CN102612340A - 用于对器官成像的方法和检查设备 - Google Patents

Abstract

一种用于对眼睛（106）成像的手持式检查设备包括用户接口（108）、红外源（150）和可见光源（152）。红外源（150）用红外辐射照射眼睛（106），该检查设备形成眼睛（106）在被红外辐射照射时的图像，并且显示器示出被红外辐射照射的眼睛（106）。用户接口（108）从用户接收用于生成图像的信号。可见光源（152）响应于接收到的用于生成图像的用户信号、以预定方式接通。该检查设备响应于接收到的用于生成图像的用户信号、通过使用可见光生成眼睛（106）的至少一个图像。

Description

用于对器官成像的方法和检查设备

技术领域

本发明涉及一种用于对正被检查的器官成像的方法和检查设备。

背景技术

当检查眼睛时，可以利用便携式数字检查设备，由其形成的电图像可在该便携式检查设备的显示器上进行查看。该检查设备可以包括意图用于检查不同器官的普通数字相机单元、以及可与该相机单元附接和分离并且担当该相机单元的物镜的若干个光学部件。这些光学部件之一可以专门意图用于检查眼睛，这使得检查高效。

当对眼睛成像时，用可见光照射眼睛，这使得眼睛的瞳孔变小而阻止眼睛的适当检查。在现有技术中，该问题是通过在检查之前将使瞳孔扩大的物质例如阿托品（atropine）放入眼睛中来解决的。使瞳孔扩大的物质在检查之后长时间有效，并且扩大的瞳孔对于被检查的人或动物来说不方便并且有害，因为日光和灯耀眼，并且聚焦可能困难。因此，需要改进眼睛检查。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的检查设备。这是通过一种用于对眼睛成像的手持式检查设备来实现的，该检查设备包括具有显示器的相机单元、以及可重复地与该相机单元附接和分离并且意图用于检查眼睛的光学部件。该检查设备包括用户接口、红外源和可见光源；该红外源被配置为用红外辐射照射眼睛，该检查设备被配置为生成眼睛在被红外辐射照射时的图像，并且该显示器被配置为显示被红外辐射照射的眼睛；该用户接口被配置为接收由用户输入的用于生成图像的信号；该可见光源被配置为响应于从用户接收到的用于生成图像的信号、以预定方式接通；并且该检查设备被配置为响应于从用户接收到的用于生成图像的信号、在可见光下生成眼睛的至少一个图像。

本发明还涉及一种利用手持式检查设备对眼睛成像的方法，该手持式检查设备包括具有显示器的相机单元、以及可重复地与该相机单元附接和分离并且意图用于检查眼睛的光学部件。该方法还包括利用来自红外源的红外辐射照射眼睛、生成眼睛在被红外辐射照射时的图像、以及在该显示器上显示被红外辐射照射的眼睛；从用户接口接收由用户输入的用于生成该图像的信号；响应于接收到该用户的用于生成该图像的信号、以预定方式接通可见光源；以及响应于接收到该用户的用于生成该图像的信号、以可见光生成眼睛的至少一个图像。

在从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。

本发明的方法和性能测量系统提供了若干优点。不需要使用使瞳孔扩大的物质。可以在瞳孔保持扩大的情况下以可见光生成眼睛的图像，这使得能够对眼底进行大范围成像。

附图说明

现在通过优选实施例并且参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1示出了检查设备，

图2示出了光学部件，

图3示出了光学辐射源的可替选定位，

图4A示出了图像的聚焦机构，

图4B示出了另一类型的聚焦机构，

图5示出了作为时间的函数的瞳孔尺寸和图像生成，

图6示出了光学部件中的非球面透镜，以及

图7示出了该方法的流程图。

具体实施方式

让我们首先利用图1从总体上考察检查设备。检查设备是基于数字技术的手持式相机。检查设备包括：包括显示器102的相机单元100；以及可重复地附接和分离的一个或多个光学部件104、104B、104C。可以依据检查的对象将具有适当成像光学器件的一个或多个光学部件连接到检查设备。例如，光学部件104B可以意图用于检查皮肤，而光学部件104C可以用于检查耳朵。光学部件104意图用于对眼睛106成像。通常，需要检查眼底（视网膜），但是也可能检查眼睛表面，例如角膜。检查设备还可以包括用户接口108和电源（附图中未示出），该电源可以是蓄电池、电池或者从电力网获得它的电力的电源。

