JP2006174984A - 照明装置及びその照明装置を用いた眼科撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光量損失が少なく均一な照明光を瞬間的に形成できる照明装置、並びに、照明光源と撮影光源を共通にして光源の光量制御を色調整しながら行うことが可能な眼科撮影装置を提供する。
【解決手段】照明装置は、凹面状の拡散反射体３と、該拡散反射体に向けて配置された複数の発光ダイオードと、拡散反射体で拡散反射された発光ダイオードからの光を照明光として透過させる開口部４ｃとを備える。発光ダイオードは複数の発光色を有しており、光量損失が少なく均一な各種色の照明光を得ることができる。また、照明装置を眼科撮影装置に用いた場合には、光量の増減を瞬間的に行うことができ、照明光源と撮影光源を兼ね備えさせることができるので、照明光学系を簡単な構成にすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の発光ダイオードを配置した照明装置、及びその照明装置を用いた眼底カメラなどの眼科撮影装置に関するものである。

従来から、眼底カメラにおいては、ハロゲンランプなどの照明光源からの照明光をリングスリットを介して被検眼の眼底に照射して眼底を観察することによりアライメントあるいはフォーカス調整を行い、その後、ストロボを発光して眼底を撮影することが行われている（特許文献１）。

また、観察光源と撮影光源を同じ光源として、観察時と撮影時では光源光量を変化させて眼底の観察並びに撮影を行う眼底カメラも知られている（特許文献２）。

眼底カメラでは、照明光源として、発光量を瞬時にオンオフして残光を生じないような光源を用いるのが好ましく、このような光源としては、発光ダイオードが適している。発光ダイオードを用いた照明装置としては、例えば、発光ダイオードをリング状に配列した照明装置（特許文献３）、異なる色の発光ダイオードを拡散板を透過させて照明する照明装置（特許文献４）が知られている。
特開２００３−３２５４５６号公報 特開平５−２８５１１２号公報 特開２００３−１７９２６５号公報 特開平１１−２９５０４７号公報

しかしながら、眼底カメラでは、撮影モードに応じて種々のフィルタを挿脱する機構が必要であり、光学系が複雑になり（特許文献１）、また、特許文献２のように、照明光源と撮影光源を同一にするには観察と撮影では、瞬間的に光量を変えなければならなかったので、光量の調節に複雑な電気回路が必要となるという問題があった。

また、照明装置として、発光ダイオードを配列した照明装置を用いる場合、特許文献３に見られるような照明装置では、単一の発光色しか得られず、また、各発光ダイオードを個々に制御できないので、間引き発光による光量増減ができず、光量の制御が困難であるという欠点があった。また、特許文献４のような照明装置では、異なる色の発光ダイオードからの光を拡散板を透過させて照明するので、拡散板透過によって光量損失が発生するという問題があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、光量損失が少なく均一な照明光を瞬間的に形成できる照明装置、並びに、照明光源と撮影光源を共通にして光源の光量制御を色調整しながら行うことが可能な眼科撮影装置を提供することをその課題とする。

本発明（請求項１）は、
複数の発光ダイオードを配列した照明装置であって、
凹面状の拡散反射体と、該拡散反射体に向けて配置された複数の発光ダイオードと、前記拡散反射体で拡散反射された発光ダイオードからの光を照明光として透過させる開口部とを備えたことを特徴とする。

また、本発明（請求項５）の眼科撮影装置は、
凹面状の拡散反射体と、該拡散反射体に向けて配置された複数の発光ダイオードと、前記拡散反射体で拡散反射された発光ダイオードからの光を照明光として透過させる開口部とを備えた照明装置と、
前記照明装置からの照明光で照明された眼底を撮像する撮像素子と、
撮像された眼底像を記録する記録装置と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明（請求項７）の眼科撮影装置は、
凹面状の拡散反射体と、該拡散反射体に向けて配置された白色並びに赤外光の照明光を形成する複数の発光ダイオードと、前記拡散反射体で拡散反射された発光ダイオードからの光を照明光として透過させる開口部とを備えた第１の照明装置と、
凹面状の拡散反射体と、該拡散反射体に向けて配置された赤色、緑色並びに青色発光ダイオードと、前記拡散反射体で拡散反射された発光ダイオードからの光を照明光として透過させる開口部とを備えた第２の照明装置と、
第１と第２の照明装置を撮影モードに応じて選択する選択手段と、
第１と第２の照明装置の発光ダイオードを選択的に点灯し、ないしは点灯する発光ダイオードの光量を制御する発光制御手段と、
前記第１あるいは第２の照明装置からの照明光で照明された眼底を撮像する撮像素子と、
撮像された眼底像を記録する記録装置と、
を備えることを特徴とする。

