JP3796427B2 - 眼科撮影装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼科医院等において用いられる眼科撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特許２８０１３１８号の眼科撮影装置においては、自動的に適正な露光量の画像を得るために、眼底照明光量と眼底からの反射光量より眼底反射率を求め、この反射率に基づいて眼底撮影光源の発光量を制御することにより自動露光調整を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、照明光学系、撮影光学系の光路内に光束抽出光学部材を設ける必要があり、撮影光量の損失が発生したり、さもなければ光学部材の挿脱機構を設ける必要となり、構造が複雑となる。また、スイッチを押してから実際に撮影するまでに時間も要し、撮影精度が低下するという問題もある。
【０００４】
本発明の目的は、上述の課題を解決し、発光光量を制御すると共に簡易な構造で撮影精度の高い眼科撮影装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、動画観察用の観察光源と、該観察光源からの光を被検眼眼底に導く動画観察用眼底照明系と、静止画撮影用の撮影光源と、該撮影光源からの光を被検眼眼底に導く静止画撮影用眼底照明系と、受光像を電気信号に変換する撮像素子と、前記電気信号を増幅率に従って増幅する増幅手段と、前記観察用眼底照明系により照明した眼底像を前記撮像素子に導くための眼底観察系と、前記撮影用眼底照明系により照明した眼底像を前記撮像素子に導くための眼底撮影系と、前記観察光源の観察光量を調整する調節手段と、動画観察時に増幅した電気信号が所定値になるように前記増幅手段の増幅率を制御する増幅率制御手段と、前記観察光源の観察光量及び前記増幅率制御手段で制御した増幅率及び前記静止画撮影用の所定の増幅率とから前記撮影光源の撮影光量を演算し、静止画撮影時に前記演算した撮影光量になるように前記撮影光源を制御する光源制御手段とを有することを特徴とする眼科撮影装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本実施の形態における眼底カメラの構成図を示しており、被検眼Ｅの前方に対物レンズ１を配置し、対物レンズ１の後方に眼底撮影系として、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２ａ、光軸上を移動可能なフォーカスレンズ３、撮影レンズ４、光路に挿脱自在の励起光を遮断し蛍光のみを透過する赤外蛍光バリアフィルタ５、撮像素子６を配列する。
【００１０】
孔あきミラー２の入射方向の眼底照明系には、孔あきミラー２側からリレーレンズ７、光路に挿脱自在の赤外光カットフィルタ８、赤外蛍光エキサイタフィルタ９、リング状開口を有する絞り１０、閃光を発するストロボ光源１１、コンデンサレンズ１２、定常光を発するハロゲンランプ等の観察光源１３を順次に配列する。
【００１１】
撮像素子６の出力信号はテレビ回路１４を介して画像制御回路１５に接続する。テレビ回路１４は増幅回路１４ａ、信号判定回路１４ｂ、ＡＧＣ（Auto gain control）回路から成る増幅率設定回路１４ｃ及び映像信号の生成及び色温度の制御等を行う映像信号制御回路１４ｄ、外部からカメラの増幅率等の条件設定を行い更にカメラ情報の取得を行う通信ポート１４ｅから構成する。
【００１２】
また、画像制御回路１５には例えばモノクロ用モニタ１６、例えばカラー用モニタ１７、制御回路１８、画像記録装置１９を接続する。また、画像記録装置１９はＭＯ、ＭＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＶＴＲテープ、ハードディスク等の外部から電力供給がなくとも、記録を保持可能な記録媒体Ｄへの書き込み、又は読み出しを行うことの可能なドライブ装置である。
【００１３】
制御回路１８には、撮影スイッチ２０、カラー撮影モード・可視蛍光撮影モード・赤外蛍光撮影モードの何れかを選択する撮影モード選択スイッチ２１、観察照明光量を調節する調光スイッチ２２、静止画像の露出を補正する露出補正スイッチ２３、ストロボ発光制御回路２４を接続する。また、制御回路１８は制御線２５を介してテレビ回路１４に設けられた通信ポート１４ｅに接続する。
【００１４】
更に、ストロボ光源１１にはストロボの発光量を制御するストロボ発光制御回路２４を接続し、このストロボ発光制御回路２４内には発光光量を制御するコンデンサ２４ａを設ける。
【００１５】
カラー撮影をする場合には、撮影者は被検者を眼底カメラの正面に着座させ、眼底Ｅｒを動画像観察しながら、被検眼Ｅと眼底カメラとの位置合わせを行った後に、撮影モード選択スイッチ２１のスイッチ２１ｃを操作することにより、カラー撮影モードに設定する。スイッチ２１ｃからの入力を検知した制御回路１８は赤外蛍光バリアフィルタ５、赤外蛍光エキサイタフィルタ９を光路外から離脱し、赤外光カットフィルタ８を光路内に挿入し、制御線２５を介して通信ポート１４ｅに制御コマンドを送信する。すると、増幅率設定回路１４ｃは信号判定回路１４ｂの判定に従って、自動的に増幅回路１４ａの増幅率を設定するＡＧＣモードに設定する。
【００１６】
更に、観察光源１３を発した光はコンデンサレンズ１２により集光され、ストロボ光源１１、絞り１０のリング状開口を通過し、赤外光カットフィルタ８により赤外光成分は除去され、リレーレンズ７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、被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐを通して眼底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２ａ、フォーカスレンズ３、撮影レンズ４を通り、撮像素子６に結像し、電気信号に変換される。
