JP4620995B2 - フォーカスユニット及び該フォーカスユニットを備えた眼科撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、眼科医院等において用いられるフォーカスユニット及び該フォーカスユニット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においては、フォーカス検知用の指標、この指標を照明する光源、指標像を被検眼眼底に瞳の異なる位置より投影するための偏向プリズムを有する投影光学系より構成されるフォーカス指標投影鏡筒、及び眼底照明光学系と光路を分岐する微小ミラーを備え、撮影光学系のフォーカス調整に連動して、微小ミラー、フォーカス指標投影鏡筒が共に光軸方向に動く機構、及び撮影の瞬間に微小ミラーが光路外に退避する機構を設け、眼底に投影した指標像を見ながら眼底のフォーカス合わせを行う方法が、特許文献１〜３に開示されている。

特開平５−９５９０２号公報 特開平８−３３６１０号公報 特開平８−１５０１２１号公報

また、照明光学系の中に微小プリズムを設け、眼底観察光により照明されたスリット像を眼底に投影し、フォーカス調整する方法が特許文献４、５に開示されている。

特開平６−１４２０５０号公報 特開昭５４−５４４９４号公報

上記の従来方法は、眼底照明光学系から分岐して設けたフォーカス指標投影鏡筒全体を光軸方向に動かさなければならないため、大きい空間を確保しなければならず、装置を小型化し難い。また、部品点数が多くなり、調整に時間を要するためコストも高く、微小ミラーの角度合わせ、及び指標像と微小ミラーの位置合わせなどの組立作業が煩雑であるという問題があり、更に電線が接続された光源を動かすため、動きが悪い電線が擦れる等の問題がある。

更に、上記の照明光学系中に微小プリズムを設ける方法は、眼底照明光をプリズムで偏心してフォーカス指標を投影するため、周りの眼底領域よりもフォーカス指標部分が暗くなりフォーカス調整がし難い、或いは眼底照明とフォーカス指標照明を１つの光源で行うため独立に光量調整することができず、使い勝手が悪いという問題がある。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、部品点数が少なく、容易な操作によりフォーカス合わせを実施できるフォーカスユニット及び該フォーカスユニットを備えた眼科撮影装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るフォーカスユニットの技術的特徴は、被検眼の眼底と撮影光学系の撮像素子の撮像面を共役にするためのフォーカスユニットにおいて、フォーカス指標照明光源と、該フォーカス指標照明光源からの光束を複数の異なる方向に分離する光学部材とを有することにある。
また、本発明に係るフォーカスユニットを備えた眼科撮影装置の技術的特徴は、被検眼の眼底像を撮像する撮像素子を備える撮影光学系と、被検眼の眼底と前記撮像素子の撮像面を共役にするためのフォーカス指標照明光源と、該フォーカス指標照明光源からの光束を複数の異なる方向に分離する光学部材とを有することにある。

本発明に係るフォーカスユニット及び該フォーカスユニットを備えた眼科撮影装置によれば、光路を分岐することなく、少ない部品点数でコントラストの高いスリット指標を投影してフォーカス合わせを行うことができるため、操作性を損なうことなく、装置を小型化、低価格化することができる。また、光源位置が固定であるため、構造を簡素化することができ、光源の信頼性を向上することができる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は実施例の眼底カメラの構成図である。被検眼Ｅの前方に、対物レンズ１、孔あきミラー２、この孔あきミラー２の孔中に配置した撮影絞り３、フォーカスレンズ４、撮影レンズ５、色分解プリズム６、撮像素子７ｒ、７ｇ、７ｂから成る撮像機構が配列され、眼底観察撮影手段が構成されている。

