CN100336484C - 眼科摄影装置 - Google Patents

Abstract

一种眼科摄影装置，其中，在把荧光剂注射到体内的时刻起动计时机构。在步骤S2将放大率控制部设定为AGC。在步骤S3进行AGC的确认，当AGC发挥作用时，进入步骤S4，算出各被检眼的荧光亮度曲线。步骤S5根据存储在放大率存储器中的AGC时的增益值及其时间，算出眼底的荧光亮度值，而决定适当的曝光值。当AGC不动作时，步骤S6根据算出的各被检眼的荧光亮度曲线和计时机构的输出，算出荧光亮度值，步骤S7决定适当的曝光值。

Description

眼科摄影装置

技术领域

本发明涉及眼科医院等使用的眼科摄影装置。

背景技术

现有技术中，用以CCD为代表的摄像元件(image pickupelement)对被检眼进行摄像，并将其变换为图像信号，由此对被检眼进行观察、摄影的装置是公知的。特别是，在用眼底照相机进行红外荧光摄影时，由于不能用光学取景器观察，所以，采用上述的摄像元件进行定位对焦。

通常，按照荧光摄影的造影时期进行分类，可分为三个时期，即，最初的造影初期、其后的造影中期和最后的造影后期。造影初期是从脉络膜造影开始到脉络膜静脉被造影的时期。造影中期是在造影初期后直至荧光剂从脉络膜静脉消失为止的时期。造影后期是能看见弥漫性(diffuse)的脉络膜背景荧光的时期。

在造影初期，被注射到被检者静脉(下面称为静注)的荧光剂，借助血液循环，到达眼底的粗血管内。随着时间的经过，在造影中期和造影后期，渐渐地渗透到细的血管内。因此，在荧光造影初期，存在于血管内的荧光剂的浓度，比在荧光造影后期存在于血管内的荧光剂浓度高得多。所以，造影初期的被检眼的荧光亮度，借助荧光剂的循环，比造影中期、造影后期的被检眼荧光的亮度亮得多，其亮度的变化量也大。

通常，眼底荧光亮度的动态范围远远大于摄像元件的动态范围，所以，在荧光亮度低时和高时难以对控制观察光量、摄影光量和摄像元件的放大率等进行控制，不容易得到良好的图像质量。

为了解决该问题，提出了采用AGC(自动增益控制)的方法。采用该方法，即使被检眼的荧光亮度变化，也能得到稳定的图像信号。该方法中，在进行荧光观察时，使AGC动作，即使被检眼的亮度、观察光量发生变化，也能通过控制使来自被检眼像的图像信号的输出的平均值常保持稳定。另一方面，在荧光摄影时，摄影用光源的发光时间很短，只有数m秒，即使使AGC动作也来不及相应，所以，在摄影时进行以下的控制，即，把来自摄像元件的图像信号从AGC切换为固定增益，根据被检眼的亮度调节摄影光量，以使被检眼像常时保持为最适当的状态。

另外，在日本特开平2-124137号公报中，提出了一种摄影方法。该方法是，用定时器检测静注了荧光剂后的经过时间，接收该定时器检测的经过时间信号，随着静注后的时间推移，逐渐地增加摄影发光量。

但是，上述的现有例中，在采用AGC的方法观察眼底时，对于眼底荧光亮度高的初期摄影时，是有效的手段，但是，对于荧光亮度值显著降低的后期，必须要有高灵敏度的摄像元件或发光量大的观察用光源。为此，具有以下缺点，导致装置的大型化以及系统变昂贵，另外，如果摄像元件的灵敏度不充分高，则AGC不动作，在摄影时，得不到从AGC切换到固定增益后的增益、和摄影光量的最佳曝光值。

在日本特开平2-124137号公报的方法中，眼底内的相对于时间经过的荧光亮度，因年龄、性别、体重、身高等个人差异，以及静注的荧光剂量、静注速度、患者的疾患等而有很大的差别。因此，只根据静注后的经过时间来增加摄影光量的方法，不能避免初期阶段的光晕和后期的对比度不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种眼科摄影装置，其能解决上述问题，而且即使不使用高灵敏度的摄像元件或昂贵的装置，而是使用低价的装置，也可自动地设定适当的曝光值。

