(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光により被検眼を照明する照明手段と、
前記照明手段によって生じる被検眼からの反射光を光電変換手段に導く光学系と、
光電変換手段により光電変換された電気信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段から得られた画像信号を出力する出力手段と、
それぞれ前記光学系に挿入され所定の波長領域の光を一部または全部遮光する特性の異なる複数のフィルタ手段と、
前記複数のフィルタ手段のいずれかを選択して前記光学系に挿入するフィルタ選択手段と、
前記増幅手段の前記所定の波長領域に関する利得を他の波長領域に関する利得よりも大きく制御する利得制御手段を有し、
前記フィルタ選択手段の選択状態に応じて前記利得制御手段の利得設定状態を制御することを特徴とする眼科撮影装置。
【請求項２】
前記光電変換手段がＲＧＢ画像信号を出力し、前記利得制御手段が前記ＲＧＢ画像信号のうち、前記所定の波長領域に対応する色の画像信号の利得を他の波長領域に対応する色の画像信号の利得よりも大きく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。
【請求項３】
前記所定の波長領域がほぼ４００ｎｍ〜５００ｎｍ以下の可視光領域であることを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。
【請求項４】
前記出力手段が、前記画像信号を表示する表示手段、前記画像信号を記録する記録手段、他の機器に前記画像信号を送信する送信手段などから構成されることを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可視光により被検眼を照明し、被検眼からの反射光を光電変換して被検眼の画像信号を得る眼科撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、眼科撮影装置の１つとして眼底画像を観察し、また、銀塩画像やデジタル画像として撮影する眼底カメラが知られている。
【０００３】
従来の眼底カメラでは、角膜反射により生じるフレアなどの有害光に起因する眼底画像の画質の低下を防止するため、絞りを設けるなどして全波長領域に対して純光学的に除去する構成が用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のように、有害光を遮断するために絞りを設ける構成では信号光も一部遮断してしまうので、十分な有害光除去効果を得ようとすると、どうしても観察／撮影される画像の明るさや画質に劣化を生じることになり、有害光を効率よく除去し、しかも画像の明るさおよび画質を保持することは困難であった。
【０００５】
本発明の課題は、観察／撮影される画像の明るさおよび画質を損なうことなく有害光を充分に除去できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明によれば、
可視光により被検眼を照明する照明手段と、
前記照明手段によって生じる被検眼からの反射光を光電変換手段に導く光学系と、
光電変換手段により光電変換された電気信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段から得られた画像信号を出力する出力手段と、
それぞれ前記光学系に挿入され所定の波長領域の光を一部または全部遮光する特性の異なる複数のフィルタ手段と、
前記複数のフィルタ手段のいずれかを選択して前記光学系に挿入するフィルタ選択手段と、
前記増幅手段の前記所定の波長領域に関する利得を他の波長領域に関する利得よりも大きく制御する利得制御手段を有し、
前記フィルタ選択手段の選択状態に応じて前記利得制御手段の利得設定状態を制御する構成を採用した。
【０００７】
あるいはさらに、前記光電変換手段がＲＧＢ画像信号を出力し、前記利得制御手段が前記ＲＧＢ画像信号のうち、前記所定の波長領域に対応する色の画像信号の利得を他の波長領域に対応する色の画像信号の利得よりも大きく制御する構成を採用した。
【０００８】
あるいはさらに、前記所定の波長領域がほぼ４００ｎｍ〜５００ｎｍ以下の可視光領域である構成を採用した。
【００１０】