孔あきミラー２の入射方向に位置する眼底照明系には、孔あきミラー２側から、角膜付近に投影するリング状開口を有する角膜絞り８、第１のリレーレンズ９、対物レンズ１による反射を取り除く黒点を光軸付近に形成した黒点板１０、プリズム、フォーカス指標を有し、フォーカスレンズ４と連動して光軸方向に動き、静止画撮影時は光路外に退避するフォーカスユニット１１、第２のリレーレンズ１２、可視光を反射し赤外光を透過する光路分岐ミラー１３、被検眼水晶体後面付近に投影するリング状開口１４ａを有し、中心部に小開口１４ｂを有する図２に示す水晶体絞り１４、被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐ付近に投影するリング状開口１５ａを有する図３に示すリング絞り１５、図４に示すように円周状に配置された赤外光を発するＬＥＤから成る複数の観察光源１６ａ〜１６ｆと中央部に配置されたフォーカス指標照明光源１７が配列されている。

光路分岐ミラー１３の反射方向には、被検眼水晶体後面付近に投影するリング状開口を有する水晶体絞り１８、被検眼Ｅの瞳孔付近に投影するリング状開口を有するリング絞り１９、撮影光源２０が配列されている。

孔あきミラー２の孔中の撮影絞り３は第１のリレーレンズ９の略焦点位置にあり、また絞り１５、絞り１９は第２のリレーレンズ１２の略焦点位置に配置されている。また、リング絞り１５のリング状開口１５ａは照明光源１６ａ〜１６ｆにより照明され、小開口１５ｂは指標照明光源１７により照明される。

フォーカスユニット１１は図５の断面図に示すように、プリズム台１１ａ、偏向プリズム１１ｂ、１１ｃ、スリット開口１１ｄを有するスリットチャート１１ｅから構成され、図６に示すように、偏向プリズム１１ｂ、１１ｃはプリズム台１１ａの中央部に偏向方向が逆向きになるように配置されている。また図７に示すように、スリットチャート１１ｅはプリズム台１１ａの中央部に配置され、スリット開口１１ｄは偏向プリズム１１ｂ、１１ｃを略等分に跨るようにされている。スリットチャート１１ｅのスリット開口１１ｄ以外は非透光部分であり、プリズム部分に入射した光は、このスリット開口１１ｄのみを通過するようになっている。

撮像素子７ｒ、７ｇ、７ｂのそれぞれの出力は、増幅回路２１ｒ、２１ｇ、２１ｂを経て画像ボード２２に接続され、画像ボード２２はＡ／Ｄ変換部２３、メモリ２４を有し、画像ボード２２の出力は画像制御手段２５、テレビモニタ２７、及びシステムバス２６に接続されている。システムバス２６には、ＣＰＵ２８、撮影スイッチ２９、記録手段３０、フォーカススイッチ３１、観察光量調整つまみ３２、フォーカス指標の明るさ調整スイッチ３３、撮影光源２０の駆動回路３４が接続されている。

この眼底カメラを用いて被検者の眼底を撮影するには、撮影者は被検者を眼底カメラの正面に着座させ、被検眼Ｅの眼底Ｅｒを動画観察し、被検眼Ｅと眼底カメラとの位置合わせ及びフォーカス合わせのアライメントを行う。

フォーカス合わせにおいて、観察光源１６ａ〜１６ｆを発した赤外光は、リング絞り１５のリング状開口１５ａ、水晶体絞り１４のリング状開口１４ａを通り、光路分岐ミラー１３を透過し、第２のリレーレンズ１２、フォーカスユニット１１、黒点板１０、第１のリレーレンズ９、角膜絞り８の開口を通り、孔あきミラー２により左方に反射され、対物レンズ１を経て被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐを介して眼底Ｅｒを照明する。このように照明された眼底Ｅｒの像は、再び対物レンズ１、撮影絞り３、フォーカスレンズ４、撮影レンズ５を通り色分解プリズム６により、赤色及び赤外光を受光する撮像素子７ｒに導かれる。

撮像素子７ｒの信号は増幅回路２１ｒでビデオ信号に変換され、画像ボード２２に入力され、更に画像制御手段２５を介してテレビモニタ２７に表示される。撮影者はこのテレビモニタ２７に映った眼底像を観察し、撮影部位の確認等を行う。この眼底像の明るさが適切でない場合には、撮影者は観察光量調整つまみ３２を操作する。このつまみ３２の操作に応じて、観察光源１６ａ〜１６ｆに流れる電流量が調整され発光強度が変化するので、撮影者は適切な明るさで眼底像を観察することができる。

