(57)【要約】  検査対象の画像を記録及び再生する装置及び方法では、光ストレスを低減してより少ない調整労力で検査対象の画像を記録することと、さらに、輝度から実質的に独立し、機能的画像化と同様に眼の代謝作用及び微小循環のスペクトル上の検討にも高度に適し、医学的な調査に適合可能であり、簡単で実行可能な非常に経済的な構造の変更をも可能としつつ、複雑な二次画像情報を提供可能とする二次画像を生成することを目的とする。照明システムは、それぞれが画像生成記録システムのカラーチャネルに適合する少なくとも１つの基準波長領域と少なくとも１つの情報波長領域とにより、同時に検査対象を照明する手段を有する少なくとも１つの照明光路を含む。少なくとも１つの基準波長領域が、医学関連情報に関して少なくともほぼ不変であり、一方、少なくとも１つの情報波長領域が、医学関連情報を検出するために設けられている。本発明に係る本方法は、同時に記録された画像の評価窓又は個別の画像点の画像値を混合して二次画像および画像系列を形成するとともに、機能的画像を形成するために混合される空間的に解像された動特性値を生成する。
2007522850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明システムと、画像生成記録システムと、制御・評価コンピュータとを備えた検査対象の画像を記録及び再生する装置において、
前記照明システムは、照明光路にて、少なくとも１つの基準波長領域と少なくとも１つの情報波長領域とを、固有照明源の光線から選択するための手段を含み、少なくとも１つの基準波長領域と少なくとも１つの情報波長領域とにより同時に検査対象を照明すること、
前記画像生成記録システムは画像記録カメラを備えて構成され、前記基準波長領域及び前記情報波長領域が、該カメラのカラーチャネルにそれぞれ適合され、該カラーチャネルにより受信されること、及び
前記少なくとも１つの基準波長領域が、検査対象からの医学関連情報に関して少なくともほぼ不変であり、前記少なくとも１つの情報波長領域が、前記医学関連情報を検出するように設けられていること
を特徴とする装置。
【請求項２】
前記検査対象の同時照明手段は、検査対象の照明のために出射される照明光の全体をフィルタリングするために照明光路内に配置され、且つ前記基準波長領域及び情報波長領域として機能する少なくとも２つの狭い伝送領域を層構造が選択するようになされたフィルタ層として構成される波長選択性光学フィルタ装置を備えることを特徴とする、請求項１に記載の検査対象の画像記録及び再生装置。
【請求項３】
前記フィルタ層は、前記照明光路の平行光線部分に配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の検査対象の画像記録及び再生装置。
【請求項４】
前記検査対象の同時照明手段は、扇形フィルタ領域を有し、且つ検査対象の照明のために出射される照明光の全体をフィルタリングするために、開口面、又は該開口面と対をなす照明光路の平面に配置される波長選択性光学フィルタ装置を備えることを特徴とする、請求項１に記載の検査対象の画像記録及び再生装置。
【請求項５】
前記光学フィルタ装置は、隣接するフィルタ領域群を有し、各群は、選択される波長領域用のフィルタ領域を含むことを特徴とする、請求項４に記載の検査対象の画像記録及び再生装置。
【請求項６】
前記照明システムは、連続出射照明源、及び／又はストロボ照明源を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の検査対象の画像記録及び再生装置。
【請求項７】
前記検査対象の同時照明手段は、選択された波長領域が前記基準波長領域及び前記情報波長領域を形成する少なくとも２つの多様な選択性を有する光バンドパスフィルタを備え、前記バンドパスフィルタは、共通の照明源から進出する照明側の個別の部分光路内に配置され、個別の部分光路は照明側に共通の光路を形成するように結合されたことを特徴とする、請求項１に記載の検査対象の画像記録及び再生装置。
【請求項８】
前記バンドパスフィルタの少なくとも１つは、制御装置が制御コンピュータに接続されるスペクトルの調整可能なバンドパスフィルタとして構成されることを特徴とする、請求項７に記載の検査対象の画像記録及び再生装置。
【請求項９】
前記検査対象の同時照明手段は、異なる波長領域で出射し、且つその照明光が同一の幾何学的照明特性を保証するために検査対象に向かう共通の照明光路内で組み合わされる少なくとも２つの照明源を備えることを特徴とする、請求項１に記載の検査対象の画像記録及び再生装置。
【請求項１０】
前記基準波長領域及び情報波長領域の強度を前記カラーチャネルにマッチングさせる手段が、前記画像生成記録システムの最適な制御のために設けられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の検査対象の画像記録及び再生装置。
【請求項１１】
前記強度マッチングの手段は、多様な強度に対応して設計されており、動作中に波長領域間の前記強度マッチングを行うように制御コンピュータに接続された制御ユニットを備えることを特徴とする、請求項１０に記載の検査対象の画像記録及び再生装置。
【請求項１２】
マルチチップカラーカメラが、画像生成記録システムとして設けられていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の検査対象の画像記録及び再生装置。
【請求項１３】
