JP2012045321A - 眼底撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】観察光源と撮影光源の切換えは、ダイクロイックミラーによる光路分割によって実現していたが、構造が複雑で大きく、光量ロスを伴う。
【解決手段】波長の異なる複数の光源モジュールと、光源モジュールからの光束をリング状照明光に調整する調整部と、リング状照明光を被検眼の眼底に導く導光部と、被検眼の眼底像を観察または撮影するイメージセンサと、複数の光源モジュールのうち１つの光源モジュールを、導光部により導光されたリング状照明光の光路に対して直交する同一平面内で、当該光源モジュールの中心と、光路の中心軸とが一致する位置に移動可能な移動部と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、眼底撮影装置に関し、特に観察光源として赤外光を、撮影光源として白色光を用いる眼底撮影装置に関する。

眼底撮影装置、特に無散瞳眼底カメラにおいては、観察光源としては、被検者の縮瞳を防ぐために赤外光を、撮影光源としてカラー画像を得るために可視光を用いることが一般的である。

赤外光源として、以前は白色のハロゲンランプの光から光学フィルタによって赤外成分を抽出して利用していたが、ＬＥＤ技術の発達により、最近では赤外ＬＥＤを単独で用いることが可能となってきている。可視光源としては、未だにＸｅ管を用いることで、瞬間的に十分な光量を持った光を得ている。

近年では、白色ＬＥＤでも十分な光量を持ったＬＥＤが開発されてきており、白色ＬＥＤによる可視光源の実現の可能性が高まっている。

特許文献１では、ブロードな波長を発光する光源の前面に配置する光学フィルタを、赤外透過フィルタと可視光透過フィルタとの間で切り換えることによって、赤外光と可視光をメカ的に換える技術が開示されている。

特許文献２では、赤外ＬＥＤと白色ＬＥＤを円環状に交互に配置することで、円環状の面光源を得る技術が開示されている。赤外光と可視光の切り換えは電気的な切り換えにより行われている。

特許文献３では、円環状に非連続的に配置したＬＥＤ光源を撮影時には回転することで、光源ムラを解消する技術が開示されている。

特開平０７−００８４５９号公報 特開２００８−２１２３２７号公報 特開２００８−２１２３７５号公報

一般的に観察光源と撮影光源とはダイクロイックミラーによって光路分割され、電気的スイッチングによって使い分けられている。しかしながら、ダイクロイックミラーを介することで、光量のロスが生じてしまう。また、光路が分割されることによって、光路も二箇所に用意する必要があり、スペース的に多く要することになり機器の大型化を招くとともに、構造や構成部品の複雑化を招いてしまう。

特許文献１では、ＬＥＤ光源という小型な光源は発光特性がブロードではなく赤外から可視光までを網羅する光源とはなり得ない。また、光源のほかに光学フィルタを２つ用意する必要があり、構成要素が多く複雑な構成である。

特許文献２では、１つの円周上に赤外ＬＥＤと白色ＬＥＤとが交互に配置されているので、赤外ＬＥＤ同士、白色ＬＥＤ同士のピッチが広くなってしまう。そのため、円環状に均一な照明が必要な観察/撮影光源としては満足のできる光源とはなりえない。

特許文献３では、残像現象により、観察光源としては実用できる可能性を持つが、撮影光源としては、結果露光時間を延長する必要があり、固視ずれなどによって画像にブレを生じてしまうので、十分な品質の撮影画像を得ることができない。

上記の課題に鑑み、本発明は、光量をロスを低減し、小型で簡易な構成によって複数の光源を切り換えることを目的とする。

上記の目的を達成する本発明に係る眼底撮影装置は、
波長の異なる複数の光源モジュールと、
前記光源モジュールからの光束をリング状照明光に調整する調整手段と、
前記リング状照明光を被検眼の眼底に導く導光手段と、
前記被検眼の眼底像を観察または撮影するイメージセンサと、
前記複数の光源モジュールのうち１つの光源モジュールを、前記導光手段により導光された前記リング状照明光の光路に対して直交する同一平面内で、当該光源モジュールの中心と、前記光路の中心軸とが一致する位置に移動可能な移動手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、光量をロスを低減し、小型で簡易な構成によって複数の光源を切り換えることが可能となる。

