JP2005342282A - 眼科撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検眼の瞳孔が小さい場合においても、照明光に起因する濃度むらのない眼底像を得る。
【解決手段】前眼部に対する位置合わせを行い（Ｓ１）、位置合わせが終了すると前眼部／眼底部切換えスイッチを押す（Ｓ２）。光源が点灯し眼底部を照明し、その眼底部からの反射像は観察画像用モニタ上に映出される。この眼底部観察画像を用いて、眼底部の撮影部位について位置合わせ、ピント調整を行う（Ｓ３）。撮影スイッチを押して得られた前眼部像から瞳孔径、瞳孔位置が検出される（Ｓ４）。続いて、眼底部の撮影が行われ、眼底像はメモリに一時記憶される（Ｓ５）。瞳孔径、瞳孔位置情報を用いてメモリに格納されている眼底像に対して照明むら補正処理がなされ（Ｓ６）、補正がなされた眼底像はモニタ上に映出される（Ｓ７）。
【選択図】図２

Description

本発明は、瞳孔径が小さな被検眼においても、良好な眼底撮影が可能な眼科撮影装置に関するものである。

従来の眼底カメラは、光源からの照明光束をリングスリットにおいてリング状に成形し、このリング光束を瞳孔の周縁部から被検眼に入射して眼底を照明している。更に、被検眼の水晶体での反射光が撮影光束に混入しないようにするために、遮光点を照明光学系中に被検眼の前眼部と共役面に設けている。

また、小瞳孔の被検眼の撮影が可能な眼底カメラは、特許文献１に開示されているように、被検眼の眼底と略共役面に配置され、眼底の撮影可能範囲を制限する可変絞りの開口部の面積を変化し、被検眼の瞳孔径に応じて撮影画角を調整すると共に、遮光点の大きさを変化してリング状の照明光束の遮光量を調節している。このように、遮光点を小さくしてリング状の照明光束の遮光量を少なくすることにより、瞳孔径が小さい被検眼でも眼底を十分に明るく照明することができる。

更に、特許文献２に開示されている眼底カメラでは、瞳孔径の大きさに応じて、遮光点の大きさ及び観察光源の光量、撮影光源の光量を変化させるようにしている。

特開平５−１９９９９７号公報 特開平８−１０２２８号公報

上述の従来技術では、小瞳孔の被検眼を撮影した場合に発生する眼底の一部が暗くなってしまう現象を改善することは可能であるが、明るくなるのは眼底全体に対して行われてしまうため、元々明るい部分についても更に明るくなってしまい、眼底像内の照明条件を一様にすることはできない。また、被検眼の光軸と眼底カメラの光軸合わせであるアライメントがずれている場合においても、照明の不均一を補正することはできない。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、被検眼の瞳孔が小さい場合においても均一な照明で撮影された眼底画像が得られる眼科撮影装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る眼科撮影装置は、被検眼眼底像を撮像する眼底撮像手段と、被検眼前眼部像を撮像する前眼部撮像手段と、該前眼部撮像手段で撮像した前記前眼部像から瞳孔径、瞳孔位置を算出する瞳孔情報算出手段と、該瞳孔情報算出手段により算出された瞳孔情報から前記眼底撮像手段で撮像した前記眼底像に対する画像処理範囲、画像処理内容を算出する画像処理設定手段と、該画像処理設定手段により設定した画像処理に基づいて前記眼底像を処理する画像処理手段とを有することを特徴とする。

本発明に係る眼科撮影装置によれば、瞳孔径、瞳孔位置に基づいて算出された照明むらを補正するように構成したので、照明むらのない部分の画像情報は変化せず、照明むらにより暗くなった部分のみの補正を行うことができるので、小瞳孔の被検眼においても、十分に散瞳した被検眼と同様に読影を行い得る眼底像が得られる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例の構成図を示し、ランプなどの観察／アライメント用光源１から被検眼Ｅに対向する対物レンズ２に至る光路中には、赤外光を透過する可視カットフィルタ３、コンデンサレンズ４、ストロボ光源などの静止画像撮影用光源５、リレーレンズ６、孔あきミラー７、前眼部観察／撮影時に光路内に挿入される前眼部観察／撮影用レンズ８、赤外光の一部を透過し一部を反射するハーフミラー９が順次に配列されている。

