(57)【要約】  光学部品（２００）を用いて対象（２２０）を照明するための改良された解決策を提供する。使用時に、光学部品（２００）をハンドヘルド型カメラユニット（６００）と一体化する。光学部品（２００）は、光拡散素子（２１０）を備える。また、光学部品（２００）は、少なくとも１つの光源（４２０）と、光を対象（２２０）に向ける端部素子（５００）とを備えてもよい。
2013510694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象（２２０）を均一に照明するための光学部品（２００）であって、カメラユニット（６００）側の第１端部（２０４）と、前記撮像対象（２２０）側の第２端部（２０６）とを備え、前記第１及び第２端部（２０４，２０６）が、前記カメラユニット（６００）の光軸（１１０）線上の光の伝搬を妨げる物質を含まない、光学部品（２００）において、
前記光学部品（２００）は、使用時に、ハンドヘルド型カメラユニット（６００）と一体化され、
前記光学部品（２００）は、光の伝播を操作し少なくとも部分的に光拡散材料からなる少なくとも１つの素子（２１０）を更に備え、前記素子（２１０）が、前記素子（２１０）の局所構造の厚さと、前記素子（２１０）の前記局所構造の表面に対する光線の入射角とに応じて、前記素子（２１０）を通過する光を拡散するように配置され、前記素子（２１０）は錐体（４００）形状を有し、前記錐体（４００）の、表面積のより小さい光を阻害しない開口４０４が、前記光学部品（２００）の前記第１端部（２０４）側に位置し、前記錐体の、表面積のより大きい光を阻害しない開口（４０６）が、前記光学部品（２００）の前記第２端部（２０６）側に位置し、
前記錐体（４００）の前記光を阻害しない開口（４０４，４０６）が、前記カメラユニット（６００）の前記光軸（１１０）線上に位置する
ことを特徴とする光学部品（２００）。
【請求項２】
前記光学部品（２００）が、前記端部（２０４，２０６）間に側方輪郭部（２０２）を備え、前記側方輪郭部（２０２）の内面（２０３）の少なくとも一部が、光反射材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の光学部品（２００）。
【請求項３】
前記素子（２１０）が、前記カメラユニット（６００）の前記光軸（１１０）線上において光を阻害しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学部品（２００）。
【請求項４】
前記錐体（４００）の表面積のより大きい前記光を阻害しない開口（４０６）が、前記光学部品（２００）の前記側方輪郭部（２０２）の前記内面（２０３）に一致することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項５】
前記錐体（４００）の側方構造（４１０）の厚さが、前記錐体（４００）の表面積のより大きい前記光を阻害しない開口（４０６）に向かって薄くなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項６】
前記錐体（４００）の前記側方構造（４１０）の長さ、前記錐体（４００）の前記側方構造（４１０）の、前記錐体（４００）の中央軸線（４１２）に対する角度（４０２）、及び前記錐体の前記側方構造（４１０）の局所厚さのうち少なくとも１つが、前記撮像対象の表面形態に基づいて決定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項７】
前記錐体（４００）が截頭円錐体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項８】
前記撮像対象（２２０）が動物の眼又は皮膚であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項９】
前記素子（２１０）の輪郭が選択可能であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項１０】
前記素子（２１０）が着脱可能且つ交換可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項１１】
前記素子（２１０）が、ポリカーボネート、乳色ガラス、ガラス、及び紙のうち少なくとも１つからなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項１２】
生成された前記光の少なくとも一部が前記撮像対象（２２０）に当たる前に前記素子（２１０）を通過するように配置された少なくとも１つの光源（４２０）を更に備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項１３】
少なくとも１つの光源によって提供される光が青色光であり、その波長が４５０〜４９０ナノメートルの範囲内であることを特徴とする請求項１２に記載の光学部品（２００）。
【請求項１４】
前記光学部品（２００）の前記第２端部（２０６）から出射する光を前記撮像対象（２２０）に向けるとともに前記光学部品（２００）以外の方向から光が前記撮像対象（２２０）に到達するのを防止するように配置された端部素子（５００）を更に備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項１５】
前記端部素子（５００）のサイズが、前記端部素子（５００）が前記撮像対象（２２０）から所定の距離にある時に、前記カメラユニット（６００）が前記撮像対象（２２０）からフォーカス距離の位置にあるように選択されることを特徴とする請求項１４に記載の光学部品（２００）。
【請求項１６】
前記端部素子（５００）がシリコーンからなることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の光学部品（２００）。
【請求項１７】
前記端部素子（５００）の前記撮像対象（２２０）側の前記端部（５０４）が、前記撮像対象（２２０）の表面形態に適応するように配置されることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項１８】
