(57)【要約】【課題】近赤外光による観察時とカラー静止画を生成する際に、専用の信号処理手段を必要とせず、簡素な構成とする。【解決手段】近赤外光で観察するための近赤外光生成手段と、可視光で撮影するための可視光生成手段と、眼底からの反射光を受光し眼底像を結像する観察撮影光学系と、各画素の前にモザイク状に配したＲ、Ｂ、Ｇの三色カラーフィルタを有し眼底像を撮像する撮像手段と、近接する画素の値から三色分解画像の仮想画素値を算出しカラー画像データを生成する演算手段とを有し、Ｒカラーフィルタは近赤外光を透過するカラーフィルタとし、このＲカラーフィルタの数を他のＢ、Ｇカラーフィルタの数よりも多くする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近赤外光で観察するために被検眼の眼底に近赤外光を照射する近赤外光生成手段と、可視光で撮影するために眼底に可視光領域の光を照射する可視光生成手段と、眼底からの反射光を受光し眼底像を結像する観察撮影光学系と、各画素の前に三色分解のためにモザイク状に配した三色カラーフィルタを有し、前記観察撮影光学系により結像された眼底像を撮像する撮像手段と、近接する前記画素の値から三色分解画像の仮想画素値を算出しカラー画像データを生成する演算手段とを有する眼底カメラにおいて、前記撮像手段は動画の出力と静止画の出力をする単板の撮像素子から成り、前記三色カラーフィルタのうち少なくとも１つの色のカラーフィルタは近赤外光を透過するカラーフィルタとし、このカラーフィルタの数を他の色のカラーフィルタの数よりも多くしたことを特徴とする眼底カメラ。
【請求項２】
近赤外光によるモノクロ画像のデータを生成する際の前記仮想画素値の算出は、近赤外光に感度を有する隣接した画素により算出することを特徴とする請求項１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、被検眼の眼底を観察撮影する眼底カメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来例１として、アライメント用の近赤外観察用撮像手段と、カラー静止画撮影用の撮像手段とをそれぞれ具備する眼底カメラが実用化されている。
【０００３】
また従来例２として、１つの撮像手段で近赤外光で位置合わせを行い、可視光で撮影を行う眼底カメラが、特許文献１、２に開示され実用化されている。
【０００４】
更に従来例３として、単板の撮像素子で三色分解のためのカラーフィルタと赤外線を透過する専用のフィルタを構成した電子内視鏡が、特許文献３に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−７９９２６号公報
【特許文献２】特開２００２−３６９８０２号公報
【特許文献３】特開２００６−６９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来例１のような眼底カメラでは、アライメントのための近赤外観察用撮像手段とカラー静止画撮影用の撮像手段とを備えている。そして撮影時には、撮像手段を観察用から撮影用に瞬時に切換えるためのクイックリターンミラーなどの光路切換機構が必要とされ、機構が複雑で高価となる。
【０００７】
従来例２のような眼底カメラでは、光路切換機構は不要であるが、高価な三色分解プリズムを持つ３板式の撮像手段が必要になる。
【０００８】
また、従来例３のような撮像素子では、カラーフィルタの構成が一般的なＢａｙｅｒパターンとは異なるため、専用の信号処理回路が必要になる。
【０００９】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、近赤外光による観察時とカラー静止画を生成する際に、専用の信号処理手段を必要とせず、簡素な構成の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】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る眼底カメラは、近赤外光で観察するために被検眼の眼底に近赤外光を照射する近赤外光生成手段と、可視光で撮影するために眼底に可視光領域の光を照射する可視光生成手段と、眼底からの反射光を