CN103799972A

CN103799972A - 眼科摄影装置及眼科方法

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Publication number: CN103799972A
Application number: CN201310549549.1A
Authority: CN
Inventors: 和田学
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2033-11-07
Also published as: US20140132925A1; JP2014094119A; JP6140979B2; US9566003B2; CN103799972B

Abstract

本发明提供一种眼科摄影装置及眼科方法，以在装置侧高精度且高速地检测装置与被检眼在工作距离方向上的位置对准状态。通过对作为投影到前眼部上的指标的反射图像而获得的指标图像的对比度进行评价，检测被检眼与装置在工作距离方向上的位置对准状态，并且使用至少两个或更多个灰度值的所述指标图像的像素数的比率或差分来评价指标图像的对比度。

Description

眼科摄影装置及眼科方法

技术领域

本发明涉及眼科装置及其方法。

背景技术

在现有技术中，在以无散瞳眼底照相机为代表的眼科摄影装置中，在观看由摄像元件捕获的观察图像的同时，摄影者进行装置与被检眼在水平和垂直方向以及工作距离（前后）方向上的精确的位置对准，并进行摄影。通过由摄像元件捕获投射到被检眼的前眼部的指标，并参照所捕获的指标图像进行对准，来进行这种在水平和垂直方向以及工作距离（前后）方向上的精确位置对准。

这里，关注工作距离方向上的位置对准，日本特开昭62-34530号公报公开了如下技术：当装置与被检眼之间的工作距离被适当地定位时，指标图像的对比度被最大化。同时，当装置与被检眼之间的工作距离未被适当地定位时，指标图像的对比度下降。摄影者通过前后操作装置使得指标图像的对比度最大化，来完成工作距离方向上的位置对准。

近年来，提出了如下的眼科摄影装置：如在日本特许第3569026B1号中所公开，在装置侧检测装置与被检眼在水平和垂直方向以及工作距离（前后）方向上的位置对准状态。

作为第一问题，在日本特许第3569026B1号所公开的眼科摄影装置中，当在装置侧未精确地检测到装置与被检眼在水平和垂直方向以及工作距离（前后）方向上的位置对准状态时，来自角膜或水晶体的耀斑（flare）有时会进入摄影图像。此外，作为第二问题，由于被检眼能够保持固视状态的时间非常短，所以需要高速检测装置与被检眼在水平和垂直方向以及工作距离（前后）方向上的位置对准状态。

为了解决上述两个问题，在装置侧，需要高精度且高速地检测装置与被检眼在水平和垂直方向以及工作距离（前后）方向上的位置对准状态。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了能够高精度且高速地检测工作距离方向上的位置对准状态的眼科摄影装置和眼科摄影方法。

为了解决上述问题，根据本发明的眼科摄影装置包括：

指标投影单元，其被配置为将指标投射到被检眼的前眼部上；

摄像元件，其被配置为捕获针对所述指标投影单元投影的指标的、来自所述前眼部的反射；

工作距离检测单元，其被配置为根据由所述摄像元件捕获的指标图像，来检测所述被检眼与装置在工作距离方向上的位置对准状态；以及

对比度评价单元，其被配置为评价所述指标图像的对比度，

其中，所述工作距离检测单元基于所述对比度单元的评价结果来检测所述被检眼与装置的对准状态。

为了解决上述的问题，根据本发明的眼科摄影方法包括：

指标投影步骤，将指标投射到被检眼的前眼部上；

摄影捕获步骤，捕获在所述指标投影步骤中投影的指标的、来自所述前眼部的反射；

工作距离检测步骤，根据在所述摄影捕获步骤中捕获的指标图像，来检测所述被检眼与装置在工作距离方向上的位置对准状态；以及

对比度评价处理步骤，评价所述指标图像的对比度，

其中，在所述工作距离检测步骤中，基于所述对比度评价步骤的评价结果，来检测所述被检眼与装置在工作距离方向上的位置对准状态。

根据本发明，可以提供能够高精度且高速地检测装置与被检眼在工作距离方向上的位置对准状态的眼科摄影装置和眼科摄影方法。

通过以下参照附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1是例示根据本发明的第一实施例的无散瞳眼底照相机的结构的图。