眼底撮影装置の概略構成図。 光源ユニットの展開図。 光源部の機能構成図。 光源部における処理の流れを示すフローチャート。

（第１実施形態）
図１を参照して、眼底撮影装置の概略構成について説明する。この眼底撮影装置は、大まかに分けて照明光学系Ｏ１、観察/撮影光学系Ｏ２から構成される。光源ユニット１１は、赤外光源としての赤外ＬＥＤ１１ａと、可視光源（白色光源）としての白色ＬＥＤ１１ｂとを備える。光源駆動モータＭ１によって、照明光学系Ｏ１に対向するＬＥＤが、赤外ＬＥＤ１１ａと白色ＬＥＤ１１ｂとの間で切り換えられる。リングスリット１２は、照明光学系Ｏ１に対して直交して円環状のマスクを形成し光源ユニット１１からの照明光をリング状照明光に調整するマスク部材である。照明リレーレンズ１３と、照明リレーレンズ１５とによってリング照明は被検眼１９に結像される。スプリットユニット１４は、フォーカス指標を投影するためのフォーカス指標光源１４ａと、光源を分割するためのプリズム１４ｂと、フォーカス指標の外形を示すフォーカス指標マスク１４ｃとを備える。そして、スプリットユニット１４は、プリズム１４ｂおよびフォーカス指標マスク１４ｃを観察時に照明光学系Ｏ１の光路上に進入（挿入）させる。そして図中矢印方向に移動することでフォーカス指標を光軸方向にシフト移動させる移動機構と、撮影時に照明光学系Ｏ１の光路上から退避させる進退機構とをさらに備える。

スプリットシフト駆動モータＭ２は、スプリットユニット１４をシフト駆動してフォーカス指標の焦点を合わせ、かつ、スプリット位置検知センサＳ２は、スプリットユニット１４の停止位置を検出する。また、スプリット進退駆動モータＭ３は、スプリットユニット１４を照明光学系Ｏ１に対して進退させる。すなわち、眼底観察時には、スプリット進退駆動モータＭ３は、スプリットユニット１４を照明光学系Ｏ１内に進入（挿入）させる。そして、観察像の中にスプリット指標を投影し、撮影時には照明光学系Ｏ１からスプリットユニット１４を退避させ、撮影像の中にフォーカス指標が写りこむことが無いように制御される。穴明きミラー１６は、中心に穴が明いた全反射ミラーであり、リング状照明光は外周のミラー部によって反射され、撮影光は中央の穴から透過するように構成されている。アライメント指標投影ユニット１７は、アライメント指標を投影するための光源１７ａと、指標を作り出すライトガイド１７ｂとを備える。

穴明きミラー１６で反射されたリング照明が対物レンズ１８によって被検眼１９で結像し、リング状に被検眼の眼底を照明する。照明された被検眼の眼底像は対物レンズ１８によって穴明きミラー近傍の絞り２０の位置に結像しさらに観察／撮影光学系Ｏ２を進む。フォーカスレンズ２１は、穴明きミラー１６の中央の穴を通過した撮影光束の焦点調節を行うためのレンズであり、図中矢印方向に移動することにより焦点調節を行う。フォーカスレンズ駆動モータＭ４は、フォーカスレンズ２１を駆動して焦点を合わせ、フォーカスレンズ位置検知部Ｓ４は、フォーカスレンズ２１の停止位置を検出する。イメージセンサを構成する撮像素子２２は、撮影光を光電変換する。撮像素子２２で得られた電気信号は、不図示の処理回路によってＡ−Ｄ変換されて、デジタルデータとして、赤外観察時には不図示の表示器に表示され、撮影時には不図示の記録媒体に記録される。

図２を参照して、光源ユニット１１に関して詳細に説明する。光源ユニット１１は、赤外ＬＥＤ１１ａと、白色ＬＥＤ１１ｂと、ＬＥＤホルダ１１ｃと、ＬＥＤホルダ穴１１ｄと、拡散シート１１ｅと、コンデンサレンズ１１ｆと、リングスリット１１ｇと、光源地板１１ｈと、光源駆動モータＭ１とを備える。

