CN101574256A - 眼底照相机 - Google Patents

Abstract

一种眼底照相机，包括：眼底拍摄光学系统，包括用于通过聚焦透镜拍摄眼底图像的图像记录图像传感器；聚焦目标，具有多个区域，以形成穿过被检体眼睛的瞳孔上的多个不同区域的光束；以及聚焦驱动单元，用于基于图像记录图像传感器捕获的图像中的聚焦目标的多个图像的位置和所述多个图像的对比度来驱动聚焦透镜。

Description

眼底照相机

技术领域

本发明涉及一种用于在眼科医院等中拍摄被检体眼睛的眼底的眼底照相机。

背景技术

迄今为止，已知一种眼底照相机，该眼底照相机包括：用于将在被检体眼睛的瞳孔上分离的聚焦分离目标光束投影到被检体眼睛的眼底上的投影单元、以及用于观察和拍摄被检体眼睛的眼底的设有聚焦透镜的观察/拍摄单元。这两个单元在光轴的方向上互相锁定地移动。操作员可通过观察形成在被检体眼睛的眼底上的聚焦分离目标图像(focus split target image)，并使聚焦分离目标图像为预定位置关系，即将聚焦分离目标图像排列成直线，来容易地调整眼底照相机的聚焦。另外，已知一种通过捕获聚焦分离目标图像并检测聚焦分离目标图像的位置来实现自动聚焦的装置。

已知便于将眼底照相机聚焦在被检体眼睛的眼底上的技术，该技术将在被检体眼睛的瞳孔上分离的聚焦分离目标投影在眼底上，通过眼底观察/拍摄光学系统的聚焦透镜观察所投影的聚焦分离目标的图像，并通过观察聚焦分离目标图像的位置关系来进行聚焦。

另外，已知用于实现自动聚焦的技术，该技术对投影到被检体眼睛的眼底上的聚焦分离目标图像进行摄像，并通过观察聚焦分离目标图像的位置关系来进行聚焦。

日本特开平No.5-95907讨论了一种对投影到被检体眼睛的眼底上的两个聚焦分离图像进行摄像并在减小目标亮度的同时基于这两个聚焦分离目标图像的位置来检测聚焦状态的眼底照相机。

日本特开平No.8-275921讨论了一种将聚焦目标投影到被检体眼睛的眼底上并使用拍摄光学系统进行聚焦目标图像的摄像从而检测聚焦状态的眼科设备。

然而，为了消除来自被检体眼角膜的反射光，传统的眼底照相机被构造成使得眼底照明光束或聚焦分离目标光束和观察/拍摄光束分别入射到被检体眼睛瞳孔附近的不同区域。因此，在被检体眼睛的光学系统的像差(aberration)在个体之间变化的情况下，当仅通过以预定位置关系设置聚焦分离目标图像的位置来拍摄被检体眼睛的眼底时，可能在一些被检体眼睛中会产生聚焦误差。因此，眼底图像可能失焦(out of focus)。

发明内容

本发明涉及一种即使在被检体眼睛具有像差的情况下也能够不产生聚焦偏差地拍摄被检体眼睛的眼底的眼底照相机。

根据本发明的一方面，一种眼底照相机包括：照明光学系统，其包括被配置成照明被检体眼睛的眼底的照明单元；眼底拍摄光学系统，其包括被配置成通过物镜和聚焦透镜捕获眼底图像的图像记录图像传感器；聚焦目标，其位于所述照明光学系统中与被检体眼睛的眼底共轭的位置处，并被配置成具有多个区域，以形成分别穿过被检体眼睛的瞳孔的不同区域以在眼底上形成多个聚焦目标图像的光束；观察图像传感器，其位于所述眼底拍摄光学系统中与被检体眼睛的眼底共轭的位置处，并被配置成捕获从眼底反射的所述多个聚焦目标图像；聚焦驱动单元，其被配置成驱动所述聚焦目标和/或所述聚焦透镜；目标图像位置检测单元，其被配置成检测所述多个聚焦目标图像在所述观察图像传感器上的位置；第一聚焦检测单元，其被配置成基于所述目标图像位置检测单元检测到的所述多个聚焦目标图像的位置来计算所述聚焦驱动单元的第一驱动量；驱动控制单元，其被配置成基于所述第一聚焦检测单元计算出的所述第一驱动量来驱动并控制所述聚焦驱动单元；以及第二聚焦检测单元，其被配置成基于所述观察图像传感器在所述聚焦驱动单元的驱动操作期间的输出来检测所述聚焦目标图像的变化，并基于所检测出的变化来计算所述聚焦驱动单元的第二驱动量。