为达到上述目的，本发明的眼科摄影装置，包含有：摄影用照明光源，该摄影用照明光源用于在对被检眼进行摄影时，对被检眼进行照明；计时机构，该计时机构用于对被检眼的摄影经过时间进行计时；摄像机构，该摄像机构用于对被检眼进行摄像；曝光控制机构，该曝光控制机构用于对上述摄影用照明光源和上述摄像机构的放大率中的至少一方进行控制；亮度检测机构，该亮度检测机构用于根据来自上述摄像机构的图像信号及其放大率中的至少一方，检测出被检眼的亮度值；计算机构，该计算机构用于根据上述摄像机构的放大率的极小增益值和当时的上述被检眼的摄影经过时间，计算出表示与摄影经过时间相对应的被检眼的亮度的关系的函数；

其中，上述曝光控制机构根据由上述计算机构计算的函数，决定在上述摄像机构的放大率成为极小增益值之后通过上述摄像机构进行摄影之际的上述摄影用照明光源的光量以及上述摄影机构的放大率之中的至少一方。

附图说明

图1是本发明的实施方式的构成图。

图2是系统控制部动作的流程图。

图3A和3B是荧光刚出现后的眼底像和AGC的说明图。

图4A和4B是荧光扩散后状态的眼底像和AGC的说明图。

图5A和5B是荧光亮度值及AGC时的增益值、与荧光剂静注后经过时间的关系图。

图6是用于计算荧光亮度规一化曲线的流程图。

图7是预先准备好的荧光亮度规一化曲线图。

图8是用亮度规一化机构规一化后的、图5所示被检眼A的规一化曲线图。

图9是根据荧光亮度值求观察用照明光量和固定增益值的曲线图。

图10是用于计算荧光亮度规一化曲线的流程图。

图11是从多个采样信息规一化后的眼底亮度曲线图。

具体实施方式

下面，用图示的实施方式，详细说明本发明。

图1表示第1实施方式中的眼底照相机的构造图。在从观察用光源1到物镜2的光路上依次排列有聚光透镜3、摄影用光源4、反射镜5、具有环状开口的光圈6、可自如地插入或退出光路的红外荧光激励滤光片7、转像透镜8、开孔反射镜9，由此构成眼底照明光学系统。在开孔反射镜9后方的眼底观察·摄影光学系统中排列着对焦透镜10、摄影透镜11、可对光路插入或退出的阻断励起光而只透过荧光的抑止滤光片12、以及摄像元件13。

摄像元件13的输出，通过存储电荷读取部21、放大部22、图像信号处理部23输入到系统控制部24。在图像信号处理部23上连接着显示部25。系统控制部24内设有第1计算机构24a、第2计算机构24b、曝光判断控制机构24c。该系统控制部24连接着存储电荷读取部21、放大率控制部26、摄影开关27、计时机构28、控制观察用光源1及摄影用光源4的观察·摄影用光源控制部29、放在率存储器30、亮度规一化机构31、以及图像记录机构32。该图像记录机构32例如由硬盘、MO、Zip、Jazz、CD-R/RW、DVD-RAM、DVD±R/RW、半导体存储器等构成。

观察用光源1射出的光束，经过聚光透镜3、摄影用光源4，被反射镜5反射。该反射镜5反射的光，通过环状光圈6、红外荧光激励滤光片7、转像透镜8，被开孔反射镜9的周边反射，通过物镜2、被检眼E的瞳孔Ep，将眼底Er照明。被照明的眼底像，通过瞳孔Ep、物镜2、开孔反射镜9的孔部、对焦透镜10、摄影透镜11、红外荧光抑止滤光片12，在摄像元件13上成像。

