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技術 眼科撮影装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 三枝昭夫北村健史
出願日 2001年8月21日 (19年3ヶ月経過) 出願番号 2001-250565
公開日 2003年2月25日 (17年9ヶ月経過) 公開番号 2003-052639
状態 特許登録済
技術分野 眼の診断装置 映像信号回路 スタジオ装置 スタジオ装置
主要キーワード リング状開口 関心領域毎 輝度分解能 透過制御 発光タイミング信号 ビット数変換 撮影効率 ストロボ発光タイミング
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年2月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

1回の眼底撮影黄斑部及び視神経乳頭部双方のコントラストの高い画像を得る。

解決手段

S1でフレームメモリ眼底画像データを書き込み、S2で黄斑部の輝度情報を抽出し、S3で輝度情報に基づき黄斑部用ルックアップテーブルを設定する。S4で書き込んだデータを読み出し、S5でデータをルックアップテーブルにより階調変換し、S6でデータをファイルフォーマットに変換し、S7でデータを記録媒体に保存する。S8でデータを黄斑部像としてテレビモニタに表示する。S9では画像データから視神経乳頭部の輝度情報を抽出し、S10で輝度情報に基づいて乳頭部用のルックアップテーブルを設定する。S11でデータを読み出し、S12でルックアップテーブルにより階調変換し、S13でデータをファイルフォーマットに変換する。S14でデータを保存し、S15でデータを乳頭部像として他のテレビモニタに表示する。

概要

背景

従来より銀塩フィルムに代って撮像素子を使用して、被検眼像電子画像として得る眼科装置が知られている。このような眼科装置は、撮影された画像をデジタルデータとして保存すると共に、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置読影を行い易くするための処理を行った後で、画像をテレビモニタに表示して、撮影結果の確認、読影又は画像計測を行う。通常の眼底画像は、輝度レベルが大きく異なる黄斑部及び視神経乳頭部の双方が見えるように調整して撮影され、8ビットのJPEG、BMP等のフォーマットで保存される。

概要

1回の眼底撮影で黄斑部及び視神経乳頭部双方のコントラストの高い画像を得る。

S1でフレームメモリ眼底画像データを書き込み、S2で黄斑部の輝度情報を抽出し、S3で輝度情報に基づき黄斑部用ルックアップテーブルを設定する。S4で書き込んだデータを読み出し、S5でデータをルックアップテーブルにより階調変換し、S6でデータをファイルフォーマットに変換し、S7でデータを記録媒体に保存する。S8でデータを黄斑部像としてテレビモニタに表示する。S9では画像データから視神経乳頭部の輝度情報を抽出し、S10で輝度情報に基づいて乳頭部用のルックアップテーブルを設定する。S11でデータを読み出し、S12でルックアップテーブルにより階調変換し、S13でデータをファイルフォーマットに変換する。S14でデータを保存し、S15でデータを乳頭部像として他のテレビモニタに表示する。

目的

本発明の目的は、上述の課題を解決し、1回の撮影で黄斑部及び視神経乳頭部といった関心領域ごとに、コントラストを上げた画像をそれぞれに生成することにより、撮影効率及び読影効率を向上した眼科撮影装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
5件
牽制数
2件

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請求項1

検眼撮影する撮像手段と、該撮像手段からの出力を保存する画像メモリと、該画像メモリの画像を表示する表示手段とを有する眼科撮影装置において、前記画像メモリのデータを予め設定した設定値に従って変換する変換手段と、該変換手段の設定値を変更する制御手段とを有し、前記変換手段により前記画像メモリの同一画像データを複数の設定値で変換して、それぞれの画像ファイルを生成することを特徴とする眼科撮影装置。

請求項2

前記変換手段は、固視目標位置情報及び左右眼検出手段の出力により決定された黄斑部を含む領域の輝度範囲、又は視神経乳頭部を含む領域の輝度範囲を抽出し、該抽出した範囲のコントラストを強調するように設定する請求項1に記載の眼科撮影装置。