一种眼底照相机，包括：眼底拍摄光学系统，其包括被配置成通过聚焦透镜捕获眼底图像的图像记录图像传感器；聚焦目标，其被配置成具有多个区域，以形成分别穿过被检体眼睛的瞳孔的不同区域的光束；以及聚焦驱动单元，其被配置成基于所述图像记录图像传感器捕获的图像中的所述聚焦目标的多个图像的位置和所述多个图像的对比度来驱动所述聚焦透镜。

通过以下参照附图对典型实施例的详细说明，本发明的进一步特征和方面将是明显的。

附图说明

包括在说明书中并构成说明书的一部分的附图，示出了本发明的典型实施例、特征和方面，并与说明书一起用来解释本发明的原理。

图1示出了根据本发明典型实施例的眼底照相机的配置。

图2A和2B分别是聚焦目标投影单元的侧视图和主视图。

图3示出了每个聚焦目标光束通过的被检体眼睛的瞳孔上的位置。

图4A-4C示出了聚焦目标的功能。

图5示出了被检体眼睛和物镜附近的聚焦目标光束和观察/拍摄光束。

图6示出了球面像差。

图7示出了具有球面像差的被检体眼睛、以及物镜附近的聚焦目标光束和观察/拍摄光束。

图8示出了聚焦检测单元的配置。

图9示出了对比度检测原理。

图10是示出了根据本发明典型实施例的控制方法的流程图。

图11示出了聚焦前的观察画面图像。

图12示出了聚焦后由第一聚焦检测单元进行的观察的状态。

图13示出了聚焦前由第二聚焦检测单元进行的观察的状态。

图14示出了聚焦后由第二聚焦检测单元进行的观察的状态。

图15示出了聚焦镜头单元。

图16示出了根据另一典型实施例在聚焦后由第二聚焦检测单元进行的观察的状态。

图17示出了用于改进检测对比度时的精度的目标。

具体实施方式

以下参照附图详细说明本发明的各种典型实施例、特征和方面。

图1示出了根据本发明第一典型实施例的眼底照相机的配置。在光轴O1和O2上构造照明光学系统。在光轴O1上布置有：如卤素灯等的观察光源1，被配置成发出稳态光；聚光透镜2；滤光器3，被配置成使红外光透过并遮断可见光；拍摄光源4，如闪光灯单元等；透镜5；以及镜子6。在从镜子6沿反射方向延伸的光轴O2上顺序布置具有环形开口的环形光圈7、聚焦目标投影单元8、中继透镜9和具有中央开口的穿孔镜10。

面向被检体眼睛E的物镜11位于从穿孔镜10沿反射方向延伸的光轴O3上。另外，在穿孔镜10的孔部中设置有拍摄光圈12。聚焦透镜13、拍摄透镜14、上翻镜(flip-up mirror)15和图像记录图像传感器16顺序布置在穿孔镜10的后面。因而，构造出了眼底拍摄光学系统。

被配置成反射红外光并透过可见光的镜子17位于从上翻镜15沿反射方向延伸的光轴O4上。场透镜18、透镜19和观察图像传感器20顺序布置在从镜子17沿反射方向延伸的光轴O5上。图像记录图像传感器16和观察图像传感器20都位于与被检体眼睛E的眼底E_r的位置光学共轭的位置处。

图2A和2B分别是聚焦目标投影单元8的侧视图和平面图。如图2A和2B所示，聚焦目标投影单元8包括具有棱镜部21a、21b和21c的聚焦分离棱镜22、具有矩形开口部23a的聚焦目标23、以及聚焦目标照明发光二极管(LED)24。

光轴O2上的聚焦目标投影单元8和光轴O3上的聚焦透镜13通过聚焦连杆机构25互相连接并可分别在光轴O2和O3的方向上互相锁定地移动。也就是说，聚焦连杆机构25驱动聚焦目标投影单元8和聚焦透镜13，使得聚焦目标投影单元8的聚焦目标23和图像记录图像传感器16被布置成彼此光学共轭。

图像记录图像传感器16的输出通过图像处理单元31连接到控制单元33。观察图像传感器20的输出通过聚焦检测单元32连接到控制单元33。另外，监视器34和用于驱动聚焦连接机构25的聚焦驱动单元35连接到控制单元33。控制单元33将观察图像传感器20捕获的观察图像和图像记录图像传感器16捕获的静止图像输出到监视器34。

拍摄开关38连接到控制单元33。另外，控制单元33的输出通过用于控制观察光源1的光量调节、开启和关闭的观察光源控制单元36连接到观察光源1。控制单元33的输出还通过用于控制拍摄光源4的光量调节、开启和关闭的拍摄光源控制单元37连接到拍摄光源4。