在摄像元件13中保持着光电变换后的存储电荷，存储电荷读取部21一边连续地进行存储电荷的读取和所保持电荷的清除，一边将读取的信号通过放大部22输出给图像信号处理部23。另外，图像信号处理部23可进行向显示部25输出的处理，这时的观察图像显示在显示部25上。该摄像元件13至少具有用于进行荧光造影初期的观察·摄影的灵敏度。

图2表示摄影时的系统控制部24的动作流程图。操作者先在步骤S1中，在把荧光剂静注到体内的时刻，使计时机构28起动。在荧光造影初期，即使在由于眼底Er的荧光亮度有很大变化，眼底Er的亮度变化时，也不因此而重新设定观察用光源1的光量，为了进行适当的眼底观察，在步骤S2中，把放大率控制部26设定为AGC。

由放大率控制机构25进行的AGC，是对图像输出数据进行反馈，使图像输出数据的平均值经常保持稳定的控制。实际中，是采用二维图像数据，但是，为了简单起见，只用一维图像数据说明AGC的功能。

图3A表示荧光剂刚刚从乳头出现后的眼底像。图4A表示荧光剂扩散到了脉络膜、网膜动脉的状态的眼底像。图3B、图4B表示在各状态中，图3A、图4A中虚线所示的眼底线的放大率控制部26的输出，AGC进行控制，使线上各点的平均输出值保持稳定。图3B、图4B中的点划线是平均输出值。

如图3B所示，当荧光剂刚刚从乳头出现后，荧光亮度还不足够高，所以，增益被AGC提高。另一方面，在图4B中，荧光亮度变高，为了将平均输出值保持稳定，通过控制将增益降低。

图2的步骤S3中，确认AGC是否工作着，如果AGC工作着，则进行步骤S4，计算各被检眼E的荧光亮度曲线。算出的结果，在AGC工作着的期间不采用。

本实施方式中采用的摄像元件13，虽然在荧光造影初期具有充分的灵敏度，但是，在荧光摄影开始时，由于荧光剂还没有在眼底出现，所以，没有通过红外光抑止滤光片12的光，观察到眼底Er处于黑暗状态。为此，放大率控制部26的AGC增益值为最大。

图5A和图5B，表示在荧光造影初期，眼底Er的荧光亮度值与AGC增益值的变化。图5A表示对眼底Er中乳头附近血管上某一点静注了荧光剂后的经过时间、与荧光亮度值的关系的荧光亮度曲线，图5B表示这时的AGC增益值。图5A中的2条曲线，分别表示年龄、性别、体重、身高不同的2个人的被检眼A、B的曲线。

其中表示出，静注了荧光剂后，随着眼底Er中荧光浓度的上升，荧光亮度也上升，这时，为了将图像输出的平均值保持稳定，使AGC增益值降低。当荧光亮度达到最大值时，增益值为最低值。进而，随着荧光亮度的降低，增益值上升，一直达到最高增益值。在图5中，亮度值为P时，达到最高增益。

图6是图2中步骤S4的子流程图。在步骤S21中，AGC增益值和此时的时间，存储在放大率存储器30中。在步骤S22中，确认存储在放大率存储器30内的增益值及其时间，检测最低增益值。在步骤S22中，在最低增益值被检测出后，通过由增益对在步骤S23检测出的最低增益时刻的图像荧光亮度值进行修正，由此，算出眼底Er中的荧光亮度的最大值及其时间信息。

实际上，如图5所示，从存储在放大率存储器30中的信息中可以看出，当被检眼A为“A′、a”、被检眼B为“B′、b”时，显示出最低增益值。根据该增益值进行逆运算，可算出荧光亮度值的最大值和从摄影开始的经过时间，将它们分别作为第1计算机构的算出结果，其结果如下。

从存储器30检测出的信息“A′、a”→算出结果“A、a”

从存储器30检测出的信息“B′、b”→算出结果“B、b”