あるいはさらに、前記出力手段が、前記画像信号を表示する表示手段、前記画像信号を記録する記録手段、他の機器に前記画像信号を送信する送信手段などから成る構成を採用した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１に本発明を採用した眼底カメラの光学系の構成を示す。
【００１３】
図１の下部は照明系の構造を示しており、この照明系においては撮影および観察のための照明光を発生させるランプＬＡがミラーＭ１の中心に配置され、このランプから発せられた光は、コンデンサーレンズＬ１、可視光をカットし赤外光ないし近赤外光のみを通過させるフィルタＦＬＴ（後述の赤外観察ないし撮影用のＣＣＤを用いる時挿入され、可視光観察時は離脱される）、コンデンサーレンズＬ２を経て、全反射ミラーＭ２によって反射され、続いてリレーレンズＬ３、Ｌ４を経て、中心に穴のあいた穴あき全反射ミラーＭ３で反射されてから、対物レンズＬ５を経て被検眼Ｅの瞳Ｅｐより眼底Ｅｒに入射される。
【００１４】
眼底Ｅｒからの反射光は、再び瞳Ｅｐから対物レンズＬ５を介して受光され、穴あき全反射ミラーＭ３の穴を介して合焦レンズＬ６、結像レンズＬ７を通過し、ミラーＭ４に入射する。
【００１５】
ミラーＭ４ははね上げ式で、ミラーＭ４をはね上げることにより、フィルム（３５ｍｍフィルムなど）ＦＬＭに銀塩画像として眼底画像を記録できる。
【００１６】
また、ミラーＭ４で反射された光は、同様のはね上げ式ミラーＭ５を経てレンズＬ８（接眼レンズ）に入射され、検者Ｓが眼底画像を観察できるようになっている。
【００１７】
さらに、はね上げ式ミラーＭ５に続き、同様のはね上げ式ミラーＭ６が配置され、レンズＬ９方向、またはレンズＬ１０方向のいずれかの光路を選択できるようになっている。
【００１８】
レンズＬ９の後方には赤外観察（ないし撮影）用のＣＣＤが配置され、このＣＣＤの撮影像はモニタＭＴ１により表示される。
【００１９】
レンズＬ１０の後方には、本実施形態の特徴とするフィルタ１０２が配置されている。このフィルタ１０２は角膜反射により生じるフレアなどの有害光を除去するためのもので、フィルタ１０２の特性については後で詳述する。フィルタ１０２の配置位置は図１の位置に限定されるものではなく、下記のＣＣＤユニット１０３に向かう経路のいずれかで都合のよい位置であればよい。
【００２０】
フィルタ１０２の方向には、可視光、すなわち、非赤外光（たとえば散瞳モードの眼底撮影）による撮影に用いるＣＣＤユニット１０３が設けられている。ＣＣＤユニット１０３は３板式の公知の光学デバイスであり、分光手段（プリズムや分光フィルタなど）とＲ、Ｇ、Ｂ（赤、緑、青）のそれぞれの成分を撮影するＣＣＤ素子を含む。Ｒ、Ｇ、Ｂのアナログ画像信号は増幅器１０４、１０５、および１０６にそれぞれ入力され、画像処理装置１０７に入力される。
【００２１】
画像処理装置１０７は、Ａ／Ｄ変換器および公知の画像処理回路から構成され、デジタル化された画像データを所定の記憶媒体（半導体メモリやハードディスク、ＭＯやフレキシブルディスクなど）に記録するとともに、モニタＭＴ２に表示させる。ここではモニタＭＴ２とモニタＭＴ１をそれぞれ別に図示しているが、モニタＭＴ２はモニタＭＴ１と兼用であってもよい。画像処理装置１０７はパーソナルコンピュータなどのハードウェアを用いて構成することもできる。
【００２２】
図２は、図１のランプＬＡの照明光の分光分布特性を示している。ここではランプＬＡがキセノンランプから構成されている場合の例を示している。この種のランプでは、全体には短波長側の成分が多く、特にキセノンランプの場合は４００〜５００ｎｍ付近の波長にピークがあり、青に近い側でフレアが発生しやすくなる。
【００２３】
そこで、本実施形態においては、ＣＣＤユニット１０３前方に配置したフィルタ１０２に図３に示すようなフィルタ特性Ｆ１、またはＦ２を与える。ここで、フィルタ特性Ｆ１は５００ｎｍ以上の波長で９０％以上の透過率で、５００ｎｍ〜４５０ｎｍで除々に透過率が減少し、４５０ｎｍ以下では完全に不透過となるものである。フィルタ特性Ｆ２は、フィルタ特性Ｆ１を５０ｎｍぶんだけ左方に移動したもので、４５０ｎｍ以上で９０％以上の透過、４００ｎｍ以下でカットオフとなる。フィルタ特性Ｆ１、またはＦ２の使い分けについては後述する。
【００２４】