本発明の照明装置では、拡散反射された発光ダイオードからの光を照明光とするので、光量損失が少なく均一な照明光を得ることができる。

また、このような照明装置を眼科撮影装置に用いた場合には、光量の増減を瞬間的に行うことができ、照明光源と撮影光源を兼ね備えさせることができるので、照明光学系を簡単な構成にすることができる。

また、発光ダイオードを複数種の発光色をもつ発光ダイオードから構成すると、種々の色選択が可能な照明装置が得られ、光源自身でカラーフィルター機能を備えることができる、など優れた効果が得られる。

本発明は、発光ダイオードを用いた照明装置、並びに、この照明装置を用いた眼科撮影装置に関するもので、眼科撮影装置は、眼底のカラー撮影（散瞳撮影、無散瞳撮影）、可視蛍光撮影などが行える眼底カメラとして構成される。以下に、図面に示す実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。

図１において、眼底カメラには、照明装置１、１１が設けられ、そのいずれかが選択されて眼底の照明に用いられる。照明装置１は主に無散瞳のカラー撮影時に用いられ、照明装置１１は、散瞳カラー撮影、可視蛍光撮影などに用いられる。

照明装置１あるいは１１からでた光は、リレーレンズ２０、対物レンズの反射を除去するための黒点板２１、リレーレンズ２２、中心に穴の開いた穴あき全反射ミラー２３で反射されてから対物レンズ２４を経て、被検眼Ｅの瞳Ｅｐより眼底Ｅｒに入射され、眼底Ｅｒを照明する。

眼底Ｅｒからの反射光は再び瞳Ｅｐからでて対物レンズ２４を介して受光され、穴あき全反射ミラー２３の穴を介して合焦レンズ２６、結像レンズ２７を通過し、リターンミラー２８に入射する。リターンミラー２８で反射した光は、続いてリターンミラー２９で反射されて、ファインダ（接眼レンズ）３０に入射し、検者がこのファインダ３０を介して眼底を観察し、アライメントやフォーカス調整を行うことができる。

リターンミラー２９が光路から離脱されると、リターンミラー２８で反射した光は、視野絞り３１、フィールドレンズ３２を通過した後、ミラー３３で反射されてからレンズ３４を通過し、赤外光に感度を有する赤外ＣＣＤ（撮像素子）３５に入射し、眼底像が赤外ＣＣＤ３５により撮像される。赤外ＣＣＤ３５により撮像された眼底像は、モニタ切替回路５０により操作されるスイッチ５１を介してモニタ５２に動画像として表示され、検者はこの画像を観察しながらアライメントやフォーカス調整を行うことができる。

リターンミラー２８が光路から離脱すると、眼底像は可視光に感度を有するカラーＣＣＤ（撮像素子）３６に撮像され、撮像された眼底像は静止画記録装置３７に記録される。この静止画記録装置３７に記録された眼底像は、モニタ切替回路５０によりスイッチ５１が点線で示した位置に切り替えられるときに、モニタ５２に表示させることができる。モニタ切替回路５０は、表示時間設定回路４４により設定される時間に応じてスイッチ５１を切り替えるので、その時間に応じて赤外ＣＣＤ３５からの眼底動画像、あるいはカラーＣＣＤ３６で撮影された眼底の静止画がモニタ５２に表示される。

