CN102379681B - 眼底摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种眼底摄像装置，该眼底摄像装置包括：具有不同波长的多个光源模块；移动单元，其适于根据选择的摄像模式，将所述多个光源模块中的一个光源模块移动到通过照明光学系统将被检查的眼睛的眼底照亮的位置；以及图像传感器，其捕获来自通过照明光学系统照亮的所述眼睛的眼底的反馈光。

Description

眼底摄像装置

技术领域

本发明涉及一种眼底摄像装置，更具体地说，涉及一种使用红外光作为观察光源并使用白光作为拍摄光源的眼底摄像装置。

背景技术

眼底摄像装置，尤其是非散瞳型眼底相机，通常使用红外光作为观察光源，以防止被检查对象的瞳孔发生收缩，并使用可见光作为拍摄光源来获取彩色图像。

作为红外光源，使用了通过光学滤光器从来自白卤素灯的光中提取的红外光分量。然而，由于LED技术的进步，最近开始允许仅使用红外LED。作为可见光源，仍然使用Xe(氙)管来瞬间获得充分的光量。

最近，甚至开发了发出充分光量的白色LED。这提高了使用白色LED实现可见光源的可能性。

日本特开平第07-008459号公报公开了一种技术，该技术通过在红外透射滤光器与可见光透射滤光器之间，切换放置在发射宽波长光的光源前面的光学滤光器，来在红外光与可见光之间进行机械切换。

日本特开第2008-212327号公报公开了一种技术，该技术通过以环形方式交替地布置红外LED和白色LED来获得环形面光源。对红外光和可见光进行电切换。

日本特开第2008-212375号公报公开了一种技术，该技术用于通过在摄像时旋转按环形方式不连续地布置的LED光源，来消除光源的不规则性(irregularity)。

通常，在由分色镜分路光路的情况下，通过电切换来选择性地使用观察光源和拍摄光源。然而，分色镜的介入引发了光量的损失。此外，对光路进行分路要求在两个部位准备光路，导致光路的空间的增加。这导致增大了装置尺寸以及结构和元件的复杂性。

根据日本特开平第07-008459号公报，称为LED光源的紧凑型光源(compact light source)不显示作为光发射特性的宽带(broadband)特性，由此不可能是覆盖从红外光到可见光范围的光的光源。此外，除了光源以外，该设备还需要准备两个光学滤光器。也就是说，该设备包括许多构成元件，并且具有复杂的结构。

根据日本特开第2008-212327号公报，由于将红外LED和白色LED交替地布置在一个圆周上，因此，红外LED之间的间距和白色LED之间的间距较大。由于这个原因，作为提供均匀环形照明所需的观察光源/拍摄光源，该光源不可能是令人满意的光源。

日本特开第2008-212375号公报公开的光源有可能由于余像现象而实际上用作观察光源。然而，当使用该光源作为拍摄光源时，有必要延长曝光时间。这导致由于固视差异(fixation disparity)而引起的图像模糊。因此，不可能获得具有足够高的质量的捕获图像。

鉴于上述问题，本发明提供一种切换多个具有紧凑、简单结构的光源并且降低光量损失的技术。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种眼底摄像装置，该眼底摄像装置包括：具有不同波长的多个光源模块；移动单元，其适于根据选择的摄像模式将所述多个光源模块中的一个光源模块移动到通过照明光学系统将被检查的眼睛的眼底照亮的位置；图像传感器，其捕获来自通过照明光学系统照亮的所述眼睛的眼底的反馈光。

根据本发明的一个方面，提供了一种眼底摄像装置，该眼底摄像装置包括：设置在将被检查的眼睛照亮的照明光学系统上的红外光源；设置在所述照明光学系统上的白色光源；以及控制单元，其适于在拍摄所述眼睛时将所述红外光源从所述照明光学系统的光路中撤出并将所述白色光源插入在该光路上。

通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得明确。

附图说明

图1是示出眼底摄像装置的示意性结构的图；

图2是光源单元的分解图；

图3是示出光源单元的功能结构的图；以及

图4是示出光源单元中的处理过程的流程图。

具体实施方式

现在，参照附图详细说明本发明的示例性实施例。应当指出，除非另外具体说明，在这些实施例中描述的部件的相对配置、数字表示和数值不限制本发明的范围。

(第一实施例)