単一チップカラーカメラが、画像生成記録システムとして設けられていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の検査対象の画像記録及び再生装置。
【請求項１４】
検査対象を刺激又は誘発する少なくとも１つの装置が、機能的画像化を行うために設けられていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の検査対象の画像記録及び再生装置。
【請求項１５】
前記制御・評価コンピュータと通信する制御可能な光学式光マニピュレータが、照明源から生じる一次光の強度曲線及び／又は時間曲線をプログラム可能に変更するために照明光路内に配置され、前記変更が、照明源の調整と画像記録及び画像評価の調整とに時間的に画定された関係を有しており、前記変更により一次光から生じた二次光が、検査対象の照明、及び選択的刺激又は誘発のためにもたらされる、請求項１４に記載の検査対象の画像記録及び再生装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の装置を用いて検査対象として眼の解剖学的構造における空間的及び／又は時間的な医学関連の差異を検出する方法において、
前記解剖学的構造の画像が、固有照明源の照明光から照明側に設けられた前記基準波長領域及び前記情報波長領域に関連する画像記録カメラのカラーチャネルに同時に記録されること、及び
二次画像値が、カラーチャネル内で互いに対をなす画像点の画像値を組み合わせることにより、ノイズを低減した少なくとも１つの二次画像用に、前記画像から生成され、これらの二次画像値が前記画像内で位置的に正しく解剖学的構造と関連付けられていることを特徴とする方法。
【請求項１７】
評価窓が、少なくとも１つのカラーチャネルに対して形成され、前記評価窓が、画像に亘って移動され、且つ少なくとも２つの隣接する画像点を備えており、該画像点の濃淡値が、合計するか又は平均化することにより混合されて、二次画像値を生成する前に窓値を形成し、前記二次画像値が、窓中央点に対して互いに対をなすカラーチャネルの窓値から、又はカラーチャネルの画素から生成されることを特徴とする、請求項１６に記載の検出方法。
【請求項１８】
前記評価窓は、互いに対をなす窓中央点を有する状態でスライドすることにより画像に亘って移動されることを特徴とする、請求項１７に記載の検出方法。
【請求項１９】
前記評価窓は、各場合に複数画素分相殺されるように画像に亘って移動され、これによって、画像点を減少させた二次画像が生成されることを特徴とする、請求項１７に記載の検出方法。
【請求項２０】
前記カラーチャネルの評価窓は、異なる窓サイズを有し、前記二次画像値は、窓中央点が互いに対をなす窓値から生成されることを特徴とする、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の検出方法。
【請求項２１】
互いに対をなす評価窓又は画素の画像値の関連付けが、除算により行われることを特徴とする、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の検出方法。
【請求項２２】
二次画像系列が、同一の画像区間の連続して生成された二次画像から生成され、評価が終了するまで少なくとも一時的に保存され、前記二次画像系列は、連続照明光で映像基準を伴うが、より長い時間間隔に亘って１つ以上のセッションでストロボ系列としても生成されることを特徴とする、請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の検出方法。
【請求項２３】
ある画像系列に属する前記複数の二次画像が、原画像の相殺、及び／又は横揺れ、及び／又は歪みに基づいて、空間的に互いに指向されていることを特徴とする、請求項２２に記載の検出方法。
【請求項２４】
二次画像系列の前記二次画像値間における、代謝、視覚、又は、微小循環、又は、時間的な変化、又は空間的な変化の機能を表す特性値が、前記二次画像系列から決定されることを特徴とする、請求項２２又は２３に記載の検出方法。
【請求項２５】
前記特性値は、機能的画像を形成するために、原画像の解剖学的構造に関連付けられていることを特徴とする、請求項２４に記載の検出方法。
【請求項２６】
代謝、視覚、又は微小循環の誘発又は刺激された変化は、前記二次画像系列で記録されていることを特徴とする、請求項２２〜２５のいずれか一項に記載の検出方法。
【請求項２７】
前記基準波長領域及び前記情報波長領域は、波長選択性光学フィルタ装置を手動で変化することにより、又は、スペクトル調整可能なバンドパスフィルタを制御することにより、二次画像系列の生成中に変化させられることを特徴とする、請求項２２〜２６のいずれか一項に記載の検出方法。
【請求項２８】
前記基準波長領域及び前記情報波長領域の強度マッチングは、二次画像系列の生成中に、手動で又は制御コンピュータを介して実行され、前記強度マッチングを制御及び最適化するフィードバック信号が、前記カラーチャネルの濃淡値又は前記二次画像値から形成されることを特徴とする、請求項２２〜２６のいずれか一項に記載の検出方法。
【請求項２９】
照明を受けて画像を形成し任意で刺激又は誘発される検査対象の解剖学的構造及び機能特徴における空間的及び／又は時間的な医学関連の差異を検出する画像生成方法において、