請求項3

前記変換手段は入力の階調数を出力の階調数よりも多くする請求項1に記載の眼科撮影装置。

技術分野

0001

本発明は、眼科医院等において用いられる被検眼像撮像可能な撮像素子を有する眼底カメラなどの眼科撮影装置に関するものである。

背景技術

0002

従来より銀塩フィルムに代って撮像素子を使用して、被検眼像を電子画像として得る眼科装置が知られている。このような眼科装置は、撮影された画像をデジタルデータとして保存すると共に、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置読影を行い易くするための処理を行った後で、画像をテレビモニタに表示して、撮影結果の確認、読影又は画像計測を行う。通常の眼底画像は、輝度レベルが大きく異なる黄斑部及び視神経乳頭部の双方が見えるように調整して撮影され、8ビットのJPEG、BMP等のフォーマットで保存される。

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら上述の従来例において、例えば図9眼底像全体の輝度ヒストグラム図で、横軸は輝度、縦軸頻度を示しており、各ピークは輝度の低い側から順にアパーチャ部A、網膜部B、乳頭部Cを表している。従来の検診目的の撮影では、全画像情報を含む図9の範囲Lを8ビットのデジタルデータに変換して、画像データを取得している。

0004

しかし、実際の読影に必要な領域は診断の目的によって異なり、例えば緑内障診断の場合は視神経乳頭部を主に読影し、糖尿病診断の場合には黄斑部を含む後極部全体を主に読影する。即ち、実際の読影に用いる部分は、視神経乳頭部の場合は範囲Kの画像データを、黄斑部の場合は範囲Iの画像データを読影する。

0005

しかし、通常撮影では全画像情報を含む範囲Lをデジタルデータに変換して画像データを取得しているために、実際の読影に用いる範囲I及び範囲Kの部分の輝度分解能が少なくなるという問題点がある。

0006

また、特開2000−197608号公報に記載されているように、ダイナミックレンジ圧縮を行い、後極部及び視神経乳頭部の双方のコントラストを上げる手法も知られているが、より詳細に診断するためには、それぞれの部位に限定してコントラストを上げることが望ましい。

0007

この問題を解決するために、8ビットを超える分解能量子化を行って画像を出力することも可能であるが、画像のデータ量が増えてその後の再生などの処理が遅くなる。また、汎用ビュアが8ビットを超える画像フォーマットに対応していないことが多いために、ビュアを自在に選択することができなくなり、画像データが扱い難くなってしまう。更に、診断の目的ごとにパーソナルコンピュータ等の画像処理装置で画像処理を行う必要があるために、読影に要する時間が長くなるという問題点がある。

0008

また、関心領域が読影し易いように装置の設定を変えて撮影を行い、8ビットデータの画像を取得することも可能であるが、その場合には複数回の撮影が必要となるために、被検者への負担が増すと共に検査にも時間を要し、検査効率が悪くなるという問題点がある。

0009

本発明の目的は、上述の課題を解決し、1回の撮影で黄斑部及び視神経乳頭部といった関心領域ごとに、コントラストを上げた画像をそれぞれに生成することにより、撮影効率及び読影効率を向上した眼科撮影装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

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、被検眼を撮影する撮像手段と、該撮像手段からの出力を保存する画像メモリと、該画像メモリの画像を表示する表示手段とを有する眼科撮影装置において、前記画像メモリのデータを予め設定した設定値に従って変換する変換手段と、該変換手段の設定値を変更する制御手段とを有し、前記変換手段により前記画像メモリの同一画像データを複数の設定値で変換して、それぞれの画像ファイルを生成することを特徴とする。

発明を実施するための最良の形態

0011

本発明を図1図8に図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。図1は実施の形態の眼底カメラの構成図を示す。被検眼Eの前方には対物レンズ1を配置し、その後方光路上に孔あきミラー2、この孔あきミラー2の孔部に配置した撮影絞り3、一部をフォーカスのために移動可能な撮影レンズ4、可動ミラー5、テレビカメラ等の撮像手段6が順次に配列する。可動ミラー5の反射方向にはハーフミラー7、眼底Erに共役な固視灯8を配置し、ハーフミラー7の反射方向にリレーレンズ9、赤外波長領域感度を有するテレビカメラ10を配置し、テレビカメラ10の出力はテレビモニタ11に接続する。

0012

固視灯8はドットマトリクス状に並んだLEDアレイ、又はLED等のバックライトとドットマトリクス状の液晶シャッタから構成し、二次元任意位置ドットを透過/不透過制御することによって、被検眼Eに対し任意の位置に固視目標呈示する。なお、図示は省略したが、撮影光学系と独立して、固視位置の変動がない外部固視灯を設けて使用することもできる。