前記端部素子（５００）の前記撮像対象（２２０）側の前記端部（５０４）が、前記撮像対象（２２０）の表面形態に基づき変更されることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項１９】
撮像対象（２２０）の画像を生成するように配置されるハンドヘルド型カメラユニット（６００）において、
使用時に、請求項１〜１８に記載の光学部品（２００）が、前記カメラユニット（６００）と一体化されることを特徴とするハンドヘルド型カメラユニット（６００）。
【請求項２０】
撮像対象（２２０）の画像を生成するための方法において、
前記対象（２２０）を照明する際に請求項１〜１８のいずれか一項に記載の光学部品（２００）を使用し、
前記カメラユニット（６００）を用いて前記対象（２２０）の前記画像を生成すること
を特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象の照明に関する。特に、本発明は、対象の照明における光拡散素子の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
所望の対象の写真やその他の画像を撮像する際には、該対象を照明する必要がある。照明することによって、照明されない対象の撮像画像と比べて、非常に良い画質の画像が撮像できる。例えば、撮像対象の輪郭が、該対象を照明することによって、より識別しやすくなる。
【０００３】
対象を適切に照明することは、医療分野において、例えば眼を検査する場合に特に重要である。図１は、眼１２０の画像を撮像するための先行技術の解決策を示す。撮像において、特定の目的のために作られた装置１００を用いて眼の表面の画像を撮像することが可能である。カメラユニット１００のカメラレンズ１０６の光軸１１０に沿って眼１２０に向けられた光線が該眼１２０の表面からどのように反射されるかに基づき、画像が形成される。眼１２０の所望の画像を取得するためには、該対象を照明することが重要である。眼１２０、また場合によってはその周囲の領域には、照明装置１０２によって照明することができる。
【０００４】
問題は、明るい反射が画像に入りやすいということであり、このような明るい反射は眼の角膜１２６や瞳孔１２２の周りの虹彩１２４等の球状の反射面の撮像画像に典型的に現れる。また、人間の皮膚も、フラッシュライト１０４によって対象を照明する際、好ましくない反射を起こす場合がある。フラッシュライト１０４の反射によって、画像に記録すべき特徴が隠れてしまう場合がある。しかしながら実際のところ、フラッシュライト１０４無しでは、カメラ１００を対象に近接させなければならずその結果環境から対象の表面への光の経路が大きく制限されてしまうため、画像を撮像するのは難しい。また、距離を一定に保つことが難しく、カメラ１００が容易に揺れるため、画像に小さな特徴を記録することが難しい。眼の表面部分を検査するために、医者は、カメラがテーブルスタンドに接続されたいわゆる細隙灯１００も使用する。これにより、とりわけ揺れを防止することが可能になる。細隙灯は、サイズが比較的大きく移動させるのは容易ではない。
【０００５】
障害となる反射及び／又は揺れが現れないように検査対象の画像を生成することが重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、上記問題が解決されるような装置及び方法を提供することである。本発明のこの目的は、それぞれ対応する独立請求項に記載されているものによって特徴付けられる光学部品、カメラユニット及び方法によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、本発明は、独立請求項１及び１９に規定する装置に関する。
【０００８】
従って、本発明は、独立請求項２０に規定する方法に関する。
【０００９】
本発明の好適な実施例が、従属クレームに開示されている。
【００１０】
以下、本発明を、好適な実施例に関連して、添付の図面を参照しながらより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】眼の画像を撮像するための従来技術の解決策を示す。
【図２】本発明の実施例に係る光学部品を示す。
【図３】ディフューザがそれに向けられた光をどのように操作するかを例により示す。
【図４】本発明の実施例に係る光学部品を示す。
【図５】本発明の実施例に係る端部素子を示す。
【図６】本発明の実施例に係るカメラユニットを示す。
【図７】本発明の実施例に係る、画像を生成するための方法のフローチャートを示す。
【実施例】
【００１２】
本発明の実施例に係る装置及び方法は、検査カメラに利用することができる。検査カメラによって、とりわけ医療分野において、眼の表面部分やその周りの領域を検査することができる。また、検査カメラによって、皮膚を検査することもできる。更に、本発明の実施例に係る装置及び方法は、生体認証データを収集するためにセキュリティ分野に利用してもよい。
【００１３】
視力低下の可能性に関する情報をできるだけ早期に受けることができるよう、眼のイメージングは非常に重要である。眼は、光を感知する視器である。光の眼への進入は、絞りとして働く虹彩によって調節され、その虹彩の開口が瞳孔である。光を反射する眼の部位としては、角膜、硝子体、及び水晶体すなわちレンズが挙げられる。静脈や虹彩の微細な構造的特徴といったサイズの小さい対象は、眼の表面から撮像される。これらの特徴は高分解能のカメラユニットを必要とし、画像にそれらを記録するためには、カメラユニットを対象から一定の距離に維持しながら該対象が十分に照明されるように近距離で撮影する必要がある。
【００１４】
図２は、本発明の一実施例に係る光学部品２００を示す。光学部品２００を用いることによって、撮像対象２２０の表面を均一且つ均質に照明することが可能である。図２において撮像対象２２０は眼であるが、他の物であってもよい。本発明の一実施例において、撮像対象２２０は皮膚である。この場合、例えば、眼の瞳孔は、眼の撮像画像で明るい部分として輝かないので、均一に照明することが重要である。
【００１５】
光学部品２００は、カメラユニット側の第１端部２０４と、撮像対象側の第２端部２０６とを備える。光学部品２００の形状は、円筒形状、錐体形状、多角形状、樽形状、砂時計形状、球形状等とすることができる。同様に、端部２０４及び２０６は、その形状が平坦であっても平坦でなくてもよい。光学部品２００の容積も限定されない。
