JP5629442B2 - 眼科撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、蛍光撮影が可能な眼科撮影装置の改良に関する。

従来から、眼科撮影装置には、撮像素子を用いて蛍光撮影が可能なものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この種の眼科撮影装置では、従来、撮像素子として、４０万画素程度のものが用いられている。しかし、４０万画素程度の画素数の撮像素子を用いて撮像したのでは、蛍光画像の解像度が低くて、眼科診断に用いるには、不十分だとの指摘がされている。

この蛍光画像の解像度を向上させるために、１００万ないし２００万画素程度の画素数の撮像素子を用いることが提案されている。
しかしながら、画素数が１００万ないし２００万個程度の撮像素子を用いることにすると、解像度は向上するものの、画像処理速度が低下する。このため、リアルタイムで観察画像を観察することが要請されるアライメント時に、観察画像の表示が不自然でぎこちないものとなる。
また、同じサイズの撮像素子を用いて画素数を増やすとすると、１個当たりの画素の受光面積が小さくなるため、画素１個当たりの受光出力が小さくなり、このため、蛍光画像をモニタに再現した場合に蛍光画像が暗いものとなる。

すなわち、蛍光画像を動画像として観察しながらアライメントして撮影を行う場合、暗い蛍光画像を観察しながらアライメントを行わなければならず、また、画像処理速度が遅くなるために、蛍光画像の撮影を迅速かつ適切に行い難くなるという不都合がある。

そこで、観察時と撮影時とで、処理モードをビニングモードと通常モードとの間で切り替えることが考えられる（特許文献２参照）。

特開２００８−１１０１５６号公報 特開２００４−１２８５８２号公報

しかしながら、蛍光撮影では、蛍光初期では蛍光画像が明るく、蛍光後期になるに伴って、蛍光画像が暗くなるという事情がある。
従って、観察時と撮影時とで単にビニングモードと通常モードとの間で画像処理のモードを切り替える構成では、蛍光画像の明るさの変化に適切に対処できず、眼科診断に適した画像品質の蛍光画像を取得し難いという問題がある。
また、蛍光撮影には、可視蛍光撮影、赤外蛍光撮影等の蛍光剤を静注して撮影を行うタイプのものと、人間の網膜組織が特定波長の励起光により蛍光を発する現象を利用して撮影を行う（いわゆる自発蛍光撮影）タイプのものとがあるが、この自発蛍光撮影では、もともと蛍光画像が暗いので、眼科診断に適した画像品質の蛍光画像を取得し難いという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、解像度の高い撮像素子を用いた場合であっても眼底像の観察を支障なく行うことができ、かつ、撮影時に蛍光画像の画像品質の向上を図るのに好適な眼科撮影装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、眼底からの蛍光を光電変換して光電変換信号を出力する撮像素子と、前記光電変換信号を画像処理する画像処理回路と、撮影スイッチの操作により照明光源を発光制御する制御回路とを備え、前記画像処理回路により処理された蛍光画像をモニタに表示する眼科撮影装置において、前記撮像素子は隣接する画素の蓄積電荷をひとかたまりの光電変換信号として転送して出力するビニングモードと一画素ずつ画素の蓄積電荷を光電変換信号として転送して出力する通常モードとを備え、前記制御回路は、観察時に前記ビニングモードに前記撮像素子を設定する設定信号と撮影時に前記撮像素子を通常モードに設定する設定信号とを出力する設定手段とを備え、前記設定手段は、可視蛍光又は赤外蛍光撮影時に、蛍光初期から蛍光後期の間で、前記撮像素子を前記通常モードから前記ビニングモードに段階的に切り替える切り替え信号を出力することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、前記設定手段は、自発蛍光撮影時に、前記通常モードから前記ビニングモードに切り替える切り替え信号を出力することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、カラー撮影モードを有し、前記設定手段は、カラー撮影の観察時に、前記撮像素子を前記ビニングモードに設定する設定信号を出力し、カラー撮影の撮影時に前記撮像素子を前記通常モードに設定する設定信号を出力することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、蛍光撮影の観察時には、撮像素子のビニングモードがオンされるため、撮像素子の画素数を増やしたにもかかわらず迅速に画像処理を行って明るい蛍光画像を観察できる。
その一方、撮影時には、撮像素子のビニングモードがオフされるので、解像度の良好な蛍光画像を取得できる。

