(57)【要約】【課題】狭帯域バンドパスフィルタである赤色フリーフィルタを実装することなく、演算処理により同様の効果を実現する。【解決手段】自発蛍光撮影が可能な眼底カメラで、照明手段に自発蛍光エキサイタフィルタを挿入して照明された眼底像を、観察撮影手段に自発蛍光バリアフィルタを挿入しない状態で、カラー画像撮影手段で受光し生成したカラー画像に対して、モノクロ画像化を行う。分光特性Ｍｂはモノクロ化した場合の画像であり、緑フィルタの色データのみを使用することにより、長波長側の成分を減少させることによって、赤色フリーフィルタの特性Ｎに類似した特性の画像を得ることができる。このように、中帯域バンドパスフィルタである自発蛍光エキサイタフィルタと、カラーフィルタの特性の組み合わせにより、狭帯域バンドパスフィルタである赤色フリーフィルタを装備することなく、擬似的に赤色フリーフィルタの分光特性Ｎを実現できる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼の眼底を照明する照明手段と、該照明手段の照明光路に挿脱自在な自発蛍光エキサイタフィルタと、前記照明手段により照明された眼底からの反射光を受光し眼底像を結像する観察撮影手段と、該観察撮影手段の観察撮影光路に挿脱自在な自発蛍光バリアフィルタと、前記観察撮影手段で結像された眼底像を撮像する画像撮影手段と、該画像撮影手段からの画像データを演算する演算手段とを有し、前記演算手段はカラー画像撮影と蛍光撮影とが可能な眼底カメラにおいて、前記照明手段に前記自発蛍光エキサイタフィルタを挿入して照明した眼底像を、前記観察撮影手段に前記自発蛍光バリアフィルタを挿入しない状態で、カラー画像撮影手段で撮像したカラー画像に対して、各画素の特定の色データからモノクロ画像を生成することを特徴とする眼底カメラ。
【請求項２】
前記演算手段は擬似的に狭帯域バンドパスフィルタの効果を得るモノクロ画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の眼底カメラ。
【請求項３】
前記画像撮影手段はＲＧＢカラー画像を生成し、前記演算手段は該ＲＧＢカラー画像に対して、緑色フィルタの色データを用いて、モノクロ画像を生成することにより擬似的に赤色フリーフィルタの効果を得ることを特徴とする請求項２に記載の眼底カメラ。
【請求項４】
前記画像撮影手段はＲＧＢカラー画像を生成し、前記演算手段は該ＲＧＢカラー画像に対して、各画素の赤色と緑色のみ、又は赤色と緑色、青色と緑色の分光特性の隣り合う色データから、モノクロ画像を生成することにより擬似的に赤色フリーフィルタの効果を得ることを特徴とする請求項２に記載の眼底カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検眼の眼底を撮影する眼底カメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
血管等を鮮明に撮影するために、赤色フリーフィルタと呼ばれる専用の狭帯域バンドパスフィルタを介して眼底を照明し、カラー撮影素子により撮影されたカラー画像から、演算処理によりモノクロ画像を生成する眼底カメラが実用化されている。
【０００３】
専用の狭帯域フィルタを用いることなく、一般的なＲＧＢカラー画像から、擬似的に狭帯域バンドパスフィルタの効果を得る電子内視鏡装置が、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９３３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
赤色フリーフィルタを用いる眼底カメラでは、その撮影をする際に、専用狭帯域バンドパスフィルタが必要となり、また狭帯域バンドパスフィルタを照明手段中の光路中に挿入する機構が必要で、複雑で高価になるという欠点がある。