【００１６】
また、第１及び第２端部２０４及び２０６は、カメラユニットの光軸１１０線上を光が伝搬するのを妨げる材料を含まない。これは、第１及び第２端部２０４及び２０６が開口している必要が無いということを意味するが、それらは半透明材料を含んでもよい。この材料は、撮像画像にその材料による歪みが現れないようなものとすべきである。例えば、適切な形状のレンズ又はガラスによって端部２０４及び／又は２０６を構成することができる。
【００１７】
また、図２は、一実施例に係る光学部品が、光の伝播を操作し少なくとも部分的に光拡散材料からなる少なくとも１つの素子２１０を備えることを示している。一実施例によれば、少なくとも１つの素子２１０はディフューザである。簡略化のため、本明細書において光学部品２００は、光を拡散する少なくとも１つの素子２１０として働くディフューザ２１０を備えることを前提とする。ディフューザ２１０は、該ディフューザ２１０の局所構造の厚さと、ディフューザ２１０の局所構造の表面に対する光線の入射角とに応じて、ディフューザ２１０を通過する光を拡散するように配置することができる。ディフューザ２１０の位置及び形状は、図２では任意に選択されており、従って、光学部品２００に対するディフューザ２１０の形状又は位置を限定するものではない。ディフューザ２１０は、適切に配置される場合には、光学部品２００の外部に位置付けることもできる。
【００１８】
よって、光学部品２００において生成される光をディフューザ２１０によって拡散することによって、一次光源２０８の反射が少ない又は無い対象２２０の撮像画像が得られる。この場合、撮像対象２２０の表面に均一な光照射野が生成される。
【００１９】
図３は、ディフューザ２１０の光の操作の仕方及び光の伝搬を示す。図３において、ディフューザ２１０の形状は、ディフューザ２１０の局所構造の厚さと光線３００，３１０，３２０，３４０，及び３５０のディフューザの局所構造に対する入射角とが、ディフューザの光の操作の仕方にどのように影響を与えるかを示すことが可能になるように、任意に選択されている。
【００２０】
光線３００が、ディフューザ２１０の局所構造の表面の法線３０１に対して角度３０２で当たると、光線３１０及び透過光３１４によって示すように光線がディフューザ２１０の局所構造の表面にディフューザ２１０の直角３１２で当たる場合よりも、ディフューザを通過する光３０４が散乱する。言い換えれば、透過光のビーム３０４の幅が、ビーム３１４よりも広くなる（光がより散乱する）。
【００２１】
ディフューザ２１０の厚さが該ディフューザ２１０の光透過性にどのように影響するかを、光線の対３００／３４０及び３１０／３５０を用いて示す。例えば、光線３００から発生する光ビーム３０４を検証し、光線３４０から発生する光ビーム３４４と比較すると、角度３０２と３４２とが等しくても、ビーム３４４のほうがビーム３０４よりも幅が広くなることが分かる。これは、ディフューザ２１０が厚ければ厚いほどそれを通過する光をより拡散（散乱）させるためである。同じ効果は、光線が直角３１２及び３５２でディフューザ２１０に当たる際にビーム３１４及び３５４を比較した時にも観察される。この場合、ビーム３５４がビーム３１４よりも幅が広くなることが観察される。
【００２２】
つまり、ディフューザの局所構造が厚ければ厚いほど、対応する点においてディフューザを伝播する光はより散乱すると言えよう。一方、ディフューザの局所構造の表面の法線に対する光がディフューザに当たる角度が大きければ大きいほど、対応する点においてディフューザを伝播する光はより散乱すると言えよう。局所構造とは、利用するディフューザがある一点において他の点よりも広くてもよいということを示す。一方、利用するディフューザの表面もその形状を変化させてもよい。例えば、ディフューザの表面粗さが大きいと、同一方向から来てジグザグにわずかに異なる点に当たる２本の光線が、ディフューザの局所構造に対して、また、ディフューザにおける明確に異なる強度の局所構造に対して明確に異なる角度で当たる。なお、簡略化のため、光線３００，３１０，３４０，及び３５０は、光線がディフューザ２１０でどのように反射されるかではなく、入射光がディフューザ２１０を通過する間どのように散乱するかのみを示すことを意図するものであることは注意されたい。
【００２３】
つまり、光学部品２００におけるディフューザ２１０の機能は光を反射することではなく、拡散の強度に対して光の開きが大きくなるように光を散乱させることであるが、光線３２０及び３３０は、光が、ディフューザ２１０における局所構造の厚さに応じて、該ディフューザ２１０でどのように反射されるかを示す。ディフューザ２１０を伝播した光線３２２及び３３２で分かるように、ディフューザの構造が厚ければ厚いほど、光はディフューザ２１０を通過する際により反射される。実際、光ビーム３２２及び３３２はディフューザ２１０においてより幅が広くなりうるが、このことは図３において簡略化のために省略している。
【００２４】
また、使用する光の波長も光の反射及び散乱に対して影響を及ぼす。より波長の長い光はより波長の短い光ほど散乱も反射もしない。
【００２５】
ディフューザ２１０の光反射・散乱特性は、該ディフューザにおける局所構造の表面を変更することによって更に制御することができる。凹凸を有する表面、例えば、表面粗さの高い表面は、表面粗さの低い表面、例えば、滑らかなディフューザの表面とは光の反射の仕方が異なる
【００２６】
ディフューザ２１０は、積層構造を有してもよい。ディフューザの局所構造を構成する層の数は、例えば２枚とすることができる。この場合、異なる層によって異なる光散乱効果が得られる。例えば、一方の層を他方の層とは異なる材料で形成してもよいし、一方の層の表面形状を他方の層の表面形状より凹凸のある面としてもよい。
【００２７】
図２をより詳しく見ていく。この図は、向けられた光を、局所構造の厚さと該局所構造への光線の入射角とに応じて散乱させるディフューザ２１０を示す。このディフューザは、光を透過するが散乱させる材料からなる。一実施例によれば、ディフューザは、ポリカーボネート、乳色ガラス、ガラス、及び紙のうち少なくとも１つからなる。ポリカーボネートは、例えば、白色且つ単一色のプラスチックとすることができる。一方、ディフューザ２１０は、透明材料からなってもよい。例えば、ポリカーボネート（ＰＣＴ）からなるプラスチック製ディフューザ２１０は、耐久性が非常に高いため良い選択肢である。しかしながら、この材料は上記材料の何れにも限定されず、光を通過させつつ光を散乱させる材料であればどのようなものでもよい。ディフューザ２１０はまた、一部がある材料からなりまた他の一部が他の材料からなっていてもよく、それらの材料のうち少なくとも一方が光拡散材料であればよい。
