JP4934375B2 - 眼科撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、ストロボ（閃光放電管）照明を行なう眼科撮影装置に関するものである。

従来より、ストロボ（閃光放電管、あるいはフラッシュランプ）照明を用いて眼科撮影を行なう眼科撮影装置が知られている。

この種の眼科撮影では、１枚の画像を撮影する他、連続的に複数枚の画像を短いインターバルで撮影することがある。

たとえば、緑内障の診断のために眼底の立体形状を把握することが求められており、そのためにステレオ撮影という同一被検眼に対し視差を持った２枚（複数）の画像を撮影し、被検眼を立体視できるようそれらの画像を対にして表示する技術が知られている（たとえば下記の特許文献１）。

この種のステレオ撮影では、連続撮影される２枚の画像に視差を生じるような切り換えを行ない（たとえば撮影光軸からそれぞれオフセットした絞りの開口を切り換える）、短いインターバル（たとえば０．１秒オーダーの適当な時間間隔）でストロボを発光させて撮影を行なう。
特開昭５９−９０５４７号公報 特開平４−２２６６２４号公報

周知のように、ストロボ光源はストロボ用コンデンサーを充電して得た高電圧により発光駆動されるが、撮影インターバルが短いために、１回目の発光量と２回目の発光量が均一にならない、１回目と２回目で発光強度の波形が異なってしまう、などの問題が知られている。特に後者では、ストロボの発光波形はコンデンサーの蓄電量に依存し、蓄電量が大きい程、発光波形の立ち上りが急峻になる特性があり、たとえば１回目と２回目の発光駆動時間を揃えても、これだけでは照明光量に差が出てしまう。

解決方法の１つとしては、充分大容量なコンデンサーを用意し、急速充電することが考えられるが、非常にコストが高くつき、現実的ではない。

そこで、同等の発光回路を２つ用意し、撮影前にそれぞれのコンデンサーを充電完了させ、２つの発光回路を順次切り換えて用いることにより連続撮影を行なうことが考えられている（たとえば上記の特許文献２）。しかしながら、この構成だけでは、２つの発光回路の個体差により生じる光量不均一を完全に解消することは難しく、１枚目と２枚目の画像で明るさに差が生じてしまう。この照明光量の差は、画質の良い立体画像取得を目的とする場合には見過ごせない問題である。たとえ２つの発光回路の設計を同じにし、同一の部品を揃えても、完全に照明光量を一致させることは極めて困難であり、部品選定や校正を厳正に行なえば行なうほど製造コストは大きくなる。

上記の問題は、ステレオ撮影のみならず、たとえばアニメーション表示などに用いることができるような被検眼画像を撮影する、といった目的のために連続撮影を行なうような場合にも共通する。

本発明の課題は、上記の問題に鑑み、簡単安価な構成により、たとえばステレオ眼底撮影などにおいて必要な連続撮影において、閃光放電管の発光量を正確に制御できるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明においては、被検眼の撮影を行なうための光源として高電圧放電により発光を行なう閃光放電管を使用し、前記閃光放電管を複数回連続発光させて被検眼の撮影を行なう眼科撮影装置において、前記閃光放電管の連続発光の各発光制御における発光制御量を発光回数に関連づけて格納したテーブルを記憶する記憶手段と、前記閃光放電管を連続発光させる際、発光回数に応じた発光制御量を前記テーブルから読み出し、当該発光制御量に応じて前記閃光放電管の駆動を制御する制御手段を有し、前記閃光放電管が前記連続発光における各発光においてそれぞれ異なる発光コンデンサーにより駆動され、前記テーブルには各発光コンデンサーの特性に応じた発光制御量が発光回数に関連づけて格納される構成を採用した。

あるいはさらに、前記発光制御量が発光時間により表現されている構成を採用した。

あるいはさらに、ユーザが所望の光量を設定する操作手段を有し、前記操作手段により設定された光量設定量に関連づけて前記発光制御量が前記テーブルに格納され、前記制御手段は、前記閃光放電管を連続発光させる際、発光回数、および前記光量設定量に応じた発光制御量を前記テーブルから読み出し、当該発光制御量に応じて前記閃光放電管の駆動を制御する構成を採用した。

