JP2012050623A - 眼科撮影装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 眼底画像におけるフレアの検出結果に基づいて、フレアが含まれる領域とフレアが含まれない領域とで補正処理を切り替えて、フレアが強調されない良好な眼底画像の撮影を行うこと。
【解決手段】 眼科撮影装置は、撮像された眼底画像の異なる複数の領域の測定により、それぞれの領域の測光値を算出する算出部と、算出された測光値の比較により、測光値が測定された領域におけるフレア有無の検出を行うフレア検出部と、フレア検出部による検出結果に従って、フレアの有る眼底画像上の領域とフレアの無い眼底画像上の領域とで眼底画像の光量不足を補正するための補正処理を切替える制御部と、切替えられた補正処理に従い、眼底画像の現像処理を行う現像処理部とを備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、眼科撮影装置に関するものである。
デジタルカメラを用いた眼底撮影装置において、眼底画像は撮影光学系の口径触等の影響により撮影された眼底像に光量不足が生じる場合がある。例えば、特許文献1には、この問題を解決するために眼底像の光量落ちを補正する画像処理技術が開示されている。
特開平3−81879号公報
しかしながら、フレアが写り込んでいる眼底画像に対して光量補正を行うと、フレアが強調されてしまい、読影不能な部位が増加してしまう問題が発生する。
本発明は、眼底画像におけるフレアの検出結果に基づいて、フレアが含まれる領域とフレアが含まれない領域とで補正処理を切り替えて、フレアが強調されない眼底画像の撮影が可能な眼科撮影技術を提供する。
上記の目的を達成するために、本発明にかかる眼科撮影装置は、被検眼の眼底を照明する照明手段と、
前記照明手段で照明された前記眼底の眼底画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像された前記眼底画像の異なる複数の領域の測定により、それぞれの領域の測光値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記測光値の比較により、前記測光値が測定された領域におけるフレア有無の検出を行うフレア検出手段と、
前記フレア検出手段による検出結果に従って、前記フレアの有る眼底画像上の領域と前記フレアの無い眼底画像上の領域とで前記眼底画像の光量不足を補正するための補正処理を切替える制御手段と、
前記制御手段により切替えられた前記補正処理に従い、前記眼底画像の現像処理を行う現像処理手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、眼底画像におけるフレアの検出結果に基づいて、フレアが含まれる領域とフレアが含まれない領域とで補正処理を切り替えて、フレアが強調されない良好な眼底画像の撮影が可能になる。
第1実施形態にかかる無散瞳型の眼底カメラの構成図。 無散瞳型の眼底カメラによる観察状態を示す図。 フレア検出方法に用いる眼底画像の領域を示す図。 フレア検出結果に基づく周辺光量落ち補正の流れを説明する図。 第2実施形態にかかる散瞳型の眼底カメラの構成図。
(第1実施形態)
図1の参照により、本発明の第1実施形態にかかる眼科撮影装置(眼底カメラ)の構成を説明する。第1実施形態にかかる眼科撮影装置(眼底カメラ)は、無散瞳型の眼底カメラの構成を例示している。観察用光源1から対物レンズ8に至る光路上には、コンデンサレンズ2、撮影用光源3、ミラー4、リング状の開口を有する絞り5、リレーレンズ6、孔あきミラー7が順次に配列されている。これらの構成要素は被検眼Eに光を導く眼底照明光学系150を構成する。孔あきミラー7の透過方向の光路上には、合焦レンズ9、撮影レンズ10、および跳ね上げミラー11が配列されている。これらの構成要素は、撮影カメラ100内に構成されている撮像素子102に光を導く眼底撮影光学系250を構成している。また、跳ね上げミラー11の反射方向には、被検眼Eの固視を誘導するためのLED等の発光部材を整列配置した内部固視灯12が構成されている。