【００１７】
この電気信号は増幅回路１４ａに入力され、先ずは最低の増幅率で増幅される。この増幅回路１４ａは既知の増幅回路であり、０〜２０ｄＢの範囲で増幅できるように設計されている。増幅回路１４ａにおいて増幅された電気信号は信号判定回路１４ｂに入力され、例えば所定の基準レベルを０．４Ｖとし、入力された電気信号の平均レベルと比較する。増幅回路１４ａからの電気信号がこの基準レベルよりも低い場合には、増幅率設定回路１４ｃは増幅回路１４ａの増幅率を１ｄＢ高く設定する。このような制御を繰り返し、増幅率設定回路１４ｃは増幅回路１４ａによって増幅された信号の平均値が基準レベルの０．４Ｖを超えるまで、増幅回路１４ａの増幅率を大きくする。逆に、電気信号の平均レベルが０．７Ｖを超える場合には増幅率を小さくする。
【００１８】
このように、所定レベルまで増幅された電気信号は、映像信号生成回路１４ｄに入力され、同期信号等を付加された映像信号として画像制御回路１５に入力され、更にモノクロ用モニタ１６に表示される。
【００１９】
このモノクロ用モニタ１６に出力された眼底像が暗い又は増幅率が高くノイズが多い場合には、観察光量を調整する調光スイッチ２２を操作し、観察光量の調光を行う。スイッチ２２ａを操作すると観察光源１３の発光光量は増加し、スイッチ２２ｂを操作するとその発光光量は減少し、設定される光量の強度に対応した数字１〜２０が表示部２２に表示される。
【００２０】
観察者はこのモノクロ用モニタ１６に表示された眼底像を観察し、撮影準備が整ったことを確認した後に、撮影スイッチ２０を操作することによりカラー静止画撮影を行う。撮影スイッチ２０への入力を検知した制御回路１８は静止画撮影をする際の撮影光量を演算する。
【００２１】
制御回路１８は通信ポート１４ｅを介して増幅回路１４ａに設定してある増幅率に関する情報Ｘ（ｄｂ）を取得する。次に、調光スイッチ２２により設定された値０〜２０から、観察光量をメモリ１８ａに記憶されているテーブルを用いて換算し、これらの値から静止画撮影時の撮影光量を演算する。
【００２２】
静止画撮影時に用いるストロボ光源１１は、観察光源１３と比較すると高輝度の光を発するため、増幅回路１４ａの増幅率は低くてよい。増幅率を低く設定するとノイズの発生が少なくなり、ノイズが目立ち易い静止画撮影にとっては都合がよい。また、この静止画撮影時の増幅率は制御回路１８のメモリ１８ａに記憶されている。
【００２３】
また、対物レンズ１からの撮影光量Ｐ（lux.sec）は、観察光量をＱ（lux.sec）、観察時の増幅率をＲ（ｄｂ）、撮影時の増幅率をＳ（ｄｂ）とすると、次式に従い算出される。ただし、ｋｃはカラー係数である。
Ｐ＝ｋｃ×Ｑ×２((R-S)/6)
【００２４】
制御回路１８は制御線２５を介して、増幅回路１４ａの増幅率を静止画撮影用の増幅率Ｓ（ｄｂ）に固定し、更に映像信号制御回路１４ｄを制御することによりカラーバランスを調整して色温度を５６００Ｋに変更する。ストロボ発光制御回路２４はストロボ光源１１が上述の通り算出した撮影光量Ｐを発光するように、コンデンサ２４ａの電荷量を調整する。
【００２５】
続いて、観察光源１３を消灯し、発光信号を受けたストロボ光源１１はコンデンサ２４ａに蓄えられた電荷により光量Ｐで発光する。ストロボ光源１１から発した光束は観察光と同様に、絞り１０のリング状開口を通過し、レンズ１３を通り孔あきミラー２周辺のミラー部により左方に反射され、対物レンズ１を通り瞳孔Ｅｐから眼底Ｅｒを照明する。
【００２６】
このように照明された眼底像は、再び対物レンズ１、撮影絞り２ａ、フォーカスレンズ３、撮影レンズ４を通り、撮像素子６に結像することにより電気信号に変換される。増幅回路１４ａはこれらの信号を増幅率Ｓで増幅し、信号判定回路１４ｃにより、信号レベルが適正であるか否かを判定し、映像信号生成回路１４ｄを介し、画像制御回路１５に送信する。画像制御回路１５はこの電気信号をデジタル画像データに変換し、一旦メモリ１５ａに記録し、画像記録装置１９を介して記録媒体Ｄに記録し、同時にカラー用モニタ１７に眼底画像及び判定結果を表示する。
【００２７】
制御回路１８は通信ポート１４ｅを介して、増幅回路１４ａ、信号判定回路１４ｂ、増幅率設定回路１４ｃを用いたＡＧＣ制御の開始を指令し、観察光源１３を点灯し、映像信号制御回路１４ｄの色温度を３２００Ｋに設定しカラー撮影を終了する。
【００２８】
カラー撮影の場合には撮影毎に撮影条件が異なるため、判定結果はメモリ１８ａに記憶されている静止画撮影時の増幅率及び撮影光量の補正値には反映されない。しかし、撮影された眼底像を観察し、露出が不適正であると判断した場合には調光スイッチ２２を操作することにより露出の補正値を変更する。つまり、調光スイッチ２２への入力を検知した制御回路１８は露出を明るくする場合には、光量を優先的に補正し、露出を暗くする場合には、増幅率を優先的に補正するようにメモリ１８ａに記憶し、次の撮影の際に反映させる。
【００２９】
赤外蛍光撮影する場合には、撮影モード選択スイッチ２１のスイッチ２１ｉを操作すると、制御回路１８はその入力を検知し、赤外蛍光エキサイタフィルタ９を光路内に挿入し、赤外光カットフィルタ８を光路外に退避する。カラー撮影の場合と同様に、観察光源１３を発した光はコンデンサレンズ１２により集光され、ストロボ光源１１、絞り１０のリング状開口を通過し、赤外蛍光エキサイタフィルタ９により赤外蛍光の励起波長の光のみが透過し、リレーレンズ７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、瞳孔Ｅｐから眼底Ｅｒを照明する。