图7表示从以上算出结果得到的荧光亮度规一化曲线，横轴表示静注后的经过时间，纵轴表示眼底中的荧光亮度。荧光亮度在时间τ时为最大值1时，从造影中期到后期，即过了荧光亮度峰值后的亮度值，用α×β^-γ(t-τ)表示。式中的α、β、γ、τ是任意的常数，其根据经验值求出。本实施方式中，采用α＝0.7，β＝3.5，γ＝0.003。t是从计时机构28得到的静注后的经过时间。

在步骤S24中，为了计算出被检眼的荧光亮度曲线，用亮度规一化机构31，把上述的算出结果“A、a”调节为图7的荧光亮度规一化曲线的峰值“1、τ”。亮度规一化曲线31以取纵轴方向为A并且在横轴方向使a与τ重合的方式将“A、a″平行移动。借助亮度规一化曲线31，被检眼A的荧光亮度曲线如图8所示，求出为A×α×β^-γ(t-a)。同样地，被检眼B的荧光亮度曲线，求出为B×α×β^-γ(t-b)。这里得到的荧光亮度曲线，作为第2计算机构的算出结果，在图2的步骤S6中被采用。

接着，在图2的步骤S5，从存储在放大率存储器30内的AGC时的增益值及其时间，算出眼底Er的荧光亮度值，而决定适当的曝光值。本实施方式中，是采用固定增益值和摄影光发光量这样2个参数，决定最佳的曝光值。

在步骤S3中，在AGC不动作时，即，如图5中的p点以后那样，AGC时的增益达到最高增益时，由于即使眼底Er的荧光亮度降低，增益也不变化，所以，不能算出荧光亮度。为此，在步骤S6中，根据图6的步骤S24算出的各被检眼底E的荧光亮度曲线A×α×β^-γ(t-a)、B×α×β^-γ(t-b)和计时机构28的输出，算出眼底Er的荧光亮度值，在步骤S7中，决定适当的曝光值。本实施方式中，决定固定增益值和摄影光发光量这样2个参数。

下面，用图9说明在步骤S5和步骤S7中，从曝光判断控制机构所进行的、根据眼底Er荧光亮度值求出摄影用光源4的发光量和固定增益的增益值的方法的一例。在本实施方式中，摄像元件13的灵敏度，可从0dB变更到8dB。摄影用光源4的输出，可从相当于ISO200的程度变更到相当于ISO12.5的程度。

荧光造影初期的荧光亮度开始出现之前，增益和摄影用照明光量都预先设定为最大值，当荧光亮度开始出现，输出图像的亮度值过高时，开始降低增益，下降至极值后，降低摄影用光源4的照明光量。当荧光亮度超过最大值，亮度变低时，开始提高摄影用照明光量，提高至极值后，提高增益值。之所以这样做，是因为本实施方式的目的是为了得到更少噪音的高精细的摄影图像。

图9中，亮度值为ε时的摄影用照明光量和固定增益值，分别求出为相当于ISO50和相当于增益0dB。作为曝光判断的结果，亮度值为Ψ时的摄影用照明光量和固定增益值，分别求出为相当于ISO12.5和相当于增益2dB。在摄影者按下摄影开关27之前，系统控制部24反复进行上述循环。

摄影者一边看着显示部25的图像，一边进行对准调整，当对准了时，按下摄影开关27。系统控制部24在图2的步骤S8检测到摄影开关27的输入，在步骤S9中将观察用光源1熄灭后，在步骤S10中把放大率控制部26设定为固定增益，把固定增益值设定为在步骤S5或步骤S7中得到的值。

这里，之所以把放大率控制部26的设定从AGC切换为固定增益，是因为摄影用光源4的发光时间极短，只有数毫秒，即使使AGC动作也来不及相应。接着，在步骤S11中，把观察·摄影用光源控制部29的摄影光量设定为在步骤S5或步骤S7得到的值。

全部的设定结束后，在步骤S12中，向观察·摄影用光源部29发出发光指令，进行摄影。摄影结束后，为了返回眼底观察，把放大率控制部26的设定返回AGC，结束摄影作业。