图2是例示图1所示的无散瞳眼底照相机的显示部上显示的眼底观察图像和指标图像的图。

图3是例示图1中的无散瞳眼底照相机的工作距离检测部的操作的流程图。

图4是例示当图1中的无散瞳眼底照相机与被检眼在工作距离方向上的位置对准完成时、图2的虚线上的灰度值在指标图像中的变化。

图5是例示当图1中的无散瞳眼底照相机与被检眼在工作距离方向上的位置对准未完成时、图2的虚线上的灰度值指标图像中的变化。

具体实施方式

现在参照附图详细描述本发明的优选实施例。

第一实施例

下文中，参照附图描述本发明的第一示例性实施例。图1是例示作为示例性眼科摄影装置的无散瞳眼底照相机100的结构的图。

首先，将描述无散瞳眼底照相机100的结构。

在面向被检眼E的眼底Er的光轴L1上，依次布置有物镜1、穿孔镜2、聚焦透镜3、成像透镜4以及摄像元件5。这些部件构成被检眼E的眼底摄影光学系统。

同时，在穿孔镜2的反射方向上的光轴L2上，布置有透镜8、分色镜9、聚光透镜10以及观察光源11。此外，在分色镜9的反射方向上的光轴L3上，布置有聚光透镜12和摄影光源13。光轴L2和L3上的这些部件构成眼底照明光学系统。

分色镜9透射观察光源11的波长带，并反射摄影光源13的波长带。观察光源11是包括多个发光二极管（LED）并向被检眼发射具有红外范围波长的光的光源。摄影光源13是向眼底Er发射具有可见范围波长的光的光源。

在穿孔镜2附近，布置有用于将工作距离方向上的位置对准指标投影到被检眼的前眼部的指标光源7a和光导6a。此外，光导6b和指标光源7b被布置在针对光轴L1与光导6a和指标光源7a相对的纸张背面方向上。当被检眼E与无散瞳眼底照相机100之间的工作距离被适当地定位时，由光导6a和6b以及指标光源7a和7b投影的指标的、来自被检眼的前眼部的反射光在摄像元件5上具有最大对比度。即，来自光导6a和6b的用作指标的光发射位置位于与从前眼部到达摄像元件5的反射光的光轴相邻，或在从前眼部到达摄像元件5的反射光的光轴的附近，其中，从穿孔镜2的孔径发射光，使得有限距离指标被投射到前眼部。

工作距离检测部14、眼底照相机控制部15以及显示部16被布置在无散瞳眼底照相机100的内部。具体地，工作距离检测部14被连接到摄像元件5和眼底照相机控制部15。工作距离检测部14使用从指标光源7a和7b的被检眼的前眼部反射并且由摄像元件5捕获的指标图像检测无散瞳眼底照相机100与被检眼在工作距离方向上的位置对准状态，并向眼底照相机控制部15通知检测结果。

眼底照相机控制部15被连接到指标光源7a和7b、观察光源11、摄影光源13、工作距离检测部14以及显示部16。眼底照相机控制部15进行指标光源7a和7b、观察光源11以及摄影光源13的发光控制，将摄像元件5捕获的图像显示在显示部16上，并将工作距离检测部14通知的无散瞳眼底图像照相机100与被检眼在工作距离方向上的位置对准状态的检测结果显示在显示部16上。

在上述无散瞳眼底照相机100的结构中，将描述从观察到摄影的操作。

首先，将描述观察。

由于摄影者将被检眼置于物镜1的前面，所以眼底照相机控制部15使观察光源11发射光。该观察照明光经过从观察光源11到达物镜1的眼底照明光学系统，并经由被检眼E的瞳孔Ep照射眼底Er。从观察光源11发射并且从眼底Er反射的反射光经过包括物镜1、穿孔镜2、聚焦透镜3、成像透镜4的眼底摄影系统并到达摄像元件5。眼底照相机控制部15将由摄像元件5捕获的眼底观察图像显示在显示部16上。同时，眼底照相机控制部15使指标光源7a和7b发射光，并经由从光导6a和6b到物镜1的光路将工作距离方向上的位置对准指标投影到被检眼的前眼部。该结构对应于根据本发明的指标投影单元。投影指标的来自被检眼的前眼部的反射光经过包括物镜1、穿孔镜2、聚焦透镜3、成像透镜4的眼底摄影系统并到达摄像元件5。眼底照相机控制部15将由摄像元件5捕获的指标图像显示在显示部16上。图2例示了在显示部16上显示的眼底观察图像和指标图像。在图2中，眼底观察图像由Er’表示，指标图像由7a’和7b’表示。

