JP5605995B2 - 眼科撮影装置 - Google Patents
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Description
本発明は、被検眼を照明する光源として、ＬＥＤを備えた眼科撮影装置に関するものである。
従来から眼底カメラの光源には、観察光源として定常光を発するハロゲンランプ等が用いられ、撮影用光源としてパルス光を発するキセノン管が用いられている。近年では、白色ＬＥＤの高輝度化に伴い、蛍光灯や白熱電球の代りに、発熱量が少なく、消費電力も少ない白色ＬＥＤを光源とする照明機器が用いられるようになってきている。
眼底カメラにおいても、照明光源として白色ＬＥＤを用いた眼底カメラが提案されている。例えば、特許文献１の眼底カメラにおいては、リング状に配置された複数の白色ＬＥＤを照明光源として使用している。複数の異なる波長を有するＬＥＤを用い、白色、緑色、青色、赤外の少なくとも１つを有し、更に少なくとも１つはフラッシュ光源として用いている。
特許文献２においては、眼底カメラの照明光源として、リング状に配列された複数の白色ＬＥＤから凹面状の拡散反射面体に向けて光束を照射し、拡散反射された光束をリング状の開口部から取り出すことにより、均一な照明光を生成している。また、複数のＬＥＤは複数の発光色を有し、更には白色ＬＥＤと赤外ＬＥＤとを有し、撮影モードに応じて発光させるＬＥＤを切換えている。
特許文献１においては、複数の白色ＬＥＤをリング状に配置する際に、隙間なく配置することが難しく、均一な照明光を形成することは困難であり、得られる眼底像に照明むらが生ずる。
特許文献２においては、均一な照明光を形成するためには凹面状の拡散反射面体が必要となり、照明光源が複雑かつ大型化し、高価になるという問題を有している。更に、拡散反射面体において拡散反射されるが、拡散による光量損失が発生するという問題もある。
本発明の目的は、上述の課題を解消し、小型で発光効率が良く、かつ均一な照明光が得られる眼科撮影装置を提供することにある。
上述の目的を達成するための本発明に係る眼科撮影装置は、
離散的に配置され且つ略青色光を発する複数のＬＥＤ素子と、該複数のＬＥＤ素子を覆い且つ該複数のＬＥＤ素子の間に充填され、該複数のＬＥＤ素子からの光により励起されて蛍光を発する蛍光物質とから構成され、被検眼に可視光を照明する照明手段と、
前記被検眼からの戻り光に基づいて該被検眼を撮像する撮像手段と、を有する。
離散的に配置され且つ略青色光を発する複数のＬＥＤ素子と、該複数のＬＥＤ素子を覆い且つ該複数のＬＥＤ素子の間に充填され、該複数のＬＥＤ素子からの光により励起されて蛍光を発する蛍光物質とから構成され、被検眼に可視光を照明する照明手段と、
前記被検眼からの戻り光に基づいて該被検眼を撮像する撮像手段と、を有する。
本発明に係る眼科撮影装置は、照明光源には複数のＬＥＤ素子を設け、これらのＬＥＤ素子間に蛍光物質が隙間なく充填しているため、ＬＥＤ素子から発光された光が蛍光物質を励起させて蛍光を発生し、光の利用効率を高めることができる。また、小型化が可能な簡易な構成で、均一に眼底を照明することができる。
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例１における無散瞳型眼底カメラの構成図を示している。被検眼Ｅの前方の光軸Ｌ１上には、対物レンズ１、孔あきミラー２、撮影絞り３、光軸方向に移動可能な合焦レンズ４、結像レンズ５、跳ね上げミラー６、主に静止画撮影を行い可視光に感度を有する撮像素子７が順次に配列され、眼底撮像光学系が構成されている。
孔あきミラー２の入射方向の光軸Ｌ２上には、リレーレンズ８、９、赤外光を透過し可視光を反射するダイクロイックミラー１０、リング状の開口を有するリング絞り１１、赤外発光ＬＥＤから成る観察照明光源１２が配列されている。なお、リング絞り１１は対物レンズ１とリレーレンズ８、９とを介して、被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐと光学的に共役な位置に配置され、これらの光学系により眼底観察照明光学系が構成されている。
ダイクロイックミラー１０の入射方向の光軸Ｌ３上には、光束制限手段であるリング絞り１３、被検眼Ｅの前眼部と共役位置の近傍に可視光を照射する照明手段である撮影照明光源１４が配列され、眼底撮影照明光学系が構成されている。なお、リング絞り１３は被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐと光学的に共役な位置に配置されている。