また、穴あき全反射ミラー２３と合焦レンズ２６間の光路には、可視蛍光撮影のときに光路に挿入される可視蛍光バリアフィルタ２５が挿脱可能に配置されている。

また、眼底カメラには、ＣＰＵなどからなる制御回路（制御手段）４０が設けられ、この制御回路４０には、撮影モード設定手段４２により設定される撮影モードを示す信号と、撮影スイッチ４１からの信号が入力され、制御回路４０は、これらの信号に基づいて、後述するように照明装置１、１１を切り替えるともに、ＬＥＤ発光制御手段４３を介して照明装置１あるいは１１に配置された発光ダイオードの選択点灯、並びに点灯される発光ダイオードの光量を増減させる。また、制御回路４０は、リターンミラー２８、２９、可視蛍光バリアフィルタ２５の挿脱制御を行い、表示時間設定回路４４、モニタ切替回路５０を介してスイッチ５１を切り替える。

図２（Ａ）には、照明装置１の詳細な構成が図示されており、照明装置１は、ほぼ半球状の凹面の基板２を有し、この基板２の凹面には、高反射率の拡散反射体３が取り付けられる。基板２は金属板や樹脂を成型したものであり、また凹面状の拡散反射体３は、アルミ鏡面に薄膜処理を施して反射率を高めるとともに（反射率は約９５％になる）、表面に微小な正三角形の集合体（３Ｄ面像のポリゴン）からなる微小な凹凸を形成して乱反射を起こさせ、拡散性を高めた反射板ないし反射膜である。

また、基板２の上部には、３つのリングスリット４、５、６が取り付けられ、リングスリット４は、図３にも示したように、透明板の中心部に設けた遮光部４ａと周辺のリング状の遮光部４ｂを有し、その両遮光部４ａ、４ｂ間がリング状の開口部（光透過部）４ｃとなっていて、各遮光部４ａと４ｂの下面、つまり拡散反射体３に向かう側には、多数の発光ダイオードが配列されている。

その配列の１例が、図３に示されており、遮光部４ａには、点線で示した矩形領域８が形成されており、この領域８には、多数の発光ダイオードが規則的に配列されている。その配列例が、図３の下方に模式的に図示されており、この領域での発光ダイオードの配列は、１個の赤色（Ｒ）発光ダイオード７ａと、２個の白色（Ｗ）発光ダイオード７ｂ、７ｃと、１個の緑色（Ｇ）発光ダイオード７ｄをグループとして、このグループを縦方向と横方向にそれぞれ同数配列したマトリックス配列となっている。この領域８での白色（Ｗ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）の発光ダイオードの全数の比率は２：１：１となっており、白色発光ダイオードの波長分布は、青にピークを有し、赤が少ない（殆どない）ので、上記比率とし、各発光ダイオードを同じ輝度で均等に発光させることにより、バランスの取れた白色光源が得られる。

また、領域８外の遮光部４ａの領域には、領域８の各辺に沿ってそれぞれ４個の赤外発光ダイオード７ｅが等間隔に配列されており、また遮光部４ｂには、上記発光ダイオード７ａ〜７ｄからなるグループが円周方向に等間隔で配列されており、各グループ間には、赤外発光ダイオード７ｅ（図示例では、１個）が配置されている。

また、リングスリット４の上方には、透明板の中央部が円形の開口部（光透過部）５ａ，周辺がリング状の遮光部５ｂとなったリングスリット５が取り付けられ、その上方には、透明板の中心部に設けた円形の遮光部６ａと周辺のリング状の遮光部６ｂと両遮光部６ａ、６ｂ間のリング状の開口部（光透過部）６ｃからなるリングスリット６が取り付けられ、各リングスリットの光を透過させる開口部４ｃ、５ａ、６ｃは、拡散反射体３からの反射光が照明光として上方に抜け出るような大きさ並びに形状となっている。また、照明装置１が、図１の眼底カメラに使用される場合には、リングスリット４は角膜共役位置に、リングスリット５が瞳共役位置、リングスリット６が水晶体共役となるように取り付けられる。

照明装置１は、無散瞳カラー撮影時に用いられるもので、散瞳カラー撮影あるいは可視蛍光撮影時には、図２（Ｂ）に図示した照明装置１１が用いられる。照明装置１１は、照明装置１と比較して、リングスリットの開口の大きさと、使用される発光ダイオードの種類、その配列が相違するもので、基板１２と拡散反射体１３、並びにリングスリット１４の遮光部１４ａ、１４ｂと開口部１４ｃは、照明装置１の基板２、拡散反射体３、並びにリングスリット４の遮光部４ａ、４ｂと開口部４ｃとそれぞれ同一の形状並びに材質となっている。