以下将参照图1描述眼底摄像装置的示意性结构。该眼底摄像装置大体上由照明光学系统O1和观察/摄像光学系统O2构成。光源单元11包括作为红外光源的红外LED11a和作为可见光源(白色光源)的白色LED11b。光源驱动马达M1在红外LED11a与白色LED11b之间，将LED切换成面对照明光学系统O1。环状隙(ring slit)12是与照明光学系统O1垂直以形成环状掩模(mask)的掩模部件，并且将来自光源单元11的照明光调整成环状照明光。照明透镜13和照明中继透镜15将环形照明聚焦在被检查的眼睛19上。分光单元14包括：用于投影聚焦标记的聚焦标记光源14a、用于分路光源的棱镜14b以及用于指示聚焦标记的外形的聚焦标记掩模14c。在观察时，分光单元14将棱镜14b和聚焦标记掩模14c移动(插入)到照明光学系统O1的光路上。分光单元14还包括：沿图1中的箭头所表示的方向移动以使聚焦标记在光轴方向上移位/移动的移动机构，以及用于将聚焦标记从照明光学系统O1的光路撤出的撤出机构。

分光位移驱动马达M2移位/驱动分光单元14，以在聚焦标记上聚焦。分光位置检测传感器S2检测分光单元14的停止位置。分光移动驱动马达M3相对于照明光学系统O1向后及向前移动分光单元14。也就是说，在观察时，控制分光移动驱动马达M3来将分光单元14移动(插入)到照明光学系统O1中，以将聚焦标记投影到观察图像中。在摄像时，控制分光移动驱动马达M3来将分光单元14从照明光学系统O1中撤出，以防止聚焦标记描绘在所捕获的图像中。穿孔镜16是中央具有孔的全反射镜，并被构造成由其外周部分的镜部分反射环状的照明光并经由中央处的孔透射拍摄光。对准标记投影单元17包括用于投影对准标记的光源17a和对标记进行成型的导光器17b。

物镜18将穿孔镜16反射的环形照明聚焦在眼睛19上，以按环形方式照亮眼睛的眼底。物镜18将被照亮的眼睛的眼底像聚焦在穿孔镜附近的光阑(stop)20的位置上。光在观察/摄像光学系统O2中进一步传播。聚焦透镜21是用于调整穿过穿孔镜16的中央处的孔的拍摄光束的焦点的透镜。聚焦透镜21沿图1中的箭头所示的方向移动，以进行焦点调整。聚焦透镜驱动马达M4驱动聚焦透镜21以调整其焦点。聚焦透镜位置检测单元S4检测聚焦透镜21的停止位置。构成图像传感器的成像元件22对拍摄光进行光电转换。处理电路(未示出)对成像元件22获得的电信号进行A/D转换。然后显示装置(未示出)在利用红外光进行观察时显示该信号。在拍摄时将该信号存储在存储介质中。

以下将参照图2描述光源单元11。光源单元11包括红外LED11a、白色LED11b、LED支座11c、LED支座孔11d、散射片11e、聚光透镜11f、环状隙11g、光源底板(ground plate)11h以及光源驱动马达M1。

红外LED11a和白色LED11b都是通过将以表面贴装型封装布置的LED按环形方式排列在单个印刷电路板上，然后将这些LED一体地安装在LED支座11c上而获得的。利用该结构，来自电源单元11的光大致地成为环形光。在LED支座11c内形成有LED支座孔11d。该LED支座孔11d与照明光学系统O1平行，并与形成于光源底板11h上的轴(不示出)相嵌合并可旋转地固定。散射片11e以及聚光透镜11f对来自红外LED11a和白色LED11b的光束进行散射，以去除由LED引发的照明不规则性，由此获得均匀的照明。环状隙11g是用于遮蔽被均匀化成大致环形的光束的不必要部分的掩模部件，以将该光束形成为精确的环形。

也就是说，将光源单元11的红外LED11a或者白色LED11b布置成，使得这些LED的环形阵列在面对照明光学系统O1时，面对环形隙12的环形孔。将这些部件安装在光源底板11h上。将这些组成元件与光源驱动马达M1一起固定在光源底板11h上。当向光源驱动马达M1供电时，LED支座11c相对于光源底板11h旋转。然后由制动器(未示出)将LED支座11c定位。当LED支座11c处于图2所示的状态时，白色LED11b面对照明光学系统O1。当LED支座11c旋转时，红外LED11a面对照明光学系统O1。