ここで、観察用光源1は赤外光を射出するLED光源であり、跳ね上げミラー11は赤外光を透過し、可視光を反射するミラーとなっている。一方、孔あきミラー7の前面には、図示していないが、アライメント指標のLED光源とその光束を導くライトガイドの出射端が配置されており、被検眼Eの角膜面にアライメント指標を投影するアライメント用指標投影系を構成している。同様に、図示していないが、眼底照明光学系150には、被検眼Eの眼底Erにフォーカス指標を投影するフォーカス用指標投影系が構成される。これらアライメント用指標投影系およびフォーカス用指標投影系は、眼科撮影装置(眼底カメラ)にとって重要な構成であるが、本発明の特徴を説明する上では、必要とならないため詳しい説明は省略する。
これまで説明した光学的構成とは別に、撮影用光源3の制御を行う撮影光源制御部14が眼科撮影装置(眼底カメラ)全体の制御を行うシステム制御部15に接続されている。また、被検眼Eの静止画撮影を実行する撮影開始スイッチが構成された入力部13もシステム制御部15に接続されている。システム制御部15は入力部13からの入力を受けて、被検眼Eの静止画撮影の実行を開始することが可能である。
(撮影カメラ100)
次に、撮影カメラ100の概略的な構成について説明する。本実施形態において、撮影カメラ100は、例えば、一眼レフタイプのデジタルカメラを用いることが可能であり、上述した眼科撮影装置(眼底カメラ)の構成の一部となっている。撮影カメラ100は、眼科撮影装置(眼底カメラ)から取り外し可能な構成となっている。撮影カメラ100は種々の機能部によって構成されているが、図1には本発明の特徴を説明する上で必要な部分のみを示している。撮影カメラ100は、撮影カメラ100の全体的な制御を行う撮影カメラ制御部105、撮像素子102、撮像素子102からの出力に対する測光値を算出する測光値算出部103、LCD等の動画観察モニター104を有する。
また、撮像素子102の前面側には、撮影カメラ100内の跳ね上げミラー101、シャッター幕である先幕110aおよび後幕110bが構成されている。撮影カメラ制御部105は、跳ね上げミラー101、先幕110a、後幕110b、測光値算出部103、動画観察モニター104にそれぞれ接続され、撮影カメラ100の全体的な制御を行うとともに、システム制御部15と電気的な接点で接続されている。
次に各部の動作について、検者の操作と合わせて説明を行う。まず、アライメント時について説明する。観察用光源1から出射した赤外光の光束は、コンデンサレンズ2、撮影用光源3を通り、ミラー4で反射される。ミラー4での反射光は、リング状の開口を有する絞り5、リレーレンズ6を通り、孔あきミラー7の周辺で反射し、対物レンズ8、被検眼Eの瞳Epを通り赤外光で眼底Erを照明する。
赤外光で照明された眼底Erの赤外反射光は、被検眼Eの瞳Ep、対物レンズ8、孔あきミラー7の孔の中を通り、合焦レンズ9、撮影レンズ10、可視光を反射し赤外光を透過する、跳ね上げミラー11を透過する。そして、眼底Erの赤外反射光は、撮像素子102上に結像する。このように、観察用光源1から出射した赤外光は、眼底Erで反射された後、撮像素子102上に結像し、動画観察モニター104上にライブビュー状態を示す動画として観察できる。
一方、アライメント用指標投影系およびフォーカス用指標投影系から発せられた光は、それぞれ被検眼の角膜面と眼底Erで反射され撮像素子102上に結像する。眼底Erの観察像Er’とともに、アライメント指標WD1,WD2およびフォーカス指標SPは、動画観察モニター104上で図2のように観察可能となっている。検者は、このアライメント指標WD1,WD2がアライメント位置Mに入り、フォーカス指標SPが水平に配置されて横一本になるように、被検眼Eと眼科撮影装置(眼底カメラ)との位置合わせを行うとともに、眼底Erのフォーカス合わせを行う。
本実施形態では眼底の観察時に跳ね上げミラー101は眼底撮影光学系250の光路に進入した状態から退避した状態に制御され、先幕110aと後幕110bは開放状態に制御されている。この状態で、アライメント指標やフォーカス指標を含んだ眼底Erからの反射光を撮像素子102上に導光できる。
