眼科摄像方法和摄像设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种眼科摄像方法和摄像设备。为了利用同一摄像单元进行观察和摄像，该眼科摄像方法包括：利用第一波长的光对被检眼的眼底进行照明；经由调焦透镜将来自所述眼底的返回光引导至摄像单元，从而获得所述调焦透镜的与所述第一波长的光相对应的聚焦位置；利用与所述第一波长不同的第二波长的光对所述眼底进行照明；以及经由所述调焦透镜将来自所述眼底的返回光引导至摄像单元从而获得所述眼底的图像。基于所述第一波长的光和所述第二波长的光之间的波长差来使所述调焦透镜移动至针对所述第二波长的光的聚焦位置。
【专利说明】眼科摄像方法和摄像设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种团体体检或综合体检中的身体检查所使用的使用眼底照相机等的眼科摄像方法和设备、及其非瞬态有形介质。
【背景技术】
[0002]传统上，在诸如居民体检或公司体检等的团体体检中进行眼底检查。通常在团体体检的眼底摄像中，进行不需要散瞳剂的无散瞳摄像。在无散瞳摄像中，使检查室变暗，或者使用简易暗室以使得可以对被检眼遮蔽室内光，由此促使被检眼的自然散瞳以进行摄像。
[0003]进行无散瞳眼底摄像的眼科摄像设备包括可见摄像光源和通常不会引起缩瞳的红外波长范围的观察光源。在眼底摄像中，使用观察光源来对眼底进行照明以进行摄像设备的定位，然后使调焦透镜移动以聚焦于摄像单元。之后，摄像光源对眼底进行照明以使得获取到眼底的图像。然而，由于观察光和摄像光具有不同的波长，因此在利用同一摄像单元进行观察和摄像的情况下，所获取到的眼底图像的聚焦状态不同于观察时的聚焦状态。因此，使用同一摄像单元来进行观察和摄像的眼科摄像设备需要用于对由波长差引起的观察和摄像之间的聚焦状态的变化进行补偿的单元。
[0004]作为用于对由观察光和摄像光之间的波长差引起的聚焦状态的变化进行补偿的技术，已知有日本特开2011-015955的眼底照相机。日本特开2011-015955的眼底照相机存储与由观察光和摄像光之间的波长差引起的光路长度差相对应的调焦透镜的移动量。在观察状态下聚焦之后按下摄像所用的摄像开关的情况下，使调焦透镜移动调焦透镜移动量，以使得可以在针对摄像光的聚焦位置处进行摄像。
[0005]使用日本特开2011-`015955所公开的眼底照相机的摄像方法可以通过在按下摄像开关之后使调焦透镜移动来在与观察时相同的聚焦状态下进行摄像。然而，由于在按下摄像开关之后需要耗费时间来使调焦透镜移动，因此从按下摄像开关起直到通过发出摄像光来进行摄像为止需要耗费时间。如果在该期间发生被检眼的无意识眼动或眨眼，则可能会发生聚焦状态变化或眼底摄像失败。
【发明内容】
[0006]本发明是考虑到上述情形而作出的，并且本发明要尽可能快速地进行摄像，从而减少由于被检眼的无意识眼动或眨眼所引起的聚焦状态变化或摄像失败。
[0007]根据本发明的一个实施例，提供一种眼科摄像方法，包括以下步骤:利用第一波长的光对被检眼的眼底进行照明；经由调焦透镜将所述第一波长的光的来自所述眼底的返回光引导至摄像单元；基于到达该摄像单元的所述第一波长的光来获得聚焦位置；利用与所述第一波长不同的第二波长的光对所述被检眼的所述眼底进行照明；经由所述调焦透镜将所述第二波长的光的来自所述眼底的返回光引导至摄像单元；基于到达该摄像单元的所述第二波长的光来获取所述眼底的图像，其中，基于所述第一波长的光和所述第二波长的光之间的波长差，在利用所述第二波长的光对所述眼底进行照明之前使所述调焦透镜移动至针对所述第二波长的光的聚焦位置。
[0008]根据本发明的另一实施例，提供一种记录有程序的非瞬态有形介质，所述程序用于使计算机进行上述的眼科摄像方法的步骤。