0013

また、孔あきミラー2への照明光入射方向に、レンズ12、リング状開口を有する絞り13、可視光閃光を発するストロボ光源14、可視光カットフィルタ15、コンデンサレンズ16、ハロゲンランプ等の可視光を発する観察用光源17を順次に配列する。

0014

撮像手段6の出力はA/D変換部19、フレームメモリ20、ルックアップテーブル21を介して画像制御部22に接続する。画像制御部22は、制御回路23、情報入力手段24、ルックアップテーブル設定部25、表示用メモリ26、27、及び情報記録部28に接続する。そして、表示用メモリ26、27の出力は、それぞれD/A変換部29、30を介してテレビモニタ31、32に接続する。また、ルックアップテーブル設定部25はフレームメモリ20、ルックアップテーブル21に接続する。

0015

また、制御回路23の出力は固視灯8、ストロボ発光制御回路33を介してストロボ光源14に接続し、制御回路23には左右眼検出手段34の出力を接続する。

0016

また、情報記録部28は画像制御部22からの画像データをMO、MD、DVD−RAM、VTRテープハードディスク等の記憶保持可能な記録媒体への書き込み及び読み出しを行う。

0017

このように、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を構成し、更に撮像手段6と共に被検眼Eの眼底Erを撮像する眼底撮像光学系を構成する。また、可動ミラー5、ハーフミラー7、フィールドレンズ9、テレビカメラ10、テレビモニタ11により、撮影者に眼底像を呈示する観察光学系を構成し、観察用光源17から孔あきミラー2に至る光路により、照明光学系を構成する。

0018

先ず、撮影者は撮影前に被検者の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を、情報入力手段24から画像制御部22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を位置させ、眼底撮影のためのアライメントを行う。

0019

観察用光源17を点灯すると、その光束はコンデンサレンズ16により集光され、可視光カットフィルタ15により赤外光になった観察光は、ストロボ光源14、絞り13、レンズ12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、対物レンズ1を通り、被検眼Eの瞳Epを介して眼底Erを照明する。

0020

観察光で照明された眼底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9を通ってテレビカメラ10に達する。赤外光に感度を有するテレビカメラ10は、受光した眼底像をテレビ信号に変換してテレビモニタ11に出力する。撮影者はこのテレビモニタ11に呈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。

0021

次に、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、図示しない撮影スイッチを操作して静止画撮影を行う。撮影スイッチの入力を検知した制御回路23は、可動ミラー5を跳ね上げ光路外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14に対する発光タイミング信号を待つ。

0022

ここで、テレビカメラ10と同期を取ったストロボ光源14による発光タイミング信号について説明する。ストロボ発光静止画像を撮影する場合に、眼底像のように比較的動きの少ない画像を対象とする際には、なるべくは高解像度で撮影するために、通常はCCD等の撮像素子のフレーム蓄積モードによってテレビカメラ10を駆動している。

0023

図2ストロボ露光による画像取込みイミングを示す。フレーム蓄積モードの場合には、1フレームは第1と第2の2つのフィールドから構成され、その各フィールド画像光蓄積期間は、各フィールド画像出力の直前の1フレーム期間になる。即ち、2つのフィールドの蓄積期間は1フィールド分ずれている。このために、1回のストロボ発光で1フレーム画像を取得するためには、1フレームを構成する2フィールドに共通の蓄積期間中に、ストロボ光源14を発光させなければならない。画像制御部22は図2のAに示すタイミングで、ストロボ発光タイミング信号を制御回路23に出力する。

0024

制御回路23は画像制御部22からストロボ光源14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33に発光信号送り、ストロボ光源14を発光する。ストロボ光源14から発した光束は、観察光と同様に絞り13のリング状開口を通過し、レンズ12を通り孔あきミラー2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、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はテレビ信号をA/D変換部19に出力する。

0025

画像制御部22は撮像手段6が出力する1フレーム分のテレビ信号をストロボ発光と同期をとり、A/D変換部19によりデジタルデータに変換した後に、フレームメモリ20に取り込む。このとき、A/D変換時のビット数は、通常のカメラSN比は60dB以上であることから、最終的なファイルとして出力する際の8ビットより多いビット数である10ビットで変換を行う。

0026

図3は撮影以降の手順のフローチャート図であり、得られた画像データに対してルックアップテーブル21を書き換えることによって、複数の画像データを出力するための手順を示している。ステップS1でフレームメモリ20に眼底画像データを書き込む。次に、ステップS2でフレームメモリ20内の画像データから黄斑部の輝度情報を抽出し、ステップS3でステップS2で抽出した輝度情報に基づき黄斑部用のルックアップテーブル21を設定する。