【００２８】
図２において、イルミネータ２０８は、撮像対象２２０を照明するためのものである。照明によって撮像対象２２０から好ましくない反射が発生しないように、光学部品２００はディフューザ２１０を備える。照明光２１２は、このディフューザ２１０を通って伝搬する。図示のディフューザ２１０の形状及びサイズは、任意に選択されている。通常、所定の散乱特性を有していれば、向かってくる光を散乱させるためにどの形状のディフューザを使用してもよい。よって、図２は、任意に選択した円板形状のディフューザ２１０を示している。また、図２のディフューザは、該ディフューザの構造厚さを示していないことも注意されたい。例として、イルミネータ２０８によって生成された光線２１２は、局所構造の表面の法線２１６に対して角度２１４で、ディフューザに当たる。ディフューザ２１０を通過する間、光は散乱して、対象２２０を照明する光ビーム２１８を形成する。形成された散乱光は、対象２２０を均一に照明する。この場合、対象の表面は均質に照明される。実際、対象２２０の撮像画像には、障害となる反射は現れない。何故なら、照明が、イルミネータ２０８によってだけではなく、イルミネータ２０８からの光が通過し光を拡散させるディフューザ２１０によっても提供されるからである。なお、図２のディフューザ２１０によって提供される光ビーム２１８は例としてのみ描写されていることは注意されたい。
【００２９】
すでに述べたように、一実施例において、ディフューザ２１０は、光学部品２００の外部に位置している。この場合、その位置は、対象２２０に到達する光が光学部品２００の外部に位置するディフューザを通過するように選択される。イルミネータ２０８によって生成された光を、例えば適切なレンズを用いて、光学部品２００の外部のディフューザに伝達し、そのディフューザによって、対象２２０に当たる前に光が拡散されるようにしてもよい。
【００３０】
一実施例において、光の一部は、拡散されることなく対象２２０に向けられ、該光の一部のみがディフューザ２１０を通過する。この解決策は、できるだけ均質な照射にするために、ある表面領域には大容量の光を提供する一方で他の領域には拡散によってより弱い強度の光を提供する必要がある対象の画像を撮像する場合に合理的である。
【００３１】
ディフューザ２１０の色もまた予め選択することができる。色を用いることによって、イルミネータ２０８からの可視色を特定の色を有するように変更することが可能になる。様々な用途や検査において、異なる色の光を利用しても良い。例えば、眼は、探している変化に応じた様々な方法で撮像するようにしてもよい。眼の構造は深さ方向に多層であり、撮像において異なる色の光を使用することによって異なる層が現れるようにできる。
【００３２】
一実施例によれば、ディフューザ２１０は取り外して交換可能である。ユーザは、ディフューザ２１０を光学部品２００から取り外し、他のディフューザを選択して光学部品２００に取り付けることができる。この場合、光学部品２００全体を交換することなく、異なる検査対象２２０に対して同一の光学部品２００を使用することができる。様々なディフューザは、サイズ、色、材料、及び光学特性等が異なるものとすることができる。この特徴は、ディフューザ２１０が故障して該ディフューザ２１０を交換する必要がある場合にも利用することができる。
【００３３】
更に図２は、一実施例によれば、ディフューザ２１０がカメラユニットの光軸１１０線上において光を阻害しない（ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ｆｒｅｅ）２１９ことを示している。これは、これがないとディフューザ２１０によって対象２２０の撮像画像に歪みが生じる可能性があるためである。ディフューザ２１０における光を阻害しない点は、この点が光の伝搬を妨害しない材料を含んでいないということである。点２１９には、例えばガラスが嵌められ、ガラスを通して画像を撮像できるようにしてもよい。
【００３４】
一実施例によれば、光学部品２００は、端部２０４及び２０６間に側方輪郭部２０２を備える。側方輪郭部２０２の内面の少なくとも一部は、光反射材料からなる。側方輪郭部２０２は、平坦であっても凸凹であってもよく、開口を備えてもよいし、又は、中実であってもよい。側方輪郭部２０２は、必要であれば、第１及び第２端部２０４及び２０６に亘って延在してもよい。これは、側方輪郭部２０２に当たった光の一部が対象２２０の照明に利用されないようなことをなくし、イルミネータ２０８から出射された光が、側方輪郭部２０２の内面からディフューザ２１０に向けて反射されるため有用である。これは、イルミネータ２０８から出射され側方輪郭部２０２の内面からディフューザ２１０に向けて反射される光線２１３によって示される。簡略化のため、ディフューザ２１０によって生成される光ビームはこの図において示していない。反射材料としては、例えば、鏡、光輝金属等が挙げられる。
【００３５】
図４を詳しく見ていく。図４は、本発明の一実施例に係る光学部品を示す。本実施例において、光学部品２００は、図４に示すようにその形状が截頭錐体４００であるディフューザを備える。錐体４００は、例えば、円錐体、角錐体、楕円錐体等とすることができる。しかしながら、一実施例において、錐体４００は、図４において示そうと務めるように円錐体である。錐体４００の、表面積のより小さい光を阻害しない開口４０４が、光学部品２００の第１端部２０４側にあり、該錐体の、表面積のより大きい光を阻害しない開口４０６が、光学部品２００の第２端部２０６側にある。例えば、錐体が円錐体の場合、より大きな表面積の光を阻害しない開口は、より大きな直径を有する光を阻害しない開口となる。このように得られた錐体４００の側方構造４１０の、該錐体４００の中央軸線４１２に対する角度４０２も、ディフューザ４００に向けられた光の拡散に影響を及ぼす。言い換えれば、錐体形状のディフューザ４００の周縁間の直径４１１は、光源４２０からの距離に比例して変化する。直径４１１は、撮像対象の大きさや他の特性に応じて変更することができる。一実施例において、錐体形状のディフューザの開口の角度（角度４０２）は、０．４〜０．５ステラジアンである。従って、開口の角度は、とりわけ、対象に近接するカメラ等のカメラユニットのフレーム領域を錐体４００が覆わないと有用である。