赤外ＬＥＤ１１ａおよび白色ＬＥＤ１１ｂは、共に面実装タイプのパッケージに入ったＬＥＤが一枚のプリント配線板上に円環状に配置されており、ＬＥＤホルダ１１ｃ上に一体に構成されている。これにより光源ユニット１１からの光は大まかに円環状の光となる。ＬＥＤホルダ１１ｃ中にはＬＥＤホルダ穴１１ｄが形成されている。ＬＥＤホルダ穴１１ｄは照明光学系Ｏ１に対して平行な穴であり、光源地板１１ｈに形成されている不図示の軸に嵌合し回転可能に固定されている。拡散シート１１ｅおよびコンデンサレンズ１１ｆによって、赤外ＬＥＤ１１ａ、白色ＬＥＤ１１ｂの光束を拡散してＬＥＤによる照明ムラをなくし、照度を均一化する。リングスリット１１ｇは、大まかな円環状に均一化された光束に対して正確な円環状となるよう不要部分をマスクするマスク部材である。

つまり、光源ユニット１１の赤外ＬＥＤ１１ａもしくは白色ＬＥＤ１１ｂは、照明光学系Ｏ１に対向したときには、その円環状の配列がリングスリット１２の環状開口に対向するよう配置される。これらは光源地板１１ｈに取り付けられる。これらの構成要素は、光源駆動モータＭ１と共に光源地板１１ｈに固定される。光源駆動モータＭ１に対して電力を供給すると、光源地板１１ｈに対してＬＥＤホルダ１１ｃは回転する。そして、不図示のストッパによって位置が定められ、照明光学系Ｏ１に対して、図２の状態では白色ＬＥＤ１１ｂが対向し、ＬＥＤホルダ１１ｃが回転した状態では赤外ＬＥＤ１１ａが対向するようになる。

すなわち、図３を参照して後述する光源駆動モータＭ１は、赤外ＬＥＤ１１ａ（第１の光源モジュール）、白色ＬＥＤ１１ｂ（第２の光源モジュール）などの複数の光源モジュールのうち１つの光源モジュールを、リング状照明光が導光される光路に対して直交する同一平面内で、当該光源モジュールの中心と、光路の中心軸とが一致する位置に移動可能である。また、複数の光源モジュールのうち１つの光源モジュールを、光源モジュールの中心と、光路の中心軸とが一致しない位置にさらに移動可能である。一致する位置への移動と、一致しない位置への移動は、同一平面上でなされてもよく、１つのプリント配線板上に実装されていてもよい。なお、光路の中心軸と平行な軸を基準とした回転運動によって、光源モジュールの中心と光路の中心軸とが一致しない位置から一致する位置へ、または、一致する位置から一致しない位置へ、複数の光源モジュールのうち１つの光源モジュールを移動可能であってもよい。

図３を参照して、光源部の機能構成を説明する。眼底撮影装置は、ＣＰＵによって全ての動作が制御されている。光源位置検知部Ｓ１は、照明光学系Ｏ１に対向する光源を検出する。光源駆動モータＭ１は、所望の光源を照明光学系Ｏ１に対向させるように制御することができる。赤外ＬＥＤ１１ａと白色ＬＥＤ１１ｂとは、その点灯／消灯だけでなく、発光強度も制御されることが可能である。撮影スイッチＳＷ１によるスイッチ操作を検出すると撮影動作が開始する。

電源スイッチＳＷ２は、眼底撮影装置全体の電源ＯＮ／ＯＦＦを切り換える。眼底撮影装置の起動後においては、所定の撮影モードに設定されてもよい。所定の撮影モードとは、赤外領域に発光ピーク波長を有する赤外ＬＥＤと、可視領域に発光ピーク波長を有する白色ＬＥＤと、その他の特定波長が発光ピーク波長となる特定色ＬＥＤと、などを用いた各種撮影モードの何れかである。リセットスイッチＳＷ３は、何らかの動作異常の際にＣＰＵの動作をリセットし再起動させる。リセット動作後においては、所定の撮影モードに設定されてもよい。

図４のフローチャートを参照して、上記機能構成を用いた光源部における処理の流れを説明する。まず、電源スイッチＳＷ２によって電源がＯＮにされると処理が開始する。

Ｓ４０１において、ＣＰＵは、まずは赤外ＬＥＤ１１ａを照明光学系Ｏ１に対向するようセットする。光源位置検知部Ｓ１により位置をモニターしながら、光源駆動モータＭ１を駆動する。