除了监视器34和拍摄开关38之外的装置安装在光基座(未示出)上。因而，构造出眼底照相机的光学单元。该光学单元安装在分级单元上。

当使用眼底照相机时，控制单元33控制观察光源控制单元36以开启观察光源1。从观察光源1发出的光束被聚光透镜2聚光。滤光器3切断来自聚光透镜2的入射光中的可见光。然而，该入射光中仅红外光透过滤光器3。此外，所透过的光进一步透过如闪光灯单元等的拍摄光源4。然后，由透镜5、镜子6和环形光圈7形成环形光束。随后，光束在光轴O3的方向上通过中继透镜9和穿孔镜10发生偏转。已偏转的光束通过物镜11照明被检体眼睛E的眼底E_r。

到达眼底E_r的光束发生反射和散射。然后，要形成为眼底反射图像的光从被检体眼睛E反射。所反射的光通过物镜11、拍摄光圈12、聚焦透镜13和拍摄透镜14。然后，光通过上翻镜15和镜子17发生偏转。已偏转的光通过场透镜18和透镜19在观察图像传感器20上形成为眼底反射图像。然后，控制单元33使监视器34显示观察图像传感器20捕获的眼底图像。

操作员在观察显示在监视器34上的眼底图像的同时，进行使光学单元与被检体眼睛E对准的精细调节。随后，操作员进行以下将说明的聚焦调节。然后，操作员按下拍摄开关38并进行眼底图像的拍摄。

如图2A所示，从聚焦目标照明LED 24发出的光束通过聚焦分离棱镜22的棱镜部21a在光轴O2的方向上发生偏转。然后，已偏转的光束到达棱镜部21b和21c的每一个。棱镜部21b和21c分别具有棱镜面，该棱镜面的倾斜角关于光轴O2对称。到达棱镜部21b和21c的每一个的光束穿过图2B所示的聚焦目标23的矩形开口部23a。因此，图2A所示的两个聚焦目标光束Lb和Lc形成为关于光轴O2对称。然后，聚焦目标光束Lb和Lc通过中继透镜9、穿孔镜10和物镜11到达被检体眼睛E。

图3示出聚焦目标光束Lb穿过的被检体眼睛E的瞳孔E_p上的位置Lp1和聚焦目标光束Lc穿过的被检体眼睛E的瞳孔E_p上的位置Lp2。

图4A-4C示出聚焦目标光束Lb和Lc到达被检体眼睛E的眼底E_r的方式，以及分别由聚焦目标光束Lb和Lc形成的眼底E_r上的聚焦目标图像Fb和Fc的功能。图4A示出被检体眼睛E的眼底E_r与聚焦目标23光学共轭的情况。由于眼底E_r与聚焦目标23光学共轭，因此两个分开的聚焦目标光束Lb和Lc通过作为瞳孔E_p的不同部位的多个区域在眼底E_r上被形成为聚焦目标23的矩形开口部23a的目标图像Fb和Fc，使得目标图像Fb和Fc位于一条线上。

图4B示出被检体眼睛E与图4A所示的被检体眼睛E相比更近视的情况。由于图4B所示的情况下的眼底E_r与聚焦目标23不光学共轭，因此两个分开的聚焦目标光束Lb和Lc在眼底E_r上被形成为目标图像Fb和Fc，使得如图4B所示，目标图像Fb从其在图4A中所示的位置向上偏移，而目标图像Fc从其在图4A所示的位置向下偏移。

图4C示出被检体眼睛E与图4A所示的被检体眼睛E相比更远视的情况。由于图4C所示的情况下的眼底E_r与聚焦目标23不光学共轭，因此两个分开的聚焦目标光束Lb和Lc在眼底E_r上形成为目标图像Fb和Fc，使得如图4C所示，目标图像Fb从其在图4A所示的位置向下偏移，而目标图像Fc从其在图4A所示的位置向上偏移。

根据传统眼底照相机中采用的自动聚焦方法，检测聚焦目标图像Fb和Fc，然后将聚焦目标图像Fb和Fc布置成一条线，使得眼底E_r和聚焦目标23彼此光学共轭。在聚焦目标投影单元8的聚焦目标23和图像记录图像传感器16由聚焦连杆机构25设置成彼此光学共轭的情况下，眼底E_r和图像记录图像传感器16彼此光学共轭。因此，眼底Er被聚焦。

然而，在由于被检体眼睛E的球面像差、散光等导致光学像差大的情况下，即使聚焦目标图像Fb和Fc位于一条线上，聚焦目标图像也不会被聚焦。

图5示出本实施例中的被检体眼睛E和物镜11附近的聚焦目标光束Lb和Lc以及观察/拍摄光束L。聚焦目标光束Lb和Lc通过被检体眼睛E的瞳孔E_p上远离光轴O3的位置。观察/拍摄光束L通过瞳孔Ep上对应于光轴O3的中心的位置。在被检体眼睛E的光学像差小的情况下，眼底照相机的焦深(depth of focus)大。可通过将显示在监视器34上的聚焦目标图像Fb和Fc排列成一条线来使眼底E_r聚焦。