【０００６】
特許文献１では対象は人体であることから、その分光反射率がほぼ一定であることを前提としている。しかし特許文献１では、一般的にＲＧＢカラー画像から特定の分光特性を得ることはできない。これはＲＧＢカラー画像で同じ色に見えていても、撮影時に複数の波長による条件等色により、類似色になることがあるためである。条件等色とは、物理的には違う色が同じ色に見えることで、例えばスペクトルが並ぶ様々な波長の光の中から赤い光と黄色い光を取り出し、混合するとオレンジ色になる現象である。つまり、このオレンジ色はオレンジ色の単波長の光とは物理的に違う光ということである。
【０００７】
従って、従来例のような装置では、光学的なフィルタの切換機構や専用のフィルタが全く必要ない利点はある。しかし、あくまで擬似的な狭帯域バンドパスフィルタであり、その効果は光学フィルタを用いたものに対して、十分なものとは云えないばかりか、特異な病変においては効果が全くない場合も考えられえる。
【０００８】
本発明の目的は、上述の課題を解消し、低コストと狭帯域バンドパスフィルタを擬似的に設けた眼底カメラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る眼底カメラは、被検眼の眼底を照明する照明手段と、該照明手段の照明光路に挿脱自在な自発蛍光エキサイタフィルタと、前記照明手段により照明された眼底からの反射光を受光し眼底像を結像する観察撮影手段と、該観察撮影手段の観察撮影光路に挿脱自在な自発蛍光バリアフィルタと、前記観察撮影手段で結像された眼底像を撮像する画像撮影手段と、該画像撮影手段からの画像データを演算する演算手段とを有し、前記演算手段はカラー画像撮影と蛍光撮影とが可能な眼底カメラにおいて、前記照明手段に前記自発蛍光エキサイタフィルタを挿入して照明した眼底像を、前記観察撮影手段に前記自発蛍光バリアフィルタを挿入しない状態で、カラー画像撮影手段で撮像したカラー画像に対して、各画素の特定の色データからモノクロ画像を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る眼底カメラによれば、狭帯域バンドパスフィルタである赤色フリーフィルタを実装することなく、演算処理により同様の効果を実現することにより、挿脱機構の簡略化、また高価なフィルタが不要となり低コストを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例の眼底カメラの構成図である。
【図２】観察画像である。
【図３】三色分解フィルタの配置図である。
【図４】カラーフィルタと自発蛍光フィルタの分光特性図である。
【図５】赤色フリーフィルタとモノクロ化の分光特性図である。
【図６】自発蛍光フィルタによるモノクロ化の分光特性図である。
【図７】緑色フィルタによる擬似赤色フリーフィルタの分光特性図である。
【図８】Ｒ／Ｇ値を使用した擬似赤色フリーフィルタの分光特性図である。
【図９】自発蛍光フィルタによる照明したときのＲ／Ｇ値及びＢ／Ｇ値を使用した擬似赤色フリーフィルタの分光特性図である。
【図１０】３板式撮像素子の配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例における眼底カメラの構成図である。観察用光源１から被検眼Ｅの前方の対物レンズ２に至る光路上には、コンデンサレンズ３、撮影用光源４、ミラー５、リング状の開口を有する絞り６、リレーレンズ７、孔あきミラー９が順次に配列されている。更に、絞り６とリレーレンズ７の間には自発蛍光エキサイタフィルタ１０が光路に挿脱自在に配置され、これらにより照明光学系が構成されている。自発蛍光エキサイタフィルタ１０は自発蛍光観察撮影時、及び赤色フリー撮影時に照明光路に挿入され、カラー撮影時には照明光学系から退避される。