检查设备的相机单元100可以包括光学元件110，比如可以参与到相机单元100的检测器112来生成器官图像的一个或多个透镜。然而，光学元件110不是必需的。当检查设备处于正常工作状态时，检测器112可以生成例如正被检查的眼睛106的电形式的图像。检测器112所生成的图像可被馈送到相机单元100的控制器114，控制器114可以包括处理器、存储器、以及用于控制相机单元100以及处理和存储图像及其它可能的数据的适当计算机程序。图像可以从控制器114或直接从检测器112被馈送到相机单元100的显示器以便显示图像和可能的其它数据。相机单元100的检测器112可以是CCD（电荷耦合器件）单元、CMOS（互补金属氧化物半导体）单元或某种其它图像检测器，并且相机单元100可以生成静止图像或视频图像。

每个光学部件104至104C意在自己或者与至少一个其它光学部件104至104C一起生成预定器官的图像。

相机单元100可以包括红外源150和可见光源152。在图1中标出了两个光学辐射源150、152，但是通常相机单元100可以具有甚至更多的光学辐射源。每个光学辐射源150、152可以从相机单元100接收它的电力。相机单元100可以包括构成光学辐射的导引结构154的分束器156和反射镜158。在一个实施例中，红外源150包括至少一个LED（发光二极管）。在一个实施例中，可见光源152包括至少一个LED。该LED将电能高效地变换成专用于它的工作的辐射。

可见光源152可以用白光或所需要的较窄或分立波长带来照射眼睛。例如，可以使用绿光来生成眼底中的血管的图像以提高分辨率。在荧光血管造影中，又可以使用蓝光。

在一个实施例中，红外源150将光学辐射指引到光学辐射的导引结构154，导引结构154的分束器156将红外辐射反射到反射镜158。反射镜158又使红外辐射穿过光学部件104的光学元件110朝着正被检查的眼睛反射。可见光源152将它的辐射指引到导引结构154，其穿透分束器156，并且可见光传播到反射镜158。反射镜158又将可见光以与红外辐射相同的方向并且沿着与红外辐射相同的轴穿过透镜单元210朝着正被检查的眼睛106反射（然而，在图1中，光束被描绘为具有略微不同的轴）。

可替选地，在另一个实施例中，红外源150和可见光源152改变了相对于导引结构的位置。导引结构154的分束器156于是将可见光反射到反射镜158。反射镜158使可见光穿过透镜单元156朝着眼睛106反射。在该实施例中，红外源150将它的辐射指引到导引结构154并穿过它的分束器156到达反射镜158。反射镜158将红外辐射以与可见光相同的方向并且沿着与可见光相同的轴穿过透镜单元212反射到眼睛。该方案的原理在图3中示出，然而在别的方面，图3涉及光学部件104。

让我们现在利用图2更详细地考察意图用于对眼睛成像的光学部件104。光学部件104可以包括红外源150和可见光源152。在图2的光学部件104中标出了两个光学辐射源150、152，但是通常光学部件104可以具有甚至更多的光学辐射源。每个光学辐射源150、152可以处于光学部件104之内，并且每个光学辐射源150、152可以从相机单元100接收它的电力。光学部件104还可以包括光学辐射导引结构154，光学辐射导引结构154包括分束器156和反射镜158。

在一个实施例中，红外源150将光学辐射指引到光学辐射导引结构154，光学辐射导引结构154的分束器156将红外辐射反射到反射镜158。反射镜158又使红外辐射穿过光学部件104的透镜单元210朝着正被检查的眼睛反射。可见光源152将它的辐射指引到导引结构154，其穿透分束器156，并且可见光传播到反射镜158。反射镜158又将可见光以与红外辐射相同的方向并且沿着与红外辐射相同的轴穿过透镜单元210朝着正被检查的眼睛反射。

光学辐射导引结构154可在成像期间被控制在所需要的位置。例如，可利用电动机250来移动反射镜158。电动机250又可以由控制器114控制，控制器114可以从用户接口108接收用户的控制命令。这样，光学辐射可以以所需要的方式从所需要的方向指引到眼睛。当例如对眼底成像时，可以指引光学辐射并且/或者改变光学辐射的方向，从而可更清楚地看到眼底。

