(57)【要約】【課題】眼底カメラ光学系で生ずる倍率色収差のみならず、撮影対象である眼球光学系で発生するものを含んだ倍率色収差を補正した場合に生じる解像度の低下を抑える。【解決手段】撮像素子１９は、複数色の色フィルタを介して前記眼底からの反射光を入射し、眼底像を撮像する。画像信号処理部２３は、眼底の撮影時における合焦状態に応じて、複数色のうちの所定の色の画素値の座標を基準座標として他の色の画素値の座標を変換し、座標変換後における他の色の画素値に基づいて、当該画素値に対応する座標変換前の座標における他の色の画素値を算出する。そして、画像信号処理部２３は、所定の色の画素値に基づいて、所定の色における他の座標の画素値を補間し、画素値が補間された所定の色の画素値と、座標変換前の座標における他の色の画素値とに基づいて、他の色における他の座標の画素値を補間する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検眼の眼底を照明する照明手段と、
複数色の色フィルタを介して前記眼底からの反射光を入射し、眼底像を撮像する撮像手段と、
前記眼底の撮影時における合焦状態に応じて、前記複数色のうちの所定の色の画素値の座標を基準座標として他の色の画素値の座標を変換する座標変換手段と、
座標変換後における前記他の色の画素値に基づいて、当該画素値に対応する座標変換前の座標における前記他の色の画素値を算出する算出手段と、
前記所定の色の画素値に基づいて、前記所定の色における他の座標の画素値を補間する第１の補間手段と、
前記第１の補間手段により画素値が補間された前記所定の色の画素値と、前記算出手段により座標変換前の座標における前記他の色の画素値とに基づいて、前記他の色における他の座標の画素値を補間する第２の補間手段とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記所定の色は、前記撮像手段において前記複数色のうち最も画素数の多い色であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記座標変換手段は、標準的な色収差を有する眼球光学系モデルと前記眼球光学系モデルに光軸が一致するように配置された眼底カメラ光学系の設計データとを用いて生成された座標変換関数を用いて座標変換を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記座標変換手段は、既知の光学系で撮影された複数の被検眼視度の人眼画像から推定される倍率色収差の補正量に基づいて生成された座標変換関数を用いて座標変換を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記撮像手段の撮像範囲を規定するマスクをかけるマスク手段を更に有し、
前記座標変換手段は、前記マスクがかけられた部分以外の画素値に対して座標変換を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記座標変換手段は、ＩＯＬ眼に対応した座標変換を行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記座標変換手段は、前記被検眼の光軸が前記撮像手段の光軸と一致しない場合に対応する座標変換を行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記座標変換手段は、前記被検眼の光軸の方向に応じて異なる座標変換を行うことを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記被検眼の光軸の方向を固視灯の位置から検出する検出手段を更に有することを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記被検眼の光軸の方向を乳頭位置と左右眼区別とから検出する検出手段を更に有することを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
被検眼の眼底を照明する照明手段と、複数色の色フィルタを介して前記眼底からの反射光を入射し、眼底像を撮像する撮像手段とを有する画像処理装置によって実行される画像処理方法であって、
前記眼底の撮影時における合焦状態に応じて、前記複数色のうちの所定の色の画素値の座標を基準座標として他の色の画素値の座標を変換する座標変換ステップと、
座標変換後における前記他の色の画素値に基づいて、当該画素値に対応する座標変換前の座標における前記他の色の画素値を算出する算出ステップと、
前記所定の色の画素値に基づいて、前記所定の色における他の座標の画素値を補間する第１の補間ステップと、