Ｓ４０２において、ＣＰＵは、赤外ＬＥＤ１１ａを点灯させ、眼底観察のために赤外ＬＥＤを連続点灯させる。赤外ＬＥＤであるため、被検眼１９は縮瞳せず検者は白黒画像によりアライメントを行うことが可能となる。

Ｓ４０３において、撮影スイッチＳＷ１の状態を確認して、撮影スイッチＳＷ１がＯＮにされているか否かがＣＰＵにより判定される。撮影スイッチＳＷ１がＯＮにされていると判定された場合（Ｓ４０３；ＹＥＳ）、ステップＳ４０４へ進む。一方、撮影スイッチＳＷ１がＯＮにされていないと判定された場合（Ｓ４０３；ＮＯ）、ＯＮにされるまで待機する。

Ｓ４０４において、ＣＰＵは、赤外ＬＥＤ１１ａを消灯する。光源ユニット１１を動かそうとしているので、動作中は照明ムラが大きくなるため、点灯している照明光源を消灯する。

Ｓ４０５において、ＣＰＵは、白色ＬＥＤ１１ｂを照明光学系Ｏ１にセットする操作を開始する。

Ｓ４０６において、光源駆動モータＭ１は、光源位置検知部Ｓ１により位置をモニターしながら、撮影動作に必要な白色ＬＥＤ１１ｂを移動する。そして、白色ＬＥＤ１１ｂを照明光学系Ｏ１にセットする操作が完了したか否かが判定される。ＣＰＵにより、操作が完了したと判定された場合（Ｓ４０６；ＹＥＳ）、Ｓ４０７へ進む。一方、操作が完了していないと判定された場合（Ｓ４０６；ＮＯ）、操作が完了するまで待機する。

Ｓ４０７において、ＣＰＵは、タイマーを用いて所定時間をカウントする。光源駆動モータＭ１による駆動を停止しても、白色ＬＥＤ１１ｂ停止時の反動でバウンドする時間を見越してタイマーカウントを行う。

Ｓ４０８において、イメージセンサは、撮影状態へ移行して撮影動作を行う。詳細にはデジタルカメラの露光が開始し、次に白色ＬＥＤ１１ｂが点灯する。白色ＬＥＤ１１ｂが消灯すると露光終了なので、デジタルカメラの露光も終了する。

Ｓ４０９において、ＣＰＵは、赤外ＬＥＤ１１ａを照明光学系Ｏ１にセットする。

Ｓ４１０において、ＣＰＵは、Ｓ４０７と同様に、赤外ＬＥＤ１１ａのバウンドが収まるまで移動中であるとしてタイマーカウントを行う。

Ｓ４１１において、ＣＰＵは、移動完了した後所定時間経過後に、赤外ＬＥＤ１１ａを点灯して眼底観察状態に移行する。このように、移動中か否かで消点灯させる。その後、処理が終了する。

本発明によれば、簡単な構成で、小型に、光量ロスのない観察光源／撮影光源の切り換えを実現することができる。

（第２実施形態）
眼底像の観察においては、特定の波長により撮影して疾患の確認を行うことが有効である。その場合、撮影光源に対して特定波長以外の光束をカットする光学フィルタが配置されることが一般的である。このようなケースに本発明に係る眼底撮影装置を適用した場合について簡単に説明する。

第１実施形態では、撮影光源と観察光源とに関して述べ、撮影光源として白色ＬＥＤを用いたが、白色ＬＥＤに換えて特定色のＬＥＤを用いることにより撮影モードに応じて種々の画像を取得することが可能となる。その場合、ＬＥＤホルダ１１ｃに、赤外ＬＥＤ、白色ＬＥＤ、および特定色ＬＥＤをそれぞれ円環状に配置し、選択されたモードに応じたＬＥＤを照明光学系に対向させることによって、特定の波長での撮影も実現できる。この場合、撮影条件が異なる複数の撮影モードを切り換える撮影モード切換によって、複数の光源モジュールのうち、切り換えられた撮影モードに対応する光源モジュールを、光路に対して直交する同一平面内で、当該光源モジュールの中心と、光路の中心軸とが一致するように移動させればよい。