照明装置１１では、図４に示したように、遮光部１４ａの矩形領域１８には、１個の赤色（Ｒ）発光ダイオード１７ａと、２個の緑色（Ｇ）発光ダイオード１７ｂ、１７ｃと、１個の青色（Ｂ）発光ダイオード１７ｄをグループとして、このグループを縦方向と横方向にそれぞれ同数配列したマトリックス配列の発光ダイオードが設けられている。また、遮光部１４ｂには、上記発光ダイオード１７ａ〜１７ｄからなるグループが円周方向に等間隔で配列されている。

また、照明装置１１では、リングスリット１５の開口部１５ａの直径Ｄ２が、照明装置１の開口部５ａの直径Ｄ１よりも大きくなっており、それにより照明装置１１の全体の開口が照明装置１のものよりも大きくなり、眼底の照明光量を多くできるようになっている。また、リングスリット１４が角膜共役位置に、リングスリット１５が瞳共役位置、リングスリット１６が水晶体共役となるように取り付けられることは、照明装置１と同様である。

次に、このように構成された眼底カメラで行われる撮影について説明する。

撮影モード設定手段４２により、無散瞳撮影が設定されると、制御回路４０は照明装置１を光路に挿入し、可視蛍光バリアフィルタ２５並びにリターンミラー２９を光路から離脱させる。そして、ＬＥＤ発光制御手段４３を介して照明装置１の発光ダイオード７ａ〜７ｄを消灯させ、赤外発光ダイオード７ｅを点灯させる。これにより照明装置１は赤外光を発光し、高反射率の拡散反射体３で乱反射され拡散された赤外光が、開口部からでて照明光学系を介して被検眼Ｅに入射され、眼底Ｅｒを赤外光で均一に照明する。眼底からの反射光は、リターンミラー２８で反射されてから赤外ＣＣＤ３５に入射し、赤外の眼底像が撮像される。この撮像された眼底像はスイッチ５１を介してモニタ５２に動画像として表示されるので、検者は眼底像を観察しながらアライメント並びにフォーカス調整を行う。

アライメント並びにフォーカス調整が終了すると、撮影スイッチ４１が押されるので、制御回路４０はＬＥＤ発光制御手段４３を介して赤外発光ダイオード７ｅを消灯させ、すべての発光ダイオード７ａ〜７ｄを点灯させる。これにより照明装置１は白色光源となり、眼底は白色光で照明される。このときリターンミラー２８は光路から離脱されるので、眼底像がカラーＣＣＤ３６で撮像され、静止画として記録装置３７に記録される。この記録された眼底像は、表示時間設定手段４４で設定される時間だけモニタ切替回路５０によりスイッチ５１が記録装置３７側に切り替えられるので、モニタ５２に表示させることができる。

上述したように、白色発光ダイオード７ｂ、７ｃの波長分布は、青にピークを有し、赤が殆どなく、また、白色、赤、緑の発光ダイオードの数の比率が２：１：１となっているので、各発光ダイオードを同じ輝度で均等に発光させることにより、バランスの取れた白色光が得られる。この場合、赤味を強めたければ、ＬＥＤ発光制御手段４３により白色（Ｗ）並びに緑色（Ｇ）発光ダイオード７ｂ、７ｃ、７ｄの発光量を低減させ、また赤色（Ｒ）発光ダイオード７ａの発光量を増加させ、また、青味を強めたければ、緑色（Ｇ）発光ダイオード７ｄと赤色（Ｒ）発光ダイオード７ａの発光量を低減させ、白色（Ｗ）発光ダイオード７ｂ、７ｃの発光量を増加させる。このように各発光ダイオードの光量を制御することにより、全体の発光量を一定に保たせながらの色合い調整を行うことができ、良質な眼底像を撮影することが可能となる。

