(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有し被検眼像を電気信号に変換するための撮像素子と、
前記複数の画素出力をデジタル信号に変換するデジタル変換部と、
前記撮像素子の所定の領域画素における前記デジタル信号の輝度レベルを示すレベル信号の内、高いレベル信号と低いレベル信号とをそれぞれ検出する第１と第２の検出手段と、
前記高いレベル信号と前記低いレベル信号との間にある前記デジタル変換部によるレベル信号の圧縮比を、前記高いレベル信号と低いレベル信号との間にない前記デジタル変換部によるレベル信号の圧縮比に対して小さくなるように前記デジタル変換部のデジタル信号の信号圧縮比を設定する設定手段と、
を有することを特徴とする眼科撮影装置。
【請求項２】
前記設定手段は、前記高いレベル信号と前記低いレベル信号との間にある前記デジタル変換部によるレベル信号の圧縮比を、前記高いレベル信号と低いレベル信号との間にない前記デジタル変換部によるレベル信号の圧縮比に対して小さくしたことを特徴とする請求項１の眼科撮影装置。
【請求項３】
前記高いレベル信号を検出する所定の画素領域は、前記被検眼の乳頭部を含み、前記低いレベル信号を検出する所定の画素領域は、前記被検眼の黄班部を含むことを特徴とする請求項１の眼科撮影装置。
【請求項４】
被検眼の固視位置を誘導する固視標を有し、前記所定の画素領域は前記固視標に応じて変更されることを特徴とする請求項１の眼科撮影装置。
【請求項５】
前記所定の画素領域は予め定められた固定の領域であることを特徴とする請求項１の眼科撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検眼像を撮像可能な撮像素子を有する眼科撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の銀塩フィルムに代り、撮像素子等を使用して被検眼像を電子画像として得る眼科撮影装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例において、被検眼像を電子画像として取り込む場合には、従来の銀塩フィルムに対してラチチュードが狭くなるために、例えば眼底画像を取り込む際に、多くの情報を含む高輝度な乳頭部と、低輝度な網膜特に黄班部とから、効率良く情報を得ることは非常に難しい。更に、眼底の反射率には個人差が大きく、この反射率に対して不適切な光量で撮影した場合には、準備されたダイナミックレンジに対して有効な情報を含む領域が少ない非効率的な画像となる。
【０００４】
また、被検眼像を撮影する際に、角膜の曲率の大きさや撮影ミスによって、画像周辺に白くフレアが入ることがあり、その場合、予め準備しておいてダイナミックレンジに不要な高輝度部の情報を忠実に割り付けることになるために、非効率な画像となる。また同様に画像周辺部の黒いアパーチャー部も低輝度部に不要な情報を割り付ける非効率な画像を発生する要因となる。
【０００５】
更に、電子画像全般において、画像のデータ量が多いと保存スペースが多く必要となり、その後の再生等の処理が遅くなる。また、眼科撮影装置によっては、非常に短い間隔で連続的に撮影する手法もあるが、その場合には画像１枚当たりの処理速度を大幅に短縮しなければならないという問題点が生ずる。
【０００６】
本発明の目的は、画像処理時間を短縮しながらも、画像中の本来必要とする被検眼像領域に対して画質の低下を最小限に抑えた眼科撮影装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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、複数の画素を有し被検眼像を電気信号に変換するための撮像素子と、前記複数の画素出力をデジタル信号に変換するデジタル変換部と、前記撮像素子の所定の領域画素における前記デジタル信号の輝度レベルを示すレベル信号の内、高いレベル信号と低いレベル信号とをそれぞれ検出する第１と第２の検出手段と、前記高いレベル信号と低いレベル信号とに基づいて前記デジタル変換部のデジタル信号の信号圧縮比を設定する設定手段とを有している。
