CN101564285B - 眼底照相机 - Google Patents
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Abstract
一种眼底照相机，其包括位于聚焦单元和摄像单元之间的光路分支单元。该光路分支单元具有适于反射可见光区域的光以及透过近红外光的特性。当对静止眼底像进行摄影时，该光路分支单元从光路退避。具有该特性的快速复原镜被用作光路分支单元。当使用波长为大约850nm的近红外照明光时，该光可以入射到摄像单元上而不会产生光量损失。另外，从内部固视目标输出的可见光被投影到被检者的眼睛上。此外，在利用不可见光观察眼底时，使用角膜光圈和晶状体光圈。角膜光圈和晶状体光圈均可以被切换到具有不同直径的另一角膜光圈和晶状体光圈。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于利用近红外光或可见光观察被检者的眼睛的眼底的眼底照相机。
背景技术
用于观察和摄影被检者的眼睛的眼底的眼底照相机大致被分成通过向被检者的眼睛涂布散瞳剂而使用的散瞳型眼底照相机和不向被检者的眼睛涂布散瞳剂而使用的无散瞳型眼底照相机。眼科医师主要使用前一类型的眼底照相机。通常，当利用前一类型的眼底照相机摄影被检者的眼睛的眼底时，不仅通过彩色摄影技术而且通过如荧光摄影技术和特殊的滤波摄影技术等各种技术来拍摄多个眼底像。体检医生或内科医师主要使用后一类型的眼底照相机。当利用后一类型的眼底照相机摄影被检者的眼睛的眼底时，主要进行单次摄影。
然而，近年来，因为可以省略向被检者的眼睛涂布散瞳剂，因此，眼科医师对无散瞳摄影的需求日益增加。日本特开平9-66030号公报论述了一种能够用于散瞳摄影和无散瞳摄影二者的共用型眼底照相机，该共用型眼底照相机可以对散瞳眼和无散瞳眼进行摄影。
共用型眼底照相机设置有光学取景器。在该共用型眼底照相机用作散瞳型眼底照相机的情况下，检查者经由光学取景器利用可见光观察被检者的眼睛的眼底。另一方面，在共用型眼底照相机用作无散瞳型眼底照相机的情况下，检查者利用近红外光观察被检者的眼睛的眼底。使光折返到光学取景器的镜(mirror)退避到光路外。从而，来自眼底像的反射光被导入到如电荷耦合器件(CCD)等摄像单元，使得在显示器上显示眼底像。
此外，共用型眼底照相机被构造成当摄影被检者的眼睛的眼底时，用于将光路分成观察光学系统和摄影光学系统的镜退避到光路外，并且将眼底像导入到摄像单元。
另一方面，日本特开2003-135402号公报论述了一种眼底照相机，该眼底照相机不是可用于散瞳摄影和无散瞳摄影二者的共用型，而是无散瞳摄影型。然而，该眼底照相机被构造成利用单个摄像单元进行被检者的眼睛的眼底的观察和摄影并且被构造成具有用于呈现内部固视目标的单元。由光路分支棱镜将来自被检者的眼睛的光路分成到摄像单元的光路和到内部固视目标的另一光路。光路分支棱镜具有适于透过具有内部固视目标的光的波长的光的一部分以及反射具有其它波长的光的特性。
日本特开平9-66030号公报所论述的可用于散瞳摄影和无散瞳摄影二者的共用型眼底照相机需要两个部件，即用于观察被检者的眼睛的眼底的运动像摄像单元和用于摄影眼底的静止像摄像单元。因此，日本特开平9-66030号公报所论述的共用型眼底照相机具有如下问题：眼底照相机的构造复杂，并且眼底照相机的尺寸大。另外，当进行被检者的眼睛的眼底的无散瞳摄影时，眼底照相机需要用于引导被检者的眼睛的视线和用于使被检者的眼睛固视到其上的内部固视目标。也就是说，眼底照相机需要另一附加光学系统。
日本特开2003-135402号公报所论述的眼底照相机被构造成使用单个摄像单元来观察和摄影被检者的眼睛的眼底，以使眼底照相机的主体小型化。从而，眼底照相机可以将内部固视目标投影到被检者的眼睛上。然而，该眼底照相机需要用于将来自被检者的眼睛的光路分成到摄像单元的光路和到内部固视目标的另一光路的光路分支棱镜。在来自眼底的反射光的波长中，当利用可见光摄影被检者的眼睛的眼底时，光路分支透镜透过波长与内部固视目标的光的波长对应的范围内的光。从而，不是从眼底反射的所有光都可以入射到摄像单元上。因此，产生光量的损失。另外，在该眼底照相机中未设置光学取景器。因此，不能直接视觉观察被检者的眼睛的眼底。