また、孔あきミラー７の後方には、合焦レンズ系１０、跳ね上げミラー１１、撮影用センサユニット１２が配列されている。更に、ハーフミラー９の反射側には、レンズ１３、前眼部画像入力用センサユニット１４が配置され、跳ね上げミラー１１の反射側には、レンズ１５、観察用センサユニット１６が配置されている。

撮影用センサユニット１２の出力は画像演算処理部１７に接続されている。一方、前眼部画像入力用センサユニット１４の出力は前眼部情報検出部１８、画像処理内容指示部１９を介して画像演算処理部１７に接続され、画像演算処理部１７の出力は画像表示用モニタ２０に接続されている。更に、観察用センサユニット１６の出力は観察画像用モニタ２１に接続されている。

前眼部観察／撮影時には、図示しない電源スイッチの操作により通電がなされると、駆動制御部の制御により前眼部観察／撮影用レンズ８が光路に挿入される。また、前眼部を照明するための図示しない赤外光源から発せられた赤外光により、被検眼Ｅの前眼部が照明され、前眼部からの反射光は対物レンズ２を通り、更にハーフミラー９を透過し、前眼部観察／撮影用レンズ８、孔あきミラー７の孔部、合焦レンズ系１０を経て、跳ね上げミラー１１により反射され、レンズ１５を経由して観察用センサユニット１６に導かれる。一方、ハーフミラー９で反射された被検眼Ｅの前眼部像は、レンズ１３を通り前眼部画像入力用センサユニット１４に導かれる。

図２は眼底像撮影のための動作のフローチャート図であり、撮影者は観察画像用モニタ２１上の前眼部観察像を見ながら、対物レンズ２を含む光学ユニットを移動し、被検眼前眼部に対する位置合わせを行う（ステップＳ１）。被検眼Ｅの前眼部の位置合わせ等が終了すると、図示しない前眼部／眼底部切換えスイッチを押す（ステップＳ２）。

駆動制御部の制御により、前眼部観察／撮影用レンズ８が光路から離脱し、観察／アライメント用光源１が点灯する。光源１から発した照明光は、可視カットフィルタ３により赤外領域のみの波長を持つ光に変換された後に、コンデンサレンズ４、リレーレンズ６を経由して孔あきミラー７のミラー部で反射され、対物レンズ２を通って被検眼Ｅの眼底部を照明する。眼底部からの反射光は再び対物レンズ２を通り、ハーフミラー９、孔あきミラー７の孔部、合焦レンズ系１０を経て、跳ね上げミラー１１により反射され、レンズ１５を経由して観察用センサユニット１６に導かれる。観察用センサユニット１６で光電変換された眼底部観察画像は、観察画像用モニタ２１上に映出される。

観察画像用モニタ２１上の眼底部観察画像を用いて、被検眼Ｅの眼底部の撮影部位について位置合わせ、ピント調整を行う（ステップＳ３）。眼底部の位置合わせ等が終了すると撮影スイッチを押す。これにより、前眼部画像入力用センサユニット１４上で光電変換された前眼部画像が、前眼部情報検出部１８に入力され、被検眼瞳孔径、瞳孔位置が検出される（ステップＳ４）。

図３は前眼部情報検出部１８における処理内容のフローチャート図である。被検眼Ｅの前眼部Ｅ’は図４に示す画像として得られ、瞳孔領域Ｐは前眼部中で最も暗い領域であり、この部分を抽出するため先ず白黒反転処理を行い（ステップＳ１１）、反転後に二値化処理を行う（ステップＳ１２）。二値化の閾値は、虹彩領域Ｉと瞳孔領域Ｐとが二値化により区別できる明るさで行う。これは白黒反転後の画像において、虹彩領域Ｉは瞳孔領域Ｐの次に明るい領域であることによる。

図５は前眼部Ｅ’の二値化画像を示し、ここでは抽出目的の瞳孔領域Ｐだけでなく、眼底領域を制限しているアパーチャマスク領域Ａ、またまつ毛部Ｈ等も白像として残っている。そこで、これらの不要部分の除去処理を行う（ステップＳ１３）。

先ず、アパーチャマスク領域Ａについては、撮影される画像全てにおいて部位、大きさ共に固定であるので、予め図示しないメモリ内に形状、位置情報を設定しておき、この設定値を用いて除去を行う。まつ毛部Ｈについては、被検眼Ｅにより様々であるので、個々の画像においてまつ毛部Ｈを検出しなければならないが、例えば次の（ａ）、（ｂ）のような検出方法が考えられる。