前記検査対象は、画像を記録するように機能するカラーカメラの１つのカラーチャネルにそれぞれ適合され且つ固有照明源の照明光から生成される少なくとも２つの波長領域により同時に照明され、前記波長領域の１つが、医学関連情報に関して少なくともほぼ不変であり、もう一方の前記波長領域が、前記医学関連情報を検出するように設けられ、少なくとも１つの二次画像が、前記解剖学的構造の少なくとも２つの画像から生成され、位置的に正しく前記画像の１つの解剖学的構造と関連する二次画像値が、前記カラーチャネル内で互いに対をなす画像点の画像値から生成されることを特徴とする方法。
【請求項３０】
画像に亘って移動される評価窓が、各カラーチャネルに対して形成され、前記評価窓が、少なくとも２つの隣接する画像点を備えており、該画像点の濃淡値が、合計するか又は平均化することにより混合されて窓値を形成し、前記二次画像値が、カラーチャネルの互いに対をなす前記窓値から生成されることを特徴とする、請求項２９に記載の画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明システム、画像生成記録システム、及び制御・評価コンピュータを備え、検査対象の画像を記録及び再生する装置に関する。特に、この装置は、検査対象の病理学的な変化又は治療上の変化を判定するために、空間的又は時間的な差異を図示する代謝作用及び微小循環の分光検査用測定システムに適している。
【０００２】
さらに、本発明は、画像生成のために照明され選択的に刺激又は誘発される検査対象の解剖学的構造及び機能的特徴における空間的及び／又は時間的な医学関連の差異を検出するための画像生成方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
病気の過程において病理学的な又は治療上の変化の重要な検出を行う場合、とりわけ眼科診断の構成には、網膜を撮像するのに様々な方法が用いられており、これにより、ある時点で空間的に解像される静的情報とは別に、動的な網膜の特性値を、追加的な誘発又は刺激の有無に関わらず、画像系列から得ることができる。特に、これらは、スペクトルの時間的又は空間的な変化を決定するシステム、及び微小循環値を決定し機能的画像化を行うシステムである。
【０００４】
例えば、照明の主な焦点の変化、自発的に眼を動かしている間の影又は反射の発生などの１つの画像内（空間的な照明の変更）及び異なる画像間の異なる比較不可能な照明状況によって、検出に求められる輝度、位置、及び形状の非常に軽微な変化の判断が、高い誤差率になりやすく、しばしば測定を無意味なものとすることがある。
【０００５】
したがって、特許文献１により公知とされた解決策では、照度の差異が映像信号を基準波長の映像信号に変倍することにより低減される。この特許文献１で述べられた目的は、同時又は異なる時点で記録された異なる画像を評価及び比較する際に方法誤差及び主観的な誤差を実質的に排除することである。画像の変化を直接表示するためには、記録光路は、ビームスプリッタにより、ある画像フィールド及び眼と同じ画像フィールド用に少なくとも２つの部分的な光路に分割され、光学情報を選択する手段が少なくとも1つの部分光路内に配置される。
【０００６】
この光学的な概念は、特に、部分的な光路を実行するのに調整が必要であり、患者が高度な光ストレスを受けるため、さらに、装置を簡略化してコストを削減し得る簡単な構造上の変更がこの概念からは導き出すことができないということから、不利である。加えて、提案されている機能的画像化の技術的な解決策は、条件付きのみでしか用いることができない。
【０００７】
【特許文献１】独国特許発明第３８１８２７８Ｃ２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、光ストレスを低減してより少ない調整労力で検査対象の画像を記録することであり、さらに、輝度から実質的に独立し、機能的画像化と同様に眼の代謝作用及び微小循環のスペクトル上の検討にも高度に適し、医学的な調査に適合可能であり、簡単で実行可能な非常に経済的な構造の変更をも可能としつつ、複雑な二次画像情報を提供可能とする二次画像を生成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本目的は、上述した形式の装置において次のことにより満たされる。即ち、照明システムは、少なくとも１つの基準波長領域と少なくとも１つの情報波長領域とにより同時に検査対象を照明する手段を有する少なくとも１つの照明光路を含み、画像生成記録システムは、少なくとも２つのカラーチャネルを有し、基準波長領域及び情報波長領域が、それぞれ１つのカラーチャネルにより受信されるように１つのカラーチャネルに適合され、少なくとも１つの基準波長領域が、検査対象からの医学関連情報に関して、少なくともほぼ不変であり、少なくとも１つの情報波長領域が、医学関連情報を検出するように設けられている。
【００１０】
本発明の有利な発展形は、従属請求項に記載されている。
【００１１】
例えば、カラーカメラとして構成される記録システムのカラーチャネルへの適合は、好ましくは、検査対象を照明するように機能する波長領域が各カラーチャネルと関連するように行われる。
【００１２】
本発明に係る装置は、好ましくは、特に、毛細血管の分析などの代謝や微小循環の測定システムや機能的画像化のための画像生成の基礎として機能するものであり、特に簡単な方法で、且つ照明側の装置のコストを削減して実現することができるが、医学的調査に順応して適合可能である実施形態としても構成することができる。
【００１３】
照明負荷は、照明側の照明照射を照明照射の特定のスペクトル部分に限定することにより、独国特許発明第３８１８２７８Ｃ２号明細書と比較して、かなり抑えられている。