图3示出了一个实施例，其中导引结构154的分束器156将可见光反射到反射镜158。反射镜158使可见光穿过透镜单元156朝着眼睛反射。在该实施例中，红外源150将它的辐射指引到导引结构154并穿过它的分束器156到达反射镜158。反射镜158将红外辐射以与可见光相同的方向并且沿着与可见光相同的轴穿过透镜单元210反射到眼睛。

在图2和图3中，反射镜158可以处于与光学部件的光学轴158不同的轴上。在图2的情形中，分束器156可以是“热反射镜”。在图3的情形中，分束器156可以是“冷反射镜”。还可以使用棱镜作为反射镜158。

当红外源150用红外辐射照射眼睛时，检查设备生成被红外辐射照射的眼睛的连续视频图像，并且显示器102向用户实时地显示被红外辐射照射的眼睛。

当用户想要通过使用可见光生成眼睛的图像时，用户与用户接口108交互。例如，该交互可以是用户按压触发图像生成的按钮。然后，用户接口108从用户接收用于生成图像的信号。

响应于接收到的用于生成图像的用户信号，可见光源152以预定方式接通，并且检查设备通过使用可见光生成眼睛的至少一个静止图像。这可以以例如使得用户接口108的按钮的按压生成被馈送到控制器114中的电信号的方式来执行。控制器114可以控制可见光源152接通。控制器114还控制将由检测器112通过使用可见光生成的图像存储在存储器中。控制器114可以控制显示器102示出使用可见光生成的图像，但是该功能在检查期间不是必需的，并且还可以在检查之后在显示器102上示出图像，或者还可以将每个图像传送到外部计算机，以后可以在该外部计算机的显示器上观看图像。

在一个实施例中，所有光学辐射源150、152的光学辐射可以是非偏振的或者以相同的方式偏振。可替选地，至少两个光学辐射源150、152的光学辐射的偏振可以彼此不同。以不同的方式偏振的光学辐射可以以不同的方式从不同的对象反射，并且可以由此帮助区分和检测不同的对象。如果在接收处确定了发射的和接收的光学辐射之间的偏振变化，则可以基于该变化确定对象的期望特性。

图4A示出了一个实施例，其中光学部件104的透镜单元210的至少一个光学零件400比如透镜可以为了聚焦图像的目的而移动。移动的透镜可以用来改变光学部件104的折射本领，这使得能够在不同的距离处聚焦。代替透镜，光学零件400可以是反射镜或棱镜对，可改变它们之间的距离以加长或缩短光学辐射在光学部件104中行进的距离。

光学部件104可以包括光学零件400的聚焦单元402，聚焦单元402可以例如包括光学零件400的电动机404和支架406以使它能够移动。聚焦单元402的工作由控制器114控制。当通过红外辐射检查眼睛时，控制器114控制聚焦单元402将透镜单元210的所述至少一个零件400移动到用红外辐射向检测器112提供精确图像的位置。当以可见光生成图像时，控制器114将透镜单元210的所述至少一个光学零件400移动到以可见光向检测器112提供精确图像的另一个位置。这种类型的聚焦动作是必需的，因为光学部件104的折射本领在不同的波长处是不同的。由折射率差异造成的折射本领差异是先前已知的，因此光学零件400的移位尺寸和方向是预定的。与该移位有关的数据可以存储在存储器中，并且在成像时为了执行该移位的目的而从存储器中取回。

代替移动光学部件400或者除了移动光学部件400以外，可以通过利用聚焦单元402在光轴的方向上前后移动检测器112来完成聚焦，如图4B中所示。为了聚焦，电动机404于是可以使检测器112移动，检测器112被紧固到支架406以使它能够移动。

还可以通过改变光学零件400中的透镜的形状或折射率来将图像聚焦在检测器112上。透镜于是可以包含液体以使透镜更厚或更薄。如果在透镜之内使用液晶，则可以利用电场和/或磁场改变液晶的折射率，从而光学零件的折射本领改变。

另外，检查设备可以通过利用聚焦单元402移动光学零件400来将图像聚焦在具有不同折射的眼睛中。动物和人的眼睛具有不同的尺寸，并因此也不同地折射。另外，眼睛可能是近视的、正常的或远视的。通过利用聚焦单元402移动光学零件400，可以容易地完成眼睛的屈光度校正。代替移动光学零件400，也可以通过使用液体透镜并且/或者将检测器112移位来执行眼睛的屈光度校正。