受光し眼底像を結像する観察撮影光学系と、各画素の前に三色分解のためにモザイク状に配した三色カラーフィルタを有し、前記観察撮影光学系により結像された眼底像を撮像する撮像手段と、近接する前記画素の値から三色分解画像の仮想画素値を算出しカラー画像データを生成する演算手段とを有する眼底カメラにおいて、前記撮像手段は動画の出力と静止画の出力をする単板の撮像素子から成り、前記三色カラーフィルタのうち少なくとも１つの色のカラーフィルタは近赤外光を透過するカラーフィルタとし、このカラーフィルタの数を他の色のカラーフィルタの数よりも多くしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る眼底カメラによれば、観察時と撮影時の専用の信号処理手段を必要とせず、簡素な構成とすることができる。また、一般的にＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの感度が低下する近赤外光に最も感度を有するカラーフィルタの割り当てを多くすることにより、近赤外光の感度（Ｓ／Ｎ）を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は実施例１における眼底カメラの構成図である。近赤外光生成手段である観察用光源１から対物レンズ２に至る光路Ｏ１上には、リング状の開口を有する絞り３、ダイクロイックミラー４が配置されている。ダイクロイックミラー４の入射方向には、リング状開口を有する絞り５、可視光生成手段である撮影用光源６が配置されている。ダイクロイックミラー４の出射方向の光路Ｏ１上には、リレーレンズ７、ミラー８、リレーレンズ９、孔あきミラー１０が順次に配列され、眼底照明光学系が構成されている。
【００１４】
ミラー８への入射方向の光路Ｏ２上には、２穴絞り１１、レンズ１２、合焦用指標１３、合焦用指標光源１４が配置され、合焦用指標投影光学系が構成されている。
【００１５】
孔あきミラー１０の後方の光路Ｏ３上には、合焦レンズ１５、撮影レンズ１６、撮像手段１７が配列され、観察撮影光学系が構成され、撮像手段１７内には、三色波長分解手段１８、撮像素子１９が設けられている。また、孔あきミラー１０の孔部には、光ファイバ２０を通じて位置合わせ用指標光源２１が配置されている。
【００１６】
合焦用指標投影光学系は合焦レンズ１５と連動して光路Ｏ１と平行なＡ方向に動いて、被検眼Ｅの眼底Ｅｒに合焦用指標１３を投影し、静止画の撮影時には光路Ｏ１と直交するＢ方向に動いて眼底照明光学系上から退避されるようになっている。
【００１７】
撮像手段１７の出力は画像信号処理部３１を経て、演算制御部３２と表示器３３に接続されている。演算制御部３２の出力は、観察用光源駆動回路３４を介して観察用光源１に、撮影用光源駆動回路３５を介して撮影用光源６に接続されている。また、合焦用指標光源駆動回路３６を介して合焦用指標光源１４に、位置合わせ用指標光源駆動回路３７を介して位置合わせ用指標光源２１に接続されている。更に、演算制御部３２には入力部３８、記録部３９が接続されている。
【００１８】
眼底観察時には、演算制御部３２は観察用光源駆動回路３４を駆動して、観察用光源１を点灯、調光する。観察用光源１を出射した光束は、絞り３、ダイクロイックミラー４を通過する。ここで、観察用光源１は８５０ｎｍに中心波長を持つ近赤外ＬＥＤで構成されており、ダイクロイックミラー４は近赤外光を透過し可視光を反射するので、観察用光源１を出射した光はダイクロイックミラー４に至る。ダイクロイックミラー４を通過した近赤外光は、リレーレンズ７、ミラー８、リレーレンズ９を通り、孔あきミラー１０の周辺で反射し、対物レンズ２、被検眼Ｅの角膜Ｅｃ、瞳Ｅｐを経て眼底Ｅｒを照明する。
【００１９】
同時に、演算制御部３２は合焦用指標光源駆動回路３６を駆動して、合焦用指標光源１４を点灯する。合焦用指標光源１４は８５０ｎｍに中心波長を持つ近赤外ＬＥＤで構成されている。合焦用指標光源１４からの光束は合焦用指標１３を照明し、合焦用指標１３の像はレンズ１２、２穴絞り１１を通過し、ミラー８で反射して観察用光源１からの光束に重畳して被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影される。
【００２０】