【００１４】
特に、本発明の有利な構成は、本装置への労力を少ないものとするものであり、検査対象を同時に照明する手段が、照明光路内に配置され、検査対象を照明するために出射される照明光の全体をフィルタリングするための波長選択性光学フィルタ装置を備える。この光学フィルタ装置は、基準波長領域及び情報波長領域として機能する少なくとも２つの狭い伝送領域を層構造が実現するようになされたフィルタ層として構成することができる。このフィルタ層は、特に、照明光路の平行光線部分に配置されるのが適している。
【００１５】
したがって、既知の眼科撮像システム、又は、カラーカメラを用いる場合には、従来の眼底カメラは、個別の光路を形成することなく、且つ通常既に設けられているフィルタの挿入の調整に労力を費やすことなく、特に簡単な方法で改造することができる。
【００１６】
検査対象の同時照明手段は、扇形フィルタ領域を有し、且つ検査対象を照明するために出射される照明光の全体をフィルタリングするために、開口面、又は当該開口面と対をなす照明光路の平面に配置される波長選択性光学フィルタ装置を備える。この点に関連して、上記のことは、光学フィルタ装置が隣接するフィルタ領域群を有し、各群が選択される波長領域用のフィルタ領域を含む場合に有利である。
【００１７】
上述した幾何学的構造を有するフィルタは、特に、眼底カメラの撮像システムの新規な概念として有利である。
【００１８】
本発明の他の構成においては、検査対象の同時照明手段が、選択された波長領域が基準波長領域及び情報波長領域を形成する少なくとも２つの多様な選択性を有する光バンドパスフィルタを備える。これらバンドパスフィルタは、共通の照明源から進出し且つ照明側に共通の光路を形成するように結合された照明側の個別の部分光路内に配置される。かかるバンドパスフィルタの少なくとも１つは、制御装置が制御コンピュータに接続されるスペクトルの調整可能なバンドパスフィルタとして構成することができる。本発明に係る装置がこのように構成される場合には、バンドパスフィルタを取り替えたり、あるいはスペクトル調整可能なバンドパスフィルタをコンピュータ制御により調整したりすることにより、照明帯を医学的調査、及びカラーカメラのカラーチャネルにスペクトル的に有利に適合させることができるという点で、二次画像の適応生成が確実となる。照明側の部分光路が共通の照明源から生じるため、スペクトル的に異なった部分光路における強度は、既存の装置により補償され、カラーカメラの記録条件に応じて最適化されることが可能である。
【００１９】
本発明では、検査対象の同時照明手段が、異なる波長領域で出射し、その照明光が同一の幾何学的照明特性を確実とするために検査対象物に向かう共通の照明光路内で組み合わされる少なくとも２つの照明源を備える実施形態をも備える。また、このことは、光源の１つがスペクトル的に調整可能である場合に有利となり得る。
【００２０】
さらに、複数のスペクトルバンドで出射する光源を用いることが有利となり得る。
【００２１】
画像生成記録システムの最適な制御のためには、基準波長領域及び情報波長領域の強度をカラーチャネルにマッチングさせる適切な手段が用いられる。強度マッチングの手段は、多様な強度に対応して設計されており、動作中に波長領域間の強度マッチングを行うように制御コンピュータに接続された制御ユニットを備えることができる。
【００２２】
マルチチップカラーカメラ、及び単一チップカラーカメラは、画像生成記録システムとして、有利に設けることができる。
【００２３】
また、本発明に係る装置は、機能的画像化を実行するために検査対象を刺激又は誘発する装置と有利に組み合わせて、微小循環又は代謝の変化として生物学的又は人工的な摂動に対する時間応答を研究することもできる。
【００２４】
このため、本発明の特別な発展形においては、制御・評価コンピュータと通信する制御可能な光学式光マニピュレータが、照明光路内に配置され、照明源から発せられる一次光の強度曲線及び／又は時間曲線が、この制御可能な光学式光マニピュレータによりプログラム可能に変更され、この変更が、照明源の調整と画像記録及び画像評価の調整とに時間的に画定された関係を有している。最後に、この変更により一次光から生じた二次光が、検査対象の照明、及び選択的刺激又は誘発のために提供される。
【００２５】
多機能性は、照明光路内に配置された個別の要素により、次の点で照明に影響を及ぼすことにより実現可能となる。即ち、照明光路内に案内された光の光特性は、例えば、刺激する個別の照明装置を設けたり追加的な光路により照明装置を付加したりする必要がないように機能し適合され得るように変化される。照明源の光が照明用か刺激用かのいずれかに用いられるかは、光変調器のプログラム自在な制御手段により決定することが可能である。
【００２６】
特に、有利な方法では、本発明に係る装置は、検査対象として眼の解剖学的構造における空間的及び／又は時間的な医学関連の差異を検出する方法を実施するのに用いることができる。これは、解剖学的構造の画像が、照明側に設けられた基準波長領域及び情報波長領域に関連するカラーチャネルに同時に記録されることで実行される。二次画像値は、カラーチャネル内で互いに対をなす画像点の画像値を組み合わせることにより、ノイズを低減した少なくとも１つの二次画像のために、上記画像から生成され、これらの二次画像値が画像内で位置的に正しく解剖学的構造と関連付けられる。
【００２７】