摄影者在观看显示在显示部16上的眼底观察图像Er’和指标图像7a’和7b’的同时，操作操作杆（未示出）以向上、下、左、右、前、后移动无散瞳眼底照相机100，使得在水平和垂直方向以及工作距离方向上进行被检眼与无散瞳眼底照相机100的位置对准。在工作距离方向上的位置对准中，由工作距离检测部14通知的无散瞳眼底照相机100与被检眼在工作距离方向上的位置对准状态的检测结果被显示在显示部16上。因此，摄影者在观看评价结果的同时前后移动无散瞳眼底照相机100，使得指标图像7a’和7b’的对比度最大化。此外，摄影者通过调整聚焦透镜3来进行聚焦调整。

接下来，将描述摄影序列。如上所述，当被检眼E与无散瞳眼底照相机100之间的精确位置对准以及聚焦调整完成时，摄影者通过操作摄影启动开关（未示出）来进行摄影。

当操作摄影启动开关时，眼底照相机控制部15使摄影光源13发射光。从摄影光源13发射的摄影照明光经过从摄影光源13到物镜1的眼底照明光学系统，并照射眼底Er。来自由摄影光源13照射的眼底Er的反射光经过包括物镜1、穿孔镜2、聚焦透镜3以及成像透镜4的眼底摄影光学系统，并到达摄像元件5。眼底照相机控制部15对由摄像元件5捕获的眼底摄影图像进行伽马曲线计算和颜色转换操作，并将结果显示在显示部16上。

接下来，详细描述作为本发明的特征的工作距离检测部14。通过假设工作距离检测部14检测到无散瞳眼底照相机100与被检眼睛在工作距离方向上的位置对准状态来进行描述。现在，将参照图3的流程图描述具体的检测操作。

首先，当由摄像元件5捕获眼底观察图像Er’时，工作距离检测部14获取眼底观察图像Er’（步骤S101）。

然后，工作距离检测部14从在步骤S101中获取的眼底观察图像Er’中检测指标图像7a’或7b’。在这种情况下，可以检测到指标图像7a’和7b’中的一个或两个。在该实施例中，以检测到指标图像7a’的情况为例进行描述（步骤S102）。

然后，工作距离检测部14评价指标图像7a’的对比度（步骤S103）。由工作距离检测部14中用作对比度评价单元的部件进行对比度评价。将参照图4和图5描述指标图像7a’的对比度评价。图4和图5例示了图2的指标图像7a’的虚线17上的灰度值。图4例示了无散瞳眼底照相机100与被检眼在工作距离方向上的位置对准完成的状态，即指标图像7a’的对比度被最大化的状态。同时，图5例示了无散瞳眼底照相机100与被检眼在工作距离方向上的位置对准未完成的状态，即指标图像7a’的对比度未被最大化的状态。

此外，图4和图5的Ha、Ha’、Hb以及Hb’表示指标图像7a’的虚线17上的灰度值Ta和Tb的坐标。更具体地，Ta表示指标图像7a’的动态范围内的灰度值，Tb表示指标图像7a’的动态范围内的与Ta不同的灰度值。此外，Ha表示指标图像7a’的虚线17上的灰度值Ta的坐标位置，Ha’表示指标图像7a’的虚线17上的灰度值Ta的坐标位置。Hb表示指标图像7a’的虚线17上的灰度值Tb的坐标位置，Hb’表示指标图像7a’的虚线17上的灰度值Tb的坐标位置。Ta和Tb可以是指标图像7a’的动态范围内的不同灰度值。

然后，Ta处的指标图像的像素数由Ha’-Ha表示，Tb处的指标图像7a’的像素数由Hb’-Hb表示。其比率可以被表示为下面的公式，并被称为指标图像的对比度评价值。

公式1

在这里，当公式（1）应用于图4和图5的状态时，识别出下面的情况。例如，如图4所示，当无散瞳眼底照相机100与被检眼在工作距离方向上的位置对准完成时，即，当指标图像7a’的对比度最大化时，Ha’-Ha接近于Hb’-Hb。因此，由公式1给出的指标图像的对比度评价值变得接近于1。即，当对比度评价单元呈现最大对比度时，工作距离检测部检测到适当进行工作距离方向上的位置对准。同时，如图5所示，当无散瞳眼底照相机100与被检眼在工作距离方向上的位置对准未完成时，即，当指标图像7a’的对比度未被最大化时，Ha’-Ha小于Hb’-Hb。因此，由公式1给出的指标图像的对比度评价值接近于零。以这种方式，识别出能够通过计算两个灰度值之间的像素数的比率来评价指标图像的对比度。

