JP2017184787A - 眼科撮影装置および画像処理プログム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】走査型レーザー検眼鏡は、少なくとも1つのレンズを含む対物レンズ系17,50と、レーザー光出射部11から発せられた照明光を対物レンズ系17,50を介して被検眼Eの眼底Erに照射する照射光学系10と、眼底反射光を対物レンズ系17,50を介して受光する受光素子25,27,29を備える受光光学系20と、を含む撮影光学系と、を備え、受光素子25,27,29のいずれかからの信号に基づいて撮影画像を生成する。また、走査型レーザー検眼鏡の制御部は、眼底の正面画像、眼底の正面画像に対する背景画像であって,少なくとも対物レンズ系17,50による反射像を含む背景画像、をそれぞれ取得する撮影制御を行い、更に、眼底の正面画像と背景画像とに基づく背景差分を行うことで、差分画像として、眼底の正面画像において反射像の影響が抑制された画像を生成する。
【選択図】図6
Description
はじめに、図1を参照して、本実施形態における走査型レーザ検眼鏡(SLO:Scanning Laser Opthalmoscope)1の概略構成を説明する。図1に示すように、SLO1は、本体部(装置本体)2と、広角レンズアタッチメント3(以下、「レンズアタッチメント3」と省略する)と、を備える。本実施形態において、本体部2は、SLO1が眼底画像を撮像するうえで主要な光学系(図2参照)と制御系(図9参照)とを有する。また、本実施形態において、レンズアタッチメント3は、本体部2の筐体2aに対し着脱可能に構成される。より詳細には、レンズアタッチメント3は、被検者側の筐体面に対し、着脱される。SLO1は、レンズアタッチメント3の装着状態と、非装着状態とのそれぞれにおいて眼底撮影が可能である。レンズアタッチメント3は、筐体2aに装着されることによって、本体部2にて得られる眼底画像の撮像画角を広角化させる。
次にSLO1の本体部2に設けられた光学系を説明する。図2に示すように、SLO1は、照射光学系10と、受光光学系20と、を有する(まとめて、「撮影光学系」と称す)。つまり、照射光学系10と、受光光学系20と、が、同一の筐体2aに収納される。SLO1は、これらの光学系10,20を用いて眼底画像を撮影する。
眼底に対して照射されるレーザー光が瞳孔によってケラレると、周囲が暗い眼底画像が得られてしまう。これに対し、光スキャナ16aと光スキャナ16bとの間隔aを、次の(1)の数式を満たすように設定することで、ケラレを抑制することができる。
ここで,θは、視野直径を表す角度であり、θoは、走査部16(光スキャナ16a,16b)における光学振り角の全角であり、φは、前眼部における穴開きミラー13の開口の像の直径である。また、kは、発明者の検討の結果求められた定数である。kは、1より大きな値である。発明者の検討の結果、定数kは「1.5」程度の値とすると、他のパラメータが変更されても、ケラレが生じにくいことが確認された。
a・tan(θo/2) ≦ Do ・ (k-1) ・・・(2)
図4から明らかなように、『D=Do+a・tan(θo/2)』の関係が成り立つ。そこで、(2)を置き換え、整理すると、数式(3)を導くことができる。
このように、数式(1)は、前眼部共役位置である中間点Cにおける,見かけ上の光束の太さDが、実際の光束の太さDoのk倍以内とすることを定める条件となる。定数kを「1.5」程度の値として設定することは、この関係に着目し、実際にケラレが生じ難くなる値として、発明者において確認されたものである。
本実施形態のSLO1は、前述のように、共焦点絞り(ピンホール板23)および穴開きミラー13によって、受光素子25,27,29に対し、ノイズ光が入射されることを抑制できる。
図2に示すように、対物レンズ系17は、第1レンズ系17aと、第2レンズ系17bと、を有する。各々のレンズ系17a,17bには、少なくとも1つ以上のレンズが含まれる。第1レンズ系17aは、対物レンズ系17において、レーザー光を旋回点へ向けて折り曲げるための主要なレンズ系である。例えば、図2に示した第1レンズ系17aは、対物レンズ系17におけるレーザ光の主光線高さが最も高くなる位置にて、旋回点Pへ向けて、レーザー光を折り曲げる。また、第1レンズ系17aは、対物レンズ系17の中で、最も被検眼側に配置される。
