JP2007185417A - 眼科撮像装置及びそのアーチファクト検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な操作で画像上のアーチファクトを検出し、それぞれのアーチファクトの原因を推測する。
【解決手段】通常の撮像方法により模型眼のテストパターンの塵埃チェック画像１が（ａ）のように正常に記録する。その後に、撮像レンズを標準位置と異なる位置、例えば視度＋１０Ｄ（ディオプトリ）の位置に移動させて、再びテストパターンの撮影を行い、（ｂ）の塵埃チェック画像２を得る。
これらの塵埃チェック画像１、２の画像の比較を行うことで、フォーカスの移動がアーチファクトに与える影響を知ることができ、例えばアーチファクトの原因が撮像面にあるか、或いはレンズやミラー表面などにあるかを判別することが可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、眼科医院等において用いられる被検眼像を撮像可能な撮像素子を有する眼底カメラなどの眼科撮像装置及びそのアーチファクト検出方法に関するものである。

近年、撮像素子を用いた数多くの装置が開発されており、眼科撮影装置においても電子ファイリングや遠隔診断、コンピュータによる診断支援等が行われている。この場合に、従来の銀塩フィルムカメラの代りにＣＣＤセンサ、或いはデジタル一眼レフカメラを用いて被検眼像を電子画像として得る眼科撮像装置が開発されている。

このような眼科撮像装置では、装置を使用している間に塵埃が装置の内部に侵入し、レンズやミラー、撮像素子近傍に付着してしまうことがあり、定期的に清掃等のメンテナンス作業を行う必要がある。

特に、撮像素子の近傍に塵埃が付着した状態で被検眼像を撮影すると、眼底画像上の塵埃位置に対応する部分が暗くなり、あたかも網膜症などで見られる血管瘤のように見えてしまい、正常な被検眼でも所見有りと誤診してしまう可能性がある。また、レンズやミラー上に塵埃が付着すると、塵埃の反射光が迷光として撮像素子に入り込んで、画像上にフレアが発生し対応する患部の精密な診断が難しくなる。

このような対物レンズの汚れによる反射光が原因となって現れるゴースト光に対する補正方法が、特許文献１に提案されている。しかし、撮像素子の近傍の塵埃など、ゴースト光以外のアーチファクトがある場合には、操作者或いはサービスマンはテストパターン撮影などでアーチファクトの有無を確認する。そして、アーチファクトの形状や色などから塵埃の位置を特定し、その場所に対する清掃を行う必要がある。この確認、清掃作業は時間がかかる上に、装置に対する専門の知識を持つ操作者しか実施できないという問題がある。

特開２００４−１６４８６号公報

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、簡便な操作で画像上のアーチファクトを検出し、それぞれのアーチファクトの原因を推測し、ユーザにその旨を通知できる眼科撮像装置及びそのアーチファクト検出方法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像装置の技術的特徴は、被検眼の画像を撮影する撮像手段と、該撮像手段を用いて複数の撮影条件でテストパターンを撮影するためのテストパターン撮影条件設定手段と、前記複数の撮影条件で撮影したテストパターン画像を記録する画像記録手段と、該画像記録手段で得られた複数の前記テストパターン画像からアーチファクトを検出するアーチファクト検出手段とを有することにある。

また、本発明に係る眼科撮像装置のアーチファクト検出方法の技術的特徴は、眼科撮像装置の被検眼撮像手段を用いてテストパターンを撮像し第１テストパターン画像を得る第１撮像工程と、テストパターン撮影条件を変えて前記テストパターンを撮像し第２テストパターン画像を得る第２撮像工程と、前記第１、第２テストパターン画像同士を比較しアーチファクトを検出する検出工程とから成ることにある。

本発明に係る眼科撮像装置及びそのアーチファクト検出方法によれば、簡便な作業で画像上のアーチファクトを検出し、それぞれのアーチファクトの原因を推測できる。

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１の眼底カメラの構成図である。被検眼Ｅの前方には対物レンズ１が配置され、その後方の光路上には、孔あきミラー２、この孔あきミラー２の孔に配置された撮影絞り３、移動可能なフォーカスレンズ４ａを含む撮影レンズ４、可動ミラー５、ＣＣＤセンサ等の撮像手段６が配置されている。可動ミラー５の反射方向にはハーフミラー７が配置され、その反射方向にリレーレンズ８、赤外波長領域に感度を有するテレビカメラ９が配置され、テレビカメラ９の出力はテレビモニタ１０に接続されている。