前記第１の補間ステップにより画素値が補間された前記所定の色の画素値と、前記算出ステップにより座標変換前の座標における前記他の色の画素値とに基づいて、前記他の色における他の座標の画素値を補間する第２の補間ステップとを含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】
被検眼の眼底を照明する照明手段と、複数色の色フィルタを介して前記眼底からの反射光を入射し、眼底像を撮像する撮像手段とを有する画像処理装置によって実行される画像処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記眼底の撮影時における合焦状態に応じて、前記複数色のうちの所定の色の画素値の座標を基準座標として他の色の画素値の座標を変換する座標変換ステップと、
座標変換後における前記他の色の画素値に基づいて、当該画素値に対応する座標変換前の座標における前記他の色の画素値を算出する算出ステップと、
前記所定の色の画素値に基づいて、前記所定の色における他の座標の画素値を補間する第１の補間ステップと、
前記第１の補間ステップにより画素値が補間された前記所定の色の画素値と、前記算出ステップにより座標変換前の座標における前記他の色の画素値とに基づいて、前記他の色における他の座標の画素値を補間する第２の補間ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検眼の眼底像を撮像するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医用画像データを撮像した際の撮像光学系の撮像条件に基づいて補正関数を作成し、その補正関数を基に医用画像データを補正する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような従来技術では、主に眼底カメラ光学系で発生する歪曲収差の補正を主眼としていた。ここで、歪曲収差は光軸を中心とした同心の変形であるため、画像の中心である光軸に対して同心円の補正を行うことになる。また、撮像条件として被検眼の乱視まで考慮した場合、この補正は同心円（回転対称）ではなくなるものの、乱視軸に対して線対称な補正を行うことが特許文献１に記載されている。さらに、歪曲収差をＲＧＢの各色を対象に行うことにより、眼底カメラが有する倍率色収差の補正が可能なことが特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−８１８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１には、眼底カメラが有する倍率色収差の補正方法についての具体的な記載はない。またこの補正は、ＲＧＢ画像平面の全ての画素が生成された後の補正を前提としており、単板式カメラを用いた画素補完プロセスを考慮した補正方法については言及されていないため、必ずしも元画像の解像度を維持できるとは限らなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、単板式カメラを用いた画素補完プロセスを考慮して、眼底カメラ光学系で生ずる倍率色収差のみならず、撮影対象である眼球光学系で発生するものを含んだ倍率色収差を補正した場合に生じる解像度の低下を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の画像処理装置は、被検眼の眼底を照明する照明手段と、複数色の色フィルタを介して前記眼底からの反射光を入射し、眼底像を撮像する撮像手段と、前記眼底の撮影時における合焦状態に応じて、前記複数色のうちの所定の色の画素値の座標を基準座標として他の色の画素値の座標を変換する座標変換手段と、座標変換後における前記他の色の画素値に基づいて、当該画素値に対応する座標変換前の座標における前記他の色の画素値を算出する算出手段と、前記所定の色の画素値に基づいて、前記所定の色における他の座標の画素値を補間する第１の補間手段と、前記第１の補間手段により画素値が補間された前記所定の色の画素値と、前記算出手段により座標変換前の座標における前記他の色の画素値とに基づいて、前記他の色における他の座標の画素値を補間する第２の補間手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、単板式カメラを用いた画素補完プロセスを考慮して、眼底カメラ光学系で生ずる倍率色収差のみならず、撮影対象である眼球光学系で発生するものを含んだ倍率色収差を補正した場合に生じる解像度の低下を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る眼底カメラの構成を示す図である。
【図２】位置及びピント合わせを行うための表示画面の例を示す図である。
【図３】一般的な三色カラーフィルタの配置状態とＲＧＢの各色フィルタの分光透過率を示す図である。
【図４】本発明の実施形態における画素補間演算の方法を説明するための図である。