測光値算出部103は、撮像素子102により撮像された眼底画像に基づき、眼底画像内の異なる複数の領域について測光値を算出し、記録する機能を有する。測光値算出部103は、撮像素子102により撮像されている観察像から測光値を算出することが可能である。この測光値算出部103による測光値の算出処理は、観察像の明るさを示す情報(例えば、輝度、明度の情報)を定量化していることになる。具体的には、眼底反射率が低い場合、測光値(輝度、明度)は低くなり、反射率が高い場合、測光値(輝度、明度)は大きくなる。
撮影カメラ制御部105は測光値算出部103により記録された複数の領域に対応する測光値の比較を行い、測光値の比較によりフレアの有無の検出を行うフレア検出機能を有する。また、撮影カメラ制御部105は、測光値算出部103により検出されたフレア検出結果に基づいて、フレアの有る画像領域とフレアの無い画像領域とで眼底画像の光量を補正するための補正処理を切替えることができる。具体的な補正処理の内容は後に説明する。
本実施形態にかかる眼科撮影装置(眼底カメラ)の構成によれば、アライメントを行いながら、観察像の測光を並列に行うことが可能である。つまり、撮影カメラ100の動画観察モニター104を用いて、被検眼Eのアライメントを行ないながら、測光値算出部103により、観察像の測光値を算出することが可能である。
一方、ライブビュー機能を使用しない状態では、撮影カメラ制御部105によって、跳ね上げミラー101が眼底撮影光学系250の光路上に挿入された状態に制御され、先幕110aは閉じた遮光状態に制御される。このため、眼底Erからの反射光と、アライメント指標やフォーカス指標を撮像素子102上に導光することはできない。この場合、測光値算出部103は、撮像素子102上に観察像が撮像されていないため測光値の算出を行わない。
(フレア検出および光量補正)
フレア検出技術として、照明光が被検眼前眼部に照射され、被検眼前眼部により反射され反射光が撮像光学系のアライメントずれにより眼底像周辺部に発生するフレアを検出する技術がある。例えば、特開平7−255680号公報には、観察像の眼底全体の輝度と眼底中央部の輝度とを比較し、フレアの検出を可能にするフレア検出技術が開示されている。また、特開2005−261533号公報には、撮影した画像情報の中で空間周波数が定められたレベルを下回り、輝度値が定められたレベル以上の個所をフレアと判断し、画像情報の中からフレア部を除去する技術が開示されている。
一方、特開平7−255680号公報、特開2005−261533号公報で開示されているフレア検出技術では、フレア検出のための専用光学系の追加や撮影した画像情報の専用演算処理回路が必要となる。このため、眼科撮影装置(眼底カメラ)の光学系の複雑化、装置のコストアップを要するという問題もある。
以下に説明するフレア検出方法は、フレア検出のための専用光学系や専用処理回路を増やすことなく、より正確かつ高速にフレアを検出し、フレアが強調されることのない眼底画像の撮影が可能な撮影技術を提供するものである。
図3および図4の参照により、本実施形態の特徴的な処理であるフレア検出方法並びにフレア検出結果に基づく眼底画像の周辺の光量落ちを補正するための補正処理の切り替えを説明する。眼底画像は撮影光学系の口径触等の影響により撮影された眼底画像の外周部に光量不足が生じる場合がある。ここでは、眼底画像の周辺部における光量不足を補正するための補正処理の例を説明する。
測光値算出部103は、撮像された眼底画像に基づき、眼底画像内の異なる複数の領域の測定により、それぞれの領域の測光値を算出し、不図示の内部メモリに記録することが可能である。また、測光値算出部103は、観察状態で撮像素子102により撮像された眼底Erの眼底画像の内部領域を覆う電子マスクを生成し、眼底Erの眼底画像と合成することが可能である。測光値算出部103は、電子マスク内における眼底画像の領域と、電子マスク外における眼底画像の領域とにおいて測光値を算出することが可能である。尚、跳ね上げミラー11と撮影カメラ100との間に光学マスクを配置することも可能であるが、新たな光学系を追加しないという観点から電子マスクの利用はより好適なものである。
図3は観察状態で撮像素子102に撮像されている眼底Erの眼底画像を示している。図3中のR1は電子マスクの大きさ(直径のサイズ)を示している。眼底画像の大きさ(直径のサイズ)をR2とすると、眼底画像の大きさと電子マスクの大きさとの関係はR2>R1の関係を満たす。眼底Erの眼底画像の内部領域は電子マスクにより覆われており、眼底画像の周辺部は、電子マスクに覆われていない領域(部分表示領域)となる。領域F1は大きさR1の電子マスクの内部の最外周部つまり電子マスク内の最外周部の領域を示している。領域F2は電子マスク外の眼底画像の周辺部の領域を示している。