ハーフミラー７の透過方向には、ドットマトリクス状に並んだＬＥＤアレイにより構成された固視灯１１が眼底Ｅｒと共役に配置され、被検眼Ｅに固視目標を提示するようにされている。

孔あきミラー２への照明光の入射方向には、ハロゲンランプ等から成る観察光源１２側から、コンデンサレンズ１３、可視光カットフィルタ１４、ストロボ光源１５、リング状開口を有する絞り１６、リレーレンズ１７が配列されている。

撮像手段６の出力はＡ／Ｄ変換部２１を経て画像制御部２２に接続されている。画像制御部２２には、制御手段２３、画像表示用モニタ２４、ＤＶＤ−ＲＡＭなどの不揮発性の記録媒体に書き込み又は読み出しを行う画像記録手段２５が接続されている。更に制御手段２３には、固視灯１１、撮像スイッチ２６、情報入力手段２７、ストロボ光源を発光させるストロボ発光回路２８、フォーカスレンズ４ａの位置制御を行うフォーカスレンズ制御手段２９が接続されている。

このようにして、対物レンズ１、撮影絞り３、撮影レンズ４により眼底観察撮影光学系が構成され、撮像手段６と共に被検眼Ｅの眼底Ｅｒを撮像する眼底撮像光学系が構成されている。また、可動ミラー５、ハーフミラー７、リレーレンズ８、テレビカメラ９、テレビモニタ１０により、撮影者に眼底像を提示する観察光学系が構成され、観察光源１２から孔あきミラー２の光路によって照明光学系が構成されている。

操作時には、撮影者は装置が通常撮影モードに入っていることを確認した後に、被検者のＩＤ番号、氏名、生年月目、性別等の患者情報及び撮影画像を出力する際のファイルフォーマットなどの情報を情報入力手段２７から制御手段２３に入力する。次に、撮影者は対物レンズ１の正面に被検眼Ｅを配置し、眼底撮影のためのアライメントを行う。

このとき、固視灯１１を点灯し二次元の任意位置のドットを透過／不透過制御することにより、被検眼Ｅに対し任意の位置に、制御手段２３からの指示によって固視目標を提示することができ、被検眼Ｅの位置が固定される。

観察光源１２を点灯すると可視光が発され、その光はコンデンサレンズ１３によって集光される。更に、可視光カットフィルタ１４により赤外光になった観察光は、ストロボ光源１５、絞り１６、リレーレンズ１７を通り、孔あきミラー２のミラー部により左方に反射される。観察光は対物レンズ１を通り、被検眼Ｅの瞳孔付近にリング状開口を投影し、瞳Ｅｐを介して眼底Ｅｒを照明する。

そして、観察光により照明された眼底Ｅｒの像は、再び対物レンズ１、撮影絞り３、撮影レンズ４を通り可動ミラー５により上方に反射され、更にハーフミラー７により左方に反射され、リレーレンズ８を介してテレビカメラ９に達する。赤外光に感度を有するテレビカメラ９は、受光した眼底像をビデオ信号に変換してテレビモニタ１０に出力する。撮影者はテレビモニタ１０に提示された眼底像を見ながら、被検眼Ｅと眼底カメラとの精密な位置合わせ、ピント合わせ及び撮影範囲の確認を行う。

撮影者は撮影範囲、位置、ピント合わせが良好であることを確認した後に、撮影スイッチ２６を操作し静止画撮影を行う。撮影スイッチ２６の入力を検知した制御手段２３は、可動ミラー５を跳ね上げて光路外に退避させると同時に、画像制御部２２に撮影開始信号を出力した後に、画像制御部２２からのストロボ光源１５に対する発光タイミング信号を待つ。

制御手段２３は画像制御部２２からストロボ光源１５の発光タイミング信号を受け取ると、遅延なくストロボ発光制御回路２８に発光信号を送り、ストロボ光源１５は可視光の閃光を発する。ストロボ光源１５から発した光束は、観察光と同様に絞り１６のリング状開口を通過し、リレーレンズ１７を通り、孔あきミラー２の周辺のミラー部により左方に反射され、対物レンズ１を介して被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐから眼底Ｅｒを照明する。このように照明された眼底像は、再び対物レンズ１、孔あきミラー２の孔の中の撮影絞り３、撮影レンズ４を通り、撮像手段６の撮像面に結像し、撮像手段６はビデオ信号をＡ／Ｄ変換部２１に出力する。