以上の照明装置１を用いた無散瞳撮影時の照明装置の照明状態が、図５の上欄に示されている。

一方、撮影モード設定手段４２により、散瞳撮影が設定されると、照明装置１１が光路に挿入され、観察時には、赤色発光ダイオード１７ａ、緑色発光ダイオード１７ｂ、１７ｃ、青色発光ダイオード１７ｄが間引き点灯されて、眼底が少ない光量で白色光で照明される。ファインダ３０を介して眼底が観察され、アライメント並びにフォーカス調整が終了すると、撮影スイッチ４１が操作される。このとき、ＬＥＤ発光制御手段４３により赤色、緑色並びに青色のすべての発光ダイオードが点灯されるので、眼底は増光した白色光で照明され、また、撮影スイッチ４１の操作に同期してリターンミラー２８が光路から離脱するので、眼底がカラーＣＣＤ３６により撮像される。

また、可視蛍光撮影が設定されると、青色発光ダイオード１７ｄが点灯されて、眼底が青色の照明光で照明される。蛍光剤を静注すると、この青色の照明光により眼底に可視蛍光が発生する。散瞳撮影時と同様に、ファインダ３０を介して眼底が観察され、アライメント並びにフォーカス調整が終了すると、撮影スイッチ４１が操作される。このとき、散瞳撮影と同様に、ＬＥＤ発光制御手段４３により赤色、緑色並びに青色のすべての発光ダイオードが点灯されるので、眼底は増光した白色光で照明される。また、撮影スイッチ４１の操作に同期して、可視蛍光バリアフィルタ２５が挿入され、リターンミラー２８が光路から離脱するので、眼底の可視蛍光像がカラーＣＣＤ３６により撮像される。

この散瞳撮影時並びに可視蛍光撮影時に、カラーＣＣＤ３６で撮像された眼底像は、無散瞳撮影時と同様に、記録装置３７に記録、保存されるとともに、スイッチ５１が図１で上側に切り替えられるときには、記録された画像をモニタ５２に表示させることができる。

また、照明装置１１では、光源の色選択が可能であるので、緑色発光ダイオード１７ｂ、１７ｃを点灯して、血管などの病変を診断するためのレッドフリー撮影を行うことができる。

この照明装置１１を用いたときの照明状態が図５の下欄に示されている。

なお、照明装置１において、白色発光ダイオードを用いる代わりに、青色発光ダイオードを用いることもできる。その場合、使用する発光ダイオードの輝度によりマトリックス配列を変更する。例えば、青色と赤色発光ダイオードの輝度が等しく、いずれも緑色発光ダイオードの輝度よりも高い場合（Ｂ＝Ｒ＞Ｇ）の場合には、白色発光ダイオードの代わりに緑色発光ダイオードを配置する。これにより全体のバランスをとりやすくする。この場合の利点は、選択する発光ダイオードのスペクトル分布の選択範囲が広がる点である。白色発光ダイオードを使用した場合には、他色の発光ダイオードは、白色の分布の非均一性を補正することが主な目的となる。

また、照明装置１の発光ダイオードの配列に関して、図６に示した配列を用いるようにしてもよい。この例では、遮光部４ａの矩形領域８における発光ダイオードの配列が、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の発光ダイオードを符号８ａ、８ｂで図示したグループにし、グループ８ａを横方向に、グループ８ｂを縦方向にそれぞれ同数マトリックス状に配列し、各グループ間に３色では不足する黄色（Ｙ）発光ダイオードを配列した配置となっている。また、周辺の遮光部４ｂに対しても、グループ８ａ、８ｂを交互に周方向に同数配列するようにする。この例でも、各発光ダイオードの光量を制御することにより、図３に示した例と同じように、全体の発光量を一定に保たせながらの色合い調整が可能な照明装置が得られる。

なお、図１において、ファインダ３０に代えて、カラーＣＣＤ３６と同様な撮像素子を用いることもでき、その場合には、該撮像素子の画像をモニタ５２に導き、眼底像をモニタ５２で観察しながらアライメントやフォーカス調整を行うようにする。

以上、本発明の実施例について述べたが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく様々な応用例が考えられる。例えば、赤外光と赤、緑、青の各色を同一の照明装置に配置して、リングスリットサイズを可変にすることにより、照明装置の切換なしに無散瞳／散瞳撮影の切換を行うことも考えられる。