图6示出球面像差。假定如图6所示，与光轴O平行且距离光轴O的高度彼此不同的光线L1、L2和L3如图6所示从右侧朝向透镜41的焦平面N入射在透镜41上。在透镜41具有球面像差的情况下，距离光轴O的高度最低的光线L3穿过焦平面N上与光轴O基本上最近的位置。然而，光线L1和L2穿过焦平面N上远离光轴O的位置。

如上所述，在被检体眼睛E的像差大的情况下，聚焦目标光束Lb和Lc以及观察光束L穿过瞳孔E_p上的不同区域。因此，即使当聚焦目标图像Fb和Fc布置成一条线时，图像Fb和Fc也受到透镜41的像差的影响。因此，眼底Er不总被最佳聚焦。

图7示出球面像差大的被检体眼睛E和物镜11附近的聚焦目标光束Lb和Lc以及观察/拍摄光束L。由于被检体眼睛E具有大的球面像差，因此不能通过将聚焦目标图像Fb和Fc布置成一条线来达到最佳聚焦。通过使聚焦目标图像Fb的位置相比图4A所示的位置稍微向下以及使聚焦目标图像Fc的位置相比图4A所示的位置稍微向上来使眼底E_r聚焦。

因而人眼的如球面像差和散光等的像差在不同个体之间不同。因此，在被检体眼睛E具有大像差的情况下，需要进行适合于被检体眼睛E的像差的聚焦校正。

图8示出聚焦检测单元32的配置。在聚焦检测单元32中设置有图像存储器51、用于聚焦的第一聚焦检测子单元52和第二聚焦检测子单元53。观察图像传感器20的输出连接到图像存储器51。图像存储器51的输出连接到第一聚焦检测子单元52和第二聚焦检测子单元53二者。第一聚焦检测子单元52和第二聚焦检测子单元53彼此连接以使得在第一聚焦检测子单元52处开始聚焦检测和在第二聚焦检测子单元53处开始聚焦检测达到同步。根据本实施例，第一聚焦检测子单元52和第二聚焦检测子单元53具有分别基于聚焦目标图像Fb和Fc的位置的检测的聚焦检测功能和分别基于聚焦目标图像Fb和Fc的对比度的检测的另一聚焦检测功能。

第一聚焦检测子单元52包括聚焦目标图像检测子单元52a、聚焦目标距离检测子单元52b以及聚焦驱动量计算子单元52c。聚焦目标图像检测子单元52a进行聚焦目标图像Fb和Fc的位置的检测。聚焦目标距离检测子单元52b进行两个聚焦目标图像Fb和Fc之间的距离的检测。聚焦驱动量计算子单元52c根据聚焦目标图像Fb和Fc之间的距离计算第一驱动量。

第二聚焦检测子单元53包括对比度检测子单元53a、对比度判断子单元53b以及聚焦驱动量计算子单元53c。对比度检测子单元53a检测聚焦目标图像Fb和Fc的组合的对比度。对比度判断子单元53b进行对比度的判断。聚焦驱动量计算子单元53c基于对比度的判断结果计算第二驱动量。

图9示出要由第二聚焦检测子单元53进行以检测聚焦目标图像Fb和Fc的组合的对比度的对比度检测原理。该聚焦检测方法利用了亮度信号的高频成分的量在检测到聚焦透镜13的对焦时最大这一事实。对比度检测子单元53a提取带通滤波器等输入的亮度信号的高频成分。

图9示出聚焦透镜13的位置和亮度信号的高频成分的量之间的关系。横坐标轴代表透镜13的位置。纵坐标轴代表亮度信号的高频成分的量。高频成分的量在聚焦透镜13的对焦位置M2处最大。高频成分的量在聚焦透镜13严重失焦的聚焦透镜13的位置M1处较小。

作为聚焦检测方法，可以考虑用于检测例如目标边缘、边缘的斜率以及基于目标图像的最高亮度值和最低亮度值获得的目标对比度、或者检测目标的一半宽度的各种方法。然而，在对本实施例的以下说明中，作为例子说明用于提取亮度信号的高频成分的对比度检测方法。可替代地，在以下要说明的第二典型实施例的说明中描述基于目标图像的最高亮度值和最低亮度值检测目标对比度的方法。

图10是示出要根据本发明的典型实施例的控制方法进行的操作的流程图。当聚焦目标光束Lb和Lc被投影到眼底Er上时，在步骤S1中，开始检测聚焦目标图像Fb和Fc的亮点的位置。在步骤S2中，通过第一焦距检测子单元52的聚焦目标图像检测子单元52a来进行目标图像Fb和Fc的位置的检测。