画像制御部２２は撮像手段６が出力する１フレーム分のビデオ信号をストロボ発光と同期をとり、Ａ／Ｄ変換部２１によりデジタルデータに変換した後にフレームメモリに取り込む。その後に、図２のフローチャート図に示すように画像処理を行い、患者情報、検査情報、画像処理情報などの画像付帯情報を書き込む。そして図３に示すように、画像表示用モニタ２４に撮影した眼底画像を患者ＩＤ等の付帯情報と共に表示する。その後に、情報入力手段２７からの指示により画像保存先に送信することもできる。

塵埃チェック動作は装置の起動時、又は毎週１回又は１００枚撮影ごとなど、定期的に行うことが望ましい。また、撮影した画像を閲覧して塵埃が原因と疑われるアーチファクトに気付いた時などに、適宜に塵埃チェック動作を行うことで、常にアーチファクトのない画像を得ることができる。

図４は塵埃チェック動作のフローチャート図を示している。先ず、図示しないモードボタンの情報入力手段２７から塵埃チェックの動作開始コマンドを入力すると、制御手段２３は塵埃チェックモードに入る。撮影者は例えばテストパターンを持つ模型眼を使用して、この模型眼を被検眼Ｅと同じ位置に配置しアライメントを行う。模型眼は人眼を模した光学特性を持っているが、撮影画像上の塵埃などによるアーチファクトを認識し易いように、眼底面に対応する撮影される範囲が均一な反射率を持っている。

撮影者はテレビモニタ１０に提示された模型眼の眼底像を見ながら、模型眼と眼底カメラとの位置合わせ及び撮影範囲の確認を行った後に、撮影スイッチ２６を押す。撮影スイッチ２６の入力を検知した制御手段２３は、フォーカスレンズ制御手段２９を用いてフォーカス位置を標準位置（視度補正０の位置）にする。従って、通常の被検眼Ｅの撮影と同様の処理で、模型眼によるテストパターン部の撮影を行ってデジタルデータに変換した後に、フレームメモリに取り込む。

図５（ａ）は撮影された塵埃チェック画像１の例を示し、塵埃などがあれば、均一な明るさを持つテストパターン面に塵埃がアーチファクトとして描出されるため、後述の画像処理により塵埃検知を行い得る。

塵埃チェック画像１が正常に記録された後に、制御手段２３は異なるフォーカス位置で同じ模型眼のテストパターンを撮影するように動作する。具体的には、制御手段２３からの命令により、フォーカスレンズ制御手段２９を用いて撮影レンズ４を標準位置と異なる位置、例えば視度＋１０Ｄ（ディオプトリ）の位置に移動させて、再び模型眼テストパターンの撮影を行う。このように、フォーカスをずらして撮影された図５（ｂ）に示す塵埃チェック画像２は、塵埃チェック画像１と共にフレームメモリに記録される。

異なるフォーカス状態で撮影した画像、つまり塵埃チェック画像１、２の比較を行うことで、フォーカスの移動がアーチファクトに与える影響を知ることができる。即ち、各アーチファクトの原因がフォーカス位置の撮像面にあるか、或いはレンズやミラー表面などにあるかを判別することが可能となる。

画像処理においては、先ず画像制御部２２は塵埃チェック画像１を所定のレベルにて２値化を行い、図６（ａ）に示すような２値化された塵埃チェック画像１を得る。次にラベリング処理を行い、黒画素（画素値１を持つ画素）について連続しているものを１つの塊とし、それぞれの塊の重心位置（ｘｉ，ｙｉ）と面積Ａｉ（画素数）について求める。

次に、塵埃チェック画像２に対して同様に２値化処理を行い、図６（ｂ）に示すような２値化されたチェック画像２を得て、同様の処理で抽出されたそれぞれの塊について、重心位置（ｘ’ｊ，ｙ’ｊ）と面積Ａ’ｊを求める。

塵埃チェック画像から抽出された塊については、面積が所定の範囲内、例えば１０画素以上１００画素以下など塵埃の大きさと考えられる塊内にあり、かつ塵埃チェック画像１、２において重心位置と面積が所定の範囲内で一致するものを基準とする。この基準により、フォーカス位置に拘らず現れるアーチファクトは撮像面上の塵埃であると識別することができ、これらの識別された撮像面上の塵埃による塊のそれぞれの重心位置と面積についての情報を制御手段２３に送信する。