この方式の方法は、画像に亘って移動され、少なくとも２つの隣接する画像点を備える評価窓の形成と組み合わせることができ、これら画像点の濃淡値が合計するか又は平均化することにより混合されて、二次画像値を生成する前に窓値を形成する。二次画像値は、カラーチャネルの対となる窓値から生成される。評価窓は、画像点を減少させた二次画像のために、スライドすることにより、あるいは、各場合に複数画像点分相殺されるように画像に亘って移動されることができる。カラーチャネルの評価窓は、異なる窓サイズを有し、二次画像値は、窓中央点が互いに対をなす窓値から生成することができる。
【００２８】
評価窓内の画像点の数の増加が幾何学的解像度の減少に結び付いている場合には、測光解像度は、有利に増加する。同時に、光電センサ面の製造時における幾何学的な製造公差により重なり誤差が生じ、この重なり誤差から結果的に生じる誤差が、低減される。
【００２９】
本発明に係る方法を用いることにより、測光精度及び解像度の増加に伴って組み合わされたカラーチャネル間の所要の画像点補正が窓の形成時に引き起こされることが可能なため、高解像度の単一チップのカラーカメラをも有利に用いることができる。
【００３０】
特に、本方法の有利な実施形態では、二次画像系列が、同一の画像区間の連続して生成された二次画像から生成され、評価が終了するまで少なくとも一時的に保存される。二次画像系列は、連続照明光で映像基準を伴うが、より長い時間に亘って１つ以上のセッションでストロボ系列として生成可能である。ある画像系列に属する複数の二次画像は、原画像の相殺、及び／又は横揺れ、及び／又は歪みに基づいて、空間的に互いに指向されるべきである。
【００３１】
二次画像系列は、次の点で特に適している。すなわち、二次画像系列の二次画像値間における、代謝、視覚、又は、微小循環、又は、時間的、又は空間的な変化の機能を表す特性値が、同一の画像点の二次画像値、又は同一の二次画像区間の混合画像値の時間系列から決定されることができる。二次画像値は、原画像の解剖学的構造と関連するため、非常に参考となる機能的画像が結果的に得られる。代謝、視覚、又は、微小循環の誘発又は刺激された変化は、二次画像系列で有利に記録可能である。
【００３２】
以下は、本発明に係る方法により決定可能な機能的画像化のための数多くの特性値の幾つかの例である。すなわち、
血液の局所的な毛細血管脈容量、
誘発された眼圧からの局所的な臨界灌流圧、
血液容量、萎縮、及び虚血の領域（蛍光血管造影のない無欠陥領域）、
点滅する誘発に応じた局所的毛細血管の拡張能、及び拡張動態、
他の血管誘発及び刺激に応じる血管の拡張能、及び収縮能及び収縮動態、
視覚機能及び代謝を刺激又は誘発した後の機能的に生じたスペクトル変化の程度及び動態、
代謝、血流、及び／又は視覚機能の誘発又は刺激に応じた局所的な酸素飽和度の変化の程度及び動態を示す特性値が挙げられる。
【００３３】
さらに、本発明に係る装置により実施可能な方法は、基準波長領域及び情報波長領域が、波長選択性光学フィルタ装置を手動で変化することにより、又は、スペクトル調整可能なバンドパスフィルタを制御することにより、二次画像系列の生成中に変化可能となるように、設計されることが可能である。
【００３４】
最後に、強度マッチングを制御及び最適化するフィードバック信号が、カラーチャネルの濃淡値又は二次画像値から形成されることで、基準波長領域及び情報波長領域の強度もまた、二次画像系列の生成中に、手動で又は制御コンピュータを介して適合されることができる。
【００３５】
例えば、血液容量、酸素飽和度、又は、顔料などの異なる材料の濃度などの時間的及び空間的な変化は、伝送波長のスペクトル特性をマッチングさせることにより表示されることが可能である。しかしながら、同一の基準波長だが異なる情報波長をそれぞれ有する複数の個別の記録の二次画像によれば、異なるスペクトルの重なり材料濃度、又は異なる層厚もまた、既存の方法で決定され、例えば、酸素飽和度を、擬似カラー符号化画像で表示することができる。好ましくは、３つ以上の波長領域を用いて計算し、複雑な二次画像を形成する。
【００３６】
二次画像での空間的変化を明らかにするために、従来の画像分析方法、例えば、粒子速度及びそのベクトル場を決定するための引き算、閾値技術、又は擬似カラー符号化、又は粒子追跡技術などを、二次画像に適用することができる。
【００３７】
脈容量、脈形状、脈位相変位、細胞速度、及びその速度ベクトル、ならびに細胞流は、画像位置の関数として、二次画像系列から決定されることができ、更に集約されて測定値画像を形成することができる（測定値マッピング）。
【００３８】
さらに、本発明によれば、上述した目的は、まず始めに上述した形式の方法において、次のことにより満たされる。即ち、検査対象は、画像を記録するように機能するカラーカメラの１つのカラーチャネルにそれぞれ適合される照射光の少なくとも２つの波長領域により同時に照明され、これら波長領域の１つは、医学関連情報に関して少なくともほぼ不変であり、もう一方の波長領域は、医学関連情報を検出するように設けられ、少なくとも１つの二次画像が、解剖学的構造の少なくとも２つの画像から生成され、画像の１つの解剖学的構造と位置的に正しく関連する二次画像値が、カラーチャネル内で互いに対をなす画像点の画像値から生成される。
【００３９】