步骤S2中获得的聚焦目标图像Fb和Fc之间的位置关系及观察图像处于图11所示的观察状态中。从记录在图像存储器51中的图像信息中检测与代表聚焦目标图像Fb的信号SP1相对应的位置和与代表聚焦目标图像Fc的信号SP2相对应的位置。图像存储器51不需要记录观察图像传感器20获得的整个图像信息。图像存储器51记录下代表可检测到聚焦目标图像Fb和Fc的区域内的图像的图像信息就足够了。

在步骤S3中，通过第一聚焦检测子单元52的聚焦目标距离检测子单元52b的计算来检测分别对应于信号SP1和SP2的位置之间的距离D。在步骤S4中，通过聚焦驱动量计算子单元52c计算对应于该距离的第一驱动量。步骤S5是基于聚焦目标图像Fb和Fc的位置的检测进行的自动聚焦处理的最后一个步骤。在步骤S5中，基于步骤S4中计算出的第一驱动量通过控制单元33使用聚焦驱动单元35进行聚焦驱动(控制)操作。

在完成步骤S5中的聚焦驱动时，与代表聚焦目标图像Fb的信号SP1相对应的位置和与代表聚焦目标图像Fc的信号SP2相对应的位置之间的关系处于图12所示的状态。到该步骤为止的上述处理是自动聚焦方法，也可由传统眼底照相机来进行。该自动聚焦方法被称为“主动相差检测方法”。更具体地，在将聚焦目标图像Fb和Fc布置成一条线的粗聚焦调整模式下，可以计算驱动操作的目标值。因而，可以进行高速自动聚焦操作。

根据本实施例，在步骤S5中，当开始聚焦驱动操作时，即当进行聚焦驱动操作时，开始要在步骤S10中进行的用于检测聚焦目标图像Fb和Fc的组合的对比度的对比度检测操作。因而，在步骤S1～S5的说明中描述的观察状态是图11和图12所示的状态的时间段中，进行聚焦目标图像Fb和Fc的组合的对比度的检测。

首先，在步骤S11中，通过对比度检测子单元53a计算聚焦目标图像Fb和Fc的组合的对比度。在步骤S12中，由对比度判断子单元53b来记录所计算出的值。在步骤S13中，对比度判断子单元53b检测步骤S12中记录的对比度值是否包括图9示为局部最大点的位置M2。此时，在步骤S13首次进行的判断中不能判断各对比度值是否为局部最大点。因而，处理进入步骤S16。

为了便于说明，以下将说明步骤S13中检测到局部最大点的情况。在步骤S14中，通过聚焦驱动量计算子单元53c计算聚焦目标图像Fb和Fc的驱动量。在步骤S14中计算出的聚焦目标图像Fb和Fc的驱动量均被定义为从检测到的局部最大点的位置开始的第二驱动量。

接着，在步骤S15中，基于聚焦驱动量即在步骤S14中计算出的第二驱动量来进行聚焦驱动操作。因而，聚焦透镜13被移动到与亮度信号的高频成分的量的局部最大值相对应的位置，即对比度具有局部最大值的位置。在聚焦透镜13被驱动后，进行眼底的拍摄。

根据本实施例，根据步骤S4中计算出的驱动量进行步骤S14中的聚焦透镜13的驱动量的计算，直到完成步骤S5中的聚焦透镜13的驱动为止。可替代地，可以考虑另一方法，该方法在步骤S13中检测局部最大点时中断聚焦透镜13的驱动，并将聚焦透镜13驱动到对比度具有局部最大值的位置。

在没有检测到局部最大点的情况下，处理进入步骤S16。然后，如果在步骤S16中没有完成聚焦透镜13的驱动，则重复步骤S11～步骤S13进行的处理。如果在步骤S16完成了聚焦透镜13的驱动，则处理进入步骤S17。然后，在将聚焦透镜13驱动预定量后，重复步骤S11～步骤S13进行的处理。在步骤S16中，基于控制单元33的聚焦驱动状态(即聚焦透镜驱动状态)来判断是否完成了聚焦透镜13的驱动。

“将聚焦透镜13驱动预定量”是可以检测到图9中所示的局部最大点例如位置M2的量。可替代地，可以进行另一方法，该方法在处理进入步骤S17之后，当在对聚焦透镜13驱动预定量的中间在步骤S13中检测到局部最大点时，中断聚焦透镜13的驱动。

不管是否进行了要在步骤S17中进行的处理，都在继续驱动聚焦透镜13的同时继续进行要在步骤S11和S12中进行的处理，直到在步骤S13中检测到局部最大点为止。在步骤S10中，进行聚焦透镜13的驱动，作为根据本实施例要在步骤S5中进行的控制操作。