【０００８】
特に、前記設定手段は、前記高いレベル信号と前記低いレベル信号との間にある前記デジタル変換部によるレベル信号の圧縮比と、前記高いレベル信号と低いレベル信号との間にない前記デジタル変換部によるレベル信号の圧縮比とを異ならしめている。
【０００９】
また前記設定手段は、前記高いレベル信号と前記低いレベル信号との間にある前記デジタル変換部によるレベル信号の圧縮比を、前記高いレベル信号と低いレベル信号との間にない前記デジタル変換部によるレベル信号の圧縮比に対して小さくしている。
【００１０】
また、前記高いレベル信号を検出する所定の画素領域は、前記被検眼の乳頭部を含み、前記低いレベル信号を検出する所定の画素領域は、前記被検眼の黄班部を含んでいる。
【００１１】
更に被検眼の固視位置を誘導する固視標を有し、前記所定の画素領域は前記固視表に応じて変更される様になっている。一方で、前記所定の画素領域は予め定められた固定の領域としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は第１の実施例の眼底カメラの構成図を示し、観察用光源（赤外光源）１から被検眼Ｅに対向する対物レンズ２に至る光路上には、コンデンサレンズ３、撮影用光源（可視光源）４、ミラー５、リレ−レンズ６、孔あきミラー７が順次に配列されており、孔あきミラー７の後方の光路上には、フォーカスレンズ８、撮影レンズ９、ハーフミラー１０、撮像手段１１が配列され、ハーフミラー１０の入射方向には固視目標１２が配置されている。尚、撮像素子は眼底と共役に配置されている。
【００１４】
１１は、画素列が二次元に配置されたカラー撮影用の撮像手段で、撮像手段１１の全画素出力は、各々例えば１０ビットの分解能を持つＡ（analog）／Ｄ(digital)変換部１３でデジタル信号（レベル信号）に変換される。またＡ（analog）／Ｄ(digital)変換部１３は画像メモリ１４と画像処理部１５に接続され、画像メモリ１４と画像処理部１５の出力は、Ｄ／Ａ変換部１６を介してテレビモニタ１７に接続されている。また、画像処理部１５の出力は、撮影操作制御部１８、関心領域設定部１９に接続され、撮影操作制御部１８には撮影スイッチ２０の出力が接続され、撮影操作制御部１８の出力は撮影用光源４に接続されている。２１は対象とする眼底が左眼なのか、右眼なのかを検出する検出スイッチである。
【００１５】
観察用光源１を出射した近赤外光束は、コンデンサレンズ３、ミラー５、リレーレンズ６を通り、孔あきミラー７の周辺で反射され、対物レンズ２、被検眼Ｅの瞳孔Ｅｐを通り眼底Ｅｒを照明する。照明された眼底像は、瞳孔Ｅｐ、対物レンズ２、孔あきミラー７の孔を通り、フォーカスレンズ８、撮影レンズ９、ハーフミラー１０を通過し、撮像手段１１上に結像する。また、被検者はハーフミラー１０を反射する光路によって、固視目標１２を見ることが可能であり、これにより視線が誘導されて被検眼Ｅの位置が固定される。
【００１６】
撮像手段１１に結像した画像は、Ａ／Ｄ変換部１３、画像メモリ１４、Ｄ／Ａ変換手段１６を介して連続的にテレビモニタ１７に映出され、操作者はこの映像を見ながら位置合わせを行い、眼底撮影を行うことになる。尚、位置合わせを行う時には近赤外光によるモノクロによる観察となる。
【００１７】
位置合わせが終了した時点で撮影スイッチ２０を押すと、それを撮影操作制御手段１８が検出して、予め設定した発光エネルギにより撮影用光源４が発光する。この撮影光はミラー５以降の観察光と同様の光路を辿り、撮像手段１１に被検眼Ｅの眼底像を結像する。得られた映像信号（Ｒ・Ｇ・Ｂ信号）はＡ／Ｄ変換部１３により、例えば各画素１０ビットの階調でデジタル情報に変換されて、画像メモリ１４に一旦記録され、画像処理部１５は画像処理を開始する。