【図５】画像信号処理部の構成を示す図である。
【図６】眼底画像の倍率色収差を説明するための図である。
【図７】固視灯によい誘導される被検眼の視線方向を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した好適な実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る眼底カメラの構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る眼底カメラは、観察用光源１及び撮影用光源３から対物レンズ１３に至る光路上には、観察用光源１の先にリング状の開口を有する絞り５、撮影用光源３の先にリング状の開口を有する絞り２がそれぞれ配置され、ミラー４に至る。ミラー４の先には、リレーレンズ６、ミラー７、リレーレンズ１１、孔あきミラー１２が順次に配列され、眼底照明光学系０１を構成する。なお、本実子形態に係る眼底カメラは、本発明の画像処理装置の適用例となる構成である。
【００１１】
ミラー７の反射方向には、２穴絞り３６、レンズ８、合焦用指標９、合焦用指標光源１０が配置され、合焦用指標投影光学系０３を構成する。合焦用指標投影光学系０３は、合焦レンズ１４と連動して図中Ａの方向へ動き、被検眼の眼底Ｅｒに合焦用指標を投影し、静止画撮影時には図中Ｂの方向へ動き、照明光学系０１上から退避される。
【００１２】
孔あきミラー１２の透過方向の光路上には、合焦レンズ１４、撮影レンズ１５、撮像部２０が配置される。撮影レンズ１５、撮像部２０の間には斜設された部分反射ミラー３８が配置される。被検眼の視線を固定させるために被検者に固視させる固視灯光路が用意されている。固視灯光路の撮像部２０と略共役位置にはＬＥＤアレイで形成された複数の固視灯光源３９が配置されており、制御部２５に接続されている。固視灯光源３９は、固視灯位置変更スイッチ３６により入力された位置のＬＥＤ一つが点灯するよう制御される。また、合焦レンズ１４はレンズ位置を検出可能なレンズ位置検出器３７に接続され、レンズ位置検出器３７の出力も制御部２５に接続されている。孔あきミラー１２には光ファイバ１７を通じて位置合わせ用指標光源１８が接続されている。以上の構成が眼底撮影光学系０２である。
【００１３】
撮像部２０内には、撮像素子１９、三色波長分解部１６が配置され、三色波長分解部１６の直前には撮像範囲を規定する実体マスク４０が接着されている。さらに撮像部２０の出力は画像信号処理部２３、画像を表示する表示器２４へ順次接続されている。観察用光源１は観察用光源駆動回路２７へ接続される。撮影用光源３は撮影用光源駆動回路２６へ接続される。合焦用指標光源１０は合焦用指標光源駆動回路２２へ接続される。位置合わせ用指標光源１８は位置合わせ用指標光源駆動回路２１へ接続される。なお、位置合わせ用指標光源駆動回路２１、合焦用指標光源駆動回路２２、画像信号処理部２３、撮影用光源駆動回路２６、観察用光源駆動回路２７、入力部２８、記録部３４、固視灯位置変更スイッチ３６は制御部２５に接続されている。
【００１４】
次に、眼底観察時の動作について説明する。制御部２５は、観察用光源１を点灯、調光するために観察用光源駆動回路２７を駆動するとともに、固視灯光源３９のうちの１つを固視灯として点灯する。被検者にこの固視灯を注視させることで眼底上の撮影部位を決定することができる。観察用光源１を出射した光束は、リング状の開口を有する絞り５、ミラー４を通過する。ここで、観察用光源１は８５０ｎｍに中心波長を持つ近赤外ＬＥＤで構成されており、ミラー４は赤外光を透過し、可視光を反射するダイクロイックミラーとしているため、観察用光源１を出射した光束はミラー４を通過する。ミラー４を通過した光束は、リレーレンズ６、ミラー７、リレーレンズ１１を通り、孔あきミラー１２の周辺で反射し、対物レンズ１３、被検眼Ｅの角膜Ｅｃ、瞳Ｅｐを通り眼底Ｅｒを照明する。
【００１５】
制御部２５は、合焦用指標光源１０を点灯するために合焦用指標光源駆動回路２２を駆動する。合焦用指標光源１０は合焦用指標９を照明し、合焦用指標９の像はレンズ８を通過し、ミラー７で反射して観察用光源１からの光束に重畳して被検眼Ｅの眼底Ｅｒに投影される。合焦用指標光源１０は、８５０ｎｍに中心波長を持つ近赤外ＬＥＤで構成されている。
【００１６】
照明された眼底像及び合焦用指標像は、被検眼Ｅの瞳Ｅｐ、角膜Ｅｃ、対物レンズ１３、孔あきミラー１２の孔の中を通り、合焦レンズ１４、撮影レンズ１５を通過し、撮像部２０内の三色波長分解部１６を通り、撮像素子１９に入射して結像される。
【００１７】
制御部２５は、位置合わせ用指標光源１８を点灯するために位置合わせ用指標光源駆動回路２１を駆動する。位置合わせ用指標光源１８は光ファイバ１７、対物レンズ１３を通じて被検眼Ｅの角膜Ｅｃを照射する。その反射光は、観察用光源１及び合焦用指標光源１０の眼底からの反射光と重畳して撮像素子１９に結像される。ここで位置合わせ用指標光源１８は、８５０ｎｍに中心波長を持つ近赤外ＬＥＤで構成されている。