最后，工作距离检测部14向眼底照相机控制部15通知在步骤S103中计算的指标图像的对比度评价结果（步骤S104）。虽然在该实施例中使用公式1评价指标图像的对比度，但也可以使用下面的公式（2）。

公式2

指标图像的对比度=（Hb’-Hb）-（Ha’-Ha）公式2

例如，如图4所示，当无散瞳眼底照相机100与被检眼在工作距离方向上的位置对准完成时，即，当指标图像7a’的对比度最大化时，Ha’-Ha接近于Hb’-Hb。因此，由公式2给出的指标图像的对比度评价值变得接近于零。同时，如图5所示，当无散瞳眼底照相机100与被检眼在工作距离方向上的位置对准未完成时，即，当指标图像7a’的对比度未被最大化时，Ha’-Ha小于Hb’-Hb。因此，由公式2给出的指标图像的对比度评价值偏离零。

虽然在本实施例中通过示例评价图2中的指标图像的虚线17的对比度，即，图像的纵向方向上的一条线的对比度，但是可以在图像的二维方向（水平和垂直方向）上评价指标图像的对比度。具体地，可以以如下方式进行计算：在步骤S103中计算出的Ha’-Ha被替换为Ta处的指标图像7a’在二维方向上的像素数，Hb’-Hb被替换为Tb处的指标图像7a’在二维方向上的像素数。

此外，虽然在本实施例中使用两个灰度值Ta和Tb之间的像素数的比率评价指标图像的对比度，但也可以使用至少两个或多个灰度值评价指标图像的对比度。如果使用至少两个或更多个灰度值，则可以使用多个灰度值评价指标图像的对比度。因此，可以高精度检测装置与被检眼在工作距离方向上的位置对准状态。此外，也可以使用像素数的差分而不是其比率来评价对比度。

在典型的图像处理技术中，可以简单且容易地对某个灰度值的像素数进行高速计数。因此，根据本发明，可以高速且高精度地检测装置与被检眼在工作距离方向上的位置对准状态。

虽然在本实施例中通过示例描述了无散瞳眼底照相机，但是在指标图像的对比度根据装置与被检眼之间的工作距离位置改变的情况下，本发明可以同样适用于任何眼科摄影装置。

其他实施例

本发明还可以通过进行以下处理来实现。具体地，经由网络或者各种记录介质向系统或装置提供用于实现上述实施例的功能的软件（程序），并且系统或装置中的计算机（中央处理单元（CPU）或微处理器单元（MPU））读取并执行该程序。

虽然参照示例性实施例对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明并不限于所公开的示例性实施例。应当对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使其涵盖所有这些变型例以及等同的结构和功能。

Claims

1.一种眼科摄影装置，该眼科摄影装置包括：

摄像元件，其被配置为捕获针对由所述指标投影单元投影的指标的、来自所述前眼部的反射；

对比度评价单元，其被配置为评价所述指标图像的对比度，

2.根据权利要求1的眼科摄影装置，其中，所述对比度评价单元使用至少两个或更多个灰度值的所述指标图像的像素数的比率或差分，来评价所述对比度。

3.根据权利要求2所述的眼科摄影装置，其中，所述灰度值在所述指标图像的动态范围内。

4.根据权利要求1所述的眼科摄影装置，其中，在所述对比度评价单元呈现所述指标图像的对比度最大化的评价结果的情况下，所述工作距离检测单元检测到所述工作距离的对准状态是适当的。

5.根据权利要求1所述的眼科摄影装置，其中，所述指标投影单元与从所述前眼部到达所述摄像元件的反射光的光轴相邻布置。

6.一种眼科方法，该眼科方法包括以下步骤：

指标投影步骤，将指标投射到被检眼的前眼部上；

对比度评价处理步骤，评价所述指标图像的对比度，

7.根据权利要求6的眼科方法，其中，在所述对比度评价步骤中，使用至少两个或更多个灰度值的所述指标图像的像素数的比率或差分，来评价所述对比度。

8.根据权利要求7所述的眼科方法，其中，所述灰度值在所述指标图像的动态范围内。

9.根据权利要求6所述的眼科方法，其中，在所述对比度评价步骤中呈现所述指标图像的对比度最大化的评价结果的情况下，在所述工作距离检测步骤中，检测到所述工作距离的对准状态是适当的。