【００３０】
このように照明された眼底像は、再び対物レンズ１、撮影絞り２ａ、フォーカスレンズ３、撮影レンズ４を通り撮像素子６に結像し電気信号に変換される。この電気信号は増幅回路１４ａに入力され、適正な明るさに調整されモノクロ用モニタ１６に表示される。撮影者はこのモノクロ用モニタ１６に映った蛍光励起光による眼底反射像を観察し、撮影部位、焦点が良好であることを確認し、赤外蛍光撮影の準備が整った後に、被検者の静脈に例えば赤外蛍光撮影用のインドシアニングリーン等の蛍光剤を注射し、赤外蛍光バリアフィルタ５を光路内に挿入する。
【００３１】
この蛍光剤はやがて眼底Ｅｒに到達し、蛍光剤は励起光により励起され蛍光を発する。励起光の眼底反射像と蛍光は、再び対物レンズ１、撮影絞り２ａ、フォーカスレンズ３、撮影レンズ４を通り、赤外蛍光バリアフィルタ５により反射像は遮断され、赤外蛍光バリアフィルタ５を透過した蛍光像は撮像素子６に結像し、電気信号に変換される。
【００３２】
この電気信号はカラー撮影の場合と同様に、テレビ回路１４の増幅率設定回路１４ｃに入力され、ＡＧＣ調整され映像信号に変換される。この映像信号は画像制御回路１５を介してモノクロ用モニタ１６に表示される。蛍光像の強度は蛍光剤の注射からの経過時間により大きく変化する。蛍光剤の注射直後は蛍光像が現れず真っ暗であり、この際の撮像素子６の信号レベルは弱いため、増幅回路１４ａは最大のゲインに設定されている。蛍光像の強度は蛍光剤を注射してから１５秒程度経過した頃から急激に強くなり、それに伴い増幅回路１４ａのゲインは小さな値に設定される。そして、蛍光剤の注射後１分程度経過した頃から次第に弱くなる。同時に、増幅回路１４ａのゲインは次第に大きい値に設定される。
【００３３】
撮影者はモノクロ用モニタ１６に映った蛍光像を観察し、撮影準備が整ったことを確認した後に、撮影スイッチ２０を操作し蛍光像の静止画撮影を行う。撮影スイッチ２０への入力を検知した制御回路１８は、カラー撮影の場合と同様に、静止画撮影時のストロボ光源１１の発光光量を演算する。
【００３４】
対物レンズ１からの撮影光量Ｐは、観察光量Ｑ、観察増幅率Ｒ（ｄｂ）、撮影増幅率Ｓ（ｄｂ）から次式に従い算出される。ただし、ｋｉは赤外蛍光係数である。
Ｐ＝ｋｉ×Ｑ×２((R-S)/6)
【００３５】
制御回路１８は制御線２５を介して、増幅回路１４ａの増幅率をＳ（ｄｂ）に固定し、ストロボ発光制御回路２４はストロボ光源１１が撮影光量Ｐで発光するようにコンデンサ２４ａの電荷量を調整する。そして、観察光源１３を消灯し、発光信号を受けたストロボ光源１１はコンデンサ２４ａに蓄えられた電荷により撮影光量Ｐで発光する。ストロボ光源１１を発した光束は観察光と同様に、絞り１０のリング状開口を通過し、リレーレンズ７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、赤外蛍光エキサイタフィルタ９により赤外蛍光励起光のみ透過し、対物レンズ１を通して瞳孔Ｅｐから眼底Ｅｒを照明する。
【００３６】
このように照明された赤外蛍光像及び反射像は、再び対物レンズ１、撮影絞り２ａ、フォーカスレンズ３、撮影レンズ４を通り、赤外蛍光バリアフィルタ５により蛍光像以外の光は遮断され、撮像素子６に結像し電気信号に変換される。増幅回路１４ａはこの信号を増幅率Ｓで増幅し、信号判定回路１４ｂにより信号強度を判定し、映像信号生成回路１４ｄを介して画像制御回路１５に送信する。画像制御回路１５はこの電気信号をデジタル画像データに変換した後に、一旦メモリ１５ａに記録し、画像記録装置１９を介して記録媒体Ｄに記録し、同時にカラー用モニタ１７に眼底画像を表示する。
【００３７】
制御回路１８は再び制御線２５を介して増幅回路１４ａ、信号判定回路１４ｂ、増幅率設定回路１４ｃを用いたＡＧＣ制御の開始を指令し、観察光源１３を点灯する。撮影者は上述の操作を繰り返し所望の蛍光撮影を終了する。
【００３８】
図２はこの蛍光撮影のタイムチャート図、図３は撮影手順手順のフローチャート図を示している。図２において、横軸を時間とすると、（ａ）被検眼Ｅの眼底Ｅｒから出射する蛍光の蛍光強度Ｔ、（ｂ）増幅回路１４ａの観察増幅率Ｒ、（ｃ）増幅率設定回路１４ｃから出力される映像信号の映像信号強度Ｕ、観察光源１３から発する観察光量Ｑ、（ｅ）静止画撮影時のストロボ光源１１の撮影光量Ｐ、（ｆ）静止画撮影時の増幅回路１４ａの撮影増幅率Ｓを示している。なお、期間ａは上述の通り赤外蛍光エキサイタフィルタ９だけを光路内に入れてアライメントしている段階であり、この期間ａでは蛍光は出現しない。
【００３９】
また、眼底Ｅｒからの反射光量は強いため、弱い観察光量Ｑであるにも拘らず、観察増幅率Ｒは小さいまま適切な強度の映像信号が得られている。タイミングＡは蛍光剤を注射し、赤外蛍光バリアフィルタ５も光路内に挿入したタイミングであり、タイミングＢは蛍光が出現し始めるタイミングを示している。従って、期間ｂには蛍光は出現していないため、観察増幅率Ｒは高く設定されているにも拘らず映像信号は得られない。また、蛍光像の出現に備えて、観察光量Ｑは赤外蛍光バリアフィルタ５の挿入に連動して増光されている。
【００４０】
蛍光強度ＴはタイミングＢからタイミングＣに向けて急激に強くなる。従って、観察増幅率Ｒは段階的に弱くなっている。例えば、タイミングＢ’における撮影光量Ｐは、上述の式に従って、撮影スイッチ２０が操作される直前の観察光量Ｑ、観察増幅率Ｒ及び撮影増幅率Ｓにより演算される。タイミングＣ以降の蛍光強度Ｔは次第に弱くなる。タイミングＤにおいては、最大の撮影光量Ｐで撮影したにも拘らず、信号判定回路１４ｂにより映像信号強度Ｕが弱いと判断される。制御回路１８のメモリ１８ａに記憶してある静止画撮影時の増幅率Ｓを変更したため、次のタイミングから、静止画撮影時の増幅率Ｓが高く設定されている。