以上の構成によれば、閃光放電管の特性、その電源として用いられるコンデンサーの特性、あるいはさらにユーザが設定した光量設定量などに応じて、連続発光における１回目と２回目（あるいは必要であれば３回目以降についても）の発光制御に関して、適切な発光制御量をテーブル化して格納しておくことができるから、簡単安価な構成により確実に所望の発光量で閃光放電管を連続発光させることができる。

特に、ステレオ撮影においては、簡単安価な構成により確実に連続撮影における閃光放電管の発光量を等しく制御することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態の一例として、眼底カメラの構成を例示する。

図２は、本発明を採用した眼科撮影装置として眼底カメラの概略構成を示している。図２において、符号２１で示すものは被検眼であり、それに対向して眼底カメラの光学系２２が備えられている。光学系２２には閃光放電管３の光が入射して被検眼２１の眼底を照明することになる。閃光放電管３は、発光制御系１６（後述）によって制御される。

なお、発光制御系１６は、一体の構造として放電管の電極部までを金属のシールド板２３で完全に被うことにより、閃光放電を行った際に、制御回路２７または画像記録装置３２等の周辺機器に対する放電に伴う電磁的ノイズの影響を最小限に抑えることが可能になる。

放電管３と光学系２２等は光学ヘッド２４の内部に納められており、一方光学ヘッド２４はアーム部２５を介して架台部２６の上部に載せられている。架台部２６の内部にはマイクロコンピューター等を内蔵した制御回路２７とシステム全体に電源を供給するための電源回路２８が備えられている。

制御回路２７は発光制御系１６に対して、放電管３の発光タイミングおよび発光量等を決定するための情報を出力する。

制御回路２７は、ジョイスティック２９に設けられたシャッタスイッチ３０からのシャッタ信号Ｓを受け、それによって発光制御系１６に発光開始信号を出力し、放電管発光の開始を制御する。

本実施例では、制御回路２７は、記憶部１２（後述）のテーブルに格納された発光時間データＴを用い、ストロボ光量設定部３４の設定量に応じて放電管３の発光量を制御する。ストロボ光量設定部３４は、たとえば可変抵抗やロータリースイッチなどを用いた操作手段から構成される。

放電管３の閃光によって照射された眼底からの反射光は光学系２２を介してＣＣＤ等の撮像素子３１で捉えられる。撮像素子３１からの出力信号は、フレームメモリー等の画像記録装置３２に記録されると共に、ＴＶモニター３３に撮影された眼底像、あるいはさらに撮影処理に関連した各種の制御データが表示される。なお図２においては、眼底像の記録手段としてＣＣＤ等を用いた電子的撮像手段を想定したが、本発明は放電管３の発光制御に関するものであるから、撮像手段はこのような電子的な構成に限定されず、３５ｍｍやポラロイド等の写真フィルムなどを用いて構成されていてもよい。

図２の眼底カメラは、前述のようなステレオ眼底撮影を行なうよう構成することができる。すなわち、光学系２２に撮影光軸からそれぞれオフセットした絞りの開口を切り換える機構を設けておき、短いインターバルで放電管３を連続発光させて撮影を行なう。

本実施例では、前述の放電管３の連続発光にともなう問題点を解決するために、図１に示すような制御系を用いて閃光放電管３の発光を制御する。図１は、ストロボ光量設定部３４〜制御回路２７〜発光制御系１６〜閃光放電管３の構成をより詳細に示している。

制御回路２７は、ＣＰＵおよび後述のプログラムを格納した不図示のＲＯＭなどから構成され、Ｉ／Ｏポートのような入力回路を介してシャッタスイッチ３０からのシャッタ信号Ｓ、およびストロボ光量設定部３４からのストロボ光量設定量Ｆｉを入力する。なお、ここでは説明を容易にするため、ストロボ光量設定部３４によってストロボ光量設定量ＦｉはＦ１〜Ｆｎのｎ段階に設定されるものとする。

本実施例において、閃光放電管３の発光量は、発光時間（Ｔ）により制御される。発光制御系１６は、公知のフラッシュランプ駆動回路を含んでおり、たとえば、待機時間において発光電圧を供給するコンデンサーを充電し、制御回路２７から与えられるトリガタイミングから、同じく制御回路２７から与えられた発光時間データ（Ｔ）に応じた時間だけ閃光放電管３を通電するよう動作するものとする。