图5示出了在瞳孔收缩之前生成图像的实施例。竖直轴示出了瞳孔的尺寸A，而水平轴示出了时间T。这两个轴以自由选择的比例示出。在时刻T₀接通可见光。在时刻T₁、T₂、T₃和T₄生成图像。通常，可以生成一个或多个图像。可以在瞳孔收缩到小于预定阈值A_t的尺寸之前生成眼睛的所述一个或多个图像。

在一个实施例中，光学辐射源150、152可以在时刻T₁、T₂、T₃和T₄发射辐射脉冲。脉冲式辐射可以在检测器112前方没有快门开和关的情况下曝光图像。可替选地，光学辐射源150、152可以发射连续辐射，从而在时刻T₁、T₂、T₃和T₄，相机单元100的快门在生成每个图像的时间持续开启。

检查设备可以在被估计与眼睛106在可见光中收缩的反应时间对应的预定时间T_t内生成眼睛106的至少两个图像。

检查设备可以根据图像测量瞳孔的尺寸，并在瞳孔已根据测量结果收缩到小于预定尺寸A_t的尺寸之前生成眼睛的至少两个图像。

当可见光接通时，红外源200可以关断，使得可见光和红外辐射不被同时指引到正被检查的器官。除了可见光以外，红外辐射也可以被用来通过检查设备生成图像。

当已生成了例如眼睛的至少两个图像时，检查设备可以组合所述图像以产生色调的高动态范围（HDR）。可以使用不同的光圈或曝光时间来生成所述图像，并且可以组合HDR色调数据以超出普通的8位色调范围，至例如16位或32位。于是，可以在所述图像中区分否则仍会检测不到的对象。为了再现高动态范围，可以将HDR图像调整为具有例如8位色调范围的传统图像。在调整色调范围时，除了直接曝光混合以外或代替直接曝光混合，可以使用色调压缩或细节增强。这些操作可以人工地执行，或者可以在检查设备中或分开的计算机中利用适当计算机程序自动地执行。

在一个实施例中，如图6中所示，光学部件的光学零件20可以包括可以是物镜的非球面透镜220。可通过非球面透镜220对眼睛进行照射和成像。非球面透镜220使得可以将诸如光的光学辐射穿过瞳孔高效地指引到眼睛中。眼睛中有足够的光，从而它照射良好，并可生成其高质量图像。

上面陈述了红外源150和可见光源152在光学部件104中。然而，任一个源或两个源可以位于相机单元100中而不是光学部件104中。类似地，聚焦所需的聚焦单元402和移动的光学零件400可以位于相机单元100中而不是光学部件104中。

图7示出了利用手持式检查设备对眼睛成像的方法的流程图，该检查设备包括具有显示器102的相机单元100以及可重复地与相机单元100附接和分离并且意图用于对眼睛106成像的光学部件104。在步骤700中，用红外源150的红外辐射照射眼睛106，生成被红外辐射照射的眼睛106的图像，并在显示器102上示出被红外辐射照射的眼睛106。在步骤702中，用户接口108从用户接收用于生成图像的信号。在步骤704中，响应于接收到的用于生成图像的用户信号、以预定方式接通可见光源152。在步骤706中，响应于接收到的用于生成图像的用户信号、通过使用可见光生成眼睛106的至少一个图像。

图7中所示的方法可以作为逻辑电路方案或计算机程序来实施。该计算机程序可以存储在计算机程序分发介质上以便于分发。该计算机程序分发介质可利用数据处理设备读取，并且对用于控制性能测量系统的工作的计算机程序指令进行编码。

该分发介质又可以是本身已知的用于分发计算机程序的方案，比如可由数据处理设备读取的介质、程序存储介质、可由数据处理设备读取的存储器、可由数据处理设备读取的软件分发包、可由数据处理设备读取的信号、可由数据处理设备读取的电信信号或者可由数据读取设备读取的压缩软件包。

尽管上面依照附图参照例子描述了本发明，但是本发明显然不局限于此，而是可以在所附权利要求的范围之内以各种方式进行修改。

Claims (18)