【００３６】
錐体４００の開口４０４及び４０６は、図４ではそのように示しているが、光学部品２００の開口２０４及び２０６に対して揃える必要はない。より正確には、錐体４００は、光学部品２００よりも短くして、開口４００及び４０６のうち少なくとも一方を対応する開口２０４及び２０６に揃わないようにしてもよい。言い換えれば、開口２０４及び２０６のうち少なくとも一方は、光学部品２００を、光学部品の開口２０４及び２０６間の相互間距離によって画定される長手方向に見た時に、より揃っている。
【００３７】
図４において、錐体形状のディフューザ４００は、該ディフューザ４００が対象の撮像画像に歪みを生じないように、カメラユニットの光軸１１０線上において光を阻害しない。言い換えれば、錐体の光を阻害しない開口４０４及び４０６は、カメラユニットの光軸１１０に対して揃っている。光軸１１０は、光学部品２００の側方輪郭部２０２に平行であるように示されているが、光学部品２００の側方輪郭部２０２に対して傾斜していてもよい。この場合、ディフューザは、光軸１１０上において障害とならないように変更してもよい。錐体形状のディフューザ４００は、光透過性が十分であれば、光軸１１０線上において完全に光を阻害しないものである必要はない。つまり、開口４０４及び４０６、又はそれらの一方に例えばガラスを設けることができる。
【００３８】
図４の実施例において、錐体４００のより大きい開口４０６は、光学部品２００の側方輪郭部２０２の内面２０３に一致している。これにより、光学部品２００からの光が錐体形状のディフューザ４００を通過せずに対象に到達しないようにすることが可能となる。よって当該錐体形状のディフューザ４００を、光学部品２００の外部に取り付けることができる。
【００３９】
一実施例によれば、錐体４００の側方構造４１０の厚さは変化する。図４では錐体４００の側方構造４１０はその厚さが線形変化するように示しているが、側方構造の厚さの変化は非線形、例えば、不均一又は樽状であってもよい。明確化のために、錐体４００の側方構造４１０は、図４において斜め線で描写する。よって、ディフューザの厚さは、光源４２０からの距離に比例し、均一な照明が撮像対象全体に亘って保障されるようになっている。ディフューザの厚さを変化させることによって、ディフューザ４００によって行われる光の散乱を所望の仕方で制御できる。その厚さは、少なくとも１つの光源４２０の近傍において、該光源４２０から離間した箇所よりも厚く、ディフューザ４００に対して垂直に来る光を効果的に散乱させることができる。
【００４０】
一実施例によれば、錐体４００の側方構造４１０の厚さは錐体４００のより大きな開口に向かって減少する。図４から分かるように、点４０８、つまり、より小さい表面積を有する開口４０４の端部において、錐体の側方構造４１０は、より大きい表面積を有する開口４０６の端部の点４０９においてよりも厚い。錐体４００の側方構造４１０における材料厚さは、例えば、点４０８において３〜５ミリメートルとすることができ、点４０９における錐体形状のディフューザ４００の他端では１ｍｍ以下程度とすることができる。
【００４１】
一実施例によれば、光学部品２００は、少なくとも１つの光源４２０も備えてもよい。該光源４２０は、それが生成する光の少なくとも一部が、撮像対象に当たる前にディフューザ４００を通過するように配置される。少なくとも１つの光源４２０は、例えば、図４に示すような形で、光学部品２００の第１端部２０４に位置付けてもよい。代替例として又は加えて、光源は、図４には示していないが、側方輪郭部２０２内に、又は、ディフューザ４００の側方構造４１０、側方輪郭部２０２、第１端部２０４によって画定される領域内に位置付けてもよい。
【００４２】
少なくとも１つの光源４２０は、例えば、光学部品２００の第１端部２０４に位置付けられた特定の目的のために作られた回路基板上に位置付けることができる。使用時、回路基板がカメラユニットと通信を行うことによって該少なくとも１つの光源の動作を、カメラユニットを介して制御するようにしてもよい。截頭錐体形状のディフューザ４００の截頭端部４０４の点４０８は、一実施例によれば、少なくとも１つの光源４２０が位置付けられた回路基板の中心点から３〜８ｍｍの距離に位置付けることができる。
【００４３】
代替例として、光学部品２００は、光源４２０を備える必要はない。この場合、光源４２０は、カメラユニットの一部としてもよいし、別体の部品であってもよく、光学部品２００が使用時にカメラユニットの一部である場合には、光源４２０によって生成された光は撮像対象に至る前に光学部品を通過する。光源４２０が光学部品２００の一部ではない場合、光源４２０によって生成された光は、該光源４２０からディフューザ４００に、例えば、光伝導体、光ファイバ、又はレンズシステムによって伝達される。代替例として、光通過点において、光学部品２００の第１端部２０４を、光の伝搬を妨げる材料を含まないものとしてもよい。この点は、カメラユニットの光軸１１０線上の第１端部２０４の阻害しない点と同一でもよく、又は異なる阻害しない点とすることにより、光学部品２００の第１端部２０４が、光軸１１０線上の点と、少なくとも１つの光源４２０によって生成される光の通路における点との少なくとも２点において、光の伝搬を妨げる材料を含まないものとするようにしてもよい。
【００４４】
しかしながら、簡略化のため、光学部品２００が、図４に示すような形で第１端部２０４に少なくとも１つの光源４２０を備えると想定する。該少なくとも１つの光源は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、又は可視光のＶＩＳ範囲内で照明するように配置することができる他の光源とすることができる。少なくとも１つの光源は、図４に示すように、光学部品２００の第１端部２０４において、円を描くように配置された一連の光源であってもよい。よって、図４において、各ドット４２０は、１つのＬＥＤ光を表すが、この図におけるドット４２０の数は例示的なものに過ぎない。