制御回路２７は、シャッタ信号Ｓが発生すると、記憶部１２にあらかじめ格納しておいた発光時間テーブルを参照して、発光時間データＴ（Ｎ，Ｆｉ）を決定し、発光制御系１６に与え、シャッタ信号Ｓのタイミングを発光トリガ信号ｔｒとして発光制御系１６に与える。なお、ステレオ眼底撮影のような連続発光の場合、制御回路２７が上述の絞り機構との連動条件などに応じて適当なインターバルで発光回数分の発光トリガ信号ｔｒを発光制御系１６に与える（あるいは発光制御系１６側で連続発光シーケンスが制御されるように構成してもよい）。

記憶部１２にあらかじめ格納しておく発光時間テーブルは、図示のようにストロボ光量設定部３４から入力されるストロボ光量設定量Ｆｉから、対応する発光時間（Ｔ）を読み出せるように構成される。

さらに、本実施例では、ステレオ眼底撮影のような連続発光に対応するため、連続発光シーケンスにおける発光回数Ｎ（図示の例ではＮ＝１およびＮ＝２の２回分）、およびストロボ光量設定量Ｆｉと関連づけて発光時間（Ｔ）を発光時間テーブルに格納している。

たとえば、図示のようなテーブル構成において２回連続発光を行なうとして、ストロボ光量設定部３４から入力されているストロボ光量設定量Ｆｉが２の場合、１回目の発光では発光時間データＴ（Ｎ，Ｆｉ）としてＴ１２が、２回目の発光では発光時間データＴ（Ｎ，Ｆｉ）としてＴ２２がそれぞれ発光制御系１６に出力される。

もちろん、記憶部１２に格納するテーブル内の設定値は、あらかじめ行なった実測結果などに応じて決定する。当然、この格納値は実際の撮影インターバルと発光制御系１６の特性に応じて定まる値となる。

制御回路２７が統轄する発光制御手順は図５のような流れになる。図５の制御手順は、たとえば制御回路２７が実行するプログラムとして、ＲＯＭなどの記憶手段に格納しておくことができる。

図５において、ユーザ（検者）がストロボ光量設定部３４で所望のストロボ光量設定量Ｆを設定し、シャッタスイッチ３０を操作する（ステップＳ１）と、この操作が制御回路２７により検出（ステップＳ２）され、これに応じて制御回路２７はストロボ光量設定部３４からストロボ光量設定量Ｆｉを読み取る（ステップＳ３）。

発光回数Ｎは、装置の動作モード（たとえば通常撮影モードか、あるいはステレオ撮影モードかなど）に応じて決定される。ステップＳ４において、制御回路２７はユーザが設定したストロボ光量設定量Ｆｉと、発光回数Ｎ（これから行なう発光が何回目か、の値）に応じて、記憶部１２のテーブルから発光時間データＴ（Ｎ，Ｆｉ）を読み出し、発光制御系１６にトリガ信号ｔｒとともに出力し、閃光放電管３を発光させる。発光制御系１６は与えられた発光時間データＴ（Ｎ，Ｆｉ）に応じて閃光放電管３を発光させる。結果的に、発光制御系１６は与えられた発光時間データＴ（Ｎ，Ｆｉ）に応じて定まる駆動電力Ｗ（Ｔ（Ｎ，Ｆｉ））を閃光放電管３に与えることになる。

ステップＳ５では、装置の動作モードに応じて定められた発光回数Ｎの発光を終了したか否かを判定する。発光回数Ｎの発光を終了した場合は処理を終了し、終了していなければステップＳ３からの処理を繰り返す。

以上のようして、ユーザが設定した光量情報、および発光回数に応じた適切な発光制御量（上記の例では発光時間）をテーブル化して記憶部１２に格納しておき、テーブル中の発光制御量に応じて閃光放電管３を連続発光させるよう制御を行なうことにより、簡単安価な構成により確実に所望の発光量で閃光放電管３を連続発光させることができる。本実施例では、高速に動作する必要があり高価な閃光放電管３の駆動電力の検出系などを必要とすることなく、テーブルに格納した発光制御量に応じて正確に閃光放電管３を所定の発光量で連続発光させることができる。