（ａ）小粒子除去に準じた方法
一般の二値画像処理において小粒子除去という方法があり、これは収縮処理、膨張処理を繰り返すことにより小粒子を除去するものである。収縮処理とは粒子の周囲画素を順に除去してゆくもので、これにより粒子のサイズは段々と小さくなる。粒子サイズが大きければ収縮処理を繰り返しても粒子は直ちにはなくならないが、小さい粒子ではこれにより消失する。このままでは、残っている粒子が小さいままなので、次に周囲画素を順に増やしてゆく膨張処理を実施した収縮処理の回数分実施する。これにより、残った粒子は元のサイズに復帰する。

（ｂ）形状特徴を利用した方法
まつ毛部Ｈは上下方向に長いという形状特徴を持っている。本実施例における分離対象は瞳孔領域Ｐとまつ毛部Ｈであるので、図６に示すように、瞳孔径Ｒとまつ毛径Ｄについて、瞳孔径Ｒよりも小さな水平方向径の粒子を除去する。瞳孔径Ｒと比べてまつ毛径Ｄは十分に小さいので、一定の所定値を用いて容易に分離可能である。

図７はこのようにしてアパーチャマスク領域Ａ及びまつ毛部Ｈの除去を行い、瞳孔領域Ｐのみが抽出された画像である。

次に、瞳孔径を算出する（ステップＳ１４）。瞳孔領域Ｐは概略円形状であるが、細かくは個人によりその形状が異なるので、瞳孔径としては円相当径とする。特許文献３に開示されているように、一般に瞳孔内面積をＳとすると、円相当径ＤはＤ＝√４×Ｓ／πで表される。なお、ここでは瞳孔径は円相当径の場合を例に挙げて説明したが、これに限ることなく瞳孔最大径、またフェレ径等を円相当径としてもよい。

特開平１１−２５８１４４号公報

瞳孔径が算出されると、図７で得られた瞳孔領域Ｐを用いてその中心である重心位置を算出する（ステップＳ１５）。この重心位置が瞳孔位置として、前眼部情報検出部１８内のメモリに記憶される。

このように瞳孔径及び瞳孔位置が算出されると、図２のフローチャート図に戻り被検眼Ｅの眼底部の撮影が行われる。先ず、静止画撮影用光源５を点灯すると、撮影用光源５からの照明光はリレーレンズ６を経由して孔あきミラー７のミラー部で反射され、対物レンズ２を通って眼底部を照明する。眼底部からの反射光は、再び対物レンズ２を通りハーフミラー９を透過し、孔あきミラー７の孔部、合焦レンズ系１０を経て、跳ね上げミラー１１が跳ね上げられることにより、撮影用センサユニット１２に導かれる。撮影用センサユニット１２で結像された眼底像は光電変換され、画像演算処理部１７においてＡ／Ｄ変換されメモリに一時記憶される（ステップＳ５）。

次に、前眼部情報検出部１８内のメモリに格納されている被検眼Ｅの瞳孔径、瞳孔位置の情報を用いて、画像演算処理部１７内のメモリに格納されている眼底像に対して照明むら補正のための処理内容が、画像処理内容指示部１９から画像演算処理部１７に送られ、処理がなされる（ステップＳ６）。

図８は画像演算処理部１７での照明むらを補正する処理内容についてのフローチャート図であり、先ず瞳孔径に応じた照明むら量を算出する（ステップＳ２１）。図９に示すように眼底部を照明する眼底照明光Ｌは瞳孔径Ｒにより遮光の範囲が変化し、瞳孔径Ｒが大きい場合には、図９（ａ）に示すように多くの照明光Ｌが眼底部に到達するが、図９（ｂ）に示すように瞳孔径Ｒが小さい場合には、瞳孔径Ｒに応じて照明光Ｌが通過する領域が小さくなる。従って、眼底部における照明光Ｌの不足による暗部の程度つまり明るさは瞳孔径Ｒに依存することになる。

この対応関係は、画像演算処理部１７内のメモリに、表１に示すように予め設定されているテーブル等で保持されており、瞳孔径Ｒに応じて眼底部上の暗部の程度が一意的に決まるように構成されている。

表１
瞳孔径Ｒ 暗部の明るさ
４．０ｍｍ １０
３．９ｍｍ ９
・・ ・・

なお、ここでは眼底部上の暗部の程度は１つの値で示される場合を例に挙げたが、これに限ることなく、眼底部上の部位（光軸からの距離）に応じて、暗部の程度は異なる値となるようにしてもよい。