【００４５】
光学部品２００は、白色光源、白色光源及び青色光源、又はＲＧＢ−ＬＥＤのいずれかを含んでもよい。光源は、撮像要件に応じて交互に点灯させてもよい。白色光源は、標準的な撮像状況下で使用できる。青色光を生成する光源は、例えば、ある特徴を強調するために蛍光着色剤で眼の虹彩を着色した場合に使用できる。蛍光によって、着色剤が、検査対象のある特徴のカメラでの検出に寄与する波長の光を生成する。
【００４６】
よって、光学部品２００は、複数のＬＥＤ 光源と、それらの照明を変更するディフューザ２１０等の構造とを含んでも良い。ディフューザ２１０等の構造によって、対象を、該対象がその撮像画像に明るい反射を起こさないように照明する。
【００４７】
本実施例によれば、少なくとも１つの光源４２０によって生成される光の波長は、予め決めておいてもよい。この場合、対象を照明するために異なる色の可視光を提供することが可能である。異なる色の光は、様々な検査目的のために利用することもできる。従って、本発明の一実施例によれば、光学部品の少なくとも１つの光源によって生成される光は、自由に選択可能な波長とすることができる。また、所定の波長の光は、所定のディフューザにおいて、他の波長の光とは異なる形態で散乱する。よって、一実施例において、光の波長を、検査対象に基づき制御する。他の実施例において、使用する光の波長は同一のものとするが、ディフューザを、撮像対象に基づき特定の特性を有するディフューザに変更する。
【００４８】
一実施例において、少なくとも１つの光源によって提供される光は、その波長が４５０〜４９０ナノメートルの範囲内の青色光である。この波長は、例えば、蛍光着色剤を用いた傷の検査に利用することができる。この場合、着色剤は、眼の表面に塗布され、該波長によって照明されるとその表面から蛍光を発生させる。これにより、傷をより良好に区別することができる。青色光は、不連続な離散光としてもよい。
【００４９】
すでに述べたように、光学部品２００の側方輪郭部２０２の内面２０３は、反射材料からなるものとすることにより、少なくとも１つのイルミネータ４２０からの光線４２２を、内面２０３からディフューザ４００の側方構造４１０に向けて反射させるようにしても良い。光線４２２は、ジグザグ線４２４によって示されるように側方構造４１０内で拡散する。ディフューザ４００を通過した後、光は、光線４２６によって示されるように散乱する。光線４２６はまた、撮像対象に向けられて、該対象の表面上を均一に照明する。
【００５０】
一実施例において、錐体４００の側方構造４１０の長さ、錐体４００の側方構造４１０の錐体４００の中央軸線４１２に対する角度４０２、及び錐体の側方構造４１０の局所厚さのうち少なくとも１つが、撮像対象の表面形態に基づき決定される。この理由は、例えば、眼と皮膚とはそれらの表面形態が非常に異なるということである。そのため、ある目的に非常に適したディフューザ４００が、他の検査対象に対しては同じ様に機能しないといったことが起こり得る。この場合、上述のディフューザの特性を最適化しなければならない。
【００５１】
前述したように、使用する光の波長は、ディフューザが光の伝搬をどのように操作するかに対しても影響する。従って、異なる波長の可視光を使用する場合、ディフューザはその状況に応じて最適化しなければならない。例えば、長波長の光を使用する場合には、所望の光の拡散が実現できるように、側方構造の厚さを増大させることができる。ディフューザ４００の特性は、上述したものに加えて、とりわけディフューザ４００の材料に応じて決まる。従って、必要であれば、ディフューザ４００を適切な材料からなるディフューザに変更してもよい。
【００５２】
更に、一実施例によれば、当業者は、異なる目的に適切なディフューザの形状及び材料を、実験を通じて見出すことが可能である。そのため、様々な目的のために正しい形状及び材料のディフューザを読み出すためのテーブルが必ずしも必要ではなく、経験的なテストを通じて最適なディフューザを見つけ出すことが可能である。
【００５３】
一実施例によれば、光学部品２００は、人間の眼や皮膚を撮像するのとは別に、動物の眼や皮膚を撮像するのに利用しても良い。錐体等、採用するディフューザの構造を変更することによって、該ディフューザは、検査対象である非常に異なる大きさや形状の対象にも適用可能である。ディフューザを最適化することによって、例えば動物の眼を撮像するために均一に照明することが可能である。人間の眼と動物の眼との違いの一例としては、眼の曲率が挙げられる。動物の眼は、典型的に、より湾曲している。従って、一方では眼の近位部分に、他方では眼の遠位領域に、光を均一に照射する必要がある。一般的に、この目的のために必要となるディフューザの特性は、人間の眼に必要とされるものとは異なる。錐体形状のディフューザ４００の場合、これらの特性としては、上記したもの、つまり、ディフューザ４００の長さ、側方構造４１０の角度４０２、側方構造４１０の厚さ、ディフューザ４００の色、及びディフューザ４００の材料が挙げられる。
【００５４】
図５は、光学部品２００が端部素子５００も備えてもよいことを示す。図５は断面図であり、ここで破線は、標準的な側面像では隠される輪郭を表す。端部素子５００は、光学部品２００の第２端部２０６から出射する光を撮像対象２２０に向けるとともに、光学部品２００以外の方向から光が撮像対象２２０に到達するのを防止するように配置される。これは、端部素子５００が、例えば、天井の照明や日光等から撮像対象への光の経路を遮断するということである。端部素子は光学的に中空であり、これにより光学素子２００からの光５１０が、端部素子５００を通じて撮像対象２２０への経路を有することができる。「光を阻害しない」とは、端部素子５００が半透明材料又は物質を含んでも良いということである。端部素子５００の形状は自由に選択してよい。例えば、円筒状としてもよい。端部素子５００は、不透明な材料からなるものとしてもよい。製造材料の選択肢としては、シリコーンがある。
【００５５】
端部素子５００は、機械的又は化学的接続を用いて、光学部品２００の第２端部２０６に接続することができる。この接続は、端部素子５００の光学部品側の端部５０２に位置付けてもよいし、或いは、端部素子５００の側面に位置付けてもよい。端部素子５００は、撮像対象に応じて、光学部品２００に対して変更してもよい。