図２（ａ）は撮影照明光源１４をリング絞り１３側から見た正面図、（ｂ）は断面図である。撮影照明光源１４では、基板１５上に青色光を発光する例えば１６個の青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐがリング状かつ離散的に配列されている。このリング状かつ離散的に配列された青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐ間に、蛍光物質１７が隙間なく充填され、かつ青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐの表面を覆っている。
また、跳ね上げミラー６の反射方向の光軸Ｌ４上には、ミラー１８、フィールドレンズ１９、テレビリレーレンズ２０、主に動画観察を行うためのＣＣＤカメラ等から成る撮像素子２１が配列され、眼底像観察光学系とされている。
上述の眼底撮像光学系、眼底観察照明光学系、眼底撮影照明光学系、眼底像観察光学系はカメラ筐体内に内蔵され、眼底カメラ光学部が構成されている。そして、眼底カメラ光学部は摺動台上に載置されており、被検眼Ｅとの位置合わせができるようになっている。
撮像素子７の出力はＡ／Ｄ変換素子２２を介してデジタル信号化され、装置全体の制御を行うＣＰＵ等の制御手段２３に接続されている。また、制御手段２３には、撮像素子２１の出力、観察や撮影を行うために必要な光量設定値やアライメント基準位置等の情報を撮像素子２１の映像信号と合成するためのキャラクタを発生するキャラクタジェネレータ２４の出力が接続されている。更に、制御手段２３には観察光量や撮影光量等の撮影条件を設定する操作手段２５、撮影スイッチ２６の出力が接続されている。
制御手段２３の出力は、観察照明光源１２を制御する観察光量制御手段２７、撮影照明光源１４を制御する撮影光量制御手段２８に接続され、更に制御手段２３には眼底像を記憶するメモリ２９、モニタ３０が接続されている。
操作手段２５を介して観察光量が設定されると、設定値に応じて観察光量制御手段２７は観察照明光源１２を駆動する電流を制御する。同様に、操作手段２５を介して撮影光量が設定されると、設定値に応じて撮影光量制御手段２８は撮影照明光源１４を駆動する電流を制御する。
観察照明光源１２から出射した赤外光は、リング絞り１１により光束が制限された後に、ダイクロイックミラー１０を透過し、リレーレンズ９、８を介し、孔あきミラー２上にリング絞り１１の像を形成し、対物レンズ１の方向に反射される。そして、対物レンズ１によって被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐの付近に再びリング絞り１１の像を形成し、被検眼眼底Ｅｒを照明する。
眼底観察照明光学系により照明された眼底Ｅｒから反射散乱した光束は、瞳孔Ｅｐの照明光束によるリング絞り１１の像の内側の領域から被検眼Ｅを出射し、対物レンズ１、撮影絞り３、合焦レンズ４、結像レンズ５を介して跳ね上げミラー６に入射する。そして、跳ね上げミラー６とミラー１８により反射され、フィールドレンズ１９の近傍に眼底Ｅｒの像を形成し、テレビリレーレンズ２０を介して撮像素子２１で受光し撮像され、モニタ３０に眼底像が映出される。
操作者はモニタ３０上の眼底像が適当な明るさとなるように、操作手段２５を介して観察照明光源１２の光量を設定し、図示しない操作桿を用い被検眼Ｅと眼底カメラ光学部との位置合わせを行う。更に、合焦レンズ４の光軸方向の位置を図示しないフォーカスノブを操作することによって調整し、モニタ３０に映出された眼底像のピント調整を行う。
操作者が位置合わせとピント調整を完了し、撮影スイッチ２６を押すと、制御手段２３は跳ね上げミラー６を図１の点線で示す位置まで跳ね上げ、撮影光量制御手段２８を制御し、撮影照明光源１４をパルス発光させる。
即ち、撮影照明光源１４のこれらの青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐから発光した青色光は、蛍光物質１７を励起し蛍光を発生する。そして、蛍光物質１７から励起された蛍光と、蛍光物質１７を励起せずに直接出射してくる青色光の混色により白色光が形成され、その発光スペクトルは図３に示すように励起光以長の赤色までを含む波長域の光となる。