この方式の方法は、各カラーチャネルに対する評価窓の形成と組み合わせることができる。この評価窓は、画像に亘って移動され、少なくとも２つの隣接する画像点を備えており、該画像点の濃淡値が、合計するか又は平均化することにより混合されて、二次画像値を生成する前に窓値を形成する。二次画像値は、カラーチャネルの対となる窓値から生成される。評価窓は、画像点を減少させた二次画像のために、スライドすることにより、あるいは、各場合に複数画像点分相殺されるように画像に亘って移動することができる。カラーチャネルの評価窓は、異なる窓サイズを有することができ、二次画像値は、窓中央点が互いに対をなす窓値から生成可能である。上述したように、評価窓は、画像点を減少させた二次画像のために、スライドすることにより、あるいは、各場合に複数画像点分相殺されるように画像に亘って移動することができる。
【００４０】
カラーチャネル間で対をなす画素又は評価窓の画像値の関連付けは、好ましくは、除算により行われ、結果的に輝度から独立した二次画像が得られる。
【００４１】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明について更に十分に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
第１の実施形態の実施例は、輝度から独立して血液容量を表示するための本発明に係る簡単で極めて経済的な構造を示している。本装置は、任意の網膜カメラの要素を備える。ここで、本発明に係るフィルタ３は、以下に後述するように、本発明に基づいて電子カラーカメラ８にスペクトル的に適合し、少なくとも１つの照明源２を含む照明システムの共通照明光路１内に配置されている。電子画像は、例えば、制御・評価コンピュータ９などの制御・評価ユニットに供給される。この制御・評価ユニットは、二次画像及び機能的画像を生成及び表示し、これらを患者に特異的に有利に保存するように機能する。照明光路１及び記録光路４を形成する図１に示した他の要素は、網膜カメラ技術で知られている。これらの要素は、穴あきミラー３とその中央開口部を通る記録光路４とを含む。照射光は、図示しないが光学撮像素子を通って、検査対象、この場合、眼の眼底５に向かって、その中央開口部周りの領域を通るように指向される。眼底５により反射された光は、記録光路４、及びこれも図示しないが光学撮像素子を介して、画像生成記録システムへと通過する。本実施形態の実施例では、カラーカメラ８は、この目的のために提供される。カラーカメラ８のカメラ制御装置は、中央制御・評価ユニット、特に、制御・評価コンピュータ９に接続される。２つの照明源２及び７に電力を提供するように機能する電源１２は、制御・評価コンピュータ９、及び同様に対応する傾斜ミラー制御装置に接続されている。
【００４３】
本発明に関しては、唯一の連続照明源２又は唯一のストロボ照明源７のいずれかが設けられるか否か、あるいは、図１に示すように、２つの照明源が合わせて用いられるか否かは、重要なことではない。また、この場合に揺動ミラー６を介して従来の方法で行われる共通照明光路１への連結方法は、本発明には無関係である。また、傾斜ミラー１１を介して同様にコンピュータ制御され、カラーカメラ８を用いた画像記録の代替物として提供することができる他のカメラ１０を有する他の記憶光路は、実施される検査によっても、本発明にとって絶対的に必要なものではない。
【００４４】
基準波長領域及び情報波長領域のカラーチャネルの画像は、本発明に係る方法に対応する二次画像を形成するために処理される。この目的のため、評価窓は、各色画像の個別のチャネルに形成され、画像値は合計され、窓画像値を形成する。同時に記録された色画像の個別カラーチャネルにおける画像の対となる窓画像値は、互いに除算され、二次画像値を付与し、これら二次画像値が画像補正で混合され、二次画像を形成する。このため、評価窓は、画像に亘って移動する。評価窓の大きさは、初期において、本発明に関係しておらず、窓値及び二次画像値の計算も、また関係しない。なぜならば、この計算は、アプリケーションに応じて非常に異なって実行することができるためである。異なるアプリケーションプログラムは、医療上の問診に応じて、計算規則及び窓の大きさを決定する。窓値から上述した商の構成を形成することにより、有利な設計を提供し、輝度から独立した二次画像へと繋がる。揺動ミラー６によれば、連続した画像系列が連続した照明源２で選択的に記録可能であるか、あるいは、ストロボカラー画像が記録可能であり、この画像から不連続な二次画像系列、又は個別の二次画像、又は連続する二次画像系列を生成可能である。
【００４５】
個別のストロボ二次画像の評価は、例えば、眼底内の欠陥領域、又は視神経乳頭上の虚血領域を見つけるために、血液容量の空間上の変化を示すのに用いることができる。二次画像は輝度とは独立しているため、本実施形態の実施例は、異なるセッション間での病状又は治療上の変化を高い再現性で定量化及び文書化するのに用いることができる。実施例は、視神経円板の初期の蒼白症状の早期検出、又は、例えば、緑内障における萎縮性視神経乳頭変質及びその変化の定量化を含んでいる。
【００４６】
