JP3197418U

JP3197418U - 超近接撮影装置

Info

Publication number: JP3197418U
Application number: JP2015000858U
Authority: JP
Inventors: 孝浩平岡; 真周藤; 正男井澤
Original assignee: 株式会社井澤
Priority date: 2015-02-25
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2015-05-14
Anticipated expiration: 2025-02-25

Abstract

【課題】スマートフォンを用いた超近接撮影装置であって、特に眼科における前眼または眼底の病変の診断に好適に利用できる超近接撮影装置を提供する。【解決手段】超近接撮影装置は、電源を収容した本体部と、本体部に保持されたスマートフォン２と、超近接撮影を可能にするコンバージョンレンズと、コンバージョンレンズ３をスマートフォンの対物レンズに光学的に結合させるレンズフォルダと、発光特性が特定の被写体の撮影に適合するか、またはそのように調整されたＬＥＤを用いた発光部５と、発光部５を支持しその配線を誘導する可撓性部分６と、さらに、可撓性部分に固定され本体部に電気的機械的に連結する結合手段７と、を備えている。【選択図】図１

Description

本考案は、スマートフォンを用いた超近接撮影装置に関し、特に眼科における前眼または眼底の病変の診断に好適に利用できる超近接撮影装置に関する。

近年、広く普及してきたスマートフォン（通信システムや、映像撮影、記録システムを利用した画像データの作成・記録・保存・送信の機能を持つ装置）は多方面で活用されている。なお、本考案においてスマートフォンは、前述した括弧内の機能の全てまたは一部を備える装置の意味で用いられる。
工業生産の分野でも、出先で部品等の検査、商品サンプルの撮影、小部品の撮影およびデータの送信等が簡単にできる可搬型の装置はない。
特に医療の分野では患者の高齢化が進むなかで、在宅医療や僻地の医療、あるいは、災害時等の非常時における医療等、十分な医療設備の整っていない所での診査、診断、治療等について、病院等に常設されている定置型の装置の利用は不可能である。

特許第４０９４３７８号公報

周藤真，平岡孝浩，岡本芳史，岡本史樹，大鹿哲郎著，「スマートフォンによる前眼部および眼底撮影」，筑波大学医学医療系眼科，日本眼科学会雑誌１１８（１），平成２６年，７〜１４ページ

特許文献１記載の「携帯型眼科装置及び眼科システム」の発明は、従来の眼科装置（スリットランプ装置、眼底カメラ、眼屈折力測定装置等々）が専ら既存の設備（病院等）で利用されている点を鑑みて、そのような既存の設備を利用できない歩行困難者等の救済を目的としてなされたものである。
特許文献１の発明の主要な実施の形態は、その本体部６内に補助レンズ１４と、前眼部照明用光源（白色）１３が収容されており、本体部６内の補助レンズ１４に対して携帯装置としての携帯電話２（本願ではスマートフォン２）を補助レンズ１４と携帯電話２の光軸が一致するように、本体部６と一体的に設けられている支持部７で、その支持部７の内部角柱型空間に挿入固定したものである。
携帯電話２以外のものは全部携帯型眼科装置１と支持部７に纏められており、当該部分は嵩高となる。

光源の安全性と実用性を確認するための基礎実験が非特許文献１に示されている。
非特許文献１記載の論文「スマートフォンによる前眼部および眼底撮影」は、特許文献１の発明と同様の目的をより簡便な構成で達成するため、特に眼部により超近接して撮影を可能にするための基礎データを得る目的で行った実験の結果を示したものである。
この論文は本願の考案者である著者らが、被験者の同意を得て照明光源（本願考案の図４）の下側の特性を示す光源の安全性、実用性を確認するための基礎実験を行ったものである。なお、本願考案の図４はこの文献の図２を引用している。
ｉＰｈｏｎｅ４ＳのＬＥＤ光源（下側の曲線）を既存の双眼倒像鏡のＬＥＤ光源（上側の曲線）と比較したものである。