つまり、図２に示すように青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐの前面から発せられた青色光と、その前面を覆う蛍光物質１７により励起された蛍光とが合成されて白色光が発生する。また、青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐの側面から発した青色光も、蛍光物質１７を励起して蛍光を発生させ、青色光と合成され白色光となる。
本実施例においては、青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐ間を蛍光物質１７が隙間なく充填されているため、青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐの側面から発光された光も利用することができる。発生した白色光により、むらの無い均一な照明光が得られると共に光の利用効率化が図ることができる。
また、撮影照明光源１４には熱による寿命劣化を防止するために、発光方向と反対側の基板１５の裏側に、図示しない放熱手段が設けられている。
撮影照明光源１４から出射した白色光は、リング絞り１３において光束が制限された後に、ダイクロイックミラー１０でリレーレンズ９の方向に反射される。そして、観察照明光と同様に被検眼Ｅの眼底Ｅｒを照明する。眼底Ｅｒからの反射光は、瞳孔Ｅｐの照明光束によるリング絞り１１の像の内側の領域から被検眼Ｅを出射し、対物レンズ１、撮影絞り３、合焦レンズ４、結像レンズ５を介して撮像素子７に入射し撮像される。撮像素子７により撮像された眼底像は、Ａ／Ｄ変換素子２２を介して制御手段２３に入力され、メモリ２９に保存すると共にモニタ３０に映出される。
本実施例１の撮影照明光源１４は簡易な構成のため、照明光源を安価かつ小型化することができる。本実施例１においては、撮影照明光源１４は青色光を発する１６個の青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐとしたが、青色よりも短波長の波長の光を発光する例えば紫色、紫外青色発光ＬＥＤ素子を用いてもよい。
また本実施例１においては、蛍光物質１７はリング形状にした場合を例に説明したが、蛍光物質１７はリング形状にかつ離散的に配置された複数の青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐを覆う形状であればよい。例えば、図４に示す中心の円形領域内にも蛍光物質１７を充填することもできる。
図５は実施例２における無散乱型眼底カメラの構成図を示し、実施例１と同一の部材には同一の符号を付している。本実施例２においては、撮影光量制御手段２８に定電流回路２８ａ〜２８ｐが設けられている。
図６は撮影照明光源１４、制御手段２３、撮影光量制御手段２８、定電流回路２８ａ〜２８ｐのブロック回路構成図である。撮影光量制御手段２８には、撮影照明光源１４の青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐと同数の定電流回路２８ａ〜２８ｐが設けられている。定電流回路２８ａ〜２８ｐはそれぞれに対応する青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐに接続され、青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐに流れる電流を独立に制御するようになっている。
一般に、青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐは同じ電流を流しても、製造上のばらつきにより発光量は異なる。この発光量のばらつきを補正するために、例えば青色発光ＬＥＤ素子１６ａの明るさが青色発光ＬＥＤ素子１６ｂの明るさに比べて暗い場合には、定電流回路２８ａは青色発光ＬＥＤ素子１６ａに流す電流を青色発光ＬＥＤ素子１６ｂに流れる電流よりも多く流す。これにより、青色発光ＬＥＤ素子１６ａと１６ｂの明るさが等しくなるように制御できる。
逆に、青色発光ＬＥＤ素子１６ａの明るさが青色発光ＬＥＤ素子１６ｂの明るさに比べて明るい場合は、定電流回路２８ａは青色発光ＬＥＤ素子１６ａに流す電流を青色発光ＬＥＤ素子１６ｂに流れる電流よりも少なくする。これにより、青色発光ＬＥＤ素子１６ａと１６ｂの明るさが等しくなる。
このように定電流回路２８ａ〜２８ｐを用い、青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐに流れる電流を独立に制御することにより、青色発光ＬＥＤ素子１６ａ〜１６ｐを全て等しい光量で発光させると、より均一な照明光源を実現することができる。
