状开口。在彩色摄影期间，将角膜挡板34b和晶状体挡板35b插入到光路中，并且环状开口的中央屏蔽部形成得大，从而防止了来自被检者的眼睛E的角膜或晶状体的有害光入射到开口上。

图8图解当角膜挡板34b和晶状体挡板35b从光路退避时，用于荧光摄影的瞳孔光阑的典型环状开口。在荧光摄影时，从被检者的眼睛E的角膜和晶状体反射的大多数反射光被阻挡滤光片32截止。于是，与彩色摄影的中央屏蔽部相比，可以使用于防止有害反射光入射到环状开口上的环状开口的中央屏蔽部小。从而，角膜挡板34b和晶状体挡板35b从光路退避，使得在大量照明光被供给到被检者的眼睛E的眼底的状态下拍摄荧光。

图9图解LED照明光源单元36的LED发光元件的典型配置。LED发光元件包括一组白色光LED 36a和一组用于荧光激励的蓝绿色光LED 36b。这些组中的每一个组的LED沿瞳孔光阑14的开口等间隔地布置，使得多个白色光LED 36a中的每一个与多个蓝绿色光LED 36b中的相关的一个交替相邻。也就是说，这些组中的每一个组的LED被等间隔地布置，使得可以在眼底表面上获得均匀的照明分布，并且可以观察和拍摄被适当照明的被检者的眼睛的高图像质量的眼底像。换句话说，各种类型的LED绕光轴以大致相等的角度间隔被隔开。

考虑到荧光激励需要更大量的光的事实，如图10所示，可以设置蓝绿色光LED 36b，使得蓝绿色光LED 36b的数量比白色光LED 36a的数量多。考虑到从各LED发光元件发出的光的量和方向性，可以改变蓝绿色光LED 36b的数量和白色光LED36a的数量。

LED发光元件不必一定被布置在同一圆周上。如图11所示，LED发光元件可以同心布置。LED发光元件的该同心配置使得即使在环状开口具有大宽度的情况下，也可以实现均匀照明被检者的眼睛的眼底的效果。各种类型的LED再一次绕光轴以大致相等的角度间隔被隔开。

如上所述，图7所示的用于彩色摄影的环状开口的形状不同于图8所示的用于荧光摄影的环状开口的形状。从而，可以通过根据这些环状开口中的每一个的尺寸(或形状)设定LED的配置，来高效地照明各环状开口。如图12所示，各组LED发光元件、即该组白色光LED 36a和该组蓝绿色光LED 36b可以被同心布置。于是，分别对应于摄影模式的环状开口可以被均匀地且高效地照明。各种类型的LED再一次绕光轴以大致相等的角度间隔被隔开。

图13图解对应于荧光摄影形成的典型环状开口，并且还图解蓝绿色光LED 36b的典型配置。在荧光摄影期间，角膜挡板34b和晶状体挡板35b从光路退避。于是，角膜挡板34b和晶状体挡板35b起小挡板的作用。蓝绿色光LED 36b被布置在开口的中央，使得开口被均匀地照明。在该情况下，蓝绿色光LED36b被布置成蓝绿色光LED 36b的配置半径Rbg由下式给出：

         Rbg＝(1/2)(Ro+Ri′)

其中，“Ro”表示环状开口的外径，而“Ri’”表示环状开口的内径(即小挡板直径)。也就是说，蓝绿色光LED 36b的配置半径Rbg的值等于环状开口的外径Ro和内径Ri′的平均值。

图14图解彩色摄影期间的环状开口以及白色光LED 36a的典型配置。在彩色摄影期间，将角膜挡板34b和晶状体挡板35b插入到光路中。于是，角膜挡板34b和晶状体挡板35b起大挡板的作用。白色光LED 36a被布置在开口的中央，使得开口可以被均匀地照明。也就是说，白色光LED 36a被布置成白色光LED 36a的配置半径Rw由下式给出：

           Rw＝(1/2)(Ro+Ri)

其中，“Ro”表示环状开口的外径，而“Ri’”表示环状开口的内径(即大挡板直径)。

此时，Ri＞Ri′，于是，Rw＞Rbg。从而，白色光LED 36a被布置在蓝绿色光LED 36b的外侧。光源的LED发光元件的该配置在对应于每个摄影模式的环状开口的截面上实现更均匀的照明分布。从而，可以观察并拍摄被检者的眼睛的高图像质量的眼底像。