眼底撮影時の安全性の確認として、網膜光障害を引き起こすといわれているブルーライト成分を測定するために分光放射輝度計（ＣＳ−２０００Ａ、コニカミノルタ社）を用いて分光放射輝度と相対分光分布を測定し、光源にLight-Emitting Diode（ＬＥＤ）を用いている市販の眼底検査用双眼倒像鏡（Keeler Vantage Plus LED 、Ｋeeleｒ社）と比較した。
前眼部撮影方法は手持ち細隙灯顕微鏡のスリット光で前眼部を通常のごとく照らし、ｉＰｈｏｎｅ４Ｓを眼前に近づけカメラアプリケーションソフトで撮影した。撮影時に静止可能な患者であれば静止画、静止できない患者であれば動画モードで撮影し、後ほど静止画をキャプチャした。眼底撮影方法はカメラアプリケーションソフトを起動後に動画モードを選択し、光源となるＬＥＤフラッシュ機能をオンにして録画した。
レンズは通常のとおり被験者の眼前に固定し、スマートフォンを約３０ｃｍ離して倒像鏡のように動かしながら、後極および周辺部を画面に映しながら動画として記録した。
図２（本願の図４）は、ｉＰｈｏｎｅ４Ｓと双眼倒像鏡の光源 light-Emitting Diode （ＬＥＤ）の分光放射輝度比較をしている。
縦軸は各波長における輝度（これを分光放射輝度という）であり、単位は（Ｗ／ｓｒ・ｍ² ・ｎｍ）である。すべての波長における輝度を合計したものが輝度（ｃｄ／ｍ² ）である。グラフ形状は相似しており、相対分光分布はほぼ同様である。また、分光放射輝度の絶対値を比較すると双眼倒像鏡（光量目盛５／１０）のほうがすべての波長で分光放射輝度がｉＰｈｏｎｅ４Ｓより高いことが分かる。（ｉＰｈｏｎｅ４Ｓ、双眼倒像鏡（光量目盛５／１０）。
ＬＥＤの相対分光分布は両者ほぼ同様の波長成分であり（本願図４）、ｉＰｈｏｎｅ４Ｓの輝度は約７００，０００ｃｄ／ｍ² であった。
ＬＥＤ双眼倒像鏡は光量がきわめて大きく、通常我々が検査時に使用する光量（７〜１０目盛程度）では測定困難であったため、調節つまみを５／１０目盛に調整して測定し、約１，４００，０００ｃｄ／ｍ² という結果を得た。したがって、ｉＰｈｏｎｅ４ＳのＬＥＤの輝度は双眼倒像鏡のＬＥＤ（５／１０目盛）の約半分であった。ブルーライト成分の最も高い波長で輝度を比較してもｉＰｈｏｎｅ４Ｓは双眼倒像鏡（５／１０目盛）の約６５％であり、ｉＰｈｏｎｅ４ＳのＬＥＤは網膜への侵襲が少ないことを確認した。

本考案の目的は、スマートフォンを用いた超近接撮影装置であって、特に眼科における前眼または眼底の病変の診断に好適に利用できる他、工業製品の表面の目視検査データの取得、蓄積、転送等に利用できる超小型で取り扱いが簡単でしかも小型に構成できるスマートフォンを用いた超近接撮影装置の構成を提供することにある。

前記目的を達成するための本考案の構成を実施例と対応させて説明する。
本考案による請求項１記載の装置は、電源を収容した本体部１と、本体部１に保持されたスマートフォン２と、コンバージョンレンズ３と、コンバージョンレンズ３をスマートフォン２の対物レンズに光学的に結合させるレンズフォルダ４と、特定の被写体の撮影に適合する発光特性のＬＥＤを有する発光部５と、発光部５のＬＥＤの配線を誘導して、本体部１の電源に接続するとともに発光部５の照射特性（照明の形状、方向等）を変更して、その状態を保持可能な可撓性結合手段６と、を備えるように構成されている。
本考案による請求項２記載の装置は、請求項１記載の装置において、特定の被写体が前眼部または眼底である場合に、発光特性は中心波長が４６０〜４８０ｎｍの単色の発光であるように構成されている。
本考案による請求項３記載の装置は、請求項１記載の装置において、発光部５には、特定の被写体が前眼部である場合において、スリットとシリンドリカル光学系を用い前眼部にスリット照明を可能にし、その照射位置を可撓性結合手段により変更して撮像するように構成されている。