このような構成を取ることによって、特定波長での撮影が可能な眼底撮影装置を、簡単な構成で、小型に、光量ロスのない形で実現できる。

（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (13)

1. 波長の異なる複数の光源モジュールと、
   前記光源モジュールからの光束をリング状照明光に調整する調整手段と、
   前記リング状照明光を被検眼の眼底に導く導光手段と、
   前記被検眼の眼底像を観察または撮影するイメージセンサと、
   前記複数の光源モジュールのうち１つの光源モジュールを、前記導光手段により導光された前記リング状照明光の光路に対して直交する同一平面内で、当該光源モジュールの中心と、前記光路の中心軸とが一致する位置に移動可能な移動手段と、
   を備えることを特徴とする眼底撮影装置。
2. 前記移動手段は、前記１つの光源モジュールを、前記光源モジュールの中心と、前記光路の中心軸とが一致する位置から一致しない位置にさらに移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の眼底撮影装置。
3. 前記複数の光源モジュールは、赤外領域に発光ピーク波長を有する第１の光源モジュールと、可視領域に発光ピーク波長を有する第２の光源モジュールと、を含み、
   前記第１の光源モジュールと前記第２の光源モジュールとの何れか１つの光源モジュールを前記移動手段により移動させることにより、前記第１の光源モジュールと前記第２の光源モジュールとの間で光源モジュールを切り換える切換手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の眼底撮影装置。
4. 前記切換手段により前記第１の光源モジュールから前記第２の光源モジュールへ切り換えられた場合、前記イメージセンサにより眼底像を観察する観察状態から、眼底像を撮影する撮影状態へ切り換わり、
   前記切換手段により前記第２の光源モジュールから前記第１の光源モジュールへ切り換えられた場合、前記撮影状態から前記観察状態へ切り換わることを特徴とする請求項３に記載の眼底撮影装置。
5. 前記光源モジュールを、前記移動手段により移動中である場合は消灯させ、移動が完了した後であって所定時間経過後に点灯させる消点灯手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の眼底撮影装置。
6. 異なる撮影条件で撮影するための複数の撮影モードを切り換える撮影モード切換手段をさらに備え、
   前記移動手段は、前記複数の光源モジュールのうち、前記撮影モード切換手段により切り換えられた撮影モードに対応する光源モジュールを、前記光路に対して直交する同一平面内で、当該光源モジュールの中心と、前記光路の中心軸とが一致する位置に移動させることを特徴とする請求項１に記載の眼底撮影装置。
7. 前記撮影モード切換手段は、前記眼底撮影装置の起動後またはリセット動作後においては、所定の撮影モードに切り換え、
   前記移動手段は、前記起動後または前記リセット動作後に、前記所定の撮影モードに対応する光源モジュールを、前記光路に対して直交する同一平面内で、当該光源モジュールの中心と、前記光路の中心軸とが一致する位置に移動させることを特徴とする請求項６に記載の眼底撮影装置。
8. 前記光源モジュールの光源は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載の眼底撮影装置。
9. 前記調整手段が、前記光源モジュールからの光束をリング状照明光に調整するための環状開口を有するマスク部材であり、
   前記光源モジュールには、前記マスク部材の前記環状開口に対向するように、複数のＬＥＤが環状に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の眼底撮影装置。
10. 前記複数の光源モジュールは、当該光源モジュールの中心と前記光路の中心軸とが一致する位置にあるときも、一致しない位置にあるときも、前記光路に対して直交する同一平面内に配置されていることを特徴とする請求項1乃至９の何れか１項に記載の眼底撮影装置。
11. 前記複数の光源モジュールは、１つのプリント配線板上に実装されていることを特徴とする請求項１０に記載の眼底撮影装置。
12. 前記移動手段は、前記光路の中心軸と平行な軸を基準とした回転運動によって光源モジュールの中心と前記光路の中心軸とが一致しない位置から一致する位置へ前記複数の光源モジュールのうち１つの光源モジュールを移動可能であることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の眼底撮影装置。
13. 被検眼を照明する照明光学系に設けられた赤外光源と、
    前記照明光学系に設けられた白色光源と、
    前記被検眼を撮影する場合に前記赤外光源を前記照明光学系の光路上から退避し且つ前記白色光源を該光路上に挿入する制御手段と、
    を有することを特徴とする眼底撮影装置。

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