【００１８】
撮像素子１９では、結像した眼底像、合焦用指標像、位置合わせ用指標像に対して光電変換が行なわれる。そして画像信号処理部２３は、撮像素子１９からのデータの読み出し及び増幅を行う。これにより、動画であるデジタル画像データが生成され、表示部２４に表示される。その様子を図２に示す。図２（ａ）は、位置及びピントがずれている様子を示しており、操作者はこの画像を見ながら不図示の操作部により眼底カメラを前後、左右、上下に移動して被検眼の眼底像の位置合わせを行う。また、合焦用指標投影光学系０３が合焦レンズ１４と連動して図中Ａの方向に移動することによりピント合わせが行われる。図２（ｂ）は、位置合わせ用指標と位置合わせ用指標サークルとが一致して位置合わせが完了し、また合焦用指標が一直線になりピント合わせが完了した状態を示している。なお、眼底像の外側の斜線部分４０´は、三色波長分解部１６の直前に接着された撮像範囲を規定する実体マスク４０の像である。被検眼の前眼部で発生する反射光及び散乱光をカットし、フレア・ゴーストが混入しない範囲の眼底像のみを記録する役割を有する。
【００１９】
ここで、撮像部２０の構成及び観察時の動作について詳細に説明する。撮像部２０内の撮像素子１９には、撮像素子１９の各画素に一致するようにモザイク状に配置された、赤（以下、Ｒと称す）、緑（以下、Ｇと称す）、青（以下、Ｂと称す）の三色波長分解部１６が配置されている。画像信号処理部２３は、撮像素子１９からの各画素のデータを読み出して増幅を行い、全画素値を算出して画像データを生成する。
【００２０】
ここで、画像データ生成時の各画素値の演算について詳細に説明する。図３（ａ）は、一般的な三色カラーフィルタの配置状態を示している。撮像部２０の各画素には、図３（ｂ）に示す分光透過率を有するＲＧＢの各色フィルタが配置され、対応する画素が各色フィルタに割り当てられる。各画素に用意された各フィルタは可視域である７００ｎｍより長い波長の近赤外光（ここでは８５０ｎｍ）にも感度を有することになり、この出力を用いて、前述の眼底観察が行われることになる。一般的には、特定の色要素（例えばＧ）に割り振られた画素から、その他の色要素（例えばＲＢ）に割り当てられた画素の特定の色要素の画素値（Ｇ）が作成され、ＲＧＢ各色の平面画像データが生成される。これに対し、本実施形態では、観察時に使用されている波長は８５０ｎｍであり、且つその波長においてＲＧＢの各色フィルタはほぼ同一の透過率を有する。従って、画像信号処理部２３は各画素を逐次読み出し、そのままモノクロの画像信号を作り出してもよい。
【００２１】
次に、眼底撮影時の動作について説明する。操作者は、表示器２４に表示された図２（ａ）に示すような画像を見ながら位置合わせ、ピント合わせを行い、位置とピントとが合ったところで入力部２８に構成される撮影スイッチを押す。これにより、制御部２５は、フォーカスレンズ１４の位置をレンズ位置検出器３７に検知させ、位置合わせ用指標光源駆動回路２１、合焦用指標光源駆動回路２２を駆動して、合焦用指標光源１０、位置合わせ用指標光源１８を消灯する。そして制御部２５は、合焦用指標投影光学系０３をＢの方向へ駆動し、光路外へ退避させた後、撮影用光源駆動回路２６を駆動して撮影用光源３を発光させる。
【００２２】
撮影用光源３を出射した光束は、リング状の開口を有する絞り２を通過し、ミラー４で反射し、以降、観察用光源と同じ経路で被検眼Ｅの眼底Ｅｒを照明する。そして、その反射光である眼底像は撮像素子１９に導かれ、結像する。ここで撮影用光源３は可視光であり、ミラー４は赤外光を透過し、可視光を反射するダイクロイックミラーとしてあるため、撮影用光源３を出射した可視光領域のみの光束がミラー４で反射する。
【００２３】
撮像素子１９では光電変換が行われ、画像信号処理部２３によって静止画であるＲＧＢ平面の画像データからなる眼底画像データが生成され、表示部２４へ表示されると同時に、制御部２５経由で記録部３４へ眼底画像データが記録される。その際の画像信号処理部２３の動作の概念を図４及び図５を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
図５は、画像信号処理部２３の詳細な構成を示す図である。図３（ａ）に示す画素配列を有する撮像素子１９から読み出し部２３１により読み出された画素データは演算部２３２を経由し、仮想メモリ２３４に設けられたＲＧＢ各色に対応するＲ平面メモリ２３５、Ｇ平面メモリ２３６、Ｂ平面メモリ２３７に配される。このときの各平面メモリ上の画素値の状態が図４の４０１〜４０３に示されている。４０１がＲ平面メモリ２３５の配置を示し、４０２がＧ平面メモリ２３６の配置を示し、４０３がＢ平面メモリ２３７の配置を示している。即ち、図４の４０１〜４０３においては、各色要素に対応しているフィルタが配された画素位置にその画素の画素値が埋め込まれた状態を示している。このとき、他の色要素で撮像された画素に対する画素値（例えば、Ｒ平面におけるＧ０１の座標位置のＲの画素値等）はまだ空白のままである。