請求項２に記載の発明によれば、可視蛍光又は赤外蛍光撮影時の蛍光初期には、撮像素子のビニングモードがオフされて静止画が取得され、蛍光後期には撮像素子のビニングモードがオンされて明るい静止画を取得できるので、蛍光初期、蛍光後期のいずれの場合も、明るい蛍光画像を取得でき、蛍光初期では解像度の高い明るい画像を、蛍光後期では解像度は若干劣化するが明るい蛍光画像を取得できる。

請求項３に記載の発明によれば、自発蛍光撮影時に、撮像素子が、通常モードとビニングモードとの間で切り替え可能であるので、必要に応じて所望の明るさの撮影画像を取得でき、眼科診断に適した画像品質の蛍光画像を取得できる。

請求項４に記載の発明によれば、カラー撮影の観察時と撮影時とで、撮像素子が通常モードとビニングモードとの間で切り替え可能であるので、画像の明るさに応じて柔軟なカラー画像を取得できる。

図１は本発明に係わる眼科撮影装置の概要を示す説明図である。 図２は本発明に係わる通常モードを説明するための概念図である。 図３は本発明に係わるビニングモードを説明するための概念図である。 図４は蛍光画像の明るさの変化を説明するためのグラフである。

図１は本発明に係わる眼科撮影装置の概要を示す説明図である。
この図１において、１は眼科撮影装置本体である。眼科撮影装置本体１には、制御回路２、光学系３、撮像装置４、５、撮影スイッチ６、同期制御回路７が設けられている。

光学系３は公知の照明光学系と撮影光学系とからなる。その光学系３はクイックリターンミラー３ａ、全反射ミラー３ｂを有する。 被検眼Ｅの眼底Ｅｆは、観察時にはハロゲンランプ（図示を略す）により照明され、撮影時にはキセノンランプ（図示を略す）により照明される。

撮像装置４は、赤外に感度を有する白黒ＣＣＤカメラ、撮像装置５はカラーＣＣＤカメラである。撮像装置４、５の撮像素子４ａ、５ａの画素の個数は１００万個以上であり、ここでは、画素数は２００万であるとする。その撮像素子４ａ、５ａは通常モード（フレームキャプチャモード）とビニングモードとを有する。
ここで、通常モードとは、図２に示すように、一画素ずつ画素Ｇｅの蓄積電荷を光電変換信号として転送して出力するモードであり、ビニングモードとは、図３に示すように、隣接する画素Ｇｅの蓄積電荷をひとかたまりの光電変換信号として転送して出力するモードである。
このビニングモードには、２×２の都合４個の画素データをひとかたまりの光電変換信号として出力するモード、３×３の都合９個の画素データをひとかたまりの光電変換信号として出力するモード、４×４の都合１６個の画素データをひとかたまりの光電変換信号として出力するモード等がある。ここでは、撮像素子４ａは複数のビニングモードを有するものとする。

撮像装置５は、ＩＥＥＥ１３９４ケーブルを介してパーソナルコンピュータ８に接続されている。撮像装置４は、ＵＳＢ２ケーブルを介してパーソナルコンピュータ８に接続されている。そのパーソナルコンピュータ８には、モニタ装置９が接続されている。

（眼底観察）
眼底Ｅｆのアライメントの際には、撮像装置５により撮影された画像データがＩＥＥＥ１３９４ケーブルを経由して画像処理回路としてのパーソナルコンピュータ８に転送される。

その眼底Ｅｆの画像Ｇ１は、パーソナルコンピュータ８により処理されてモニタ装置９の画面９ａに表示される。
検者（図示を略す）は、この画面９ａを観察しながら、眼科撮影装置本体１を被検眼Ｅに対してアライメントする。