眼底Ｅｒにおける眼底像及び合焦用指標像は、被検眼Ｅの瞳Ｅｐ、角膜Ｅｃ、対物レンズ２、孔あきミラー１０の孔部を通り、合焦レンズ１５、撮影レンズ１６を通過し、撮像手段１７内の三色波長分解手段１８を経て、撮像素子１９に結像する。
【００２１】
この状態における位置合わせつまりアライメントに際して、演算制御部３２は位置合わせ用指標光源駆動回路３７を駆動して、位置合わせ用指標光源２１を点灯する。位置合わせ用指標光源２１は８５０ｎｍに中心波長を持つ近赤外ＬＥＤにより構成されている。位置合わせ用指標光源２１からの近赤外光は、光ファイバ２０、対物レンズ２を通って被検眼Ｅの角膜Ｅｃを照射し、その反射光は観察用光源１及び合焦用指標光源１４の眼底Ｅｒからの反射光と重畳して、撮像素子１９に結像される。
【００２２】
撮像素子１９では、結像した眼底像、合焦用指標像、位置合わせ用指標像に対して光電変換が行われ、画像信号処理部３１によって撮像素子１９からのデータの読み出して増幅を行い、動画であるデジタル画像データが生成され、表示器３３に表示される。
【００２３】
図２は表示器３３に表示された状態を示し、観察用光源１、合焦用指標光源１４、位置合わせ用指標光源２１の中心波長は近赤外光領域であり、無散瞳モードとして動作している。図２（ａ）は位置及びピントがずれている状態で、操作者はこの位置合わせ用指標を見ながら、図示しない操作部により、装置を前後、左右、上下に移動して被検眼Ｅの眼底像の位置合わせを行う。次に、合焦用指標像を見ながら、合焦用指標投影光学系を合焦レンズ１５と連動して、図１のＡ方向に移動することによりピント合わせを行う。
【００２４】
図２（ｂ）は位置合わせ用指標光源２１による位置合わせ用指標像が、指標サークルに一致して位置合わせが完了し、また２つの合焦用指標像が一直線になり、ピント合わせが完了した様子を示している。
【００２５】
撮像手段１７内の撮像素子１９には、撮像素子１９の各画素に一致するように、三色分解のためにモザイク状に配置された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタから成る三色波長分解手段１８が配置されている。画像信号処理部３１は撮像素子１９からの各画素のデータを読み出して増幅を行い、三色分解画像の仮想画素値の算出を行い画像を生成する。
【００２６】
図３は三色波長分解手段１８を構成する通常の三色カラーフィルタの配置図であり、仮想画素Ｐ００の演算はカラーディザ法により一般的には次のようになされる。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、近接するＲ００、Ｒ０２、Ｂ１１、Ｇ１２、Ｂ１３、Ｒ２０、Ｇ２１、Ｒ２２、Ｂ３１、Ｂ３３の画素の受光データを用いる。仮想画素Ｐ００のＲＧＢの値を、それぞれＰ００ｒ、Ｐ００ｇ、Ｐ００ｂとすると、次式のように演算される。
Ｐ００ｇ＝（Ｇ１２＋Ｇ２１）／２
Ｐ００ｒ＝（９・Ｒ２２＋３・Ｒ０２＋３・Ｒ２０＋Ｒ００）／１６
Ｐ００ｂ＝（９・Ｂ１１＋３・Ｂ１３＋３・Ｂ３１＋Ｂ３３）／１６
【００２７】
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
【００２８】
以下同様にして、各仮想画素Ｐに隣接した４・４画素の範囲の受光データにより仮想画素値を演算し、１枚のカラー画像データを生成する。
【００２９】
図４は本実施例で使用する三色波長分解手段１８のカラーフィルタの配置図であり、近赤外光を透過するＲフィルタの数は、Ｇ、Ｂフィルタの数よりも多く設けられている。これにより近赤外光による観察時の感度が向上することになる。
【００３０】
このカラーフィルタによる仮想画素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、Ｇ００、Ｇ０２、Ｂ１１、Ｒ１２、Ｂ１３、Ｇ２０、Ｒ２１、Ｇ２２、Ｂ３１、Ｂ３３の画素の受光データを用いる。仮想画素Ｐ００のＲＧＢの値を、それぞれＰ００ｒ、Ｐ００ｇ、Ｐ００ｂとすると、次式のように演算される。
Ｐ００ｒ＝（Ｒ１２＋Ｒ２１）／２
Ｐ００ｇ＝（９・Ｇ２２＋３・Ｇ０２＋３・Ｇ２０＋Ｇ００）／１６
Ｐ００ｂ＝（９・Ｂ１１＋３・Ｂ１３＋３・Ｂ３１＋Ｂ３３）／１６
【００３１】