[0009]根据本发明的又一实施例，提供一种摄像设备，用于对被检眼的眼底进行摄像，所述摄像设备包括:第一光源，用于利用第一波长的光对所述眼底进行照明；第二光源，用于利用第二波长的光对所述眼底进行照明；摄像单元，用于接收所述第一波长的光的来自所述眼底的第一返回光和所述第二波长的光的来自所述眼底的第二返回光；调焦透镜，用于使所述第一返回光和所述第二返回光聚焦到所述摄像单元上；聚焦检测单元，用于根据基于所述摄像单元接收到的所述第一返回光所获取到的图像来获得所述调焦透镜针对所述第一返回光的第一聚焦位置；用于基于所述第一波长的光和所述第二波长的光之间的波长差以及所述第一聚焦位置来计算针对所述第二返回光的第二聚焦位置的单元；以及光源切换单元，用于在利用来自所述第一光源的所述第一波长的光的照射和来自所述第二光源的所述第二波长的光的照射之间进行切换，其中，在进行了向着所述第二聚焦位置的移动之后，所述光源切换单元允许从利用来自所述第一光源的所述第一波长的光的照射切换至利用来自所述第二光源的所述第二波长的光的照射。
[0010]根据本发明的一个实施例的眼科摄像方法在利用摄像光对眼底进行照明之前对观察光和摄像光之间的波长差进行补偿。因此，可以减轻由于被检眼的无意识眼动或眨眼所引起的聚焦状态变化或摄像失败。
[0011]通过以下参考附图对典型实施例的详细说明，本发明的其它特征将变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是说明本发明的实施例的眼科摄像设备的结构图。
`[0013]图2A、2B、2C和2D是示出光束的聚焦状态的图。
[0014]图3是聚焦检测部的结构图。
[0015]图4是对比度检测的原理图。
[0016]图5是示出根据本发明的实施例的摄像方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017]现在将参考附图来详细说明本发明的实施例。
[0018]第一实施例
[0019]基于图1~图4所示的实施例来详细说明本发明。
[0020]图1是眼底照相机的结构图。以与被检眼E相对的方式配置物镜I。在物镜I的光轴LI上，配置有摄像光阑2、调焦透镜3、成像透镜4以及对可见光和红外光具有感光度的摄像元件5。物镜I~成像透镜4构成观察/摄像光学系统，其中该观察/摄像光学系统与摄像元件5 —起构成眼底图像观察摄像单元。注意，调焦透镜3连接至调焦透镜位置检测部6和调焦透镜移动部7。调焦透镜位置检测部6输出调焦透镜3在光轴LI上的位置，并且可以利用调焦透镜移动部7使调焦透镜3在光轴LI上移动。
[0021]另一方面，在摄像光阑2的附近倾斜地配置有穿孔镜8。在穿孔镜8的反射方向上的光轴L2上，配置有透镜9和透镜10。另外，在光轴L2上，配置有环形光阑11和分色镜12，其中该环形光阑11配置在相对于透镜9和透镜10与被检眼E的瞳孔Ep大致光学共轭的位置处，并且具有光轴中心为遮光部的环状开口，以及分色镜12具有使红外光透过并且使可见光反射的特性。在分色镜12的反射方向上的光轴L3上，配置有聚光透镜13和作为发出可见脉冲光的摄像光源的频闪光源14。在分色镜12的透过方向上的光轴L4上，配置有聚光透镜15和红外LED16，其中，作为观察光源的红外LED16配置有多个红外LED从而发出作为红外固定光的红外光。物镜I~分色镜12、聚光透镜13和聚光透镜15构成眼底照明光学系统。该眼底照明光学系统、作为摄像光源的频闪光源14和作为观察光源的红外LED16构成眼底照明单元。在本实施例中，频闪光源14是波长为420nm~750nm的宽带波长光源，并且红外LED16是波长为850nm的单波长光源。
[0022]上述的眼底图像观察摄像单元和眼底照明单元容纳在一个壳体中并且构成眼底照相机光学部。此外，该眼底照相机光学部放置在滑动台(未示出)上并且能够与被检眼E对准。注意，上述的观察光源与本发明中的用于发出照射眼底所用的第一波长的光的第一光源相对应，并且摄像光源与用于发出第二波长的光的第二光源相对应。