このアライメントの際には、３０ｆｐｓ以上のフレームレートと画面９ａ上で所定以上の明るさの画像が要望される。
撮像素子５ａに２００万画素の撮像素子が用いられている場合、処理速度が遅くなると共に、画面９ａに表示された観察のための画像Ｇ１が暗いものとなる。
制御回路２は設定手段としても機能し、設定手段は観察時に撮像素子５ａをビニングモードに設定する設定信号を撮像素子５ａに向かって出力し、撮影時に撮像素子５ａを通常モードに設定する設定信号を撮像素子５ａに向かって出力する。
パーソナルコンピュータ８はＵＳＢ１ケーブルを経由して制御回路２に複数のビニングモードのうちのいずれを選択するかの選択コマンドを出力する。
制御回路２はその選択コマンドに基づいて、撮像素子５ａを選択されたビニングモードに設定する。ここでは、観察時には、撮像素子５ａは２×２の画素の画素データをひとかたまりの信号として出力する選択がなされているものとする。

撮像装置４は、この選択によって、観察時には、通常モードの転送処理速度の４倍の速度でかつ通常モードの場合の４倍の明るさの画素データをパーソナルコンピュータ８に向けて出力する。
その結果、観察時には、画面９ａに、３０ｆｐｓ以上のフレームレートで明るい観察画像Ｇ１が表示される。

（眼底カラー撮影）
撮影スイッチ６を操作すると、クイックリターンミラー３ａが跳ね上げられると同時に、撮像装置４に撮影信号が送信される。また、制御回路２の制御によって、同期制御回路７がキセノンランプ（図示を略す）を発光させる。

ここでは、撮像素子４ａは、通常モードで、画素データを取得するものとされている。撮像装置４は、これにより、眼底Ｅｆを撮像し、画像データがＵＳＢ２ケーブルを経由してパーソナルコンピュータ８に転送される。その結果、画面９ａには、カラー眼底像としての静止画像が表示される。

（眼底蛍光撮影）
可視蛍光撮影モード、赤外蛍光撮影モードの際には、その可視蛍光撮影、赤外蛍光撮影の各モードに応じたエキサイタフィルタ、バリアフィルタが選択され、その蛍光撮影モードへの切り替えに伴って、照明系の光路にエキサイタフィルタが挿入され、撮影系の光路にバリアフィルタ（図示を略す）が挿入される。

パーソナルコンピュータ８は、制御回路２にＵＳＢ１ケーブルを介して選択コマンドを送信し、制御回路２はこの選択コマンドに基づき選択されたビニングモードに撮像素子５ａのモードを切り替える。

撮像装置５は、カラー撮影の場合と同様に、ビニングモードで観察画像（蛍光画像）をＩＥＥＥ１３９４ケーブルを介してパーソナルコンピュータ８に転送し、蛍光撮影のアライメントが実行される。
撮影スイッチ６が操作されると、制御回路２から撮像素子５ａにこの撮像素子５ａを通常モードに設定する設定信号が出力される。

蛍光撮影の場合、クイックリターンミラー３ａは撮影光学系の光路に挿入されたままである。撮像装置５はビニングモードから通常モードに切り替えられ、同時に、同期制御回路７によりキセノンランプ（図示を略す）が発光され、静止画撮影（蛍光画像撮影）が実行される。

その静止画像（フレーム画像）はＩＥＥＥ１３９４ケーブルを経由してパーソナルコンピュータ８に転送される。その静止画像データは、図示を略すメモリに記憶されると共に、画面９ａに静止画像が表示される。転送後、所定時間経過後に、制御回路２により撮像素子５ａにこの撮像素子５ａをビニングモードに設定する設定信号が出力され、これにより、撮像素子５ａは再びビニングモードに設定され、画面９ａには観察画像Ｇ１が表示される。

このように、眼底からの蛍光を光電変換して光電変換信号に変換して出力する撮像素子５ａと、この撮像素子５ａを画像処理するパーソナルコンピュータ（画像処理回路）８とを備え、パーソナルコンピュータにより処理された蛍光画像をモニタ９に表示するものにおいて、制御回路２が観察時に撮像素子５ａをビニングモードに設定する設定機能と撮影時に撮像素子５ａを通常モードに設定する機能とを備えているので、撮像素子５ａの画素数を増やしたにもかかわらず観察時には、迅速な画像処理により蛍光画像を明るく観察できる。
その一方、撮影時には、ビニングモードがオフされるので、撮像素子５ａの画素数を増やした分だけ、蛍光画像の解像度の向上を図ることができる。