【００４１】
また、タイミングＥでは、観察画像の映像信号強度Ｕが暗くなってきたため、撮影者は調光スイッチ２２を操作し観察光量Ｑを増加している。それにより、蛍光強度Ｔ、映像信号強度Ｕは共に明るくなる。
【００４２】
また、タイミングＦ以降においては蛍光強度Ｔが低下したため、観察時の観察増幅率Ｒは最大であるにも拘らず、映像信号強度Ｕは暗くなり続けている。そのとき、撮影光量Ｐも最大光量であるにも拘らず、静止画撮影時の映像信号強度Ｕが十分ではないと判定した信号判定回路１４ｃは、静止画撮影時の増幅率Ｓを１段階大きくすることを通信ポート１４ｅを介して制御回路１８に伝える。制御回路１８は次の静止画撮影時の増幅率Ｓをメモリ１８ａに記憶する。そして、次に撮影スイッチ２０が操作されたときに、その記憶された撮影増幅率Ｓを設定する。これにより、撮影増幅率Ｓは次第に大きく設定される。
【００４３】
また、撮影者が露出を不適切であると判断した場合には、上述と同様の露出補正スイッチ２３を操作する。すると、次の撮影時には露出の補正された画像が得られる。
【００４４】
以上説明した蛍光撮影の場合には、カラー撮影の場合と比較して撮影に用いる光の波長域が少ないため、観察光源１３とストロボ光源１１の色温度の差を受け難くいため、更に正確な露光量の調整ができる。
【００４５】
以上の説明は、赤外蛍光撮影について行ったが、撮影モード選択スイッチ２１のスイッチ２１ｆを選択し、赤外蛍光バリアフィルタ５、赤外蛍光エキサイタフィルタ９を可視蛍光撮影用のフィルタに交換すれば、可視蛍光撮影の場合にも同様の効果が得られる。
【００４６】
また、上述の実施の形態においては、撮影光量の調整のためコンデンサ２４ａに蓄積する電荷量を調節したが、既知のストロボの発光時間を制御できる回路を用い、その発光時間を発光量から演算して求め、発光時間で発光光量を調整するようにすれば、コンデンサ２４ａの充電放電に時間を要しないため、更に精度の良い露光量制御が可能である。
【００４７】
また、蛍光撮影時においては蛍光剤の注射から時間が経過すると、蛍光像の強度はかなり弱くなる。従って、観察光源１３の発光強度を最大にし、増幅回路１４ａの増幅率も最大としても、適正な明るさの映像信号が得られないこともある。そのような場合には、静止画撮影時に用いる高輝度の得られるストロボ光源１１の光量には余裕があるものの、静止画撮影時の光量を適正に演算することができないため、適正な明るさの静止画を得ることができない。
【００４８】
そこで、以上説明したように静止画撮影時の信号も、信号判定回路１４ｂで判定し、その判定結果をメモリ１８ａに記憶し、次の撮影時に反映するようにすれば、観察状態では観察光量も最大にし、更にカメラの増幅率も最大にしても適正な明るさが得られない程度に蛍光が弱い状態においても、静止画撮影時には輝度の高いストロボ光源１１の光量を有効に使い適正な明るさの画像を得ることができる。
【００４９】
また、カラー撮影画像と蛍光撮影画像では画像の質が異なる。つまり、カラー撮影画像は全体に信号がある通常の画像であるが、蛍光撮影画像は黒い背景の中に、明るい明るい部分が現れる画像である。従って、見易い画像の平均的な信号強度はそれぞれ異なる。そこで、露出補正スイッチ２３を設ければ、露出量を補正することにより、カラー撮影の場合にも蛍光撮影の時にも適正な露出の画像を得ることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼科撮影装置は、観察時の観察光量、増幅率、静止画撮影時の所定の増幅率を基に静止画撮影時の発光量を演算することにより、特別な検知手段を設けて構造を複雑にすることなく、また可動部分がないため撮影スイッチ操作から実際の撮影までに余分な時間がかからず、シャッタチャンスを逃すことなく、適正な露光量の画像が得られ、撮影の効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】眼底カメラの構成図である。
【図２】タイミングチャート図である。
【図３】フローチャート図である。
【符号の説明】
１ 対物レンズ
２ 孔あきミラー
３ フォーカスレンズ
４ 撮影レンズ
５ 赤外蛍光バリアフィルタ
７ 赤外光カットフィルタ
８ 赤外蛍光エキサイタフィルタ
１１ ストロボ光源
１３ 観察光源
１４ 撮像素子
１４ａ 増幅回路
１４ｂ 信号判定回路
１４ｃ 増幅率設定回路
１４ｄ 映像信号生成回路
１５ 画像制御回路
１６ モノクロ用モニタ
１７ カラー用モニタ
１８ 制御回路
１９ 画像記録装置
２０ 撮影スイッチ
２１ 撮影モード選択スイッチ
２２ 調光スイッチ
２３ 露光補正スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、眼科医院等において用いられる眼科撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特許２８０１３１８号の眼科撮影装置においては、自動的に適正な露光量の画像を得るために、眼底照明光量と眼底からの反射光量より眼底反射率を求め、この反射率に基づいて眼底撮影光源の発光量を制御することにより自動露光調整を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、照明光学系、撮影光学系の光路内に光束抽出光学部材を設ける必要があり、撮影光量の損失が発生したり、さもなければ光学部材の挿脱機構を設ける必要となり、構造が複雑となる。また、スイッチを押してから実際に撮影するまでに時間も要し、撮影精度が低下するという問題もある。
【０００４】