次に、瞳孔位置に応じた照明むら量を算出する（ステップＳ２２）。図１０に示すように、眼底部における照明むらの位置は、瞳孔領域Ｐと眼底照明光Ｌの位置関係に依存している。例えば、瞳孔領域Ｐの先に求めた重心位置が光学系の光軸に中心を有する眼底照明光Ｌに対し、図１０（ａ）に示すように左（又は右）に偏心している場合には、図１１（ａ）に示すように眼底像上では中央を縦方向に走る帯状に暗い部分が出現する。また、図１０（ｂ）に示すように上（又は下）に偏心している場合には、眼底像上では図１１（ｂ）に示すように中央を横方向に走る帯状に暗い部分が出現する。

また、瞳孔領域Ｐが斜め方向に偏心している場合には、縦横双方に暗い部分が出現する。このように、瞳孔領域Ｐの偏心方向に応じて、眼底部上における暗部位置が特定できる。

ステップＳ２１、Ｓ２２で算出された眼底部における照明むら情報を用いて照明むらの補正を行う（ステップＳ２３）。照明むらの部位はステップＳ２２で算出された位置であるので、この位置に対して、ステップＳ２１で算出された暗部の程度値を用いて補正を行う。

具体的な処理としては、ステップＳ２２で得られた暗部に該当する画素値に対して、暗部の程度値に応じて所定値を乗じ、画素の値をより明るい値に変更する。なお、ここでの所定値は暗部領域の最大画素値が、最も明るい値になるように乗ずる値としてもよい。

そして画像演算処理部１７において、照明むらの補正がなされた眼底像は画像表示用モニタ２０上に映出される（ステップＳ７）。

上記の説明では、照明むら補正に瞳孔径Ｒを用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限ることなく瞳孔面積Ｓを使用しても同様に補正することができる。

眼科撮影装置の構成図である。 動作のフローチャート図である。 瞳孔径、瞳孔位置の算出フローチャート図である。 前眼部画像の説明図である。 二値画像の説明図である。 瞳孔径、まつ毛径の説明図である。 二値画像の説明図である。 照明むら補正のフローチャート図である。 眼底照明光と瞳孔位置の説明図である。 瞳孔偏心と眼底像の説明図である。 瞳孔偏心により眼底に生ずる暗部の説明図である。

符号の説明

１ 観察／アライメント用光源
５ 静止画撮影用光源
８ 前眼部観察／撮影用レンズ
１２ 撮影用センサユニット
１４ 前眼部画像入力用センサユニット
１６ 観察用センサユニット
１７ 画像演算処理部
１８ 前眼部情報検出部
１９ 画像処理内容指示部
２０ 画像表示用モニタ
２１ 観察画像用モニタ

Claims (6)

1. 被検眼眼底像を撮像する眼底撮像手段と、被検眼前眼部像を撮像する前眼部撮像手段と、該前眼部撮像手段で撮像した前記前眼部像から瞳孔径、瞳孔位置を算出する瞳孔情報算出手段と、該瞳孔情報算出手段により算出された瞳孔情報から前記眼底撮像手段で撮像した前記眼底像に対する画像処理範囲、画像処理内容を算出する画像処理設定手段と、該画像処理設定手段により設定した画像処理に基づいて前記眼底像を処理する画像処理手段とを有することを特徴とする眼科撮影装置。
2. 前記瞳孔情報算出手段は前記前眼部像を白黒反転処理した際に二値化処理を行い最も明るい部分を前記瞳孔情報として求めることを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。
3. 前記瞳孔情報算出手段は前記瞳孔情報から前記瞳孔径、瞳孔位置を算出することを特徴とする請求項２に記載の眼科撮影装置。
4. 前記瞳孔情報算出手段は画像を白黒反転処理した後に二値化し、前記画像処理設定手段による設定により不要部分を除去することを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。
5. 前記画像処理設定手段は前記瞳孔位置と前記眼底撮影手段による眼底照明光との偏心を求め眼底上の暗部位置を特定することを特徴とする請求項１に記載の眼科撮影装置。
6. 前記画像処理手段は前記画像処理設定手段で特定した暗部位置を基に照明むらの補正を行うことを特徴とする請求項５に記載の眼科撮影装置。

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