也就是说，稍后要参照图3进行描述的光源驱动马达M1能够将包括红外LED11a(第一光源模块)和白色LED11b(第二光源模块)的多个光源模块中的一个，在与引导环状照明光的光路垂直的平面内移动到该光源模块的中心与光路的中心轴相一致的位置。光源驱动马达M1还能够将多个光源模块中的一个移动到该光源模块的中心与光路的中心轴不一致的位置。在同一平面内，可以将多个光源模块中的一个移动到该光源模块的中心与光路的中心轴相一致及不一致的位置。可以将这些部件安装在单个印刷电路板上。要注意的是，还可以通过以与光路的中心轴平行的轴为基准进行的旋转运动，将多个光源模块中的一个从该光源模块的中心与光路的中心轴不相一致的位置、移动到二者彼此相一致的位置，或者从该光源模块的中心与光路的中心轴相一致的位置、移动到二者彼此不一致的位置。

将参照图3描述光源单元的功能结构。CPU301控制眼底摄像装置的所有操作。光源位置检测单元S1检测面对照明光学系统O1的光源。光源驱动马达M1能够控制期望的光源，以使其面对照明光学系统O1。能够控制红外LED11a和白色LED11b的发光强度，以及开启/关闭操作。在利用拍摄开关SW1检测到开关操作时，该装置开始进行摄像操作。

电源开关SW2接通或者切断对整个眼底摄像装置的供电。在眼底摄像装置被启动后，可以将该眼底摄像装置设置成预定摄像模式。预定摄像模式是利用发光峰波长在红外波段内的红外LED的摄像模式、利用发光峰波长在可视区域内的白色LED的摄像模式、以及利用特定波长作为发光峰波长的特定颜色LED的摄像模式等摄像模式中的一种。复位开关SW3在出现异常操作时复位CPU301的操作，并重新启动操作。在复位操作之后，可以将该眼底摄像装置设置成预定摄像模式。

将参照图4的流程图描述利用上述功能性结构的光源单元的处理过程。首先，当利用电源开关SW2接通电源时，处理开始。

在步骤S401中，CPU301设置红外LED11a，以使这些红外LED11a面对照明光学系统O1。CPU301在利用光源位置检测单元S1监测光源的位置的同时，驱动光源驱动马达M1。

在步骤S402中，CPU301连续地开启红外LED11a并保持这些红外LED11a点亮，以观察眼底。由于红外LED向眼睛19施加光，因此瞳孔不收缩。这使得检查人员能够通过使用单色图像来进行对准。

在步骤S403中，CPU301核查拍摄开关SW1的状态，并确定拍摄开关SW1是否为ON(接通)。在确定拍摄开关SW1为ON(步骤S403中的“是”)时，处理进行到步骤S404。在确定拍摄开关SW1不是ON(步骤S403中的“否”)时，CPU301进行等待，直到拍摄开关SW1被接通。

在步骤S404中，CPU301关闭红外LED11a。由于要移动光源单元11，所以CPU301关闭处于ON状态的照明光源，这是由于在操作期间会增大照明不规则性。

在步骤S405中，CPU301开始将白色LED11b设置在照明光学系统O1上的操作。

在步骤S406中，光源驱动马达M1在利用光源位置检测单元S1监测光源的位置的同时移动拍摄操作所必需的白色LED11b。然后CPU301确定是否完成了将白色LED11b设置在照明光学系统O1上的操作。如果CPU301确定完成了该操作(步骤S406中的“是”)，则处理进行到步骤S407。如果CPU301确定未完成该操作(步骤S406中的“否”)，则CPU301进行等待，直到该操作完成。

在步骤S407中，CPU301通过使用计数器来计数预定时间。CPU301使计数器考虑到即使在光源驱动马达M1停止驱动时、也由于停止的反冲而使白色LED11b弹跳(bound)的时间，来进行计数。

在步骤S408中，图像传感器切换成摄像状态并进行摄像操作。更具体地说，数码相机开始曝光，并且CPU301开启白色LED11b。当白色LED11b被关闭时，由于曝光完成，数码相机完成了曝光。