【００２５】
次に演算部２３２は、倍率色収差補正のための座標補正位置を記憶している補正記憶部２３３から、撮影時に検出した合焦レンズ位置に対応して被検眼の視度に応じた座標変換関数、即ち、基準色要素（本実施形態では、最も画素数の多いＧに相当する）に対するその他の色要素（本実施形態では、ＲＢに相当する）の座標変換関数を読み出し、配置されている画素の補正後の座標を算出する。さらに演算部２３２は、この補正後の座標を有する周囲の画素値から元の基準座標に相当する画素値を算出し、画素値の書き換えを実行する。この概念を示したものが図４の４０４、４０６となる。即ち、図４の４０１の時点でのＲ２２（図４の４０４ではＲ２２´と表記）の画素値の決定は、座標軸の原点、即ち撮像画面の中心であるＯに対し、同一経線上にあるＲ２２とＲ４４に一度図４の４０４に示したＲ２２、Ｒ４４に位置する座標変換を施し、Ｒ２２、Ｒ４４の補正後の座標を得る。このとき、Ｒ００の座標が補正後の基準座標値であり、Ｒ００´の座標が元の基準座標値であり、両者の距離ΔＢが補正すべき倍率色収差量に相当する。その後、演算部２３２は、この両者の座標変換後の座標から線形補間演算等により元の基準座標上の画素値Ｒ２２´を算出することになる。説明においては簡略化のために同一経線上にあるＲ２２、Ｒ４４を例に挙げて説明したが、同一経線上にない場合には、対称画素近傍にある対称画素を囲む４つの周辺画素から算出すればよいことになる。Ｂ平面に対する画素補間の考え方も同様であるが、図４の４０６では、図４の４０４で示したＲ平面が倍率色収差により原点から近い距離で撮像されているのに対して、逆方向にずれていることを示している。
【００２６】
以上の演算により倍率色収差が補正された画像データが各画像平面に配されることになる。補正記憶部２５３に用意されている座標変換関数は、例えば以下のように作成された複数の関数からなる。
【００２７】
先ず、基準（正視）座標変換関数の作成方法について説明する。
標準的色収差を有する眼球光学系モデル、それに光軸が一致するよう配置された眼底カメラ光学系の設計データを用意する。これに対し、演算部２３２は、使用する光源の標準の分光分布と光学系の透過率、三色分解手段である各色フィルタ特性を加味した分光分布ウエイトを有する複数の波長によりなる多数光線追跡による点像強度分布シミュレーションにより、各像位置におけるＲＧＢ各々の点像の重心位置を求める。求めたＲＢの点像重心位置と基準であるＧの点像重心位置との差分が補正量となる。本実施形態ではこの補正値の計算に点像強度分布の重心を用いたが、中央値を採用しても、またはＲＢに対し組み合わせて使用してもよい。さらには合成した点像強度分布の最大値が最大になるよう補正値を決定することも可能である。この際、連続的な像高全てを計算する必要なく、複数の像高について計算し、その間は補間によって決定すれば十分である。また、この補間は前もって計算し、各画素に対応させるＬＯＴの形式で補正記憶部２５３に用意してもよいし、実際に補正する際、逐次演算部２３２が計算する方法をとってもよい。さらにＧの点像重心位置との差分そのものを補正量としてもよいが、被検眼の個人差により過補正になることを避けるため、予め少なめに見積もっておく等の味付けは可能である。当然、被検眼には個人差があるため、厳密な補正量が必要であるわけでなく、このような味付けを行なっても程度の差はあるとはいえ、画像改善効果があることは変わらない。重要なことは眼底カメラの光学系でのみ発生する色収差を対象にするのではなく、被写体である被検眼の光学系も加味した補正を行うことにある。
【００２８】
次に、被検眼視度（合焦状態）に対する座標変換関数の作成方法について説明する。
被検眼が正視でない場合の眼球光学系モデルは確立していない。従って本実施形態では、既知の光学設計値がある眼底カメラと既知のフィルタ設計値がわかっている撮像手段で実写した様々な被検眼視度の人眼画像から必要な倍率色収差の補正量を推定したものを用いている。図６にその補正値を決定する方法の例を示す。図６（ａ）は視度がわかっている被検眼に対してほぼ光軸を合わせて実写したカラー画像である。ここで画面中心Ｏからの経線に垂直な血管の経線上の矢印Ａの領域の各ＲＧＢ平面の画素値をプロットしたものが図６（ｂ）であり、ここで血管は濃い赤であるので図示の如くのプロファイルを有する。血管の位置は各プロットのボトムＢｂ、Ｇｂ、Ｒｂであり、倍率色収差が無ければこれはほぼ一致すべきものである。従って、Ｒ平面、Ｂ平面で補正すべき収差量はおのおのΔＢ、ΔＲとなる。これを異なる画角にある図６（ｂ）でも計測し、各画角における色収差を得ることができる。このような画像計測をほぼ同じ視度を有する複数の被検眼に対して実施し、その平均を得ることにより、各視度における補正量を決定することができる。その際、連続的な視度全てを計算する必要なく、複数の視度について計算し、その間は補間によって決定すれば十分である。また、この補間は前もって計算し、各画素に対応させるＬＯＴの形式で補正記憶部２５３に用意してもよいし、実際に補正する際、逐次演算部２３２が計算する方法をとってもよいことは画角に対する補正量の決定方法と同様である。なお、上述した基準（正視）座標変換関数も同様に実写した眼底画像から算出してもよい。