本実施形態では、非赤外領域の撮影においては、上述のようなフィルタ１０２（フィルタ特性Ｆ１、またはＦ２）を用い、４５０ｎｍ〜４００ｎｍ近傍の領域から短波長側の成分をカットし、ＣＣＤユニット１０３に入射する。これにより、ＣＣＤユニット１０３による撮影画像からフレアなどの有害光の影響を除去することができる。特に、ランプＬＡがキセノンランプの場合、４００〜５００ｎｍの領域の輝度が高くこの領域でフレアが発生しやすいが、上記のようなフィルタ特性Ｆ１、またはＦ２により良好にフレアの影響を除去することができる。
【００２５】
一方、フィルタ１０２を用いることは、可視光領域の青の成分をカットすることを意味する。このままでは、撮影画像の色調が変化するため、本実施形態では、増幅器１０４〜１０６の設定によりこの撮影画像の色調を補正する。
【００２６】
図４は図１の増幅器１０４〜１０６廻りの構成を示している。図４では画像処理装置１０７の実体的な構成を殆ど省略し、画像信号は直接モニタＭＴ１（ＭＴ２）に向かうよう図示してある。
【００２７】
ＣＣＤユニット１０３から得られるＲ、Ｇ、Ｂの画像信号１０４ａ、１０５ａ、１０６ａは増幅器１０４〜１０６に入力され、画像処理装置１０７（図１）を経てモニタＭＴ１（ＭＴ２）に出力（あるいは記憶媒体に記録）される。
【００２８】
図４に示すように、増幅器１０４〜１０６のゲインはＲ（赤）およびＧ（緑）の増幅器１０４および１０５では０ｄＢであるが、Ｂ（青）の増幅器１０６にはフィルタ１０２の特性を見越してたとえば＋１ｄＢのゲインを設定する（これらＲ、Ｇ、Ｂの増幅器のゲインの割合は一例である）。
【００２９】
このような利得設定は増幅器１０４〜１０６が図５に示すようにオペアンプを利用した増幅器６１などから構成されている場合は、一方の入力端子を接地し、帰還抵抗６２に可変あるいは半固定抵抗を用い、その抵抗値を調節することにより行なえる。各増幅器の帰還抵抗６２はユーザが手動で調節できるようにしてもよいし、また、撮影プログラムに応じてマイクロプロセッサなどの制御により自動設定するようにしてもよい。
【００３０】
以上では、ハードウェアにより増幅器のゲインを制御する構成を示したが、同様の利得制御は画像処理装置１０７でデジタル画像データに変換してから、プログラム処理により行なうこともできる。
【００３１】
図６は、本実施形態におけるフィルタ１０２の作用およびＲＧＢ画像データの利得制御により得られる効果を示したものである。
【００３２】
眼底画像のＲＧＢ成分は光学的には図６（Ａ）のような構成であり、フレアは特に短波長側で生じやすい。本実施形態では、フィルタ１０２により図６（Ａ）のような光学信号の短波長側を図６（Ｂ）のようにカットする。これにより、フレアなどの有害光を除去する。
【００３３】
一方、電気的には、ＣＣＤユニット１０３から得られるＲＧＢ信号は、フィルタ１０２が無かった場合は図６（Ｃ）のようなレベル配分で得られる（眼底画像ではＲおよびＧの成分がＢの成分よりも多い）。
【００３４】
フィルタ１０２を挿入することにより、図６（Ｃ）のようなＲＧＢ信号は図６（Ｄ）のようにＢの成分のレベルが減衰する。増幅器１０４〜１０６の設定によりＢの成分のゲインを他のＲおよびＧの成分よりも大きく設定しておくことにより、フィルタ１０２でのＢ（青）の成分の減衰を補正し、結果的に図６（Ｅ）に示すように図６（Ｃ）とほぼ同等のレベル配分のＲＧＢ信号を復元することができ、これにより撮影画像の色調変化を抑えることができる。
【００３５】
以上のように、本実施形態によれば、非赤外領域の撮影において、短波長側（Ｂ）を遮光する光学フィルタ（１０２）を光学系に挿入する一方、撮像手段から得られたＲＧＢ信号の短波長側の成分（Ｂ）に対する信号利得を他の成分（Ｒ、Ｇ）よりも大きく設定しておくことにより、角膜反射により生じるフレアなどの有害光を充分に除去でき、しかも、撮影画像の色調を変化させることがない。すなわち本実施形態によれば、画像の明るさおよび画質（色調）を損なうことなく有害光を除去できる、という優れた効果がある。
【００３６】
図３では、フィルタ１０２に関して、Ｆ１、Ｆ２の２つの特性を例示したが、これらのいずれか１つの特性のフィルタ１０２を図１の位置に設ける構成の他、ターレットなどによりフィルタ１０２を挿入するか否か、あるいは複数特性のフィルタ１０２を用意しそのいずれかを挿入するような構成も考えられる。
【００３７】