本発明の目的は、上述の課題を解決し、発光光量を制御すると共に簡易な構造で撮影精度の高い眼科撮影装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、動画観察用の観察光源と、該観察光源からの光を被検眼眼底に導く動画観察用眼底照明系と、静止画撮影用の撮影光源と、該撮影光源からの光を被検眼眼底に導く静止画撮影用眼底照明系と、受光像を電気信号に変換する撮像素子と、前記電気信号を増幅率に従って増幅する増幅手段と、前記観察用眼底照明系により照明した眼底像を前記撮像素子に導くための眼底観察系と、前記撮影用眼底照明系により照明した眼底像を前記撮像素子に導くための眼底撮影系と、前記観察光源の観察光量を調整する調節手段と、動画観察時に増幅した電気信号が所定値になるように前記増幅手段の増幅率を制御する増幅率制御手段と、前記観察光源の観察光量及び前記増幅率制御手段で制御した増幅率及び前記静止画撮影用の所定の増幅率とから前記撮影光源の撮影光量を演算し、静止画撮影時に前記演算した撮影光量になるように前記撮影光源を制御する光源制御手段とを有することを特徴とする眼科撮影装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本実施の形態における眼底カメラの構成図を示しており、被検眼Ｅの前方に対物レンズ１を配置し、対物レンズ１の後方に眼底撮影系として、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２ａ、光軸上を移動可能なフォーカスレンズ３、撮影レンズ４、光路に挿脱自在の励起光を遮断し蛍光のみを透過する赤外蛍光バリアフィルタ５、撮像素子６を配列する。
【００１０】
孔あきミラー２の入射方向の眼底照明系には、孔あきミラー２側からリレーレンズ７、光路に挿脱自在の赤外光カットフィルタ８、赤外蛍光エキサイタフィルタ９、リング状開口を有する絞り１０、閃光を発するストロボ光源１１、コンデンサレンズ１２、定常光を発するハロゲンランプ等の観察光源１３を順次に配列する。
【００１１】
撮像素子６の出力信号はテレビ回路１４を介して画像制御回路１５に接続する。テレビ回路１４は増幅回路１４ａ、信号判定回路１４ｂ、ＡＧＣ（Auto gain control）回路から成る増幅率設定回路１４ｃ及び映像信号の生成及び色温度の制御等を行う映像信号制御回路１４ｄ、外部からカメラの増幅率等の条件設定を行い更にカメラ情報の取得を行う通信ポート１４ｅから構成する。
【００１２】
また、画像制御回路１５には例えばモノクロ用モニタ１６、例えばカラー用モニタ１７、制御回路１８、画像記録装置１９を接続する。また、画像記録装置１９はＭＯ、ＭＤ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＶＴＲテープ、ハードディスク等の外部から電力供給がなくとも、記録を保持可能な記録媒体Ｄへの書き込み、又は読み出しを行うことの可能なドライブ装置である。
【００１３】
制御回路１８には、撮影スイッチ２０、カラー撮影モード・可視蛍光撮影モード・赤外蛍光撮影モードの何れかを選択する撮影モード選択スイッチ２１、観察照明光量を調節する調光スイッチ２２、静止画像の露出を補正する露出補正スイッチ２３、ストロボ発光制御回路２４を接続する。また、制御回路１８は制御線２５を介してテレビ回路１４に設けられた通信ポート１４ｅに接続する。
【００１４】
更に、ストロボ光源１１にはストロボの発光量を制御するストロボ発光制御回路２４を接続し、このストロボ発光制御回路２４内には発光光量を制御するコンデンサ２４ａを設ける。
【００１５】
カラー撮影をする場合には、撮影者は被検者を眼底カメラの正面に着座させ、眼底Ｅｒを動画像観察しながら、被検眼Ｅと眼底カメラとの位置合わせを行った後に、撮影モード選択スイッチ２１のスイッチ２１ｃを操作することにより、カラー撮影モードに設定する。スイッチ２１ｃからの入力を検知した制御回路１８は赤外蛍光バリアフィルタ５、赤外蛍光エキサイタフィルタ９を光路外から離脱し、赤外光カットフィルタ８を光路内に挿入し、制御線２５を介して通信ポート１４ｅに制御コマンドを送信する。すると、増幅率設定回路１４ｃは信号判定回路１４ｂの判定に従って、自動的に増幅回路１４ａの増幅率を設定するＡＧＣモードに設定する。
【００１６】
更に、観察光源１３を発した光はコンデンサレンズ１２により集光され、ストロボ光源１１、絞り１０のリング状開口を通過し、赤外光カットフィルタ８により赤外光成分は除去され、リレーレンズ７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、被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐを通して眼底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２ａ、フォーカスレンズ３、撮影レンズ４を通り、撮像素子６に結像し、電気信号に変換される。
【００１７】
この電気信号は増幅回路１４ａに入力され、先ずは最低の増幅率で増幅される。この増幅回路１４ａは既知の増幅回路であり、０〜２０ｄＢの範囲で増幅できるように設計されている。増幅回路１４ａにおいて増幅された電気信号は信号判定回路１４ｂに入力され、例えば所定の基準レベルを０．４Ｖとし、入力された電気信号の平均レベルと比較する。増幅回路１４ａからの電気信号がこの基準レベルよりも低い場合には、増幅率設定回路１４ｃは増幅回路１４ａの増幅率を１ｄＢ高く設定する。このような制御を繰り返し、増幅率設定回路１４ｃは増幅回路１４ａによって増幅された信号の平均値が基準レベルの０．４Ｖを超えるまで、増幅回路１４ａの増幅率を大きくする。逆に、電気信号の平均レベルが０．７Ｖを超える場合には増幅率を小さくする。