ストロボ又は連続画像系列：他の考え得る用途としては、機能的画像化用のストロボ画像系列又は連続画像系列の記録である。個別の又は混合した二次画像値の時間曲線を画像系列から評価し、この時間曲線の臨床的に関連する特性値が、計算され、その後集約された形態で機能的画像に画像補正方法で再び表示される。この種の特性値は、これらが機能を示すように有利に形成される。例えば、毛細血管、毛細血管前および毛細血管後の網膜血管の脈幅及びその変化は、事象又は誘発の前後、又は、病気又は治療の過程で決定可能であり、空間的に解像された方法で機能的画像内に集約可能となる。これに関連して、本発明に係る装置を、例えば、吸引カップにより眼圧を増加させる検眼力量計（Ophthalmo-Okulo-Dynamometer）を用いるなどの誘発方法と組み合わせることが有利となり得る。さもなければ侵襲的蛍光血管造影によってしか決定され得なかった毛細管相の無血管領域（avascular capillary zones）が、もはや侵襲的でないものとして検出することができ、機能性画像内に空間的に範囲を定めることができる。緑内障により増加する眼圧下で、又は誘発された（人工的な）増加により、脈幅を示すことにより、壊れた脈動振幅に基づいて、臨界灌流圧の空間的補正及び限界を示すことができ、その他の中でも脳圧の検出を具体化することができる。
【００４７】
本発明によれば、カラーカメラ８のスペクトル特性に基づいて、フィルタ１３は、照明光路１に用いられる。フィルタ１３は、基準波長領域、及び検査対象を同時に異なる色で照明するための情報波長領域として、少なくとも２つの波長領域λｉ（ｉ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）を生成する。これら参照及び情報波長領域の各々は、図２に対応するカラーマッチングに対してカラーカメラ８のカラーチャネルＦＫｊ（ｊ＝１、２、３）のうちの１つに適合する。
【００４８】
明白な方法で、波長領域のλｉをカラーチャネルＦＫｊと相関付けることができる限り、しかも、カラーチャネルＦＫｊが関連しない波長領域λｉからのカラー信号成分を受け取る場合に、これらの領域の交差部分による誤った解釈を、他の波長領域λｉを加えることにより回避することができる。
【００４９】
好適な光学フィルタ１３としては、デュアルバンドパスフィルター、トリプルバンドパスフィルターなどのフィルタ層や、異なるスペクトルフィルタ特性を有し、各扇形が同一又は異なる扇形表面内容物を有し得る複数の扇形状のフィルタ領域ＫＳからなる幾何学的な構造フィルタが挙げられる。
【００５０】
前者は、特に、既存のシステムの照明光路１に、好ましくは、平行光線部分において、引き続いて組み込むのが適しているが、幾何学的な色組成を有する扇形フィルタは、綿密な層計算をせずに簡単な方法で生成することが可能であるという利点がある。また、照明用に設けられた波長領域λｉの強度は、扇形面の大きさにより、これらのフィルタを用いて簡単な方法で制御することができる。しかしながら、フィルタ１３を通過した照明光が、色を撮像することなく、全画像フィールド、この場合には眼底５を照明するように、扇形フィルタを開口面の近傍に配置可能であることが、扇形フィルタの所望のバンドパスフィルタ効果にとって必要である。
【００５１】
さらに、扇形フィルタ領域ＫＳは、設けられた（図３）波長領域λｉの量にできるだけ対応する最も高度な段階的パターンで交互に配置されるべきである。フィルタ領域ＫＳは、波長領域λｉの量に対応する群Ｇ内で互いに隣接して配置される。２つの波長領域λＡ及びλＢが設けられた最も簡単な場合では、２つの異なるフィルタ領域ＫＳ（λＡ）ＫＳ（λＢ）が互いに交互に配置される。これは、対応する方法で、３つの群毎に３つの波長領域λＡ、λＢ、λＣに適用される。
【００５２】
したがって、入射瞳が検査対象に対してずれる場合には、装置を中央から外すことにより、誤った測定を回避することができる。フィルタ機能の扇形部が広い表面に亘って分配されている場合には、異なる色成分が検査対象の異なる領域と重なり合い、強度比を検出する際に著しい誤差を生じる結果となる危険性がある。
【００５３】
扇形フィルタには、波長領域? ｉの強度が相対的な扇形面の大きさにより広範囲に制御可能であるという更なる利点がある。同等な強度を生じさせることが可能であるが、検査対象として眼底５により求められる場合には、強度の差異も生じさせることができる。
【００５４】
この効果は、波長領域に応じて強度を減衰するために、例えば、選択的調整用のエッジフィルタなどの追加的な手段が、照明光路１又は記録光路４に設けられる場合に、フィルタ層において実現可能となる。
【００５５】
本発明によれば、カラーカメラとして、マルチチップのカラーカメラ、又は単一チップのカラーカメラを用いることができる。
【００５６】
単一カラーカメラは、モザイクフィルタが赤感受性、緑感受性、及び青感受性画素をＣＣＤ素子上に画定し、カラー画像点が緑感受性、赤感受性、及び青感受性画素の組み合わせを備えるものであり、カラー画像点の大きさが検出又は処理対象の最小の構造の大きさに対応する場合に、本発明の応用例のカラーカメラとして適している。
【００５７】
一方で、単一チップのカラーカメラは、経済的という利点がある。他方、これらは、マルチチップのカラーカメラと比較して実質的により多くの量の画素を有するため、必要に応じて、既存の高い幾何学的解像度を低減することにより、複数のカラー画像点を集合させることによって高い光解像度を実現し、これらのカラー画像点を合計するか又は平均化することにより測光点を形成することができる。この目的のためには、検査対象にある構造の色内容が確率分布に基づいて正しく再生されることが必要である。このようにして、毛細血管の機能的画像に適した光解像度を実現することができる。
【００５８】
図４によれば、本発明の第２の実施形態において、電子制御モジュール１４に制御可能に接続された光学式光マニピュレータ１５が、フィルタ１３に加えて、共通の照明光路１内に配置されている。電子制御モジュール１４は、制御・評価コンピュータ９とのインターフェースを有する。
【００５９】