发明内容
本发明旨在一种眼底照相机，该眼底照相机被构造成使用单个摄像单元用于观察和摄影被检者的眼睛的眼底，并且当对眼底进行摄影时能够减小从眼底反射的光的光量损失并且能够有效地显示内部固视目标。
根据本发明的一个方面，一种眼底照相机，其包括：照明单元，该照明单元包括：不可见光产生单元，该不可见光产生单元被构造成照射不可见光区域的光，以利用不可见光观察被检者的眼睛的眼底；可见摄影光产生单元，该可见摄影光产生单元被构造成照射可见光区域的光，以利用可见光对眼底进行摄影；以及近红外截止滤波器，该近红外截止滤波器被构造成能在眼底的静止像的摄影期间被插入到光路中；聚焦单元，该聚焦单元被构造成基于来自由照明单元照明的眼底的反射像来使焦点位于眼底上；摄像单元，该摄像单元被构造成拍摄由来自眼底的反射光形成的眼底像，该摄像单元对可见光区域的光和近红外光区域的光均具有灵敏度(sensitivity)并且能够输出运动像和静止像；光路分支单元，该光路分支单元位于聚焦单元和摄像单元之间，该光路分支单元具有反射可见光区域的光以及透过近红外光的特性，并且该光路分支单元被构造成能在静止像的摄影期间从光路退避；以及内部固视目标显示单元，该内部固视目标显示单元位于光路分支单元的反射光路上的与眼底的位置大致共轭的位置，并且该内部固视目标显示单元被构造成引导被检者的眼睛的视线方向。
通过下面参照附图对典型实施方式的详细说明，本发明的其它特征和方面将变得明显。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的典型实施方式、特征和方面，用于解释本发明的原理。
图1示出了根据本发明的典型实施方式的可用于散瞳摄影和无散瞳摄影二者的共用型眼底照相机的构造。
图2是示出根据本发明的典型实施方式的眼底照相机中的快速复原镜的反射特性的图。
图3示出了由于根据本发明的典型实施方式的眼底照相机中的快速复原镜导致的光轴偏移。
图4示出了根据本发明的典型实施方式的眼底照相机中的快速复原镜的形状。
图5是示出根据本发明的典型实施方式的眼底照相机中的摄像单元的灵敏度特性的图。
图6A和图6B示出了孔眼掩模(aperture mask)的形状。
具体实施方式
下面将参照附图说明本发明的各实施方式、特征和方面。
图1示出了根据本发明的典型实施方式的可用于散瞳摄影和无散瞳摄影二者的共用型眼底照相机的构造。在被检者的眼睛E的前方的观察/摄影光学系统中，顺次配置有物镜1、穿孔镜2、摄影光圈3、聚焦透镜4、摄像透镜5、快速复原镜6和摄像单元7。聚焦透镜4是用于将光学系统聚焦在被检者的眼睛E的眼底Er上的聚焦单元。快速复原镜6是被构造成可从光路退避的光路分支单元。该光路分支单元包括厚度为0.8mm以下的透明板。摄像单元7对可见光区域的光和不可见光区域的近红外光均具有灵敏度。
在到穿孔镜2的入射光路上设置用作照明单元的照明光学系统。在该照明光学系统中，沿从卤素灯9朝向穿孔镜2的方向顺次配置可见光截止滤波器10、漫射板11、氙管12、透镜13、瞳孔光阑14、晶状体光圈15a和镜16。反射镜8位于卤素灯9的后方。另外，沿镜16的反射方向顺次配置中继镜(relay lens)17、近红外截止滤波器18、中继镜19和角膜光圈20a。
卤素灯9是观察照明光源。氙管12是摄影光源。可见光截止滤波器10截止可见光区域的光。近红外截止滤波器18截止近红外光区域的光。可见光截止滤波器10和近红外截止滤波器18均可以被插入到照明光路中以及从照明光路移走。
