CN102458228A - 眼科摄像设备和眼科摄像方法 - Google Patents

眼科摄像设备和眼科摄像方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于拍摄被检眼的图像的眼科摄像设备。所述眼科摄像设备包括：调焦单元，用于将从利用第一波长的光进行照明的所述被检眼返回的光聚焦到摄像单元上；以及移动单元，用于当从利用不同于所述第一波长的第二波长的光进行照明的所述被检眼返回的光聚焦到所述摄像单元上时，基于所述第一波长的光和所述第二波长的光之间的光路长度差，使所述调焦单元移动。

Description

眼科摄像设备和眼科摄像方法
技术领域
本发明涉及用于拍摄被检眼的图像的眼科摄像设备和眼科摄像方法。
背景技术
用于拍摄被检眼的眼底的图像的眼底照相机包括散瞳眼底照相机和无散瞳眼底照相机。散瞳眼底照相机使用可见光观察滴入散瞳剂的被检眼并拍摄该被检眼的图像。无散瞳眼底照相机使用近红外光观察未滴入散瞳剂的被检眼并拍摄该被检眼的图像。此外，已提供了具有散瞳眼底照相机的功能和无散瞳眼底照相机的功能的散瞳和无散瞳共用型眼底照相机。例如，日本特开平9-66030说明了如下的散瞳和无散瞳共用型眼底照相机，其中该共用型眼底照相机通过使用光学取景器作为用于观察运动图像的部件，利用可见光观察滴入散瞳剂的被检眼。在该技术中，当使用近红外光观察未滴入散瞳剂的被检眼时，来自眼底的反射光的光路改变为与在观察滴入散瞳剂的被检眼的情况下的光路不同的光路。该反射光被引导至作为静止图像用的摄像部件的电荷耦合器件(CCD)。
此外，日本特开平8-256988论述了使用仅一个摄像部件来实现小型化的散瞳和无散瞳共用型眼底照相机。日本特开平8-256988的技术论述了如下的光路长度校正用的光学元件，其中该光学元件对由于所使用的光的波长之间的差异而产生的光路长度差进行校正。该光学元件配置在直到作为摄像部件的电视摄像机为止的光路中。
日本特开平10-43139论述了具有如下摄像部件的装置，其中，该摄像部件用于使用来自由可见光或红外光进行照明的眼睛的眼底的反射光来拍摄图像。在该装置中，设置有用于对直到摄像部件为止的反射光的光路长度进行校正的旁路光路。
引文列表
专利文献
专利文献1(PTL1)：日本特开平9-66030
专利文献2(PTL2)：日本特开平8-256988
专利文献3(PTL3)：日本特开平10-43139
发明内容
本发明是基于利用波长不同的光(观察光和拍摄光)使用通用摄像单元来拍摄图像这一假设的。通过使用用于聚焦到摄像单元上的调焦单元，与日本特开平9-66030所述的技术相比较，可以提供组件较少且结构新颖的小型轻量化的结构简单的设备。
根据本发明的方面，提供一种眼科摄像设备，用于拍摄被检眼的图像，所述眼科摄像设备包括：调焦单元，用于将从利用第一波长的光进行照明的所述被检眼返回的光聚焦到摄像单元上；以及移动单元，用于当从利用不同于所述第一波长的第二波长的光进行照明的所述被检眼返回的光聚焦到所述摄像单元上时，基于所述第一波长的光和所述第二波长的光之间的光路长度差，使所述调焦单元移动。
根据本发明的另一方面，提供一种眼科摄像方法，用于拍摄被检眼的图像，所述眼科摄像方法包括以下步骤：利用第一波长的光对所述被检眼进行照明；基于所述第一波长的光和不同于所述第一波长的第二波长的光之间的光路长度差，聚焦到摄像单元上；以及利用所述第二波长的光对所述被检眼进行照明。
根据本发明的另一方面，提供一种眼科摄像设备，用于拍摄被检眼的图像，所述眼科摄像设备包括：照明光学系统，用于利用第一波长的光和不同于所述第一波长的第二波长的光对所述被检眼进行照明；拍摄光学系统，其具有调焦单元，所述调焦单元用于将从利用所述照明光学系统进行照明的所述被检眼返回的光聚焦到摄像单元上；以及移动单元，用于基于所述第一波长的光和所述第二波长的光之间的光路长度差，使所述调焦单元移动。