【００１３】
孔あきミラー９の通過方向の光路上には、合焦レンズ１１、撮影レンズ１２、カラー撮影ユニット１３が配列されている。また、撮影レンズ１２とカラー撮影ユニット１３の間には、自発蛍光励起光を遮断し蛍光のみを透過する自発蛍光バリアフィルタ１４が光路に挿脱自在に配置され、観察撮影光学系が構成されている。カラー撮影ユニット１３は撮像素子１５、三色分解カラーフィルタ１６を有している。自発蛍光バリアフィルタ１４は自発蛍光撮影時に観察撮影光路に挿入され、カラー撮影時及び赤色フリー撮影時には、観察撮影光学系から退避される。
【００１４】
撮像素子１５の出力は画像信号処理部２１を介してシステム制御部２２に接続されている。また、画像信号処理部２１には表示部２３が接続され、被検眼Ｅの観察画像が表示され、被検眼Ｅの観察を行うようにされている。また、システム制御部２２には、画像記録部２４、操作スイッチ部２５が接続されて、眼底カメラ全体の制御系が構成されている。
【００１５】
カラー画像撮影時には、観察用光源１を出射した光束はコンデンサレンズ３、撮影用光源４を通りミラー５で反射される。ミラー５での反射光は、絞り６、リレーレンズ７を通り孔あきミラー９の周辺で反射し、対物レンズ２を通り被検眼Ｅの眼底Ｅｒを可視光で照明する。このとき、自発蛍光エキサイタフィルタ１０は照明光学系から離脱している。
【００１６】
眼底Ｅｒからの反射光は、対物レンズ２、孔あきミラー９の孔を通り、合焦レンズ１１、撮影レンズ１２を通過し、撮像素子１５上に結像する。このとき、自発蛍光バリアフィルタ１４は眼底観察撮影光学系から離脱しているため、眼底Ｅｒの反射光がそのまま表示部２３で眼底像として観察できる。
【００１７】
検者はこの眼底像を見ながら、図示しない位置合わせ指標と操作部により、装置を前後、左右、上下に移動して被検眼Ｅに対しての位置合わせを行い、更にピンチ合わせ用指標を用いて、合焦レンズ１１を移動することによりピント合わせを行う。
【００１８】
図２は眼底像Ｅｒ’の表示部２３における観察状態を示している。図２（ａ）は位置合わせとピント合わせが完了していない状態で、位置合わせサークルＣと位置合わせ指標Ａがずれており、ピント合わせ用指標Ｐもずれている状態を表している。図２（ｂ）は位置合わせとピント合わせが完了している状態で、位置合わせサークルＣと位置合わせ指標Ａが一致し、ピント合わせ用指標Ｐが一直線になった状態を表している。
【００１９】
検者は眼底像Ｅｒ’の位置合わせ及びピント合わせの終了後に、操作スイッチ部２５の撮影スイッチを押すことにより、システム制御部２２が撮影用光源４を発光する。撮影用光源４を出射した光束は、観察用光源１の光束と同様の経路で眼底Ｅｒを照明し、照明された眼底Ｅｒの反射光は、観察時と同様に撮像素子１５上に結像する。結像した眼底像Ｅｒ’の画像データは、画像信号処理部２１、システム制御部２２を経て、画像記録部２４にカラー画像として保存され、表示部２３には眼底像Ｅｒ’が表示される。
【００２０】
自発蛍光観察時においては、自発蛍光エキサイタフィルタ１０が照明光路中に挿入される。観察用光源１を出射した光束は、コンデンサレンズ３、撮影用光源４を通りミラー５で反射される。ミラー５での反射光は、絞り６、自発蛍光エキサイタフィルタ１０を通り、孔あきミラー９の周辺で反射し、対物レンズ２を通り眼底Ｅｒを可視光で照明する。
【００２１】
照明された眼底Ｅｒの反射光は、瞳Ｅｐ、対物レンズ２、孔あきミラー９の孔を通り、合焦レンズ１１、撮影レンズ１２を通過し、撮像素子１５に結像する。このとき、自発蛍光バリアフィルタ１４は眼底観察撮影光学系から離脱しているため、自発蛍光エキサイタフィルタ１０を透過した波長光による眼底Ｅｒの反射光を眼底像Ｅｒ’として観察できる。