【００５６】
一実施例によれば、撮像対象２２０から所定の距離にある端部素子５００が撮像対象２２０に接触する際、カメラユニットは、撮像対象２２０からフォーカス距離の位置にある。この所定の距離は、例えば、端部素子５００が撮像対象２２０に接触する時にカメラユニットが撮像対象２２０からフォーカス距離の位置にくるように決定することができる。該フォーカス距離で対象２２０の画像を撮像すると、画像が鮮明になる。従って、端部素子の長さ５０６は、カメラユニットに取り付けられた光学部品２００に接続された端部素子５００が撮像対象２２０と接触する時に、カメラユニットが撮像対象２２０から当該フォーカス距離の位置にあるように、決定される。言い換えれば、光学部品２００は、撮像距離を一定に保ってカメラが安定し且つ焦点の合った画像を撮像できるようにカメラを患者の頭に支持する機械部品（端部素子５００）を備えてもよい。よって、光学部品２００は、カメラを撮像対象に対して一定の距離に支持することにより、検査対象の画像の撮像を可能にする。
【００５７】
一実施例によれば、端部素子５００の撮像対象２２０側の端部５０４は、対象２２０の輪郭に適応するように配置される。端部５０４は、撮像対象２２０の表面に押圧することによって該表面に密着するような、柔らかいシリコーン等の適応性のある材料からなるものとすることができる。
【００５８】
代替例として、端部素子５００の撮像対象２２０側の端部５０４は、撮像対象２２０の輪郭に基づき変更される。この場合、まず、撮像対象２２０がどのような表面を有するかを検査し、その情報に基づき、該表面に密着可能な端部素子５００を選択する。
【００５９】
図６は、一実施例に係るカメラユニット６００を示す。この例の検査装置は、カメラユニット６００であり、デジタル技術に基づく携帯型カメラとすることができる。カメラユニット６００は、特定の光軸１１０を有しカメラユニット６００の検出部６０４上に器官の画像を生成することが可能な対物レンズ６０２を備えてもよい。この検査装置が動作条件下にある時、検出部６０４は、器官の画像を生成できる。検出部６０４によって生成された画像は、カメラユニット６００の制御部６０６に送られる。この制御部は、カメラユニット６００を制御するため且つ画像及びその他の任意のデータを処理・保存するためのプロセッサ及びメモリを備えてもよい。制御部６０６から、画像は、画像及びその他の任意のデータを表示するためのカメラユニット６００のディスプレイ６０８に送られる。カメラユニット６００の検出部６０４は、ＣＣＤ（電荷結合素子）セル又はＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）セルとすることができ、カメラユニット６００は、静止画像またはビデオ画像又はビデオ画像を生成するようにできる。画像を、データ伝送接続を介して、コンピュータまたは他の所望の装置に転送してもよい。
【００６０】
一実施例によれば、光学部品２００は、使用時に、ハンドヘルド型カメラユニット６００と一体化される。使用時に一体化される光学部品２００は、光学部品２００をカメラユニットに接続することによってカメラユニットと一体化できる光学部品のことである。代替例として、使用時に一体化される光学部品２００は、カメラユニットに一体化された部分、つまり元々カメラユニットと一体化されている光学部品２００であってもよい。言い換えれば、光学部品２００は必ずしもモジュール式である必要はなく、カメラユニットの一部であってもよい。
【００６１】
また、光学部品２００をより大きなカメラユニットに接続することも可能であるが、本実施例によれば、その大きさは、より小さいハンドヘルド携帯型のカメラユニットに接続することもできるような大きさである。接続を、機械的接続とすることによって、光学部品２００を機械的係止機構によってカメラユニットに取り付けるようにしてもよい。この機械的係止機構は、例えば、光学部品２００の側方輪郭部２０２に、又は、光学部品２００の第１端部２０４に位置付けることができる。機械的接続を可能とする部分は、例えばアルミからなるものとすることができる。
【００６２】
光学部品をハンドヘルド型カメラユニットに接続可能とする、より正確には、使用時にハンドヘルド型カメラユニットと一体化されるようにして、大きな動物の器官の画像を、該動物を所定の位置に固定せずに撮像できるようにすると有用である。ハンドヘルド型カメラユニットによって、大きなカメラ及びテーブルスタンド（細隙灯等）と比較してより良い機動性を実現可能である。更に、ハンドヘルド携帯型カメラユニットは実用的である。
【００６３】
図６はまた、端部素子５００及び撮像対象２２０を示す。端部素子５００のサイズは、撮像対象に接触させた時にカメラユニット６００が対象２２０からフォーカス距離の位置にあるように決定することができる。
【００６４】
カメラユニット６００に加えて、検査装置は、カメラユニット６００に接続可能な少なくとも１つの他のモジュール部を備えてもよい。これらモジュール部のそれぞれは、所定の器官の画像を撮像することを意図するものである。よって、光学部品２００に加えて、カメラユニット６００において、検査対象に適したモジュール部に交換することが可能である。一方のモジュール部が例えば眼の画像を撮像するためのレンズ及びミラー等の光学素子を備え、他方のモジュール部が皮膚の画像を撮像するように設計されてもよい。この場合、撮像対象２２０が変わる時にカメラユニット６００全体を交換する必要はなく、モジュール部を交換するだけで済ませることができる。モジュール部は、例えば、カメラユニット６００と光学部品２００との間に配置できる。簡略化のため、これら任意のモジュール部は図６には示していない。
【００６５】
図７は、本発明の実施例に従って画像を生成するための方法を示す。この方法は、時点７００において開始される。時点７０２において、対象の照明における光学部品を利用することによって対象を照明する。時点７０４において、対象の画像がカメラユニットによって得られる。この方法は、時点７０６において終了する。
【００６６】
当業者にとって、技術が進むにつれて本発明の基本的概念を様々な方法で実施できることは明らかである。よって、本発明及びその実施例は、上記した例に限定されることはなく、請求項の範囲内において変更することができる。