[0023]另外，摄像元件5的输出由A/D转换元件17转换成数字信号以存储在存储器18中，并且连接至用于对设备整体进行控制的诸如CPU等的系统控制部19。系统控制部19连接至图像存储器20，并且将摄像元件5所获取到的静止图像存储作为数字图像。摄像元件5、A/D转换元件17和存储器18连同摄像单元控制部22和监视器21 —起构成摄像单元23，其中，监视器21用于显示摄像元件5所获取到的红外观察图像和可见图像。此外，该摄像单元23利用安装部(未示出)可移除地固定至眼底照相机光学部的壳体。
[0024]此外，系统控制部19连接至调焦透镜位置检测部6、调焦透镜移动部7和操作输入部24，从而控制调焦透镜3在光轴LI上的位置。注意，将本实施例作为具有用于自动进行焦点调整的自动聚焦功能的设备来进行说明。在手动聚焦模式中，基于操作输入部24的操作输入和调焦透镜位置检测部6的输出来计算调焦透镜3的移动量以对调焦透镜移动部7进行控制。另一方面，在自动聚`焦模式中，基于系统控制部19内的聚焦检测部25的检测结果和调焦透镜位置检测部6的输出来对调焦透镜移动部7进行控制。另外，系统控制部19还进行作为观察光的红外LED16的光量调整和点亮及熄灭的控制、以及作为摄像光的频闪光源14的光量调整和点亮及熄灭的控制。
[0025]接着将说明本实施例中的操作。从红外LED16发出的光被聚光透镜15聚光从而透过分色镜12，然后该光束被环形光阑11限制成环状。受到环形光阑11限制的光在穿过透镜10和透镜9之后在穿孔镜8上形成环形光阑11的图像。另外，该光被穿孔镜8在光轴LI的方向上反射。此外，该光利用物镜I在被检眼E的瞳孔Ep附近再次形成环形光阑11的图像并且对被检眼E的眼底Er进行照明。换句话说，作为本发明的第一波长的光的红外光对被检眼E的眼底Er进行照明。
[0026]被由来自发出固定光的红外LED16的光进行照明的眼底Er所反射和散射的光束经由瞳孔Ep出射到被检眼E。此外，该光束穿过物镜1、摄像光阑2、调焦透镜3和成像透镜4，并且到达摄像元件5以进行形成图像。被眼底Er反射的第一波长的返回光即第一返回光经由调焦透镜3被引导至作为摄像单元的摄像元件5并且被该摄像元件5接收到。来自摄像元件5的输出由A/D转换元件17转换成数字信号，然后将眼底观察图像经由摄像单元控制部22显示在监视器21上。
[0027]检查者观察监视器21上所显示的眼底图像，并且使用操作杆(未示出)从而使被检眼E与眼底照相机光学部对准。在利用聚焦模式切换单元(未示出)将该设备设置为手动聚焦模式的情况下，检查者在观察监视器21上所显示的眼底图像的同时，进行红外LED16的光量的调整以使得眼底具有适当明度。另外，利用操作输入部24进行调焦透镜3在光轴LI方向上的位置调整。图2A示出使调焦透镜3向着检查者所确定的观察光聚焦位置Fl移动从而聚焦的状态。换句话说，基于到达摄像单元的第一波长的光来驱动调焦透镜3，因而获得聚焦位置、即第一聚焦位置。
[0028]观察光束Wl在摄像元件5的摄像面上形成图像以使得可以观察到聚焦的眼底图像。接着，利用作为与第一波长的光不同的可见范围内的第二波长的光的摄像光束W2对被检眼E的眼底Er进行照明。如图2B所示，摄像光束W2的来自眼底Er的返回光也经由调焦透镜3被引导至摄像元件5，并且摄像元件5基于摄像元件5所接收到的作为第二返回光的返回光来获取眼底Er的图像。
[0029]然而，如图2B所示，在利用摄像光照射被检眼E的眼底Er的情况下，由于因观察光和摄像光之间的波长差所引起的光路长度差Pl而发生聚焦位置差。然后，摄像光束W2在与观察光束Wl的位置不同的位置处进行成像，因而在摄像面上形成失焦的眼底图像。
