JP2013059551A - 眼底観察装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態に係る眼底観察装置は、撮影部と、形成部と、解析部とを有する。撮影部は、赤外光を用いて被検眼の眼底を撮影する。形成部は、低コヒーレンス光を信号光と参照光とに分割し、眼底による信号光の反射光と参照光路を経由した参照光とを干渉させて検出する光学系を含む。更に、形成部は、干渉光の検出結果に基づいて眼底の断層像を形成する。解析部は、撮影部による眼底の撮影画像を解析して、この撮影画像から所定の低周波成分を除去する。
【選択図】図3
Description
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の眼底観察装置であって、前記解析部は、前記撮影画像に対して平滑化処理を施して平滑化画像を形成する平滑化処理部と、前記平滑化画像と前記撮影画像との差分画像を形成する差分処理部と、前記撮影部による前記撮影画像と前記差分画像とを合成することにより、前記低周波成分が除去された前記撮影画像を形成する合成処理部と、を含むことを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の眼底観察装置であって、前記差分処理部は、前記撮影画像及び/又は前記平滑化画像に所定の重みを乗算することにより前記差分画像の形成を行い、前記合成処理部は、1から前記重みを減算した値で前記差分画像を除算することにより前記合成を行う、ことを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の眼底観察装置であって、前記重みは0.7以上0.9以下の値であり、前記差分処理部は、当該値が乗算された前記平滑化画像と前記撮影画像との差分画像を形成することを特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の眼底観察装置であって、前記解析部は、前記撮影画像に対して2次元フーリエ変換を施して周波数空間における画像を形成するフーリエ変換部と、前記周波数空間において予め設定されたマスク画像を、前記フーリエ変換部により形成された画像に合成するマスク処理部と、前記マスク処理部により形成された画像に2次元逆フーリエ変換を施すことにより、前記低周波成分が除去された前記撮影画像を形成する逆フーリエ変換部と、を含むことを特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の眼底観察装置であって、前記マスク画像は、前記周波数空間における所定の低周波成分を除去するハイパスフィルタであることを特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、請求項5に記載の眼底観察装置であって、前記マスク画像は、前記周波数空間における所定の低周波成分と所定の高周波成分とを除去するバンドパスフィルタであることを特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の眼底観察装置であって、前記撮影部は、前記撮影を所定の時間間隔で繰り返すことにより、前記眼底の動画像を形成し、前記解析部は、前記動画像の各フレームを解析して前記低周波成分を除去し、前記低周波成分が除去された前記動画像に基づいて前記被検眼と前記光学系との位置合わせを行う位置合わせ部を更に備える、ことを特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の眼底観察装置であって、前記撮影部は、前記撮影を所定の時間間隔で繰り返すことにより、前記眼底の動画像を形成し、前記解析部は、前記動画像の各フレームを解析して前記低周波成分を除去し、前記光学系は、前記眼底に対して前記信号光を走査する走査部を含み、前記低周波成分が除去された前記動画像に基づいて前記走査部による前記信号光の走査領域を設定する設定部を備え、前記形成部は、設定された前記走査領域に対する前記信号光に基づく前記干渉光の前記検出結果に基づいて断層像を形成する、ことを特徴とする。
また、請求項10に記載の発明は、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の眼底観察装置であって、前記低周波成分が除去された前記撮影画像を解析して前記撮影画像中の特徴部位を特定する特定部を更に備えることを特徴とする。
また、請求項11に記載の発明は、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の眼底観察装置であって、前記低周波成分が除去された前記撮影画像を解析して前記撮影画像の画質を判定する判定部を更に備えることを特徴とする。