根据上述眼科摄像设备和眼科摄像方法，可以提供与以前相比、组件较少且结构新颖的小型轻量化的结构简单的设备。
通过以下参考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变得明显。
附图说明
包含在说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的典型实施例、特征和方面，并和说明书一起用来解释本发明的原理。
图1A是示出根据本发明第一典型实施例和第二典型实施例的眼底照相机的结构的图。
图1B是示出根据本发明第一典型实施例和第二典型实施例的眼底照相机的结构的图。
图2A示出各波长带宽的特性。
图2B示出各波长带宽的特性。
图2C示出各波长带宽的特性。
图2D示出各波长带宽的特性。
图2E示出各波长带宽的特性。
图3A示出各滤波器的透过特性。
图3B示出各滤波器的透过特性。
图3C示出各滤波器的透过特性。
图3D示出各滤波器的透过特性。
具体实施方式
以下将参考附图来详细说明本发明的各种典型实施例、特征和方面。
图1A是示出根据本发明典型实施例的无散瞳眼底照相机的结构的图。从包括卤素灯的观察光源1到面向被检眼的物镜2是照明光学系统。在该照明光学系统中，排列有观察光源1、可见截止滤波器3、扩散板4、包括氙气管的拍摄光源5、透镜6、光圈7、目镜光圈8和镜9。在镜9的反射方向上，依次排列有中继透镜10和11、角膜光圈12和穿孔镜13。在观察光源1的后方，设置有反射镜14。
图2A示出可见截止滤波器3的透过特性。可见截止滤波器3不使可见波长的光透过而使680nm以上的近红外波长的光透过。
在穿孔镜13的后方，配置有观察拍摄光学系统。在该光学系统中，排列有拍摄光圈15、可以沿着光路移动的调焦透镜16、成像透镜17、相对于光路可插拔的近红外截止滤波器18、以及摄像单元19。摄像单元19具有从可见光到不可见的近红外光的灵敏度范围，并且可以输出运动图像和静止图像。
摄像单元19的输出信号连接至控制单元(还称为显示控制单元)31和监视器(还称为显示单元)32。控制单元31的输出信号连接至拍摄光源5，经由驱动单元33连接至调焦透镜16，并且经由驱动单元34连接至近红外截止滤波器18(在下文，用于选择聚焦到摄像单元上的光的波长的滤波器可被称为波长选择单元)。用于进行静止图像拍摄的拍摄开关35连接至控制单元31。
在运动图像观察中，来自观察光源1的光束穿过可见截止滤波器3并且被作为近红外波长而获得。该波长用作照明光(还被称为第一波长的光)。利用该照明光，对被检眼的眼底进行照明。观察拍摄光学系统将被检眼的图像成像在摄像单元19的摄像面上。在该操作期间，驱动单元34使近红外截止滤波器18从光路缩回。操作员进行定位，以使得在利用监视器32观察从摄像单元19输出的运动图像时，眼底的图像位于期望位置处。然后，在眼底和摄像单元19的位置彼此共轭的状态下，控制单元31经由驱动单元33控制调焦透镜16以进行聚焦操作。
在拍摄图像时，作为照明光(还被称为第二波长的光)，使用来自拍摄光源5的可见光。当按下拍摄开关35时，在调焦透镜16正被驱动的位置处，控制单元31经由驱动单元33进行聚焦操作。同时，拍摄光源5发光，并且控制单元31经由驱动单元34将近红外截止滤波器18插入观察拍摄光学系统中。然后，摄像单元19拍摄静止图像，并将拍摄到的眼底图像显示在监视器32上。控制单元31存储与如下的光路长度差相对应的调焦透镜16的移动量，其中该光路长度差是图2B所示的约780～1000nm的近红外波长范围a内的任意波长和约400～700nm的可见波长范围b内的任意波长之间的光路长度差。当进行拍摄时，控制单元31经由驱动单元33使调焦透镜16相对于观察时的聚焦位置进一步移动了所存储的移动量。
