2024年1月下旬、アダチ社の4K腹腔鏡カメラ『FLEXI VISION easy 4Kカメラシステム』をお借りしました。

 

実は、このモデルは、2020年発売されたもので最新機種とは言えません。では、なぜデモ器を借りたかというと、気になる性能があったからです。

 

その性能とは・・・

 

Quad-Link 3G-SDI での BT.2020の色域

CRI >90 の LED光源

光学ズーム

 

の3点です。

 

　当院で使用している2015年発売のOLYMPUS VISERA 4K UHD は、Quad-Link 3G-SDIでの接続ですが、残念ながら、汎用性のあるBT.2020信号は出せていなかったことがわかりました。ならば、2020年発売のモデルでは、表現できているのか、この点が気になったので、無理を言って、アダチさんに器械一式をお借りしました。アダチ社の『FLEXI VISION easy 4Kカメラシステム』は、ドイツのSCHÖLLY FIBEROPTIC GMBH（シェリーファイバーオプティック）社で製造されたもので、国内ではアダチ社がその販売を請け負っております。必要十分の最小限の機能に絞り、価格を抑えたシステムながら、高性能を実現しています。また本体に1920ｘ1080画質で録画できるUSBポートを持っているため、あらためて録画器を買わなくていいのも嬉しいポイントです。

 

	当院使用モデル OlYMPUS VISERA 4K UHD 2015年12月発売	アダチ FLEXI VISION easy 4Kカメラシステム 2020年発売
解像度	3860ｘ2160	3860ｘ2160
フレームレート	59.94fps	50fps
ビット深度	10bit 4:2:2	10bit 4:2:2
色域	専用モニターでBT.2020相当 （映像信号はBT.709）	BT.2020
輝度	SDR	SDR
出力端子	Quad-link 3G-SDI　2系統	Quad-link 3G-SDI　1系統
カメラヘッド	280g auto focus 焦点距離　f = 23.5 mm CMOS サイズ非公表	330g manual focus、光学ズーム 焦点距離　f = 14.25 - 28 mm 3 x CMOS 1/3インチ
光源	キセノンランプ	LEDランプ（CRI>90）

 

調べてみると、Quad-Link 3G-SDIでのBT.2020のほかに、CRI>90のLED光源、光学ズーム搭載の4Kカメラヘッド、本体USB端子でのFHD録画機能とギミック満載のシステムだったのです。特に、LED光源でのCRI＞90、これは、どこのメーカーも謳っていない性能でした。

『CRIとは何ぞや？』

やはり、ここから始めなければなりません。

CRIとは、Color Rendering Index の略称で、日本語では演色評価数と呼ばれ、演色性を評価する指数となります。

 

「演色性」とは、ランプなど発光する道具・装置が、ある物体を照らしたときに、その物体の色の見え方に及ぼす光源の性質のこと。一般的に自然光を基準として、近いものほど「良い」「優れる」、かけ離れたものほど「悪い」「劣る」と判断されるが、演色性に正確性を要求されるような専門的分野においては、数値化された客観的判断基準が設定されていることが多く、演色評価数がこれにあたる。（Wikipediaより引用）

 

この客観的な基準の一つが、CRI（Color Rendering Index、演色評価数）なのです。

国際照明委員会（CIE）がこの基準を定めていて、CIEの定める標準光（色温度6774Kの平均昼光）を基準に0から100まで指数化したものです。評価する色は、平均演色評価数（Ra）の8色の平均値がCRIの数値となります。

しかしこの平均演色評価数（Ra）が規定されたのが1960年代で、かなり昔の時代のものなのです。照明機器の進歩により、この8色の評価では時代に合わなくなっていたため、それを補うために、特殊演色評価数（Ri）の7色を加えて、Ra値（8色の平均値）+特別7色で評価されています。

別の評価方法として、99色のリファレンスカラーを使った「TM-30-15」や、連続スペクトルとしてx軸に波長、y軸に強度をとりグラフで表す方法などもあります。

 

試しに太陽光（2023年12月22日13時30分頃）を測定してみると、

CRIは99.5

R1~R15までほぼ全ての項目が99以上になります。

 

 