【００２９】
以上の座標変換は、図２に示す、三色波長分解部１６の直前に接着された撮像範囲を規定する実体マスクの像４０´の内側にある眼底像のみが対象である。倍率色収差が発生しているのは眼底像のみであり、この実体マスクは眼球光学系も撮影光学系も介さずに撮像されているため、眼底像と同様の補正を実施してしまうと、マスクの境界にアーティファクトとしての色にじみを発生し、診断上のノイズとなるからである。勿論、演算部２３２が演算の単純化のために実体マスク４０を用いず、全撮像範囲に対して座標変換を行い、さらに後述のＲＧＢ平面の画素補間処理を行なった上で、実体マスクに相当するマスク部位の画素を黒く塗りつぶす処理を実施しても同等の効果が得られる。
【００３０】
次に演算部２３２は、先ほどのＧ平面メモリ２３６の画素値に対してＧ平面の画素補間を実施し、空白画素の画素値をＧ平面メモリ２３６に格納する。演算部２３２が行う各色平面座標上の空白の画素値を画素補間により求める方法を、図４の４０７〜４０９の黒枠で囲まれた部分の画素を例に挙げて説明する。図４の４０８に示すように、Ｇ２２の空白の画素は上下左右を既に画素値を有する画素で囲われている。従って、次のように、その４つの画素の平均を取ることで補間が可能である。
Ｇ２２＝（Ｇ１２＋Ｇ２１＋Ｇ２３＋Ｇ３２）／４
Ｇ１１、Ｇ１３等についても同様に計算が可能である。
【００３１】
次に、演算部２３２が実施するのはＲ平面の画素補間である。Ｒの空白の画素には３つの種類が存在する。即ち、Ｒ１２、Ｒ３２は上下を既に画素値を有する画素ではさまれている。Ｒ２１、Ｒ２３は左右を既に画素値を有する画素ではさまれている。さらにＲ１１は斜め方向４つの既に画素値を有する画素で囲われている。これらを用いて画素の補間を行うことは当然可能であるが、Ｇの如く近接する上下左右の画素による補間に比して、使用する情報量が少ないことになる。従ってこの補間により、画像の空間における高周波成分が失われる可能性が高くなり、解像度が維持されない。そこで、本実施形態では、Ｇ平面の画素値を利用した色差信号を用いた補間を行ってこの高周波成分の維持に努めている。すなわち、次のように、３種類のＲの画素に対して補間計算により空白の画素値を決定し、Ｒ平面メモリへの書込みを行う。
Ｒ１２＝（（Ｒ０２´−Ｇ０２）＋（Ｒ２２´−Ｇ２２）−２ｘＧ１２）／２
Ｒ２１＝（（Ｒ２０´−Ｇ２０）＋（Ｒ２２´−Ｇ２２）−２ｘＧ２１）／２
Ｒ１１＝（（Ｒ００´−Ｇ００）＋（Ｒ０２´−Ｇ０２）＋（Ｒ２０´−Ｇ２０）＋（Ｒ２２´−Ｇ２２）−４ｘＧ１１）／４
次のように、Ｂ平面の補間も同様に行われ、その結果がＢ平面メモリに格納される。
Ｂ１２＝（（Ｂ１１´−Ｇ１１）＋（Ｂ１３´−Ｇ１３）−２ｘＧ１２）／２
Ｂ２１＝（（Ｂ２０−Ｇ２０）＋（Ｂ２２−Ｇ２２）−２ｘＧ２１）／２
Ｂ２２＝（（Ｂ１１´−Ｇ１１）＋（Ｂ１３´−Ｇ１３）＋（Ｂ３１´−Ｇ３１）＋（Ｂ３３´−Ｇ３３）−４ｘＧ２２）／４
【００３２】
以上のように本実施形態では、演算部２３２は、第２の補間演算において、最も画素数の多い平面（本実施形態の場合はＧ平面）のもつ高い解像度を利用することにより、画質の維持を図っている。言い換えれば基準色要素平面でない色要素平面の補間にはその色要素平面と基準色要素平面という２つの色要素平面の情報を用いるのである。
【００３３】
以上の説明により、このＲ平面、Ｂ平面の第２の補間演算を、先に述べた座標変換後に実施するＧ平面の第１の補間演算の前に行ってはならないことが理解されよう。本実施形態以外の方法であっても、このように単独の色要素平面ではなく複数の色要素平面からの画素補間を行う場合、上記２つの補間の順序が重要であることはいうまでもない。一般的な仮想画素の計算方式、すなわち、４ｘ４の３つの色要素を用いた補間演算と比較を行うと、本方式のメリットが明らかになる。
【００３４】
一般的な補間演算では、図４の４０７〜４０９における仮想画素Ｐ００のＲＧＢ各色の値は仮想画素Ｐ００周辺の実線で囲まれた画素のうち、Ｒ００、Ｒ０２、Ｂ１１、Ｇ１２、Ｂ１３、Ｒ２０、Ｇ２１、Ｒ２２、Ｂ３１、Ｂ３３の画素の受光データから以下の式で演算される。仮想画素のＲＧＢの値をそれぞれＲP00、ＧP00、ＢP00とすると、次のようになる。
ＧP00＝（Ｇ１２＋Ｇ２１）／２