図４に示すように、蛍光初期では、眼底の蛍光輝度が高く、時間の経過と共に眼底の蛍光輝度が低くなり、蛍光後期になるに伴って、蛍光画像が暗くなるが、パーソナルコンピュータ８に時間の経過に伴ってビニングモードを段階的に切り替える切り替え信号を出力する機能を持たせる構成として、例えば、蛍光撮影時の蛍光初期ｔ１では、通常モードでの画素信号の出力、蛍光中期ｔ２以降では、通常モードからビニングモードに撮像素子のモードを切り替えて、蛍光中期ｔ２で２×２のビニングモードでの光電変換信号出力、蛍光後期ｔ３で３×３又は４×４のビニングモードでの光電変換信号出力が得られるように、制御回路２にコマンドを送信し、時間ｔ１、時間ｔ２、時間ｔ３のタイミングで撮影スイッチ６を操作する構成にすれば、可視蛍光又は赤外蛍光撮影時に、蛍光初期ｔ１には解像度の良好な蛍光画像を取得でき、蛍光中期ｔ２、蛍光後期ｔ３では、解像度は若干劣化するが明るい蛍光画像を取得でき、蛍光初期ｔ１から蛍光後期ｔ３に渡って、所定品質の蛍光画像を取得できる。

被検者への蛍光剤の投与を必要としない自発蛍光撮影の場合でも、制御回路２が観察時には撮像素子５ａをビニングモードに設定し、撮影時には通常モードとビニングモードとの間で切り替え可能な構成とすれば、眼科診断に適した画像品質の蛍光画像を取得できる。

更に、カラー撮影モードでも、パーソナルコンピュータ８が、カラー画像の撮影時に、撮像素子４ａを通常モードとビニングモードとの間で切り替え可能な構成とすれば、画像の明るさに応じて柔軟なカラー画像を取得できる。

以上の実施例では、観察・蛍光撮影に用いる撮像装置５とカラー撮影に用いる撮像装置４との２個の撮像装置を眼科撮影装置本体１に別々に設ける構成として説明したが、撮像装置５によって観察・蛍光撮影・カラー撮影を行うことができる構成とすれば、１個の撮像装置５のみを用いて、蛍光撮影・カラー撮影を行うことができる。

更に、この実施例では、パーソナルコンピュータ８と制御回路２とを別々の構成にして、モニタ９に観察画像、蛍光撮影画像、カラー撮影画像を表示させる構成として説明したが、制御回路２とパーソナルコンピュータ８とを一体の構成として、眼科撮影装置本体１に組み込み、眼科撮影装置本体１に設けた液晶モニタ１０に観察画像Ｇ１、蛍光撮影画像、カラー撮影画像を表示させる構成とすれば、眼科撮影装置をコンパクトに構成できる。

１ 眼科撮影装置本体
２ 制御回路
４ａ、５ａ 撮像素子
６ 撮影スイッチ
８ パーソナルコンピュータ（画像処理回路）

Claims (3)

1. 眼底からの蛍光を光電変換して光電変換信号を出力する撮像素子と、前記光電変換信号を画像処理する画像処理回路と、撮影スイッチの操作により照明光源を発光制御する制御回路とを備え、前記画像処理回路により処理された蛍光画像をモニタに表示する眼科撮影装置において、
   前記撮像素子は隣接する画素の蓄積電荷をひとかたまりの光電変換信号として転送して出力するビニングモードと一画素ずつ画素の蓄積電荷を光電変換信号として転送して出力する通常モードとを備え、
   前記制御回路は、観察時に前記ビニングモードに前記撮像素子を設定する設定信号と撮影時に前記撮像素子を通常モードに設定する設定信号とを出力する設定手段とを備え、前記設定手段は、可視蛍光又は赤外蛍光撮影時に、蛍光初期から蛍光後期の間で、前記撮像素子を前記通常モードから前記ビニングモードに段階的に切り替える切り替え信号を出力することを特徴とする眼科撮影装置。
2. 前記設定手段は、自発蛍光撮影時に、前記通常モードから前記ビニングモードに切り替える切り替え信号を出力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. カラー撮影モードを有し、前記設定手段は、カラー撮影の観察時に、前記撮像素子を前記ビニングモードに設定する設定信号を出力し、カラー撮影の撮影時に前記撮像素子を前記通常モードに設定する設定信号を出力することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の眼科撮影装置。

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