【図１】
2013510694.tif 000003
【図２】
2013510694.tif 000004
【図３】
2013510694.tif 000005
【図４】
2013510694.tif 000006
【図５】
2013510694.tif 000007
【図６】
2013510694.tif 000008
【図７】
2013510694.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月3日(2012.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象（２２０）を均一に照明するための光学部品（２００）であって、カメラユニット（６００）側の第１端部（２０４）と、前記撮像対象（２２０）側の第２端部（２０６）とを備え、前記第１及び第２端部（２０４，２０６）が、前記カメラユニット（６００）の光軸（１１０）線上の光の伝搬を妨げる物質を含まない、光学部品（２００）において、
前記光学部品（２００）は、使用時に、ハンドヘルド型カメラユニット（６００）と一体化され、
前記光学部品（２００）は、光の伝播を操作し少なくとも部分的に光拡散材料からなる少なくとも１つの素子（２１０）を更に備え、前記素子（２１０）が、前記素子（２１０）の局所構造の厚さと、前記素子（２１０）の前記局所構造の表面に対する光線の入射角とに応じて、前記素子（２１０）を通過する光を拡散するように配置され、前記素子（２１０）は錐体（４００）形状を有し、前記錐体（４００）の、表面積のより小さい光を阻害しない開口４０４が、前記光学部品（２００）の前記第１端部（２０４）側に位置し、前記錐体の、表面積のより大きい光を阻害しない開口（４０６）が、前記光学部品（２００）の前記第２端部（２０６）側に位置し、
前記錐体（４００）の前記光を阻害しない開口（４０４，４０６）が、前記カメラユニット（６００）の前記光軸（１１０）線上に位置する
ことを特徴とする光学部品（２００）。
【請求項２】
前記光学部品（２００）が、前記端部（２０４，２０６）間に側方輪郭部（２０２）を備え、前記側方輪郭部（２０２）の内面（２０３）の少なくとも一部が、光反射材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の光学部品（２００）。
【請求項３】
前記素子（２１０）が、前記カメラユニット（６００）の前記光軸（１１０）線上において光を阻害しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学部品（２００）。
【請求項４】
前記錐体（４００）の表面積のより大きい前記光を阻害しない開口（４０６）が、前記光学部品（２００）の前記側方輪郭部（２０２）の前記内面（２０３）に一致することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項５】
前記錐体（４００）の側方構造（４１０）の厚さが、前記錐体（４００）の表面積のより大きい前記光を阻害しない開口（４０６）に向かって薄くなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項６】
前記錐体（４００）の前記側方構造（４１０）の長さ、前記錐体（４００）の前記側方構造（４１０）の、前記錐体（４００）の中央軸線（４１２）に対する角度（４０２）、及び前記錐体の前記側方構造（４１０）の局所厚さのうち少なくとも１つが、前記撮像対象の表面形態に基づいて決定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項７】
前記錐体（４００）が截頭円錐体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項８】
前記素子（２１０）が着脱可能且つ交換可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項９】
生成された前記光の少なくとも一部が前記撮像対象（２２０）に当たる前に前記素子（２１０）を通過するように配置された少なくとも１つの光源（４２０）を更に備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項１０】
前記光学部品（２００）の前記第２端部（２０６）から出射する光を前記撮像対象（２２０）に向けるとともに前記光学部品（２００）以外の方向から光が前記撮像対象（２２０）に到達するのを防止するように配置された端部素子（５００）を更に備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学部品（２００）。
【請求項１１】
前記端部素子（５００）のサイズが、前記端部素子（５００）が前記撮像対象（２２０）から所定の距離にある時に、前記カメラユニット（６００）が前記撮像対象（２２０）からフォーカス距離の位置にあるように選択されることを特徴とする請求項１０に記載の光学部品（２００）。
【請求項１２】
撮像対象（２２０）の画像を生成するように配置されるハンドヘルド型カメラユニット（６００）において、
使用時に、請求項１〜１１に記載の光学部品（２００）が、前記カメラユニット（６００）と一体化されることを特徴とするハンドヘルド型カメラユニット（６００）。
【請求項１３】
撮像対象（２２０）の画像を生成するための方法において、
前記対象（２２０）を照明する際に請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光学部品（２００）を使用し、
前記カメラユニット（６００）を用いて前記対象（２２０）の前記画像を生成すること
を特徴とする方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
従って、本発明は、独立請求項１及び１２に規定する装置に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
従って、本発明は、独立請求項１３に規定する方法に関する。
【国際調査報告】
2013510694.tif 000010
2013510694.tif 000011
2013510694.tif 000012
2013510694.tif 000013