また、フォーカス指標照明光源１７を発した光は、リング絞り１５の小開口１５ｂ、水晶体絞り１４の小開口１４ｂを通り、光路分岐ミラー１３を透過し、第２のリレーレンズ１２を経てフォーカスユニット１１の偏向プリズム１１ｂ、１１ｃを介してスリット開口１５ｄを照明する。このように照明されたスリット開口１１ｄの像は、偏向プリズム１１ｂ、１１ｃの作用により、黒点板１０、第１のリレーレンズ９、角膜絞り８の開口部分を通り、孔あきミラー２の周辺のミラー部により左方に反射され、対物レンズ１を介して被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影される。

リング絞り１５の小開口１５ｂ、孔あきミラー２は、瞳孔Ｅｐと略共役とされているので、偏向プリズム１１ｂ、１１ｃの作用がなければ小開口１５ｂを発した光は、全て孔あきミラー２の孔の中に入るため、周辺のミラー部で反射されることはない。しかし、偏向プリズム１１ｂ、１１ｃの存在により、小開口１５ｂの像は光軸つまり孔あきミラー２の孔位置から偏心した位置に２つのスリット像として形成される。

しかも、スリット像の右半分と左半分は、それぞれ異なる方向に偏向されるため、小開口１５ｂの像は孔あきミラー２の孔を挟んだ対称な２個所に形成される。これにより、図８に示すように瞳孔Ｅｐ上の光軸を挟んだ上下対称の２個所の位置から、左右のスリット像が眼底Ｅｒに投影されることになる。

これにより、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、スリット像Ｓ１、Ｓ２の投影位置が眼底Ｅｒからずれているときには、左右のスリット像Ｓ１、Ｓ２が上下に離れて投影される。また、図９（ｃ）に示すように眼底Ｅｒと一致しているときには、スリット像Ｓ１、Ｓ２は一直線に並ぶことになる。

上述のように、小開口１５ｂは第２のリレーレンズ１２の焦点位置に配置されているため、第２のリレーレンズ１２を発した光は略平行光である。従って、フォーカスユニット１１が光軸上を移動しても、偏向される角度は常に一定であり、瞳孔Ｅｐ上での偏心量も常に一定であるため、フォーカス精度が損われることはない。

この眼底Ｅｒに投影されたスリット像Ｓ１、Ｓ２は、再び瞳孔Ｅｐ、対物レンズ１、撮影絞り３、フォーカスレンズ４を通り、色分解プリズム６に入射し撮像素子７ｒに導かれる。この信号は増幅回路２１ｒでビデオ信号に変換され、画像ボード２２に入力されて眼底像と共にテレビモニタ２７に表示され、撮影者はこの２つのスリット像を一直線にするように、フォーカススイッチ３１を操作することによりフォーカス調整を行うことができる。

このとき、フォーカス指標像の明るさが適切でない場合には、スリット像Ｓ１、Ｓ２の明るさ調整スイッチ３３を操作する。これにより、指標照明光源１７に流れる電流が調整され、発光エネルギが変化することにより、スリット像Ｓ１、Ｓ２の明るさを調整することができる。このように、観察光源１６ａ〜１６ｆとフォーカス指標照明光源１７が別個に設けられているため、眼底像の明るさを適切に保ったまま、フォーカス指標の明るさも適切に調整できるため、常に適切なコントラストの指標像を観察することができる。

上述のように、リング絞り１５と孔あきミラー２は略共役であるため、リング絞り１５の光軸上に開けられた小開口１５ｂは孔あきミラー２の開口部に結像する。即ち、指標照明光源１７を発し開口１５ｂを通った光のうち、偏向プリズム１１ｂ、１１ｃを通って偏向された光以外は孔あきミラー２の開口に入り、対物レンズ１の方向に反射されることがないため、ゴースト光となることはない。