SLO1は、レンズアタッチメント3を装着する。図6を参照して、レンズアタッチメント3が装着された状態における光学系を説明する。
以上の説明において、穴開きミラー13は、前眼部と共役な位置に配置されるものとして説明した。より好適にノイズ光を抑制するためには、作動距離が適正である場合において、穴開きミラー13が、角膜共役位置となるように配置されてもよい。SLO1が、図3に示すようなアパーチャユニット230を持ち、散乱光撮影用のアパーチャ232,233のいずれかが受光光学系20の光路中に配置される場合に、アパーチャ232,233の開口が大きくなるので、アパーチャ232,233で十分にノイズ光を除去できない場合が考えられる。特に、角膜反射によるノイズ光が、受光素子25,27,29へ導かれやすくなる。これに対し、作動距離が適正である場合に、穴開きミラー13が角膜共役位置となるように配置されていることで、穴開きミラー13において、角膜反射が良好に取り除かれる。
遮光部22は、穴開きミラー13と受光素子25,27,29との間の光路における眼底共役面から外れた位置に設けられている。遮光部22は、眼底共役面からの光を通過させると共に、対物レンズ系17,50のレンズ面からの反射光の少なくとも一部を遮光する。本実施形態において、遮光部22は、受光光学系20の光軸L2の近傍を遮光する。
また、図2に示すように、SLO1は、偏光ユニット45を、受光光学系20に備えていてもよい。偏光ユニット45は、偏光板46(偏向部)と駆動機構46aとを有する。駆動機構46aの駆動制御によって、偏光板46が、穴開きミラー13と受光素子25,27,29との間の光路で挿脱される。対物レンズ系17および第2対物レンズ系51からの反射光が偏向板46で遮光され、且つ、眼底からの光は透過するように偏光板46を透過できる直線偏光の向きが調節されるとよい。対物レンズ系17および第2対物レンズ系51からの反射光の偏光方向は一定である。これに対し、眼底の網膜においては視細胞等が異方性を持つため、眼底反射光は、対物レンズ系17および第2対物レンズ系51からの反射光とは、異なる偏光方向を持つ。このため、偏光板46を光軸L2周りに適宜回転(自転)させることで、上記条件に適合するように偏向板46を調整することができる。このような調整作業は、例えば、製品出荷時に行われてもよい。
以上説明したように、本実施形態では、レンズアタッチメント3の着脱によって、撮影画角が切換わる。つまり、本実施形態では、予め本体部2に設けられた対物レンズ系17と、レンズアタッチメント3に設けられた第2対物レンズ系50と、のうち、対物レンズ系17のみを介して、第1の撮影画角による眼底撮影が行われる。また、対物レンズ系17および第2対物レンズ系50の両方を介して、第1の撮影画角とは異なる第2の撮影画角での眼底撮影が行われる。しかし、撮影画角を切換えるための構成は、必ずしも本実施形態の方式に限定されるものではない。例えば、SLOの本体部に設けられた対物レンズ系において、レンズの位置関係が切換えられることで、撮影画角が切換えられてもよい。この場合、例えば、対物レンズ系に含まれるレンズ間の位置関係が、照射光学系の光軸に沿って切換えられ、これにより撮影画角が切換えられてもよい。また、本体部の被検者側の筐体面に装着されるレンズアタッチメントが交換されることで、撮影画角が切換えられてもよい。この場合、SLOの本体部は、必ずしも対物レンズ系を有していなくてもよい。これらいずれの場合に対しても、本実施形態における対物レンズ系17または第2対物レンズ系50に関して上述した特徴の少なくとも一部が、適用可能である。この場合、いずれの実施形態においても、照射光学系10の少なくとも一部と、受光光学系20の少なくとも一部と、が同一の筐体に収容される。
次に、図9を参照して、SLO1の制御系を説明する。SLO1は、制御部70によっての各部の制御が行われる。制御部70は、SLO1の各部の制御処理と、演算処理とを行う電子回路を有する処理装置(プロセッサ)である。制御部70は、CPU(Central Processing Unit)およびメモリ等で実現される。制御部70は、記憶部71と、バス等を介して電気的に接続されている。また、制御部70は、レーザー光出射部11、受光素子25,27,29、駆動機構14a,46a、走査部16、入力インターフェイス75、およびモニタ80等の各部とも電気的に接続されている。