在步骤S409中，CPU301将红外LED11a设置在照明光学系统O1上。

在步骤S410中，与步骤S407类似，CPU301使计数器在将红外LED11a的弹跳接近结束的时间视为红外LED11a移动的时间的情况下进行计数。

在步骤S411中，CPU301开启红外LED11a，并在移动完成起经过了预定时间之后切换到眼底观察状态。CPU301根据光源是否正移动，来开启/关闭光源。随后处理结束。

根据本发明，这种简单、紧凑的结构能够实现在没有光量损失的情况下切换观察光源/拍摄光源。

(第二实施例)

在观察眼底图像时，通过利用特定波长进行拍摄来检查疾病是有效的。在此情况下，通常在拍摄光源上放置对具有除了特定波长以外的波长的光束进行滤除的光学滤光器。以下将简要描述根据本发明的眼底摄像装置对这种情况的应用。

以上描述是关于第一实施例中的拍摄光源和观察光源，其中使用白色LED作为拍摄光源。然而，可以根据通过使用特定颜色的LED替代白色LED的摄像模式，获取各种图像。在此情况下，将红外LED、白色LED以及特定颜色的LED按环形方式布置在LED支座11c上，使与所选择的模式相对应的LED面对照明光学系统，从而实现利用特定波长的摄像。在此情况下，可以通过摄像模式切换操作来对具有不同摄像条件的多个摄像模式进行切换，以在与光路垂直的平面内移动多个光源模块中的、与通过切换而设置的摄像模式相对应的光源模块，从而使该光源模块的中心与光路的中心轴相一致。由CPU301执行摄像模式切换操作。

利用该结构能够实现能够利用特定波长进行摄像而不发生光量损失的具有简单、紧凑结构的眼底摄像装置。

根据本发明，能够对具有紧凑、简单的结构的多个光源进行切换，同时降低光量损失。

(其他实施例)

还可以由读出并执行记录在存储设备上的程序来执行上述实施例的功能的系统或装置(或诸如CPU或MPU等的设备)的计算机，来实现本发明的各方面；并且可以利用由通过例如读出并执行记录在存储设备上的程序来执行上述实施例的功能的系统或装置的计算机来执行各步骤的方法，来实现本发明的各方面。为此，例如经由网络或从充当存储设备的各种类型的记录介质(例如，计算机可读存储介质)将程序提供给计算机。

虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明不局限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽泛的解释，以涵盖所有的变型例、等效结构和功能。

Claims (15)

1.一种眼底摄像装置，该眼底摄像装置包括：

具有不同波长的多个光源模块；

移动单元，其适于根据选择的摄像模式，将所述多个光源模块中的一个光源模块移动到通过照明光学系统将被检查的眼睛的眼底照亮的位置；

图像传感器，其捕获来自通过所述照明光学系统照亮的所述眼睛的眼底的反馈光；以及

开启/关闭单元，其适于在所述移动单元移动所述光源模块时关闭所述光源模块，而在从移动完成起经过了预定时间之后开启所述光源模块，

其中，所述移动单元能够控制所述多个光源模块中的一个光源模块，以使该一个光源模块面对所述照明光学系统，并且将另一个光源模块移动到所述照明光学系统的光路的外部，并且

其中，所述多个光源模块安装在一个印刷电路板上。

2.根据权利要求1所述的眼底摄像装置，该眼底摄像装置还包括：

调整单元，其适于将来自所述光源模块的光束调整成环状照明光；以及

导光单元，其适于将所述环状照明光引导到所述眼睛的眼底。

3.根据权利要求2所述的眼底摄像装置，其中，所述移动单元在与由所述导光单元引导的所述环状照明光的光路垂直的平面内，将所述多个光源模块中的一个光源模块，移动到该光源模块的中心与所述光路的中心轴相一致的位置。

4.根据权利要求3所述的眼底摄像装置，其中，所述移动单元还将所述一个光源模块从该光源模块的中心与所述光路的中心轴相一致的位置，移动到该光源模块的中心与所述光路的中心轴不一致的位置。