ここで、塵埃チェック画像１、２に対するアーチファクトの抽出の画像処理手法、アーチファクトの近似性を判断する手法は、上述する手法に限るものではなく、他の方法でも同様の効果を得られることは云うまでもない。例えば、アーチファクトを抽出する場合に、前処理としてシェーディング補正を行えば更に精度良く塊を抽出できる。塊の近似性も、位置と面積だけでなくモーメント、曲率、形状などの特徴を抽出し比較することで、より確実に撮像面上の塵埃の判断ができる。また、更に画像を二値化せず多値画像のまま解析して、塵埃の検知等の判断精度を高めることもできる。

撮像面上の塵埃に関する情報を受信した制御手段２３は、これらの塵埃に関する情報と清掃を促すメッセージをモニタ２４に表示する。例えば図７に示すように、塵埃チェック画像１と共に塵埃の位置などの情報、清掃作業を行うかどうかの質問を表示する。これにより、操作者はモニタ２４に表示された情報により、塵埃があるかどうか、塵埃の位置、程度などを知ることができる。

操作者が清掃を必要と判断した場合には、情報入力手段２７から清掃モードに入る指示を行い、装置カバーを取り外して塵埃を除去すればよい。清掃の必要がないと判断した場合は、情報入力手段２７からその旨の指示を行うと、装置は通常撮影モードに遷移し、通常撮影ができる状態となる。

また、塵埃に関する情報の表示は撮像面上の塵埃だけでなく、図８に示すように、レンズやミラー上にある他の塵埃についても併せて表示することもできる。その場合に、各アーチファクトについて原因となる塵埃が撮像面にあるか他の光学系にあるか、清掃する場所を特定することができるため、清掃作業を効率良く行うことができる。また、清掃を行わない場合には、どの場所にどのようなアーチファクトがあるかを予め知ることができるため、画像の読影時に血管瘤などと間違えることがない。

このようにして、操作者は簡単な作業で撮影画像にアーチファクトがあるかどうか、撮像面の塵埃の有無、画像上の位置を知ることができるため、アーチファクトに影響されることなく確実な診断を行うことができる。

更に、上記の実施例に加えて、塵埃によるアーチファクトを除去するような画像補正を行ってもよい。例えば、図４のフローチャート図において操作者が清掃しないを選択する。すると、通常の撮影モードで撮影された画像上において、前述した処理によって撮像面上の塵埃であると判断された塊の位置に対して、周囲の画素値の平均値を代入する等の画像補正処理を行う。これにより、簡便に塵埃による画像上のアーチファクトを除去した診断に好適な画像を得ることができる。

撮像面上の塵埃は、撮影時のフォーカス位置、被写体のパターンなどにより変化が少ないため、画像処理による塵埃除去処理が容易である。しかし、レンズやミラー上にある他の塵埃については、フォーカス位置、被写体のパターンなどにより現れるアーチファクトが異なるため、より高度な画像補正処理が必要となる。そこで、撮像面上の塵埃に対しては上記のような処理を行い、他の塵埃に対しては、例えば特許文献１のような処理を行う。つまり、塵埃チェック動作時に撮影視度、フォーカス位置、撮影光量のパラメータを組み合わせて複数の条件で補正パターン画像を撮影した画像を用いて、これらのアーチファクトを併せて除去することができる。

図９は実施例２による眼底カメラの構成図である。実施例１とほぼ同様の構成を備えているが、孔あきミラー２と撮影レンズ４の間に、制御手段２３の指示により図示しない駆動手段によって光路に対して挿脱可能に拡散板３１が配置されている。この拡散板３１は眼底面と非共役な位置に配置されており、拡散板３１上の傷、塵埃など多少の不均一があっても画像に写り込むことはなく、塵埃チェック動作を確実に行うことができる。

図１０は実施例２における塵埃チェック動作についてのフローチャート図である。先ず、撮影者はテレビモニタ１０に提示された模型眼のテストパターンを見ながら、模型眼と眼底カメラとの位置合わせ及び撮影範囲の確認を行った後に撮影スイッチ２６を押す。撮影スイッチ２６の入力を検知した制御手段２３は、通常の撮影と同様の処理で模型眼のテストパターンの撮影を行い、塵埃チェック画像１としてデジタルデータに変換した後にフレームメモリに取り込む。