当静止图像拍摄结束时，为了返回至运动图像观察，控制单元31经由驱动单元33使调焦透镜16反向移动了上述移动量，并经由驱动单元34使近红外截止滤波器18从光路缩回。利用控制单元31对调焦透镜16的驱动控制不限于自动调焦。
图1B示出根据本发明第二典型实施例的可以进行自体荧光拍摄的眼底照相机的结构。与上述说明所使用的附图中的附图标记相同的附图标记表示相同的组件。在中继透镜10和11之间，以能够进行切换的方式配置相对于光路可插拔的自体荧光激发滤波器41和光路长度校正玻璃42。在成像透镜17和摄像单元19之间，以能够进行切换的方式配置自体荧光带通滤波器43和光路长度校正玻璃44。控制单元31的输出经由驱动单元45连接至自体荧光激发滤波器41和光路长度校正玻璃42，并且还经由驱动单元46连接至自体荧光带通滤波器43和光路长度校正玻璃44。
图3A示出自体荧光激发滤波器41的透过特性。自体荧光激发滤波器41使约580nm的波长透过并且遮挡其它波长。图3B示出自体荧光带通滤波器43的透过特性。自体荧光带通滤波器43使约620～700nm的波长透过并且遮挡其它波长。在图3B中，虚线表示图3A中的自体荧光激发滤波器41的透过特性。这示出了图3A的透过带宽与自体荧光带通滤波器43的透过带宽不重叠。
为了观察运动图像，作为照明光，与上述典型实施例相同，使用近红外光。在照明光学系统中，控制单元31经由驱动单元45将光路长度校正玻璃42插入光路内。在观察拍摄光学系统中，控制单元31经由驱动单元46将光路长度校正玻璃44插入光路内。
操作员进行定位，以使得在利用监视器32观察从摄像单元19输出的运动图像时，眼底的图像位于期望位置处。然后，控制单元31经由驱动单元33控制调焦透镜16以进行聚焦操作。
为了拍摄静止图像，作为照明光，使用来自拍摄光源5的可见光。当按下拍摄开关35时，与拍摄同步地，在照明光学系统中，控制单元31经由驱动单元45将光路长度校正玻璃42切换为自体荧光激发滤波器41。在观察拍摄光学系统中，与拍摄同步地，控制单元31经由驱动单元46将光路长度校正玻璃44切换为自体荧光带通滤波器43，并且控制单元31对调焦透镜16进行调焦控制。同时，拍摄光源5发光，并且进行静止图像拍摄。将作为在眼底生成的自体荧光图像所拍摄到的图像显示在监视器32上。
由于图2C所示的约780～1000nm的近红外波长范围a内的波长和约620～700nm的自体荧光用的荧光波长范围c内的波长之间的差，因而产生了光路长度差。控制单元31存储与该光路长度差相对应的调焦透镜16的移动量。与拍摄同步地，控制单元31使调焦透镜16移动该移动量。
当静止图像拍摄结束时，为了返回至运动图像观察，在照明光学系统中，控制单元31将自体荧光激发滤波器41切换为光路长度校正玻璃42。在观察拍摄光学系统中，控制单元31使自体荧光带通滤波器43缩回并使调焦透镜16反向移动该移动量。
当使用可见光进行拍摄时，可以将近红外滤波器设置在照明光学系统或观察拍摄光学系统中的期望位置处，并且光学滤波器的厚度不限于特定厚度。
在根据本发明第三典型实施例的眼底照相机中，从图1B去除位于观察光源1前方的可见截止滤波器3。利用该结构，来自观察光源1的照明光选择性地包括可见光。
为了观察运动图像，作为照明光(还称为第一波长的光)，使用可见光。在照明光学系统中，控制单元31进行控制以经由驱动单元45将光路长度校正玻璃42插入光路内。在观察拍摄光学系统中，控制单元31进行控制以经由驱动单元46将光路长度校正玻璃44插入光路内。
操作员进行定位，以使得在利用监视器32观察从摄像单元19输出的运动图像时，眼底的图像位于期望位置处。然后，控制单元31驱动调焦透镜16以进行聚焦操作。