眼底画像の周辺部におけるフレアの検出は、観察時における領域F1、 F2の測光値を用いて以下の条件(1)、(2)の判断結果に基づく。
条件(1):今回(N回目:Nは2以上の自然数(以下同様))の測定(算出)による領域F1の測光値より領域F2の測光値が大きいこと。
条件(2):前回(N−1回目)までの測定(算出)による電子マスク内の測光値平均より、今回(N回目)の測定(算出)による領域F1の測光値が大きいこと。
撮影カメラ制御部105は、測光値算出部103により求められた複数の領域(例えば、領域F1、F2)の測光値の比較を行なう。また、撮影カメラ制御部105は、記録されている前回(N−1回目)までの電子マスク内の測光値から測光値平均を算出し、今回(N回目)の測定により算出した領域F1の測光値との比較を行なう。そして、これらの比較結果によりフレア有無の検出を行う。
撮影カメラ制御部105は、N回目の測定における電子マスク内の眼底画像の領域の測光値に比べて、電子マスク外の眼底画像の領域の測光値が大きい場合、条件(1)を満たすと判断する。そして、撮影カメラ制御部105は、記録されているN−1回目までの測定による電子マスク内の眼底画像の領域の測光値平均に比べてN回目の測定における電子マスク内の測光値が大きい場合、条件(2)を満たすと判断する。条件(1)、(2)が同時に成り立つとき、撮影カメラ制御部105は、領域F2(電子マスク外の眼底画像の領域)にフレアが有る画像と判断する。一方、判断条件(1)、(2)のいずれか一方の条件が満たされない場合、撮影カメラ制御部105は、領域F2にフレアが無い画像と判断する。尚、条件(1)、(2)の判断における大小関係の比較は、測光値の閾値を定めておき、差分が閾値を越えるか否かで大小関係を判断することも可能である。
撮影カメラ制御部105は、フレアの検出結果に従って、フレアの有る眼底画像上の領域とフレアの無い眼底画像上の領域とで眼底画像の光量を補正するための補正処理を切替える。図4を参照して、補正処理(周辺光量落ち補正処理)の流れを説明する。ここで、周辺光量落ち補正処理とは撮影光学系の口径触等の影響により光量不足が生じた眼底画像の周辺部の光量を補正する処理をいう。本処理は撮影カメラ制御部105の全体的な制御の下に実行される。
まず、ステップS401において、眼底画像を撮影し、撮影した眼底画像におけるフレアの有無を判断する。図3の例では、眼底画像の周辺部の領域がフレアの有無の判断対象となる。フレア有無の判断は上述の条件(1)、(2)に基づくものであり、この判断結果に従って、フレアの有る眼底画像上の領域とフレアの無い眼底画像上の領域とで眼底画像の光量を補正するための補正処理が切替えられる。条件(1)および(2)を同時に満たすとき(S402−Yes)、対象となる眼底画像(図3の場合、眼底画像の周辺部の領域)にフレアが有ると判断され、処理はステップS403に進められる。
ステップS403において、撮影カメラ制御部105は、フレアが有ると判断された領域に対する特定の補正処理を行なう。例えば、フレアの有る眼底画像の領域に対して、切替えられる補正処理により求められる補正量は、フレアの無い領域に対する補正量より小さくすることが可能である。また、補正処理を行うための補正パラメータの切替え、あるいは、補正関数値の変更により補正処理を切替えることも可能である。あるいは、周辺光量落ち補正処理を行わないように補正処理の実行を制御することも可能である。これは、フレアが無い領域と同様に通常の周辺光量落ち補正処理をフレアに施して、フレアが強調されてしまい、読影不能な部位が増加することを未然に防止するためである。
一方、ステップS402の判定において、条件(1)および(2)を同時に満たさない場合(S402−No)、対象となる眼底画像(図3の場合、眼底画像の周辺部の領域)にフレアが無いと判断され、処理はステップS404に進められる。これは、フレアが無い領域の画像に対して周辺光量落ち補正処理を施しても、フレアが強調されることが無いため、読影不能な部位が増加するという問題が生じないためである。