また、請求項12に記載の発明は、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の眼底観察装置であって、前記光学系は、前記眼底に対して前記信号光を走査する走査部を含み、前記形成部は、前記2次元的な走査により得られた前記検出結果に基づいて複数の前記断層像を形成し、前記複数の断層像に基づいて3次元画像を形成し、前記3次元画像を前記眼底の深さ方向に積算して積算画像を形成し、前記積算画像と前記低周波成分が除去された前記撮影画像との位置合わせを行う画像位置合わせ部を更に備える、ことを特徴とする。
[構成]
図1及び図2に示すように、眼底観察装置1は、眼底カメラユニット2、OCTユニット100及び演算制御ユニット200を含んで構成される。眼底カメラユニット2は、従来の眼底カメラとほぼ同様の光学系を有する。OCTユニット100には、眼底のOCT画像を取得するための光学系が設けられている。演算制御ユニット200は、各種の演算処理や制御処理等を実行するコンピュータを具備している。
図1に示す眼底カメラユニット2には、被検眼Eの眼底Efの表面形態を表す2次元画像(眼底像)を取得するための光学系が設けられている。眼底像には、観察画像や撮影画像などが含まれる。観察画像は、たとえば、近赤外光を用いて所定のフレームレートで形成されるモノクロの動画像である。撮影画像は、たとえば、可視光をフラッシュ発光して得られるカラー画像、又は近赤外光若しくは可視光を照明光として用いたモノクロの静止画像であってもよい。眼底カメラユニット2は、これら以外の画像、たとえばフルオレセイン蛍光画像やインドシアニングリーン蛍光画像や自発蛍光画像などを取得可能に構成されていてもよい。なお、赤外光を用いて撮影された任意の眼底像が、この発明の「撮影画像」に相当する。また、眼底カメラユニット2は、この発明の「撮影部」の一例である。
OCTユニット100には、眼底EfのOCT画像を取得するための光学系が設けられている(図2を参照)。この光学系は、従来のフーリエドメインタイプのOCT装置と同様の構成を有する。すなわち、この光学系は、低コヒーレンス光を参照光と信号光に分割し、眼底Efを経由した信号光と参照光路を経由した参照光とを干渉させて干渉光を生成し、この干渉光のスペクトル成分を検出するように構成されている。この検出結果(検出信号)は演算制御ユニット200に送られる。
演算制御ユニット200の構成について説明する。演算制御ユニット200は、CCDイメージセンサ120から入力される検出信号を解析して眼底EfのOCT画像を形成する。そのための演算処理は、従来のフーリエドメインタイプのOCT装置と同様である。
眼底観察装置1の制御系の構成について図3を参照しつつ説明する。
眼底観察装置1の制御系は、制御部210を中心に構成される。制御部210は、たとえば、前述のマイクロプロセッサ、RAM、ROM、ハードディスクドライブ、通信インターフェイス等を含んで構成される。制御部210には、主制御部211と記憶部212が設けられている。
主制御部211は前述の各種制御を行う。特に、主制御部211は、眼底カメラユニット2の走査駆動部70、合焦駆動部80及び光学系駆動部90、更にOCTユニット100の光源ユニット101及び参照駆動部130を制御する。
記憶部212は、各種のデータを記憶する。記憶部212に記憶されるデータとしては、たとえば、OCT画像の画像データ、眼底像の画像データ、被検眼情報などがある。被検眼情報は、患者IDや氏名などの被検者に関する情報や、左眼/右眼の識別情報などの被検眼に関する情報を含む。また、記憶部212には、眼底観察装置1を動作させるための各種データが記憶されている。
画像形成部220は、CCDイメージセンサ120からの検出信号に基づいて、眼底Efの断層像の画像データを形成する。この処理には、従来のフーリエドメインタイプの光コヒーレンストモグラフィと同様に、ノイズ除去(ノイズ低減)、フィルタ処理、FFT(Fast Fourier Transform)などの処理が含まれている。画像形成部220は、OCT計測で用いられる光学系とともに、「形成部」として機能する。
画像処理部230は、画像形成部220により形成された画像に対して各種の画像処理や解析処理を施す。たとえば、画像処理部230は、画像の輝度補正や分散補正等の各種補正処理を実行する。また、画像処理部230は、眼底カメラユニット2により得られた画像(眼底像、前眼部像等)に対して各種の画像処理や解析処理を施す。