【００１８】
このように、所定レベルまで増幅された電気信号は、映像信号生成回路１４ｄに入力され、同期信号等を付加された映像信号として画像制御回路１５に入力され、更にモノクロ用モニタ１６に表示される。
【００１９】
このモノクロ用モニタ１６に出力された眼底像が暗い又は増幅率が高くノイズが多い場合には、観察光量を調整する調光スイッチ２２を操作し、観察光量の調光を行う。スイッチ２２ａを操作すると観察光源１３の発光光量は増加し、スイッチ２２ｂを操作するとその発光光量は減少し、設定される光量の強度に対応した数字１〜２０が表示部２２に表示される。
【００２０】
観察者はこのモノクロ用モニタ１６に表示された眼底像を観察し、撮影準備が整ったことを確認した後に、撮影スイッチ２０を操作することによりカラー静止画撮影を行う。撮影スイッチ２０への入力を検知した制御回路１８は静止画撮影をする際の撮影光量を演算する。
【００２１】
制御回路１８は通信ポート１４ｅを介して増幅回路１４ａに設定してある増幅率に関する情報Ｘ（ｄｂ）を取得する。次に、調光スイッチ２２により設定された値０〜２０から、観察光量をメモリ１８ａに記憶されているテーブルを用いて換算し、これらの値から静止画撮影時の撮影光量を演算する。
【００２２】
静止画撮影時に用いるストロボ光源１１は、観察光源１３と比較すると高輝度の光を発するため、増幅回路１４ａの増幅率は低くてよい。増幅率を低く設定するとノイズの発生が少なくなり、ノイズが目立ち易い静止画撮影にとっては都合がよい。また、この静止画撮影時の増幅率は制御回路１８のメモリ１８ａに記憶されている。
【００２３】
また、対物レンズ１からの撮影光量Ｐ（lux.sec）は、観察光量をＱ（lux.sec）、観察時の増幅率をＲ（ｄｂ）、撮影時の増幅率をＳ（ｄｂ）とすると、次式に従い算出される。ただし、ｋｃはカラー係数である。
Ｐ＝ｋｃ×Ｑ×２((R-S)/6)
【００２４】
制御回路１８は制御線２５を介して、増幅回路１４ａの増幅率を静止画撮影用の増幅率Ｓ（ｄｂ）に固定し、更に映像信号制御回路１４ｄを制御することによりカラーバランスを調整して色温度を５６００Ｋに変更する。ストロボ発光制御回路２４はストロボ光源１１が上述の通り算出した撮影光量Ｐを発光するように、コンデンサ２４ａの電荷量を調整する。
【００２５】
続いて、観察光源１３を消灯し、発光信号を受けたストロボ光源１１はコンデンサ２４ａに蓄えられた電荷により光量Ｐで発光する。ストロボ光源１１から発した光束は観察光と同様に、絞り１０のリング状開口を通過し、レンズ１３を通り孔あきミラー２周辺のミラー部により左方に反射され、対物レンズ１を通り瞳孔Ｅｐから眼底Ｅｒを照明する。
【００２６】
このように照明された眼底像は、再び対物レンズ１、撮影絞り２ａ、フォーカスレンズ３、撮影レンズ４を通り、撮像素子６に結像することにより電気信号に変換される。増幅回路１４ａはこれらの信号を増幅率Ｓで増幅し、信号判定回路１４ｃにより、信号レベルが適正であるか否かを判定し、映像信号生成回路１４ｄを介し、画像制御回路１５に送信する。画像制御回路１５はこの電気信号をデジタル画像データに変換し、一旦メモリ１５ａに記録し、画像記録装置１９を介して記録媒体Ｄに記録し、同時にカラー用モニタ１７に眼底画像及び判定結果を表示する。
【００２７】
制御回路１８は通信ポート１４ｅを介して、増幅回路１４ａ、信号判定回路１４ｂ、増幅率設定回路１４ｃを用いたＡＧＣ制御の開始を指令し、観察光源１３を点灯し、映像信号制御回路１４ｄの色温度を３２００Ｋに設定しカラー撮影を終了する。
【００２８】
カラー撮影の場合には撮影毎に撮影条件が異なるため、判定結果はメモリ１８ａに記憶されている静止画撮影時の増幅率及び撮影光量の補正値には反映されない。しかし、撮影された眼底像を観察し、露出が不適正であると判断した場合には調光スイッチ２２を操作することにより露出の補正値を変更する。つまり、調光スイッチ２２への入力を検知した制御回路１８は露出を明るくする場合には、光量を優先的に補正し、露出を暗くする場合には、増幅率を優先的に補正するようにメモリ１８ａに記憶し、次の撮影の際に反映させる。
【００２９】
赤外蛍光撮影する場合には、撮影モード選択スイッチ２１のスイッチ２１ｉを操作すると、制御回路１８はその入力を検知し、赤外蛍光エキサイタフィルタ９を光路内に挿入し、赤外光カットフィルタ８を光路外に退避する。カラー撮影の場合と同様に、観察光源１３を発した光はコンデンサレンズ１２により集光され、ストロボ光源１１、絞り１０のリング状開口を通過し、赤外蛍光エキサイタフィルタ９により赤外蛍光の励起波長の光のみが透過し、リレーレンズ７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、瞳孔Ｅｐから眼底Ｅｒを照明する。
【００３０】
このように照明された眼底像は、再び対物レンズ１、撮影絞り２ａ、フォーカスレンズ３、撮影レンズ４を通り撮像素子６に結像し電気信号に変換される。この電気信号は増幅回路１４ａに入力され、適正な明るさに調整されモノクロ用モニタ１６に表示される。撮影者はこのモノクロ用モニタ１６に映った蛍光励起光による眼底反射像を観察し、撮影部位、焦点が良好であることを確認し、赤外蛍光撮影の準備が整った後に、被検者の静脈に例えば赤外蛍光撮影用のインドシアニングリーン等の蛍光剤を注射し、赤外蛍光バリアフィルタ５を光路内に挿入する。
【００３１】
この蛍光剤はやがて眼底Ｅｒに到達し、蛍光剤は励起光により励起され蛍光を発する。励起光の眼底反射像と蛍光は、再び対物レンズ１、撮影絞り２ａ、フォーカスレンズ３、撮影レンズ４を通り、赤外蛍光バリアフィルタ５により反射像は遮断され、赤外蛍光バリアフィルタ５を透過した蛍光像は撮像素子６に結像し、電気信号に変換される。