一般的な室内のLED蛍光灯では、

CRIは81.5

青が強く、赤が少ない照明になります。LED蛍光灯で、何となく顔色が悪く見えてしまうのは、これが原因かもしれません。

 

 

手術室で使っているLED無影灯では、

CRIは98.6

太陽光と比べると赤が弱いですが、通常の室内用のLED蛍光灯と比べると、波長全域にわたり強度が増しているのがわかります。

 

そして、今回のアダチのLED光源では、

CRIは90.0

室内用LED蛍光灯と手術用の無影灯の中間ぐらいの強度でしょうか。腹腔鏡手術用の装置の場合は筐体の大きさに限りがあり、使えるLEDの大きさや数も少なくなるのでやむを得ないかもしれません。今回の測定では、ギリギリですが、CRIは90.0でした。

 

 

続いて、Quad-Link 3G-SDI端子でのBT.2020ですが、これは変換器（AJA 12GM）のステータス画面で確認ができました。

SMPTE（米国映画テレビ技術者協会）が定めるST 425 MとかST 2110とか様々な規格が制定されています。しかしこれらの情報は、SMPTEの会員以外には公開されていない情報のため、会員の人が技術解説をしている文献やホームページを見ながら情報収集をするしかありません。しかも、12G-SDIの登場で、Quad-Link 3G-SDIの必要性は低下し、情報が少なく露出もないため、SMPTEの会員以外では、Quad-Link 3G-SDIが、実際にどういう規格で動いているかを知る由がなかったのです。そういう意味で、2020年発売の『FLEXI VISION easy 4Kカメラシステム』のQuad-Link 3G-SDI端子では、BT.2020信号が正常に出力できているのを確認できたのは良かったです。

 

個人的には、光学ズームがどれほど効果が出るかが気になるところでした。

デジタルズームでは、映ったものを拡大するだけなので、画質は拡大前のものと変わらず、ただ大きく映るだけになります。一方で光学ズームは、レンズを使って拡大視するため、映っている部分すべてをそのままイメージセンサーで変換することができます。

カメラヘッドに硬性鏡を装着して、硬性鏡越しに実像をイメージセンサーに取り込み映像化されるわけですが、長方形のイメージセンサーに丸い硬性鏡を装着すると、どうしても円の外の部分が切れて黒く映ります。光学ズームは、中心近くの範囲を光学ズームで拡大するので、画質を損なうことなく、横長長方形のイメージセンサーを目いっぱい使うことができるのです。

光学ズームが効果的な場面は、術野が狭くて、カメラの先端と操作する鉗子が密集するケースです。カメラを少し離れたところにセットし、その映像を拡大できることは大きなメリットになります。また、奥行きのある術野で頻繁にカメラを前後に動かすケースでも、光学ズームは最小限のカメラ移動で術野を映すことができます。

その反面、拡大視することで焦点深度がさらに浅くなるため、大きいイメージセンサーが使いづらくなります。大きいイメージセンサーはもともとの焦点深度が浅く、ピントの幅が狭いからです。おそらく、この弱点を補うために、『FLEXI VISION easy 4Kカメラシステム』では、1/3インチと小さめのイメージセンサーを使い、ピント幅を広げているのだと思います。小さいイメージセンサーの弱点である画質の低下や色の表現力の低下については、CMOSセンサーを3つ搭載して、発色を強化しています。

 

2020年発売のため、最近発売されたモデルと画質を比較するのは、さすがに分が悪すぎますが、価格を抑えたうえでの、Quad-link ３G-SDIでのBT.2020の色域、LED光源のCRI>90、光学ズームは、他社の製品にはない性能であると思います。

当院では、器機更新のタイミングで、最新のものの導入に重点をおいていますので、今回はデモのみとさせていただきましたが、個人的には、次期モデルでは、3 CMOSではなく、大型イメージセンサーを単板にして光学ズームを搭載するようなカメラを期待します。

 

焦点深度なんか浅くなったっていいんですよ。

光学ズームで画面いっぱいにドドーンっと広がる、見やすい綺麗な映像で、手術がしたいんです。

こういった尖った性能のモデルを作っていただけないでしょうか。

大型単板、光学ズームの4Kカメラを期待しています。

 

アダチの皆さん、無理なお願いにもかかわらず、器機のデモをさせていただき、本当にありがとうございました。