本発明の眼科撮影装置の構成を示した構成図である。 照明装置の構成を示した縦断面図である。 図２（Ａ）の照明装置をＡ方向から見た図で、発光ダイオードの配列を示した説明図である。 図２（Ｂ）の照明装置をＡ方向から見た図で、発光ダイオードの配列を示した説明図である。 図１の眼科撮影装置での撮影モードに応じた照明装置の照明状態を説明した表図である。 発光ダイオードの他の配列例を示した説明図である。

符号の説明

１、１１ 照明装置
７ａ〜７ｅ 発光ダイオード
１７ａ〜１７ｄ 発光ダイオード
３０ ファインダ
３５ 赤外ＣＣＤ
３６ カラーＣＣＤ
４０ 制御回路
４２ 撮影モード設定手段
４１ 撮影スイッチ
４３ ＬＥＤ発光制御回路

Claims (10)

1. 複数の発光ダイオードを配列した照明装置であって、
   凹面状の拡散反射体と、該拡散反射体に向けて配置された複数の発光ダイオードと、前記拡散反射体で拡散反射された発光ダイオードからの光を照明光として透過させる開口部とを備えたことを特徴とする照明装置。
2. 前記発光ダイオードは、複数種の発光色をもつ発光ダイオードから構成されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記開口部はリング状の開口部であって、該リング状の開口部の両側が遮光部となっていて、各遮光部あるいはいずれかの遮光部に発光ダイオードが規則的に配列されることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記発光ダイオードは、所定の色の照明光が得られるように、選択的に点灯され、あるいは点灯される発光ダイオードの光量が制御されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 凹面状の拡散反射体と、該拡散反射体に向けて配置された複数の発光ダイオードと、前記拡散反射体で拡散反射された発光ダイオードからの光を照明光として透過させる開口部とを備えた照明装置と、
   前記照明装置からの照明光で照明された眼底を撮像する撮像素子と、
   撮像された眼底像を記録する記録装置と、
   を備えることを特徴とする眼科撮影装置。
6. 前記発光ダイオードは、複数種の発光色をもつ発光ダイオードから構成され、前記発光ダイオードを、所定の色の照明光が得られるように、選択的に点灯しあるいは点灯される発光ダイオードの光量を制御する発光制御手段が設けられることを特徴とする請求項５に記載の眼科撮影装置。
7. 凹面状の拡散反射体と、該拡散反射体に向けて配置された白色並びに赤外光の照明光を形成する複数の発光ダイオードと、前記拡散反射体で拡散反射された発光ダイオードからの光を照明光として透過させる開口部とを備えた第１の照明装置と、
   凹面状の拡散反射体と、該拡散反射体に向けて配置された赤色、緑色並びに青色発光ダイオードと、前記拡散反射体で拡散反射された発光ダイオードからの光を照明光として透過させる開口部とを備えた第２の照明装置と、
   第１と第２の照明装置を撮影モードに応じて選択する選択手段と、
   第１と第２の照明装置の発光ダイオードを選択的に点灯し、ないしは点灯する発光ダイオードの光量を制御する発光制御手段と、
   前記第１あるいは第２の照明装置からの照明光で照明された眼底を撮像する撮像素子と、
   撮像された眼底像を記録する記録装置と、
   を備えることを特徴とする眼科撮影装置。
8. 前記第１の照明装置は、無散瞳撮影時に選択され、観察時には赤外光が、撮影時には、白色光が得られるように、発光ダイオードの発光が制御されることを特徴とする請求項７に記載の眼科撮影装置。
9. 前記第２の照明装置は、散瞳撮影の時に選択され、観察時には、減光した白色の照明光が得られるように、また、撮影時には、増光した白色光が得られるように、発光ダイオードの発光が制御されることを特徴とする請求項７に記載の眼科撮影装置。
10. 前記第２の照明装置は、蛍光撮影時に選択され、観察時には、青色の照明光が得られるように、また、撮影時には、増光した白色光が得られるように、発光ダイオードの発光が制御されることを特徴とする請求項７に記載の眼科撮影装置。