なお、以上では、発光時間Ｔによって発光量が決定されるよう発光制御系１６が構成される点のみを説明したが、もちろんテーブルに格納する発光制御量は、上記のような発光時間Ｔのみならず閃光放電管３の駆動電力（電圧／電流）のようなパラメータにより表現されていてよい。当然、発光制御系１６はそのようなパラメータを入力して発光量を制御できるよう構成される。

また、発光制御系１６の特定の構成に関しては、下記に示すような変形例が考えられるが、上記のテーブルデータを用いた発光量制御は下記の図３および図４に示すような発光制御系１６の特定の構成のいずれにおいても実施することができる。

図３は、発光制御系１６が連続発光のそれぞれにおいて用いられる複数の発光コンデンサーを有する構成を、また、発光制御系１６が連続発光のそれぞれを１つの大容量コンデンサーを用いて発光制御する構成を示している。

図３および図４は発光制御系１６内部および周辺の構成を同様の形式で図示しており、同等の部材については同一符号が用いられている。また、制御回路２７周辺の構成は図１と同一であるものとする。当然ながら、記憶部１２に格納するテーブル内の設定値は図３ないし図４のハードウェア構成を用いてあらかじめ行なった実測結果などに応じて決定される。

図３の発光制御系１６は、ＤＣ−ＤＣコンバータなどからなる高電圧発生回路４１により充電される複数の発光コンデンサー４３ａ、４３ｂを有している。閃光放電管３の発光に発光コンデンサー４３ａ、４３ｂのいずれを用いるかはスイッチ４６により決定される。

スイッチ４６は、制御回路２７から供給される発光回数信号Ｎにより切り換えられる（あるいは、発光制御系１６に発光ごとにカウント動作を行なう発光回数カウンタを設け、その出力Ｎを用いてもよい）。スイッチ４６により、発光コンデンサー４３ａ、４３ｂのいずれかが、発光回数Ｎに応じて閃光放電管３に接続されることになる。

上述の発光時間データＴ（Ｎ，Ｆｉ）、および発光トリガ信号ｔｒは、発光制御系１６の基準電圧発生回路４５、およびパルス発生回路４８にそれぞれ入力される。

基準電圧発生回路４５は、入力された発光時間データＴ（Ｎ，Ｆｉ）に基づき、パルス発生回路４８を制御する基準電圧を発生し、パルス発生回路４８は、基準電圧発生回路４５から入力された基準電圧に基づき閃光放電管３の駆動時間を決定する。

パルス発生回路４８は、入力された発光トリガ信号ｔｒのタイミングでトリガ電圧発生回路４４を介して閃光放電管３を起動し、同時に絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを用いたトランジスタ回路４９を介して閃光放電管３の接地側をオンにする。そして、基準電圧発生回路４５から入力された基準電圧に応じた発光時間後、トランジスタ回路４９を介して閃光放電管３の通電を遮断する。

図３のような構成においても、制御回路２７を図１のように構成しておくことにより、ユーザが設定した光量情報、および発光回数に応じた適切な発光制御量（上記の例では発光時間）をテーブル化して記憶部１２に格納しておき、テーブル中の発光制御量に応じて閃光放電管３を連続発光させるよう制御を行なうことができる。特に、１回目と２回目（あるいは必要であれば３回目以降についても）の発光でそれぞれ用いられる発光コンデンサー４３ａ、４３ｂの特性に応じて、記憶部１２の発光時間テーブルに適切な発光制御量を格納しておくことができるから、図３のように連続発光において異なる発光コンデンサーが用いられる場合でも、簡単安価な構成により確実に所望の発光量で閃光放電管３を連続発光させることができる。

図４の発光制御系１６は、発光コンデンサーが１つの大容量コンデンサー４２により構成されている点のみが図３の構成と異なる。

大容量コンデンサー４２は、連続発光のいずれの発光においても閃光放電管３の電源として用いられ、発光ごとに高電圧発生回路４１により急速充電される。図４においても、閃光放電管３の発光制御は図３において説明したものと同様である。