[0030]在本实施例的眼底照相机的聚焦检测部25中，配置有光路长度补偿单元25a，其中该光路长度补偿单元25a用于存储与由用作观察光的红外LED16的波长和用作摄像光的频闪光源14的波长之间的差所引起的光路长度差相对应的调焦透镜3的移动量。在利用操作输入部24的摄像开关26指示摄像的开始的情况下，基于光路长度补偿单元25a中所存储的补偿值Cl，如图2C所示，调焦透镜移动部7根据来自系统控制部19的指示使调焦透镜3向着摄像光聚焦位置F2移动。接着，频闪光源14发出脉冲光，并且从频闪光源14发出的光束被聚光透镜13聚光。在被分光镜12反射之后,该光束被环形光阑11限制成环状。受到环形光阑11限制的光束穿过透镜10和透镜9，并且在穿孔镜8上形成环形光阑11的图像。另外，该光束被穿孔 镜8在光轴LI的方向上反射并且利用物镜I在被检眼E的瞳孔Ep附近再次形成环形光阑11的图像，从而对被检眼E的眼底Er进行照明。被由从频闪光源14发出的光束进行照明的眼底Er所反射和散射的光束经由瞳孔Ep从被检眼E出射。如图2C所示，该光束经由物镜I和摄像光阑2利用调焦透镜3和成像透镜4在摄像元件5的像面上形成图像，其中该图像由A/D转换元件17转换成数字信号并且作为静止图像存储在图像存储器20中。
[0031]接着，参考图5所示的流程图来说明作为本实施例的特征的自动聚焦模式中的控制方法。在本实施例中，通过检测利用观察光束所形成的眼底图像本身的对比度值来进行聚焦检测。这里，对比度是指相邻像素之间的亮度差，并且对比度值是预定亮度数据中的最大亮度差值。
[0032]在利用自动聚焦开始开关(未示出)指示自动聚焦的开始的情况下，该控制方法开始，并且将利用观察光所获取到的眼底观察图像显示在监视器上(步骤Si)。接着，在步骤S2中，利用作为本实施例的聚焦检测单元的聚焦检测部25开始被检眼的眼底图像中的对比度值的计算。如图3所示，聚焦检测部25包括聚焦评价值存储单元25b，其中该聚焦评价值存储单元25b用于存储眼底图像的对比度值和调焦透镜3的位置。图4的曲线图示出聚焦评价值存储单元25b中所存储的对比度值相对于利用调焦透镜移动部7所移动的并且利用调焦透镜位置检测部6所输出的调焦透镜3的位置的转变。如从该曲线图清楚可见，眼底观察图像在对比度值最大的位置M2处最佳地聚焦且在对比度值小的位置Ml处大幅失焦，并且在这种状态下获取到眼底图像。因此，在眼底观察图像中对比度值最大的位置M2成为观察光聚焦位置Fl。
[0033]聚焦检测部25检测作为调焦透镜3针对第一波长的光的聚焦位置的观察光聚焦位置Fl (步骤S3)。基于该观察光聚焦位置Fl和光路长度补偿单元25a中所存储的补偿值Cl，在步骤S4中，计算作为针对第二波长的光的聚焦位置的摄像光聚焦位置F2，并且使调焦透镜3向着摄像光聚焦位置F2移动(步骤S5)从而完成聚焦。具有自动聚焦模式的眼科摄像设备可以判断为聚焦检测完成。因此，与摄像开关26的操作状态无关地，作为本发明的控制单元的系统控制部19在检测到观察聚焦位置Fl之后，立即进行摄像聚焦位置F2的计算和调焦透镜3向着摄像聚焦位置F2的移动。在上述操作中，作为第二聚焦位置的摄像光聚焦位置F2的计算由系统控制部19中的用作计算单元的模块区域来进行。
[0034]图2D示出这种情况下的摄像状态。由于调焦透镜3已经向着摄像光聚焦位置F2移动，因此此时显示在监视器21上的眼底观察图像略微失焦。然而，在步骤S6中检查者按下摄像开关26以从作为摄像光源的频闪光源14发光的情况下，摄像状态变为如图2C所示，其中摄像光束W2的成像位置没有偏离摄像面，由此可以获取到聚焦的眼底图像。另外，在手动聚焦模式中所需的按下摄像开关之后的调焦透镜移动变得不需要。因此，可以快速地进行摄像。以上所述的从利用观察光的照射切换为利用摄像光的照射由系统控制部19中的用作光源切换单元的模块区域来进行。在调焦透镜3从观察聚焦位置Fl向着摄像聚焦位置F2移动之后，该光源切换单元允许进行从利用来自观察光源的第一波长的光的照射向着利用来自摄像光源的第二波长的光的照射的切换。
[0035]该操作在使用红外光来进行观察并且利用同一摄像元件来进行观察和摄像的无散瞳型眼底照相机中特别有效。在无散瞳型眼底照相机中，为了防止在眼底观察时被检眼发生缩瞳，需要利用波长在可见光范`围外的红外光等来进行观察。在这种情况下，为了利用观察光来获取稳定的聚焦眼底图像，需要针对观察光和摄像光之间的波长差的补偿单元。通过作为补偿单元进行基于波长差`的调焦透镜的移动，由于不需要波长差补偿所用的光学系统或机构，因此可以实现简单结构。