ステップS404において、撮影カメラ制御部105は、フレアが無い領域の画像に対して通常通りに光量落ち補正処理を行うように補正処理の実行を制御する。そして、ステップS405において、撮影状態に適した眼底画像が生成される。すなわち、切替えられた補正処理(S403またはS404)に従い、眼底画像の現像処理が実行される。
本実施形態でのフレア検出は、測光値算出部103により算出された測光値を利用して、撮影前にフレア検出を行ったが、撮影した眼底画像からフレアの有無を判断することも可能である。そして、撮影した眼底画像に対して上述の条件(1)、(2)を適用して、フレアの有無を判断し、周辺光量落ち補正処理を行うようにしても良い。
(第2実施形態)
図5の参照により、本発明の第2実施形態にかかる眼科撮影装置(眼底カメラ)の構成を説明する。第2実施形態にかかる眼科撮影装置(眼底カメラ)は、散瞳型の眼底カメラに応用した場合について説明する。第1実施形態で説明した図1の構成と同様の構成要素については同じ符号を付しており、その説明は省略する。第1実施形態の構成(図1)に追加される構成要素としては、赤外カットフィルター502、挿脱可能な反射ミラー503、直視ファインダー504である。赤外カットフィルター502は、眼底照明光学系150に挿脱可能であり、コンデンサレンズ2と、撮影用光源3との間に挿入される。また、跳ね上げミラー11の上方に、反射ミラー503が構成されている。跳ね上げミラー11から導かれた光は、反射ミラー503により反射され、検者が可視光により被検眼の観察が可能な直視ファインダー504に導光される。第2の実施例では、図1で構成されている内部固視灯の代わりに、図示していない外部固視灯を構成して、被検者の固視誘導をより細かくできるようになっている。
第1実施形態の構成要素に対して機能の異なるものは光源観察用光源1である。第1実施形態では、赤外光を射出するLEDとしていたが、第2実施形態では、可視光を射出するハロゲンランプとしている点で相違している。
次に各部の動作および操作についての説明を行う。第2実施形態の眼科撮影装置(眼底カメラ)の観察時において、赤外カットフィルター502は、眼底照明光学系150の光路から退避した位置に配置されている。観察用光源1から出射した可視光の光束は、コンデンサレンズ2を通り、赤外成分を残したまま照射される。以下、跳ね上げミラー11までは、第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。跳ね上げミラー11は、赤外光を透過し、可視光を反射するミラーとなっているため、可視光は反射ミラー503の方向に反射される。そして、反射ミラー503で反射された可視光は直視ファインダー504に導かれる。反射ミラー503で反射された可視光は直視ファインダー504により観察可能である。このように、第1実施形態と異なり、第2実施形態にかかる眼科撮影装置(眼底カメラ)では、可視光を用いた直視観察を行い、被検眼Eのアライメントを行うことが可能である。
ここで、跳ね上げミラー11から透過した赤外光は、そのまま撮影カメラ100の撮像素子102に撮像されるようになっているので、第1実施形態と同様の測光処理が可能である。図3および図4で説明した、フレア検出処理、およびフレア検出結果に基づく眼底画像の周辺光量落ちを補正する補正処理を本実施形態にかかる眼科撮影装置(眼底カメラ)に適用することが可能である。
また、第1実施形態では、撮影カメラ100のライブビュー機能を用いることで、動画観察モニター104による観察を行っていた。第2実施形態でも、同様に動画観察モニター104による観察を行うことで、撮影カメラ100による赤外観察と、直視ファインダー504による可視観察の両方の観察を行うことが可能である。また、撮影カメラ制御部105は動画観察モニター104への表示を行わないように表示制御を行い、節電することも可能である。
さらに、直視ファインダー504の近傍に、直視ファインダー504から画像を観察している検者を検出するためのセンサーを設けることも可能である。センサーの検出結果を用いて検者による可視観察が行われている場合のみ、動画観察モニター104への表示を行わないように、撮影カメラ制御部105は動画観察モニター104の表示を制御することも可能である。