図７はこのようなターレット式の構成でフィルタ１０２の挿入を制御するようにしたものである。図７において図１と同一ないし同等の部材には同一符号を付してあり、これらについては説明を省略する。
【００３８】
図７で図１と異なるのは、固定式のフィルタのかわりにターレット１０２ａを設け、フィルタ特性Ｆ１のフィルタ１０２、フィルタ特性Ｆ２のフィルタ１０２、またはスルー（単なる開口）のいずれかを光路に挿入できるようにした点、およびターレット１０２ａの回転位置を検出し、適切な利得を増幅器１０４〜１０６に設定する増幅制御部１０２ｂを設けた点である。
【００３９】
ターレット１０２ａは検者がモニタＭＴ１（ＭＴ２）を観察しフレアの有無を判断した結果などに応じてフィルタ特性Ｆ１、Ｆ２あるいはスルーのいずれかの特性を選択すべく手動操作する。
【００４０】
増幅制御部１０２ｂは、ターレット１０２ａの回動位置を適当なエンコーダ手段により監視しており、フィルタ特性Ｆ１、Ｆ２あるいはスルーのいずれのフィルタ特性が選択されているかに応じて増幅器１０４〜１０６のゲインを制御する。
【００４１】
このとき、図３のフィルタ特性Ｆ１およびＦ２では、Ｆ１よりもＦ２の方が透過領域が大きく、弱い遮光効果を有するものである。
【００４２】
そこで、増幅制御部１０２ｂはフィルタ特性Ｆ１が選択されている場合には前述同様にＲおよびＧ成分に０ｄＢのゲインを、Ｂ成分に＋１ｄＢのゲインを与えるべく増幅器１０４〜１０６のゲインを制御する。また、フィルタ特性Ｆ２が選択されている場合にはフィルタ特性Ｆ１の場合よりもＢ成分のブーストが小さくなるように設定する。たとえば、フィルタ特性Ｆ２が選択されている場合にはＲおよびＧ成分に０ｄＢのゲインを、Ｂ成分に＋０．５ｄＢのゲインを与える。
【００４３】
また、ターレット１０２ａがスルー位置である場合には、増幅制御部１０２ｂはＲ、Ｇ、Ｂの各成分の増幅率がフラットとなるように制御する。たとえば、ターレット１０２ａがスルー位置である場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれの成分についても０ｄＢのゲインを与えるよう増幅器１０４〜１０６のゲインを制御する。
【００４４】
図７のような構成により、検者はモニタＭＴ１（ＭＴ２）を観察しフレアの有無を判断した結果などに応じてターレット１０２ａを操作することにより、フィルタ特性Ｆ１、Ｆ２あるいはスルーのいずれかのフィルタ特性を選択することができる。特に上記のフィルタ特性Ｆ１、Ｆ２あるいはスルー特性の組合せでは、検者は有害光の妨害が少ないと判断した場合では、フィルタ特性Ｆ１ではなく、フィルタ特性Ｆ２あるいはスルー特性を選択することにより弱い補正（フィルタおよび利得制御）を行なうことができ、これにより画質に対する影響をできるだけ小さくすることができる。
【００４５】
また、ターレット１０２ａの操作を行なった場合は増幅制御部１０２ｂによって自動的に適切な利得の組合せがＲ、Ｇ、Ｂの各成分に与えられるため、検者は面倒な操作を行なうことなく有害光除去条件を簡単に設定することができる。
【００４６】
ただし、増幅制御部１０２ｂは必須の構成ではなく、前にも触れたように、可変抵抗などを用いて増幅器１０４〜１０６のゲインを全てマニュアル制御するような構成を採用してもよいのはいうまでもない。この場合は操作は多少複雑となるが、よりきめ細かく有害光除去条件を設定することができる。
【００４７】
以上では、３板式のＣＣＤユニット１０３を例示したが、単板式のＣＣＤユニットを用いる場合でも本願発明は同様に実施できる。
【００４８】
図８は図１のＣＣＤユニット１０３を単板式のＣＣＤユニットに置換した構成を示している。図８の左半部の構成は図１と全く同様であり、照明系Ｉの構成は要部のみを簡略化して示している。
【００４９】
図１との相違は、ミラーＭ６の後方に赤外観察（撮影）用のＣＣＤカメラ１２９および可視（非赤外）光撮影用のＣＣＤカメラ１３３を配置した点である。ＣＣＤカメラ１２９の前方には、赤外透過、可視遮断の特性を有するフィルタ１２８が配置されている。ＣＣＤカメラ１３３の前方には、前述のフィルタ１０２（あるいは図７のようなフィルタターレット）が配置されている。
【００５０】
ＣＣＤカメラ１２９または１３３の出力は切換回路１５０により観察／撮影モード（散瞳あるいは無散瞳モードなど）によって選択され、いずれかが画像処理装置１０７に入力される。