平滑化処理部231は、眼底像に対して平滑化処理を施す。それにより形成される画像を平滑化画像と呼ぶことにする。平滑化処理としては、移動平均フィルタ処理、ガウシアンフィルタ処理、各種空間フィルタ処理、ダウンサンプリングなど、任意の技術を適用することが可能である。
差分処理部232は、平滑化画像と元の眼底像との差分処理を実行する。それにより形成される画像を差分画像と呼ぶことにする。この差分処理により、眼底Efにおける血管や視神経乳頭の輪郭など、元の眼底像において比較的明瞭に描出されている部分、つまり元の眼底像の高周波成分が抽出される。
合成処理部233は、元の眼底像と差分画像とを合成することにより、元の眼底像から低周波成分が除去された眼底像(合成画像)を形成する。この合成処理はたとえば加算処理である。前述のように、この合成画像は、元の眼底像から所定の低周波成分を除去した画像である。
ユーザインターフェイス240には、表示部240Aと操作部240Bとが含まれる。表示部240Aは、前述した演算制御ユニット200の表示デバイスや表示装置3を含んで構成される。操作部240Bは、前述した演算制御ユニット200の操作デバイスを含んで構成される。操作部240Bには、眼底観察装置1の筐体や外部に設けられた各種のボタンやキーが含まれていてもよい。たとえば眼底カメラユニット2が従来の眼底カメラと同様の筺体を有する場合、操作部240Bは、この筺体に設けられたジョイスティックや操作パネル等を含んでいてもよい。また、表示部240Aは、眼底カメラユニット2の筺体に設けられたタッチパネルモニタなどの各種表示デバイスを含んでいてもよい。
ここで、信号光LSの走査及びOCT画像について説明しておく。
眼底観察装置1の動作について説明する。
図4は、眼底観察装置1の動作の一例を表す。この動作例では、画像処理部230により形成された合成画像を利用してOCT計測を行う場合について説明する。この動作例には、合成画像に基づく被検眼Eと装置光学系との位置合わせ処理と、合成画像に基づく走査領域の設定処理とが含まれる。
まず、観察光源11からの照明光(可視カットフィルタ14により近赤外光となる)で眼底Efを連続照明することにより、眼底Efの近赤外動画像を取得する。この近赤外動画像は、連続照明が終了するまでリアルタイムで得られる。この動画像を構成する各静止画像(フレーム)は、フレームメモリ(記憶部212)に一時記憶され、画像処理部230に逐次送られる。
平滑化処理部231は、制御部210から逐次入力されるフレームに対して平滑化処理を施して各フレームの平滑化画像を形成し、差分処理部232に逐次入力する。
差分処理部232は、平滑化処理部231から逐次入力される平滑化画像と、この平滑化画像の元になったフレームとの差分画像を形成する。そして、差分処理部233は、逐次に形成される差分画像を合成処理部233に逐次入力する。
合成処理部233は、差分処理部232から逐次入力される差分画像と、この差分画像の元になったフレームとの合成画像を形成する。そして、合成処理部233は、逐次に形成される合成画像を制御部210に逐次入力する。
制御部210は、画像処理部230から逐次入力される合成画像に描画されたアライメント視標に基づいて光学系駆動部90と制御することにより、オートアライメントを行う。また、制御部210は、画像処理部230から逐次入力される合成画像に描画されたスプリット視標に基づいて合焦駆動部80を制御することにより、オートフォーカスを行う。
続いて、制御部210は、画像処理部230から逐次入力される合成画像に基づくオートトラッキングを開始する。より具体的には、制御部210は、各合成画像に描画された眼底Efの特徴部位(視神経乳頭、血管、病変部等)を特定し、この特徴部位のフレーム中における位置(座標)が合成画像間において一定になるように光学系駆動部90を移動させる。それにより、眼球運動に起因するフレーム中における画像の動きが抑制され、フレーム中のほぼ同じ位置に特徴部位が描画されることとなる。
制御部210は、現にオートトラッキングが施されている近赤外動画像を表示部240Aにリアルタイムで表示させる。ユーザは、操作部240Bを用いることにより、この近赤外動画像上に走査領域を設定する。設定される走査領域は1次元領域でも2次元領域でもよい。
制御部210は、光源ユニット101や参照駆動部130を制御するとともに、ステップ8で設定された走査領域に基づいて走査駆動部70を制御することにより、眼底EfのOCT計測を行う。画像形成部220は、得られた検出信号に基づいて眼底Efの断層像を形成する。走査態様が3次元スキャンである場合、画像処理部230は、画像形成部220により形成された複数の断層像に基づいて眼底Efの3次元画像を形成する。以上で、この動作例は終了となる。