此外，瞳孔光阑14、晶状体光圈15a、角膜光圈20a均具有环状开口部。晶状体光圈15a可以被改变成直径不同于晶状体光圈15a的另一晶状体光圈15b。类似地，角膜光圈20a可以被改变成直径不同于角膜光圈20a的另一角膜光圈20b。当利用不可见光观察眼底时，使用角膜光圈20a和晶状体光圈15a。另一方面，当利用可见光观察眼底时，使用角膜光圈20b和晶状体光圈15b。利用不可见光观察眼底和通过向被检者的眼睛E涂布散瞳剂而进行的利用可见光观察眼底在所需要的被检者的眼睛E的瞳孔直径和表示被检者的眼睛E的眼底Er的摄影范围的视角方面彼此不同。从而，可以使用直径彼此不同的光圈20a、20b、15a和15b使该观察技术最佳化。
在快速复原镜6的反射光路上，配置有可以被插入到光路中以及从光路移走的倾斜镜(oblique mirror)21以及用作内部固视目标显示单元的内部固视目标22。该内部固视目标22被置于与被检者的眼睛E的眼底Er的位置大致共轭的位置。内部固视目标22的光的波长具有用于引导被检者的眼睛E的视线方向的值，例如530nm。在倾斜镜21的反射光路上，配置有光学取景器23。从而，构成观察光源。此外，在被检者的眼睛E的前方附近设置用于对被检者的眼睛E进行固视引导操作的外部固视目标24。
用于校正位置的显示位置校正单元31和用于显示摄影的眼底像的显示器32被连接到摄像单元7。摄像单元7的输出被连接到用于控制整个系统的控制单元33。摄影光圈3、快速复原镜6、摄像单元7、可见光截止滤波器10、氙管12、晶状体光圈15a、近红外截止滤波器18、角膜光圈20a和显示位置校正单元31被连接到控制单元33。
图2是示出快速复原镜6的反射特性的图。快速复原镜6具有适于反射可见光区域的光以及透过近红外光区域的光的特性。因此，例如，当使用波长为大约850nm的近红外照明光时，该光可以入射到摄像单元7上而不会引起光量的损失。另外，从内部固视目标22照射的可见光被投影到被检者的眼睛E上。
如下所述，在利用近红外光观察眼底Er的无散瞳模式中，快速复原镜6被插入到光路中。当对眼底Er进行摄影时，快速复原镜6被从光路撤回。因此，如图3所示，观察眼底Er时的光轴的位置从眼底Er摄影时的光轴的位置偏移了与快速复原镜6的厚度t对应的距离。从而，在本实施方式中，快速复原镜6的厚度t被设定为0.8mm以下，以减小光轴的偏移量。因此，可以减小光轴的偏移的影响。
为了减小光轴的偏移量，除了减小快速复原镜6的厚度t之外，例如，如图4所示，还考虑使快速复原镜6的截面为楔形，从而减轻光轴的偏移的影响。
图5是示出摄像单元7的灵敏度特性的图。摄像单元7对可见光区域的光和近红外光区域的光均具有灵敏度。摄像单元7具有能够输出运动像和静止像二者的特性。
在显示器32上显示包括由摄像单元7摄影的运动像或静止像的图像。在利用近红外光观察和摄影眼底的情况下，如图6A所示，通过向由摄像单元7拍摄的眼底的运动像或静止像添加孔眼掩模41a来获得将在显示器32上显示的图像，该孔眼掩模41a是为了利用近红外光观察眼底而电子产生的。然后，在显示器32上显示所获得的图像，可以经由光学取景器32利用可见光观察该像。在利用可见光观察和摄影眼底的静止像的情况下，如图6B所示，通过向由摄像单元7摄影的眼底的静止像添加孔眼掩模41b来获得将在显示器32上显示的图像，该孔眼掩模41b是为了利用可见光观察眼底而电子产生的。
孔眼掩模的形状随着观察模式、即可见光观察模式和近红外光观察模式而变化。这是因为，利用可见光观察/摄影眼底的情况下的摄影视角比利用近红外光观察/摄影眼底的情况下的摄影视角大。从而，用于利用近红外光观察眼底的孔眼掩模41a的直径等于用于利用可见光观察眼底的孔眼掩模41b的纵向尺寸。孔眼掩模41b的横向尺寸比孔眼掩模41a的横向尺寸大。
在无散瞳模式中观察和摄影被检者的眼睛E的眼底Er的情况下，照明光学系统使用近红外波长的光作为观察眼底用的照明光。从而，可见光截止滤波器10被插入到照明光学系统的光路中，从而截止可见光区域的光。另外，用于利用不可见光观察眼底的角膜光圈20a和晶状体光圈15a被插入到光路中。