本考案の請求項１記載の装置では、電源を含む本体部１にスマートフォン２が機械的に結合され、スマートフォン２にはコンバージョンレンズ３がレンズフォルダ４により結合させられ、発光部５は可撓性結合手段６により電気的かつ機械的に結合される。従って、光源では、特定の被写体の撮影に適合する発光特性のＬＥＤを選択するか、光源の発光特性を各種フィルタを用いて特定の被写体の撮影に適合する発光特性に変更できる。
可撓性結合手段６は発光部５のＬＥＤの配線を誘導して発光部５の照射特性を変更して保持可能であり、被写体に対する照射のパラメータ（方向，位置，強度）を調整することができる。
本装置の使用者は、本体１を把持して、コンバージョンレンズ３の光軸（スマートフォンの対物の光軸と一致）と、発光部５の光軸の交差点を被写体に一致させ、超近接撮影を可能にする効果がある。

本考案による請求項２記載の装置は、特定の被写体が前眼部または眼底である場合に、発光特性は中心波長が４６０〜４８０ｎｍの単色の発光であるとすることにより、前眼部または眼底の超近接撮影を可能にする効果が得られる。
本考案による請求項３記載の装置は、スリットとシリンドリカル光学系を用い前眼部にスリット照明を可能にし、その照射位置を前記可撓性結合手段により変更して撮影を可能にする効果が得られる。

本考案による超近接撮影装置の実施形態を示す斜視図である。本考案による超近接撮影装置をスマートフォンの液晶表示画面側から見た斜視図である。本考案による超近接撮影装置の発光装置の内部構造を一部破断して示した説明図である。非特許文献１記載の実験装置で使用した光源の特性を示すグラフである。

〔本体部の実施形態〕
撮影装置の本体部分を構成する本体部の容器１ａは、スマートフォン２を機械的に支持し、発光部５へ電源を供給する役割を担う。以下の（１）〜（４）の機能を実現するものである。
（１）容器１ａは固定腕１ｄと締まり方向に不勢されている可動腕１ｅを有する。スマートフォン２は腕部１ｄ、１ｅで挟み込まれて支持される。
（２）容器１ａは内部に電源用の電池室が形成されている。電池としては、単３型乾電池、単４型乾電池、ボタン型乾電池等の使用を予定している。
（３）同様に、容器１ａの内部に固定輝度制御回路を設け、回路基板に使用電池（主に１．５Ｖまたは３Ｖ）の電源をＤＣ／ＤＣコンバータ回路で５Ｖに変換しＬＥＤ駆動用の電流を得る。
（４）本体表面に電流を光源ＬＥＤに供給するための電気的接続端子（ジャック端子１ｃ）を設ける。
なお、ここに接続する結合手段７の端子（プラグ端子）は、後述するように本体部容器１ａに設けられたジャック端子１ｃに接合、離脱自在に結合できるので被写体に対応する特性をもつ光源５を選んで用いることができる。
また、本体部１には任意の位置に電源スイッチ１ｆを設けて内部の電源回路の起動または切断に利用できる。
なお、図１または図２において、１ｂは本体部１の容器１ａ内の電池交換の際用いられる容器蓋であり、１ｆは容器内の電源を起動するためのスイッチである。

〔ＬＥＤ照明の実施形態〕
前眼／眼底の撮影はもとより、小面積の部位の近接撮影に当たっては、照明用光源の特性（波長分布特性）や、光源のパターンおよび方向が問題になる。発光部５、可撓性パイプ６および結合手段７は一体に設けられ、撮影対象ごとに準備可能である。発光部５の外壁（ＬＥＤ筒５ａ，ｂ，ｃ，ｄ）には、ＬＥＤ基板５ｅ、ＬＥＤ５ｆ、リフレクタ５ｇ、フィルタ／修正板５ｈが配置されている。ＬＥＤ基板５ｅに接続されている配線はＬＥＤ筒５ａに一端が固定されて電源配線は可撓性パイプ６の中を通って結合手段７の電極に接続されている。