【００５１】
図８のＣＣＤカメラ１２９および１３３はそれぞれ単板式ＣＣＤユニットを用いて構成されている。一般に、単板式のＣＣＤユニット（カメラ）は、ＣＣＤとともにモザイクフィルタなどと呼ばれる３色分解用のフィルタ格子が組み込まれており、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色信号を出力できるようになっている。
【００５２】
したがって、図８のような構成においても、フィルタ１０２を前方に配したＣＣＤカメラ１３３のＲＧＢ出力を図１あるいは図７に示したような増幅器１０４〜１０６に入力し、これらの利得を制御することにより、前述同様の効果を得ることができる。また、ＲＧＢ各成分に対する利得設定は、上述のような増幅器ハードウェアを用いた構成の他、画像処理装置１０７の画像処理によっても実施することができるのはいうまでもない。
【００５３】
以上では、４００〜５００ｎｍの波長領域の光を一部または全部遮光するフィルタ手段を設ける構成を例示した。このような遮光特性は、キセノンランプの照明光の分光特性に適合し、また、コントラストなどの画質を低下させやすい短波長側の有害光を遮断するのに適している。しかし、フィルタ手段の遮光する波長領域は上記に限定されるものではなく、遮断ないし抑圧したい有害光に応じてフィルタ手段の遮光する波長領域は当業者において任意に設定できる。そして、画像信号の利得制御は、フィルタ手段の遮光する波長領域に応じて適宜定めればよい。また、以上ではＲＧＢ３原色の分光を行ない画像信号を得ているが、この分光の方式は任意であり、採用するフィルタ特性に応じて適した分光方式を採用すればよい。
【００５４】
また、以上では、ＣＣＤなどの光電変換手段から得られた画像信号を出力する手段として、モニタなどの表示出力手段を例示したが、画像処理装置１０７をパーソナルコンピュータなどから構成し、画像信号を半導体メモリやハードディスク、ＭＯやフレキシブルディスクなどに記録出力したり、プリンタなどによりハードコピーとして記録出力することもできる。また、画像処理装置１０７からモデムやネットワークカードを介して他の機器（他のコンピュータやデータファイリング装置、医療機器など）に送信出力することもできる。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、可視光により被検眼を照明し、被検眼からの反射光を光電変換して被検眼の画像信号を得るに際して、それぞれ所定の波長領域の光を一部または全部遮光する特性の異なる複数のフィルタ手段のいずれかを選択して光学系に挿入し、光電変換された電気信号を増幅する増幅手段の前記所定の波長領域に関する利得を他の波長領域に関する利得よりも大きく制御し、そのときにフィルタ手段の選択状態に応じて利得制御手段の利得設定状態を制御する構成を採用しているので、観察／撮影される画像の明るさおよび画質を損なうことなく有害光を充分に除去できる、という優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を採用した眼底カメラの構成を示した説明図である。
【図２】図１の装置のランプＬＡの分光特性を示した線図である。
【図３】図１のフィルタ１０２の透過特性を示した線図である。
【図４】図１の増幅器１０４〜１０６廻りの構成を示したブロック図である。
【図５】図１の増幅器１０４〜１０６廻りの構成をより詳細に示した回路図である。
【図６】図１のフィルタ１０２の作用およびＲＧＢ画像データの利得制御により得られる効果を示した説明図である。
【図７】図１においてフィルタ特性を選択可能とする構成例を示した説明図である。
【図８】単板式のＣＣＤを用いる場合の構成例を示した説明図である。
【符号の説明】
６２  帰還抵抗
６３  固定抵抗
１０２  フィルタ
１０２ａ  ターレット
１０２ｂ  増幅制御部
１０３  ＣＣＤユニット
１０４〜１０６  増幅器
１０７  画像処理装置
１２９、１３３  ＣＣＤカメラ
１５０  切換回路
ＭＴ１、ＭＴ２  モニタ
【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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