【００２２】
検者はこの眼底像Ｅｒ’を見ながら、図２で説明したと同様に位置合わせ指標Ａにより、装置の被検眼Ｅに対する位置合わせを行い、ピント合わせ用指標Ｐによりピント合わせを行う。
【００２３】
検者は眼底像Ｅｒ’の位置合わせ及びピント合わせの終了後に、操作スイッチ部２５の撮影スイッチを押すことにより、システム制御部２２は自発蛍光バリアフィルタ１４を眼底観察撮影光学系に挿入し、撮影用光源４を発光する。撮影用光源４を出射した光束は、観察用光源１の光束と同様の光路を経て自発蛍光エキサイタフィルタ１０を透過した波長光により眼底Ｅｒを照明する。照明された眼底Ｅｒの反射光は、瞳Ｅｐ、対物レンズ２、孔あきミラー９の孔を通り、合焦レンズ１１、撮影レンズ１２を通過し、自発蛍光バリアフィルタ１４により自発蛍光エキサイタフィルタ１０を透過した波長光を遮断する。これにより、眼底像Ｅｒ’の蛍光のみが通過して、撮像素子１５に結像する。
【００２４】
結像した眼底像Ｅｒ’は画像信号処理部２１でモノクロ化され、システム制御部２２を経て画像記録部２４にモノクロ画像として保存され、表示部２３にはモノクロ化された眼底像Ｅｒ’が表示される。
【００２５】
カラー画像撮影においては、カラー撮影ユニット１３内の撮像素子１５には、各画素に一致するようにモザイク状に配置された赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三色分解カラーフィルタ１６が配置されている。画像信号処理部２１は撮像素子１５からの各画素のフィルタによる色データを読み出して増幅を行い、仮想画素値の算出をし画像を生成する。
【００２６】
図３は通常の三色分解カラーフィルタ１６の配置であり、仮想画素Ｐ００の画像合成時の演算は一般的には次のように表される。仮想画素Ｐ００のＲＧＢ各色の値は仮想画素Ｐ００周辺の実線で囲まれた画素のうち、Ｒ００、Ｒ０２、Ｂ１１、Ｇ１２、Ｂ１３、Ｒ２０、Ｇ２１、Ｒ２２、Ｂ３１、Ｂ３３の画素の受光データから、次式で演算される。
【００２７】
つまり、仮想画素のＲＧＢの値を、それぞれＰ００Ｒ、Ｐ００Ｇ、Ｐ００Ｂとすると、カラーディザ法により演算がなされる。
Ｐ００Ｇ＝（Ｇ１２＋Ｇ２１）／２
Ｐ００Ｒ＝（９・Ｒ２２＋３・Ｒ０２＋３・Ｒ２０＋Ｒ００）／１６
Ｐ００Ｂ＝（９・Ｂ１１＋３・Ｂ１３＋３・Ｂ３１＋Ｂ３３）／１６
【００２８】
また、右隣の仮想画素Ｐ０１の場合は、仮想画素Ｐ０１の周辺の点線で囲まれた画素のうち、Ｒ０２、Ｒ０４、Ｂ１１、Ｇ１２、Ｂ１３、Ｒ２２、Ｇ２３、Ｒ２４、Ｂ３１、Ｂ３３の画素の受光データから次式のように演算される。
Ｐ０１Ｇ＝（Ｇ１２＋Ｇ２３）／２
Ｐ０１Ｒ＝（９・Ｒ２２＋３・Ｒ０２＋３・Ｒ２４＋Ｒ０４）／１６
Ｐ０１Ｂ＝（９・Ｂ１３＋３・Ｂ１１＋３・Ｂ３３＋Ｂ３１）／１６
【００２９】
以下同様に、各仮想画素Ｐに隣接した４・４の範囲の画素の受光データにより仮想画素値を演算し、１枚のカラー画像のデータを生成する。
【００３０】
図４はカラー撮影ユニット１３の三色分解カラーフィルタ１６と撮像素子１５による分光特性を示している。また、中帯域バンドパスフィルタである自発蛍光エキサイタフィルタ１０の特性Ｅ、自発蛍光バリアフィルタ１４の特性Ｆ、狭帯域バンドパスフィルタである青フィルタの特性Ｂ、緑色フィルタの特性Ｇ、赤色フィルタの特性Ｒを表している。この図４から分かるように、自発蛍光バリアフィルタ１４は自発蛍光エキサイタフィルタ１０を透過した光を遮断する。
【００３１】
図５は一般的なモノクロ変換特性Ｔと、狭帯域バンドパスフィルタである赤色フリーフィルタの分光特性Ｎの分光特性図である。
【００３２】
一例として、ＲＧＢ画像からモノクロ画像の輝度Ｙを求めるには、特定のフィルタによる色データを用いて次式のように算出される。
Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ            ・・・（１）
【００３３】
図６は自発蛍光エキサイタフィルタ１０で照明されたカラー眼底画像から、式（１）によりモノクロ化した場合の画像のハッチングで示す分光特性Ｍａの分光特性図である。赤色フリーフィルタの分光特性Ｎに比べて、短波長側、長波長側共に幅が広くなっている。
【００３４】
図７は本実施例の効果を示したグラフ図であり、緑色フィルタによる色データを用いて、次式により輝度Ｙを求める。
Ｙ＝Ｇ                                                  ・・・（２）
【００３５】
分光特性Ｍｂは式（２）により、モノクロ化した場合の画像であり、緑色フィルタによる色データのみを使用することにより、長波長側の成分を減少させることによって、赤色フリーフィルタの特性Ｎに類似した特性の画像を得ることができる。
【００３６】
このように、中帯域バンドパスフィルタである自発蛍光エキサイタフィルタ１０と、カラー撮影ユニット１３の三色分解カラーフィルタ１６の特性の組み合わせを行う。これにより、狭帯域バンドパスフィルタである赤色フリーフィルタを装備することなく、擬似的に赤色フリーフィルタの分光特性Ｎを実現できる。
【００３７】
図８は自発発光フィルタにより照明されたときのＲ／Ｇ値を使用した擬似赤色フリーフィルタの分光特性図である。撮影されたカラー画像の各画素のＲ値とＧ値の比率、Ｒ／Ｇが所定値以上のときに、各画素値を０又は低減してから、式（１）によりモノクロ画像化することにより分光特性Ｍｃが得られ、赤色フリーフィルタの特性Ｎに類似した特性の画像を得ることができる。
【００３８】
図９は自発発光フィルタにより照明されたときのＲ／Ｇ値及びＢ／Ｇ値を使用した擬似赤色フリーフィルタの分光特性図である。撮影されたＲＧＢカラー画像の各画素のＲ値とＧ値の比率、Ｒ／Ｇが所定値以上のときに、各画素値を０又は低減する。
【００３９】
更に、Ｂ又はＢ／Ｇが所定値以上のときに各画素値を０又は低減してから、式（１）によりモノクロ画像化することにより分光特性Ｍｄが得られ、赤色フリーフィルタの特性Ｎに類似した特性の画像を得ることができる。
【００４０】
実施例では、カラー撮影ユニット１３内の撮像素子１５には、単板の撮像素子１５を用いて説明したが、３板式の撮像素子を用いることも可能である。
【００４１】
３板式の撮像素子を使用する際は、撮像素子前面の三色分解カラーフィルタ１６の代りに、図１０に示すように３個の分光プリズム３１、３２、３３が配置されている。分光プリズム３１、３２、３３は表面にダイクロイック膜３４、３５、３６が形成されており、反射により光をＲＧＢの光の３原色に分光される。分光プリズム３１、３２、３３の各出射面に、ＲＧＢに対応した撮像素子３７ｂ、３７ｒ、３７ｇがそれぞれ配置され、各撮像素子３７ｂ、３７ｒ、３７ｇからの出力を画像信号処理部２１内に取り込むことで、三色分解カラーフィルタ１６と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００４２】
１  観察用光源
４  撮影用光源
９  孔あきミラー
１０  自発蛍光エキサイタフィルタ
１１  合焦レンズ
１２  撮影レンズ
１３  カラー撮影ユニット
１４  自発蛍光バリアフィルタ
１５、３７  撮像素子
１６  三色分解カラーフィルタ
２１  画像信号処理部
２２  システム制御部
２３  表示部
２４  画像記録部
２５  操作スイッチ部
３１〜３３  プリズム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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