前述した光学系の特徴によって、対物レンズ系17,第2対物レンズ系50からの反射光による反射像が眼底画像に映り込むことは軽減される。但し、映り込みの抑制効果と、受光素子25,27,29へ導かれる眼底Erからの光の光量とは、トレードオフの関係になるので、対物レンズ系17,第2対物レンズ系50からの反射像の映り込みを許容するような設計解および撮影条件も考えられる。そこで、本実施形態では、上記の反射像の映り込みを、画像処理によっても軽減する。
10 照射光学系
11 レーザー光出射部
17 対物レンズ系
20 受光光学系
50 第2対物レンズ系
70 制御部
71 記憶部
Claims (16)
- 少なくとも1つのレンズを含む対物レンズ系と、光源から発せられた照明光を前記対物レンズ系を介して被検眼に照射する照射光学系と、前記被検眼による前記照明光の反射光を前記対物レンズ系を介して受光する受光素子を備える受光光学系と、を含む撮影光学系と、を備え、前記受光素子からの信号に基づいて撮影画像を生成する眼科撮影装置であって、
被検眼の正面画像を前記撮影画像として得る正面画像撮影手段と、
前記正面画像撮影手段で取得される前記被検眼の正面画像に対する背景画像であって,少なくとも前記対物レンズ系による反射像を含む背景画像を取得する背景画像取得手段と、
前記被検眼の正面画像と前記背景画像とに基づく背景差分を行い、差分画像として、前記被検眼の正面画像において前記反射像の影響が抑制された画像を生成する画像処理手段と、を備える眼科撮影装置。 - 前記背景画像取得手段は、前記対物レンズ系において前記反射像を生じさせるレンズ,の被検眼側を遮光した遮光状態での撮影による前記撮影画像を、前記背景画像として取得する請求項1記載の眼科撮影装置。
- 前記遮光状態を検出する遮光検出手段を有し、
前記背景画像取得手段は、前記遮光検出手段からの検出信号に基づいて前記背景画像を取得する請求項2記載の眼科撮影装置。 - 遮光部材と、前記遮光部材の挿脱に応じて、前記遮光部材によって前記反射像を生じさせるレンズ,の被検眼側を遮光させる閉状態、および、前記反射像を生じさせるレンズ,の被検眼側を遮光させない開状態、の間で切り替えるシャッター機構を備え、
前記遮光検出手段は、前記シャッター機構の開状態から閉状態への切換に基づいて前記遮光状態を検出する請求項3記載の眼科撮影装置。 - 前記背景画像取得手段は、前記正面画像撮影手段による前記被検眼の正面画像の取得後に、前記照明光の出力,受光信号のゲイン,および,前記撮影光学系の視度の少なくともいずれかに関する撮影条件を、前記被検眼の正面画像を取得したときから変更せずに前記遮光状態での撮影を行うことで、前記背景画像を取得する請求項2から4のいずれかに記載の眼科撮影装置。
- 前記背景画像取得手段は、前記照明光の出力,受光信号のゲイン,および,前記撮影光学系の視度,の少なくともいずれかに関する撮影条件を切換えながら前記撮影条件が互いに異なる複数の前記背景画像を、前記遮光状態での撮影を繰り返すことで予め取得し、
前記画像処理手段は、予め取得された複数の背景画像の中から前記撮影条件が前記被検眼の正面画像と対応するものを選択して,前記背景差分を行う請求項2から4のいずれかに記載の眼科撮影装置。 - 前記被検眼の正面画像の撮影時における撮影条件であって、前記照明光の出力,受光信号のゲイン,および,前記撮影光学系の視度の少なくともいずれかに関する撮影条件を示す撮影条件情報を前記被検眼の正面画像と対応付けて取得する撮影条件情報取得手段と、
前記背景画像取得手段は、前記撮影条件情報に基づいて前記撮影条件を調整した状態での撮影によって前記背景画像を取得する請求項2から4のいずれかに記載の眼科撮影装置。 - 前記背景画像取得手段は、前記照明光の出力,および,受光信号のゲイン,の少なくともいずれかに関する撮影条件が,第1の撮影条件であるときの前記背景画像を、少なくとも1つ予め取得し、
前記画像処理手段は、前記正面画像撮影手段によって前記被検眼の正面画像が撮影されたときの撮影条件である第2の撮影条件が、前記背景画像における前記第1の撮影条件と異なる場合、前記被検眼の正面画像および前記背景画像の少なくとも一方におけるコントラストまたは明るさを整合させ、整合後の画像に基づいて前記背景差分を行う請求項2から4のいずれかに記載の眼科撮影装置。 - 前記正面画像撮影手段は、第1波長の照明光である第1照明光,および,前記第1波長とは異なる第2波長を持つ第2照明光,のそれぞれを前記照射光学系から前記被検眼に照射させて、前記第1照明光の反射光に基づく被検眼の第1正面画像と、前記第2照明光の反射光に基づく被検眼の第2正面画像と、を撮影し、