塵埃チェック画像１が正常に記録された後に、制御手段２３は拡散板３１を光路内に挿入して同じテストパターンを撮影するように動作する。撮影された塵埃チェック画像２は、塵埃チェック画像１と共にフレームメモリに記録される。以後は、実施例１と同様の処理によって塵埃の検知を行う。

この実施例２では、拡散板３１を挿脱して撮像した画像、つまり塵埃チェック画像１、２を比較することにより、アーチファクトの原因となっている塵埃が何処にあるかをより詳細に特定することができる。例えば、対物レンズ１上の塵埃は拡散板３１により拡散されるため、塵埃チェック画像２上では大きくぼけて写る。撮影レンズ４上、撮像手段６上の塵埃は拡散板３１の挿入により位置や明るさが変わることはないが、撮像手段６上の塵埃はより鮮明な画像であることにより、撮影レンズ４上の塵埃と区別することができる。

また、確実に対物レンズ１の塵埃、撮影レンズ４の塵埃を区別するために、実施例１のフォーカスレンズ制御手段２９を併せて用いてもよい。即ち、拡散板３１の挿脱とフォーカス位置をパラメータとして組み合わせ、塵埃チェック画像を複数枚撮像することにより、更に確実な塵埃の分類を行うことができる。

実施例１の構成図である。 実施例１の通常眼底撮影動作のフローチャート図である。 実施例１で撮影された通常眼底画像の説明図である。 実施例１の塵埃チェックモードのフローチャート図である。 塵埃チェック画像の説明図である。 ２値化した塵埃チェック画像の説明図である。 塵埃情報と警告表示の説明図である。 塵埃情報と警告表示の説明図である。 実施例２の構成図である。 実施例２の塵埃チェックモードのフローチャート図である。

符号の説明

１ 対物レンズ
２ 孔あきミラー
４ 撮影レンズ
６ 撮像手段
９ テレビカメラ
１０ テレビモニタ
１１ 固視灯
１２ 観察光源
１５ ストロボ光源
２２ 画像制御部
２３ 制御手段
２４ 画像表示用モニタ
２５ 画像記録手段
２６ 撮影スイッチ
２７ 情報入力手段
２８ ストロボ発光回路
２９ フォーカスレンズ制御手段
３１ 拡散板

Claims (9)

1. 被検眼の画像を撮影する撮像手段と、該撮像手段を用いて複数の撮影条件でテストパターンを撮影するためのテストパターン撮影条件設定手段と、前記複数の撮影条件で撮影したテストパターン画像を記録する画像記録手段と、該画像記録手段で得られた複数の前記テストパターン画像からアーチファクトを検出するアーチファクト検出手段とを有することを特徴とする眼科撮像装置。
2. 前記テストパターンは模型眼に設けたことを特徴とする請求項１に記載の眼科撮像装置。
3. 前記アーチファクト検出手段は前記複数のテストパターン画像同士を比較して前記アーチファクトを検出する比較手段を有することを特徴とする請求項１に記載の眼科撮像装置。
4. 前記アーチファクト検出手段による検出情報を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１に記載の眼科撮像装置。
5. 前記アーチファクト検出手段による検出情報により前記アーチファクトを複数のカテゴリに分類する分類手段を有することを特徴とする請求項１に記載の眼科撮像装置。
6. 前記テストパターン撮影条件設定手段はフォーカス位置移動手段であることを特徴とする請求項１に記載の眼科撮像装置。
7. 撮影光路中の被写体と共役でない位置に挿脱可能に配置した拡散板を有し、前記テストパターン撮影条件設定手段は前記拡散板の挿脱手段であることを特徴とする請求項１に記載の眼科撮像装置。
8. 前記アーチファクト検出手段の結果に基づいて、前記アーチファクトを除去する画像補正を行うための画像補正手段を有することを特徴とする請求項１〜８の何れか１つの請求項に記載の眼科撮像装置。
9. 眼科撮像装置の被検眼撮像手段を用いてテストパターンを撮像し第１テストパターン画像を得る第１撮像工程と、テストパターン撮影条件を変えて前記テストパターンを撮像し第２テストパターン画像を得る第２撮像工程と、前記第１、第２テストパターン画像同士を比較しアーチファクトを検出する検出工程とから成ることを特徴とする眼科撮像装置のアーチファクト検出方法。