図７は実施例３における無散乱眼底カメラの構成図を示しており、実施例１と同一の部材については同一の符号を付している。本実施例３においては、実施例１における観察照明光源１２及び撮影照明光源１４の代りに、１個の照明光源３１が用いられている。
これにより、実施例１におけるリング絞り１１が不要となり、更に実施例１においてはダイクロイックミラー１０を使用したのに対して、本実施例３においては可視光、赤外光を共に反射させる全反射ミラー３２を用いることができる。また、照明光源３１に観察光量制御手段２７、撮影光量制御手段２８を介して制御手段２３からの出力が接続されている。
図８は照明光源３１をリング絞り１３側から見た正面図を示している。照明光源３１は基板１５の上面に青色光を発する複数個の青色発光ＬＥＤ素子３３ａ〜３３ｈ、近赤外光を発する複数個の赤外発光ＬＥＤ素子３４ａ〜３４ｈが離散的にリング状に配置されている。青色発光ＬＥＤ素子３３ａ〜３３ｈと赤外発光ＬＥＤ素子３４ａ〜３４ｈ間には、蛍光物質３５が隙間なく充填され、かつ青色発光ＬＥＤ素子３３ａ〜３３ｈ及び赤外発光ＬＥＤ素子３４ａ〜３４ｈの表面を覆っている。この蛍光物質３５は青色発光ＬＥＤ素子３３ａ〜３３ｈが発する青色光により励起された蛍光を発し、青色光との合成によって白色光を発生するものであり、近赤外光はそのまま透過する。
なお、均一な照明光を得るためには、図８に示すように青色発光ＬＥＤ素子３３ａ〜３３ｈと赤外発光ＬＥＤ素子３４ａ〜３４ｈを交互に配置することが望ましい。
照明光源３１の赤外発光ＬＥＤ素子３４ａ〜３４ｈから出射した赤外光は蛍光物質３５を透過し、リング絞り１３により光束が制限された後に、全反射ミラー３２により反射され、リレーレンズ９、８を介し、孔あきミラー２上にリング絞り１３の像を形成する。そして、この赤外光は孔あきミラー２により対物レンズ１の方向に反射され、対物レンズ１によって被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐ付近に再びリング絞り１３の像を形成し、被検眼Ｅの眼底Ｅｒを照明する。
眼底観察照明手段により照明され眼底Ｅｒで反射散乱した照明光源３１からの赤外光は、実施例１と同様の光路を経て撮像素子２１で受光し撮像され、制御手段２３に入力された後に、モニタ３０に眼底像が映出される。
操作者はモニタ３０に映出された眼底像が適当な明るさとなるように、操作手段２５を介して赤外発光ＬＥＤ素子３４ａ〜３４ｈの光量を設定し、操作桿を使用し被検眼Ｅと眼底カメラ光学部との位置合わせを行う。更に、合焦レンズ４の光軸方向の位置をフォーカスノブを操作することにより調整し、映出された眼底像のピント調整を行う。
操作者は位置合わせとピント調整が完了すると、撮影スイッチ２６を押す。これにより、制御手段２３は跳ね上げミラー６を点線の位置まで跳ね上げ、観察光量制御手段２７を制御し、照明光源３１の赤外発光ＬＥＤ素子３４ａ〜３４ｈを消灯する。続いて、制御手段２３は撮影光量制御手段２８を制御し、照明光源３１の青色発光ＬＥＤ素子３３ａ〜３３ｈをパルス発光させる。青色発光ＬＥＤ素子３３ａ〜３３ｈからの青色光と、蛍光物質３５からの蛍光との合成により白色光が形成される。
照明光源３１から出射した白色光は、リング絞り１３により光束が制限された後に、全反射ミラー３２で反射された後に、実施例１、２と同様の光路を経て眼底Ｅｒを照明する。眼底Ｅｒで反射散乱した反射光は、撮像素子７に入射し、眼底像はＡ／Ｄ変換素子２２を介して制御手段２３に入力され、メモリ２９に保存されると共にモニタ３０に映出される。
本実施例３においては、蛍光物質３５が青色発光ＬＥＤ素子３３ａ〜３３ｈと赤外発光ＬＥＤ素子３４ａ〜３４ｈ間を隙間なく充填されているため、合成された白色光は均一に眼底Ｅｒを照明し、かつ光利用効率の高い照明光が得られる。
なお、本実施例３における照明光源３１は、青色光を発する８個の青色発光ＬＥＤ素子３３ａ〜３３ｈを用いたが、より短波長の波長の光を発する例えば紫色、紫外青色発光ＬＥＤ素子を用いてもよい。
実施例１〜３においては、無散瞳型眼底カメラを例に取り説明したが、散瞳型眼底カメラに適用することもできる。
１ 対物レンズ
２ 孔あきミラー
３ 撮影絞り
４ 合焦レンズ
５ 結像レンズ
６ 跳ね上げミラー
７、２１ 撮像素子
１０ ダイクロイックミラー
１２ 観察照明光源
１４ 撮影照明光源
１５ 基板
１６ａ〜１６ｐ、３３ａ〜３３ｈ 青色発光ＬＥＤ素子
１７、３５ 蛍光物質
２３ 制御手段
２４ キャラクタジェネレータ
２５ 操作手段
２６ 撮影スイッチ
２７ 観察光量制御手段
２８ 撮影光量制御手段
２８ａ〜２８ｐ 定電流回路
３０ モニタ
３１ 照明光源