前記背景画像取得手段は、前記第1照明光に基づく背景画像である第1背景画像と、前記第2照明光に基づく背景画像である第2背景画像と、を取得し、
前記画像処理手段は、前記第1正面画像と前記第1背景画像とに基づく第1差分画像,および,前記第2正面画像と前記第2背景画像とに基づく第2差分画像,とを合成して合成差分画像を得る請求項1から8のいずれかに記載の眼科撮影装置。 - 前記正面画像撮影手段は、第1波長の照明光である第1照明光,および,前記第1波長とは異なる第2波長を持つ第2照明光,のそれぞれを前記照射光学系から前記被検眼に照射させて、前記第1照明光の反射光に基づく第1正面画像と、前記第2照明光の反射光に基づく第2正面画像と、を撮影し、
前記背景画像取得手段は、前記第1照明光に基づく背景画像である第1背景画像と、前記第2照明光に基づく背景画像である第2背景画像と、を取得し、
前記画像処理手段は、前記第1正面画像と前記第2正面画像との第1合成画像と、前記第1背景画像と前記第2背景画像との合成画像と、に基づく背景差分によって合成差分画像を得る請求項1から8のいずれかに記載の眼科撮影装置。 - 前記撮影光学系は、眼底画像を撮影画像として得るための光学系であって、
眼底反射光による眼底画像を撮影するための第1撮影モードと、眼底から発せられた蛍光による眼底画像を撮影するための第2撮影モードと、に少なくとも前記光源を制御して切替える切換制御手段を有し、
前記画像処理手段は、前記第1撮影モードにおいて撮影された前記眼底画像に対しては前記背景差分を行い、前記第2撮影モードにおいて撮影された前記眼底画像に対しては前記背景差分を行わない請求項1から10の何れかに記載の眼科撮影装置。 - 前記撮影光学系は、前記撮影画像を第1の画角で撮影するための第1撮影モードと、前記撮影画像を前記第1の画角よりも狭い画角で撮影するための第2撮影モードとに、切り替え可能であり、
前記画像処理手段は、前記第1撮影モードにおいて撮影された前記被検眼の正面画像に対しては前記背景差分を行い、前記第2撮影モードにおいて撮影された前記被検眼の正面画像に対しては前記背景差分を行わない請求項1から10の何れかに記載の眼科撮影装置。 - 前記第1撮影モードにおける前記照明光の出力,および,受光信号のゲインに関する撮影条件の調節幅を、前記第2撮影モードにおける前記調節幅と比べて制限する撮影条件制限手段を有する請求項11又は12記載の眼科撮影装置。
- 前記撮影条件制限手段は、前記正面画像撮影手段によって取得される前記被検眼の正面画像および前記背景画像取得手段によって取得される前記背景画像のそれぞれにおいて、前記対物レンズ系による前記照明光の反射像の領域における輝度が飽和しない範囲で、前記調節幅を制限する請求項13記載の眼科撮影装置。
- 前記正面画像撮影手段と前記背景画像取得手段とは、第1の階調数で表現される前記被検眼の正面画像と前記背景画像とをそれぞれ取得し、
前記画像処理手段は、前記第1の階調数で表現される前記被検眼の正面画像と前記背景画像との背景差分を行い、前記第1の階調数よりも少ない第2の階調数で表現される差分画像を生成する請求項1から14のいずれかに記載の眼科撮影装置。 - 少なくとも1つのレンズを含む対物レンズ系を介して被検眼に照明光を投光し、前記被検眼からの反射光に基づいて被検眼の正面画像を得る眼科撮影装置による撮影画像を処理するための画像処理プログムであって、コンピュータのプロセッサで実行されることにより、
前記眼科撮影装置による前記被検眼の正面画像を取得する第1取得ステップと、
少なくとも前記対物レンズ系による照明光の反射像を含む前記被検眼の正面画像における背景画像を取得する第2取得ステップと、
前記被検眼の正面画像と前記背景画像とに基づく背景差分を行い、差分画像として、前記被検眼の正面画像における前記反射像の影響が抑制された画像を生成する画像処理ステップと、
を前記コンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
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