5.根据权利要求4所述的眼底摄像装置，其中，所述多个光源模块包括发射峰波长在红外波段内的第一光源模块和发射峰波长在可视区域内的第二光源模块。

6.根据权利要求5所述的眼底摄像装置，其中，所述图像传感器被用来观察或捕获所述眼睛的眼底图像，

当所述移动单元将要设置的光源模块由所述第一光源模块切换为所述第二光源模块时，将利用所述图像传感器观察眼底图像的观察模式切换成捕获眼底图像的摄像模式，而

当所述移动单元将要设置的光源模块由所述第二光源模块切换为所述第一光源模块时，将所述摄像模式切换成所述观察模式。

7.根据权利要求1所述的眼底摄像装置，该眼底摄像装置还包括摄像模式切换单元，所述摄像模式切换单元适于切换用于在不同的摄像条件下进行摄像的多个摄像模式，

其中，所述移动单元移动所述多个光源模块中的、与通过所述摄像模式切换单元进行切换而设置的摄像模式相对应的光源模块。

8.根据权利要求7所述的眼底摄像装置，其中，在所述眼底摄像装置被启动或被复位之后，所述摄像模式切换单元进行向预定摄像模式的切换，并且

在所述眼底摄像装置被启动或被复位之后，所述移动单元在与光路垂直的平面内，将与所述预定摄像模式对应的光源模块，移动到该光源模块的中心与所述光路的中心轴相一致的位置。

9.根据权利要求2所述的眼底摄像装置，其中，所述光源模块的光源包括LED。

10.根据权利要求9所述的眼底摄像装置，其中，所述调整单元包括具有环形孔的掩模部件，所述环形孔用于将来自所述光源模块的光束调整成环状照明光，并且

所述光源模块包括按环形方式布置以面对所述掩模部件的环形孔的多个LED。

11.根据权利要求2所述的眼底摄像装置，其中，当所述光源模块处于所述光源模块的中心与光路的中心轴相一致的位置时，以及当所述光源模块处于所述光源模块的中心与所述光路的中心轴不一致的位置时，均将所述多个光源模块布置在与所述光路垂直的平面内。

12.根据权利要求3所述的眼底摄像装置，其中，所述移动单元通过以与所述光路的中心轴平行的轴为基准的旋转运动，将所述多个光源模块中的一个光源模块从该光源模块的中心与所述光路的中心轴不一致的位置，移动到该光源模块的中心与所述光路的中心轴相一致的位置。

13.一种眼底摄像装置，该眼底摄像装置包括：

设置在将被检查的眼睛照亮的照明光学系统上的红外光源；

设置在所述照明光学系统上的白色光源；

控制单元，其适于进行控制，以在拍摄所述眼睛时将所述红外光源从所述照明光学系统的光路上撤出，并且将所述白色光源插入到所述光路上；以及

开启/关闭单元，其适于在移动光源时关闭所述光源，而在从移动完成起经过了预定时间之后开启所述光源，

其中，当观察所述眼睛时，所述控制单元将所述白色光源从所述照明光学系统的光路上移出，并控制所述红外光源以使所述红外光源面对所述照明光学系统，并且

其中，所述白色光源和所述红外光源安装在一个印刷电路板上。

14.一种眼底摄像装置的眼底摄像方法，该眼底摄像装置具有不同波长的多个光源模块，所述眼底摄像方法包括以下步骤：

根据选择的摄像模式，将所述多个光源模块中的一个光源模块移动到通过照明光学系统将被检查的眼睛的眼底照亮的位置；

捕获来自通过所述照明光学系统照亮的所述眼睛的眼底的反馈光；以及

在移动所述光源模块时关闭所述光源模块，而在从移动完成起经过了预定时间之后开启所述光源模块，

其中，控制所述多个光源模块中的一个光源模块，以使该一个光源模块面对所述照明光学系统，并且将另一个光源模块移动到所述照明光学系统的光路的外部，

其中，所述多个光源模块安装在一个印刷电路板上。

15.一种眼底摄像装置的眼底摄像方法，该眼底摄像装置包括红外光源和白色光源，所述眼底摄像方法包括以下步骤：

在将被检查的眼睛照亮的照明光学系统上设置所述红外光源；

在所述照明光学系统上设置所述白色光源；

进行控制，以在拍摄所述眼睛时将所述红外光源从所述照明光学系统的光路上撤出，并且将所述白色光源插入到所述光路上；以及

在移动光源时关闭所述光源，而在从移动完成起经过了预定时间之后开启所述光源，

其中，当观察所述眼睛时，将所述白色光源从所述照明光学系统的光路上移出，并控制所述红外光源以使所述红外光源面对所述照明光学系统，

其中，所述白色光源和所述红外光源安装在一个印刷电路板上。