1.一种用于对眼睛（106）成像的手持式检查设备，所述检查设备包括具有显示器（102）的相机单元（100）以及能重复地与所述相机单元（100）附接和分离并且意图用于对眼睛（106）成像的光学部件（104），其特征在于，所述检查设备包括用户接口（108）、红外源（150）和可见光源（152）；

所述红外源（150）被配置为用红外辐射照射眼睛（106），所述检查设备被配置为形成眼睛（106）在被红外辐射照射时的图像，并且所述显示器（102）被配置为显示被红外辐射照射的眼睛（106）；

所述用户接口（108）被配置为从用户接收用于生成图像的信号；

所述可见光源（152）被配置为响应于接收到的用于生成所述图像的所述用户信号、以预定方式接通；并且

所述检查设备被配置为响应于接收到的用于生成所述图像的所述用户信号、通过使用可见光生成眼睛（106）的至少一个图像。

2.根据权利要求1所述的检查设备，其特征在于，所述检查设备包括被配置为当照射在红外辐射与可见光之间改变时变更聚焦的聚焦单元（402）。

3.根据权利要求2所述的检查设备，其特征在于，所述检查设备包括光学零件（400），并且所述聚焦单元（402）被配置为当照射在红外辐射与可见光之间改变时移动所述光学零件（400）以变更聚焦。

4.根据权利要求2所述的检查设备，其特征在于，所述聚焦单元（402）被配置为当照射在红外辐射与可见光之间改变时移动检测器（112）以变更聚焦。

5.根据权利要求1所述的检查设备，其特征在于，所述红外源（150）和可见光源（152）包括LED。

6.根据权利要求1所述的检查设备，其特征在于，所述检查设备被配置为在被估计与眼睛（106）在可见光中收缩的反应时间对应的预定时间（T_t）内生成眼睛（106）的至少两个图像。

7.根据权利要求1所述的检查设备，其特征在于，所述检查设备被配置为测量瞳孔的尺寸、并在瞳孔已根据测量结果收缩到小于预定尺寸（A_t）的尺寸之前生成眼睛（106）的至少两个图像。

8.根据权利要求1所述的检查设备，其特征在于，所述检查设备被配置为生成眼睛（106）的至少两个图像、并组合所述图像以提供色调的高动态范围。

9.根据权利要求1所述的检查设备，其特征在于，所述光学部件（104）包括非球面透镜（220）。

10.一种利用手持式检查设备对眼睛成像的方法，所述检查设备包括具有显示器（102）的相机单元（100）以及能重复地与所述相机单元（100）附接和分离并且意图用于对眼睛（106）成像的光学部件（104），其特征在于，所述方法包括：

利用来自红外源（150）的红外辐射照射（700）眼睛（106），形成眼睛（106）在被红外辐射照射时的图像，并且在所述显示器（102）上显示被红外辐射照射的眼睛（106）；

由用户接口（108）从用户接收（702）用于生成图像的信号；

响应于接收到的用于生成所述图像的所述用户信号、以预定方式接通（704）所述可见光源（152）；以及

响应于接收到的用于生成所述图像的所述用户信号、通过使用可见光生成（706）眼睛（106）的至少一个图像。

11.根据权利要求10所述的检查设备，其特征在于，当照射在红外辐射与可见光之间改变时，利用聚焦单元（402）变更聚焦。

12.根据权利要求11所述的检查设备，其特征在于，当照射在红外辐射与可见光之间改变时，利用所述聚焦单元（402）移动检测器（112）以变更聚焦。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述红外源（150）和可见光源（152）包括LED。

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当照射在红外辐射与可见光之间改变时，利用所述聚焦单元（402）移动所述光学零件（400）以变更聚焦。

15.根据权利要求10所述的检查设备，其特征在于，在被估计与眼睛（106）在可见光中收缩的反应时间对应的预定时间（T_t）内生成眼睛（106）的至少两个图像。

16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，测量瞳孔的尺寸、并在瞳孔已根据测量结果收缩到小于预定尺寸（A_t）的尺寸之前生成眼睛（106）的至少两个图像。

17.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，生成眼睛（106）的至少两个图像、并组合所述图像以提供色调的高动态范围。

18.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，通过所述光学部件（104）的非球面透镜（220）照射眼睛（106）和接收来自眼睛（106）的光。

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