以上の構成とすることにより、直視ファインダー504による可視観察を行う散瞳型眼底カメラに対しても、第1実施形態で説明した赤外観察を行う無散瞳型眼底カメラと同様の効果を得ることが可能である。また、撮影カメラ内部の撮像素子102を撮影用と測光値の算出用で兼用しているため、測光専用のセンサーを構成する装置に比べ簡略化が可能である。本実施形態では、可視光を射出するハロゲンランプの赤外光成分を用いて、被検眼の眼底の反射率を求めている。さらに、跳ね上げミラー11に一部可視光を透過するミラーを用いることで、赤外カットフィルター502を光路上に挿入し、または光路上から退避する進退機構を省略する方法も考えられる。
上述の第1および第2実施形態によれば、眼底画像におけるフレアの検出結果に基づいて、フレアが含まれる領域とフレアが含まれない領域とで補正処理を切り替えて、フレアが強調されない良好な眼底画像の撮影が可能になる。
また、新たな光学系を追加せず、観察時の測光値を用いることで高速にフレア検出を行うことが可能となり、電子マスク内部領域だけでなく、電子マスク外部領域の測光値を利用することで正確なフレア検出が可能となる。また、一般に使われるデジタルカメラを用いてフレア検出を行う構成とすることで、フレア検出を行うための専用の光学系、専用のセンサーを構成する必要がなく、装置を小型化でき安価な眼科撮影装置(眼底カメラ)を提供することも可能である。
(その他の実施例)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (5)

  1. 被検眼の眼底を照明する照明手段と、
    前記照明手段で照明された前記眼底の眼底画像を撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段により撮像された前記眼底画像の異なる複数の領域の測定により、それぞれの領域の測光値を算出する算出手段と、
    前記算出手段により算出された前記測光値の比較により、前記測光値が測定された領域におけるフレア有無の検出を行うフレア検出手段と、
    前記フレア検出手段による検出結果に従って、前記フレアの有る眼底画像上の領域と前記フレアの無い眼底画像上の領域とで前記眼底画像の光量不足を補正するための補正処理を切替える制御手段と、
    前記制御手段により切替えられた前記補正処理に従い、前記眼底画像の現像処理を行う現像処理手段と、
    を備えることを特徴とする眼科撮影装置。
  2. 前記制御手段は、前記補正処理を行うための補正パラメータの切替え、あるいは、前記補正処理を行うための補正関数値の変更により前記補正処理を切替えることを特徴とする請求項1に記載の眼科撮影装置。
  3. 前記フレアの有る前記眼底画像上の領域に対して、前記制御手段により切替えられる前記補正処理により求められる補正量は、前記フレアの無い前記眼底画像上の領域に対する補正量よりも小さいことを特徴とする請求項2に記載の眼科撮影装置。
  4. 前記算出手段は、前記眼底画像の内部領域を覆う電子マスクを生成し、前記電子マスク内における前記眼底画像の領域と、前記電子マスク外における前記眼底画像の領域と、において前記測光値を算出し、
    前記フレア検出手段は、前記算出手段によるN回目(N:2以上の自然数)の測定における前記電子マスク内の前記眼底画像の領域の測光値に比べて前記電子マスク外の前記眼底画像の領域の測光値が大きく、かつ、N−1回目までの測定における前記電子マスク内の前記眼底画像の領域の測光値平均に比べて前記N回目の測定における前記電子マスク内の領域の前記測光値が大きい場合、前記電子マスク外の領域を、前記フレアの有る領域と判断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. 前記測光値は、前記撮像手段により撮像された前記眼底画像の明るさを示す情報であることを特徴とする請求項1または4に記載の眼科撮影装置。
JP2010195067A 2010-08-31 2010-08-31 眼科撮影装置および眼科撮影装置を用いた撮影方法 Expired - Fee Related JP5539123B2 (ja)

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