画像処理部230は、近赤外眼底像から低周波成分を除去して得られた上記合成画像を解析することにより、この合成画像中の特徴部位を特定することができる。この特徴部位としては、眼底組織や病変部がある。この眼底組織としては、視神経乳頭、黄斑部、血管などがある。この特徴部位特定処理は、従来と同様に、画像の輝度に基づく各種画像処理によって実現される。この動作例の画像処理部230は「特定部」として機能する。
画像処理部230は、近赤外眼底像から低周波成分を除去して得られた上記合成画像を解析することにより、この合成画像の画質を判定することができる。この画質としては、フレアの混入の有無などがある。一般に、近赤外眼底像にフレアが混入している場合、(視神経乳頭以外の)極めて明るい画像領域が存在する。画像処理部230は、このような画像領域が合成画像中に存在するか否か判断することにより、フレアの混入の有無を判定する。なお、視神経乳頭に相当する画像領域は略円形ないし略楕円形であり、また、そこから血管が延びていることから、これら特徴を考慮することにより極めて明るい領域が視神経乳頭に該当するかフレアに該当するか識別することができる。この動作例の画像処理部230は「判定部」として機能する。
この動作例では、上記実施形態の要領で合成画像を形成し、かつ、3次元スキャンを行って眼底Efの3次元画像を形成する。この3次元画像は、複数の断層像のスタックデータでもよいし、これに基づくボリュームデータでもよい。画像処理部230は、この3次元画像を眼底Efの深さ方向(z方向)に積算して積算画像を形成する。この積算画像は、眼底Efの表面形態を擬似的に表現した2次元画像である。画像処理部230は、この積算画像と合成画像との位置合わせを行う。この位置合わせは、たとえば、眼底Efの同じ特徴部位に相当する画像領域を両画像中から特定し、特定された特徴部位たちの位置を一致させることにより実行される。
眼底観察装置1の効果について説明する。
この実施形態では、第1の実施形態とは異なる処理によって近赤外眼底像から低周波成分を除去するように構成された眼底観察装置について説明する。
この実施形態に係る眼底観察装置は、画像処理部230を除き、第1の実施形態と同様の構成を有する(図1、図2を参照)。この実施形態の制御系の構成を図6に示す。なお、画像処理部230以外の構成についての説明は省略する。
この実施形態の画像処理部230は、フーリエ変換部234と、マスク処理部235と、逆フーリエ変換部236とを有する。
フーリエ変換部234は、近赤外眼底像に対して2次元フーリエ変換を施すことにより、周波数空間における画像(スペクトル画像と呼ぶことにする)を形成する。この2次元フーリエ変換は、一般的な2次元フーリエ変換だけでなく、たとえば離散コサイン変換のような2次元画像の周波数を求めることが可能な任意の変換処理であってよい。
マスク処理部235は、上記周波数空間において予め設定されたマスク画像をスペクトル画像に合成する。このマスク画像は、たとえば、上記周波数空間における所定の低周波成分を除去するバンドパスフィルタである。より具体的には、このマスク画像は、上記周波数空間における所定の低周波成分のみを除去するハイパスフィルタ、又は、所定の低周波成分と所定の高周波成分とを除去するバンドパスフィルタである。
逆フーリエ変換部236は、マスク処理部235により形成された画像(マスク合成画像と呼ぶことにする)に2次元逆フーリエ変換を施すことにより、実空間において元の近赤外眼底像から低周波成分が除去された画像を形成する。
この実施形態に係る眼底観察装置は、赤外光を用いて眼底Efを撮影する構成と、OCTを用いて眼底Efの断層像を形成する構成と、眼底Efの撮影画像(近赤外眼底像)を解析してこの撮影画像から所定の低周波成分を除去する構成とを有する。低周波成分を除去する処理には、フーリエ変換、マスク処理及び逆フーリエ変換が含まれている。
以上に説明した構成は、この発明を好適に実施するための一例に過ぎない。よって、この発明の要旨の範囲内における任意の変形を適宜に施すことが可能である。
2 眼底カメラユニット
10 照明光学系
30 撮影光学系
43、44 ガルバノミラー
70 走査駆動部
80 合焦駆動部
90 光学系駆動部
100 OCTユニット
130 参照駆動部
200 演算制御ユニット
210 制御部
211 主制御部
212 記憶部
220 画像形成部
230 画像処理部
231 平滑化処理部
232 差分処理部
233 合成処理部
234 フーリエ変換部
235 マスク処理部
236 逆フーリエ変換部
240A 表示部
240B 操作部
E 被検眼
Ef 眼底
Claims (12)
- 被検眼の眼底を撮影する撮影部と、