【００１８】
図２は画像処理のフローチャート図を示し、先ず撮影スイッチ２０が押されたことにより撮影操作が開始（ステップ１）され、これを検知して蓄積された全ての画素信号が１０ビットの階調でデジタルデータに変換されて画像メモリ１４に全ての画像情報が入力される（ステップ２）。次に、左右眼検出手段２１により、被検眼Ｅに対する光学系の位置を検出して左右眼の判別が行われる（ステップ３）。この左右眼検出手段２１の出力に応じて、予め設定した関心領域に対し輝度情報を検出する。
【００１９】
図３、図４は固視目標１２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た撮像素子上の眼底像を示し、関心領域設定手段１９は予め関心領域としてＰ及びＱとに設定されている。図３は左眼を撮影した場合の画像であり、図４は右眼を撮影した場合の画像を示している。なお、これらの画像は右眼用、左眼用に色の異なる２つの光源を準備して、操作者が被検者に対し何れの固視目標１２を見るか指示を促して撮影してもよいし、操作者が左右を選択して、この選択に応じて２つの光源を切換えるようにしてもよい。
【００２０】
さて図３に示すように、黄班部（×印）がエリアＱに含まれ、乳頭部（○印）がエリアＰに含まれ、これらのエリアＰ及びＱが関心領域として設定されているが、この設定された関心領域（エリアＱとエリアＰ）に関して、各領域内の全て又は一部の部位の輝度レベルを検出する。尚、通常乳頭部の輝度は高く、黄班部の輝度は低いことが分かっている。従って、エリアＰ内の輝度がエリアＱ内の輝度よりも高い場合には、被検眼は左眼であることの判定も可能であり前述の左右眼検出スイッチを省略することも可能となる。そして、エリアＰ内の複数画素信号から最高輝度信号Ｎ、エリアＱ内の複数画素信号から最低輝度Ｍの検出を行う（ステップ４・５）。
【００２１】
逆に、被検眼眼底が右目の場合には、黄班部がＰ領域にあり、乳頭部がＱ領域にあることから、エリアＰ内においては複数画素信号から最低輝度信号Ｍ、エリアＱ内においては複数画素信号から最高輝度信号Ｎの検出を行うことになる。
【００２２】
図５は眼底像全体（撮像素子１１全体に相当）の輝度のヒストグラム図を示し、横軸は輝度、縦軸は頻度を示している。各山は輝度の低い側からアパーチャ部Ａ、網膜部Ｂ、乳頭部Ｃ、撮影ミス等により発生するフレアＤを表している。また、点線で示す領域は左眼の場合にエリアＰ及びＱから検出された輝度情報を示している。この様に本実施例においては、画像全体について検出作業を行うことなく、黄班部と乳頭部が存在する位置は撮像面上で予め決まっている関係からこの領域だけのデジタルデータに基づいて最低輝度部Ｍと最高輝度部Ｎを検出している。また、これらの最低輝度部Ｍと最高輝度部Ｎから有用なダイナミックレンジＨを算出（ステップ６）することができ、エリアＧ及びＩに対しては圧縮率を高く、エリアＨに対しては圧縮率を低く設定した、例えば８ビットのデータにダイナミックレンジ圧縮を施している（ステップ７・８）。具体的には画像処理部１５によって図６Ａに示すような変換テーブルが用意される。図６のＭ、Ｎはそれぞれ図４のＭ、Ｎに相当し、この変換テーブルを使用して圧縮処理を実行した後に、再び画像メモリ１４に保存する（ステップ９）。
【００２３】
より具体的には、本実施例では領域ＰとＱの最高輝度値Ｎと最低輝度値Ｍが検出されると、撮像素子の全画素出力の内最高輝度値Ｎと最低輝度値Ｍとの間にあるデジタルデータに対しては圧縮率を低く、最高輝度値Ｎと最低輝度値Ｍとの間に無いデジタルデータに対して圧縮率を高くする処理を施すことになる。最高輝度値Ｎと最低輝度値Ｍとの間にある、本来診断に必要とする眼底画像のデジタルデータに対して細かな階調を持った画像を得るわけである。
【００２４】
一方、検者にとってアパチャーやフレアは不必要な画像情報でありこれらの像に対しては荒い階調の信号処理を施すことになる。