ＲP00＝（９・Ｒ２２＋３・Ｒ０２＋３・Ｒ２０＋Ｒ００）／１６
ＢP00＝（９・Ｂ１１＋３・Ｂ１３＋３・Ｂ３１＋Ｂ３３）／１６
【００３５】
画素補間時に利用する各画素にウエイトはかけているものの、かなりの距離の画素を用いた平均化が行われていることが理解されよう。演算部２３２が全ての計算を終了した後、読み取り部２３８は仮想メモリ２３４から全ての画像データを読み出し、制御部２５へ転送する。制御部２５はこれを表示及び記録に利用することになる。
【００３６】
本実施形態の説明では、色要素平面毎にどのような演算を行うかを説明したが、実際の演算部が行う演算は必ずしもこの順序に限らず、小領域毎に繰り返し演算を行うアルゴリズムを採用し、演算時間の短縮を図ることも可能である。また、撮影直後の表示を行う際には、この倍率色収差補正の過程を省略することにより、撮影後、短時間での表示を可能とすることもできる。そのような場合、本演算はバックグランド処理にて実行し、演算終了後に表示を切替えることが望ましい。
【００３７】
本実施形態によれば、単板式カメラを用いた画素補完プロセスを考慮して、眼底カメラ光学系で生ずる倍率色収差のみならず、撮影対象である眼球光学系で発生するものを含んだ倍率色収差を補正した場合に生じる解像度の低下を抑えることが可能となる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態においては、倍率色収差を補正するための基準座標変換関数として、標準的色収差を有する眼球光学系モデル、それに光軸が一致するよう配置した眼底カメラ光学系の設計データを用意した。しかしながら、近年白内障眼に対しては白濁した水晶体を切除し、人工水晶体ＩＯＬを挿入する手術が普及している。このような手術が行なわれた被検眼（いわゆるＩＯＬ眼）の倍率色収差は、標準的な倍率色収差と異なっていることが知られている。なお、本実施形態に係る眼底カメラの構成は、図１に示す第１の実施形態に係る眼底カメラの構成と同様である。
【００３９】
従って、本発明の第２の実施形態では、このようなＩＯＬ眼に対する座標変換関数と、被検眼がＩＯＬ眼であると検者が判断したこととを入力するためのＩＯＬ眼選択スイッチとを設けている。なお、ＩＯＬ眼選択スイッチは図１の制御部２５に対して接続されている。さらに、ＩＯＬ眼選択スイッチのＯＮを制御部２５が検知した場合、図５の演算部２３２は、倍率色収差補正のための座標変換関数を記憶している補正記憶部２５３からＩＯＬ眼に対応した別の座標変換関数を呼び出した上で、第１の実施形態と同様の演算を実施する。被検眼が正視でない場合に、撮影時に検出した合焦レンズ位置に対応する座標変換関数を用いることは第１の実施形態と同様であり、且つその他の構成及び動作も第１の実施形態と同様であるので説明は割愛する。
【００４０】
ここで用意したＩＯＬ眼に対する基準座標変換関数は、標準的色収差を有する眼球光学系モデルから水晶体部分をＩＯＬに置換したものを用い、先の通常被検眼に対する基準座標変換関数と同様に作成する。また、各視度に対する座標変換関数の作成方法も被検眼としてＩＯＬ眼を用いる以外は同様である。しかしながら、基準となる座標変換関数は異なるものの、視度に対する座標変換関数の変化（倍率色収差の変化）そのものは標準的な被検眼に対する変化とほぼ同様である。従って、ＩＯＬ眼に対する基準座標変換関数を用意する代わりに、ＩＯＬ眼に対する補正用座標変換関数を用意して、実際の座標変換演算を実施してもよい。すなわち、ＩＯＬ眼に対してもまず標準眼の視度に対応した座標変換をかけた上で、ＩＯＬ眼に対する補正用座標変換を施す手順をとってもよい。本方法によれば、補正記憶部２５３が記憶する座標変換関数もしくは座標変換用ＬＯＴの数を減らすことが可能となる。
【００４１】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。第１及び第２の実施形態においては、図７（ａ）に示すように、被検眼光軸が撮影光軸と一致するような光軸に点対称な補正を行う例について説明した。しかしながら、実際の撮影においては、第１の実施形態で説明したように、検者は図１に示した固視灯位置変更スイッチ３６を操作する。これにより、固視灯光源３９のうちの１つを固視灯として点灯し、図７（ｂ）に示すように、被検者にこの固視灯を注視させることで眼底上の撮影部位を決定する。このとき、固視灯により誘導された被検者の視線（被検眼光軸）ＳＬは対物レンズ光軸に対し、経線方向にθ、接線方向にφの角度となる。このような場合、被検眼の光軸は対物レンズ１３の光軸と一致せず、この被検眼光学系の傾きにより、撮影光軸に非対称な倍率色収差が発生することになるが、その量は被検眼の視線の方向θの関数となり、方向は視線の方向φの関数となる。なお、図７でＥは被検眼、Ｅｒは被検眼眼底撮影部位、Ｅｐは被検眼瞳である。また、本実施形態に係る眼底カメラの構成は、図１に示す第１の実施形態に係る眼底カメラの構成と同様である。また、本実施形態に係る眼底カメラは、被験者の視線（被検眼光軸）を固視灯の位置から検出するようにしている。