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の、Ｇ０２、Ｇ０４、Ｂ１１、Ｒ１２、Ｂ１３、Ｇ２２、Ｒ２３、Ｇ２４、Ｂ３１、Ｂ３３の画素の受光データから、次式のように演算される。
Ｐ０１ｒ＝（Ｒ１２＋Ｒ２３）／２
Ｐ０１ｇ＝（９・Ｇ２２＋３・Ｇ０２＋３・Ｇ２４＋Ｇ０４）／１６
Ｐ０１ｂ＝（９・Ｂ１３＋３・Ｂ１１＋３・Ｂ３３＋Ｂ３１）／１６
【００３２】
以下同様にして、各仮想画素Ｐに隣接した４・４画素の範囲の受光データにより仮想画素値を演算し、１枚のカラー画像データを生成する。
【００３３】
このような図４の構成のカラーフィルタを用いることにより、近赤外光透過のＲフィルタを増やした構成でも、仮想画素の演算は図３に示す一般的なカラーフィルタの演算式の仮想画素Ｐにおけるｒと、ｇとの式を入れ換えただけの構成となる。従って、特別な演算手段を必要とすることはない。
【００３４】
図５は図４の三色波長分解手段１８と撮像素子１９を組み合わせた撮像手段１７の分光感度特性を示している。合焦用指標光源１４、位置合わせ用指標光源２１、観察用光源１の近赤外光を中心とする波長は、この分光感度特性により近赤外光を透過する赤（Ｒ）の成分にのみ感度があることが分かる。
【００３５】
従って眼底観察時には、撮像素子１９に結像した画像眼底像、合焦用指標像、位置合わせ用指標像は、近赤外光を透過するＲ画素にしか感度を持たないため、画像信号処理部３１によって、ｒの仮想画素のデータのみをモノクロ画像として、表示器３３に表示する。
【００３６】
カラー画像による眼底撮影時には、操作者は表示器３３に表示された図２（ａ）に示すような画像を見ながら位置合わせ、ピント合わせを行い、図２（ｂ）に示すように位置とピントが合ったところで、入力部３８に構成される撮影スイッチを押す。演算制御部３２はこれを検知し、撮影用光源駆動回路３５を駆動して撮影用光源６による可視光を発光させる。また、位置合わせ用指標光源駆動回路３７により位置合わせ用指標光源２１を消灯し、合焦用指標投影光学系をＢ方向に駆動し光路外に退避させる。
【００３７】
撮影用光源６を出射した光束は絞り５を通過し、可視光領域の光束を反射するダイクロイックミラー４で反射し、観察用光源１と同じ経路で被検眼Ｅの眼底Ｅｒを照明し、その反射光である眼底像は三色波長分解手段１８を介して撮像素子１９に結像する。
【００３８】
眼底像は撮像素子１９で光電変換が行われて可視光による撮影がなされ、画像信号処理部３１によって読み出され、静止画であるデジタルによるカラー画像データの生成がなされ、表示器３３に表示される。同時に、このカラー画像データは演算制御部３２を経由して記録部３９に記録される。
【００３９】
なお、撮影用光源６は可視光全域の波長の光を出力するので、眼底観察時と同じ演算により得られた仮想画素Ｐのｒ、ｇ、ｂのデータを用いて、眼底のカラー画像データが生成される。
【実施例２】
【００４０】
実施例２においては、図４に示す実施例１と同様の配置の三色波長分解手段１８の三色カラーフィルタを用いている。撮像手段１７の分光感度特性は図５と同様に、合焦用指標光源１４、位置合わせ用指標光源２１、観察用光源１は、近赤外光を透過する赤（Ｒ）の成分にしか感度がなく、可視光領域に比べて感度が低い。
【００４１】
図４に示す仮想画素Ｐ００の近赤外画像の仮想画素Ｐ００ｉｒとすると、周辺の実線で囲まれた画素のうち、Ｒ０１、Ｒ０３、Ｒ１０、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２３、Ｒ３０、Ｒ３２の画素値から、次式のように演算することができる。
【００４２】
Ｐ００ｉｒ＝Ｒ０１＋Ｒ０３＋Ｒ１０＋Ｒ１２＋Ｒ２１＋Ｒ２３＋Ｒ３０＋Ｒ３２
また、右隣の仮想画素Ｐ０１の近赤外画像の仮想画素Ｐ０１ｉｒとすると、Ｐ０１の周辺の点線で囲まれた画素のうち、Ｒ０１、Ｒ０３、Ｒ１２、Ｒ１４、Ｒ２１、Ｒ２３、Ｒ３２、Ｒ３４の画素値から、次式のように演算される。
【００４３】
Ｐ０１ｉｒ＝Ｒ０１＋Ｒ０３＋Ｒ１２＋Ｒ１４＋Ｒ２１＋Ｒ２３＋Ｒ３２＋Ｒ３４