【００３２】
この電気信号はカラー撮影の場合と同様に、テレビ回路１４の増幅率設定回路１４ｃに入力され、ＡＧＣ調整され映像信号に変換される。この映像信号は画像制御回路１５を介してモノクロ用モニタ１６に表示される。蛍光像の強度は蛍光剤の注射からの経過時間により大きく変化する。蛍光剤の注射直後は蛍光像が現れず真っ暗であり、この際の撮像素子６の信号レベルは弱いため、増幅回路１４ａは最大のゲインに設定されている。蛍光像の強度は蛍光剤を注射してから１５秒程度経過した頃から急激に強くなり、それに伴い増幅回路１４ａのゲインは小さな値に設定される。そして、蛍光剤の注射後１分程度経過した頃から次第に弱くなる。同時に、増幅回路１４ａのゲインは次第に大きい値に設定される。
【００３３】
撮影者はモノクロ用モニタ１６に映った蛍光像を観察し、撮影準備が整ったことを確認した後に、撮影スイッチ２０を操作し蛍光像の静止画撮影を行う。撮影スイッチ２０への入力を検知した制御回路１８は、カラー撮影の場合と同様に、静止画撮影時のストロボ光源１１の発光光量を演算する。
【００３４】
対物レンズ１からの撮影光量Ｐは、観察光量Ｑ、観察増幅率Ｒ（ｄｂ）、撮影増幅率Ｓ（ｄｂ）から次式に従い算出される。ただし、ｋｉは赤外蛍光係数である。
Ｐ＝ｋｉ×Ｑ×２((R-S)/6)
【００３５】
制御回路１８は制御線２５を介して、増幅回路１４ａの増幅率をＳ（ｄｂ）に固定し、ストロボ発光制御回路２４はストロボ光源１１が撮影光量Ｐで発光するようにコンデンサ２４ａの電荷量を調整する。そして、観察光源１３を消灯し、発光信号を受けたストロボ光源１１はコンデンサ２４ａに蓄えられた電荷により撮影光量Ｐで発光する。ストロボ光源１１を発した光束は観察光と同様に、絞り１０のリング状開口を通過し、リレーレンズ７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、赤外蛍光エキサイタフィルタ９により赤外蛍光励起光のみ透過し、対物レンズ１を通して瞳孔Ｅｐから眼底Ｅｒを照明する。
【００３６】
このように照明された赤外蛍光像及び反射像は、再び対物レンズ１、撮影絞り２ａ、フォーカスレンズ３、撮影レンズ４を通り、赤外蛍光バリアフィルタ５により蛍光像以外の光は遮断され、撮像素子６に結像し電気信号に変換される。増幅回路１４ａはこの信号を増幅率Ｓで増幅し、信号判定回路１４ｂにより信号強度を判定し、映像信号生成回路１４ｄを介して画像制御回路１５に送信する。画像制御回路１５はこの電気信号をデジタル画像データに変換した後に、一旦メモリ１５ａに記録し、画像記録装置１９を介して記録媒体Ｄに記録し、同時にカラー用モニタ１７に眼底画像を表示する。
【００３７】
制御回路１８は再び制御線２５を介して増幅回路１４ａ、信号判定回路１４ｂ、増幅率設定回路１４ｃを用いたＡＧＣ制御の開始を指令し、観察光源１３を点灯する。撮影者は上述の操作を繰り返し所望の蛍光撮影を終了する。
【００３８】
図２はこの蛍光撮影のタイムチャート図、図３は撮影手順手順のフローチャート図を示している。図２において、横軸を時間とすると、（ａ）被検眼Ｅの眼底Ｅｒから出射する蛍光の蛍光強度Ｔ、（ｂ）増幅回路１４ａの観察増幅率Ｒ、（ｃ）増幅率設定回路１４ｃから出力される映像信号の映像信号強度Ｕ、観察光源１３から発する観察光量Ｑ、（ｅ）静止画撮影時のストロボ光源１１の撮影光量Ｐ、（ｆ）静止画撮影時の増幅回路１４ａの撮影増幅率Ｓを示している。なお、期間ａは上述の通り赤外蛍光エキサイタフィルタ９だけを光路内に入れてアライメントしている段階であり、この期間ａでは蛍光は出現しない。
【００３９】
また、眼底Ｅｒからの反射光量は強いため、弱い観察光量Ｑであるにも拘らず、観察増幅率Ｒは小さいまま適切な強度の映像信号が得られている。タイミングＡは蛍光剤を注射し、赤外蛍光バリアフィルタ５も光路内に挿入したタイミングであり、タイミングＢは蛍光が出現し始めるタイミングを示している。従って、期間ｂには蛍光は出現していないため、観察増幅率Ｒは高く設定されているにも拘らず映像信号は得られない。また、蛍光像の出現に備えて、観察光量Ｑは赤外蛍光バリアフィルタ５の挿入に連動して増光されている。
【００４０】
蛍光強度ＴはタイミングＢからタイミングＣに向けて急激に強くなる。従って、観察増幅率Ｒは段階的に弱くなっている。例えば、タイミングＢ’における撮影光量Ｐは、上述の式に従って、撮影スイッチ２０が操作される直前の観察光量Ｑ、観察増幅率Ｒ及び撮影増幅率Ｓにより演算される。タイミングＣ以降の蛍光強度Ｔは次第に弱くなる。タイミングＤにおいては、最大の撮影光量Ｐで撮影したにも拘らず、信号判定回路１４ｂにより映像信号強度Ｕが弱いと判断される。制御回路１８のメモリ１８ａに記憶してある静止画撮影時の増幅率Ｓを変更したため、次のタイミングから、静止画撮影時の増幅率Ｓが高く設定されている。
【００４１】
また、タイミングＥでは、観察画像の映像信号強度Ｕが暗くなってきたため、撮影者は調光スイッチ２２を操作し観察光量Ｑを増加している。それにより、蛍光強度Ｔ、映像信号強度Ｕは共に明るくなる。
【００４２】
また、タイミングＦ以降においては蛍光強度Ｔが低下したため、観察時の観察増幅率Ｒは最大であるにも拘らず、映像信号強度Ｕは暗くなり続けている。そのとき、撮影光量Ｐも最大光量であるにも拘らず、静止画撮影時の映像信号強度Ｕが十分ではないと判定した信号判定回路１４ｃは、静止画撮影時の増幅率Ｓを１段階大きくすることを通信ポート１４ｅを介して制御回路１８に伝える。制御回路１８は次の静止画撮影時の増幅率Ｓをメモリ１８ａに記憶する。そして、次に撮影スイッチ２０が操作されたときに、その記憶された撮影増幅率Ｓを設定する。これにより、撮影増幅率Ｓは次第に大きく設定される。
【００４３】