下面，说明进行步骤S17中的处理的情况下对比度和观察状态之间的关系以及不进行步骤S17中的处理的情况下对比度和观察状态之间的关系。在图10所示的观察状态下，通过图9所示的位置M1处的高频成分来确定对比度。首先，如果不进行步骤S17中的处理，则在完成根据图10所示的步骤S4中计算出的驱动量而在步骤S5中进行的聚焦透镜13的驱动前，检测高频成分的量最大的位置M2。在图11所示的观察状态改变到图12所示的观察状态之前，检测高频成分的量最大的位置M2。也就是说，在图12所示的观察状态下，检测图9所示的位置M2b。

在这种情况下，在图10所示的步骤S14中计算从检测到局部最大点的位置开始的第二驱动量。因而，将聚焦透镜13驱动与从图9所示的位置M2到位置M2b的移动距离相对应的量。因此，观察状态从图12所示的观察状态改变成图13所示的观察状态。从以上说明显然可知，从图9所示的位置M2到位置M2b的聚焦透镜13的驱动方向与步骤S5中进行的驱动聚焦透镜13的方向相反。

接着，在不进行步骤S17中的处理的情况下，即使在步骤S5中进行聚焦透镜13的驱动时，基于图10所示的步骤S4中计算出的第一驱动量也检测不到高频成分的量最大的位置M2。因此，即使当图11所示的观察状态改变成图12所示的观察状态时，也检测不到高频成分的量最大的位置M2。也就是说，在图12所示的观察状态下，聚焦透镜13处于图9所示的位置M2a处。因而，在步骤S17中，进行对聚焦透镜13预定量的驱动。然后，在步骤S13，检测高频成分的量最大的位置M2。随后，进行该处理，直到聚焦透镜13朝向位置M2b稍微移动为止。

在检测到作为局部最大点的位置M2的时刻，聚焦透镜13从位置M2朝向位置M2b稍微移动。由于在图10所示的步骤S14中计算从检测到局部最大点的位置开始的第二驱动量，因此将聚焦透镜13驱动从图9所示的位置M2朝向位置M2b稍微移动的距离。因而，图12所示的观察状态改变成图14所示的观察状态。从图9所示的位置M2朝向位置M2b稍微驱动聚焦透镜13的方向与步骤S5中进行的驱动聚焦透镜13的方向相同。因此，从位置M2朝向位置M2b稍微偏离的位置开始驱动聚焦透镜13的方向与步骤S5中进行的驱动聚焦透镜13的方向相反。

因此，特别地当进行适合于人眼像差的聚焦校正时，使用聚焦目标图像Fb和Fc的组合的对比度来进行被动自动聚焦操作。因此，可实现高精度自动聚焦操作。

在本实施例的前述说明中，已说明了观察图像传感器20用作聚焦传感器。然而，可以考虑上翻镜15上翻，图像记录图像传感器16也用作聚焦传感器。可替代地，眼底照相机可被构造成使得操作员可通过监视器34手动输入指示，以进行聚焦透镜13的驱动。

如上所述，在本实施例中，在通过将聚焦目标图像Fb和Fc排列成一条线的粗聚焦调节时，利用使用聚焦目标的主动相差检测功能，通过该聚焦目标可以计算驱动量的目标值。另一方面，在用于进行适合于人眼像差的聚焦校正的高精度聚焦调节时，进行利用目标图像的组合的对比度的被动自动聚焦操作。因此，可以实现高速和高精度的自动聚焦。

将第一典型实施例配置成使聚焦连杆机构25总是互相锁定地移动聚焦目标和聚焦透镜13。然而，根据本发明的另一典型实施例，在通过第一聚焦检测子单元52完成聚焦透镜13的驱动时，仅基于第二聚焦检测子单元53的检测结果驱动聚焦透镜13。

图15示出聚焦镜头单元61的配置。聚焦透镜13由聚焦透镜移动单元62固定，聚焦透镜移动单元62包括电动机、齿轮等。聚焦透镜移动单元62被配置成可独立于聚焦连杆机构25而基于从控制单元33输出的控制信号在光轴O3的方向上移动。聚焦透镜移动单元62与聚焦驱动单元35分开设置，且连接到控制单元33。

以下参照图10所示的流程图说明根据本发明的第二典型实施例。如图10所示，在步骤S1～S5中进行的控制处理与前述典型实施例的处理类似。在步骤S5中，经由控制单元33通过聚焦驱动单元35将聚焦透镜13驱动在步骤S4中计算出的第一驱动量。