【００２５】
このようにして、全ての画像情報に対して調査を行うことなく、短時間で効率の良い検出を行うことが可能となり、少ないデータ量で有効な情報を生成することができる。なお、ダイナミックレンジ圧縮の方法は、圧縮率をエリアＧ及びＩに対して圧縮率を高く設定したが、図６Ｂに示すようにエリアＧにある情報を最低輝度値にシフトし、エリアＩにある情報を最高輝度値にシフトして圧縮を行ってもよい。また、エリアＨにある情報は圧縮を行わなくてもよい。
【００２６】
本実施例では、Ａ／Ｄ変換部１３において１０ビット（高ビット）の分解能で量子化し、画像処理部１５で８ビットデータ（低ビット）に変換したが、入出力を共に８ビットとし、エリアＧ及びＩに関して圧縮処理を施し、エリアＨにある情報は伸張処理を施してもよい。また、初めに関心領域を設定する場合に、最低輝度は黄班部を含むエリアＱから検出したが、眼底Ｅｒの光学系の収差等によって、画像の周辺部の方が輝度レベルが低い場合には、そのエリアを設定してもよい。
【００２７】
尚、こうした画像処理された眼底画像は、画像メモリ１４に保存されることになるが、この画像をテレビモニタ１７に映し出しても良いし、不図示のプリンタによってプリントアウトしても良いし、不図示の光磁気ディスク等の過搬型記録媒体に保存したり、通信部を用いて外部機器へ転送しても良い。また本実施例では、エリアＰ及びＱから検出された最低輝度部をＭ、最高輝度部をＮとして検出したが、エリア内をさらに細かく分割して各部位の平均値を比較検討しても良いし、あらかじめエリアを小さく設定して全体の平均値からＭ、Ｎを求めても良い。
【００２８】
また例えば上位又は下位数画素の平均値から検出したり、特に異質なデータの排除を行えばノイズ成分の影響を受けない安定したＭ，Ｎの検出が可能となる。
【００２９】
図７は撮影光量の設定ミス又は眼底Ｅｒの個人差により、得られた画像が暗過ぎる場合のヒストグラム図を示し、図５と同様に、輝度の低い側からアパーチャ部Ａ、網膜部Ｂ、乳頭部Ｃ、撮影ミス等によって発生するフレアＤ等を示している。この場合も、同様にエリアＰ及びＱにおける最高輝度部Ｎと最低輝度部Ｍを検出し、図８に示すように最低輝度部Ｍから最高輝度部ＮまでのレンジＨを、圧縮率が低くなるように変換テーブルを作成することによって、撮影光量の設定ミス又は眼底Ｅｒの個人差に左右されることなく、効率良く画像を作成することが可能となる。
【００３０】
なお、逆に撮影光量の設定ミス又は眼底Ｅｒの個人差によって、明かる過ぎる画像を得てしまった場合も、同様に修正することが可能である。なお、関心領域として乳頭部及び黄斑部又は周辺部を設定したが、操作者が特に注目したい部位を設定する関心領域変更手段を準備し、その部位を左右眼検出手段の出力に基づき算出して求めてもよい。例えば、操作者が特に乳頭部に注目したい場合左眼を検出した時には図3のＰ領域が注目部位と判断でき、図５の乳頭部Ｃの山の圧縮率を特に低く設定するようにすれば達成することができる。
【００３１】
図９は第２の実施例の構成図を示し、第１の実施例において固視目標１２を移動可能とし、固視位置検出部２２を追加した構成とされている。そして、固視位置検出部２２の出力は画像処理部１５と固視目標１２の駆動手段１２’に接続されている。
【００３２】
第１の実施例と同様に被検者は固視目標１２を見るが、この固視目標１２は自在に位置を変えることができるので、固視標位置に応じた例えば図１０に示すような画像を得ることができる。このような画像を得たことを検知した画像処理部１５は、固視位置検出部２２の出力から、光学系の倍率と移動距離を考慮して、図１０に示すエリアＵのほぼ中央に黄斑部が位置することを算出する。この黄斑部の位置に基づき、乳頭部はエリアＶ又はＶ’にくることが予想されるが、この場合にＶ’は画像エリア外となるので、乳頭位置はエリアＶと確定することができる。なお、固視目標１２の位置によってはエリアＶ又はＶ’の両方について検出してもよいし、第２の実施例と同様に左右眼検出手段２１を設ければ、両方の情報から乳頭部位置を確定することができる。