また、撮影者が露出を不適切であると判断した場合には、上述と同様の露出補正スイッチ２３を操作する。すると、次の撮影時には露出の補正された画像が得られる。
【００４４】
以上説明した蛍光撮影の場合には、カラー撮影の場合と比較して撮影に用いる光の波長域が少ないため、観察光源１３とストロボ光源１１の色温度の差を受け難くいため、更に正確な露光量の調整ができる。
【００４５】
以上の説明は、赤外蛍光撮影について行ったが、撮影モード選択スイッチ２１のスイッチ２１ｆを選択し、赤外蛍光バリアフィルタ５、赤外蛍光エキサイタフィルタ９を可視蛍光撮影用のフィルタに交換すれば、可視蛍光撮影の場合にも同様の効果が得られる。
【００４６】
また、上述の実施の形態においては、撮影光量の調整のためコンデンサ２４ａに蓄積する電荷量を調節したが、既知のストロボの発光時間を制御できる回路を用い、その発光時間を発光量から演算して求め、発光時間で発光光量を調整するようにすれば、コンデンサ２４ａの充電放電に時間を要しないため、更に精度の良い露光量制御が可能である。
【００４７】
また、蛍光撮影時においては蛍光剤の注射から時間が経過すると、蛍光像の強度はかなり弱くなる。従って、観察光源１３の発光強度を最大にし、増幅回路１４ａの増幅率も最大としても、適正な明るさの映像信号が得られないこともある。そのような場合には、静止画撮影時に用いる高輝度の得られるストロボ光源１１の光量には余裕があるものの、静止画撮影時の光量を適正に演算することができないため、適正な明るさの静止画を得ることができない。
【００４８】
そこで、以上説明したように静止画撮影時の信号も、信号判定回路１４ｂで判定し、その判定結果をメモリ１８ａに記憶し、次の撮影時に反映するようにすれば、観察状態では観察光量も最大にし、更にカメラの増幅率も最大にしても適正な明るさが得られない程度に蛍光が弱い状態においても、静止画撮影時には輝度の高いストロボ光源１１の光量を有効に使い適正な明るさの画像を得ることができる。
【００４９】
また、カラー撮影画像と蛍光撮影画像では画像の質が異なる。つまり、カラー撮影画像は全体に信号がある通常の画像であるが、蛍光撮影画像は黒い背景の中に、明るい明るい部分が現れる画像である。従って、見易い画像の平均的な信号強度はそれぞれ異なる。そこで、露出補正スイッチ２３を設ければ、露出量を補正することにより、カラー撮影の場合にも蛍光撮影の時にも適正な露出の画像を得ることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼科撮影装置は、観察時の観察光量、増幅率、静止画撮影時の所定の増幅率を基に静止画撮影時の発光量を演算することにより、特別な検知手段を設けて構造を複雑にすることなく、また可動部分がないため撮影スイッチ操作から実際の撮影までに余分な時間がかからず、シャッタチャンスを逃すことなく、適正な露光量の画像が得られ、撮影の効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】眼底カメラの構成図である。
【図２】タイミングチャート図である。
【図３】フローチャート図である。
【符号の説明】
１ 対物レンズ
２ 孔あきミラー
３ フォーカスレンズ
４ 撮影レンズ
５ 赤外蛍光バリアフィルタ
７ 赤外光カットフィルタ
８ 赤外蛍光エキサイタフィルタ
１１ ストロボ光源
１３ 観察光源
１４ 撮像素子
１４ａ 増幅回路
１４ｂ 信号判定回路
１４ｃ 増幅率設定回路
１４ｄ 映像信号生成回路
１５ 画像制御回路
１６ モノクロ用モニタ
１７ カラー用モニタ
１８ 制御回路
１９ 画像記録装置
２０ 撮影スイッチ
２１ 撮影モード選択スイッチ
２２ 調光スイッチ
２３ 露光補正スイッチ
Claims (4)
- 動画観察用の観察光源と、該観察光源からの光を被検眼眼底に導く動画観察用眼底照明系と、静止画撮影用の撮影光源と、該撮影光源からの光を被検眼眼底に導く静止画撮影用眼底照明系と、受光像を電気信号に変換する撮像素子と、前記電気信号を増幅率に従って増幅する増幅手段と、前記観察用眼底照明系により照明した眼底像を前記撮像素子に導くための眼底観察系と、前記撮影用眼底照明系により照明した眼底像を前記撮像素子に導くための眼底撮影系と、前記観察光源の観察光量を調整する調節手段と、動画観察時に増幅した電気信号が所定値になるように前記増幅手段の増幅率を制御する増幅率制御手段と、前記観察光源の観察光量及び前記増幅率制御手段で制御した増幅率及び前記静止画撮影用の所定の増幅率とから前記撮影光源の撮影光量を演算し、静止画撮影時に前記演算した撮影光量になるように前記撮影光源を制御する光源制御手段とを有することを特徴とする眼科撮影装置。
- 前記静止画撮影時に前記増幅手段で増幅した電気信号の大きさを判定する判定手段を備え、前記光源制御手段は前記判定手段の判定に基づいて前記増幅手段における前記静止画撮影用の所定の増幅率を変更することを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。
- 露出を明るくする場合には前記観察光源の観察光量を優先的に補正し、露出を暗くする場合には前記増幅率を優先的に補正する調光手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の眼科撮影装置。
- 前記静止画撮影を行うための撮影スイッチを備え、該撮影スイッチへの入力を検知した前記光源制御手段は、前記増幅手段の増幅率及び前記調整手段で調整した前記観察光源の観察光量を基に前記撮影光源の撮影光量を演算することを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。
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