0027

ステップS4でフレームメモリ20に書き込んだデータを読み出す。ステップS5でステップS4で読み出したデータを、ルックアップテーブル21を通して階調変換し、ステップS6でステップS5で階調変換したデータを、予め設定されたファイルフォーマットに変換して、ステップS7ではステップS6でファイルフォーマットに変換したデータを記憶記録部28の記録媒体に保存する。ステップS8でステップS5で階調変換したデータを表示用メモリ26に転送し、D/A変換部29においてD/A変換して、テレビモニタ31に表示する。

0028

ステップS9では、フレームメモリ20内の画像データから視神経乳頭部の輝度情報を抽出し、ステップS10でステップS9で抽出した輝度情報に基づいて、視神経乳頭部用のルックアップテーブル21を設定する。ステップS11でフレームメモリ20に書き込んだデータを読み出し、ステップS12ではステップS11で読出したデータをルックアップテーブル21を通して階調変換し、ステップS13でステップS12で階調変換したデータを、予め設定されたファイルフォーマットに変換する。

0029

ステップS14では、ステップS13でファイルフォーマットに変換したデータを記憶記録部28で保存し、ステップS15でステップS12で階調変換したデータを表示用メモリ27に転送し、D/A変換部30においてD/A変換してテレビモニタ32に表示する。以上の手順によって、1回の撮影で黄斑部と視神経乳頭部のコントラストを上げた2枚の画像が得られる。

0030

先ず、画像データから黄斑部の輝度情報を抽出する。眼底Er上の関心領域である黄斑部と視神経乳頭部は、左右眼検出手段34及び固視目標の位置情報から予測が可能であることから、ルックアップテーブル設定部25は、左右眼検出手段34及び固視灯8の表示位置情報から黄斑部を含む領域を予測し、その領域の輝度情報を取得する。

0031

図4は固視灯8に固視目標を呈示して、眼底Erの後極部を画像中心とすることにより得られる左眼の眼底像を示す。また、図4の領域Q、Pはそれぞれ左右眼検出手段16と固視目標の位置に基づいて決定される黄斑部、視神経乳頭部を含む領域である。

0032

図5は眼底像全体と図4の領域P及び領域Qの画像データのヒストグラム図であり、横軸は輝度、縦軸は頻度を示し、実線は眼底像全体の輝度分布である。そして、破線で囲むMのハッチング部分の分布が領域Qの輝度分布を表し、領域Qの最大輝度及び最小輝度から黄斑部の輝度範囲Iを抽出する。また、Nの分布が領域Pの輝度分布を表し、領域Pの最大輝度及び最小輝度から、視神経乳頭部の輝度範囲Kを抽出する。

0033

次に、ルックアップテーブル21を設定する。ルックアップテーブル設定部25は、関心領域である黄斑部及び出血斑のコントラストを上げるようなルックアップテーブル21、即ち輝度範囲Iの部分を強調するようなルックアップテーブル21を作成する。

0034

図6は輝度範囲Iの部分を強調するよう設定したルックアップテーブル21を示し、D、Eはそれぞれ図5のD、Eに相当する。ここで、ルックアップテーブル21の入力ビット数を、出力ビット数よりも多くするように、例えばA/D変換時のビット数である10ビット入力に対して、8ビットを出力するように構成することによって、ビット数変換による関心領域の情報の損失を少なくすることができる。

0035

このようにして設定したルックアップテーブル21を通して、フレームメモリ20内の眼底画像データの階調変換を行う。また、画像制御部22は必要に応じて、フレームメモリ20の画像データをルックアップテーブル21で階調変換した後に、画像表示メモリ26に書き込み、書き込まれた画像データをD/A変換部29でD/A変換して、テレビモニタ31に出力することにより、撮影者が画像を確認することができる。

0036

階調変換された画像データは、bmpなどの画像フォーマット又は設定された圧縮率画像圧縮を行い、Jpegなどの画像フォーマットに変換する。このとき、画像制御部22は撮影後の撮影機器から左右眼情報等の撮影情報を読み込み、先の患者情報と合わせて、フレームメモリ20の撮影画像と関連付けた付帯情報として扱う。なお、この付帯情報を画像データと分けてテキスト情報として扱ってもよいし、画像フォーマットのタグ領域に書き込むこともできる。