本实施方式中，为了得到适当的曝光，在图2的步骤S5和步骤S7中，设定了放大率和摄影用照明光量这样2个值，但是，也可以只设定其中的任何一方。

另外，本实施方式中，在步骤S12中结束了摄影后，虽然没有进行被摄影的图像的记录，但是，也可以如下述地进行图像的记录。即，在放大部22把读取的图像信号放大，通过图像信号处理部23，通过图未示的A/D转换器将其变换为数字信号，输入到系统控制部24。然后，变换后的数字图像信号在步骤S12以后，记录在图像记录机构32内。

本实施方式中，说明了在图2的步骤S4中根据摄像机构的放大率检测出各被检眼E的眼底Er的亮度值的一例。但是，也可以不采用步骤S4，而采用图10的流程图。即，在步骤S31中，把存储在图像记录机构32内的荧光造影初期的图像信号的亮度值及其时间，存储到放大率存储器30中，在步骤S32中，确认是否得到了规一化所需的图像信号，在步骤S33中，借助亮度规一化机构31，使放大率存储器30的信息适于荧光亮度规一化曲线，在步骤S34中，从图11所示的荧光造影初期的数个信息算出荧光亮度曲线。

图11的横轴是荧光剂静注后的经过时间，纵轴是眼底的荧光亮度值。图中的黑圆圈是被摄影的图像信号的亮度值。曲线是根据放大率存储器30的信息算出的被检眼E的荧光亮度曲线。

本实施方式中，是用图2的步骤S4，根据摄像机构的放大率检测出各被检眼E的眼底的亮度值。但是，当采用的摄像元件13的灵敏度低，而不能用AGC对初期造影进行观察时，或者放大率控制部26不具有AGC功能等时，也可以把由图像信号处理部23得到的图像信号的图像信号亮度值及其时间，存储到放大率存储器30内，用系统控制部24算出眼底亮度的最大值信息，根据该算出结果决定荧光亮度曲线。

如上所述，本发明的眼科摄影装置，根据眼底的荧光亮度最大值及其时刻，可作成以时间为变量的眼底的荧光亮度值的函数，从该亮度值的函数推测出观察·摄影光量，由此，在进行荧光摄影时，可自动地设定适当的曝光值。

另外，作为观察用光源，即使不采用观察用光源具有发光量大的照明光源的昂贵装置、高灵敏度的摄像元件，也能推测荧光造影后期的眼底的亮度值，所以，能实现装置的低成本且不造成装置的大型化，可经常得到成功的图像。

Claims (4)

1.一种眼科摄影装置，包含有：

摄影用照明光源，该摄影用照明光源用于在对被检眼进行摄影时，对被检眼进行照明；

计时机构，该计时机构用于对被检眼的摄影经过时间进行计时；

摄像机构，该摄像机构用于对被检眼进行摄像；

曝光控制机构，该曝光控制机构用于对上述摄影用照明光源和上述摄像机构的放大率中的至少一方进行控制；

亮度检测机构，该亮度检测机构用于根据来自上述摄像机构的图像信号及其放大率中的至少一方，检测出被检眼的亮度值；

计算机构，该计算机构用于根据上述摄像机构的放大率的极小增益值和当时的上述被检眼的摄影经过时间，计算出表示与摄影经过时间相对应的被检眼的亮度的关系的函数；

其中，上述曝光控制机构根据由上述计算机构计算的函数，决定在上述摄像机构的放大率成为极小增益值之后通过上述摄像机构进行摄影之际的上述摄影用照明光源的光量以及上述摄影机构的放大率之中的至少一方。

2.如权利要求1所述的眼科摄影装置，还备有摄影开关，通过操作该摄影开关，根据决定的曝光值进行摄像。

3.如权利要求1所述的眼科摄影装置，上述的摄影经过时间是从开始向被检者注入荧光剂后开始的时间。

4.如权利要求1所述的眼科摄影装置，上述计算机构根据预先准备好的被检眼亮度规一化曲线算出上述函数。

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