眼底観察時には、撮像素子１９に結像した画像眼底像、合焦用指標像、位置合わせ用指標像は、近赤外光を透過するＲフィルタがある画素にしか感度を持たない。従って、画像信号処理部３１によって、仮想画素Ｐの近赤外光を用いてモノクロ動画像とすることにより、感度が低い近赤外光でも感度（Ｓ／Ｎ）を高め、表示器３３に表示することができる。なお、カラー画像の演算、撮影など、モノクロ動画像の演算以外は、実施例１と同様である。
【００４４】
なお実施例２では、Ｒ画素値の単純な加算としたが、必要な感度や、周波数帯域によっては、加算する場合に各画素値に係数による重み付けを行ってもよい。
【実施例３】
【００４５】
実施例３では、図３と同様の一般的な三色カラーフィルタの配置を用い、Ｇフィルタを近赤外光が透過するフィルタとし、その数はＲ、Ｂフィルタの数よりも多くされている。
【００４６】
図６は本実施例３における三色波長分解手段１８と撮像素子１９とを組み合わせた撮像手段１７の分光感度特性を示している。合焦用指標光源１４、位置合わせ用指標光源２１、観察用光源１の波長は、図５に示す分光感度特性によりも近赤外光を透過する緑（Ｇ）の成分にのみ感度があることが分かる。このカラーフィルタの仮想画素Ｐ００の演算は、次のように緑（Ｇ）を近赤外光が透過するかどうかに拘らず、次のように表される。
【００４７】
仮想画素Ｐ００のＲＧＢ各色の値は、図３に示す仮想画素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、次のように演算される。仮想画素Ｐ００のＲＧＢの値をそれぞれＰ００ｒ、Ｐ００ｇ、Ｐ００ｂとすると、次式のようになる。
Ｐ００ｇ＝（Ｇ１２＋Ｇ２１）／２
Ｐ００ｒ＝（９・Ｒ２２＋３・Ｒ０２＋３・Ｒ２０＋Ｒ００）／１６
Ｐ００ｂ＝（９・Ｂ１１＋３・Ｂ１３＋３・Ｂ３１＋Ｂ３３）／１６
【００４８】
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
【００４９】
以下同様にして、各仮想画素Ｐに隣接した４・４画素の範囲の受光データにより仮想画素値を演算し、１枚のカラー画像データを生成する。
【００５０】
眼底観察時には、撮像素子１９に結像した画像眼底像、合焦用指標像、位置合わせ用指標像は、近赤外光を透過するＧ画素にしか感度を持たない。従って、画像信号処理部３１によって、仮想画素Ｐのｇの仮想画素のデータのみをモノクロ動画像として、表示器３３に表示する。
【００５１】
眼底撮影時には、撮影用光源６は可視光全域の波長光を出力するので、眼底観察時と同じ演算により得られた仮想画素Ｐのｒ、ｇ、ｂのデータを用いることにより、カラー眼底画像データが生成される。
【００５２】
なお実施例３では、Ｇフィルタを近赤外光透過としたが、Ｂフィルタを近赤外光透過としてもよい。また本フィルタ構成で、実施例２のようにＧフィルタから仮想画素Ｐのｉｒ（近赤外光成分）を演算して、モノクロ動画像とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施例１の眼底カメラの構成図である。
【図２】位置合わせ、ピント合わせの説明図である。
【図３】従来の一般的な三色波長分解手段のフィルタ配置図である。
【図４】実施例１で使用する三色波長分解手段のフィルタ配置図である。
【図５】実施例２の図４の三色波長分解手段と撮像素子とを組合わせた分光感度特性図である。
【図６】実施例３の図３の三色波長分解手段と撮像素子とを組合わせた分光感度特性図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  観察用光源
２  対物レンズ
４  ダイクロイックミラー
６  撮影用光源
８  ミラー
１０  孔あきミラー
１１  ２穴絞り
１３  合焦用指標
１４  合焦用指標光源
１５  合焦レンズ
１６  撮影レンズ
１７  撮像手段
１８  三色波長分解手段
１９  撮像素子
２０  光ファイバ
２１  位置合わせ用指標光源
３１  画像信号処理部
３２  演算制御部
３３  表示器
３８  入力部
３９  記録部
【図１】
2010057547.tif 000003
【図３】
2010057547.tif 000004
【図４】
2010057547.tif 000005
【図５】
2010057547.tif 000006
【図６】
2010057547.tif 000007
【図２】
2010057547.tif 000008