図４のように、大容量コンデンサー４２を用いて連続発光を制御する構成においても、制御回路２７を図１のように構成しておくことにより、ユーザが設定した光量情報、および発光回数に応じた適切な発光制御量（上記の例では発光時間）をテーブル化して記憶部１２に格納しておき、テーブル中の発光制御量に応じて閃光放電管３を連続発光させるよう制御を行なうことができる。

特に、図４のような構成においては、閃光放電管３の電源として用いられる大容量コンデンサー４２の充放電特性に起因する発光特性を補償するように、１回目と２回目（あるいは必要であれば３回目以降についても）の発光制御に関して、記憶部１２の発光時間テーブルに適切な発光制御量を格納しておくことができるから、図４のように連続発光において大容量の発光コンデンサーが用いられる場合でも、簡単安価な構成により確実に所望の発光量で閃光放電管３を連続発光させることができる。

特に、ステレオ撮影においては、簡単安価な構成により確実に連続撮影における閃光放電管の発光量を等しく制御することができる。

図３および図４の構成においても、テーブルに格納する発光制御量は、上述のような発光時間Ｔのみならず閃光放電管３の駆動電力（電圧／電流）のようなパラメータにより表現されていてよい。その場合、発光制御系１６は該当のパラメータを入力して発光量を制御できるよう構成されることはいうまでもない。

本発明は、ステレオ撮影のみならず、連続ストロボ発光が必要な各種の眼科撮影を行なう眼科撮影装置に適用できる。本発明を実施するのに必要な制御プログラムは、あらかじめＲＯＭやＨＤＤなどの記憶媒体に格納して眼科撮影装置とともに供給する他、ＣＤ−ＲＯＭやメモリカードのような記憶媒体を介して供給、あるいはアップデートでき、また、ネットワークなどを介して供給することもできる。

本発明を採用した眼科撮影装置の制御回路周辺の構成を示したブロック図である。 本発明を採用した眼科撮影装置の全体構成を示した説明図である。 図１および図２の発光制御系周辺の構成を示したブロック図である。 図１および図２の発光制御系周辺の異なる構成を示したブロック図である。 本発明を採用した眼科撮影装置における閃光放電管の発光制御を示したフローチャート図である。

符号の説明

Ｓ シャッタ信号
３ 閃光放電管
１６ 発光制御系
２２ 光学系
２３ シールド板
２４ 光学ヘッド
２５ アーム部
２６ 架台部
２７ 制御回路
２９ ジョイスティック
３０ シャッタスイッチ
３１ 撮像素子
３２ 画像記録装置
３３ ＴＶモニター
３４ ストロボ光量設定部
４１ 高電圧発生回路
４２ 大容量コンデンサー
４３ａ、４３ｂ 発光コンデンサー
４５ 基準電圧発生回路
４６ スイッチ
４８ パルス発生回路
４９ トランジスタ回路

Claims (3)

1. 被検眼の撮影を行なうための光源として高電圧放電により発光を行なう閃光放電管を使用し、前記閃光放電管を複数回連続発光させて被検眼の撮影を行なう眼科撮影装置において、
   前記閃光放電管の連続発光の各発光制御における発光制御量を発光回数に関連づけて格納したテーブルを記憶する記憶手段と、
   前記閃光放電管を連続発光させる際、発光回数に応じた発光制御量を前記テーブルから読み出し、当該発光制御量に応じて前記閃光放電管の駆動を制御する制御手段を有し、
   前記閃光放電管が前記連続発光における各発光においてそれぞれ異なる発光コンデンサーにより駆動され、前記テーブルには各発光コンデンサーの特性に応じた発光制御量が発光回数に関連づけて格納されることを特徴とする眼科撮影装置。
2. 前記発光制御量が発光時間により表現されていることを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。
3. ユーザが所望の光量を設定する操作手段を有し、前記操作手段により設定された光量設定量に関連づけて前記発光制御量が前記テーブルに格納され、前記制御手段は、前記閃光放電管を連続発光させる際、発光回数、および前記光量設定量に応じた発光制御量を前記テーブルから読み出し、当該発光制御量に応じて前記閃光放電管の駆動を制御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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