于是，通过在具有不同半径的圆周上分别同心布置多个白色光LED 36a和多个蓝绿色光LED 36b，单一LED照明光源单元36可以进行观察光照明和摄影光照明二者。从而，不需要用于在观察光照明与摄影光照明之间进行切换的单独的光学构件。因此，可以小型化并简化照明光学系统。另外，观察光和摄影光都可以在环状开口的截面上提供均匀的照明分布。于是，可以观察并拍摄高图像质量的眼底像。

根据本典型实施例，被构造成发出具有所需波长的光的LED发光元件被布置成接近对应于如荧光摄影模式和彩色摄影模式等不同摄影模式的各环状开口的中央。于是，可以高效地照明被检者的眼睛的眼底。从而，不需要用于激励光的波长分离的激励滤光片和用于插入和移走激励滤光片的机构。因此，可以小型化并简化照明光学系统。通过使用单一混合光源作为观察光源和摄影光源二者，根据本发明的典型实施例的眼科摄影装置可以用简单的结构高效地且均匀地照明被检者的眼睛的眼底。

虽然已经参照典型实施例说明了本发明，但是应了解本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有的变形、等同结构和功能。

Claims (6)

1.一种眼科摄影装置，其能够对眼底进行彩色摄影和荧光摄影，该眼科摄影装置包括：

光源(36)，其具有被构造成发出不同波长的光的两种类型的发光二极管发光元件(36a，36b)，其中，所述两种类型的发光二极管发光元件被同心地配置，每种类型的发光二极管发光元件绕光轴以相等的角度间隔布置，且所述两种类型的发光二极管发光元件分别用于彩色摄影和荧光摄影；

照明光学系统(1，9，10，12)，其被构造成用所述光源发出的光照明被检者的眼睛的眼底；

成像光学系统(1，4，5，6，7)，其被构造成通过由所述照明光学系统照明的所述被检者的眼睛的眼底反射的光形成眼底像，

其特征在于，所述眼科摄影装置还包括：

可被插入到所述照明光学系统(1，9，10，12)的光路中和从所述光路移走的两个光阑(34a，35a)和两个挡板(34b，35b)，通过在彩色摄影期间将所述两个挡板(34b，35b)插入到所述照明光学系统(1，9，10，12)的光路中并且在荧光摄影期间将所述两个挡板(34b，35b)从所述照明光学系统(1，9，10，12)的光路移走，来使彩色摄影期间的所述两个光阑(34a，35a)的开口尺寸比荧光摄影期间的所述两个光阑(34a，35a)的开口尺寸小；

以及控制单元(21，22)，其被构造成根据彩色摄影和荧光摄影来选择和接通所述两种类型的发光二极管发光元件(36a，36b)中的一种，并且控制所述两个挡板(34b，35b)的插入和移走。

2.根据权利要求1所述的眼科摄影装置，其特征在于，所述两种类型的发光二极管发光元件(36a，36b)被配置成与上述开口的不同尺寸对应，使得以与用于彩色摄影的发光二极管发光元件相比小的直径配置用于荧光摄影的发光二极管发光元件。

3.根据权利要求2所述的眼科摄影装置，其特征在于，所述两种类型的发光二极管发光元件包括蓝绿色光发光二极管(36b)和白色光发光二极管(36a)，该蓝绿色光发光二极管(36b)被构造成激励被检者的眼睛的眼底中的荧光剂，以与所述白色光发光二极管(36a)相比小的直径配置所述蓝绿色光发光二极管(36b)。

4.根据权利要求2所述的眼科摄影装置，其特征在于，用于荧光摄影的所述发光二极管发光元件(36b)的配置半径Rbg由下式给出：

Rbg＝(1/2)(Ro+Ri′)

其中，Ro表示在荧光摄影期间的所述开口的外径，Ri′表示在荧光摄影期间的所述开口的内径。

5.根据权利要求2所述的眼科摄影装置，其特征在于，用于彩色摄影的所述发光二极管发光元件(36a)的配置半径Rw由下式给出：

Rw＝(1/2)(Ro+Ri)

其中，Ro表示彩色摄影期间的所述开口的外径，Ri表示彩色摄影期间的所述开口的内径。

6.根据权利要求1所述的眼科摄影装置，其特征在于，所述眼科摄影装置还包括能够插入到所述照明光学系统的光路中和从所述照明光学系统的光路移走的阻挡滤光片，所述阻挡滤光片在荧光摄影期间被插入到所述照明光学系统的光路中，在彩色摄影期间被从所述照明光学系统的光路移走。

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