控制单元33使近红外截止滤波器18退避到光路外。在观察/摄影光学系统中，控制单元33将快速复原镜6插入到光路中。此外，控制单元33使内部固视目标22接通(on)。另外，控制单元33使倾斜镜21退避到光路外。此外，与摄影眼底的静止像时相比，控制单元33在增加增益、即增大放大系数的同时以低分辨率驱动摄像单元7。进行该设定的原因是：在摄影眼底的运动像时，利用近红外观察光观察的眼底像的对比度低；与利用可见光区域的光的情况相比，在利用近红外观察光的情况下，摄像单元的灵敏度低；即使牺牲信号-噪音(S/N)比，也能较好地增加增益；以及高分辨率不是必需的。
如上所述，为所摄影的眼底反射像选择用于利用近红外光观察眼底的孔眼掩模41a。检查者可以在显示器32上观察从摄像单元7输出的运动像的同时使内部固视目标22移动。从而，检查者将被检者的眼睛E的视线引导到期望位置。然后，一边进行对准(alignment)一边通过使聚焦透镜4移动来进行聚焦。从而，通过按摄影开关(未示出)来对眼底的静止像进行摄影。
当对眼底的静止像进行摄影时，可以利用氙管12的闪光来获得用于摄影眼底的足够的光量。另外，由于所摄影的眼底的静止像用于诊断，因此，需要高分辨率。因此，当对眼底的静止像进行摄影时，控制单元33进行恢复摄像单元7的增益和分辨率的控制操作。
为了产生可见摄影光，控制单元33将近红外截止滤波器18插入到光路中，并且从光路移走可见光截止滤波器10。然后，控制单元33使快速复原镜6退避到光路外。随后，控制单元33使氙管12发光。然后，进行眼底的摄影。在显示器32上显示所摄影的彩色图像。
在向被检者的眼睛涂布散瞳剂用以观察和摄影被检者的眼睛的眼底的散瞳模式中，检查者使用杆(lever，未示出)并且将倾斜镜21插入到光路中。为了产生可见观察光，控制单元33使可见光截止滤波器10退避到光路外。然后，控制单元33将近红外截止滤波器18和快速复原镜6插入到光路中。此外，断开(off)内部固视目标22。此外，控制单元33将角膜光圈20a和晶状体光圈15a分别切换为角膜光圈20b和晶体状光圈15b并且选择孔眼掩模41b。
由于可见光截止滤波器10从光路退避，因此，检查者可以使用卤素灯9利用可见光经由光学取景器23直接视觉观察被检者的眼睛E的眼底Er。此外，检查者使用被置于光学系统外的外部固视目标24进行被检者的眼睛E的固视引导操作。
当检查者按摄影开关时，控制单元33将摄像单元7的增益和分辨率设定为摄影眼底的静止像用的值。然后，控制单元33使快速复原镜6退避到光路外。此外，控制单元33使氙管12发光。从而进行眼底的摄影。与利用近红外光观察眼底且利用可见光摄影眼底的情况类似，在显示器32上显示所摄影的彩色图像。
从而，检查者通过操作倾斜镜21在近红外光观察模式和可见光观察模式之间进行切换。然而，检查者可以通过切换可见光截止滤波器10在近红外光观察模式和可见光观察模式之间进行切换。此时，控制单元33将倾斜镜21插入到光路中或者从光路移走倾斜镜21。作为可选方案，倾斜镜21也可以被构造成不完全反射内部固视目标22的光，而是具有分配和透过光的具有内部固视目标22的光的波长的一部分的光束分配功能。因此，倾斜镜21的插入/移走不是必需的。
此外，可以将已经参照图3说明的表示观察眼底时的光轴的位置和摄影眼底时的光轴的位置之间的偏移量的数据预先输入到显示位置校正单元31。从而，当在显示器32上显示所摄影的像时，控制单元33可以基于偏移量进行在错开的位置显示所摄影的图像的控制操作。因此，可以防止显示观察运动像的位置和显示所摄影的静止像的位置之间的偏移的产生。因此，消除了减小快速复原镜6的厚度t和使快速复原镜6的截面形状为楔形的需要。
此外，根据本实施方式，电子产生孔眼掩模41a和41b。然而，可以通过利用例如观察/摄影系统中的中继镜增加形成眼底像的次数来设置实质上的孔眼掩模。从而，可以机械地改变孔眼掩模。基于根据本发明的典型实施方式的眼底照相机，可以利用对可见波长区域的光和近红外波长区域的光均具有灵敏度的摄像单元来实现近红外运动像的观察和可见光静止像的摄影。因此，可以使装置小型化。
此外，具有适于透过近红外光以及反射可见光区域的光的特性的快速复原镜被用作光路分支单元，该光路分支单元用于将来自被检者的眼睛的眼底的光路分成到摄像单元的光路和到内部固视目标的光路。从而，当利用近红外光观察眼底时，内部固视目标可以有效地向被检者的眼睛显示。另外，当对静止眼底像进行摄影时，使快速复原镜从光路退避。从而，光路分支单元不会引起来自眼底的反射光的光量损失。