プログラミングにより多様な方法で制御可能な光学式光マニピュレータ１５は、複数の照明源の全てに利用可能であり、一次光、この場合には、連続的に出射する照明源２及びストロボ照明源７を変形することにより、照明用の二次光、及び／又は任意で光変調装置１５のプログラム制御に対応する刺激又は誘発用の二次光を生じる共有要素である。
【００６０】
したがって、照明光路内に配置された個別の要素により、照明に影響を及ぼすことによって、照明光路内に案内された光の光学特性を機能するように変化させることにより、多機能性が実現可能とされる。
【００６１】
図５に示した本発明に係る装置の構造においては、ビームスプリッタは、照明光路１内にて前方に配置される。このビームスプリッタによって、照明光は、スペクトルスプリッタ１６を通して、部分的な光路ＴＳ内に同一の比率で分割され、スペクトルスプリッタ１７を通して再び実質的に組み合わされる。スペクトル分割によれば、部分的光路ＴＳ内の照明光は、部分光路ＴＳ内に配置されたバンドパスフィルタ１８、１９、２０により、図２に対応するカラーマッチングに対してカラーカメラ８のカラーチャネルＦＫｊ（ｊ＝１、２、３）の１つにそれぞれ適合される異なるスペクトル特性を有する。
【００６２】
バンドパスフィルタ１８、１９、２０は、一定のスペクトル選択性を有し交換可能であるか、あるいは、制御装置が制御・評価コンピュータ９に接続されてなるスペクトルの調整可能なバンドパスフィルタとして構成されている。本発明に係る装置の動作中にスペクトル領域を調整する能力が結果的に得られたことにより、画像系列は、スペクトル的に異なるフィルタの組み合わせを用いて、記録されることができる。
【００６３】
さらに、フィルタ２１、２２、２３を減衰させる形態で強度マッチングを行う手段が、部分光路ＴＳ内に配置されており、これら手段により、スペクトルの異なる部分ビームが、ほぼ同一の濃淡値の範囲内にあるように、カラーカメラのカラーチャネルＦＫｊに適合されることができる。また、強度マッチングは、制御・評価コンピュータ９により制御可能となされ、そのためには、フィルタ２１、２２、２３の制御装置が制御・評価コンピュータ９に接続される。
【００６４】
図６に示した本発明に係る装置の構造では、異なるスペクトルにて照明源２’、２’’、２’’’から出射された照明光は、照明光路１内で連結され、同一の幾何学的照明特性を確実なものとするために、ミラー２４、２５、２６を内部連結することにより、検査対象に向けられる。照明源２’、２’’、２’’’は、電源１２が制御・評価コンピュータ９に接続するから、制御・評価コンピュータ９により制御可能である。光源は、連続光源か、又はストロボモードで動作する光源とすることができる。
【００６５】
本発明によれば、刺激が、プロセス制御装置によって交互に、光マニピュレータ１５により行われることができ、本発明に係る上述した照明及び記録は、刺激に続いて、又は刺激中に行うことができる。
【００６６】
１つ以上の要素が、有利な方法で制御・評価コンピュータ９により制御可能となされる。これらの要素としては、図５から分かるスペクトルスプリッタ１６、１７、又は更に揺動ミラーとして構成される内部連結ミラー２４〜２６が挙げられる。利点としては、設けられた刺激光及び記録光が異なって構成されることができることである。さらに、このようにスペクトル範囲の変更により可能な用途を大幅に拡大することは、少なくとも１つのフィルタを、制御可能なスペクトルフィルタとして形成することによりもたらされる。
【００６７】
本発明によれば、フィードバックは、光減衰フィルタ２１、２２、２３を調整するため、カラーカメラチャネルの信号間に生じることができ、これにより、最適なカメラ制御用のスペクトル構成部品が個別の測定条件、及び患者の眼の特性を考慮しながら、最適化されることができる。例えば、赤外線／赤成分を低減するために色ガラスフィルタを用いるなどの、個別のカラーチャネルを適合又は最適化するためにフィルタを用いることは知られている。カラーチャネル内で電子制御可能な強度減衰要素を用いることは、これにより装置の動作中にカラーマッチングを変化させることができるものであり、眼底の異なる領域（乳頭領域、角膜領域、及び眼底領域の残り）に対して、検査の焦点に応じて連続して最適な調整が実現可能であるという利点がある。図１に係る簡略化された実施例に優る最後の実施形態の実施例の利点は、本発明に係る解決策の機能的及び個別的適応性の程度が高いことにある。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る装置の第１の実施形態の構造を示す簡略化した図である。
【図２】照明側に用意された波長領域がカラーマッチングにおいてカラーチャネルに適合される場合にカラーチャネルの選択された波長領域の位置を示す図である。
【図３】異なるフィルタ特性を有する扇形のフィルタ領域からなる幾何学的構造のフィルタを示す図である。
【図４】検査対象を刺激又は誘発するための追加的装置を備える図１に示した本発明に係る装置を示す図である。
【図５】本発明に係る装置の第３の実施形態を示す簡略化した図である。
【図６】本発明に係る装置の第４の実施形態を示す簡略化した図である。
【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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【国際調査報告】
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