本願考案では以下の３態様を予定している。
（１）白色拡散光照明（発光部）は、多目的一般ＬＥＤ照明として使用するものである。従って、光源としては、白色ＬＥＤと言われているものを用いれば足りる。この場合、拡散性の光源が求められるため、拡散性の修正板５ｈを使用する。ただし、リフレクタ５ｇ自体が拡散性をもつ場合には修正板５ｈは不要となる。
（２）青色拡散光照明（発光部）を眼科医療用として使用する場合には、
（ｉ）光源として青色のＬＥＤを用いれば（１）と同じ構成で実現できる。
（ｉｉ）光源として図４に示すような白色ＬＥＤを利用するときは、波長の短い発光を透過し波長の長い発光を抑止するフィルタ（修正板５ｈ）を使用することになる。
（３）スリット光照明（発光部）を眼科医療用として使用する場合には、前に述べたいずれかの光源に、スリット光照明を可能にアダプタを結合する。アダプタはスリットとシリンドリカルレンズ等を用いたものであって、スリット状の光束をさらに収束して被験者の前眼表面に当てスリット光照明を可能にするものである。
以上、３つの発光部のうちの（１）白色拡散発光部、（２）青色拡散発光部の発光部は、結合手段までのリード線が可撓性を有するフレキシブルパイプ６によって被覆されて本体部に結合され、これにより必要な照明を可能にしている。

コンバージョンレンズ３（超近接撮影を可能にするレンズ）を保持したフォルダ４をスマートフォンに被せることにより、スマートフォンの対物レンズとコンバージョンレンズ３を光学的（各レンズの光軸を一致させて、所定の間隔で）に結合させる。
（１）キャップ方式（図１）
スマートフォンの各機種ごとにレンズ付きキャップを準備したものである。
（２）挟み付け方式
スマートフォンの撮影レンズ部に補助レンズで装着用のスクリューマウントを装備したホルダ部を、スマートフォンの厚さ方向に挟み使用する。

本願考案で準備した高性能補助レンズ（コンバージョンレンズ）は次の２種類である。
（１）高性能広角コンバージョンレンズ
（ａ）撮影倍率：０．７倍
（ｂ）撮影距離：５０ｍｍ
（ｃ）ディストーションが少なく、周辺解像度を高くする特殊レンズ設計
（２）高性能マクロコンバージョンレンズ
（ａ）撮影倍率：５倍
（ｂ）撮影距離：５０ｍｍ
（ｃ）ディストーションが少なく、周辺解像度を高くする特殊レンズ設計

眼科医療診断分野の検査装置、精密部品やウエハ表面の検査等の分野の検査装置として利用できる。

１本体部
１ａ容器（把握部）
１ｂ容器蓋
１ｃ受口（ジャック端子）
１ｄ固定腕
１ｅ可動腕
１ｆスイッチ
２スマートフォン
２ａ対物レンズ
２ｂフラッシュＬＥＤ
３コンバージョンレンズ
４レンズフォルダ（キャップ）
５発光部
５ａ〜５ｄＬＥＤ筒
５ｅＬＥＤ基板
５ｆＬＥＤ
５ｇリフレクタ
５ｈ修正板（フィルタまたは拡散板）
６可撓性パイプ
７結合手段（プラグ側）

Claims

電源を収容した本体部と、
前記本体部に保持されたスマートフォンと、
超近接撮影を可能にするコンバージョンレンズと、
前記コンバージョンレンズを前記スマートフォンの対物レンズに光学的に結合させるレンズフォルダと、
発光特性が特定の被写体の撮像に適合するか、またはそのように調整されたＬＥＤを用いた発光部と、
前記発光部を支持しその配線を誘導する可撓性部分と、
前記可撓性部分に固定され前記本体部に電気的機械的に連結する結合手段と、を備え、前記特定の被写体に適合した発光特性の光源で任意の照射特性で超近接撮影を可能にする超近接撮影装置。
請求項１記載の装置において、
前記特定の被写体が前眼部または眼底である場合に、前記発光特性は中心波長が４６０〜４８０ｎｍの単色の発光である超近接撮影装置。
請求項１記載の装置において、
前記発光部には、前記特定の被写体が前眼部である場合において、スリットとシリンドリカル光学系を用い前眼部にスリット照明を可能にし、その照射位置を前記可撓性結合手段により変更して撮像する超近接撮影装置。