【００３３】
以後は、第１の実施例と同様に、設定された関心領域から最高輝度と最低輝度を算出し、ダイナミックレンジを求めてダイナミックレンジ圧縮を実行する。このような手順により、固視目標を自在に移動可能な装置においても、全ての画像情報に対して検出を行うことなく、短時間で効率の良い検出を行って、少ないデータ量から有効な情報を生成することが可能となる。
【００３４】
なお、関心領域として乳頭部及び黄斑部を設定したが、操作者が特に注目したい部位を設定する関心領域変更手段を準備して、その部位を固視位置検出部２２の出力から算出し求めてもよい。
【００３５】
図１１は第３の実施例の関心領域を示し、得られた眼底像の内、黄班部と乳頭とを含む中央の細長いに対して関心領域Ｗを設定した例を示している。信号処理部１５は、その領域Ｗ内の輝度情報を求めてヒストグラムを作成する。図１２は全ての領域に対してヒストグラムを作成したものであるが、領域Ｗ内を検出することによって、網膜部Ｂと乳頭部Ｃの山の概略の形状を抽出することができ、これらの山を予め設定した基準値に基づきエリアＪ、Ｋ、Ｌに分割する。
【００３６】
図１３は情報を多く含む、黄班部に相当するエリアＪと乳頭部に相当するエリアＬに対して圧縮率を低く設定した変換テーブルである。このように、眼底Ｅｒの情報をほぼ３つのエリアに分割し、異なる圧縮率を設定して被検眼画像情報に処理を施すことにより、注目すべき部位を更に詳細に設定し、被検眼Ｅの個人差又は撮影光量の設定ミス等に左右されずに、効率良く必要な情報を有効に生成することが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る眼科撮影装置は、全画素中の所定領域の高いレベル信号と低いレベル信号とに基づいて撮像素子のデジタル信号の信号圧縮比を設定、特に高いレベル信号と低いレベル信号との間にあるレベル信号に対する圧縮比を低く、高いレベル信号と低いレベル信号と間に無いレベル信号に対してはその圧縮比を高くして、診断に必要となる画像に対しては高い階調の画像が得る事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の構成図である。
【図２】画像処理のフローチャート図である。
【図３】眼底像の説明図である。
【図４】眼底像の説明図である。
【図５】眼底像のヒストグラムのグラフ図である。
【図６】ダイナミックレンジ圧縮の変換テーブルのグラフ図である。
【図７】眼底像のヒストグラムのグラフ図である。
【図８】ダイナミックレンジ圧縮の変換テーブルのグラフ図である。
【図９】第２の実施例の構成図である。
【図１０】眼底像の説明図である。
【図１１】眼底像の説明図である。
【図１２】眼底像のヒストグラムのグラフ図である。
【図１３】ダイナミックレンジ圧縮の変換テーブルのグラフ図である。
【符号の説明】
１  観察用光源
４  撮影用光源
７  孔あきミラー
１０  ハーフミラー
１１  撮像手段
１２  固視目標
１４  画像メモリ
１５  画像処理部
１７  テレビモニタ
１８  撮影操作制御部
１９  関心領域設定部
２１  左右眼検出手段
２２  固視位置検出部
【図１】
0004365959.tif 000002
【図２】
0004365959.tif 000003
【図３】
0004365959.tif 000004
【図４】
0004365959.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004365959.tif 000009
【図９】
0004365959.tif 000010
【図１０】
0004365959.tif 000011
【図１１】
0004365959.tif 000012
【図１２】
0004365959.tif 000013
【図１３】
0004365959.tif 000014