虽然已经参照典型实施方式说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施方式。所附权利要求书的范围将符合最宽的解释，以包含所有变型、等同结构和功能。
Claims (11)
1.一种眼底照相机，其包括：
照明单元，该照明单元包括：
不可见光产生单元，该不可见光产生单元被构造成照射不可见光区域的光，以利用不可见光观察被检者的眼睛的眼底；
可见摄影光产生单元，该可见摄影光产生单元被构造成照射可见光区域的光，以利用可见光对所述眼底进行摄影；以及
近红外截止滤波器，该近红外截止滤波器被构造成能在所述眼底的静止像的摄影期间被插入到光路中；
聚焦单元，该聚焦单元被构造成基于来自由所述照明单元照明的所述眼底的反射像来使焦点位于所述眼底上；
摄像单元，该摄像单元被构造成拍摄由来自所述眼底的反射光形成的眼底像，所述摄像单元对所述可见光区域的光和近红外光区域的光均具有灵敏度并且能够输出运动像和静止像；
光路分支单元，该光路分支单元位于所述聚焦单元和所述摄像单元之间，该光路分支单元具有反射可见光区域的光以及透过近红外光的特性，并且该光路分支单元被构造成能在静止像的摄影期间从光路退避；以及
内部固视目标显示单元，该内部固视目标显示单元位于所述光路分支单元的反射光路上的与所述眼底的位置共轭的位置，并且该内部固视目标显示单元被构造成引导所述被检者的眼睛的视线方向。
2.根据权利要求1所述的眼底照相机，其特征在于，所述光路分支单元的截面形状是楔形。
3.根据权利要求1所述的眼底照相机，其特征在于，所述光路分支单元包括厚度为0.8mm以下的透明板。
4.根据权利要求1所述的眼底照相机，其特征在于，所述照明单元还包括可见观察光产生单元，该可见观察光产生单元被构造成照射可见光区域的光，以利用可见光观察所述眼底，
所述眼底照相机还包括倾斜镜和光学取景器，该倾斜镜位于所述光路分支单元的反射光路中，该光学取景器位于所述倾斜镜的反射光路中。
5.根据权利要求4所述的眼底照相机，其特征在于，所述眼底照相机还包括控制单元，该控制单元被构造成进行如下控制操作：通过插入或移走所述倾斜镜而在所述不可见光产生单元和所述可见观察光产生单元之间进行切换；在设置于所述照明单元中的光圈之间进行切换；以及改变添加到所述眼底像的孔眼掩模的形状。
6.根据权利要求4所述的眼底照相机，其特征在于，所述不可见光产生单元和所述可见观察光产生单元包括相同的光源，
所述眼底照相机还包括设置在所述光源的光路中的能插入/移走的可见光截止滤波器。
7.根据权利要求6所述的眼底照相机，其特征在于，所述眼底照相机还包括控制单元，该控制单元被构造成进行如下控制操作：通过插入或移走所述可见光截止滤波器而在所述不可见光产生单元和所述可见观察光产生单元之间进行切换；在设置于所述照明单元中的光圈之间进行切换；以及改变添加到所述眼底像的孔眼掩模的形状。
8.根据权利要求4所述的眼底照相机，其特征在于，所述倾斜镜具有分配可见光区域中的光束的光束分配功能。
9.根据权利要求1所述的眼底照相机，其特征在于，与利用可见光对所述眼底进行摄影的过程相比，在利用所述不可见光产生单元观察所述眼底的过程中，以高增益驱动所述摄像单元。
10.根据权利要求1所述的眼底照相机，其特征在于，与利用可见光对所述眼底进行摄影的过程相比，在利用所述不可见光产生单元观察所述眼底的过程中，以低分辨率驱动所述摄像单元。
11.根据权利要求5所述的眼底照相机，其特征在于，所述眼底照相机还包括显示位置校正单元，该显示位置校正单元被构造成获得形成在所述摄像单元上的运动像和静止像之间的位置偏移量，
所述控制单元基于由所述显示位置校正单元获得的位置偏移量来进行如下控制操作：在显示单元上的与显示所摄影的运动像的位置相同的位置显示所摄影的静止像。
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