0037

このようにして、糖尿病診断などに使用するための黄斑部及び出血斑のコントラストを上げた画像を取得することができる。

0038

次に、画像データから視神経乳頭部の輝度情報を抽出する。視神経乳頭部も黄斑部の場合と同様に、左右眼検出手段34及び固視目標の位置情報から予測が可能であることから、ルックアップテーブル設定部25は左右眼検出手段34及び固視灯8の表示位置情報から視神経乳頭部を含む領域を予測して、その領域の輝度情報を取得する。

0039

次に、ルックアップテーブル21を設定する。ルックアップテーブル設定部25は、関心領域である視神経乳頭部のコントラストを上げるようなルックアップテーブル21、即ち輝度範囲Kの部分を強調するようなルックアップテーブル21を作成する。

0040

図7は輝度範囲Kの部分を強調するように設定されたルックアップテーブル21を示し、図7のF、Gはそれぞれ図5のF、Gに相当する。このようにして設定したルックアップテーブル21を通して、フレームメモリ20内の眼底画像データの階調変換を行う。階調変換された画像データは、予め設定された画像フォーマットに変換され、先の患者情報と合わせて、画像制御部22により情報記録部28へ第2の画像として書き込みが行われる。また、画像制御部22は必要に応じて、フレームメモリ20の画像データをルックアップテーブル21で階調変換した後に、画像表示メモリ27に書き込み、書き込まれた画像データを、D/A変換部30においてD/A変換して、テレビモニタ32に出力することにより、撮影者は画像を確認することができる。

0041

なお本実施の形態では、撮影画像表示手段として、2系統の表示用メモリ26、27、D/A変換部29、30及びテレビモニタ31、32を使用したが、撮影画像表示手段を1系統のみとし、図示しない設定スイッチによって、ステップS7又はステップS13のステップの実行を省略してもよい。例えば、ステップS13のステップの実行を省略するようにスイッチを設定し、撮影時にはステップS7のステップで生成された黄斑部及び後極部の見易い画像のみを表示しながら撮影を継続してもよい。

0042

また本実施の形態では、ステップS2において、図5に示すヒストグラム図の範囲Iの部分を強調するようなルックアップテーブル21を作成したが、関心領域として、黄斑部を含む後極部全体を強調するようなルックアップテーブル21、即ち領域Qの最小輝度及び領域Pの最小輝度を用いて、図8に示すようなヒストグラム図の範囲I及び範囲Jの部分を強調するように、ルックアップテーブル21を設定してもよい。なお、図8に示すD、Fはそれぞれ図5のD、Fに相当する。

0043

更に、1回の撮影で生成される複数の画像ファイルのファイル名を、「検診番号+ルックアップテーブル番号.JPG」のように付ければ、撮影後の画像ファイルの扱いが好適に行えるようになる。

発明の効果

0044

以上説明したように本発明に係る眼科撮影装置は、関心領域毎に装置の設定を変えて複数回の撮影を行うことなく、1回の撮影で黄斑部及び視神経乳頭部といった関心領域毎に、コントラストを上げた複数の画像を生成することができるので、検査効率を落とすことなく診断能を上げることが可能となる。更に、画像処理を行う必要がなくなると共に、関心領域別読影医を変えることも容易なので、読影効率を向上することができる。

図面の簡単な説明

0045

図1実施の形態の眼科撮影装置の構成図である。
図2ストロボ露光による画像取込みタイミングの説明図である。
図3画像データ出力手順のフローチャート図である。
図4眼底像の説明図である。
図5眼底像全体の輝度のヒストグラム図である。
図6黄斑部を強調したルックアップテーブルのグラフ図である。
図7視神経乳頭部を強調したルックアップテーブルのグラフ図である。
図8後極部全体を強調したルックアップテーブルのグラフ図である。
図9従来例の眼底像全体の輝度のヒストグラム図である。

--

0046

1対物レンズ
2孔あきミラー
5可動ミラー
6撮像手段
8固視灯
10テレビカメラ
11、31、32テレビモニタ
14ストロボ光源
15可視光カットフィルタ
17観察用光源
20フレームメモリ
21ルックアップテーブル
22画像制御部
23制御回路
24情報入力手段
26、27表示用メモリ
28情報記録部
34左右眼検出手段

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