为了拍摄静止图像，作为照明光(还被称为第二波长的光)，使用可见光。当按下拍摄开关35时，在照明光学系统中，控制单元31经由驱动单元45将光路长度校正玻璃42切换为自体荧光激发滤波器41。在观察拍摄光学系统中，控制单元31经由驱动单元46将光路长度校正玻璃44切换为自体荧光带通滤波器43。此外，与拍摄同步地，控制单元31进行控制以使调焦透镜16移动。同时，拍摄光源5发光，并且进行静止图像拍摄。将所拍摄图像显示在监视器32上。
控制单元31存储与如下的光路长度差相对应的移动量，其中该光路长度差是由于图2D所示的约400～700nm的可见波长范围b内的波长和约620～700nm的自体荧光用的荧光波长范围c内的波长之差而产生的。与拍摄同步地，控制单元31使调焦透镜16移动了所存储的移动量。
当静止图像拍摄结束时，为了返回至运动图像观察，控制单元31将自体荧光激发滤波器41切换为光路长度校正玻璃42。此外，控制单元31将自体荧光带通滤波器43切换为光路长度校正玻璃44，并使调焦透镜16反向移动所存储的移动量。
分别代替图1B所示的自体荧光激发滤波器41和自体荧光带通滤波器43，根据本发明第四典型实施例的眼底照相机包括红外荧光(ICG(Indocyanine green，吲哚青绿))激发滤波器51和红外荧光(ICG)带通滤波器53。
在成像透镜17和摄像单元19之间，以能够进行切换的方式配置红外荧光(ICG)带通滤波器53和光路长度校正玻璃44。驱动单元45响应于控制单元31的指示来驱动红外荧光激发滤波器51和光路长度校正玻璃42。驱动单元46驱动红外荧光带通滤波器53和光路长度校正玻璃44。
图3C示出红外荧光激发滤波器51的透过特性。红外荧光激发滤波器51使约720～800nm的波长透过并遮挡其它波长。图3D示出红外荧光带通滤波器53的透过特性。红外荧光(ICG)带通滤波器53使约820～900nm的波长透过并遮挡其它波长。虚线示出图3C中的红外荧光激发滤波器51的透过特性。这示出了图3C的透过带宽与红外荧光带通滤波器53的透过带宽不重叠。
为了观察运动图像，使用近红外波长作为照明光。在照明光学系统中，控制单元31经由驱动单元45将光路长度校正玻璃42插入光路内。在观察拍摄光学系统中，控制单元31经由驱动单元46插入光路长度校正玻璃44。
操作员进行定位，以使得在利用监视器32观察从摄像单元19输出的运动图像时，眼底的图像位于期望位置处。然后，控制单元31驱动调焦透镜16以进行聚焦操作。
为了观察静止图像，使用可见波长作为照明光。当按下拍摄开关35时，在照明光学系统中，控制单元31经由驱动单元45将光路长度校正玻璃42切换为红外荧光激发滤波器51。在观察拍摄光学系统中，控制单元31经由驱动单元46将光路长度校正玻璃44切换为红外荧光带通滤波器53。此外，与拍摄同步地，控制单元31对调焦透镜16进行调焦控制。同时，拍摄光源5发光，并且进行静止图像拍摄。将所拍摄图像显示在监视器32上。
控制单元31存储与如下的光路长度差相对应的移动量，其中该光路长度差是由于图2E所示的约780～1000nm的近红外波长范围a内的波长和约820～900nm的红外荧光用的荧光波长范围d内的波长之差而产生的。与拍摄同步地，控制单元31使调焦透镜16移动该移动量。
当静止图像拍摄结束时，为了返回至运动图像观察，控制单元31将红外荧光激发滤波器51切换为光路长度校正玻璃42。此外，控制单元31将红外荧光带通滤波器53切换为光路长度校正玻璃44。此外，控制单元31使调焦透镜16反向移动该移动量到达原始位置。
在本发明的上述典型实施例中，可以使用相对于观察拍摄光路可插拔的分色镜来进行光路分割用的光束分割单元插入或缩回时的光路校正。
其它实施例