【００４２】
従って、本実施形態では、このような光軸に非対称な倍率色収差を補正するための座標変換関数を補正記憶部２５３に複数用意している。検者が固視灯位置変更スイッチ３６を操作した場合、制御部２５は、固視灯の発光位置を制御するとともに、固視灯位置に対応した非対称な倍率色収差補正のための座標変換関数を補正記憶部２５３から呼び出すよう演算部２３２に対して指示を出す。そして、演算部２３２は、補正記憶部２５３から光軸に非対称な倍率色収差を補正するための座標変換関数を呼び出した後、第１の実施形態と同様の演算を実施する。被検眼が正視でない場合に、撮影時に検出した合焦レンズ位置に対応する座標変換関数を用いることは第１の実施形態と同様であり、且つその他の構成及び動作も第１の実施形態と同様であるので説明は割愛する。
【００４３】
ここで用意した非対称な倍率色収差補正のための座標補正関数は、撮影光学系の光軸に対し、標準的色収差を有する眼球光学系モデルを固視灯が誘導する視線θ方向に傾けた配置で、先の通常被検眼に対する基準座標変換関数と同様にシミュレートすることで作成可能である。眼球光学系と撮影光学系は基本的に同軸光学要素で構成されているため、φ方向に関してはこの座標変換関数を視線方向φへ回転させればよい。また、各視度に対する座標変換関数の作成方法も第１の実施形態と同様に実写画像から作成することができる。
【００４４】
しかし、視線方向の変化に対する倍率色収差の変化は、第１の実施形態に基準座標変換関数に加算的に発生する性格を有している。従って、視線の変更が行なわれている場合に対して、先ず標準眼の視度に対応した座標変換をかけた上で、所定の視度の視線方向θに対する座標変換を視線方向φの方向へ施す手順を取ることができる。本方法によれば、補正記憶部２５３が記憶する座標変換関数もしくは座標変換用ＬＯＴの数を減らすことが可能となる。
【００４５】
さらに、本実施形態では、視線方法の検出において固視灯の位置を用いているが、視線方向は、実画像上の乳頭位置と左右眼区別により検出することも可能であることはいうまでもない。この場合では乳頭の存在が画像上確認できない場合には、倍率色収差の補正を行わないようにすることもできる。
【００４６】
上記実施形態によれば、撮像素子の持つ解像度を十分に保ったまま倍率色収差を補正することが可能となる。上記実施形態により生成される眼底画像は、色収差がほとんど無く、かつ十分な解像度を有することから、従来の眼底画像に比して非常に高い診断価値を有することになる。また、上記画素補間の過程において基準面はＧ平面とすることにより、従来の単板カラーカメラと共通の信号処理を共用可能となり、コストダウンの効果を有する。
【００４７】
ここで用いられる座標変換関数は、眼底カメラ光学系の設計データ及び標準的色収差を有する眼球光学系モデルによって生成される倍率色収差の補正量を利用して生成されたものである。或いは、座標変換関数は、既知の光学系で撮影された様々な被検眼視度の画像から推定された倍率色収差の補正量を利用して生成されたものである。従って、被検眼の光学系で発生する倍率色収差を含め、十分な倍率色収差の補正が可能である。
【００４８】
さらに、上記実施形態では、レンズ位置検出器３７の出力に応じた座標変換関数を与えることにより、視度の異なる被検眼に対しても適切な補正を行うことができる。また、上記実施形態では、生成された眼底画像に電子マスクをかけることにより、マスク部分に発生するアーティファクトの無い眼底画像を提供することができる。また、座標変換は実体マスクの通過部分に制限することにより同等の効果が得られることになる。
【００４９】
また、上記実施形態では、ＩＯＬ眼であることを入力すると、ＩＯＬ眼に対する補正も適切に行うことが可能である。さらに、上記実施形態では、被検眼の視線方向（光軸）に応じた座標変換関数を与えることにより、任意の撮影部位に対しても適切な補正を行うことができる。この際の視線方向の検出に固視標位置を利用することにより、特別な構成を用いることなく、この効果を得ることができる。また、視線方向は乳頭位置と左右眼区別により推定することも可能である。
【００５０】
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。
【符号の説明】
【００５１】
２３：画像信号処理部、２５：制御部、３７：レンズ位置検出器、３９：固視灯光源、２３２：演算部、２３５：Ｒ平面メモリ、２３６：Ｇ平面メモリ、２３７：Ｂ平面メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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