撮影者は前述のように、スリット像Ｓ１、Ｓ２が一直線になるように、フォーカススイッチ３１を操作すると、フォーカスレンズ４、フォーカスユニット１１はそれぞれ光軸方向に移動し、図９（ｃ）に示すようにスリット像Ｓ１、Ｓ２は眼底Ｅｒに共役に投影される。撮像素子７ｂ、７ｇ、７ｒは常にフォーカス指標投影面と共役に保つようにフォーカスレンズ４は調整されているため、左右のスリット像Ｓ１、Ｓ２が一直線の状態で撮影すればフォーカスが合った画像が得られる。

このように撮影準備が完了した後に、撮影者は撮影スイッチ２９を操作すると、この入力を検知したＣＰＵ２８は、観察光源１６ａ〜１６ｆ、指標照明光源１７を消灯し、フォーカスユニット１１を光路外に退避し、増幅回路２１ｒ、２１ｇ、２１ｂを静止画撮影用の増幅率に設定し、撮像素子７ｂ、７ｇ、７ｒの蓄積を開始すると共に撮影光源２０を発光する。

撮影光源２０を発した光は、リング絞り１９の開口、水晶体絞り１８の開口を通過し、光路分岐ミラー１３により上方に反射され、第２のリレーレンズ１２、黒点板１０、第１のリレーレンズ９、角膜絞り８の開口部分を通り、孔あきミラー２のミラー部で左方に反射され、対物レンズ１、瞳孔Ｅｐを介して眼底Ｅｒを照明する。

このように照明された眼底像は、再び瞳孔Ｅｐ、対物レンズ１、撮影絞り３、フォーカスレンズ４、撮影レンズ５を通り、色分解プリズム６により青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の三色に分光され、それぞれ撮像素子７ｂ、７ｇ、７ｒに結像して電気信号に変換され、画像ボード２２のＡ／Ｄ変換部２３でデジタルデータに変換され、テレビモニタ２７に表示されると共に、記録手段３０により記録媒体Ｄに記録される。そして、再びフォーカスユニット１１を光路内に配置し、観察光源１６ａ〜１６ｆ、指標照明光源１７を点灯し、一連の撮影動作を終了する。

第１の実施の形態の眼底カメラの構成図である。 水晶体絞りの正面図である。 リング絞りの正面図である。 観察光源とフォーカス指標照明光源の配置の説明図である。 フォーカスユニットの断面図である。 フォーカスユニットの平面図である。 フォーカスユニットの背面図である。 瞳上での光スリット像の入射位置の説明図である。 スリット像が分離する様子の説明図である。

符号の説明

１ 対物レンズ
２ 孔あきミラー
４ フォーカスレンズ
５ 撮影レンズ
６ 色分解プリズム
７ 撮像素子
９ 第１のリレーレンズ
１１ フォーカスユニット
１２ 第２のリレーレンズ
１３ 光路分岐ミラー
１４、１５、１８、１９ 絞り
１６ 観察光源
１７ フォーカス指標照明光源
２１ 増幅回路
２５ 画像制御手段
２７ テレビモニタ
２８ ＣＰＵ
２９ 撮影スイッチ
３０ 記録手段

Claims (18)