还可以通过读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能的系统或设备的计算机(或者CPU或MPU等装置)和通过下面的方法来实现本发明的各方面，其中，系统或设备的计算机通过例如读出并执行记录在存储器装置上的程序以进行上述实施例的功能来进行上述方法的各步骤。由于该原因，例如经由网络或者通过用作存储器装置的各种类型的记录介质(例如，计算机可读介质)将该程序提供给计算机。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有修改、等同结构和功能。
本申请要求2009年6月11日提交的日本专利申请2009-140270和2010年6月7日提交的日本专利申请2010-130294的优先权，在此通过引用包含其全部内容。

Claims (12)

1.一种眼科摄像设备，用于拍摄被检眼的图像，所述眼科摄像设备包括：
调焦单元，用于将从利用第一波长的光进行照明的所述被检眼返回的光聚焦到摄像单元上；以及
移动单元，用于当从利用不同于所述第一波长的第二波长的光进行照明的所述被检眼返回的光聚焦到所述摄像单元上时，基于所述第一波长的光和所述第二波长的光之间的光路长度差，使所述调焦单元移动。
2.根据权利要求1所述的眼科摄像设备，其特征在于，当从利用所述第一波长的光和所述第二波长的光进行照明的所述被检眼返回的光聚焦到所述摄像单元上时，所述被检眼和所述摄像单元彼此共轭。
3.根据权利要求1所述的眼科摄像设备，其特征在于，还包括：
照明光学系统，用于利用所述第一波长的光和所述第二波长的光对所述被检眼进行照明。
4.根据权利要求1所述的眼科摄像设备，其特征在于，还包括：
观察光源，用于生成包含所述第一波长的光的近红外光或可见光；
拍摄光源，用于生成包括所述第二波长的光的可见光，
其中，在使用所述观察光源观察所述被检眼之后，使用所述拍摄光源拍摄所述被检眼的图像。
5.根据权利要求1所述的眼科摄像设备，其特征在于，所述调焦单元包括能够沿着光路移动的调焦透镜。
6.根据权利要求1所述的眼科摄像设备，其特征在于，还包括：
显示控制单元，用于将基于来自所述摄像单元的输出信号所生成的运动图像或静止图像显示在显示单元上。
7.根据权利要求1所述的眼科摄像设备，其特征在于，还包括：
波长选择单元，用于选择要聚焦到所述摄像单元上的光的波长；以及
控制单元，用于控制所述波长选择单元以使所述波长选择单元插入光路或从光路缩回。
8.一种眼科摄像方法，用于拍摄被检眼的图像，所述眼科摄像方法包括以下步骤：
利用第一波长的光对所述被检眼进行照明；
基于所述第一波长的光和不同于所述第一波长的第二波长的光之间的光路长度差，聚焦到摄像单元上；以及
利用所述第二波长的光对所述被检眼进行照明。
9.根据权利要求8所述的眼科摄像方法，其特征在于，当从利用所述第一波长的光和所述第二波长的光进行照明的所述被检眼返回的光聚焦到所述摄像单元上时，所述被检眼和所述摄像单元彼此共轭。
10.一种计算机程序，用于使用计算机来执行根据权利要求8所述的眼科摄像方法。
11.一种眼科摄像设备，用于拍摄被检眼的图像，所述眼科摄像设备包括：
照明光学系统，用于利用第一波长的光和不同于所述第一波长的第二波长的光对所述被检眼进行照明；
拍摄光学系统，其具有调焦单元，所述调焦单元用于将从利用所述照明光学系统进行照明的所述被检眼返回的光聚焦到摄像单元上；以及
移动单元，用于基于所述第一波长的光和所述第二波长的光之间的光路长度差，使所述调焦单元移动。
12.根据权利要求11所述的眼科摄像设备，其特征在于，当从利用所述第一波长的光和所述第二波长的光进行照明的所述被检眼返回的光聚焦到所述摄像单元上时，所述被检眼的眼底和所述摄像单元的摄像面彼此共轭。
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