根据本实施例，在步骤S5中完成驱动聚焦透镜13时，在步骤S10，开始聚焦目标图像Fb和Fc的组合的对比度的检测。也就是说，当本实施例处于图12所示的观察状态时，进行聚焦目标图像Fb和Fc的组合的对比度的检测。随后，与第一典型实施例类似，进行步骤S11～S13中的处理。

此时，在步骤S13，在步骤S13首次进行的判断中不能判断各对比度值是否为局部最大点。因而，处理进入步骤S16。另外，在步骤S16进行的首次判断中，完成了聚焦透镜13的驱动，这是因为步骤S10时完成了步骤S5中对聚焦透镜13的驱动。

因此，处理进入步骤S17。然后，进行对聚焦透镜13预定量的驱动。随后，重复步骤S11～S13的处理。“对聚焦透镜13预定量的驱动”是在保持聚焦目标图像Fb和Fc静止的同时移动聚焦透镜13。另外，“预定量”是可以检测到用作局部最大点的位置M2的量。

顺便提及，根据第二实施例，可能不能检测到作为步骤S13中检测到的位置M2的局部最大点。通过在步骤S17中首次进行的将聚焦透镜13驱动预定量而在步骤S13中检测到局部最大点的情况下进行的处理与第一典型实施例中的处理类似。因而，该处理导致图16所示的观察状态。

在即使在处理进入步骤S17之后在步骤S13中仍没有检测到局部最大点、并且在步骤S16中再次检测到对聚焦透镜13的驱动完成且处理进入步骤S17的情况下，进行与第一典型实施例中进行的控制操作不同的控制操作，其中在步骤S17中进行对聚焦透镜13预定量的驱动。在这种情况下，参照图9的说明显然可知，聚焦透镜13被驱动的预定量设置成大于步骤S17中首次设置的驱动量，且对应于与步骤S17中首次进行聚焦透镜13的驱动的方向相反的方向。因而可以检测到局部最大点，即位置M2。因此，聚焦透镜13被往复驱动。

因此，根据第二典型实施例，通过在保持聚焦目标图像Fb和Fc静止的同时移动聚焦透镜13来检测对比度。目标投影侧单元的移动不会导致对比度的变化。因此，仅通过眼底拍摄光学系统可实现聚焦的精细调节。

根据第二典型实施例的眼底照相机包括聚焦透镜移动单元62，该聚焦透镜移动单元62能够独立于聚焦连杆机构25，响应于从控制单元33输出的控制信号而在光轴O3的方向上移动聚焦透镜13。因而，可以容易地进行对比度的检测。另外，即使当进行基于对比度的检测的校正时，从操作员观察到的聚焦目标图像之间的位置关系也不改变。因而，第二典型实施例在防止出现不适感觉方面具有优势。

在使用具有两个透过峰的聚焦目标图像Fb的情况下，如图17所示，信号SP1具有两个峰。因而，可以通过第二聚焦检测子单元53准确地进行对比度的检测。尽管可以通过将目标分成两个区域来明显地提取高阶频率成分的变化，然而可以代替提取高频成分而使用目标图像的组合的对比度。

也就是说，可使用以下常数来检测眼底照相机在目标图像上的聚焦，其中该常数使用目标的最大亮度值Max和目标的中间部分的最小亮度值Min来计算：

对比度＝(Max-Min)/(Max+Min)

此时，另一聚焦目标图像Fc具有一个透过峰。因此，第一聚焦检测子单元52可被配置成：关于聚焦目标图像Fb检测与两个透过峰之间的谷相对应的信号SP1，关于聚焦目标图像Fc检测透过峰信号SP2。因而，可基于两个聚焦目标图像之间的位置关系来计算距离D。

另外，控制单元33可使眼底照相机在基于聚焦目标图像的对比度完成自动对焦时拍摄眼底。

在初始对比度Mf等于或小于预定值的情况下，即在形成于眼底Er上的聚焦目标图像受被检体眼睛E的像差或其眼病影响并劣化的情况下，即使当进行聚焦校正时被检体眼睛E的聚焦改善程度也低。因此，不必进行聚焦校正。因此，可忽略基于检测到的对比度的自动聚焦以减少拍摄时间。

根据本发明典型实施例的眼底照相机利用基于聚焦目标的主动相差检测功能，且则高精度聚焦调节时还利用目标图像的变化。因而，可以实现高速和高精度的自动对焦。可以通过互相锁定地移动聚焦目标和聚焦透镜来容易地实现相差检测。可以通过使用基于相差的聚焦目标检测最佳聚焦的聚焦目标，使眼底更准确地聚焦。

尽管参照典型实施例说明了本发明时，但应理解，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应被赋予最宽的解释，以包括所有修改、等同结构和功能。

Claims (14)