1. 照明光学系を介して被検眼に照明する観察光を発生させる観察光源と、
   前記照明光学系を介して前記被検眼に照明する撮影光を発生させる撮影光源と、
   前記観察光源とは異なるフォーカス指標照明光源と、
   前記照明光学系における前記撮影光が通過する光路上に設けられ、前記フォーカス指標照明光源からの光束を複数の異なる方向に分離する光学部材と、
   前記照明光学系を介して前記撮影光を照明した前記被検眼からの戻り光を撮影光学系を介して撮像素子に結像して該被検眼を撮影する撮影信号に応じて前記光学部材を前記光路上から退避する制御手段と、
   を有することを特徴とする眼科撮影装置。
2. 前記観察光源からの観察光の光量と前記フォーカス指標照明光源からの光束の光量とを独立に調整する調整手段を有することを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。
3. 前記制御手段が、前記撮影信号に応じて前記観察光源と前記フォーカス指標照明光源とを消灯することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の眼科撮影装置。
4. 前記観察光源が、前記照明光学系の光軸の周辺に配置された複数のＬＥＤから成り、
   前記フォーカス指標照明光源が、前記観察光源の略中央部に配置されてい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。
5. 前記複数のＬＥＤが、前記照明光学系の光軸を略中心とした円周状に配置されることを特徴とする請求項４に記載の眼科撮影装置。
6. 前記照明光学系の光軸上に設けられた第１の開口とリング状の第２の開口とを備えた絞りを有し、
   前記フォーカス指標照明光源が、前記照明光学系の光軸上に配置され、
   前記フォーカス指標照明光源からの光束が、前記第１の開口を通過することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の眼科撮影装置。
7. 前記照明光学系に設けられ、リング状の開口を備えた絞りの位置が略焦点位置である第１のリレーレンズと、
   前記照明光学系に設けられ、孔あきミラーの孔にある絞りの位置が略焦点位置である第２のリレーレンズと、
   前記光学部材が、前記第１及び第２のリレーレンズの間に設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の眼科撮影装置。
8. 前記光学部材が、前記フォーカス指標照明光源からの光束を複数の方向に偏向する複数の偏向プリズムから成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。
9. 前記フォーカス指標照明光源はＬＥＤであ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。
10. 前記光学部材と一体に設けられたスリット状の開口を備える部材を有し、
    前記光学部材により複数の異なる方向に分離された光束を、前記スリット状の開口を備える部材を介して出射す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。
11. 前記複数の異なる方向に分離した光束が前記照明光学系を介して前記被検眼の眼底に投影して形成された複数のスリット像に基づいて前記光学部材を前記照明光学系の光軸方向に移動する移動手段と、
    前記移動手段に連動して前記照明光学系の光軸方向に移動して、前記被検眼の眼底と前記撮像素子の撮像面とを略共役にするフォーカス手段と、
    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。
12. 前記移動手段が、前記複数のスリット像が略一直線になるように前記光学部材を前記照明光学系の光軸方向に移動することを特徴とする請求項１１に記載の眼科撮影装置。
13. 前記撮影信号を入力する撮影手段を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の眼科撮影装置。
14. 前記制御手段が、前記光学部材を前記光路上から退避した状態で前記撮影光源から撮影光を発生させることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の眼科撮影装置。
15. 前記制御手段が、前記被検眼を撮影した後に、前記光学部材を前記光路上に挿入することを特徴とする請求項１４に記載の眼科撮影装置。
16. 照明光学系を介して撮影光を照明した被検眼からの戻り光を撮影光学系を介して撮像素子に結像して該被検眼を撮影する眼科撮影装置であって、
    フォーカス指標照明光源と、
    前記照明光学系における前記撮影光が通過する光路上に設けられ、前記フォーカス指標照明光源からの光束を複数の異なる方向に分離する光学部材と、
    前記光学部材を前記光路上から退避した状態で前記被検眼を撮影した後に、該光学部材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科撮影装置。
17. 前記制御手段が、前記被検眼を撮影した後に、前記フォーカス指標照明光源を点灯することを特徴とする請求項１５あるいは１６に記載の眼科撮影装置。
18. 照明光学系を介して撮影光を照明した被検眼からの戻り光を撮影光学系を介して撮像素子に結像して該被検眼を撮影する眼科撮影装置であって、
    フォーカス指標照明光源と、
    前記照明光学系における前記撮影光が通過する光路上に設けられ、前記フォーカス指標照明光源からの光束を複数の異なる方向に分離する光学部材と、
    前記被検眼を撮影する撮影信号に応じて前記光学部材を前記光路上から退避する制御手段と、
    を有することを特徴とする眼科撮影装置。

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