[0036]另外，由于具有自动聚焦模式的眼科摄像设备可以判断聚焦检测的结束，因此可以在完成聚焦检测之后进行调焦透镜的移动。因此，由于摄像时不需要耗费时间来使调焦透镜移动，因此可以进行快速摄像。另外，虽然在上述例子中在按下摄像开关之前进行调焦透镜的移动，但是可以在其它时刻进行该移动，只要是在利用作为摄像光源的频闪光源发出的光对眼底进行照明之前即可。
[0037]其它实施例
[0038]此外，本发明还可以通过执行以下处理来实现。具体地，将用于实现上述实施例的功能的软件(程序)经由网络或任意类型的存储介质供给至系统或设备，并且该系统或设备的计算机(CPU或MPU)读取并执行该程序。
[0039]尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。
【权利要求】
1.一种眼科摄像方法，包括以下步骤: 利用第一波长的光对被检眼的眼底进行照明； 经由调焦透镜将所述第一波长的光的来自所述眼底的返回光引导至摄像单元； 基于到达该摄像单元的所述第一波长的光来获得聚焦位置； 利用与所述第一波长不同的第二波长的光对所述被检眼的所述眼底进行照明； 经由所述调焦透镜将所述第二波长的光的来自所述眼底的返回光引导至摄像单元； 基于到达该摄像单元的所述第二波长的光来获取所述眼底的图像， 其中，基于所述第一波长的光和所述第二波长的光之间的波长差，在利用所述第二波长的光对所述眼底进行照明之前使所述调焦透镜移动至针对所述第二波长的光的聚焦位置。
2.根据权利要求1所述的眼科摄像方法，其中，利用光路长度补偿单元来获得基于所述第一波长的光和所述第二波长的光之间的波长差的、所述调焦透镜的聚焦位置之差，其中所述光路长度补偿单元用于预先存储基于所述波长差的、所述第一波长的光和所述第二波长的光之间的光路长度差。
3.根据权利要求1所述的眼科摄像方法，其中，基于到达所述摄像单元的所述第一波长的光来获得聚焦位置是在所述第一波长的光对所述眼底进行照明的状态下进行的。
4.根据权利要求1所述 的眼科摄像方法，其中，所述第一波长的光的来自所述眼底的返回光被引导至的摄像单元与在将所述第二波长的光的来自所述眼底的返回光引导至摄像单元时的摄像单元相同。
5.根据权利要求1所述的眼科摄像方法，其中，所述第一波长的光是红外光。
6.根据权利要求1所述的眼科摄像方法，其中，基于到达所述摄像单元的所述第一波长的光来获得聚焦位置是通过检测所述眼底的对比度来进行的。
7.根据权利要求1所述的眼科摄像方法，其中，使所述调焦透镜移动至针对所述第二波长的聚焦位置是与所述摄像单元的各步骤分开进行的。
8.一种摄像设备，用于对被检眼的眼底进行摄像，所述摄像设备包括: 第一光源，用于利用第一波长的光对所述眼底进行照明； 第二光源，用于利用第二波长的光对所述眼底进行照明； 摄像单元，用于接收所述第一波长的光的来自所述眼底的第一返回光和所述第二波长的光的来自所述眼底的第二返回光； 调焦透镜，用于使所述第一返回光和所述第二返回光聚焦到所述摄像单元上； 聚焦检测单元，用于根据基于所述摄像单元接收到的所述第一返回光所获取到的图像来获得所述调焦透镜针对所述第一返回光的第一聚焦位置； 用于基于所述第一波长的光和所述第二波长的光之间的波长差以及所述第一聚焦位置来计算针对所述第二返回光的第二聚焦位置的单元；以及 光源切换单元，用于在利用来自所述第一光源的所述第一波长的光的照射和来自所述第二光源的所述第二波长的光的照射之间进行切换， 其中，在进行了向着所述第二聚焦位置的移动之后，所述光源切换单元允许从利用来自所述第一光源的所述第一波长的光的照射切换至利用来自所述第二光源的所述第二波长的光的照射。
【文档编号】A61B3/14GK103767677SQ201310487501
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2012年10月17日
【发明者】小仓启 申请人:佳能株式会社