３４ａ〜３４ｈ 赤外発光ＬＥＤ素子
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５ 結像レンズ
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７、２１ 撮像素子
１０ ダイクロイックミラー
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１４ 撮影照明光源
１５ 基板
１６ａ〜１６ｐ、３３ａ〜３３ｈ 青色発光ＬＥＤ素子
１７、３５ 蛍光物質
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２７ 観察光量制御手段
２８ 撮影光量制御手段
２８ａ〜２８ｐ 定電流回路
３０ モニタ
３１ 照明光源
３４ａ〜３４ｈ 赤外発光ＬＥＤ素子
Claims (13)
- 離散的に配置され且つ略青色光を発する複数のＬＥＤ素子と、該複数のＬＥＤ素子を覆い且つ該複数のＬＥＤ素子の間に充填され、該複数のＬＥＤ素子からの光により励起されて蛍光を発する蛍光物質とから構成され、被検眼に可視光を照明する照明手段と、
前記被検眼からの戻り光に基づいて該被検眼を撮像する撮像手段と、
を有することを特徴とする眼科撮影装置。 - 前記複数のＬＥＤ素子は、青色光を前記略青色光として発することを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。
- 前記複数のＬＥＤ素子は、青色光より短波長の光を前記略青色光として発することを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。
- 前記照明手段は、発光方向と反対側に配置され且つ放熱する放熱手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の眼科撮影装置。
- 前記複数のＬＥＤ素子の光量を独立して制御する光量制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の眼科撮影装置。
- 略青色光を発する複数のＬＥＤ素子と、該複数のＬＥＤ素子を覆い且つ該複数のＬＥＤ素子の間に充填され、該複数のＬＥＤ素子からの光により励起されて蛍光を発する蛍光物質とから構成され、被検眼に可視光を照明する照明手段と、
前記複数のＬＥＤ素子の光量を独立して制御する光量制御手段と、
前記被検眼からの戻り光に基づいて該被検眼を撮像する撮像手段と、
を有することを特徴とする眼科撮影装置。 - 前記光量制御手段は、前記複数のＬＥＤ素子の光量のばらつきを補正するように該複数のＬＥＤ素子の光量を独立して制御することを特徴とする請求項５または６に記載の眼科撮影装置。
- 前記複数のＬＥＤ素子は、略リング状に配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の眼科撮影装置。
- 前記複数のＬＥＤ素子の前面及び側面は、前記蛍光物質で覆われていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の眼科撮影装置。
- 前記複数のＬＥＤ素子の表面は、前記蛍光物質に接して覆われていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の眼科撮影装置。
- 前記複数のＬＥＤ素子は、複数の青色発光ＬＥＤ素子であり、
前記照明手段は、前記複数の青色発光ＬＥＤ素子の間に設けられた近赤外光を発する複数の赤外発光ＬＥＤ素子を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の眼科撮影装置。 - 略青色光を発する複数のＬＥＤ素子である青色発光ＬＥＤ素子と、前記複数の青色発光ＬＥＤ素子の間に設けられた近赤外光を発する複数の赤外発光ＬＥＤ素子と、該複数のＬＥＤ素子を覆い且つ該複数のＬＥＤ素子の間に充填され、該複数のＬＥＤ素子からの光により励起されて蛍光を発する蛍光物質とから構成され、被検眼に可視光を照明する照明手段と、
前記被検眼からの戻り光に基づいて該被検眼を撮像する撮像手段と、
を有することを特徴とする眼科撮影装置。 - 前記蛍光物質は、前記複数の赤外発光ＬＥＤ素子を覆い、
前記複数の赤外発光ＬＥＤからの近赤外光は、前記蛍光物質を透過して前記被検眼に照明されることを特徴とする請求項１１または１２に記載の眼科撮影装置。
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