前記眼底に信号光を照射し、前記眼底による前記信号光の反射光と参照光路を経由した参照光とを干渉させて検出する光学系を含み、当該検出結果に基づいて前記眼底の断層像を形成する形成部と、
前記撮影部による前記眼底の撮影画像を解析して当該撮影画像から所定の低周波成分を除去する解析部と、
を備える眼底観察装置。 - 前記解析部は、
前記撮影画像に対して平滑化処理を施して平滑化画像を形成する平滑化処理部と、
前記平滑化画像と前記撮影画像との差分画像を形成する差分処理部と、
前記撮影部による前記撮影画像と前記差分画像とを合成することにより、前記低周波成分が除去された前記撮影画像を形成する合成処理部と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の眼底観察装置。 - 前記差分処理部は、前記撮影画像及び/又は前記平滑化画像に所定の重みを乗算することにより前記差分画像の形成を行い、
前記合成処理部は、1から前記重みを減算した値で前記差分画像を除算することにより前記合成を行う、
ことを特徴とする請求項2に記載の眼底観察装置。 - 前記重みは0.7以上0.9以下の値であり、
前記差分処理部は、当該値が乗算された前記平滑化画像と前記撮影画像との差分画像を形成することを特徴とする請求項3に記載の眼底観察装置。 - 前記解析部は、
前記撮影画像に対して2次元フーリエ変換を施して周波数空間における画像を形成するフーリエ変換部と、
前記周波数空間において予め設定されたマスク画像を、前記フーリエ変換部により形成された画像に合成するマスク処理部と、
前記マスク処理部により形成された画像に2次元逆フーリエ変換を施すことにより、前記低周波成分が除去された前記撮影画像を形成する逆フーリエ変換部と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の眼底観察装置。 - 前記マスク画像は、前記周波数空間における所定の低周波成分を除去するハイパスフィルタであることを特徴とする請求項5に記載の眼底観察装置。
- 前記マスク画像は、前記周波数空間における所定の低周波成分と所定の高周波成分とを除去するバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項5に記載の眼底観察装置。
- 前記撮影部は、前記撮影を所定の時間間隔で繰り返すことにより、前記眼底の動画像を形成し、
前記解析部は、前記動画像の各フレームを解析して前記低周波成分を除去し、
前記低周波成分が除去された前記動画像に基づいて前記被検眼と前記光学系との位置合わせを行う位置合わせ部を更に備える、
ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の眼底観察装置。 - 前記撮影部は、前記撮影を所定の時間間隔で繰り返すことにより、前記眼底の動画像を形成し、
前記解析部は、前記動画像の各フレームを解析して前記低周波成分を除去し、
前記光学系は、前記眼底に対して前記信号光を走査する走査部を含み、
前記低周波成分が除去された前記動画像に基づいて前記走査部による前記信号光の走査領域を設定する設定部を備え、
前記形成部は、設定された前記走査領域に対する前記信号光に基づく前記干渉光の前記検出結果に基づいて断層像を形成する、
ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の眼底観察装置。 - 前記低周波成分が除去された前記撮影画像を解析して前記撮影画像中の特徴部位を特定する特定部を更に備えることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の眼底観察装置。
- 前記低周波成分が除去された前記撮影画像を解析して前記撮影画像の画質を判定する判定部を更に備えることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の眼底観察装置。
- 前記光学系は、前記眼底に対して前記信号光を走査する走査部を含み、
前記形成部は、前記2次元的な走査により得られた前記検出結果に基づいて複数の前記断層像を形成し、前記複数の断層像に基づいて3次元画像を形成し、前記3次元画像を前記眼底の深さ方向に積算して積算画像を形成し、
前記積算画像と前記低周波成分が除去された前記撮影画像との位置合わせを行う画像位置合わせ部を更に備える、
ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の眼底観察装置。
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