1.一种眼底照相机，包括：

照明光学系统，其包括被配置成照明被检体眼睛的眼底的照明单元；

眼底拍摄光学系统，其包括被配置成通过物镜和聚焦透镜捕获眼底图像的图像记录图像传感器；

聚焦目标，其位于所述照明光学系统中与被检体眼睛的眼底共轭的位置处，并被配置成具有多个区域，以形成分别穿过被检体眼睛的瞳孔的不同区域以在眼底上形成多个聚焦目标图像的光束；

观察图像传感器，其位于所述眼底拍摄光学系统中与被检体眼睛的眼底共轭的位置处，并被配置成捕获从眼底反射的所述多个聚焦目标图像；

聚焦驱动单元，其被配置成驱动所述聚焦目标和/或所述聚焦透镜；

目标图像位置检测单元，其被配置成检测所述观察图像传感器上的所述多个聚焦目标图像的位置；

第一聚焦检测单元，其被配置成基于所述目标图像位置检测单元检测到的所述多个聚焦目标图像的位置来计算所述聚焦驱动单元的第一驱动量；

驱动控制单元，其被配置成基于所述第一聚焦检测单元计算出的所述第一驱动量来驱动并控制所述聚焦驱动单元；以及

第二聚焦检测单元，其被配置成基于在所述聚焦驱动单元的驱动操作期间所述观察图像传感器的输出来检测所述聚焦目标图像的变化，并基于所检测出的变化来计算所述聚焦驱动单元的第二驱动量。

2.根据权利要求1所述的眼底照相机，其特征在于，所述观察图像传感器还用作所述图像记录图像传感器。

3.根据权利要求1所述的眼底照相机，其特征在于，所述聚焦驱动单元基于预定关系来驱动所述聚焦透镜的移动和所述聚焦目标的移动。

4.根据权利要求1所述的眼底照相机，其特征在于，能够通过手动操作来进行所述聚焦透镜的驱动，以及

基于预定关系互相锁定地进行通过手动操作进行的所述聚焦透镜的移动和所述聚焦目标的移动。

5.根据权利要求1所述的眼底照相机，其特征在于，使用所述驱动控制单元的驱动来进行通过所述第二聚焦检测单元对所述聚焦驱动单元的驱动。

6.根据权利要求5所述的眼底照相机，其特征在于，当检测到所述聚焦目标图像的最佳聚焦时，所述驱动控制单元使用将所述聚焦透镜和/或所述聚焦目标驱动至检测到所述最佳聚焦的位置的驱动量作为所述第二聚焦检测单元计算出的所述第二驱动量。

7.根据权利要求5所述的眼底照相机，其特征在于，当没有检测到所述聚焦目标图像的最佳聚焦时，所述驱动控制单元使用超过与所述第一驱动量相对应的位置的预定量作为所述第二聚焦检测单元要计算出的所述第二驱动量，并在所述第二驱动量的驱动期间检测所述聚焦目标图像的最佳聚焦。

8.根据权利要求1所述的眼底照相机，其特征在于，当所述聚焦驱动单元仅往复驱动所述聚焦透镜时，所述第二聚焦检测单元基于在驱动所述聚焦透镜期间所述聚焦目标图像的对比度来确定所述第二驱动量。

9.根据权利要求1所述的眼底照相机，其特征在于，所述聚焦目标图像包括由分别穿过被检体眼睛的瞳孔的不同部位的光束形成的两个区域，以及

所述两个区域中的一个区域具有包括至少两个透过峰的形状。

10.根据权利要求9所述的眼底照相机，其特征在于，所述聚焦目标图像的变化基于以所述两个透过峰之间的谷形成的眼底图像的亮度。

11.根据权利要求9所述的眼底照相机，其特征在于，所述两个区域中的另一个区域具有包括一个透过峰的形状。

12.根据权利要求11所述的眼底照相机，其特征在于，使用所述聚焦目标图像的所述一个区域的两个透过峰之间的谷的位置和所述聚焦目标图像的所述另一个区域的透过峰的位置来检测所述聚焦目标图像的位置。

13.根据权利要求1所述的眼底照相机，其特征在于，能够在将所述聚焦透镜驱动所述第二聚焦检测单元计算出的所述第二驱动量后进行眼底的拍摄。

14.一种眼底照相机，包括：

眼底拍摄光学系统，其包括被配置成通过聚焦透镜捕获眼底图像的图像记录图像传感器；

聚焦目标，其被配置成具有多个区域，以形成分别穿过被检体眼睛的瞳孔的不同区域的光束；以及

聚焦驱动单元，其被配置成基于所述图像记录图像传感器捕获的图像中的所述聚焦目标的多个图像的位置和所述多个图像的对比度来驱动所述聚焦透镜。

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